徵答案:為何鐵板放在電磁爐線圈上電流會加大 == 獎金1400RMB == (此帖於2009.11結(jié)束)
徵答案:為何鐵板放在電磁爐線圈上電流會加大
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前提:電磁爐是工作在20-30khz的并聯(lián)諧振電路,鐵板是導(dǎo)電又導(dǎo)磁的物質(zhì).
電磁爐電流增大的原因:理想的諧振過程是不耗能的,器件損耗暫且忽略不計.電流增大說明產(chǎn)生了新的能量消耗,能量以熱的形式消耗在鐵板上了.
鐵板發(fā)熱的幾個根本原因:
1、交變磁場作用鐵板上使鐵板切割磁力線產(chǎn)生的閉路電流使鐵自身的電阻發(fā)熱.電阻率很小的材料不容易發(fā)熱.
2、高速交變的磁場對鐵板磁化剩磁的矯頑作用發(fā)熱.
3、高速交變的磁場使鐵分子的電子排列方向高速的改變而發(fā)熱.
如果材料的性質(zhì)不同,還有可能電流比原來的還要小.
歸根究底,就是 有載Q值與反射阻抗。
并聯(lián)諧振,在恒壓條件下,元件電流只是各自隨頻率變化,干線電流為元件電流的Q份之一,「支流Q倍于干流」這種表述方式 是在恆流條件才合用的,
電磁灶的默認(rèn)負(fù)載,是大塊的薄鐵板(強(qiáng)順磁性、弱感性加阻性),效果跟變壓器滿負(fù)荷相若,導(dǎo)致線圈電流增大的是渦流本身的加載效應(yīng)而不是渦流損,鐵板厚了,渦流總會增大,使得這「變壓器」負(fù)荷加重,反射阻抗減小「原邊」電流增大,且損耗性負(fù)載還會削弱無功循環(huán),令有載Q值下跌更甚,干線電流也會跟著增大。
首先“電磁爐線圈上電流會加大”這一結(jié)論就錯誤,至于以后的推論那自然就更錯誤了。
所有的串聯(lián)諧振電路,空載的狀態(tài)都是最惡劣的,此時Q值最高,電流最大,頻率最低。隨著負(fù)載的加重,也就是說負(fù)載導(dǎo)磁性越好,負(fù)載也越重,電流反而是越小的,用純鐵工作狀態(tài)應(yīng)該差不多最好,但是隨著溫度的升高,負(fù)載會越來越輕,此時電流是上漲趨勢的。 串聯(lián)諧振加了負(fù)載相當(dāng)于感應(yīng)器并聯(lián)的損耗的電阻,一個純電感q值是最高的,所以空載對于整個系統(tǒng)來說q值最高,電壓也最高。隨著損耗的加大,q值越來越低。
重點:但是為什么我們看到到的電磁爐卻是負(fù)載越輕電流越小呢,這主要是歸功于負(fù)反饋的作用,至于是用電壓負(fù)反饋還是電流負(fù)反饋都沒所謂,當(dāng)或者頻率負(fù)反饋。當(dāng)檢測到負(fù)載諧振電壓偏高就用這個信號控制逆變器工作換流時刻,致使偏離諧振點更大的角度工作。如果不同的負(fù)載,工作在相同的換向角,或者說都工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài),負(fù)載輕的電流大,但是這個電流是不做功的,大部分是經(jīng)過的感應(yīng)器。
這是基本道理,如果沒明白這個道理,那么就對于感應(yīng)加熱應(yīng)該是還沒入門。
哈哈!都是歧義惹的禍!“為何鐵板放在電磁爐線圈上電流會加大”這句話有些別扭,產(chǎn)生歧義,xiaoxia8630 可能理解成“,“為何鐵板放在電磁爐------線圈電流會增大”了,我的理解是:“為何鐵板放在電磁爐線圈上------(整機(jī))電流會加大”!
另外,為何說“為何鐵板放在電磁爐----線圈上電流會加大”結(jié)論是錯誤的呢?有沒有具體的證據(jù)?如果沒有具體的證據(jù),僅憑一些想當(dāng)然的定性分析,有時候會得出錯誤的結(jié)論!
值得注意的是,之前討論的是家用電磁爐整機(jī)電流變化情況,電路為單管并聯(lián)諧振的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在工作電壓不變、IGBT占空比不變、準(zhǔn)諧振的開環(huán)條件下,而沒有負(fù)反饋的作用!如果考慮負(fù)反饋,負(fù)反饋的作用有多大?就沒有標(biāo)準(zhǔn)可以對比了!在之前所述條件之上,我們可以計算得出,即使沒有負(fù)反饋,放了鐵板情況下,要比空載時整機(jī)電流大!
下面我們對線圈電流作具體的計算來看看:
對于線圈電流情況,我們可以先算出諧振電路總電流,再根據(jù)線圈電流=Q倍總電流計算得出。
條件:電壓310VDC,占空比50%,只考慮基波
未放鍋具(空載)
頻 率(KHz): 18 20 22 24 28 30
線圈電流(A): 28.8 25.4 24 21.5 18.1 17.3
放置鐵鍋
頻 率(KHz): 18 20 22 24 28 30
線圈電流(A): 35.9 32.3 29.4 27.5 20.9 22.5
從計算可以看出,加了鐵板之后,線圈電流也變大了,這和我們一般想當(dāng)然的認(rèn)為是不同的!為什么會出現(xiàn)這種情況呢?主要原因是加了負(fù)載之后,線圈的參數(shù)完全不同了,電感量下降了,而不是僅僅Q值的變化!在多個參數(shù)的影響下,最終的結(jié)果是線圈電流也增加了!另外并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振電路特性也有很大的不同,在串聯(lián)諧振電路中,線圈電流和整個負(fù)載的電流是相同的,等效串聯(lián)電阻增加了,串聯(lián)諧振電流就減小!而并聯(lián)諧振電路支路電流受Q和等效串聯(lián)電阻參數(shù)影響,取決于具體的參數(shù)組合!
簡單的理解:
線圈+鐵板=帶鐵芯的電感。
不帶鐵芯的電感的電感值肯定低于帶鐵芯的電感。
這算不上是「想當(dāng)然」,而是硬體指標(biāo)跟動態(tài)參數(shù)的分別,
鐵是順磁物質(zhì) 這點大家該不會否認(rèn)吧,線圈加了順磁或鐵磁蕊材,電感量就一定因?qū)Т畔禂?shù)而是增加,
只要你是電感,2πfL 這公式就對你適用,電感有一種唯它獨(dú)專的參數(shù),就是互感,
如果你是變壓器,就有反射阻抗,你把市電變壓器的硅鋼片換成整塊的軟鐵(工程純鐵)試試,你會發(fā)覺那個「電感量」會完全喪失(只剩下漏感和繞組自身電阻,連2πfL 都沒有了),電磁爐出現(xiàn)「加上鐵板后,在工作頻率下測試,『電感量』降低了」的情況又何足為奇。
為何只在空載時諧振,而不是讓它愈近滿載愈趨諧振 或全程跟蹤調(diào)諧呢?
單管,是做不了真正串聯(lián)諧振的,你可以把那電容并到管子上去,但并聯(lián)諧振的本質(zhì)是不變的(這也帶出『電源對交流相當(dāng)于短路』的道理)。
電抗元件,永遠(yuǎn)是都是在諧振時 電壓最高和電流最大的,只是在電源上的表現(xiàn)則串并有別,
負(fù)反饋只是控制住電路的運(yùn)作,讓機(jī)子更穩(wěn)當(dāng)?shù)匕茨愕闹噶钷k事,而不能改變 負(fù)載對元件或電路影響 這個本質(zhì)。
您還別說,單管還真能做出真正的串聯(lián)諧振的,并且,同樣負(fù)載下,功率能做的比全橋都要高,遠(yuǎn)超過半橋
而且是真正的零電流開,零電流關(guān),全諧振狀態(tài),這一點,全橋和半橋都做不到(橋類電路做成完全諧振時,會炸機(jī)的)
采用一種特殊的柘樸結(jié)構(gòu)
只是它的商業(yè)價值還有待發(fā)掘,目前還不便公開