渦流損耗與應用的初步探討本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-10-03 09:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖 3 迭加鐵芯中的渦流 BnrSBdtd 24??????? ?? (9) 該薄筒回路的電阻為 : ?????? ???? nnhd rrslR 14?? (10) 當 1??n時， hdrrnR ?4?? ，則該回路中的電流強度為 : rdrnhBRi 2?? ?????? (11) 則薄片中的渦流的瞬時功率為： 43232020 32164 anhBdrrnhBPdP a a?? ????? ? ? (12) 比較 (1) 式和 (2) 式得： PnP 22?? 結(jié)論 [7]： （ 1）損耗功率減少為原來的22n倍 。 6 （ 2）渦流損耗與薄片厚度的平方成正比 。 （ 3） ?? 與? 成反比 ,采用硅薄鋼片后，?增大 , ?? 減少。 塊狀金屬的小結(jié) 由上面的式子可知 ,磁路中導體內(nèi)的渦流損耗與其電導率 ρ 、磁感強度的 B、金屬的體積V 有關(guān)，由此可見，渦流損耗的因素是十分復雜的。 在工程上，為了盡量減小渦流損耗，電機和變壓器等電氣設備的鐵芯常用電阻率較大，而厚度很小的硅薄鋼片制作，其原因就這里。 4 渦流的應用：電磁爐 以上兩點說明了渦流的熱效應在電子電器設備的危害。理論上解釋了變壓器的鐵 芯為何要多采用薄硅鋼片疊合而成，并使硅鋼片平面與磁力線平行。雖然渦流的熱效應會對變壓器等電器設備產(chǎn)生不利影響，但可以將它應用于加熱技術(shù)上，這種加熱技術(shù)屬于電磁加熱技術(shù)。 [9] 電磁加熱技術(shù)最早出現(xiàn)在冶金工業(yè)中，利用渦流熱效應冶煉金屬，制成了高頻感應爐。高頻感應爐在坩堝的外部纏繞線圈，并把線圈接到高頻交變電源上，高頻交變電流在線圈中產(chǎn)生高頻的磁場，爐內(nèi)被冶煉的金屬因為電磁感應而會產(chǎn)生很強的渦流，從而釋放大量的熱，使爐中的金屬熔化 [10]。在這基礎上發(fā)明了用于家庭的電磁爐。 電磁爐的工作原理 電磁爐主 要由電源、耐熱陶瓷板、加熱電路板、 PAN 電磁線盤、控制電路板、顯示電路板、風扇組件及外殼等組成 [11]。當電磁爐在正常工作時，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)由整體電路將 50 赫茲的交流電轉(zhuǎn)化成 2040 赫茲的高頻電流。電磁爐線圈會在鍋具的底部反復切割變化，使之產(chǎn)生渦流，進而使鍋具底部發(fā)生熱效應，加熱內(nèi)部的食物。這種渦流生熱的加熱方式，能大大減少熱量傳遞的中間環(huán)節(jié)，提高了加熱效率。 （表 1，表 2) 表 1 電磁爐與其它灶具比較表 [10] 加熱器具 加熱方式 效率 /% 有無有害氣體 安全系數(shù) 缺點 7 液化氣爐 氣體燃燒加熱 4050 有 低 效率低，安全性差 電飯鍋 電流通過電阻發(fā)熱 5060 無 中 效率低 電磁爐 電磁感應 高于 80 無 高 電路復雜，有一電流輻射 表 2 電磁爐與其它灶具熱效率比較表（以 2L 水從 25℃加熱至 100℃計算 ） 爐具 時間 /min 耗電（氣）量/kw ?h(kg) 消耗金額 /元 效率 /% 電磁爐 98 煤氣爐 50 電爐 12 47 電磁爐為什么不能用銅鍋和鋁鍋 我們一直討論的是金屬，可是為什么日常生活卻不能用銅鍋和鋁鍋呢？ 根據(jù)渦流的特點，塊狀金屬的電阻率越小，則導體中的渦流應該越大。銅、鋁的電阻率都比鐵小 , 理論上銅鍋、鋁鍋在電磁爐上產(chǎn)生的渦流應比鐵鍋的大 . 其實銅鍋、鋁鍋放在打開的電磁爐上鍋底基本不會產(chǎn)生渦流 . 這是因為渦流的大小除了與上面討論的因素有關(guān)外 ,還與導體的磁導率有關(guān)。按照磁介質(zhì)的分類 , 銅屬于抗磁介質(zhì) , 磁導率略小于 1, 鋁屬于順磁介質(zhì) , 磁導率略大于 1, 而鐵屬于鐵磁質(zhì) , 磁導率大概在 2020 到 100000 之間 (圖4)。銅，鋁的磁導率遠小于鐵磁質(zhì) [4] 圖 4 磁介質(zhì)分類 8 如圖 4 所示 , 抗磁介質(zhì)在外界磁場 0?的作用下引起感應分子電流所形成的 ??與 0反向 , 抗磁質(zhì)的電子磁矩矢量和近乎零。 而順磁質(zhì)亦有此效應 , 其影 響相對較小 , 順磁質(zhì)的電子磁矩矢量也是很小。 所以屬于抗磁質(zhì)、順磁質(zhì)的銅、鋁鍋放在電磁爐上 , 在鍋上通過變化的磁感線甚弱。因此電磁爐不能使用銅鍋和鋁鍋。
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