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型,感應(yīng)圈相當于變壓器的初級繞組,而坩堝內(nèi)部的金屬爐料則相當于變壓器的次級繞組(既負載)當在初級繞組中通過中頻電流(200Hz —8000Hz)就在電磁場的作用和應(yīng)響下,產(chǎn)生磁力線切割次級繞組,致使爐料產(chǎn)生感應(yīng)電勢,并在垂直于感應(yīng)圈軸線的表面內(nèi)引起感應(yīng)電流(稱渦流),從而使爐料本身發(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,在次級繞組(既爐料)內(nèi)的感應(yīng)電勢的有效值(用E2表示)與頻率及交變磁通的最大值兩個參數(shù)有關(guān),在這個感應(yīng)電勢E2的作用下,爐料所形成的閉和回路中,便有渦流通過,渦流的數(shù)值大小,與感應(yīng)電勢E2成正比,與爐料回路的阻抗成反比,當爐料的阻抗已確定的情況下,則發(fā)熱與感應(yīng)電勢成比例。無鐵心感應(yīng)電爐由于沒有導磁的物體存在,所以磁力線必須經(jīng)過空氣而閉合,但是空氣的磁阻很大,會減少有效的磁通量,為了要獲得所必須的感應(yīng)電勢,就要求增加磁力線的切割速度,這就要求增加通過感應(yīng)線圈電流的頻率,來達到發(fā)熱效果顯著的目的。

      但在實際情況下爐料中感應(yīng)電流的流動,也會形成磁場,但其方向是與感應(yīng)器的磁場相反,二個磁場迭加一起的結(jié)果將削弱整個的作用。隨著不斷被削弱的磁場繼續(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爐料中感應(yīng)的電場強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**的增高頻率,一則受到電源裝置復雜性的**,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)在爐料周圍的表面層,而爐料中心的熱量是由表面?zhèn)鲗нM來的,所以加熱時間將拉長了,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,但當頻率繼續(xù)增加時,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。爐子容量較小時頻率選高些,容量較大時選低些,一般在200Hz--8000Hz范圍內(nèi).