電磁感應與感應加熱原理

Mihel Farady于1831年建立的電磁感應定律說明，在一個電路圍繞的區域內存在交變磁場時，電路兩端就會產生感應電動勢，當電路閉合時則產生電流。這個定律同時也就是今天感應加熱的理論基礎。

感應加熱的原理圖如圖2-1所示：

如下圖，當感應線圈上通以交變的電流i時，線圈內部會產生相同頻率的交變磁通Φ，交變磁通Φ又會在金屬工件中產生感應電勢e。根據MAXWELL電磁方程式，感應電動勢的大小為：

由此可見，感應加熱是靠感應線圈把電能傳遞給要加熱的金屬，然后電能在金屬內部轉變為熱能。感應線圈與被加熱金屬并不直接接觸，能量是通過電磁感應傳遞的。另外需要指出的是，感應加熱的原理與一般電氣設備中產生渦流以及渦流引起發熱的原理是相同的，不同的是在一般電氣設備中渦流是有害的，而感應加熱卻是利用渦流進行加熱的。

這樣，感應電勢在工件中產生感應電流(渦流)i，使工件加熱。其焦耳熱為：

(2-5)

式中，Q：電流通過電阻產生的熱量(J)；

I：電流有效值(A)；

R：工件的等效電阻(W)；

t：工件通電的時間(S)。

由式(2-4)可以看出，感應電勢和發熱功率與頻率高低和磁場強弱有關。感應線圈中流過的電流越大，其產生的磁通也就越大，因此提高感應線圈中的電流可以使工件中產生的渦流加大；同樣提高工作頻率也會使工件中的感應電流加大，從而增加發熱效果，使工件升溫更快。另外，渦流的大小與金屬的截面大小、截面形狀、導電率、導磁率以及透入深度有關[6]。

因此，逆變高頻感應加熱電源的研制具有很大的實用價值。