涡流损耗与应用的初步探讨本科毕业论文(编辑修改稿)

涡流损耗与应用的初步探讨本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 3 迭加铁芯中的涡流 BnrSBdtd 24  (9) 该薄筒回路的电阻为 :   nnhd rrslR 14 (10) 当 1n时， hdrrnR 4 ，则该回路中的电流强度为 : rdrnhBRi 2  (11) 则薄片中的涡流的瞬时功率为： 43232020 32164 anhBdrrnhBPdP a a    (12) 比较 (1) 式和 (2) 式得： PnP 22 结论 [7]： （ 1）损耗功率减少为原来的22n倍。 6 （ 2）涡流损耗与薄片厚度的平方成正比。 （ 3）  与 成反比 ,采用硅薄钢片后，增大 ,  减少。 块状金属的小结 由上面的式子可知 ,磁路中导体内的涡流损耗与其电导率 ρ 、磁感强度的 B、金属的体积V 有关，由此可见，涡流损耗的因素是十分复杂的。 在工程上，为了尽量减小涡流损耗，电机和变压器等电气设备的铁芯常用电阻率较大，而厚度很小的硅薄钢片制作，其原因就这里。 4 涡流的应用：电磁炉 以上两点说明了涡流的热效应在电子电器设备的危害。 理论上解释了变压器的铁 芯为何要多采用薄硅钢片叠合而成，并使硅钢片平面与磁力线平行。 虽然涡流的热效应会对变压器等电器设备产生不利影响，但可以将它应用于加热技术上，这种加热技术属于电磁加热技术。 [9] 电磁加热技术最早出现在冶金工业中，利用涡流热效应冶炼金属，制成了高频感应炉。 高频感应炉在坩埚的外部缠绕线圈，并把线圈接到高频交变电源上，高频交变电流在线圈中产生高频的磁场，炉内被冶炼的金属因为电磁感应而会产生很强的涡流，从而释放大量的热，使炉中的金属熔化 [10]。 在这基础上发明了用于家庭的电磁炉。 电磁炉的工作原理 电磁炉主 要由电源、耐热陶瓷板、加热电路板、 PAN 电磁线盘、控制电路板、显示电路板、风扇组件及外壳等组成 [11]。 当电磁炉在正常工作时，通过内部结构由整体电路将 50 赫兹的交流电转化成 2040 赫兹的高频电流。 电磁炉线圈会在锅具的底部反复切割变化，使之产生涡流，进而使锅具底部发生热效应，加热内部的食物。 这种涡流生热的加热方式，能大大减少热量传递的中间环节，提高了加热效率。 （表 1，表 2) 表 1 电磁炉与其它灶具比较表 [10] 加热器具 加热方式 效率 /% 有无有害气体 安全系数 缺点 7 液化气炉 气体燃烧加热 4050 有 低 效率低，安全性差 电饭锅 电流通过电阻发热 5060 无 中 效率低 电磁炉 电磁感应 高于 80 无 高 电路复杂，有一电流辐射 表 2 电磁炉与其它灶具热效率比较表（以 2L 水从 25℃加热至 100℃计算 ） 炉具 时间 /min 耗电（气）量/kw h(kg) 消耗金额 /元 效率 /% 电磁炉 98 煤气炉 50 电炉 12 47 电磁炉为什么不能用铜锅和铝锅 我们一直讨论的是金属，可是为什么日常生活却不能用铜锅和铝锅呢。 根据涡流的特点，块状金属的电阻率越小，则导体中的涡流应该越大。 铜、铝的电阻率都比铁小 , 理论上铜锅、铝锅在电磁炉上产生的涡流应比铁锅的大 . 其实铜锅、铝锅放在打开的电磁炉上锅底基本不会产生涡流 . 这是因为涡流的大小除了与上面讨论的因素有关外 ,还与导体的磁导率有关。 按照磁介质的分类 , 铜属于抗磁介质 , 磁导率略小于 1, 铝属于顺磁介质 , 磁导率略大于 1, 而铁属于铁磁质 , 磁导率大概在 2020 到 100000 之间 (图4)。 铜，铝的磁导率远小于铁磁质 [4] 图 4 磁介质分类 8 如图 4 所示 , 抗磁介质在外界磁场 0的作用下引起感应分子电流所形成的 与 0反向 , 抗磁质的电子磁矩矢量和近乎零。 而顺磁质亦有此效应 , 其影 响相对较小 , 顺磁质的电子磁矩矢量也是很小。 所以属于抗磁质、顺磁质的铜、铝锅放在电磁炉上 , 在锅上通过变化的磁感线甚弱。 因此电磁炉不能使用铜锅和铝锅。