矿热炉电磁问题浅谈心得体会(矿热炉电路图)

导语：矿热炉电磁问题浅谈

近期，有一家科技公司在推广“一款能够检测矿热炉内部电极位置”的技术，下图是其原理示意图：

如图所示，矿热炉运行过程中，三根电极通过50Hz电流数万安培，电极周围和熔池存在交变磁场。咋一看，如图所示装置能够根据磁场强度曲线检测到电极端头的位置。但是，恰恰是这一点能够蒙蔽一般人。这里必须指出关键一点：矿热炉炉体是用厚度12mm 以上的碳钢板焊接而成的封闭体，在炉体内部的磁场根本无法穿越炉体钢板到炉体外部的，具体原理是：

在电磁场（电磁波）中，导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的（即电场和磁场的振幅是指数式衰减），这种现象就是趋肤效应。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部，以实现电磁屏蔽，因此可采用适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。由于趋肤电流是一种涡流，所以电磁屏蔽又称为涡流屏蔽。

为了获得有效的电磁屏蔽效果，导体屏蔽层的厚度必须接近于电磁场的趋肤深度。电导率越高的材料，趋肤深度就越小。对于500kHz的广播频率，铜和铝的趋肤深度分别约为0.094mm和0.12mm，因此较薄的铜片或铝片就能够实现较好的屏蔽了；对于更高频率的电磁场，还可以使用更薄的材料。

对于高频电磁场，一般不采用铁磁材料，因为铁磁材料有较大的磁滞损耗和涡流损失，会造成谐振回路品质因数（Q值）下降，故较多的是采用高电导率材料的电磁屏蔽。图3是电磁屏蔽示意图。

对于工频（50Hz）的电磁场，因为铜和铝的趋肤深度分别增大为9.45mm和11.67mm，故采用铜和铝的电磁屏蔽就不再合适了。如果采用铁（Fe）来制作屏蔽罩的话，由于电磁场在铁中的衰减远快于铜和铝，所以只需要较薄（0.71mm）的铁片即可。实际上，这时已经转化成静磁屏蔽。

可见，电磁屏蔽与静电屏蔽有一定的共同点，即都是采用高电导率的金属来制作屏蔽罩。但也有不同点，即静电屏蔽只能消除电容耦合，防止静电感应的影响，而且屏蔽罩必须接地；而电磁屏蔽是利用涡流来阻止电磁场的透入，并消除电磁场的干扰，屏蔽罩可不必接地。不过，因为电磁屏蔽的屏蔽罩增加了静电耦合，所以为了避免这种不良影响，把屏蔽罩还是接地为好，这时实际上在电磁屏蔽的同时也起到了静电屏蔽的作用。

总体而言，静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽的物理内容、物理条件、屏蔽作用均不同，所用材料也需视具体情况而定。

综上所述，电石炉炉体使用12mm 以上厚度的钢板焊接而成，炉壳本身已经构成一个封闭的电磁屏蔽体，在电石炉炉壳内侧的磁力线不会穿透钢板炉壳到炉壳外侧，电石炉炉壳的外侧根本不存在所谓的磁场，在炉壳外侧加装电磁线圈是不可能检测到炉内电极电流磁场数据的，在电石炉炉壳外侧加装电磁线圈检测电极长度的在理论上和经典电磁理论是矛盾的。

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