電磁感應(yīng)加熱作為當(dāng)今備受歡迎的加熱方式,許多朋友對(duì)電磁感應(yīng)加熱相關(guān)的原理并不清楚。在此基礎(chǔ)上,海越為大家總結(jié)了一些電磁感應(yīng)加熱相關(guān)的原理,希望對(duì)大家有所幫助。
1.電磁感應(yīng)加熱物理基礎(chǔ)
將金屬導(dǎo)體放入通有交流電的線圈中,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在交變磁場(chǎng)的作用下,在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流),與方向在線圈中,但大小和頻率相同。利用導(dǎo)體中的感應(yīng)電流進(jìn)行加熱的方法稱為“感應(yīng)加熱”。
2、感應(yīng)加熱的物理現(xiàn)象
2.1趨膚效應(yīng):
又稱趨膚效應(yīng)或表面效應(yīng),當(dāng)直流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體截面上各點(diǎn)的電流密度是均勻的。當(dāng)交流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體表面的電流密度較大,而導(dǎo)體內(nèi)部的電流密度較小。當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體截面上的電流密度差異更大,電流主要集中在導(dǎo)體表面。這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。
2.2. 接近現(xiàn)象:
兩個(gè)相鄰的導(dǎo)體,如兩個(gè)母線或感應(yīng)器的有效加熱線,以及感應(yīng)加熱的零件。當(dāng)交流電通過(guò)時(shí),由于電流磁場(chǎng)的相互作用,導(dǎo)體上的電流會(huì)重新分布。這種現(xiàn)象稱為鄰近效應(yīng)。單向電流主要集中在兩個(gè)相鄰導(dǎo)體的外側(cè)。反向電流主要集中在兩個(gè)相鄰導(dǎo)體的內(nèi)部。兩個(gè)導(dǎo)體越接近,效果就越大。
2.3. 環(huán)形效應(yīng):
當(dāng)圓形導(dǎo)體通過(guò)交流電時(shí),最大電流密度分布在圓形導(dǎo)體的內(nèi)側(cè),稱為環(huán)形效應(yīng)。環(huán)形效應(yīng)使電感器的電流密集到環(huán)形感應(yīng)的內(nèi)側(cè),有利于加熱部分的外表面。但是,在加熱加熱件內(nèi)孔時(shí),這種效應(yīng)使電感中的電流遠(yuǎn)離加熱件內(nèi)表面,對(duì)加熱內(nèi)孔非常不利。
2.4 磁鐵的槽效應(yīng):
在由硅鋼片構(gòu)成的導(dǎo)電體的槽內(nèi)安裝有截面為矩形的導(dǎo)體。當(dāng)導(dǎo)體通過(guò)交流電時(shí),電流集中在具有磁性體開(kāi)口的導(dǎo)電體表面上。這種現(xiàn)象稱為磁體的槽效應(yīng)。槽越深,電流頻率越高,槽效應(yīng)越強(qiáng)。利用這種效應(yīng),可以將電流排出到環(huán)形導(dǎo)體的外表面,從而克服環(huán)形效應(yīng)。
3、電流穿透深度
由于趨膚效應(yīng),電流在導(dǎo)體或部分的分布不均勻。根據(jù)工程規(guī)定,從最大表面電流(Ⅰ0)到1/e(Ⅰ0)測(cè)量的深度為電流的穿透深度。鋼在居里點(diǎn)(770℃)以下的電流穿透深度稱為冷穿透深度,高于居里點(diǎn)的電流穿透深度稱為熱穿透深度。
4、電磁感應(yīng)加熱方式
4.1 穿透加熱:
零件受熱時(shí),電流的穿透深度大于硬化層的深度,從硬化層獲得的熱能全部由渦流產(chǎn)生,整個(gè)層內(nèi)的溫度為基本統(tǒng)一。這種方法適用于設(shè)備頻率高、功率大、淬火層深度較淺的零件。
4.2 傳導(dǎo)加熱:
零件受熱時(shí),電流的熱穿透深度小于硬化層的深度,從硬化層獲得的熱能只能在熱穿透深度通過(guò)渦流產(chǎn)生, 超過(guò)此溫度,金屬溫度可以通過(guò)來(lái)自表面層的熱傳遞而完全升高。這種方法適用于功率較低、淬火層深度較深的零件。
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