作為一個感應加熱的菜鳥,請教一下各位專家:電磁爐為什么不能加熱銅鍋/鋁鍋等非鐵磁性物質?
看了一下別人的介紹,都說是在鐵磁性物質里面可以產生渦流.難道銅鍋里面就不能產生渦流?我們可是經常在開關電源的變壓器中采用銅箔來屏蔽磁場的,就是用渦流來消耗掉散磁場的呀.
請幫忙解釋一下.
作為一個感應加熱的菜鳥,請教一下各位專家:電磁爐為什么不能加熱銅鍋/鋁鍋等非鐵磁性物質?
看了一下別人的介紹,都說是在鐵磁性物質里面可以產生渦流.難道銅鍋里面就不能產生渦流?我們可是經常在開關電源的變壓器中采用銅箔來屏蔽磁場的,就是用渦流來消耗掉散磁場的呀.
請幫忙解釋一下.
我們知道,電磁爐是利用通過線盤的高頻交流電流產生交變磁場,通過電磁感應(變壓器原理)在鍋底產生渦流。(在交變磁場中,任何導體都能產生電磁感應)。當鍋底電阻通過渦流時產生住焦耳熱。計算公式Q=I2R。如果鍋質材料導電性能太好,如鋁、銅則電阻R很小,根據熱量公式可知產生的熱量很少,同時因為電阻很小,產生的感應電流會很大,而引起電磁爐過流保護。這才是不能用鋁鍋的真正原因。
那么我們能不能設計一個實驗來證明這種觀點呢?能!首先要滿足的條件是:(1)材質一定是鋁,(2)材料的電阻與鐵鍋電阻接近。為了滿足以上兩個條件,我選用了香煙鋁箔,因為厚度極薄,單位面積上的電阻可以與鐵鍋接近。實驗結論,同樣能夠加熱.
強人,非常感謝!
但是,像你所說:鋁鍋電阻小,但是產生的電流大,Q=I2R,到底是電流更大,還是電阻更小?
我覺得鍋吸收的能量歸根到底是線圈的漏散磁場發(fā)出來的,線圈不變的情況下,發(fā)出去的能量是一樣的,如果轉換成熱的效率都是一樣的話,那發(fā)出的熱量也是一樣的。請幫忙解釋一下。
電能=灶消耗(電源消耗能 線圈消耗能) 鍋感應能(磁滯熱能 渦流熱能)
要增加鍋的發(fā)熱量:
1、采用磁滯回線面積大大材料(銅鋁為非磁性材料,其面積為 0 ),如果沒有交變電流,就沒有磁滯熱能。交變磁場變化一周在鐵心的單位體積內所產生磁滯熱能與磁滯回線所包圍的面積成正比;
2、鍋(鐵心)的渦流(銅鋁基本沒有)要大,即電阻率要小。B=uH=u(IN/L),B 磁感應強度;u 磁導率;H 磁場強度;I 線圈電流;N 線圈匝數;L 磁路長度。H=IN/L,線圈及電流一定時,磁場強度一定,與磁場媒質無關,但磁感應強度是與磁場媒質的磁性有關的。u不同,B 不同。B=Φ/S,線圈內的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁導率基本就是真空的磁導率:0.0000001257H/m ,差不多不具有磁化的特性。渦流也基本沒有。
導體內部的渦流也會產生熱量,如果導體的電阻率小,則渦流很強,產生的熱量就很大。
渦流產生原因
當線圈中的電流隨時間變化時,由于電磁感應,附近的另一個線圈中會產生感應電流。實際上這個線圈附近的任何導體中都會產生感應電流。如果用圖表示這樣的感應電流,看起來就象水中的旋渦,所以我們把它叫做渦電流
在磁場中運動,或者導體靜止但有著隨時間變化的磁場,或者兩種情況
同時出現,都可以造成磁力線與導體的相對切割。按照電磁感應定律,在導體中就產生感應電動勢,從而驅動電流。這樣引起的電流在導體中的分布隨著導體的表面形狀和磁通的分布而不同,其路徑往往有如水中的漩渦,因此稱為渦流。渦流在導體中要產生熱量。所消耗的能量來源于使導體運動的機械功,或者建立時變電磁場的能源。因此在電工設備中,為了防止渦流的產生或者減少渦流造成的能量損失,將鐵心用互相絕緣的薄片或細絲疊成,并且采用電阻率較高的材料如硅鋼片或鐵粉壓結的鐵心。另一方面,利用渦流作用可以做成一些感應加熱的設備,或用以減少運動部件振蕩的阻尼器件等。導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時,因渦流而導致能量損耗稱為渦流損耗。渦流損耗的大小與磁場的變化方式、導體的運動、導體的幾何形狀、導體的磁導率和電導率等因素有關。渦流損耗的計算需根據導體中的電磁場的方程式,結合具體問題的上述諸因素進行。
電動機,變壓器的線圈都繞在鐵心上。線圈中流過變化的電流,在鐵心中產生的渦流使鐵心發(fā)熱,浪費了能量,還可能損壞電器。因此,我們要想辦法減小渦流。途徑之一是增大鐵心材料的電阻率,常用的鐵心材料是硅鋼。如果我們仔細觀察發(fā)電機、電動機、和變壓器,就可以看到,它們的鐵心都不是整塊金屬,而是用許多薄的硅鋼片疊合而成。為什么這樣呢? 原來,把塊裝金屬置于隨時間變化的磁場中或讓它在磁場中運動時,金屬塊內將產生感應電流。這種電流在金屬塊內自成閉合回路,很像水的漩渦,因此叫做渦電流簡稱渦流。整塊金屬的電阻很小,所以渦流常常很強。如變壓器的鐵心,當交變電流穿過導線,時穿過鐵心的磁通量不斷隨時間變化,它在副邊產生感應電動勢,同時也在鐵心中產生感應電動勢,從而產生渦流。這些渦流使鐵心大量發(fā)熱,浪費大量的電能,效率很低。但渦流也是可以利用的,在感應加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進行熱處理。
大塊的導體在磁場中運動或處在變化的磁場中,都要產生感應電動勢,形成渦流,引起較大的渦流損耗。為減少渦流損耗,交流電機、電器中廣泛采用表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物的薄硅鋼片疊壓制成的鐵心,這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內,磁通穿過薄片的狹窄截面時,這些回路中的凈電動勢較小,回路的長度較大,回路的電阻很大,渦流大為減弱。再由于這種薄片材料的電阻率大(硅鋼的渦流損失只有只有普通鋼的1/5至1/4),從而使渦流損失大大降低。
另一方面,利用渦流作用可以做成一些感應加熱的設備,或用以減少運動部件振蕩的阻尼器件等。
如: 我們常見的電磁爐。就是采用渦流感應加熱原理;其內部通過電子線路板組成部分產生交變磁場、當用含鐵質鍋具底部放置爐面時,鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬部分產生渦流,使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運動,分子互相碰撞、摩擦而產生熱能,用來加熱和烹飪食物,從而達到煮食的目的。
渦流損耗(eddy current loss)
導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時,因渦流而導致的能量損耗。渦流是上述情況下導體內的感生的電流。這種電流在導體中形成一圈圈閉合的電流線,稱為渦流(又稱傅科電流)。
渦流損耗的大小與磁場的變化方式、導體的運動、導體的幾何形狀、導體的磁導率和電導率等因素有關。渦流損耗的計算需根據導體中的電磁場的方程式,結合具體問題的上述諸因素進行。
置于隨時間變化的磁場中的導體內,也會產生渦流,如變壓器的鐵心,其中有隨時間變化的磁通,它在副邊產生感應電動勢,同時也在鐵心中產生感應電動勢,從而產生渦流。這些渦流使鐵心發(fā)熱,消耗電能,這是不希望有的。但在感應加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進行熱處理。
大塊的導體在磁場中運動或處在變化的磁場中,都要產生感應電動勢,形成渦流,引起較大的渦流損耗。為減少渦流損耗,常將鐵心用許多鐵磁導體薄片(例如硅鋼片)疊成,這些薄片表面涂有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物。磁通穿過薄片的狹窄截面時,渦流被限制在沿各片中的一些狹小回路流過,這些回路中的凈電動勢較小,回路的長度較大,再由于這種薄片材料的電阻率大,這樣就可以顯著地減小渦流損耗。所以,交流電機、電器中廣泛采用疊片鐵心。
鐵是鐵磁體,可以被強烈磁化,就好比用鐵芯來加強線圈產生的磁場一樣,鐵鍋放上去可以把電磁爐內線圈產生的磁場加強很多,可以增強幾十倍,磁場強了意味著鐵內部的任一環(huán)路的磁通量變化更劇烈。產生的渦流也就越強。
如果用鋼或者鋁之類的,僅僅為順磁材料,也就是說不能強烈的增強線圈所產生的磁場,多說就是變強了一定定點,像銅這樣的抗磁材料還會把磁場減小一丁點。那么也就是說這些材料上的任意回路磁通量變化僅僅是由線圈所產生,變化比較小,渦流也就小。線圈很難把能量傳給鍋底,熱效應不明顯。但要注意這些材料不論是順磁還是抗磁,都不是不導磁,磁場照樣能穿過去,就是不增強。能夠阻止磁場的那是超導體,也叫完全抗磁材料。沒有誰家拿這個做鍋底吧?
而沒渦流,你那電度計費表的盤子咋轉?!
喔,對了,早前不是鬧過二氧化錳飯鍋丑聞的嗎,忽發(fā)奇想,若以矩磁材料裝紫砂,也許能造成電磁砂鍋啊!
請問為什么有的盆放在上面要因為震動 而產生位移
再來看這個老帖,我也來總結一下,我的理解如下:
所謂感應加熱可以理解為電加熱即電阻加熱
所謂感應加熱電源等價于日常工作中的電源
所謂鐵鍋,銅鍋,不銹鋼鍋無非就是,鎢絲,銅絲,鋁絲
在感應加熱中我們說不能加熱銅鍋就如我們不能用銅絲來當發(fā)熱絲一樣,這兩者有著質的區(qū)別,在電加熱中我們遵循歐姆定律,雖然銅也符合歐姆定律,但是它和鎢相比,已經由量變轉化到了質變。
正如使用復雜的感應電源加熱銅一樣,我們也可以制作復雜的電源來加熱銅,如利用超高頻趨膚效應。但是在電源的本質上,電源也進行了質的轉變,由低頻到高頻,由簡單到復雜。
回來說,感應加熱銅也是如此,所謂不能加熱銅,是因為它太能消耗能量了,要達到實用要求,不適當啊。就用如穩(wěn)壓電源,來加熱銅絲一樣,無論你電源功率調的再低,顯示的都是過流,因為他要在另一個境界發(fā)熱。
如他們所說,加熱銅鍋等也是可以的,就是頻率要高很多,上百K