作為一個感應(yīng)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(zhì)?
看了一下別人的介紹,都說是在鐵磁性物質(zhì)里面可以產(chǎn)生渦流.難道銅鍋里面就不能產(chǎn)生渦流?我們可是經(jīng)常在開關(guān)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(yīng)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(zhì)?
看了一下別人的介紹,都說是在鐵磁性物質(zhì)里面可以產(chǎn)生渦流.難道銅鍋里面就不能產(chǎn)生渦流?我們可是經(jīng)常在開關(guān)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(chǎn)生交變磁場,通過電磁感應(yīng)(變壓器原理)在鍋底產(chǎn)生渦流。(在交變磁場中,任何導(dǎo)體都能產(chǎn)生電磁感應(yīng))。當(dāng)鍋底電阻通過渦流時產(chǎn)生住焦耳熱。計算公式Q=I2R。如果鍋質(zhì)材料導(dǎo)電性能太好,如鋁、銅則電阻R很小,根據(jù)熱量公式可知產(chǎn)生的熱量很少,同時因為電阻很小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流會很大,而引起電磁爐過流保護(hù)。這才是不能用鋁鍋的真正原因。
那么我們能不能設(shè)計一個實(shí)驗來證明這種觀點(diǎn)呢?能!首先要滿足的條件是:(1)材質(zhì)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(shí)驗結(jié)論,同樣能夠加熱.
強(qiáng)人,非常感謝!
但是,像你所說:鋁鍋電阻小,但是產(chǎn)生的電流大,Q=I2R,到底是電流更大,還是電阻更???
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(zhuǎn)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(yīng)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(nèi)所產(chǎn)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(yīng)強(qiáng)度;u 磁導(dǎo)率;H 磁場強(qiáng)度;I 線圈電流;N 線圈匝數(shù);L 磁路長度。H=IN/L,線圈及電流一定時,磁場強(qiáng)度一定,與磁場媒質(zhì)無關(guān),但磁感應(yīng)強(qiáng)度是與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)的。u不同,B 不同。B=Φ/S,線圈內(nèi)的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁導(dǎo)率基本就是真空的磁導(dǎo)率:0.0000001257H/m ,差不多不具有磁化的特性。渦流也基本沒有。
導(dǎo)體內(nèi)部的渦流也會產(chǎn)生熱量,如果導(dǎo)體的電阻率小,則渦流很強(qiáng),產(chǎn)生的熱量就很大。
渦流產(chǎn)生原因
當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時,由于電磁感應(yīng),附近的另一個線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。實(shí)際上這個線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果用圖表示這樣的感應(yīng)電流,看起來就象水中的旋渦,所以我們把它叫做渦電流
電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)體內(nèi)部感生的電流。又稱為傅科電流。導(dǎo)體
在磁場中運(yùn)動,或者導(dǎo)體靜止但有著隨時間變化的磁場,或者兩種情況
同時出現(xiàn),都可以造成磁力線與導(dǎo)體的相對切割。按照電磁感應(yīng)定律,在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而驅(qū)動電流。這樣引起的電流在導(dǎo)體中的分布隨著導(dǎo)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(dǎo)體中要產(chǎn)生熱量。所消耗的能量來源于使導(dǎo)體運(yùn)動的機(jī)械功,或者建立時變電磁場的能源。因此在電工設(shè)備中,為了防止渦流的產(chǎn)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(xì)絲疊成,并且采用電阻率較高的材料如硅鋼片或鐵粉壓結(jié)的鐵心。另一方面,利用渦流作用可以做成一些感應(yīng)加熱的設(shè)備,或用以減少運(yùn)動部件振蕩的阻尼器件等。導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體的運(yùn)動、導(dǎo)體的幾何形狀、導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率等因素有關(guān)。渦流損耗的計算需根據(jù)導(dǎo)體中的電磁場的方程式,結(jié)合具體問題的上述諸因素進(jìn)行。
電動機(jī),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(chǎn)生的渦流使鐵心發(fā)熱,浪費(fèi)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(xì)觀察發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、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(yùn)動時,金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)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(qiáng)。如變壓器的鐵心,當(dāng)交變電流穿過導(dǎo)線,時穿過鐵心的磁通量不斷隨時間變化,它在副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,同時也在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而產(chǎn)生渦流。這些渦流使鐵心大量發(fā)熱,浪費(fèi)大量的電能,效率很低。但渦流也是可以利用的,在感應(yīng)加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進(jìn)行熱處理。
大塊的導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動或處在變化的磁場中,都要產(chǎn)生感應(yīng)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(jī)、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(nèi),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(yīng)加熱的設(shè)備,或用以減少運(yùn)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(yīng)加熱原理;其內(nèi)部通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場、當(dāng)用含鐵質(zhì)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(chǎn)生渦流,使鍋具鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動,分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能,用來加熱和烹飪食物,從而達(dá)到煮食的目的。
渦流損耗(eddy current loss)
導(dǎo)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(dǎo)致的能量損耗。渦流是上述情況下導(dǎo)體內(nèi)的感生的電流。這種電流在導(dǎo)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(dǎo)體的運(yùn)動、導(dǎo)體的幾何形狀、導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率等因素有關(guān)。渦流損耗的計算需根據(jù)導(dǎo)體中的電磁場的方程式,結(jié)合具體問題的上述諸因素進(jìn)行。
置于隨時間變化的磁場中的導(dǎo)體內(nèi),也會產(chǎn)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢,同時也在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而產(chǎn)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(yīng)加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進(jìn)行熱處理。
大塊的導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動或處在變化的磁場中,都要產(chǎn)生感應(yīng)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(dǎo)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(jī)、電器中廣泛采用疊片鐵心。
鐵是鐵磁體,可以被強(qiáng)烈磁化,就好比用鐵芯來加強(qiáng)線圈產(chǎn)生的磁場一樣,鐵鍋放上去可以把電磁爐內(nèi)線圈產(chǎn)生的磁場加強(qiáng)很多,可以增強(qiáng)幾十倍,磁場強(qiáng)了意味著鐵內(nèi)部的任一環(huán)路的磁通量變化更劇烈。產(chǎn)生的渦流也就越強(qiáng)。
如果用鋼或者鋁之類的,僅僅為順磁材料,也就是說不能強(qiáng)烈的增強(qiáng)線圈所產(chǎn)生的磁場,多說就是變強(qiáng)了一定定點(diǎn),像銅這樣的抗磁材料還會把磁場減小一丁點(diǎn)。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(chǎn)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(yīng)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(dǎo)磁,磁場照樣能穿過去,就是不增強(qiáng)。能夠阻止磁場的那是超導(dǎo)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(fèi)表的盤子咋轉(zhuǎn)?!
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??!
請問為什么有的盆放在上面要因為震動 而產(chǎn)生位移
再來看這個老帖,我也來總結(jié)一下,我的理解如下:
所謂感應(yīng)加熱可以理解為電加熱即電阻加熱
所謂感應(yīng)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(yīng)加熱中我們說不能加熱銅鍋就如我們不能用銅絲來當(dāng)發(fā)熱絲一樣,這兩者有著質(zhì)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(jīng)由量變轉(zhuǎn)化到了質(zhì)變。
正如使用復(fù)雜的感應(yīng)電源加熱銅一樣,我們也可以制作復(fù)雜的電源來加熱銅,如利用超高頻趨膚效應(yīng)。但是在電源的本質(zhì)上,電源也進(jìn)行了質(zhì)的轉(zhuǎn)變,由低頻到高頻,由簡單到復(fù)雜。
回來說,感應(yīng)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(dá)到實(shí)用要求,不適當(dāng)啊。就用如穩(wěn)壓電源,來加熱銅絲一樣,無論你電源功率調(diào)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
電磁爐是靠渦流來加熱的。不能加熱銅鍋和鋁鍋是因為銅和鋁導(dǎo)磁率太低遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于磁性材料,其導(dǎo)磁率小于1,這樣的話根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律穿過鍋底的磁通量會很小,磁通量的變化率會很小,導(dǎo)致感生電場小,渦流也就很小。
銅和鋁屬于逆磁材料,這與材料本身有關(guān)。原子內(nèi)部存在電子繞原子核的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電流和電子自旋產(chǎn)生的電流。當(dāng)磁場穿過介質(zhì)時這兩個電流產(chǎn)生的磁場有的與原磁場疊加有的抵消(不同材料不一樣),銅就屬于抵消大于疊加的一種。所以穿過銅的磁場強(qiáng)度會大大減小。