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感应加热器设计基础

发表时间:2019-12-20 11:36:01
  感应加热器的设计会对零件质量、工艺效率和制造成本产生重大影响。你怎么知道你的加热器设计是否最适合你的零件和工艺?以下是一些感应加热器的基本知识和五个优化设计的技巧。
感应加热器的工作原理
  感应加热器决定了加热工件的效率和效率。感应加热器是由铜管制成的水冷铜导体,在感应加热过程中很容易形成加热器的形状。当水流过感应加热器时,加热器本身不会变热。
  加热器的范围从一个简单的螺旋或螺线管缠绕器(由绕芯轴绕数个铜管组成)到一个由实心铜和铜焊精密加工而成的加热器。
  加热器通过交流电流产生交变电磁场,将能量从电源转移到工件上。加热器的交变电磁场(EMF)在工件中产生感应电流(涡流),由于I平方R损耗(磁芯损耗)而产生热量。
  工件中的电流与加热器的电动势强度成正比。这种能量转移称为变压器效应或涡流效应。
变压器和感应加热器
  由于加热器采用变压器效应,变压器的特性有助于理解加热器的设计。电感器类似于变压器一次绕组,工件相当于变压器二次绕组(假设为单匝)。
  影响加热器设计的变压器有两个重要特征:
  绕组间的耦合效率与绕组间距离的平方成反比
  (变压器初级电流*(初级匝数))=(次级匝数)
  由于上述关系,在设计任何感应加热器时,应记住五个条件:
5个设计感应加热器的基本技巧
  1.靠近加热区域的较高磁通密度意味着零件中会产生较高的电流。
  加热器应尽可能靠近零件耦合,因此尽可能多的磁通线在加热点与工件相交。这允许最大能量转移。
  2.螺旋加热器中磁通线的最大数目是朝向器的中心。
  磁通线集中在器内部,在该位置提供最大加热速率。
  3.加热器的几何中心是一条弱磁通路径。
  磁通最集中在靠近器匝数的地方,并且随着与匝数的距离而减小。
  如果一个零件在加热器中偏离中心,靠近器匝数的区域将与更多的磁通线相交,从而以更高的速率被加热。远离铜器的零件区域的耦合较少,并且将以较低的速率加热。
  这种效应在高频感应加热中更为明显。
  4.感应加热器的磁心不一定是几何中心。
  在引线和加热器连接处,磁场较弱。
  这种效应在单圈加热器中最为明显。随着器匝数的增加,每匝的磁通量与前一匝的磁通量相加,这种情况就变得不那么重要了。
  由于始终使零件在工作器中居中的不现实性,在静态加热应用中,零件应稍微向该区域偏移。如有可能,应旋转零件以提供均匀的曝光。
  5.加热器的设计必须防止磁场的抵消。
  如果感应加热器的对边太近,加热器就没有足够的电感来有效加热。在加热器中间加一个加热器可以抵消这种影响。然后加热器将加热插入开口的导电材料。
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