详解电磁感应加热器产品作用引起导体截面上电流分布现象

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根据电磁感应加热来源于法拉第发现的电磁感应现象，即交变的磁场在导体中产生感应电流，从而导致导体发热。自从发现电流通过导线发生热效应后，世界上便出现了很多从事研究制造电热器的发明家。1890年，瑞典技术人员发明了台感应熔炼炉——开槽式有芯炉；1893年，美国出现了电熨斗雏形；1909年，电灶的出现实现了从电能转化为热能的过程；1916年，美国人发明了闭槽有芯炉，电磁感应技术逐渐进入实用化阶段。

电磁感应加热器节电原理

传统的加热行业，普遍采用是的电阻丝和石英加热方式，而这种传统的加热方式，其热效率比较低，电阻丝和石英主要是靠通电后，自身发热然后再把热量传递到料筒上，从而起到加热物品的效果，这种加热效果的热量利用率Z高只有50%左右，另外的50%左右的热量都散发到空气中，所有传统的电阻丝加热方式的电能损失高达50%以上。而通过电磁感应加热，是通过电流产生磁场，使得铁质金属管道自身发热，再加上隔热材质，防止管道热量的散发，热利用率高达95%以上，理论上间节电效果可达到50%以上，但考虑到不同质量的电磁感应加热器的能量转换效率是不太相同的，以及不同的生产设备和环境，所有电磁加热节能的效果一般至少能够达到30%，Z高能够达到70%。

电磁感应加热器优势

1．高效节能、快速加热采用内热加热方式，即通过电磁感应使料筒内部金属管自身发热，平均预热时间比电阻圈加热方式缩短2/3，同时热效率高达95% 以上，节电效果可达30%-70%。

2．降低生产成本、提高产品质量加热部分采用特种电缆结构，本身不会产生热量，可承受500℃以上的温度，使用寿命可达5年以上，后期基本无维护费用。因电磁加热是通过电磁感应使料筒自动发热，热利用率高达95% 以上，能够充分、均匀的给原料加热，从而提高电磁感应加热器产品质量

3．运行可靠、可控可调主机采用目前Z先进的工业用机板，微电子控制，多路智能闭环系统和完善的保护功能，有效避免了主机老化现象，可充分保证设备长期安全、稳定地运行。

4．改善工作环境设备表面常温，人体可触摸，大大改善了生产现场的工作环境，有力提高工人生产积极性，减少了传统的降温设施费用。本着“以人为本”的理念，创造更加绿色、节能、安全、舒适的生产环境。

根据电磁感应加热器产品作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大的现象。

导线通有高频交变电流时，有效截面的减少可以用穿透深度来表示。穿透深度的意义是：由于趋肤效应，交变电流沿导线表面开始能达到的径向深度。

由于集肤效应的作用，导体或零件中的电流分布是不均匀的。工程上规定，从表面电流Z大值处I0测到1/e I0处的深度为电流的透入深度。

钢在居里点770℃ 以下的电流透入深度称为冷透入深度，在居里点以上的电流透入深度称为热透入深度。

1、1、2圆环效应

圆环形的导体通入交变电流时，Z大电流密度分布在环状导体的内侧，这种现象叫做圆环效应。圆环效应使感应器的电流密集到圆环的内侧，对于加热零件的外表面有利。但对加热零件内孔时，该效应使感应器中的电流远离加热零件的内表面，对内孔加热十分不利。

1、1、3导磁体的槽口效应

矩形截面的导体，装在导磁体的槽口中。当导体通交变电流时，电流集中在导磁体开口的导体表面，称之为导磁体的槽口效应导磁体的槽口越深，电流的频率越高，则导磁体的槽口效应越强烈。

1、2、1透入式加热

当感应线圈刚刚接通电流，工件温度开始明显升高前的瞬间，涡流在零件中的透入深度符合冷态分布。

由于工件表面涡流强度大，表面升温也越快。当表面出现己超过失磁温度的薄层时，加热层就被分成两层：外层的失磁层和与之毗连的未失磁层。失磁层内的材料导磁率μ的急剧下降，造成了涡流强度的明显下降，从而使Z大的涡流强度出现在失磁层和未失磁层的交界处。

1、2、2热传导式加热

在失磁的高温层厚度超过热态的涡流透入深度δ热后，热量基本上是在厚度为δ热的表层中析出。

由于热传导的作用，加热层的厚度将随时间的延长而不断增大。这样零件内部主要依靠热传导方式获得加热，其加热过程及沿截面的温度分布特性与用外热源加热（如在炉内加热或火焰加热）的基本相同。

1、2、3 纵向磁场加热

磁场方向与工件的轴线方向相平行相同。

厚件、圆管的加热。

开发的中频电磁感应加热器主要由逆变器、谐振单元、变压器和感应器组成。其中逆变器是一个交-直-交的变流器，能够将工频交流电变换成为几千至几百千赫兹的中频或高频电流。谐振单元和变压器一端连接逆变器，另一端连接感应器，将高压变成隔离的低压并进行阻抗匹配。工作时，感应器中流过强大的中高频电流，在导体内产生感应电流，因此导体迅速被加热。感应加热电源的谐振频率根据被加热对象和工艺的不同而不同，从一千至几十千赫兹Z为常用。

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