【正文】 件表面溫度升高，達(dá)到加熱的效果。當(dāng)線圈中的電流是交變電流時(shí) ,在線圈內(nèi)部和周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場。感應(yīng)加熱所遵循的主要依據(jù)是電磁感應(yīng)、“趨膚效應(yīng)”、和熱傳導(dǎo)這 3 項(xiàng)基本原理 [1]。其中 ,電磁感應(yīng)過程具有主導(dǎo)作用 ,它影響并在一定程度上決定著熱傳導(dǎo)過程。Calorific value 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 1 緒論 ......................................................................................................................... 1 感應(yīng)加熱的基本原理 .................................................................................. 1 感應(yīng)加熱爐的作用 ...................................................................................... 1 數(shù)學(xué)模型和一般建模方法 .......................................................................... 2 數(shù)學(xué)模型的定義及分類 ................................................................... 2 一般的建模方法 ............................................................................... 3 常規(guī)加熱爐的數(shù)學(xué)模型 .............................................................................. 4 簡易的加熱爐溫度系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ................................................... 4 連續(xù)加熱爐的數(shù)學(xué)模型 ................................................................... 5 課題研究的內(nèi)容和目的 .............................................................................. 6 論文安排 ...................................................................................................... 7 2 中頻感應(yīng)加熱爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 ............................................................................. 8 中頻感應(yīng)加熱爐系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) .................................................................. 8 中頻電源的結(jié)構(gòu)分析 .................................................................................. 9 加熱爐的結(jié)構(gòu)分析 .................................................................................... 10 被加 熱材料的輸送裝置 .............................................................................11 3 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 ....................................................... 12 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .................................................... 12 加熱爐感應(yīng)線圈的數(shù)學(xué)模型 .................................................................... 13 溫度對加熱爐感應(yīng)線圈電阻的影響 ............................................. 13 線圈電流與電源輸出功率的關(guān)系 ................................................. 15 電源輸出功率與線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 ..................................... 16 感應(yīng)線圈數(shù)學(xué)模 型的簡化 ............................................................. 17 被加熱材料渦流的數(shù)學(xué)模型 .................................................................... 17 感應(yīng)線圈與被加熱材料渦流的關(guān)系 ............................................. 17 被加熱材料渦流的簡化數(shù)學(xué)模型 ................................................. 18 被加熱材料渦流與熱功率的關(guān)系模型 .................................................... 18 被加熱材料電阻率隨溫度變化對系統(tǒng)的影響 ........................................ 19 材料被加熱部分受溫度影響下的電阻 ......................................... 19 受溫度影響 下的 WR 的簡化值 ....................................................... 20 電阻隨溫度變化對材料渦流的影響 ............................................. 21 電阻隨溫度變化對材料自發(fā)熱的影響 ......................................... 21 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 熱功率與 發(fā)熱量的關(guān)系 ............................................................................ 22 傳送速度與加熱時(shí)間的關(guān)系 ......................................................... 22 材料發(fā)熱量的數(shù)學(xué)模型 ................................................................. 22 傳送速度為 v 時(shí)材料發(fā)熱量的 數(shù)學(xué)模型 ...................................... 23 被加熱材料出口溫度的數(shù)學(xué)模型 ............................................................ 23 發(fā)熱量與出口溫度的關(guān)系 ............................................................. 23 出口溫度的簡化數(shù)學(xué)模型及傳遞函數(shù) ......................................... 24 材料比熱隨溫度變化對材料導(dǎo)熱的影響 ..................................... 25 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ............................................ 27 溫度控制系統(tǒng)的框圖 ..................................................................... 27 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控 制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ................................. 28 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的 S 傳遞函數(shù) ............................. 28 本章小結(jié) .................................................................................................... 29 4 某型號的中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 ........................................... 30 某型號中頻感應(yīng)加熱爐結(jié)構(gòu) .................................................................... 30 A 加熱爐各參數(shù)及說明 ............................................................................ 30 A 加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ........................................................ 32 A 加熱爐感應(yīng)線圈的數(shù)學(xué)模型 ..................................................... 32 A 加熱爐材料渦流的數(shù)學(xué)模型 ..................................................... 32 A 加熱爐材料渦流與熱功率的關(guān)系 ............................................. 33 A 加熱爐 I 材料（自發(fā)熱）環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) .............................. 33 A 加熱爐材料（熱導(dǎo)）環(huán)節(jié)模型 ................................................. 33 A 加熱爐的數(shù)學(xué)模型 ..................................................................... 33 5 總結(jié)與展望 ........................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 36 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 1 1 緒論 感應(yīng)加熱的基本原理 感應(yīng)加熱的基礎(chǔ)是法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即交變的電流會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流使導(dǎo)體周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場，被加熱的材料 (即坯料 )的內(nèi)部在磁場的作用下產(chǎn)生電渦流 ,依靠這些渦流的能量達(dá)到加熱目的。Induction coil。Temperature control System。 eddy current and heat。這些研究工作為系統(tǒng)的仿真、技術(shù)培訓(xùn)及控制優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。簡化得出的加熱爐溫度控制系統(tǒng)為一階慣性系統(tǒng)。 從而得出 電源的輸出功率與被加熱材料溫升的電 熱學(xué)模型 。 中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 摘 要： 通過對中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，可以更精確的對溫度進(jìn)行控制，從而得到電源功率與溫升的最佳方案，使電能得到最高效的利用，從而在最快的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需要的最準(zhǔn)確的溫度，減少工件的廢品率，并提高生產(chǎn)效率。 本文運(yùn)用電磁學(xué)及熱學(xué)的知識，研究中頻感應(yīng)加熱爐溫度控制系統(tǒng) 電源輸出功率與被加熱材料電渦流的關(guān)系；電渦流與發(fā)熱量的關(guān)系；發(fā)熱量與溫升的關(guān)系。數(shù)學(xué)模型中運(yùn)用金屬材料學(xué)的知識考慮材料電阻、比熱隨溫度變化而 變化的影響，得出在這些條件影響下的數(shù)學(xué)模型。以某中頻感應(yīng)加熱爐為例，計(jì)算各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)關(guān)系并建立其溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 關(guān)鍵詞： 中頻感應(yīng)加熱爐；溫度控制系統(tǒng)；數(shù)學(xué)模型；感應(yīng)線圈；渦流；發(fā)熱量； 溫升 The mathematical modeling of temperature control system about medium frequency induction heating furnace Abstract： Based on the medium frequency induction heating furnace temperatur