在理解電磁感應加熱的原理之前,先問自己一個問題,假如這個世界上沒有電磁爐,你要燒開一鍋水,會怎么做?
最常見的方式,就是點燃爐灶,把鍋架在火上。
圖1.傳統燃氣加熱
然而這種方法是間接的加熱方式,先由熱源加熱鍋具,再通過鍋具將熱量傳導到鍋內的食物,在這一系列的過程中,必然會產生能量的損失。找元器件現貨上唯樣商城
所以,有沒有一個辦法,把鍋具本身變成一個熱源,讓鍋來直接煮水?
這,就要用到感應加熱了。
感應加熱的原理,如圖2所示:
1.
控制板通過諧振轉換電路產生高頻交流電流流經銅線圈;
2.
在工作線圈上產生感應的磁場,感應磁場在金屬鍋具底部產生渦流;
3.
渦流通過金屬的趨膚效應讓其電阻產生焦耳熱,同時與材料的滲透性有關的磁滯損失也產生熱量。
圖2.渦流效應
等效電路如下圖所示:
圖3.等效電路
感應加熱速度有以下特點:
1.
烹飪容器底部的渦流與流經感應線圈的電流大小成正比,意味著增加感應線圈的電流會導致渦流的增加; 烹飪容器的加熱時間會更快。
2.
更高的頻率將使渦流密度集中在更接近表面的地方,這反過來又會大大減少活性電流流的橫截面積,從而間接增加電阻,增加加熱效率,所以增加工作頻率也會加快加熱容器的速度。
所以感應加熱需要諧振控制器在線圈上產生交變電流,并且為了達到一定功率,諧振控制器的電流及開關頻率都要求比較高,那么開關器件勢必要選用即能導通大電流又能快速開關的IGBT。
圖4.頻率對材料的標準穿透深度的影響
感應加熱目前主流的拓撲有單端諧振和半橋諧振兩種不同的拓撲,下圖對兩種拓撲特點做了詳細的比較:
圖5.感應加熱應用范圍和諧振拓撲的特點
1.
單端諧振相對來講控制簡單,整體成本有優勢;
2.
如下圖所示單端諧振不足之處就是功率范圍明顯受到制約,小功率(<600W)會有硬開通產生大電流增加溫升,大功率(>2.3KW)單顆管子的溫升很難控制;
圖6.兩種拓撲功率輸出和溫升的對應關系
審核編輯 黃宇
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