至关重要的是，感应炉不使用传统的变压器进行加热； 相反，炉子本身是按照变压器的核心原理运行的。该系统设计为炉子的初级线圈直接在被加热的金属中感应电流，而该金属充当次级线圈。
需要掌握的基本概念是，感应炉是一个变压器，其中初级绕组是炉子的感应线圈，次级绕组是导电金属炉料本身，它实际上是一个单匝短路线圈。
作为变压器系统的感应炉
为了理解其工作原理，最好将系统分解为两个基本的“变压器”组件：初级和次级。这种关系是所有感应加热的基础。
初级绕组：感应线圈
该系统的初级侧是一个空心铜线圈。强大的交流电（AC），通常是中频或高频，通过该线圈。
由于线圈承载非常高的电流，它会产生大量的热量。为了防止其熔化，它会持续冷却，通常使用循环水。
次级绕组：金属炉料
次级侧是待加热或熔化的金属，称为炉料。这种导电材料放置在坩埚内，坩埚被初级感应线圈包围。
金属炉料充当单匝次级绕组，其本质上是短路的。
感应加热原理
当交流电通过初级线圈时，它会在其周围产生一个强大、快速变化的磁场。
根据法拉第电磁感应定律，这个变化的磁场穿过金属炉料（次级），并在其中感应出强大的循环电流。这些电流被称为涡流。
金属具有天然的电阻。当这些巨大的涡流流过电阻时，它们会由于 I²R 效应（焦耳热）产生巨大的热量，导致金属升温并最终熔化。
外部电源的作用
虽然炉子本身充当加热的变压器，但整个系统依赖于复杂的外部电源。该装置通常包含自己的变压器，但它们的作用是调节电源，而不是执行加热本身。
频率和电压转换
标准电网电源（50/60 Hz）通常不适合高效感应加热。专用电源用于将输入电源转换为所需的频率和电压。
该电源单元使用逆变器和整流器等组件来实现正确的频率。
炉子变压器
电源还包括一个专用、大电流、降压变压器。它的作用是将来自电源的较高电压转换为具有非常高电流的较低电压。
这种高电流是流经初级感应线圈以产生足够强的磁场以实现高效加热所需的。
理解关键参数
感应炉的效率和有效性并非偶然。它们取决于电学原理的仔细平衡，最显著的是工作频率的选择。
频率和穿透深度
交流电源的频率是一个关键参数，它决定了金属的加热方式。这受一种称为趋肤效应的原理支配。
较高的频率导致感应涡流集中在金属表面附近，从而实现浅层、快速加热。较低的频率允许磁场更深入地穿透，加热更多的材料体积。
无芯炉与通道炉
上面描述的系统主要指无芯感应炉，这是最常见的类型。
还有另一种类型，即通道感应炉，它更像传统的变压器。它保持一个永久性的熔融金属环，充当专用的次级回路，新的材料被添加到其中。
如何将其应用于您的理解
您对感应炉系统中“变压器”的解释完全取决于您的参照系。
- 如果您的主要关注点是加热原理： 将炉子的线圈视为初级，将金属炉料视为变压器的单匝短路次级。
- 如果您的主要关注点是电源： 认识到大电流降压变压器是为炉子线圈供电的电源单元中的关键组件。
- 如果您的主要关注点是运行效率： 了解工作频率是决定加热深度和速度的关键变量。
通过理解炉子及其炉料形成一个独特的变压器系统，您可以掌握使感应加热如此有效的基本原理。
总结表：
| 组件 | 在感应炉系统中的作用 |
|---|---|
| 初级绕组 | 承载高频交流电的空心水冷铜感应线圈。 |
| 次级绕组 | 金属炉料本身，充当单匝短路线圈。 |
| 外部电源 | 转换电网电源并使用降压变压器为线圈提供大电流。 |
| 加热原理 | 金属中感应的涡流通过 I²R（焦耳热）效应产生热量。 |
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