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法學無芯感應爐：結構、工作原理、優點、應用
無芯感應爐
無芯感應爐，也稱為高頻感應爐，是由耐火材料襯裡的容器，周圍環繞著通電的、載流的、水冷的銅線圈。顧名思義，無芯感應爐沒有鐵芯。
銅線圈中的電流形成電磁場，產生熔化爐料的熱能。
無芯感應爐的結構
下圖顯示了無芯式感應爐的示意圖。
它主要包含以下三個部分：
初級繞組
次級繞組——盛放爐料的陶瓷坩堝構成次級繞組。
爐體——爐體包括支撐結構和傾斜機構。
無芯式感應爐的結構特點：
它不包含笨重的鐵芯。因此，沒有連續的磁通路徑。
坩堝和線圈重量輕，因此爐體可以方便地傾斜以進行澆注。
無芯感應爐的工作原理
將待加熱的爐料放入坩堝中，並向初級繞組饋送高頻交流電源。初級繞組產生的磁通量會在爐料中感應出渦流，這些渦流趨向於同心流動。這些渦流將爐料加熱到其熔點，併產生電磁力，從而產生攪拌作用，這對於獲得均勻的金屬質量至關重要。
在無芯感應爐中，由於沒有磁芯，磁通密度較低。因此，必須使用高頻交流電源，因為渦流功率損耗由下式給出：
$$\mathrm{\mathit{P_{e}}\propto \mathit{B}^{\mathrm{2}}\mathit{f}^{\mathrm{2}}}$$
其中，B是磁通密度，f是電源頻率。
然而，在如此高頻下，由於趨膚效應，初級繞組的電阻會增加，從而增加初級繞組的銅損。為此，初級繞組不是由銅線製成，而是由空心銅管組成，這些銅管透過迴圈流動的水進行冷卻。
在無芯感應爐中，初級繞組和次級繞組之間的磁耦合非常低，導致爐子的功率因數非常低（介於0.1和0.3之間）。因此，在爐子與電容並聯，以提高功率因數。此外，爐子的功率因數不是恆定的，而是在加熱迴圈期間發生變化，因此需要改變電路中的電容以保持接近於1的功率因數。
無芯感應爐的優點
無芯感應爐的主要優點如下：
無芯感應爐執行速度快。
執行成本低。
可以間歇執行。
裝料和澆注簡單。
熔化時間非常短。
無芯感應爐可以精確控制功率。
無芯感應爐的執行無煙、無塵、無噪聲。
無芯感應爐的應用
無芯感應爐主要用於以下應用：
鋼鐵生產
熔鍊有色金屬，如青銅、黃銅、銅等。
真空熔鍊
精密鑄造熔鍊
電子工業
用於釺焊、焊接、硬化和退火等。
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