感应加热是利用电磁感应原理加热导电材料的一种非接触式电加热过程。此处热量在导电材料内产生,而无需与源直接接触。
我们都知道一个事实,以前主要使用的加热过程需要被加热金属和火焰之间的直接接触。更具体地说,我们可以说非电加热需要将金属直接放在火焰上。然而,感应加热允许通过电流循环在金属内产生热量。
在继续之前,我们必须了解电加热相对于其他加热方法的优势。
1.没有活动部件,因此易于维护。
2.高效运行。
3.可靠性和紧凑性。
4.电加热是一种通过外部电源的作用加热材料或表面的技术。电加热是在高频或工频下实现的,但两者的运行方式却大不相同。
基本上,在工频加热中,热量通过三种最基本的传热技术(即传导、对流或辐射)传递给材料。相反,在高频加热中,提供的电能在材料本身内转化为热量。因此,高频加热被认为是一种更有效的加热方法。
这种高频加热机制分为两类,即感应加热和电介质加热。
这两种加热方法根据在此过程中被加热的材料而有很大区别。基本上,在感应加热过程中,金属等导电材料被加热,而在介电加热过程中,木材等绝缘材料被加热。
然而,我们在这里关注的主题是感应加热,我们将详细讨论。
感应加热的工作原理同时使用了法拉第电磁感应定律的原理和焦耳加热的概念。
它的操作与遵循法拉第定律的变压器非常相似。在变压器中,当初级绕组通电时,流过它的电流会导致产生交变磁场。与次级绕组连接时产生的磁通量在次级绕组内产生电动势,电流开始流过它。这里的磁场强度取决于所施加电场的大小。
这里要注意的是,两个线圈之间不存在直接接触,但是它们是磁耦合的,这导致电流流过变压器的次级绕组。此外,根据焦耳效应,当电流流过材料时,其内阻与电流相反,因此功率以热量的形式耗散。
感应加热是如何发生的?
在讨论感应加热的操作之前,您必须在此注意,被加热的材料称为工件,工件周围产生电流的线圈称为工作线圈。
感应加热的发生方式是,最初当高频交流电通过线圈(作为初级绕组)时,然后在线圈周围产生交变磁场并产生磁通量。这是由于电磁定律而发生的。
然后工作线圈的磁场在工件中感应出电动势,从而导致涡流流过工件。而这种工作原理类似于根据法拉第定律在变压器中发生的工作原理。
然而,在电流流动期间,会有一个相反的力,即有限电阻,这会导致功率以热量的形式通过材料耗散,这种效应被称为焦耳效应。
这里需要注意的是,由于趋肤效应,在高频工作时,散热只限于工件表面。在趋肤效应中,电流仅集中在工件表面。随着深入工件表面,涡流减小。当距离增加时,电流密度逐渐减小。
感应加热的好处
1.穿透深度取决于频率,因此可以避免加热过程中不同频率的功率浪费。
2.由于热量集中在有限的部分,它有利于表面处理等应用。
3.它提供快速加热,从而最终节省电力。
4.感应加热非常有效。
5.它提供了良好的操作条件,即无污染。
6.这是一个自动控制过程,因此不需要专门的熟练工人。
7.它提供自动温度控制功能。
1.它需要一个高频电源,因此非常昂贵。
2.运行过程中必然需要电力供应。
感应加热的应用
感应加热的一个广为人知的用途是感应烹饪,它在烹饪时周围的热量散失最少。与此同时,感应加热还用于金属的锻造、退火、焊接、钎焊以及不同金属的钎焊。也用于钢铁的淬火、医疗器械的烧结、杀菌等。
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