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感应加热中延伸电缆的选择和设计

2017-11-18 10:20:25本网

  0.前言目前,感应加热技术已广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等加工过程。在常规工艺使用条件下,感应加热电源与工件距离较近,感应线圈与电源可以直接相连,但对于某些特殊工艺而言,待焊工件与电源相隔较远,需要通过功率延伸电缆实现感应线圈与电源的连接。而作为导体的延伸电缆,在通过高频电流时,会出现严重的集肤效应,造成功率损耗和电缆的温度急剧升高、降低加热效率,并且随着电缆长度的增加和电流频率的提高,电缆上的损耗也随之增加,所以功率延伸电缆的选择与设计己成为感应加热技术中亟待解决的问题之一。

  1.延伸电缆中电流密度分布的分析延伸电缆上的功率损耗主要来源于焦耳热效应:当导体通有篼频电流时,其上会表现出明显的集肤效应,电流趋于导体的表面分布,从而造成导体上的发热量大大增加。所以,为了考察电缆上的功率损耗,就需要首先对电缆中的电流密度分布情况进行分析。

  篼频电流在导体上的透入深度为:A=(1)圆柱形导体横截面上的电流密度分布为:gdW几,在通有篼频电流的条件下,I,可视为外空心导体外表面上一微元面积到内空心导体外表面上―定点的距离。同时,在篼频电流的工作条件下,内、外空心导体的自几何均距可近似地认为:gl=ri、类似地,可以得到此结构往返回路上的电感为:多束细漆包线往返回路对于多束细漆包线结构的回路,在满足表2三种不同结构电缆的温升实验测置数据电缆结构形式通电咖温度耗单位长度回路电感储能理论值(kW)并行实芯圆导体往返回路同轴空心导体往返回路多束细漆包线往返回路注:此结构下所测温度为外空心导体温度,它同时还受内空心导体温升的影响。另外,此结构下所计算的损耗值也是外空心导体上的损耗。

  结论综合考虑同轴空心导体和多束漆包线密布电缆结构的特点,电缆结构的优选方案是采用同轴空心导体的结构,并且内、外层的空心导体采用多束漆包线密布而成,这样制成的功率电缆不仅功率损耗小,而且回路电感量也小,有利于提高感应加热电源的效率。

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