Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Основные электромагнитные явления в процессе индукционного нагрева




Процессы индукционного нагрева реализуются в результате сложного многофакторного взаимодействия электромагнитного и температурного полей.

Основными компонентами системы индукционного нагрева являются индуктирующая обмотка (индуктор), чаще всего цилиндрической формы, источник питания переменного напряжения, нагреваемая заготовка, а также устройство компенсации реактивной мощности и систем охлаждения индуктора.

Взаимосвязанный характер явлений теплопередачи и распространения электромагнитных волн в процессе индукционного нагрева обусловливается существенной зависимостью физических свойств нагреваемого материала от интенсивности магнитного поля и температуры

При питании обмотки индуктора переменным током вокруг него создается переменное электромагнитное поле, параметры которого существенно зависят от частоты и величины питающего тока, геометрии обмотки и расстояния от индуктора.

Переменное магнитное поле возбуждает в заготовке, расположенной внутри индуктора, вихревые токи той же частоты, но противоположного направления, которые, в свою очередь, создают в заготовке свое магнитное поле, противоположно направленное магнитному полю индуктора. Вихревые токи создают в заготовке внутренние источники тепла, интенсивность которых определяется по закону Джоуля-Ленца.

Все металлы являются хорошими проводниками и обладают значительно меньшим электрическим сопротивлением по сравнению с другими материалами, но среди них, в свою очередь, можно выделить обладающие сравнительно меньшими или большими значениями (электрическое сопротивление). Электрическое сопротивление каждого металла изменяется в зависимости от температуры (как правило, увеличивается с ее возрастанием), химического состава, микроструктуры и других факторов.

Величина является важнейшим физическим свойством нагреваемого материала, влияющим практически на все основные параметры системы индукционного нагрева, включая толщину нагреваемого слоя, электрический к.п.д. установки, полное сопротивление системы «индуктор-металл» и другие факторы.

Способность металла проводить в большей степени, чем вакуум, магнитный поток или поток электрического поля определяется относительными величинами соответственно магнитной () и диэлектрической () проницаемости.

Именно величина в первую очередь определяет все основные особенности процесса индукционного нагрева, методику расчета индуктора и способы вычисления пространственно-временного распределения электромагнитного поля.

В зависимости от значения все материалы подразделяются на парамагнитные ( >0), диамагнитные ( <0) и ферромагнитные ( >>).

В первых двух случаях мало отличается от единицы, и в практике индукционного нагрева эти материалы называются немагнитными. К их числу относится алюминий, медь, титан, вольфрам и др.

Ферромагнитные свойства материала являются сложной функцией его микроструктуры, химсостава, частоты питающего тока, интенсивности магнитного поля и температуры. Температура, при которой ферромагнитный материал становится немагнитным, называется точкой (или температурой) Кюри.

Неравномерный характер распределения тока в индукторе и нагреваемой заготовке приводит к возникновению ряда эффектов, определяющих основные физические закономерности процесса индукционного нагрева.

1) Скин-эффект. В переменном электромагнитном поле индуктора максимальная плотность тока создается на поверхностях индуктирующего проводника и нагреваемого тела и уменьшается по направлению к их центрам. По этой причине вихревые токи возбуждаются, главным образом, лишь в поверхностном слое заготовки, где выделяется около 86% всей передаваемой ей энергии. Этот слой получил название глубины проникновения.

2) Эффект близости. За счет взаимодействия магнитных полей различных близлежащих проводников с токами искажается распределение тока и электромагнитной мощности по их поперечному сечению.

3) Кольцевой эффект. Распределение плотности тока по поперечному сечению прямого длинного проводника изменяется при его сворачивании в кольцо. Именно такую форму имеют витки обмотки цилиндрического индуктора.

4) Краевые эффекты. Основными факторами, приводящими к неравномерности температурного поля заготовок в процессе индукционного нагрева, являются существенные искажения электромагнитного поля на внешних поверхностях нагреваемых тел, называемые краевыми эффектами.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 783 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Студент всегда отчаянный романтик! Хоть может сдать на двойку романтизм. © Эдуард А. Асадов
==> читать все изречения...

2429 - | 2175 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.