中頻電爐的加熱原理

中頻電爐的基本原理是屬于空氣芯變壓器的一種類(lèi)型,感應(yīng)圈相當(dāng)于變壓器的初級(jí)繞組,而坩堝內(nèi)部的金屬爐料則相當(dāng)于變壓器的次級(jí)繞組(既負(fù)載)當(dāng)在初級(jí)繞組中通過(guò)中頻電流(200Hz —8000Hz)就在電磁場(chǎng)的作用和應(yīng)響下,產(chǎn)生磁力線切割次級(jí)繞組,致使?fàn)t料產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),并在垂直于感應(yīng)圈軸線的表面內(nèi)引起感應(yīng)電流(稱(chēng)渦流),從而使?fàn)t料本身發(fā)熱將金屬熔化。用于鍛造的加熱到鍛造溫度。
   根據(jù)變壓器互感應(yīng)的理論,在次級(jí)繞組(既爐料)內(nèi)的感應(yīng)電勢(shì)的有效值(用E2表示)與頻率及交變磁通的最大值兩個(gè)參數(shù)有關(guān),在這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)E2的作用下,爐料所形成的閉和回路中,便有渦流通過(guò),渦流的數(shù)值大小,與感應(yīng)電勢(shì)E2成正比,與爐料回路的阻抗成反比,當(dāng)爐料的阻抗已確定的情況下,則發(fā)熱與感應(yīng)電勢(shì)成比例。無(wú)鐵心感應(yīng)電爐由于沒(méi)有導(dǎo)磁的物體存在,所以磁力線必須經(jīng)過(guò)空氣而閉合,但是空氣的磁阻很大,會(huì)減少有效的磁通量,為了要獲得所必須的感應(yīng)電勢(shì),就要求增加磁力線的切割速度,這就要求增加通過(guò)感應(yīng)線圈電流的頻率,來(lái)達(dá)到發(fā)熱效果顯著的目的。

      但在實(shí)際情況下?tīng)t料中感應(yīng)電流的流動(dòng),也會(huì)形成磁場(chǎng),但其方向是與感應(yīng)器的磁場(chǎng)相反,二個(gè)磁場(chǎng)迭加一起的結(jié)果將削弱整個(gè)的作用。隨著不斷被削弱的磁場(chǎng)繼續(xù)向爐料內(nèi)部深入分布并不斷產(chǎn)生電流,而電流的去磁作用又促使?fàn)t料中感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度自表面向中心劇烈的減小,電流的頻率愈高,這種現(xiàn)象也愈顯著,這也就是所謂集膚效應(yīng)作用的結(jié)果。
   為了提高爐料的發(fā)熱量,如果無(wú)**的增高頻率,一則受到電源裝置復(fù)雜性的**,更重要的是由于上述集膚效應(yīng)的原因,渦流發(fā)熱隨著電流頻率的升高,只局現(xiàn)在爐料周?chē)谋砻鎸?而爐料中心的熱量是由表面?zhèn)鲗?dǎo)進(jìn)來(lái)的,所以加熱時(shí)間將拉長(zhǎng)了,電效率不再上升。電源的頻率與電效率之間的關(guān)系可以這樣來(lái)描述,在感應(yīng)電爐爐料直徑固定,爐料的物理性能不變的情況下,電效率將隨著電流頻率的增加而顯著上升,但當(dāng)頻率繼續(xù)增加時(shí),電效率將不再隨頻率變化而近于飽和階段。

      因此,我們可以作一斷言,對(duì)于一定尺寸的感應(yīng)爐,并在爐料和感應(yīng)器材料的物理性質(zhì)為同一條件下,則必定有一臨界頻率的存在。正是以上原因的存在,電爐生產(chǎn)廠家將根據(jù)爐子的大小來(lái)選定頻率的高低。考慮到爐子的電效率和熱效率,選定合適的頻率。爐子容量較小時(shí)頻率選高些,容量較大時(shí)選低些,一般在200Hz--8000Hz范圍內(nèi).