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磁感应加热器的历史
发布时间:2025-05-16 10:45:07| 浏览次数:

早在 1831 年,迈克尔·法拉第就发现了感应加热的基本原理。法拉第的工作涉及使用由电池和缠绕在铁芯上的两圈铜线提供的开关直流电源。值得注意的是,当开关闭合时,次级绕组中会瞬间流过电流,该电流可以通过检流计测量。如果电路保持通电,则电流停止流动。断开开关后,电流再次在次级绕组中流动,但方向相反。法拉第的结论是,由于两个绕组之间不存在物理联系,次级线圈中的电流一定是由第一个线圈感应出的电压引起的,并且产生的电流与磁通量的变化率成正比。


最初,该原理被应用于变压器、电动机和发电机的设计,其中通过使用叠片铁芯来控制不良的加热效应。


20世纪初,工程师们开始探索利用感应加热的产热特性来熔炼钢铁的方法。早期的研究工作是使用电动发电机产生中频(MF)电流,但由于缺乏合适的交流发电机和尺寸合适的电容器,早期的尝试受到了阻碍。然而,到1927年,英国谢菲尔德的 EFCO公司安装了第一套中频感应熔炼系统。


大约在同一时期,美国米德维尔钢铁公司(Midvale Steel)和俄亥俄曲轴公司的工程师们正尝试利用中频电流的表面加热效应,对曲轴进行局部表面硬化。这项工作主要在1920赫兹和3000赫兹的频率下进行,因为这些频率在当时的设备条件下最容易实现。与许多技术领域一样,第二次世界大战的爆发推动了感应加热在汽车零部件和弹药生产中的应用取得了巨大发展。


随着时间的推移,技术不断进步,频率范围在3至10 kHz、输出功率高达600 kW的设备在感应锻造和大型感应淬火应用中变得十分常见。在20世纪60年代末70年代初 高压半导体出现之前,电动发电机一直是中频发电的主流。


在技术演进的早期阶段,工程师们就意识到,生产更高射频范围的设备将带来更大的灵活性,并开辟一系列新的应用领域。他们一直在探索生产这些工作频率在 200 至 400 kHz 范围内的更高射频功率电源的方法。


这一特定频率范围的发展始终与无线电发射机和电视广播行业的发展相呼应,并且经常使用为此目的而开发的零部件。早期的设备采用火花隙技术,但由于其局限性,该方法很快被基于多电极热电子 三极管(电子管)的振荡器所取代。事实上,该行业的许多先驱也积极参与无线电和电信行业,飞利浦、英国电气和雷迪芬等公司都在20世纪50年代和60年代涉足感应加热设备的制造。


这项技术一直沿用到20世纪90年代初,当时它几乎被功率MOSFET和IGBT 固态设备所取代。然而,仍有许多电子管 振荡器存在,并且在5 MHz及以上的极端频率下,它们通常是唯一可行的方案,并且仍在生产。


与辐射加热相比,主频感应加热器由于成本相对较低且热效率较高,仍然广泛应用于整个制造业,在辐射加热中,零件或钢制容器需要作为批量生产线的一部分进行加热。


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