串聯(lián)諧振中頻爐的工作原理

　　中頻電爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

　　如圖2-1所示，電爐爐襯的主要材料是二氧化硅，它的耐熱溫度最高可以到達(dá)1650C。電爐的周圍是由感應(yīng)線圈以及不銹鋼絲網(wǎng)環(huán)繞組成的，其中感應(yīng)線圈與中頻電源直接連接，并且通過(guò)交頻磁通來(lái)對(duì)電爐進(jìn)行加熱;不銹鋼絲網(wǎng)與漏爐保護(hù)電路直接連接，它是保護(hù)電路的一部分。在科學(xué)技術(shù)的帶領(lǐng)下，感應(yīng)加熱電源根據(jù)各種各樣的需求，形成了不同模式：

　　① 整流器(AC-DC )

　　② 濾波環(huán)節(jié)(FILTER)

　　③ 逆變器(DC- AC)

　　④ 諧振槽路及負(fù)載(RESONANT TANK)

　　⑤ 控制及保護(hù)環(huán)節(jié)(CONTROL AND PROTECT)

　　電磁感應(yīng)原理

　　根據(jù)電磁感應(yīng)定律，我們可以得出：導(dǎo)體在交變的磁場(chǎng)下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)從導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生，感應(yīng)電流會(huì)因?yàn)殡娏鞯拈]合而產(chǎn)生，這便是感應(yīng)加熱的基本原理，也是電磁感應(yīng)的基本原理。

　　感應(yīng)加熱效應(yīng)

　　就感應(yīng)加熱而言，他有四種效應(yīng)，他們分別是集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、端部效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。感應(yīng)電爐就是利用這四種效應(yīng)來(lái)對(duì)負(fù)載進(jìn)行加工的。通過(guò)將金屬放入感應(yīng)線圈中，并且對(duì)線圈的兩端施以交流電壓，進(jìn)而在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生相應(yīng)的交流電流，然后會(huì)產(chǎn)生出交變的磁場(chǎng)。在不斷變化的磁場(chǎng)中，圓環(huán)效應(yīng)便會(huì)產(chǎn)生，在線圈的內(nèi)側(cè)表面層之上電流會(huì)全部集中，而鄰近效會(huì)產(chǎn)生于感應(yīng)線圈與金屬之間，集膚效應(yīng)會(huì)出現(xiàn)在金屬本體之上。綜上為反應(yīng)加熱的效應(yīng)全過(guò)程。

　　集膚效應(yīng)

　　線圈導(dǎo)體產(chǎn)生的交變電流與金屬坯料產(chǎn)生的渦流有著不均勻分布的電流密度，其中，電流密度的峰值將會(huì)在它的表層產(chǎn)生，并且按照指數(shù)函數(shù)的形式向中心部緩慢削弱，這便是集膚效應(yīng)。

　　鄰近效應(yīng)

　　鄰近效應(yīng)指的是當(dāng)通有交流電的兩根導(dǎo)體相互距離短時(shí)，兩者分別作用對(duì)方，這會(huì)更改電流的分布。倘若兩根導(dǎo)體中電流的流通方向不同時(shí)，電流的最大密度會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)側(cè);倘若兩根導(dǎo)體中電流的流通方向相同時(shí)，電流的最大密度會(huì)在導(dǎo)體外側(cè)。

　　端部效應(yīng)

　　在感應(yīng)加熱時(shí)，工件端部的溫度常常與非端部的溫度略有不同，這就是感應(yīng)加熱的端部效應(yīng)。端部效應(yīng)分為兩部分，他們分別是坯料和感應(yīng)線圈的端部效應(yīng)。集膚效應(yīng)與端部效應(yīng)的不同之處在于，集膚效應(yīng)主要是對(duì)金屬坯料磁場(chǎng)分布的反應(yīng)，而端部效應(yīng)主要是對(duì)坯料和感應(yīng)線圈端部磁場(chǎng)分布的反應(yīng)。因?yàn)檫@個(gè)的不同，使得坯料的功率分布和加熱溫度遭受一些限制。

　　圓環(huán)效應(yīng)

　　圓環(huán)效應(yīng)是指當(dāng)交變的電流在圓環(huán)形線圈上流動(dòng)時(shí)，線圈導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)最大電流密度。通常情況下，在環(huán)內(nèi)的磁力線較多，而在環(huán)外較少，所以，外側(cè)的電流線會(huì)比內(nèi)側(cè)的電流線穿過(guò)更多的磁通。綜上，外側(cè)的電流密度和總電勢(shì)會(huì)比內(nèi)側(cè)的小很多。

　　圓環(huán)效應(yīng)在對(duì)其加熱時(shí)是有好處的。這也是在沒(méi)有導(dǎo)磁體的情況下，原料在其之中仍然可以進(jìn)行加熱的主要原因。然而在對(duì)其內(nèi)孔溫度升高時(shí)，這樣的加熱有很大缺陷，我們可以通過(guò)導(dǎo)磁體更改磁力線，從而將電流從導(dǎo)磁體的內(nèi)側(cè)移動(dòng)到外側(cè)。

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