感应加热原理的讨论

感应加热原理的讨论感应加热原理的讨论第25卷第4期 2004年4月通化师范学院学报 JouRNALOFTONGHUATEACHERS’COLLEGE Vo1.25?4 Apr.2004 感应加热原理的讨论田志川 (通化师范学院物理系,吉林通化134002) 摘要:感应加热具有热效率高,无污染,无明火的特点,家用电器应用感应加热技术,将会改变传统的厨房电器从感应加热原理的分析入手,讨论其在家用电器产品中的应用. 关键词:涡流;感应加热;电磁感应中圈分类号:044l_1文献标识码:A文章编号:1008...

感应加热原理的讨论第25卷第4期 2004年4月通化师范学院学报 JouRNALOFTONGHUATEACHERS’COLLEGE Vo1.25?4 Apr.2004 感应加热原理的讨论田志川 (通化师范学院物理系,吉林通化134002) 摘要:感应加热具有热效率高,无污染,无明火的特点,家用电器应用感应加热技术,将会改变传统的厨房电器从感应加热原理的分析入手,讨论其在家用电器产品中的应用. 关键词:涡流;感应加热;电磁感应中圈分类号:044l_1文献标识码:A文章编号:1008—7974(2004)04—0044—02 1概述把一块金属或一定形状的金属器皿放在按一定频率交变的电磁场中,交变电磁场将会对金属内部的自由电子施加洛仑兹力或感生电场力,即提供非静电力.这两种力在金属内部引起感应电流——涡流.涡流与普通电流一样,也要产生焦耳热.由于涡流回路的金属电阻很小,因而涡流的电流强度很大,产生的焦耳热较大.利用涡流的热效应进行加热的技术就是本文所要探讨的感应加热技术.感应加热在工业生产中的典型应用是高频冶炼技术,在家用电器中的应用是近几年出现的电磁灶产品. 2感应加热原理考虑一块厚为h,电阻率为lD,半径为a的金属圆板,置于磁感应强度B随时间交变的磁场中,导体内出现涡流旋状的感应电流. 为了计算热功率,沿着电流方向将金属圆板分割成若干个宽度为dr.周长为2rcr,厚度为h的金属薄筒, 任意一个薄筒的感生电动势为 d,dB 一一一一耵薄简的电阴为 R一所以薄筒的瞬时热功率为一妄一警() 整块金属圆板的涡流的瞬时热功率为 p一一~’ha4(箬) 设B—Bosin则d— B— B.cc,cos t 则涡流在一个周期内的平均热功率为一 ~’ha42 … 一而wh. z2 口 *收稿日期:2003—03—02 作者简介:田志川(1948一),男,通化师范学院物理系副主任,副教授 ?44? 由上式可见,涡流的热功率正比于B.2a,反比于电阻率P.因此,若要得到较大的热功率输出,必须选择高频交变的电磁场,产生较大的磁感应强度,且金属的电阻率要较小. 3电磁灶加热的技术条件从理论上来说,不管是何种金属,只要处于交变磁场中均可被加热,然而对电磁灶来说,并非所有的金属器皿都可用来作为加热的载体,其原因是由电磁灶的特殊结构决定的.加热盘是用漆包线自圆心按一定的绕向绕制的同心圆盘,盘中心部位的磁力线十分密集,说明该处的磁感应强度较强;边缘部分由于边缘效应磁力线稀疏,且呈发散状,说明该处的磁感应强度很小,这一点与高频炉的磁场分布不同.若使发散状的磁感应强度集中起来,必须在线盘上方放置铁磁介质的被加热体,为发散的磁力线提供一条磁通路,以利于其构成闭合曲线. 电磁灶要获得较大的热功率,需要满足以下几个技术条件: (1)电磁场的频率要高,但考虑到半导体器件的功耗,一般选择超音频为宜(20KHz); (2)磁感应强度要大.由毕奥?萨伐尔定律可知Bccl,因此,要获得较大的磁感应强度,必须要有足够大电流,若电磁灶的消耗功率为1000W,则输入的平均电流的有效值为5A左右,电磁灶末级输出宜采用并联谐振方式; (3)末级输出器件要选用高反压大电流的大功率器件; (4)铁磁介质的电阻率要小.现在多以不锈钢锅作为被加热体,应选择合金材料电阻率小的品种. 参考文献: [1]粱灿彬等.电磁学rM].北京:高等教学出版社,1980. OnInducedHeatingTheory TIANZhi—chuan (PhysicsDepartment,TonghuaTeacherscollege,Tonghua,Jilin.134002) (责任编辑:高俊丽) Abstract:Inducedheatinghashighthermaleffecienly,causesnOpollutionandopenfire.Thispaper. inthelightoftheinducedheatingtheory,discussesitsapplicationinhomeappliances. Keywords:vortex;inducedheatingtheory;electromagneticinduction ?45?

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