无芯感应炉：结构、工作原理、优点、应用

无芯感应炉

无芯感应炉，也称为高频感应炉，是由耐火材料衬里的容器，周围环绕着通电的、载流的、水冷的铜线圈。顾名思义，无芯感应炉没有铁芯。

铜线圈中的电流形成电磁场，产生熔化炉料的热能。

无芯感应炉的结构

下图显示了无芯式感应炉的示意图。

它主要包含以下三个部分：

• 初级绕组

• 次级绕组——盛放炉料的陶瓷坩埚构成次级绕组。

• 炉体——炉体包括支撑结构和倾斜机构。

无芯式感应炉的结构特点：

• 它不包含笨重的铁芯。因此，没有连续的磁通路径。

• 坩埚和线圈重量轻，因此炉体可以方便地倾斜以进行浇注。

无芯感应炉的工作原理

将待加热的炉料放入坩埚中，并向初级绕组馈送高频交流电源。初级绕组产生的磁通量会在炉料中感应出涡流，这些涡流趋向于同心流动。这些涡流将炉料加热到其熔点，并产生电磁力，从而产生搅拌作用，这对于获得均匀的金属质量至关重要。

在无芯感应炉中，由于没有磁芯，磁通密度较低。因此，必须使用高频交流电源，因为涡流功率损耗由下式给出：

$$\mathrm{\mathit{P_{e}}\propto \mathit{B}^{\mathrm{2}}\mathit{f}^{\mathrm{2}}}$$

其中，B是磁通密度，f是电源频率。

然而，在如此高频下，由于趋肤效应，初级绕组的电阻会增加，从而增加初级绕组的铜损。为此，初级绕组不是由铜线制成，而是由空心铜管组成，这些铜管通过循环流动的水进行冷却。

在无芯感应炉中，初级绕组和次级绕组之间的磁耦合非常低，导致炉子的功率因数非常低（介于0.1和0.3之间）。因此，在炉子与电容并联，以提高功率因数。此外，炉子的功率因数不是恒定的，而是在加热循环期间发生变化，因此需要改变电路中的电容以保持接近于1的功率因数。

无芯感应炉的优点

无芯感应炉的主要优点如下：

• 无芯感应炉运行速度快。

• 运行成本低。

• 可以间歇运行。

• 装料和浇注简单。

• 熔化时间非常短。

• 无芯感应炉可以精确控制功率。

• 无芯感应炉的运行无烟、无尘、无噪声。

无芯感应炉的应用

无芯感应炉主要用于以下应用：

• 钢铁生产

• 熔炼有色金属，如青铜、黄铜、铜等。

• 真空熔炼

• 精密铸造熔炼

• 电子工业

• 用于钎焊、焊接、硬化和退火等。

Saini Manish Kumar

更新于：2022年3月16日

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