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“三种效应”在中频熔炼炉中的应用
日期: 2015-10-22
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“三种效应”在中频熔炼炉中的应用

  感应电流分布和交流电效应  在中频熔炼炉加热过程中,感应电流在导体(金属炉料)上的分布是不均匀的,它受集肤效应、邻近效应和圆环效应的影响。

① 集肤效应。

  被加热的金属导体内的感应电流绝大部分集中于表面,电流密度由表向里迅速衰减,这种现象称为集肤效应。因此,电流密度表面最大,中心最小,其分布曲线如将电流密度衰减至表面电流密度的1/e(约0.368)处的深度定义为电流透入深度δ。e为自然对数的底,e2.718。据理论计算,在感应加热时,86.5%的功率是在电流透入深度内转化为热能。在电流透入深度的5倍处(即5δ处)的电流接近于零。

电流透入深度δ可用下式表示: 

                  δ=5030√ ρ μcm

                 式中 ρ——导电材料电阻率,Ω•cm

                      μ——导体材料的相对磁导率;

                      f——电流频率。

                   由上式可知,f越大,δ越小;ρ越大,δ越大。ρ随温度升高而 ,故在感应加热过程中,δ会相应增加。 

② 邻近效应。

  当两个通有交流电的导体相互靠近时,在相互影响下,两导体的电流要重新分布,这种现象叫做邻近效应。实质上它和集肤效应相似。图8-4为两平行导体在通过交流电情况下磁场及电流分布。由于邻近效应,载有反向电流的两个导体平行靠近时 电流趋于导体内侧载有同向电流的两个导体靠近时,电流趋于导体外侧[如图8-4b)所示]。邻近效应导致导体有效截面的利用率降低。导体间的距离越近,邻近效应越显著。电流密度的不均匀分布,与自身磁场和所有邻近导体磁场的总作用有关

③ 圆环效应。

  当交流电用过螺线管(或环状线圈)时,最大电流密度出现在线圈导体的内侧,这种现象称为圆环效应,中频熔炼炉是以上几种效应的综合利用。在环形感应器中放置金属炉料。当感应器两端施加交流电压时,即产生交变磁场。此时,感应器本身表现为圆环效应,感应器与金属炉料间为邻近效应,而金属炉料本身表现为集肤效应

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