感應加熱熱模型研究 (2)

上一篇文章最後我們得到一个結論:
如果依照傳統諧振或是組抗概念來分析加熱,那將無法解釋下列疑問:
a. 為何PF4發熱大於PL3 ?
b. 如果諧振成立,流過網路電流為內阻,那以線圈材質來看其流過電流要比流過負載電流還大.因為線圈是用銅線其導電率勝於鐵負載.
因此我們可以確定一件事<<阻抗分析感應加熱僅能驗證電路的諧振運行,但如果要禪述PF4發熱機制,那是不對的>>, 因此我們必須要在組建另一發熱模型來解釋整體運行.
這次我們已磁力線來繪製發熱模型,其模型如下 :

20.實體鐵系負載置入於線圈中,線圈通過電流產生磁力線,磁力線運行有下列基本特性.
a. 兩磁力線不會交越.
b. 磁力線會選擇最近路線行徑.
c. 左磁力線數等於右磁力線數.
d. 左磁力線往返時間等於右磁力線往返時間.

21.因此上面模型我們經過上述磁力線基本特性我們又重會下列合理的模型.

22.根據磁力線路逕原則我們重繪上述圖形,依下解釋:
a. 因為模型負載為上下均等形狀,因此 ULL=DLL  ULR=DLR  URL=DRL  URR=DRR.
b. ULL+DLL線圈左邊左磁場,因為必須與ULR+DLR往返時間相等,但是由於ULR+DLR會經過負載而造成一定延時,所以ULL+DLL磁力線路徑會比較長,而造成膨脹現象.
c. ULR+DLR經過負載,依據磁力線走捷徑特性,磁力線穿越金屬與空氣相比,對磁力線較短捷徑是穿越金屬,所以在穿越負載時造成磁力線往負載邊緣(靠近線圈)緊靠.
d. 由於模型負載是上下左右均勻的,因此線圈右邊URL.URR.DRL.DRR與上述22b 22c 解釋相等.
23.接下來我們來描述加熱模型,為了要得到最大功率,諧振電容PC5+PC6會與PL3以諧振運行狀態來取得最大電流,而PL3線圈電感會被PF4(負載)所牽動,因此我們必須先釐清這關析以利探討加熱模型.
24.PL3與PF4等值電感其關析如下:
a. PL3線圈電感為主電感,PF4僅能影響PL3電感50%內,其原因是僅影響磁力線一邊(如上21圖).
b. PF4相對PF3圈數為 ULR+DLR+URR+DRR 既 PF3圈數/4 .
c. 總影響電感為 50% / (20/4) = 10% (假設PF3為20圈).
25.因為PF3諧振時為-j功,這是虛功會與諧振電容+j互抵,因此他不會發熱(暫設線圈與電容無損失).但是整體諧振引響是由PF4引起,因此線圈必須補足10%引響,換角度他將少還電容10% -j 功,這意味線圈將損失10%能量,這也將是線圈發熱主因.
26.如上分析我們已經可以理解線圈損耗來源,接下來我們在分析線圈與負載距離引響.從21圖我們理解如果線圈與負載距離越遠,那意味 左/右 為了要平衡磁力線往返時間,那必須更加大線圈電流用以增大磁場.
27.假設負載要獲得10KW發熱,線圈磁力強度必須能供應10KW+(10KW*10%)=11KW,為了達到一定負載能量,此時必需有一定磁力線磁壓,這就意味<<諧振電壓會與距離有關>>;也就解釋了線圈與負載距離問題,如果相隔距離遠 ;諧振電壓就會相對高.也就是在一定XL上諧振電流必定加大.
28.由24到27我們可以整理一个數據,也就是感應加熱諧振網上不論功率大小,線圈損耗至少是10%算起,剩下是傳輸線/諧振電容/線圈雜散電容/一些對整體而言比較小的損失.
29.如圖21線圈與負載磁力線分四區ULR+URL+DLR+DRL,這四區最理想是均等,因此最適宜線圈與負載距離為 (線圈長度/4) .每增加一个距離單位(線圈長度/4)磁場必須翻倍,這意味諧振電流將翻倍.諧振電壓則會因為線圈特性決定.
30.從1到29禪論中,我們依下在整理下列數據 :
a.如21圖為產生對應磁場, 上下半週各諧振電流至少是入電8倍.合計16倍.(假設5KW感應機其入電為7.7A/380V 有就是諧振至少是 123A.
b.線圈損耗是10%則諧振電流至少為 123*(123*0.1)=134.3A.
c.IGBT損耗為 134.3*(IGBT Vce)=134.3*2=268.6W.
d.線圈損耗為5KW*10%=500W.
e.因此入電5KW感應機損耗總計為 500+268.6=768.6W,實際上負載獲得功為5KW-768.6=4231.4 W.
f.依29四區磁力平衡下計算,如果距離加倍這意味諧振比為32倍.
g.請注意上述並沒核算其他損失.

待續 ………                               刘永智  QQ:852221687

继续等待 ....

21.你即便是不加负载，磁力线也是这个形状。

磁力线是这个形状，不是由负载造成的，是因为高频电流的环形效应。频率越高，电流越往中间收。加热线圈截面的电流不是均匀分布的。