高频线圈加热(感应加热)的应用
21ic 2024-02-22

高频线圈加热原理:是将工频交流电转换成频率一般为15~200kHz甚至更高的交流电,利用电磁感应原理,通过电感线圈转换成相同频率的磁场后,作用于处在该磁场中的金属体上。

利用涡流效应,在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流(即涡流)。由旋转电流借助金属物体内的电阻,将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等,也能生成少量热量,它们共同使金属物体的温度急速升高,实现快速加热的目的。


高频线圈加热(感应加热)的应用:

1、感应电炉:感应电炉用感应的方式来熔化金属。在熔化后,高频的磁场也可以搅动金属,若是制作合金时可以确保加入的金属和原金属充份混合。大部分的感应电炉包括一个水冷的铜环,外层包着一层耐热材料。

感应电炉比反射炉及高炉要环保,在熔化金属时,已经取代这二种生产方式,成为现代工厂常用的清洁生产方式。可加热金属的量从一公斤到数百公吨不等。在运行时,感应电炉多半会有高频率的嗡嗡声,依其工作频率而变。

可以处理的金属包括铁及钢、铜、铝及贵金属。因为感应电炉是清洁的非接触制程,可以用在真空或是在惰性气体的环境中。有些特殊的钢或是合金在空气中加热会氧化,这类合金或钢就可以用真空电炉来生产。

2、加热配合:感应加热也可以用在组装时,将某一零件加热,以便和其他零件组合。轴承一般是用此方式,以电网频率(50/60Hz)加热,感应时有一个材料为叠层钢的变压器型芯穿过轴承中心。

3、塑胶加工:感应加热用在塑胶的射出机中,感应加热提高射出及挤出制程的能源效率。热直接在机器内部产生,减少暖机时间以及能量消耗。

感应线圈可以放在隔热层的外部,因此可以在较低温下工作,延长寿命。工作频率一般由30kHz到5kHz之间,若机器越薄,工作频率越低。感应加热也可以用在模具中,提供更平均的模具温度,产品的品质也可以提高。

高频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束,将金属等被加热物体放置在线圈内,磁束就会贯通整个被加热物体,在被加热物体的内部与加热电流相反的方向,便会产生相对应的很大涡电流。

使用的交流频率依欲加热物品的尺寸金属种类,加热线圈和欲加热物品的耦合程度以及渗透深度来决定。感应加热用的电源一般是低电压大电流的交流电,要加热的工件放在由交流电驱动的电磁线圈中,一般会配合电容器,设置为LC电路以产生虚功率,交流磁场产生了工件中的涡电流。



一、高频线圈加热的应用:

感应加热可以针对一些物件在特定的部分加热,可以应用在表面硬化、熔化、硬焊、软钎焊,以及加热物件来和其他物件配合。感应加热也可以用来加热石墨坩埚(其中放置其他材料),广泛的在半导体产业中加热硅或是其他半导体材料。

二、迈克尔·法拉第发现产生在闭合回路上的电动势和通过任何该路径所包围的曲面的磁通量的变化率成正比,这意味着,当通过导体所包围的曲面的磁通量变化时,电流会在任何闭合导体内流动。

这适用于当磁场本身变化时或者导体运动于磁场时。电磁感应是发电机、感应马达、变压器和大部分其他电力设备的操作的基础。

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