電磁感應器加熱技術的應用

蔡梓涵

摘要 隨著現代科技的發展，電磁感應現象顯著的特點與優勢能夠順應時代要求與發展，因此逐漸被人們應用于生產生活當中。電磁加熱是一種環境友好型加熱方法，其溫度上升快，損耗小，因此加熱效率較高，被廣泛應用于工業各個領域，漸漸取代了傳統加熱方法。另外，該技術也應用于加工工業中的鑄造、焊接、表面熱處理、熱鍛等技術中。本文通過對電磁感應現象的介紹，對電磁加熱的原理進行介紹，并簡述其在生產中的應用。

【關鍵詞】電磁感應加熱 溫度控制 磁感線

隨著科技與現代技術的發展，越來越多的物理原理得到了應用，并在諸多工業生產中發揮著自身的作用。電磁感應加熱技術是當下發展最為迅猛的一種加熱技術，以法拉第電磁感應定律為基礎，可以在機械行業中逐漸取代傳統的火焰加熱、紅外輻射加熱等。另一方面，電磁感應加熱有著加熱速度快等優勢，其加熱溫度和加熱時間均可以被人為控制，因此在船舶、油氣運輸、石化加工以及金屬冶煉等諸多領域都有著成功的實踐。與傳統的電熱絲加熱等技術比較，電磁加熱的能量轉化率較高，解決了高溫加熱、超大功率加熱困難鈍刀等技術難題。

1 電磁感應及其本質

電磁感應現象，就是在變化磁場當中用導體切割磁感線進而產生磁通量的變化，使得導體兩端產生感應電動勢。當導體為一個閉合回路時，感應電動勢會令導體中的電子產生定向移動，形成感應電流，這就是電磁學領域中最偉大的成就之一一一電磁感應現象。

2 電磁感應加熱的原理

以法拉第電磁感應定律為核心應用的電磁感應加熱技術，其原理是利用高頻的交變電流在通過線圈磁場時，會使得金屬工件產生渦流，一般為多層的環狀金屬工件。這些金屬工件即為需要加熱或在其中，金屬作為電的良導體電阻值很低，所以其產生的感應電動勢較低可以產生很強大的渦流，每一層環狀通路都可以發熱，層層疊加使得金屬工件能在短時間內產生巨大的焦耳熱，之后金屬工件整體就會有很大的溫度提升，完成一個自發熱過程，這也正是其加熱效率高的原因。電磁感應加熱利用的就是電流的做功過程，將電能轉化為被加熱體本身的內能，使被加熱件的溫度升高，從而達到加熱的目的。渦流的形成示意如圖l所示。

3 電磁感應器加熱技術的實際應用

3.1 電磁加熱工藝在熱處理中的應用

電磁加熱必需的是變化的磁場，加熱系統需要通過整流電路與電壓轉換電路，將常用的交流電整流成直連電流，再經過AC/DC轉換電路，轉換為10k～1OOkHz的電流輸送到感應器中，就可以產生變化的磁場。電磁加熱過程中的鐵磁性材料放置在電磁場中，其內部就會產生感應電渦流并發熱，從而達到塑料顆粒加熱的目的。由于產熱效率很高，過量的熱量會在器件中淤積，自身產熱也是較大部分，需要及時散開，否則將會出現燒壞器件系統的現象，圖2的空心繞制結構可以有效解決過熱問題，可在外部添加冷卻循環系統，對感應器進行實時冷卻。

3.2 電磁加熱工藝在石化能源中的應用

作為21世紀十分重要的燃料資源，頁巖油以及其上方的可燃氣體的需求量在全球范圍大幅度提高，需要人們對其大量開采。而電磁加熱正是因為其具備加熱快，升溫無明顯梯度且受熱十分均勻等優勢，使得在油頁巖開采過程中十分依賴該技術。與常規加熱開采的方法相比，電磁加熱后所得的油烴類含量更高，雜質硫氮元素含量少，產品純度較高。經過生產經驗積累可知，產品通過電磁加熱后，能夠較大程度上提高提純工藝效率，節省了巨大的人力、物力與時間。

4 結語

各個領域的科技發展互相推動與促進，使得生產技術飛速進步。傳統的加熱方式通常是利用電熱圈來加熱，通過接觸傳導，實現被加熱體的加熱過程。但是這個過程有大量的熱量是散發到空氣中的，熱量的利用率較低。電磁感應加熱提高了加熱效率降低了熱量損耗，提高了加熱速度，諸多優勢使得其逐步取代傳統加熱方式的地位。在生產領域中，諸多設備的電源模塊，循環冷卻裝置以及控制器都要耗能產熱，尤其在較大型的設備中，資源消耗量是巨大的，通過電磁加熱的方法可以顯著提升生產力;在工業產品生產中，電磁加熱可以提高產品純度，進而提升產品質量和生產效率;在冶金礦產領域中，電磁加熱可以有效防止金屬產品表面氧化的現象。總之，電磁加熱技術能夠較大程度上提升生產效率，為多領域發展提供便利，在未來，期待電磁加熱在新的領域中發揮出自身的更大作用。

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