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电磁炉为什么不能加热铜锅?

作为一个感应加热的菜鸟,请教一下各位专家:电磁炉为什么不能加热铜锅/铝锅等非铁磁性物质?


看了一下别人的介绍,都说是在铁磁性物质里面可以产生涡流.难道铜锅里面就不能产生涡流?我们可是经常在开关电源的变压器中采用铜箔来屏蔽磁场的,就是用涡流来消耗掉散磁场的呀.


请帮忙解释一下.

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2010-04-12 20:25
期待有圆满的答案
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ayong168
LV.5
3
2010-04-12 21:54
只要是导磁体都可以被加热
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2010-04-14 08:38
@ayong168
只要是导磁体都可以被加热
原因能不能说一下?
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zssyvbo
LV.1
5
2010-04-14 14:25

我们知道,电磁炉是利用通过线盘的高频交流电流产生交变磁场,通过电磁感应(变压器原理)在锅底产生涡流。(在交变磁场中,任何导体都能产生电磁感应)。当锅底电阻通过涡流时产生住焦耳热。计算公式Q=I2R。如果锅质材料导电性能太好,如铝、铜则电阻R很小,根据热量公式可知产生的热量很少,同时因为电阻很小,产生的感应电流会很大,而引起电磁炉过流保护。这才是不能用铝锅的真正原因。


那么我们能不能设计一个实验来证明这种观点呢?能!首先要满足的条件是:(1)材质一定是铝,(2)材料的电阻与铁锅电阻接近。为了满足以上两个条件,我选用了香烟铝箔,因为厚度极薄,单位面积上的电阻可以与铁锅接近。实验结论,同样能够加热.

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2010-04-15 12:45
@zssyvbo
我们知道,电磁炉是利用通过线盘的高频交流电流产生交变磁场,通过电磁感应(变压器原理)在锅底产生涡流。(在交变磁场中,任何导体都能产生电磁感应)。当锅底电阻通过涡流时产生住焦耳热。计算公式Q=I2R。如果锅质材料导电性能太好,如铝、铜则电阻R很小,根据热量公式可知产生的热量很少,同时因为电阻很小,产生的感应电流会很大,而引起电磁炉过流保护。这才是不能用铝锅的真正原因。那么我们能不能设计一个实验来证明这种观点呢?能!首先要满足的条件是:(1)材质一定是铝,(2)材料的电阻与铁锅电阻接近。为了满足以上两个条件,我选用了香烟铝箔,因为厚度极薄,单位面积上的电阻可以与铁锅接近。实验结论,同样能够加热.

强人,非常感谢!


但是,像你所说:铝锅电阻小,但是产生的电流大,Q=I2R,到底是电流更大,还是电阻更小?


我觉得锅吸收的能量归根到底是线圈的漏散磁场发出来的,线圈不变的情况下,发出去的能量是一样的,如果转换成热的效率都是一样的话,那发出的热量也是一样的。请帮忙解释一下。

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ayong168
LV.5
7
2010-04-15 13:53
@anson_wong
强人,非常感谢!但是,像你所说:铝锅电阻小,但是产生的电流大,Q=I2R,到底是电流更大,还是电阻更小?我觉得锅吸收的能量归根到底是线圈的漏散磁场发出来的,线圈不变的情况下,发出去的能量是一样的,如果转换成热的效率都是一样的话,那发出的热量也是一样的。请帮忙解释一下。
你理解错了,锅具得到的怎么会是漏磁的能量呢?材料不同反映到电路就是阻抗不同,简单的方法就是通过变压器阻抗匹配
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2010-04-15 18:48
电磁炉的频率只有二十几千赫兹,只能加热铁磁类物质,如果频率达到上百千赫兹到几百千赫兹,铜,铝都可加热,再高到几兆赫,非金属也可加热。那属于介质加热范畴,电子管的天下。
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2010-04-15 18:56
@zhangzhan_qq
电磁炉的频率只有二十几千赫兹,只能加热铁磁类物质,如果频率达到上百千赫兹到几百千赫兹,铜,铝都可加热,再高到几兆赫,非金属也可加热。那属于介质加热范畴,电子管的天下。

如果在上百千赫兹的情况下,是铁锅的加热效率高还是铜锅的加热效率高?


是不是我们开关电源变压器的磁场屏蔽用铁箔好过铜箔?

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dgcj
LV.3
10
2010-05-19 02:53

电能=灶消耗(电源消耗能 线圈消耗能) 锅感应能(磁滞热能 涡流热能)


要增加锅的发热量:


1、采用磁滞回线面积大大材料(铜铝为非磁性材料,其面积为 0 ),如果没有交变电流,就没有磁滞热能。交变磁场变化一周在铁心的单位体积内所产生磁滞热能与磁滞回线所包围的面积成正比;


2、锅(铁心)的涡流(铜铝基本没有)要大,即电阻率要小。B=uH=u(IN/L),B 磁感应强度;u 磁导率;H 磁场强度;I 线圈电流;N 线圈匝数;L  磁路长度。H=IN/L,线圈及电流一定时,磁场强度一定,与磁场媒质无关,但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。u不同,B 不同。B=Φ/S,线圈内的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁导率基本就是真空的磁导率:0.0000001257H/m ,差不多不具有磁化的特性。涡流也基本没有。

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smart888
LV.3
11
2010-06-04 22:05
@zhangzhan_qq
电磁炉的频率只有二十几千赫兹,只能加热铁磁类物质,如果频率达到上百千赫兹到几百千赫兹,铜,铝都可加热,再高到几兆赫,非金属也可加热。那属于介质加热范畴,电子管的天下。

是的,

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smart888
LV.3
12
2010-06-04 22:09
@anson_wong
如果在上百千赫兹的情况下,是铁锅的加热效率高还是铜锅的加热效率高?是不是我们开关电源变压器的磁场屏蔽用铁箔好过铜箔?
在一个封闭的导体内,电场辐射不出去的,外部电势为0,铁箔和铜箔的效果应该是一样的,但是工艺上,铁箔没有铜箔简便
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smart888
LV.3
13
2010-06-04 22:14
@dgcj
电能=灶消耗(电源消耗能线圈消耗能)锅感应能(磁滞热能涡流热能)要增加锅的发热量:1、采用磁滞回线面积大大材料(铜铝为非磁性材料,其面积为0),如果没有交变电流,就没有磁滞热能。交变磁场变化一周在铁心的单位体积内所产生磁滞热能与磁滞回线所包围的面积成正比;2、锅(铁心)的涡流(铜铝基本没有)要大,即电阻率要小。B=uH=u(IN/L),B磁感应强度;u磁导率;H磁场强度;I线圈电流;N线圈匝数;L 磁路长度。H=IN/L,线圈及电流一定时,磁场强度一定,与磁场媒质无关,但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。u不同,B不同。B=Φ/S,线圈内的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁导率基本就是真空的磁导率:0.0000001257H/m,差不多不具有磁化的特性。涡流也基本没有。
这个才是真理,铜铝没有磁性,就相当于变压器没有铁芯,耦合过来的能量非常弱。锅(铁芯)产生涡流,涡流产生热能,变压器的铁芯是叠层的,就是为了减少涡流,如果把变压器的铁芯用整体的铁块,而不是叠层,其大部分能量也就会随着涡流转变成热能了……
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smart888
LV.3
14
2010-06-04 22:15
@smart888
这个才是真理,铜铝没有磁性,就相当于变压器没有铁芯,耦合过来的能量非常弱。锅(铁芯)产生涡流,涡流产生热能,变压器的铁芯是叠层的,就是为了减少涡流,如果把变压器的铁芯用整体的铁块,而不是叠层,其大部分能量也就会随着涡流转变成热能了……
涡流(eddy current)


  在一根导体外面绕上线圈,并让线圈通入交变电流,那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路,闭合电路中的磁通量在不断发生改变,所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流,电流的方向沿导体的圆周方向转圈,就像一圈圈的漩涡,所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。

  导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大。

  导体内部的涡流也会产生热量,如果导体的电阻率小,则涡流很强,产生的热量就很大。


涡流产生原因


当线圈中的电流随时间变化时,由于电磁感应,附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流,看起来就象水中的旋涡,所以我们把它叫做涡电流


电磁感应作用在导体内部感生的电流又称为傅科电流。导体




  在磁场中运动,或者导体静止但有着随时间变化的磁场,或者两种情况



  同时出现,都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律,在导体中就产生感应电动势,从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同,其路径往往有如水中的漩涡,因此称为涡流。涡流在导体中要产生热量。所消耗的能量来源于使导体运动的机械功,或者建立时变电磁场的能源。因此在电工设备中,为了防止涡流的产生或者减少涡流造成的能量损失,将铁心用互相绝缘的薄片或细丝叠成,并且采用电阻率较高的材料如硅钢片或铁粉压结的铁心。另一方面,利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备,或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时,因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式,结合具体问题的上述诸因素进行。



  电动机,变压器的线圈都绕在铁心上。线圈中流过变化的电流,在铁心中产生的涡流使铁心发热,浪费了能量,还可能损坏电器。因此,我们要想办法减小涡流。途径之一是增大铁心材料的电阻率,常用的铁心材料是硅钢。如果我们仔细观察发电机、电动机、和变压器,就可以看到,它们的铁心都不是整块金属,而是用许多薄的硅钢片叠合而成。为什么这样呢? 原来,把块装金属置于随时间变化的磁场中或让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路,很像水的漩涡,因此叫做涡电流简称涡流。整块金属的电阻很小,所以涡流常常很强。如变压器的铁心,当交变电流穿过导线,时穿过铁心的磁通量不断随时间变化,它在副边产生感应电动势,同时也在铁心中产生感应电动势,从而产生涡流。这些涡流使铁心大量发热,浪费大量的电能,效率很低。但涡流也是可以利用的,在感应加热装置中,利用涡流可对金属工件进行热处理



  大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中,都要产生感应电动势,形成涡流,引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗,交流电机、电器中广泛采用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁心,这样涡流被限制在狭窄的薄片之内,磁通穿过薄片的狭窄截面时,这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,回路的电阻很大,涡流大为减弱。再由于这种薄片材料的电阻率大(硅钢的涡流损失只有只有普通钢的1/5至1/4),从而使涡流损失大大降低。 



  另一方面,利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备,或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。



  如: 我们常见的电磁炉。就是采用涡流感应加热原理;其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生涡流,使锅具铁分子高速无规则运动,分子互相碰撞、摩擦而产生热能,用来加热和烹饪食物,从而达到煮食的目的。


涡流损耗(eddy current loss)


导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时,因涡流而导致的能量损耗。涡流是上述情况下导体内的感生的电流。这种电流在导体中形成一圈圈闭合的电流线,称为涡流(又称傅科电流)。



  涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式,结合具体问题的上述诸因素进行。



  置于随时间变化的磁场中的导体内,也会产生涡流,如变压器的铁心,其中有随时间变化的磁通,它在副边产生感应电动势,同时也在铁心中产生感应电动势,从而产生涡流。这些涡流使铁心发热,消耗电能,这是不希望有的。但在感应加热装置中,利用涡流可对金属工件进行热处理。



  大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中,都要产生感应电动势,形成涡流,引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗,常将铁心用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成,这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时,涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过,这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,再由于这种薄片材料的电阻率大,这样就可以显著地减小涡流损耗。所以,交流电机电器中广泛采用叠片铁心。




  铁是铁磁体,可以被强烈磁化,就好比用铁芯来加强线圈产生的磁场一样,铁锅放上去可以把电磁炉内线圈产生的磁场加强很多,可以增强几十倍,磁场强了意味着铁内部的任一环路的磁通量变化更剧烈。产生的涡流也就越强。

如果用钢或者铝之类的,仅仅为顺磁材料,也就是说不能强烈的增强线圈所产生的磁场,多说就是变强了一定定点,像铜这样的抗磁材料还会把磁场减小一丁点。那么也就是说这些材料上的任意回路磁通量变化仅仅是由线圈所产生,变化比较小,涡流也就小。线圈很难把能量传给锅底,热效应不明显。但要注意这些材料不论是顺磁还是抗磁,都不是不导磁,磁场照样能穿过去,就是不增强。能够阻止磁场的那是超导体,也叫完全抗磁材料。没有谁家拿这个做锅底吧?

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nk6108
LV.8
15
2010-06-05 00:26
@smart888
这个才是真理,铜铝没有磁性,就相当于变压器没有铁芯,耦合过来的能量非常弱。锅(铁芯)产生涡流,涡流产生热能,变压器的铁芯是叠层的,就是为了减少涡流,如果把变压器的铁芯用整体的铁块,而不是叠层,其大部分能量也就会随着涡流转变成热能了……
阁下之所述乃铁损,若变压器次级用线太细,则重载会发热,这是铜损。
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nk6108
LV.8
16
2010-06-05 00:50
@anson_wong
如果在上百千赫兹的情况下,是铁锅的加热效率高还是铜锅的加热效率高?是不是我们开关电源变压器的磁场屏蔽用铁箔好过铜箔?
电磁屏蔽的机理是导而不是阻,非铁金属短路只会削弱电感(铜损浮现)而不会隔阻磁场。
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nk6108
LV.8
17
2010-06-05 01:20
@zssyvbo
我们知道,电磁炉是利用通过线盘的高频交流电流产生交变磁场,通过电磁感应(变压器原理)在锅底产生涡流。(在交变磁场中,任何导体都能产生电磁感应)。当锅底电阻通过涡流时产生住焦耳热。计算公式Q=I2R。如果锅质材料导电性能太好,如铝、铜则电阻R很小,根据热量公式可知产生的热量很少,同时因为电阻很小,产生的感应电流会很大,而引起电磁炉过流保护。这才是不能用铝锅的真正原因。那么我们能不能设计一个实验来证明这种观点呢?能!首先要满足的条件是:(1)材质一定是铝,(2)材料的电阻与铁锅电阻接近。为了满足以上两个条件,我选用了香烟铝箔,因为厚度极薄,单位面积上的电阻可以与铁锅接近。实验结论,同样能够加热.
不是锅体本身阻值多大,而是远高于励磁线圈(且电能供应充沛)才是关键。
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nk6108
LV.8
18
2010-06-05 01:51
@ayong168
你理解错了,锅具得到的怎么会是漏磁的能量呢?材料不同反映到电路就是阻抗不同,简单的方法就是通过变压器阻抗匹配
良导体在磁场内短路,系统会乱套(聚磁效果强化了涡流,但铁能直接使用的主因是高阻),但你把线匝的一部份拉出磁场之外,那就变成感性负载,此感性烉载就可成为跟锅子匹配的初级。
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nk6108
LV.8
19
2010-06-06 01:55
@dgcj
电能=灶消耗(电源消耗能线圈消耗能)锅感应能(磁滞热能涡流热能)要增加锅的发热量:1、采用磁滞回线面积大大材料(铜铝为非磁性材料,其面积为0),如果没有交变电流,就没有磁滞热能。交变磁场变化一周在铁心的单位体积内所产生磁滞热能与磁滞回线所包围的面积成正比;2、锅(铁心)的涡流(铜铝基本没有)要大,即电阻率要小。B=uH=u(IN/L),B磁感应强度;u磁导率;H磁场强度;I线圈电流;N线圈匝数;L 磁路长度。H=IN/L,线圈及电流一定时,磁场强度一定,与磁场媒质无关,但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。u不同,B不同。B=Φ/S,线圈内的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁导率基本就是真空的磁导率:0.0000001257H/m,差不多不具有磁化的特性。涡流也基本没有。
磁滞跟涡流,两者等同吗?

而没涡流,你那电度计费表的盘子咋转?!


喔,对了,早前不是闹过二氧化锰饭锅丑闻的吗,忽发奇想,若以矩磁材料装紫砂,也许能造成电磁砂锅啊!

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孤灯下
LV.7
20
2010-08-10 08:18
@dgcj
电能=灶消耗(电源消耗能线圈消耗能)锅感应能(磁滞热能涡流热能)要增加锅的发热量:1、采用磁滞回线面积大大材料(铜铝为非磁性材料,其面积为0),如果没有交变电流,就没有磁滞热能。交变磁场变化一周在铁心的单位体积内所产生磁滞热能与磁滞回线所包围的面积成正比;2、锅(铁心)的涡流(铜铝基本没有)要大,即电阻率要小。B=uH=u(IN/L),B磁感应强度;u磁导率;H磁场强度;I线圈电流;N线圈匝数;L 磁路长度。H=IN/L,线圈及电流一定时,磁场强度一定,与磁场媒质无关,但磁感应强度是与磁场媒质的磁性有关的。u不同,B不同。B=Φ/S,线圈内的磁通Φ也不同。非磁性材料的磁导率基本就是真空的磁导率:0.0000001257H/m,差不多不具有磁化的特性。涡流也基本没有。
不锈钢的锅,也是铁的吧,为什么不能在电磁炉上用?
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河边上
LV.2
21
2010-08-10 19:54
肯定能加热就是慢,就是铜的导磁率小的原因
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2010-08-12 12:29
@河边上
肯定能加热就是慢,就是铜的导磁率小的原因
铝是反磁的  现在才知道 以前就想想在铝管上加热  成不料现实了
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kristy36
LV.1
23
2010-08-12 15:32

可以加热的,只是效率很低,而且加热到一定温度时加热的能量和散去的能量平衡了温度就上不去了。

只要是导体放入交变磁场中都会产和涡流,但是还有一个决定因素就是磁场强度,铜、铝还有非磁性材料它们的导磁率可认为是1,所以导致它们所处的磁场强度很弱,以至于感应电流很小,表现出来就是效率很低。

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kristy36
LV.1
24
2010-08-12 15:44
@孤灯下
不锈钢的锅,也是铁的吧,为什么不能在电磁炉上用?
有一种奥氏体不锈钢,其磁导率是1为非磁性材料,所以不能在电磁炉上用
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2010-10-11 21:54
@zssyvbo
我们知道,电磁炉是利用通过线盘的高频交流电流产生交变磁场,通过电磁感应(变压器原理)在锅底产生涡流。(在交变磁场中,任何导体都能产生电磁感应)。当锅底电阻通过涡流时产生住焦耳热。计算公式Q=I2R。如果锅质材料导电性能太好,如铝、铜则电阻R很小,根据热量公式可知产生的热量很少,同时因为电阻很小,产生的感应电流会很大,而引起电磁炉过流保护。这才是不能用铝锅的真正原因。那么我们能不能设计一个实验来证明这种观点呢?能!首先要满足的条件是:(1)材质一定是铝,(2)材料的电阻与铁锅电阻接近。为了满足以上两个条件,我选用了香烟铝箔,因为厚度极薄,单位面积上的电阻可以与铁锅接近。实验结论,同样能够加热.

请问为什么有的盆放在上面要因为震动 而产生位移

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水蜘蛛
LV.8
26
2010-10-12 09:52

不是不能加热;而是能加热铜/铝锅的炉子很贵。大约是现在常见炉子的15~20倍。

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ydcman
LV.8
27
2011-01-11 16:11
@水蜘蛛
不是不能加热;而是能加热铜/铝锅的炉子很贵。大约是现在常见炉子的15~20倍。
好贴,给俺上了一课
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2011-01-11 16:39
@ydcman
好贴,给俺上了一课[图片]

再来看这个老帖,我也来总结一下,我的理解如下:

所谓感应加热可以理解为电加热即电阻加热

所谓感应加热电源等价于日常工作中的电源

所谓铁锅,铜锅,不锈钢锅无非就是,钨丝,铜丝,铝丝

       在感应加热中我们说不能加热铜锅就如我们不能用铜丝来当发热丝一样,这两者有着质的区别,在电加热中我们遵循欧姆定律,虽然铜也符合欧姆定律,但是它和钨相比,已经由量变转化到了质变。

      正如使用复杂的感应电源加热铜一样,我们也可以制作复杂的电源来加热铜,如利用超高频趋肤效应。但是在电源的本质上,电源也进行了质的转变,由低频到高频,由简单到复杂。

      回来说,感应加热铜也是如此,所谓不能加热铜,是因为它太能消耗能量了,要达到实用要求,不适当啊。就用如稳压电源,来加热铜丝一样,无论你电源功率调的再低,显示的都是过流,因为他要在另一个境界发热。

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nk6108
LV.8
29
2011-01-11 19:49
@攀枝花业余维修
请问为什么有的盆放在上面要因为震动而产生位移
单相驱动,颤抖浮移是必然的!
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ydcman
LV.8
30
2011-01-11 20:05
@中电感应
再来看这个老帖,我也来总结一下,我的理解如下:所谓感应加热可以理解为电加热即电阻加热所谓感应加热电源等价于日常工作中的电源所谓铁锅,铜锅,不锈钢锅无非就是,钨丝,铜丝,铝丝      在感应加热中我们说不能加热铜锅就如我们不能用铜丝来当发热丝一样,这两者有着质的区别,在电加热中我们遵循欧姆定律,虽然铜也符合欧姆定律,但是它和钨相比,已经由量变转化到了质变。     正如使用复杂的感应电源加热铜一样,我们也可以制作复杂的电源来加热铜,如利用超高频趋肤效应。但是在电源的本质上,电源也进行了质的转变,由低频到高频,由简单到复杂。     回来说,感应加热铜也是如此,所谓不能加热铜,是因为它太能消耗能量了,要达到实用要求,不适当啊。就用如稳压电源,来加热铜丝一样,无论你电源功率调的再低,显示的都是过流,因为他要在另一个境界发热。

如他们所说,加热铜锅等也是可以的,就是频率要高很多,上百K

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海旭
LV.4
31
2011-01-11 21:36

电磁炉是靠涡流来加热的。不能加热铜锅和铝锅是因为铜和铝导磁率太低远远小于磁性材料,其导磁率小于1,这样的话根据法拉第电磁感应定律穿过锅底的磁通量会很小,磁通量的变化率会很小,导致感生电场小,涡流也就很小。

  铜和铝属于逆磁材料,这与材料本身有关。原子内部存在电子绕原子核的旋转产生的电流和电子自旋产生的电流。当磁场穿过介质时这两个电流产生的磁场有的与原磁场叠加有的抵消(不同材料不一样),铜就属于抵消大于叠加的一种。所以穿过铜的磁场强度会大大减小。

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