淬火感应器的选用.设计与制造讲解.doc

PAGE  PAGE 156 一 基础知识和基本概念 本章介绍了电磁感应、表面效应、邻近效应、圆环效应、导磁体槽口效应以及表面感应淬火的频率选择、比功率选择等多方面的基础知识和一些重要的概念。理解和掌握这些知识，对于表面淬火感应器的结构选择和设计是十分必要的，对于使用和维护感应加热设备的技术人员、工人也是需要这方面的知识。 l 电磁感应与感应加热 导体有电流通过时，在其周围就同时产生磁场。磁场强度的大小与方向，决定于导体中电流的大小和方向。 对于螺管线圈的导体，当电流强度I 的单位为A 、线圈的高的单位为二时，磁场强度H 为： H= （A/m） （1） 式中 n ——线圈匝数。 对于通有电流的长直导线而言，环绕其周围的磁力线是若干个同心圆，当电流强度I 的单位为A 时，各同心圆上磁场强度H 为： H = （A/m） （2） 式中r ——导线周围各点到导线的垂直距离m。 每根磁力线都是环绕电流的闭合线，无起点终点之分。磁力线的方向用右手螺旋法则确定。 图1 是螺旋线圈及其磁力线分布示意图。 图2 是单根长直导线中电流及其周围磁力线分布示意图。 图1 螺旋线圈及其磁力线分布示意图 图2 单根长直导线中的电流及其周围磁力线分布示意图 磁场的强弱还可以用另一个物理量表示，即磁感应强度B , 它与磁场强度H 有关，也与介质的导磁特性有关，其表达式为： B＝μH ( T ) ( 3 ) 式中μ—— 磁导率（H/m）。 它表征磁介质被磁化程度的量，是衡量各种物质导磁性能好坏的物理量。 由实验确定真空的磁导率μ0为： μ0＝4π×10-7 ( H / m ) 为了便于比较各种物质的导磁性能，需要引入相对磁导率的概念。任何一物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值叫相对磁导率μr： μr = μ/μ0 (4) μ = μrμ0 (5) 相对磁导率为无量纲的物理量，它说明在相同的条件下，任一物质的磁感应强度是真空中的多少倍。 根据各种物质导磁性质的情况，可将物质分为三种类型。 磁导率μ比真空的磁导???μ0稍大一点的物质称为顺磁性物质，如空气、铅、锡等，它们的相对磁导率μr值在1.000 003~1.000 014 之间，磁导率μ比真空的磁导率μ0略小一点的物质称为反磁性物质，如氢、铜、石墨、银、锌等，它们的相对磁导率μr值在0.999 995～0.999 97之间。磁导率μ远大于真空的磁导率μ0的物质称为铁磁性物质，如铁、钢、铸铁、镍、钻等，它们的相对磁导率μr大到几百至几千，而且不是常数。例如，钢的温度超过居里点（磁性转变点）770℃，其磁导率下降为1。在电流强度等条件相同的情况下，铁磁性物质中所产生的磁场比顺磁性物质和反磁性物质中的磁场强几千甚至几万倍以上。工厂中用于感应加热的零件材料一般都由铁磁物质构成。图3 是室温下工业纯铁与不同成分的钢的磁导率产随磁场强度H 的变化曲线。 图3 室温下磁导率产与磁场强度H 的关系 1一工业纯铁2一含C 0.3％的钢3一含C 0.45％的俐4一含C 0.6％的例5一含C 0.83％的钢 注：10e≈79.6A/m 在磁场里，垂直穿过某一横截面积s 的磁力线根数叫做傲通量确，用下式表示： ф＝BS ＝μHS ( Wb) ( 6 ) 当线圈中通有交变电流时，在线圈的内部及其周围就产生一个交变磁场，置于线圈内部的工件就被交变磁场的磁力线所切割，于是在铁磁材料的工件上将有感应电动势产生，并在电动势作用下产生涡流（见图4）。 图4 零件在交变磁场中产生涡流 按电磁感应定律，感应电动势e可用下式求得： e= ( 7 ) 由于感应加热的电流是按正弦规律变化： I = Imsin2πft 所以该电流所产生的磁通的变化也遵循正弦规律变化： ф=фmsin2πft =фm2πfcos2πft 于是得感应电动势e： e=-фm2πfcos2πft (8) 零件中涡流回路的阻抗Z 按下式计算： Z＝