在线工博会

感应加热基本原理
为节省流量,手机版未显示文章中的图片,请点击此处浏览网页版
1.电磁感应原理
1831年,英国物理学家faraday发现了电磁感应现象,并且提出了相应的理论解释。其内容为,当电路围绕的区域内存在交变的磁场时,电路两端就会感应出电动势,如果闭合就会产生感应电流。
利用高频电压或电流来加热通常有两种方法:
(1)电介质加热:利用高频电压(比如微波炉加热)
(2)感应加热:利用高频电流(比如密封包装)
2.电介质加热(dielectric heating)
电介质加热通常用来加热不导电材料,比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1:

(图片)

图1 电介质加热示意图

当高频电压加在两极板层上,就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中,介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动,从而产生热量,达到加热效果。
3.感应加热(induction heating)
感应加热原理为产生交变的电流,从而产生交变的磁场,再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2:

(图片)

图2 感应加热示意图

基本电磁定律:
法拉第定律:(图片)
安培定律:(图片)
其中:(图片)(图片)
如果采用MKS制,e的单位为V,Ø的单位为Wb,H的单位为A/m,B的单位为T。
以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质,
集肤效应:
当交流的电流流过导体的时候,会在导体中产生感应电流(如图3),从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面,从而增加了导体交流电阻,损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e=0.368的距离δ为集肤深度。
在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度:

(图片)

(图片)

图3 涡流产生示意图

从以上可以看到,如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果,是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。
参考文献:
fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson(讲义)
TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 11/17/2004


电脑版 客户端 关于我们
佳工机电网 - 机电行业首选网站