Základy indukčného ohrevu
Indukčné vykurovanie sa koná v elektricky vodivom objekte (nie nevyhnutne magnetickej oceli), keď je predmet umiestnený v meniacom sa magnetickom poli. Indukčný ohrev je spôsobený hysteréziou a stratami vírivých prúdov.
Indukčné vykurovanie je proces zahrievania elektricky vodivého objektu (obvykle kovu) elektromagnetickou indukciou prostredníctvom tepla generovaného v objekte vírivými prúdmi. Indukčný ohrievač sa skladá z elektromagnetu a elektronického oscilátora, ktorý prechádza vysokofrekvenčným striedavým prúdom (AC) elektromagnetom. Rýchlo sa striedajúce magnetické pole preniká do objektu a vytvára vo vnútri vodiča elektrické prúdy, nazývané vírivé prúdy. Vírivé prúdy tečúce cez odpor materiálu ho zahrievajú Joulovým ohrevom. Vo feromagnetických (a ferimagnetických) materiáloch, ako je železo, sa teplo môže generovať aj stratami magnetickej hysterézy. Frekvencia použitého prúdu závisí od veľkosti objektu, typu materiálu, spojenia (medzi pracovnou cievkou a objektom, ktorý sa má zohrievať) a hĺbky prieniku.
Hysterézne straty sa vyskytujú len v magnetických materiáloch, ako je oceľ, nikel a len veľmi málo ďalších. Hysterézna strata uvádza, že to je spôsobené trením medzi molekulami, keď je materiál magnetizovaný najprv v jednom smere a potom v druhom. Molekuly môžu byť považované za malé magnety, ktoré sa obracajú s každým obrátením smeru magnetického poľa. Práca (energia) je potrebná na ich otočenie. Energia sa premieňa na teplo. Rýchlosť výdavkov na energiu (výkon) stúpa so zvýšenou mierou zvrátenia (frekvencia).
Strata vírivého prúdu sa vyskytujú v ľubovoľnom vodivom materiáli v meniacom sa magnetickom poli. To spôsobí záhlavie, aj keď materiály nemajú žiadne magnetické vlastnosti zvyčajne spojené so železom a oceľou. Príkladmi sú meď, mosadz, hliník, zirkón, nemagnetická nehrdzavejúca oceľ a urán. Vírivé prúdy sú elektrické prúdy indukované transformátorom v materiáli. Ako naznačuje ich názov, zdá sa, že sa točí okolo vírov na víre v rámci masívnej hmoty. Strata vírivého prúdu sú oveľa dôležitejšie ako hysterézne straty indukčného ohrevu. Upozorňujeme, že indukčné zahrievanie sa aplikuje na nemagnetické materiály, pri ktorých nedochádza k žiadnym stratám hysterézy.
Na ohrev ocele na spevnenie, kovanie, tavenie alebo akékoľvek iné účely, ktoré vyžadujú teplotu nad teplotou Curie, nemôžeme závisieť od hysterézy. Oceľ stráca svoje magnetické vlastnosti nad touto teplotou. Keď sa oceľ zahrieva pod bodom Curie, príspevok hysterézy je zvyčajne taký malý, že sa dá ignorovať. Pre všetky praktické účely, I2R vírivých prúdov je jediný spôsob, ktorým môže byť elektrická energia premenená na teplo na účely indukčného ohrevu.
Dve základné veci pre indukčné vykurovanie:
- Meniace sa magnetické pole
- Elektricky vodivý materiál umiestnený do magnetického poľa