电磁加热入门知识

变压器原理

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

变压器利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，输送的电能的多少由用电器的功率决定。现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如下图）：

当一次侧绕组上加上电压U1时，流过电流I1，在铁芯中就产生交变磁通Φ1，这些磁通称为主磁通，在它的作用下，两侧绕组分别感应电势E1、E2。

由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1、E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压U1和U2大小也就不同。

变压器的电压比：(变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当N2

n=N1/N2

式中n 称为电压比(圈数比) 。当n>1 时，则N1>N2 ，U1>U2 ，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。

变压器的效率：η =P2/P1 式中的P1 为输入功率，P2 为输出功率。

当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。

铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

铁损包括两个方面：一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

三利电磁感应加热锅炉原理

工作原理

GTG30的主机是一种特殊结构的水冷干式短路变压器，直接设置在循环水中。在这里，创造性地利用主机的副边外壳作为第一主发热体。副边短路电流产生强大的交变磁场，其漏磁又使循环水箱感应产生很大的涡流与磁滞，使循环水箱成为第二发热体，而漏磁属无功。因此，副边感应产生的大电流、原边铜损、铁损、杂散损耗及短路漏磁等有功及无功几乎全部通过介质水转换成热能。此外，直接加热与循环传导方式使得热量能够被介质水充分吸收。因此，GTG30的热效率突破了不大于1.0的传统概念。

经中国电力科学研究院电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心测试，“GTG30的能效比为：1.056”。

变压器短路情况下的磁场，周围分布强大的漏磁场，漏磁属无功。当磁场内的磁力线通过金属器皿（倒磁又导电材料），金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。

轴承感应加热器的工作原理

概述

轴承感应加热器又叫轴承加热器，电磁感应加热器，感应加热器，是加热工具的一种。加热元件与平台一体化，安全、可靠、使用方便。主要用于对轴承、齿轮、衬套、轴套、直径环、滑轮、收缩环、连接器等多种类型的金属件进行加热，轴承加热器通过加热使之膨胀，达到过盈装配的需要。

轴承感应加热器工频感应技术的来源于变压器的一次意外短路事故。

在一次意外的事故中，由于瞬间产生的强大电流而释放出了巨大的热量其原理是电能转换成热能，（转换效率除去本身损耗接近100%）

加热过程：将待加热的轴承置于活动的感应加热器铁轭上，环形的轴承套圈则相当于匝数为一匝的短路线圈当初级线圈上通入工频或者高频电流时，由于电磁感应原理，会在轴承的套圈内感应出很大的短路电流，此时由于电热效应，轴承被迅速的加热。

由硅钢片叠成的二段铁芯构成一环行回路，其中的一段为凹形铁框，桑面绕有一组线圈，就等同于我们所讲的变压器的一次侧线圈。铁芯的另一段位搁置在凹形铁芯上的轭铁，用于装套轴承。环形的轴承套圈可以看做匝数为一圈的短路副边线圈。当初级线圈桑通入工频或者是高频电流时，则在轴承的套圈内形成很大的感应电流，由公式w=IxIxRT可知此时在轴承上面产生大量的热量，这样轴承加热器使得轴承被迅速的加热。

轴承即为所需要加热的物品，铁芯由两部分组成：一部分是活动轭铁，另一部分是凹形轭铁，它也是心式变压器的二次侧部分，而线圈则是心式变压器的一次的侧部分。

工作原理

轴承加热器的工作原理是利用金属在交变磁场中产生涡流而使本身发热，通常用在金属热处理等方面。原理是较厚的金属处于交变磁场中时，会由于电磁感应现象而产生电流。而较厚的金属其产生电流后，电流会在金属内部形成螺旋形的流动路线，这样由于电流流动而产生的热量就都被金属本身吸收了，会导致金属很快升温。

工作原理是把一个匝数较多的初级线圈和一个匝数较少的次级线圈装在同一个铁芯上。输入与输出的

电压比等于线圈匝数之比，同时能量保持不变。因此，次级线圈在低电压的条件下产生大电流。对于感应加热器来说，轴承是一个短路单匝的次级线圈，在较低交流电压的条件下通过大电流，因而产生很大的热量。加热器本身及磁轭则保持常温。由于这种加热方法能感应出电流，因此轴承会被磁化。重要的是要确保以后给轴承消磁，使之在操作过程中不会吸住金属磁屑。

轴承加热器的感应加热是利用电磁感应的方法，使被加热工件本身内部产生电流磁场使工件产生涡流来加热，依靠这些涡流的能量来达到加热的目的。轴承加热器感应加热系统的基本组成包括:感应线圈、交流电源、工件及控制部分，利用电磁感应原理将电能转换为热能，设备通过带感应线圈的加热主机，转换成交变磁场，当磁力线通过导磁性工件轴承时，在轴承体内产生涡流是轴承表面自行高速均匀发热，主机温度不变。

电磁感应轴承加热技术是一种先进的电加热技术，它是通过电磁场传输能量，使金属被加热体自身发热从而达到加热的目的。电磁加热系统一般包含电磁加热控制板和加热线圈两部分。电磁感应加热控制板通过将电源的输入工频交流电进行整流、滤波成之流，再逆变成16~30kHz的高频交流电，并输送到电磁加热圈上，被加热体通过接收电磁加热线圈上的高频交变电磁场，形成感应电流而发热。可以通过在被加热体上安装温度控制器来控制电磁加热控制板，从而对被加热体的温度进行控制。

轴承加热器与感应拆装器工作时,感应线圈产生的磁通穿过导磁体和轴承内环。磁通量的变化在轴承内环中产生感生涡流,加热轴承内环。

中频感应加热炉的作用原理

中频无铁芯感应电炉的结构(见图1)主要有三部分组成1感应圈(由水冷却的空心铜管绕制的)2坩埚(通常用耐火材料捣制而成) 3炉料（可为各种金属材料的碎块）。

中频无铁芯感应电炉的基本原理是属于空气芯变压器的一种类型,感应圈相当于变压器的初级绕组，而坩埚内部的金属炉料则相当于变压器的次级绕组(既负载)。当在初级绕组中通过中频电流(200Hz —8000Hz)就在电磁场的作用和响应下，产生磁力线切割次级绕组，致使炉料产生感应电势，并在垂直于感应圈轴线的表面内引起感应电流(称涡流)，从而使炉料本身发热将金属熔化。

中频感应加热炉是用交流电流流向被卷曲成环状的导体（通常为铜管），由此产生磁束，将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生涡流，于是感应电流在涡流的影响下产生发热，用这样的加热方式就是感应加热。

中频电流的产生：就是通过一个三相桥式整流电路，把50 Hz的工频交流电流整流成直流，再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波，最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载，所以这种逆变器实