发布时间：2023-10-12 17:42:13
绪论：一篇引人入胜的电磁感应的优点，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
1.1电现象与磁现象
.电现象 磁现象种类 两种电荷，正电荷和负电荷 两个磁极，南（S）极和北（N）极作用 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引形式 电场 磁场方向 正电荷定向移动的方向为电流的方向 磁场中某处小磁针静止时N极所指的方向电现象与磁现象都是看不到、摸不着的，我们可以通过一些现象认识到电流和磁场的存在，例如通过用电器的工作或电流计指针偏转可以说明有电流通过，通过放入磁场中的小磁针发生偏转可以说明有磁场存在，这种思想方法叫做转化法.2、三种电磁现象现象 发现者 能量的转化 判定方法电流的磁场 奥斯特 / 安培定则电磁感应 法拉第 机械能电能 右手定则磁场对电流的作用 / 电能机械能 /1相关知识“连一连”
1.1电动机与发电机
直流电动机交流发电机原理通电线圈在磁场中受力转动电磁感应能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能构造转子和定子（线圈和磁体）外电路与电刷相连的是换向器闭合的铜环先后顺序先通电，后转动先转动，后产生电流力的性质磁场力外力导体中的电流有电源提供感应电流判断依据外电路有电源外电路有用电器或电流计1.2磁极、磁场和磁感线
磁极是磁体中磁性最强的部分，一个磁体只有两个磁极，一个是南（S）极，一个是北（N）极，磁体的中间几乎没有什么磁性.磁极间的相互作用规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.使原来没有磁性的物体在磁体或电流的作用下获得磁性的过程叫做磁化.软铁被磁化后，磁性容易消失，这种磁体被称为软磁性材料，可用于电磁铁的铁芯；钢被磁化后，磁性能长久保留，被称为硬磁性材料，可制作永久磁体.磁体具有吸铁性和指向性.
将一磁铁靠近一个静止的小磁针，会发现小磁针发生偏转，拿开磁铁，小磁针静止后恢复了原来的指向，这反映了磁铁周围对小磁针有磁力的作用，即磁体周围存在磁场.磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用，磁极间的相互作用就是通过磁场而发生的，因此磁场是真实存在的.磁场是存在于磁体或电流周围的特殊物质.磁场有强有弱，且有方向性.磁场看不见、摸不着，研究磁场的方法是通过放在磁体周围的小磁针发生偏转，这种研究方法叫做转化法.指南针会指示南北方向说明小磁针受到了磁场的作用，这个磁场就是地磁场.
磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，它是依照铁屑在磁场中被磁化为一个个小磁针，在磁场里排列和分布的情形而画出的曲线.磁感线是有方向的，在磁体的周围，磁感线从北极出来，回到南极，（磁体内部的磁感线与外部相反，从而形成闭合曲线）.磁感线上各点的切线方向与放在该点的小磁针静止后北极所指的方向一致.磁感线不会相交，磁场中任一点的磁场方向都只有一个确定的方向.磁感线的疏密程度可以表示磁场的强弱，磁感线密的地方，磁场强，磁感线疏的地方，磁场弱.磁极附近的磁感线较密，表示磁极附近的磁场较强.
2重点知识“变一变”
通电导体在磁场中受力运动和电磁感应现象的两个实验装置是很相似的，在学习中一定要仔细观察，细心比较异同.通电导体在磁场中受力运动实验如右图所示，电磁感应实验如左图所示.从图上看，两个实验的不同之处在于通电导体在磁场中受力运动实验器材有电源，而电磁感应实验器材没有电源，却有一个电流计.其余的实验器材是基本相同的.
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟导体中电流的方向和磁场的方向有关，当电流方向或磁场方向发生改变时，导体的受力方向也会发生改变，当电流方向和磁场方向同时改变时，通电导体受到的力的方向不变.需要注意的是，不是在任何情况下通电导体在磁场中一定受到力的作用，当通电导体中的电流方向与磁感线的方向相同或相反（即电流方向与磁感线方向平行）时，通电导体将不受磁场力的作用.
电磁感应现象中，产生感应电流的条件是：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动.这其中包含两层意思：一是要有一部分导体做切割磁感线运动，这里要注意的是切割磁感线运动的是一部分导体，而不是整个电路，还要注意的是做“切割磁感线运动”就是把磁感线切断，也就是说，导体的运动方向一定与磁感线成一定角度，而不是与磁感线平行，否则是不能切割磁感线的.二是电路应该是闭合的，而不是断开的，即组成电路的各个元件连接成一个电流的通路，如果是不闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体两端产生电压，因为不闭合就不能形成电荷定向流动的通路，所以电路中就没有电流.
电磁感应现象中，感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关，当磁场的方向或导体切割磁感线运动的方向发生改变时，感应电流的方向也随之改变，若同时改变磁场的方向和切割磁感线运动的方向，则感应电流的方向不变.
3难点知识“表一表”
3.1电生磁
（1）电流的磁效应：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现：通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关.
（2）通电螺线管的磁场外部与条形磁体的磁场一样，其极性可用安培定则来判断.影响通电螺线管磁极的因素是电流的方向和线圈在螺线管上的缠绕方向.
（3）电磁铁：电磁铁的优点是可以控制磁性的有无，通电时有磁性，断电时无磁性.磁性的强弱与通过电流的大小和螺线管线圈的匝数多少有关.
（4）电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路的开关，其优点是：通过低电压、弱电流电路的通断，间接控制高电压、强
电流电路，可以实现远距离控制和自动控制.
3.2磁场对通电导线的作用
（1）通电导体在磁场中受到力的作用，其受力方向跟电流的方向和磁场的方向有关.
（2）通电线圈在磁场中受力时会发生转动，最终静止在平衡位置，若持续转动，则需要换向器.换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，能够改变线圈中的电流的方向，使线圈持续转动下去.
3.3磁生电
中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170332017
1 中药煎煮机加热方式的研究
1.1 国内中药煎煮机加热方式现状
中药煎煮机作为一种新型、高效、卫生的煎煮中药的设备，已经在国内得到了广泛应用。已经成为各大医院煎煮中药的常用设备。生产厂家也达到了几十家，国内市场保有量达到了几十万台，加热方式采用的都是传统的电阻加热方式。根据设计的功率要求，在煎煮机底部缠绕电阻丝或者电加热圈作为加热源，通过金属底板接触，由外而内来传导热量。
1.2 电阻加热存在的问题
由于电阻通电过程中，自己也要消耗一部分电能转化成热能，散失到空气中，导致了周围工作环境温度升高，另外中药煎煮机作为使用频率很高的设备，电阻加热存在着加热速度慢、不均匀、使用寿命短、工作环境温度高等问题。据测算，传统电阻丝加热方式的传导热效率是60%左右，其他能量都消耗在热传导和空气热对流上了，因此电阻加热方式能量损耗是非常大的。
1.3 电磁感应加热技术原理和现状
而电磁感应加热技术的基础是利用高频电磁感应原理，通过整流电路将220V或380V交流电整流成直流电；再将直流电转化成频率为2～4万Hz的高频高压电流；电流流过线圈时会产生交变磁场；磁场的磁力线通过金属材料时产生强大的无数的感应电流，即小涡流，导致金属材料自行高速发热，从而达到加热金属反应釜内物料的目的。它的能量转化方式如图1所示：
电磁感应加热技术已经非常成熟，广泛的应用到工业领域和民用设备中。国外从19世纪20年代开始研究并应用到实际中，我国从20世纪50年代开始从国外引进、吸收电磁加热技术到自主研发，已经成为电磁加热技术应用比较广泛的国家，尤其是民用设备上，例如电磁炉等小家电产品上。具不完全统计，现在市场上的电磁炉的保有量都以亿来计算了。
1.4 电阻加热技术与电磁感应加热技术对比
据测算，电磁感应加热技术的热效率能够达到90%以上，而电阻加热只能达到60%左右，相对于传统电阻加热方式，使加热效率提高了30%左右。
与传统的电阻加热方式相比，电磁加热还具有加热速度快，热转化效率高，节能环保。使用寿命长，安全性高，可显著降低工作环境温度等优点。
2 电磁加热圈结构与自动控制系统的设计
2.1 电磁加热圈的设计
鉴于电磁加热技术已经非常成熟，只需设计好结构，设计好控制系统，使之与中药煎煮机主反应釜的配套合理，达到最佳的加热效果就可以了。
电磁加热圈是根据电磁感应加热的特点来设计的。加热线圈采用横截面积为4m2以上高温线，然后使用圆形绕法来缠线，与反应釜接触部分要用高温棉包住约20mm，再用玻璃丝带包裹一层，再缠绕线圈。线圈要用云母绕包玻璃纤维编织耐高温电缆，外部用一圈非金属护板作为外界绝缘层。绕线完成后要测量线圈功率和电感量，设计功率为2kw，电压为220V。
根据电磁感应原理制作了电磁加热圈镶嵌在反应釜的下半部。反应釜下半部使用特殊材质的不锈钢作为反应釜桶壁材料。这样设计有利于水上下对流的形成。如图2所示：
2.2 电磁加热圈控制电路设计
电磁加热圈电路控制原理如图3所示。
将220V/50Hz的民用电接入系统，经整流电路得到脉动的直流电，经滤波电路得到稳定的直流电，然后经过逆变电路输出一个2～4万Hz高频交流经谐振槽路对负载进行加热。
2.3 自动控温、调节功率设计
电磁加热圈通过控制器与单片机控柜箱连接，来实现自动控温，自动调节功率输出等功能。进而达到节能环保，操作方便的效果。自动控制电路如图3所示。
3 对比试验
在对整机进行了安装调试后，用一台传统电阻加热方式的中药煎煮机和一台电磁感应加热方式的中药煎煮机在试验条件一致的情况下做了对比试验，试验条件如表1。
与传统的电阻加热方式相比，电磁加热比电阻加热具有加热速度快，热转化效率高，节能环保、使用寿命长，安全性高、可显著降低环境温度、改善工作条件等优点。是一种理想的加热源，未来必定会逐步取代电阻加热方式，成为中药煎煮机主流加热源。
参考文献
[1]谢杨彪.塑机螺杆电磁加热技术与开发[D].浙江海洋学院硕士论文，2013.
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（b）-0030-03
当今火力发电锅炉机组以大容量、高参数、超临界为发展趋势；为确保机组设备安全、可靠运行，满足高温、高压管道的需要，提高生产效率和经济效益；热强性高、工艺性好、价格低廉材料的开发是最关键的问题。而P91钢具有高温持久强度和抗蠕变断裂性能，与P22（10CrMo910）钢相比在相同使用温度和压力的条件下，管壁厚减薄50%；与奥氏体钢相比，膨胀系数较小、热传导性好、热裂纹倾向小、价格也相对便宜，使得P91钢成为高温过热器联箱、主蒸汽管道等高温、高压管道的首选及替代钢种。无论是使用性能，还是经济性，P91钢都表现出了它的优越性，其使用量也在不断增加。但由于采用的热处理方法不够科学，至使焊后热处理的过程中内外壁温差严重，使其个别性能指标不理想，尤其是不能保证焊缝根部的冲击韧性。因此，选用合适的焊后热处理方法，对就热处理温度特别敏感的P91钢来说具有重要的现实意义。
近些年随着市场竞争的日趋激烈，加之感应热处理的诸多优点，越来越多的客户都明确要求承包商使用电磁感应加热设备对P91等大径厚壁管焊缝进行热处理。印度塔尔万迪3×660 MW燃煤电站项目的业主就明确要求对P91钢焊缝采用电磁感应加热方法进行焊接热处理。
1 电阻加热与电磁感应加热方法对比
1.1 电阻加热的原理
电阻加热法是辐射加热。其加热原理是从加热器发出的热能以辐射的形式传到工件的外表面，依靠金属导热，从外表面向内部传导。
1.2 电磁感应加热设备及其工作原理
1.2.1电磁感应加热设备
目前使用较多的电磁感应加热设备是由美国米勒公司生产的Proheat35型加热设备，其功率为35 kW，频率5～30 kHz，属高频感应加热；其主要设备构成包括：感应加热电源、两个输出连接器、输出加长电缆、水冷加热电缆、预热护套、数字记录仪、热电偶加长电缆、K型焊接式热电偶（金属丝）、强力冷却水箱、用户绝缘毯等。加热时，输出电流、电压、频率和功率通过微电脑自动匹配，数据为电脑储存；加热导线为柔性线，内通水冷却，便于现场安装和拆卸；保温棉为耐高温、可重复使用的环保型产品。
1.2.2工作原理
设备通电后线圈内的交变电流产生交变磁场，使工件中产生感应电流，靠感应电流加热工件；工件整个截面有感应加热电流，内部温度梯度小，最热区域在工件表面下方，热量在金属内部快速传导（如图1所示）。
1.3 P91钢的热处理特性
P91钢的最佳热处理温度为（760±10）℃，也就是说，热处理温度的上限为770 ℃，下限为750 ℃。热处理温度范围相对比较窄，在这一温度范围内，P91钢焊接接头焊后热处理才能获得良好的综合性能，特别是焊缝的冲击韧性。
1.4 电磁感应加热方法的优势
目前，焊后热处理广泛采用的是电阻加热设备，从原理上分析，这种从外表面向内部传导热能的方法，对大口径厚壁管很可能会造成内、外壁温差过大的现象，而这种过大的温差对温度特别敏感的P91钢而言，是对冲击韧性不利的。而电磁感应加热法，从原理上讲，它的热源来自由金属内部产生的感应电流使材料发热，这种热处理法对大口径厚壁管造成的内、外壁温差应该小，对温度敏感的P91钢焊接接头热处理应该更为有利。
2 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
选用P22和P91两种材料进行工艺评定期间的对比试验：材质为SA335-P91的材料规格为φ697 mm×65 mm，材质为SA335-P22的材料规格为φ559 mm×60 mm，两种材料的长度均为1 200 mm。
2.2 热处理设备
2.2.1采用电阻加热的P22材质
设备：电阻加热设备；加热装置：柔性陶瓷加热器；保温材料：硅酸铝保温毡；测温热电偶：K型焊接热电偶丝。
2.2.2采用电磁感应加热的P91材质
设备：Proheat 35型电磁感应加热设备进行热处理；加热装置：内部通水冷却的柔性加热电磁感应线圈；保温材料：可多次重复利用的环保型石棉布；测温热电偶：K型焊接热电偶丝。
2.3 试验方法
2.3.1试验环境条件
塔尔万迪项目施工现场（如图2所示）。
2.3.2热电偶布置与安装
采用K型热电偶丝作为温度检测元件，热电偶采用储能焊接的方法将热电偶丝直接压焊在管道表面，控温热电偶应沿焊缝中心线布置，共8个测温点（如图3所示）。
2.3.3补偿导线的选择
采用与热点偶丝相匹配的带屏蔽层的精密级补偿导线，与热电偶连接必须保证极性正确，补偿导线布置应远离供电线路以避免产生干扰，同时应尽可能将补偿导线布置在温度较低的环境。
2.3.4热处理工艺确定
（1）规格/材质为φ559 mm×60 mm/SA335-P22材料。
焊前预热温度：200 ℃；
层间温度：应控制在200～350 ℃；
后热处理：当被迫后热时，后热温度为300～350 ℃，保温2 h。
焊后热处理：恒温温度为730～750 ℃，恒温3 h；升降速度为75 ℃/h。
（2）规格/材质为φ697×65mm/SA335-P91材料。
焊前预热温度：200 ℃；
层间温度：应控制在200～350 ℃；
后热处理：焊后不宜采用后热；当被迫后热时，应在焊件温度降至80～100 ℃，时间保持为 1～2 h后立即进行。后热温度为300～350 ℃，保温2 h。
焊后热处理：焊后热处理应在焊接完成后，焊件温度降至80～100 ℃，时间保持为 1～2 h后立即进行；恒温温度为750～770 ℃，恒温4 h；升降速度为75 ℃/h。
3 试验结果
3.1 热处理内外壁温差对比
为了便于对比，在P22材料750 ℃恒温3 h和P91材料770 ℃恒温3 h的时候对8个测温点的温度进行了记录，如表1所示。
由表1可以看出两种加热法在水平固定位置上测得的同一截面周向外壁温度相同（#1、#3、#5、#7点的温度），而径向方向上的内壁温度处于不均匀状态，其内、外壁温差因加热方法不同相差悬殊。在试验条件相同的情况下，电磁感应加热法测得的内外壁温差明显小于柔性陶瓷电阻加热法。电磁感应加热法测得的内外壁温差20 ℃，柔性陶瓷电阻加热法测的内外壁温差最小为30 ℃，最大为45 ℃。
3.2 P91热处理后的质量检验
热处理结束后，将试样委托印度德里的第三方检测机构（IRC工程检测试验室）进行相关试验。
3.2.1硬度
（1）近表面硬度值为：母材222VHN、热影响区261、265VHN，焊缝233VHN。
（2）层间硬度值为：母材223VHN、热影响区264VHN，焊缝224VHN。
（3）根部硬度值为：热影响区260、267VHN，焊缝242VHN。
硬度测试依据标准ASTM E92进行，具体硬度检查结果见表2所示。
3.2.2力学性能
根据ASME第Ⅸ卷中的QW462.1b进行了拉伸性能测试（见表3），根据ASME第Ⅸ卷中的QW462.2和QW466.1进行了弯曲性能测试（见表4）。
3.2.3试验结果分析
（1）两个试样的抗拉强度为633 MPa和637 MPa，均大于下限585 MPa，且均断在母材；结果合格。
（2）四个全焊缝弯曲试样，试验后均未在外表面发现裂纹，结果合格。
（3）硬度值沿厚度方向从表面到根部硬度平均值分别为：母材硬度为222VHN、223VHN；焊缝一侧的热影响区硬度为261VHN、264VHN、260VHN；焊缝另一侧的热影响区硬度为265VHN、264VHN、267VHN；焊缝硬度为233VHN、224VHN、242VHN；所有硬度值均在合格范围之内。
4 结语
（1）P91钢焊缝通过电磁感应加热方法热处理后，焊缝熔敷金属的硬度值和力学性能数据完全满足SA335-P91钢的性能要求。
（2）Proheat35型电磁感应加热设备与柔性陶瓷电阻加热设备，在分别对P91管子和P22管子做工艺评定时，其内外壁温差因加热方法不同相差悬殊，电磁感应加热，管内外壁温差远比柔性陶瓷电阻加热小。
（3）Proheat35型电磁感应加热设备在Φ697 mm×65 mm的P91管子上试验所测得的内外壁温差20℃，这对焊后热处理温度要求特别敏感的P91钢十分重要。而柔性陶瓷电阻加热设备在Φ559 mm×60 mm的P22管子上测得的内外壁温差最小为30 ℃，最大为45 ℃。
（4）试验表明对大径厚壁的P91管子采用Proheat35型电磁感应加热设备进行焊后热处理，能有效地保证P91焊缝的热处理温度控制在（760±10）℃范围之内，从而确保P91钢整个焊接接头内外部力学性能的均匀性，更好地保证焊缝根部的冲击韧性。
（5）试验测得的数据证明，电磁感应加热法无论从理论还是实践上，该方法对大口径厚壁管的热处理效果要优于目前广泛使用的柔性陶瓷电阻加热法。
参考文献
[1] ASME锅炉及压力容器委员会焊接分委员会.ASME Ⅸ-2010，焊接和钎焊评定标准[S].北京：中国石化出版社，2011.
[2] ASME锅炉及压力容器委员会材料分委员会.ASME IIC-2010，焊条、焊丝及填充金属[S].北京：中国石化出版社，2011.
[3] 罗启云，李洪鹏.浅谈新型耐热钢SA335-P91钢管道安装焊接热处理工艺方法[C]//第十五次全国焊接学术会议论文集.2010.
