电磁感应加热原理

 

导体（工件）的电磁感应加热技术来源于法拉第电磁感应原理。如图1所示，感应加热电源产生的中高频交变电流通过感应器（常用螺旋线圈），在感应线圈的内部和外围产生与线圈电流同频率的交变磁场；导体工件置于交变磁场中，导体和交变磁场形成相对运动，也就是导体切割磁力线，从而在工件内部感应出电动势（电压）和频率相同但方向相反的电流（涡流）。

工件的发热由两种效应导致。由于导体有电阻，涡流流过导体时产生电阻热（焦耳热效应），实现从工件内部发热。对于铁磁性工件，在居里点温度以下其内部自发磁化形成许多磁畴结构。中高频交变磁场不断地对磁畴进行磁化，亦即改变磁畴的磁极方向。磁畴在改变其方向的时候与周围磁畴相互摩擦产生热量，称之为磁滞热效应，也会使得工件温度升高。

由于磁滞热效应，被加热工件在其居里点温度之下时感应加热速度很快。当工件的温度超过居里温度之后磁滞热效应消失，只能依靠焦耳热效应升温，加热速度变慢。通常铁磁性材料的居里点温度在500~600℃之间，由于常见工程铁磁性材料的焊前预热、焊后消氢、热套热拆等都在此温度之下，因此这些工程应用的电磁感应加热无需考虑居里温度的问题。而铁磁性材料的焊后热处理温度高达700℃，则需要考虑调整感应加热参数应对高温时的磁滞热效应消失问题。

青岛海越机电科技有限公司 开发的中频感应加热设备主要由逆变器、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最为常用。海越公司的感应加热电源有谐振频率自动跟踪功能，会根据线圈的电感量自动匹配并工作在最佳谐振频率上。