作者 | Wang Jieyu

電磁爐，相信大家都不陌生。從北方的涮肉，西南的火鍋，閩粵的打邊爐，就可以看出在美麗富饒的中國(guó)大地上，美食千姿百態(tài)，但卻又莫名地統(tǒng)一。因此電磁爐作為清潔、便捷、高效安全的爐具，迅速走進(jìn)了人們的生活。

 

筆者隨機(jī)采訪了兩個(gè)朋友盼盼和丹丹。

問(wèn)題：什么樣的鍋具適合電磁爐使用

盼盼：鍋底是平的。

丹丹：能夠在燃?xì)庠钌霞訜岬慕饘馘仭?/span>

 

通過(guò)采訪筆者發(fā)現(xiàn)，雖然電磁爐的應(yīng)用非常普及，但大家對(duì)于電磁爐給食物加熱的原理卻并不清楚。那么究竟什么樣的鍋具更適合電磁爐使用，今天我們就通過(guò)CST低頻仿真來(lái)一探究竟。

 

【電磁爐的工作原理】：電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過(guò)陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線穿過(guò)鐵鍋、不銹鋼鍋等底部時(shí)，產(chǎn)生渦流，令鍋底迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱食品的目的。（摘自百度百科）

 

仿真案例使用CST 低頻工作室 LF求解器

【CST仿真模型】模型參考CST—>Component Library—>Induction cooker

 

 

【仿真設(shè)置】

感應(yīng)線圈Coil 的設(shè)置

工作電流——Current：10A

線圈電阻——Resistance：0.05Ω

圈數(shù)——n_turns：100

 

 

 

LF求解器的設(shè)置

 

 

 

【仿真結(jié)果對(duì)比與分析】

使用LF求解器，我們可以在1D result中得到損耗的相關(guān)結(jié)果，包括線圈自身的損耗，也包括鍋體金屬上的渦流損耗。

 

 

 

同時(shí)，在2D/3D result中可以得到關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B-Field、傳導(dǎo)電流密度 Cond. Current Dens.、電損耗密度El. Loss Dens.等分布式的結(jié)果。

 

仿真對(duì)比一：金屬電導(dǎo)率對(duì)渦流損耗的影響

改變鍋身金屬材料的屬性，通過(guò)仿真對(duì)比金屬電導(dǎo)率對(duì)渦流損耗的影響。

 

1D Result——渦流損耗對(duì)比

下圖為鍋底的渦流損耗結(jié)果，可以得知鋼loss > 鋁loss > 銅loss

 

 

 

2D/3D result——傳導(dǎo)電流密度對(duì)比

同樣地，通過(guò)仿真可以對(duì)比三種不同金屬的傳導(dǎo)電流密度，如下圖所示結(jié)論：當(dāng)三種金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率都設(shè)為1時(shí)，電導(dǎo)率高的金屬銅渦流最大。

 

 

 

既然金屬銅的渦流最大，那么是不是銅的損耗也最大呢？答案是否定的，因?yàn)槿N金屬中銅的渦流最大，但電阻率最小。因此并不能簡(jiǎn)單地判斷出渦流損耗的大小。

 

2D/3D result——電損耗密度對(duì)比

結(jié)論：通過(guò)仿真可知，當(dāng)三種金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率都設(shè)為1時(shí)，鋼的渦流損耗是三種金屬最大的。

 

 

 

仿真對(duì)比二：相對(duì)磁導(dǎo)率對(duì)渦流損耗的影響

接下來(lái)，我們改變鍋體金屬材料的相對(duì)磁導(dǎo)率（mue），使兩種金屬電導(dǎo)率相同，而相對(duì)磁導(dǎo)率差異較大，進(jìn)而來(lái)驗(yàn)證金屬相對(duì)磁導(dǎo)率對(duì)渦流損耗的影響。

 

由于鋼屬于鐵磁性材料，因此其相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于1，假設(shè)為mue=100。

 

1D Result——渦流損耗對(duì)比

同樣從1D result得到鍋底的渦流損耗結(jié)果，可以得知鋼（mue=100）loss > 鋼（mue=1）loss。由此可知高磁導(dǎo)率金屬的渦流損耗較大。

 

 

 

2D/3D result——傳導(dǎo)電流密度/電損耗密度對(duì)比

結(jié)論：從仿真結(jié)果可知，在電導(dǎo)率相同的情況下，磁導(dǎo)率大的金屬，渦流更大，電損耗密度也更大。

 

總結(jié)：仿真對(duì)比了幾種家中常用的金屬鍋具，通過(guò)仿真結(jié)果得知，具有高磁導(dǎo)率的不銹鋼鍋是最適合配合電磁爐使用。同時(shí)，市場(chǎng)上還出現(xiàn)了適用于電磁爐使用的復(fù)合鍋底的鍋具，其鍋底是由渦流損耗大的不銹鋼，以及導(dǎo)熱性更好的銅、鋁等材料復(fù)合而成，這樣就能夠集耐腐蝕，導(dǎo)熱快，熱分布均勻，節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)于一身。

 

 

 

（內(nèi)容、圖片來(lái)源：CST仿真專家之路公眾號(hào)，侵刪）

 

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