電磁感應(yīng)加熱設(shè)備加熱原理詳解

電磁感應(yīng)加熱設(shè)備加熱原理是我們今天要討論的重點。
眾所周知，導(dǎo)體（工件）的電磁感應(yīng)加熱技術(shù)來源于法拉第電磁感應(yīng)原理。
如圖1所示，感應(yīng)加熱電源產(chǎn)生的中高頻交變電流通過感應(yīng)器（常用螺旋線圈），在感應(yīng)線圈的內(nèi)部和外圍產(chǎn)生與線圈電流同頻率的交變磁場；導(dǎo)體工件置于交變磁場中，導(dǎo)體和交變磁場形成相對運動，也就是導(dǎo)體切割磁力線，從而在工件內(nèi)部感應(yīng)出電動勢（電壓）和頻率相同但方向相反的電流（渦流）。
工件的發(fā)熱由兩種效應(yīng)導(dǎo)致。由于導(dǎo)體有電阻，渦流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生電阻熱（焦耳熱效應(yīng)），實現(xiàn)從工件內(nèi)部發(fā)熱。對于鐵磁性工件，在居里點溫度以下其內(nèi)部自發(fā)磁化形成許多磁疇結(jié)構(gòu)。中高頻交變磁場不斷地對磁疇進(jìn)行磁化，亦即改變磁疇的磁極方向。磁疇在改變其方向的時候與周圍磁疇相互摩擦產(chǎn)生熱量，稱之為磁滯熱效應(yīng)，也會使得工件溫度升高。

由于磁滯熱效應(yīng)，被加熱工件在其居里點溫度之下時感應(yīng)加熱速度很快。當(dāng)工件的溫度超過居里溫度之后磁滯熱效應(yīng)消失，只能依靠焦耳熱效應(yīng)升溫，加熱速度變慢。通常鐵磁性材料的居里點溫度在500~600℃之間。由于常見工程鐵磁性材料的焊前預(yù)熱、焊后消氫、熱套熱拆等都在此溫度之下，因此這些工程應(yīng)用的電磁感應(yīng)加熱無需考慮居里溫度的問題。而鐵磁性材料的焊后熱處理溫度高達(dá)700℃，則需要考慮調(diào)整感應(yīng)加熱參數(shù)應(yīng)對高溫時的磁滯熱效應(yīng)消失問題。

青島海越機(jī)電科技有限公司開發(fā)的中頻電磁感應(yīng)加熱設(shè)備主要由逆變器、諧振單元、變壓器和感應(yīng)器組成。其中逆變器是一個交-直-交的變流器，能夠?qū)⒐ゎl交流電變換成為幾千至幾百千赫茲的中頻或高頻電流。諧振單元和變壓器一端連接逆變器，另一端連接感應(yīng)器，將高壓變成隔離的低壓并進(jìn)行阻抗匹配。工作時，感應(yīng)器中流過強(qiáng)大的中高頻電流，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此導(dǎo)體迅速被加熱。感應(yīng)加熱電源的諧振頻率根據(jù)被加熱對象和工藝的不同而不同，從一千至幾十千赫茲最為常用。海越公司的電磁感應(yīng)加熱設(shè)備有諧振頻率自動跟蹤功能，會根據(jù)線圈的電感量自動匹配并工作在最佳諧振頻率上。

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