感应加热

定义感应加热是一种非接触电加热过程，导电材料是通过电磁感应原理加热。在这里，热在导电材料内部产生，而不与热源直接接触。

我们都知道这个事实，在早期，加热过程中，主要是使用需要直接接触的金属被加热和火焰。更具体地说，我们可以说，非电加热要求直接将金属放置在火焰上。然而，感应加热允许通过电流的循环在金属内部产生热量。

介绍

在进一步讨论之前，我们必须知道电加热相对于其他加热方法的好处。

• 无活动部件，维护方便。
• 高效的操作。
• 可靠性和密实度。

电加热是一种通过外部供应的作用使材料或表面加热的技术。电加热是在高频或工频实现的，但两者的操作有很大的不同。

基本上，在工频加热下，热量传递到材料是通过三种最基本的传热技术，即:传导,对流,或辐射。相反，在高频加热中，提供的电能在材料内部转化为热量。因此，高频加热被认为是一种更有效的加热方法。

这种高频加热机制又分为两类即,

1. 感应加热
2. 介电加热

这两种加热方法的关键区别在于在加热过程中被加热的材料的基础。基本上，在感应加热的过程中，金属等导电材料被加热，而在介电加热的过程中，木材等绝缘材料被加热。

然而，我们在这里关注的话题是感应加热，我们将详细讨论。

操作原理

感应加热的工作原理运用了法拉第电磁感应定律的原理和焦耳加热的概念。

它的工作原理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，通过它的电流就会产生交变磁场。当与次级绕组连接时，产生的磁通量在次级绕组内产生电动势，电流开始流过次级绕组。这里磁场的强度显示出与外加电场的大小有关。

这里需要注意的是，两个线圈之间不存在直接接触，但它们是磁耦合的，从而导致电流流过变压器的次级绕组。

此外，根据焦耳效应，当电流流过一个材料，它的内阻反对流动，因此权力耗散在热的形式。

感应加热是如何发生的?

在讨论感应加热的操作之前，你必须注意这里被加热的材料被称为a工件在工件周围感应电流的线圈称为线圈workcoil。

感应加热发生的方式是，当一个高频交流电通过线圈(作为初级绕组)，然后一个交变磁场包围线圈和磁通量产生。这是根据电磁定律发生的。现将工件(作为单片短路二次绕组)置于线圈内，如下图所示:

然后工作线圈的磁场在工件中产生电动势，导致通过工件的涡流流动。这种工作原理类似于在变压器中发生的法拉第定律。导电工件内的涡流流动为环路，如下图所示:

然而，在电流流动的过程中，会有一个相反的力，即有限的阻力，这导致能量以热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，由于集肤效应，在高频操作期间，散热仅局限于工件表面。在集肤效应中，电流只集中在工件表面。随着工件表面的深入，涡流减小。因此，电流密度相对于距离的变化如下:

从上图可以清楚地看出，当距离增加时，电流密度逐渐减小。

感应加热影响因素

假设l和d为圆柱形工件的长度和直径。工作线圈有N个匝数，载电流为I。

根据楞次定律，圆柱内的感应涡流方向会与垂直磁通in相反。此处涡流I2为单匝二次电流。因此，考虑到没有终点效应，

主要的安匝,我* N=二次安匝,我₂* 1

因此,我₂= I.N

工件的功率损耗，

长度为沿电流流动方向，面积为圆形工件的周长，即πd。

如果δ为穿透深度，则电流I2垂直于流动的面积为lδ，因此，

我们最近讨论过，感应电流的大小随着离表面距离的增加而减小。因此,

:我₀表面的电流以安培为单位，

X表示到地面的距离，单位是米，

δ是穿透深度，

I(x)是距离表面x处的电流。

假设P_年代进入金属圆柱体的功率是每平方米面积πdl，那么

因此,

: H = IN/l，即MMF每单位长度的工件。

侵彻深度的表达式为:

:μ_r为金属的相对渗透率，

ρ是工件和的电阻率

F为电源频率。

关于在P的表达式中代入δ的值_年代，我们会有，

因此，影响感应加热的因素将是:

因此，对于H, f和μ的高值_r而ρ值则通过感应加热产生更多的热量。

优势

• 渗透深度与频率有关，因此随着频率的变化，可以避免加热过程中的功率损耗。
• 它适用于表面处理等应用，因为热量集中在有限的部分。
• 它提供快速加热，从而最终节省电力。
• 感应加热相当有效。
• 它提供了良好的操作条件，即无污染。
• 这是一个自动控制过程，因此并不特别要求熟练工人。
• 它有自动温度控制功能。

缺点

• 它需要一个高频电源，因此相当昂贵。
• 在运行过程中，必须有电力供应。

感应加热的应用

感应加热的一个广泛著名的用途是在感应烹饪中，使烹饪的热量在周围的散热最小。与此同时，感应加热用于金属的锻造、退火、焊接、焊接，以及不同金属的钎焊。还可用于钢的淬火、烧结、医疗设备的灭菌等。