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cst低频仿真应用(一)——电磁炉涡流损耗仿真-和记娱乐怡情博娱188

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-06-12 | 37 次浏览 | 分享到:

作者 | wang jieyu

电磁炉,相信大家都不陌生。从北方的涮肉,西南的火锅,闽粤的打边炉,就可以看出在美丽富饶的中国大地上,美食千姿百态,但却又莫名地统一。因此电磁炉作为清洁、便捷、高效安全的炉具,迅速走进了人们的生活。

 

笔者随机采访了两个朋友盼盼和丹丹。

问题:什么样的锅具适合电磁炉使用

盼盼:锅底是平的。

丹丹:能够在燃气灶上加热的金属锅。

 

通过采访笔者发现,虽然电磁炉的应用非常普及,但大家对于电磁炉给食物加热的原理却并不清楚。那么究竟什么样的锅具更适合电磁炉使用,今天我们就通过cst低频仿真来一探究竟。

 

【电磁炉的工作原理】:电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时,产生涡流,令锅底迅速发热,达到加热食品的目的。(摘自百度百科)

 

仿真案例使用cst 低频工作室 lf求解器

cst仿真模型】模型参考cst—>component library—>induction cooker


cst电磁炉仿真 

 

【仿真设置】

感应线圈coil 的设置

工作电流——current:10a

线圈电阻——resistance:0.05ω

圈数——n_turns:100

 

 

 

lf求解器的设置

 

 

 

【仿真结果对比与分析】

使用lf求解器,我们可以在1d result中得到损耗的相关结果,包括线圈自身的损耗,也包括锅体金属上的涡流损耗。

 

cst仿真结果对比与分析 

 

同时,在2d/3d result中可以得到关于磁感应强度b-field、传导电流密度 cond. current dens.、电损耗密度el. loss dens.等分布式的结果。

 

仿真对比一:金属电导率对涡流损耗的影响

改变锅身金属材料的属性,通过仿真对比金属电导率对涡流损耗的影响。

 

1d result——涡流损耗对比

下图为锅底的涡流损耗结果,可以得知钢loss > 铝loss > 铜loss

 

cst涡流损耗对比 

 

2d/3d result——传导电流密度对比

同样地,通过仿真可以对比三种不同金属的传导电流密度,如下图所示结论:当三种金属的相对磁导率都设为1时,电导率高的金属铜涡流最大。

 

cst传导电流密度对比 

 

既然金属铜的涡流最大,那么是不是铜的损耗也最大呢?答案是否定的,因为三种金属中铜的涡流最大,但电阻率最小。因此并不能简单地判断出涡流损耗的大小。

 

2d/3d result——电损耗密度对比

结论:通过仿真可知,当三种金属的相对磁导率都设为1时,钢的涡流损耗是三种金属最大的。

 

cst电损耗密度对比 

 

仿真对比二:相对磁导率对涡流损耗的影响

接下来,我们改变锅体金属材料的相对磁导率(mue),使两种金属电导率相同,而相对磁导率差异较大,进而来验证金属相对磁导率对涡流损耗的影响。

 

由于钢属于铁磁性材料,因此其相对磁导率远大于1,假设为mue=100。

 

1d result——涡流损耗对比

同样从1d result得到锅底的涡流损耗结果,可以得知钢(mue=100)loss > 钢(mue=1)loss。由此可知高磁导率金属的涡流损耗较大。

 

相对磁导率对涡流损耗的影响 

 

2d/3d result——传导电流密度/电损耗密度对比

结论:从仿真结果可知,在电导率相同的情况下,磁导率大的金属,涡流更大,电损耗密度也更大。

 

总结:仿真对比了几种家中常用的金属锅具,通过仿真结果得知,具有高磁导率的不锈钢锅是最适合配合电磁炉使用。同时,市场上还出现了适用于电磁炉使用的复合锅底的锅具,其锅底是由涡流损耗大的不锈钢,以及导热性更好的铜、铝等材料复合而成,这样就能够集耐腐蚀,导热快,热分布均匀,节省能源等优点于一身。

 

cst涡流损耗对比 

 

(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)

 

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