第二章

感应加热的作用原理

中频无铁芯感应电炉的结构(见图

1)主要有三部分组成

1 感应圈(由水冷

却的铜管绕制的

)2 坩埚(通常用耐火

材料捣制而成

) 3 炉料（可为各种金属

材料的碎块）

中频无铁芯感应电炉的基本原理

是属于空气芯变压器的一种类型,感应
圈相当于变压器的初级绕组,而坩埚内
部的金属炉料则相当于变压器的次级
绕组(既负载)当在初级绕组中通过中
频电流(200Hz —8000Hz)就在电磁场
的作用和应响下,产生磁力线切割次级
绕组,致使炉料产生感应电势,并在垂直
于感应圈轴线的表面内引起感应电流
(称涡流),从而使炉料本身发热将金属
熔化。用于锻造的加热到锻造温度。

下面我们简单的分析一下

感应电炉的工作情况

;

根据变压器互感应的理论,在次级

绕组(既炉料)内的感应电势的有效值
(用 E

表示

)与频率及交变磁通的最大值两个参数有关,在这个感应电势 E

的作用下

,炉

料所形成的闭和回路中

,便有涡流通过,涡流的数值大小,与感应电势 E

成正比

,与炉料回

路的阻抗成反比

,当炉料的阻抗已确定的情况下,则发热与感应电势成比例。无铁心感应

电炉由于没有导磁的物体存在,所以磁力线必须经过空气而闭合,但是空气的磁阻很大,会
减少有效的磁通量,为了要获得所必须的感应电势,就要求增加磁力线的切割速度,这就要
求增加通过感应线圈电流的频率,来达到发热效果显著的目的。但在实际情况下炉料中感
应电流的流动,也会形成磁场,但其方向是与感应器的磁场相反,二个磁场迭加一起的结果
将削弱整个的作用。随着不断被削弱的磁场继续向炉料内部深入分布并不断产生电流,而
电流的去磁作用又促使炉料中感应的电场强度和电流密度自表面向中心剧烈的减小,电
流的频率愈高,这种现象也愈显著,这也就是所谓集肤效应作用的结果。

为了提高炉料的发热量,如果无限制的增高频率,一则受到电源装置复杂性的限制,更

重要的是由于上述集肤效应的原因,涡流发热随着电流频率的升高,只局现在炉料周围的
表面层,而炉料中心的热量是由表面传导进来的,所以加热时间将拉长了,电效率不再上升。
电源的频率与电效率之间的关系可以这样来描述,在感应电炉炉料直径固定,炉料的物理
性能不变的情况下,电效率将随着电流频率的增加而显著上升,但当频率继续增加时,电效
率将不再随频率变化而近于饱和阶段。因此,我们可以作一断言,对于一定尺寸的感应炉,
并在炉料和感应器材料的物理性质为同一条件下,则必定有一临界频率的存在。正是以上
原因的存在,电炉生产厂家将根据炉子的大小来选定频率的高低。考虑到炉子的电效率和
热效率,选定合适的频率。炉子容量较小时频率选高些,容量较大时选低些,一般在 200Hz--
8000Hz 范围内。

第三章

无铁芯感应炉对可控硅中频电源的要求