自工業上開始應用感應加熱能源以來，已過去近80年了。感應加熱可用于金屬熔煉、透熱、熱處理和焊接等過程，已成為冶金、國防、機械加工等部門及鑄、鍛和船舶、飛機、汽車制造業等不可或缺的技術。電磁感應加熱的實質是由磁感應電流產生熱能的電加熱方式，它是依靠感應器通過電磁感應把電能傳遞給被加熱的金屬，電能再在金屬內部轉變為熱能，達到加熱金屬的目的。電磁感應加熱具有電效率高、加熱速度快、設備簡單等優點，使得這項技術發展相當快，已經在很多行業得到應用。
一、電磁感應加熱基本工作原理
感應加熱是利用電磁感應的原理將電能轉變成熱能，感應加熱的基本原理可以用電磁感應定理和焦耳－愣次定理來描述。如圖1-3所示。



在一個金屬導體外邊套上一個匝數為N1的線圈，當交變電流I1通過感應圈時，感應圈內就會產生交變磁通φ。根據電磁感應定理，當穿過任何一閉合回路所限制的面的磁通量隨時間發生變化時，在回路上就會產生感應電動勢e。而金屬工件可視為一短路導體，于是在感應電勢的作用下，金屬內會有電流產生，此電流稱為感應電流或渦流，金屬圓柱中的感應電流的分布如圖1-4所示。任何金屬都有一定的電阻，根據焦耳－愣次定理，渦流在具有一定電流。



 
 
二、電磁感應的三個效應
1、集膚效應和透入深度眾所周知，直流電源流經導體時，電流在導體截面上是均勻分布的，但交流電流則不然。當交流電流流經導體時，電流沿導體截面上的分布是不均勻的，的電流密度出現在導體的表面層。這種電流聚集于表面的現象稱為集膚效應。其原因是由于與導體表面交鏈的磁力線比與導體內部所交鏈的磁力線要少，因此導體表面的電感和阻抗小于內部的電感和阻抗，而電流總是沿著阻抗最小的路徑流動，所以電流會聚集到導體的表面形成集膚效應，而且電流頻率越高，集膚效應越明顯。
當導體放在交變磁場中時，產生的渦流也是交變的，它沿著截面的分布也是聚集在表面一層，其電流密度由表面至中心近似的按指數函數迅速下降。假設在距離表面△處，電流密度已衰減至0.368(即1/e)，即認為電流只是在深度為△的薄層中以均勻的電流通過，其余部分無電流流過，稱△為電流透入深度。由于電流在導體中所產生的焦耳熱與電流的平方成正比，當電流密度衰減至1/e時，其功率已衰減至1/e2=0.135。也就是說，在電流透入深度△中所產生的焦耳熱為導體中總功率的0.865，這對于工程應用來講，已經能夠滿足要求。電流透入深度△可按照下式計算。
2、鄰近效應相鄰兩導體通以交流電流時，在相互影響下導體中的電流要重新分布。當兩電流方向相反時，電流聚于導體內側；方向相同時，電流被排斥于導體外側，這種現象稱為鄰近效應。如圖1-5所示。因為兩電流方向相反時，導體間兩電流所建立的磁場方向相同，總磁場增大，而



 
兩導體外側的磁場卻相互消弱；同理，兩電流方向相同時，總磁場相互消弱，而兩導體外側的磁場卻增大。
三、圓環效應如果交流電流通過圓環形螺管線圈時，電流密度出現在線圈導體的內側，這種現象稱為圓環效應。如圖1-6所示。這是因為通常磁力線在環內集中，在環的外側較為分散。因此在導體外側交鏈的磁通比在導體內側交鏈的磁通要多，這樣導體外側的電感和阻抗較內側大，電流向內側集中。
 

 
 
感應加熱時上述幾種效應的綜合利用。將工件放在適當形狀的感應器里面，并對感應加熱設備施以交流電壓，根據電磁感應原理，在感應器中就會產生交變磁場。圓環效應在感應器本身得以體現，感應器與工件間為鄰近效應，而工件本身表現為集膚效應，即感應所產生的渦流會大部分集中在工件的表面。
三、電磁感應加熱的主要特點
隨著感應加熱理論和感應加熱裝置的發展，感應加熱的應用領域隨之擴大，其應用范圍越來越廣，其原因主要是因為感應加熱具有如下一些特點：
(1)加熱溫度高，而且是非接觸式加熱；
(2)加熱效率高，節省了大量的能源；
(3)加熱速度快，減少了加熱物表面被氧化的幾率；
(4)加熱的溫度可以通過調節電參數加以控制，使產品的質量穩定，并節約了能源；
(5)可以進行局部加熱，并使工件受熱均勻，優化了產品質量；
(6)容易對操作過程實行自動化控制，提高生產效率；
(7)作業環境好，幾乎沒有熱、噪音和灰塵；
(8)能對形狀復雜的零件進行加熱。（正航儀器整理）http://m.czksngs.com