中頻感應(yīng)加熱設(shè)備負(fù)載電路分析

1）負(fù)載的特點與負(fù)載參數(shù)的計算 在負(fù)載感應(yīng)器中要電磁感應(yīng)、發(fā)熱、傳熱及熱輻射等物理現(xiàn)象，現(xiàn)以感應(yīng)熔煉為例說明其中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。熔煉爐由感應(yīng)線圈、耐材料、磁軛等組成。感應(yīng)線圈由空心銅管繞制而成，管內(nèi)通水冷卻。銅管截面可以是圓的，也可以是方的，方的電效率較高。在感應(yīng)器內(nèi)是用耐火材料打制成的坩堝，坩堝內(nèi)放置被熔煉的金屬，如鋼鐵等。

①磁場。當(dāng)感應(yīng)線圈通以中頻電流時，就產(chǎn)生中頻磁場，其中大部分磁通穿過鋼鐵稱主磁通；另一部分磁通沒有穿過鋼鐵，稱漏磁通。主磁通形成主電感即互感。只有主磁通才能在鋼鐵內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢，形成渦流并使鋼鐵發(fā)熱。漏磁通形成漏電感，漏電感只在電路上產(chǎn)生壓降，不能進(jìn)行加熱。主磁通和漏磁通的相對大小受許多因素影響，敘述如下。

a.坩堝越厚，爐膛越小，則漏磁通越多，主磁通越少。故新打結(jié)的坩堝漏磁通較多，熔煉了若干爐以后坩堝變薄，漏磁通就減少了。

b.爐膛內(nèi)鋼鐵放得較少時，主磁通減少，漏磁通增加。

c.坩堝爐膛的感應(yīng)圈的相對位置也影響磁通，感應(yīng)圈和鋼鐵的間隙越大，則漏磁通越多，主磁通越少，坩堝爐膛太高或太低都會使漏磁通增多，主磁通減少，因此新打結(jié)的坩堝爐膛和感應(yīng)圈的相對位置會影響主磁通和漏磁通的分布。

d.當(dāng)鋼鐵溶化成液態(tài)時，鋼液填滿了爐膛，使得進(jìn)入爐膛的磁通全部穿過鋼液，于是主磁通增多而漏磁通減少。

e.當(dāng)鋼鐵的溫度超過居里點時，鋼鐵失去磁性，由于磁導(dǎo)率降低使主磁通減少。

f.被熔煉材料不同也影響磁場分布。熔煉銅鋁等金屬時，由于電阻率低，透入深度又比鋼鐵大，銅鋁中感應(yīng)的渦流電流回路具有較小的電阻，因此當(dāng)中頻主磁通一進(jìn)入銅鋁內(nèi)立即被感應(yīng)出來的渦流所抵消，于是使主磁通減小。

②電阻。由于在熔煉時，鋼鐵在爐膛內(nèi)放置的比較雜亂，為 計算方便用鋼管等效。在各種不同的負(fù)載情況下實際的電磁場分布以及導(dǎo)體中電流的分布情況，都比較復(fù)雜，在以后介紹各種不同的負(fù)載時，其參數(shù)計算又分別引用了不同的修正方法。

(2)中頻感應(yīng)加熱設(shè)備負(fù)載的等效電路 當(dāng)電流頻率較高(中頻及高頻)，或被加熱鋼管直徑較大時，為了簡化計算起見，可以認(rèn)為電流在被加熱鋼管的透入深度層內(nèi)均勻流過。感應(yīng)圈與被加熱鋼管的關(guān)系如同一個變壓器，感應(yīng)圈為原邊，鋼管本身既是變壓器的鐵芯，又是變壓器的副邊。副邊是單匝的，而且是短路的。當(dāng)超過居里點溫度時，鐵磁材料失去磁性，實為一空心變壓器，對于熔煉爐來說，爐膛的大小、坩堝的薄厚、感應(yīng)線圈和爐膛的相對位置、金屬材料的性質(zhì)、爐料的大小和形狀等，都對感應(yīng)器的等效電路參數(shù)有影響。在加熱過程中，金屬爐料的溫度不斷上升，它的相對磁導(dǎo)率和電阻率都不斷發(fā)生變化。往爐中加冷料、爐料熔化和下榻，這些爐料情況的變化都要反應(yīng)到等效電路參數(shù)中來，故在加熱過程中感應(yīng)爐等效電路參數(shù)也是不斷變化的。尤其在居里點附近，電路參數(shù)變化最大。因此要精確計算這些參數(shù)是困難的，但在工程設(shè)計計算時通過某些假設(shè)和近似可以獲得比較意的結(jié)果。