電磁感應與感應加熱原理

Mihel Farady于1831年建立的電磁感應定律說明，在一個電路圍繞的區(qū)域內存在交變磁場時，電路兩端就會產生感應電動勢，當電路閉合時則產生電流。這個定律同時也就是今天感應加熱的理論基礎。

感應加熱的原理圖如圖2-1所示：

如下圖，當感應線圈上通以交變的電流i時，線圈內部會產生相同頻率的交變磁通Φ，交變磁通Φ又會在金屬工件中產生感應電勢e。根據(jù)MAXWELL電磁方程式，感應電動勢的大小為：

由此可見，感應加熱是靠感應線圈把電能傳遞給要加熱的金屬，然后電能在金屬內部轉變?yōu)闊崮?。感應線圈與被加熱金屬并不直接接觸，能量是通過電磁感應傳遞的。另外需要指出的是，感應加熱的原理與一般電氣設備中產生渦流以及渦流引起發(fā)熱的原理是相同的，不同的是在一般電氣設備中渦流是有害的，而感應加熱卻是利用渦流進行加熱的。

這樣，感應電勢在工件中產生感應電流(渦流)i，使工件加熱。其焦耳熱為：

(2-5)

式中，Q：電流通過電阻產生的熱量(J)；

I：電流有效值(A)；

R：工件的等效電阻(W)；

t：工件通電的時間(S)。

由式(2-4)可以看出，感應電勢和發(fā)熱功率與頻率高低和磁場強弱有關。感應線圈中流過的電流越大，其產生的磁通也就越大，因此提高感應線圈中的電流可以使工件中產生的渦流加大；同樣提高工作頻率也會使工件中的感應電流加大，從而增加發(fā)熱效果，使工件升溫更快。另外，渦流的大小與金屬的截面大小、截面形狀、導電率、導磁率以及透入深度有關[6]。

因此，逆變高頻感應加熱電源的研制具有很大的實用價值。