Princip indukcijskog grijanja i njegove primjene

Indukcija princip grijanja koristi se u proizvodnim procesima od 1920-ih. Kao što je rečeno da je - nužnost majka izuma, tijekom svjetskog rata, potreba za brzim procesom očvršćavanja dijelova metal motor, brzo je razvio tehnologiju indukcijskog grijanja. Danas primjenjujemo ovu tehnologiju u svakodnevnim zahtjevima. Nedavno je potreba za poboljšanom kontrolom kvalitete i sigurnim proizvodnim tehnikama ponovno dovela ovu tehnologiju u središte pozornosti. S današnjim vrhunskim tehnologijama uvode se nove i pouzdane metode za provedbu indukcijskog grijanja.

Što je indukcijsko grijanje?

The princip rada postupka indukcijskog zagrijavanja kombinirani je recept elektromagnetske indukcije i Joule-ovog zagrijavanja. Indukcijski postupak zagrijavanja je beskontaktni postupak zagrijavanja elektroprovodljivog metala stvaranjem vrtložnih struja unutar metala, primjenom principa elektromagnetske indukcije. Kako generirana vrtložna struja teče protiv otpornosti metala, po principu Joule-ovog zagrijavanja, u metalu se stvara toplina.

Indukcijsko grijanje

Kako radi indukcijsko grijanje?

Poznavanje Faradayevog zakona vrlo je korisno za razumijevanje rada indukcijskog grijanja. Prema Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije, promjena električnog polja u dirigent oko njega nastaje izmjenično magnetsko polje čija jačina ovisi o veličini primijenjenog električnog polja. Ovaj princip djeluje i obrnuto kada se magnetsko polje promijeni u vodiču.

Dakle, gore navedeni princip koristi se u procesu induktivnog zagrijavanja. Ovdje solidno stanje RF frekvencija napajanje se dovodi na induktivnu zavojnicu, a materijal koji se zagrijava stavlja se unutar zavojnice. Kada Naizmjenična struja prolazi kroz zavojnicu, oko nje se generira izmjenično magnetsko polje prema Faradayevom zakonu. Kad materijal smješten unutar induktora uđe u opseg ovog izmjeničnog magnetskog polja, unutar materijala se stvara vrtložna struja.

Sada se poštuje princip Joule-ovog grijanja. Prema tome kada se kroz materijal prolazi struja, u materijalu se stvara toplina. Dakle, kada se u materijalu generira struja uslijed induciranog magnetskog polja, struja koja teče proizvodi toplinu unutar materijala. To objašnjava postupak beskontaktnog induktivnog zagrijavanja.

Induktivno zagrijavanje metala

Dijagram kruga indukcijskog grijanja

Postavka koja se koristi za postupak indukcijskog grijanja sastoji se od RF napajanja za osiguravanje izmjenične struje u krugu. Kao induktor koristi se bakrena zavojnica na koju se primjenjuje struja. Materijal koji se zagrijava stavlja se u bakrenu zavojnicu.

Tipično postavljanje indukcijskog grijanja

Izmjenom jačine primijenjene struje možemo kontrolirati temperaturu grijanja. Kako vrtložna struja proizvedena unutar materijala teče suprotno električnoj otpornosti materijala, u ovom se procesu opaža precizno i ​​lokalizirano zagrijavanje.

Osim vrtložne struje, toplina se generira i zbog histereze u magnetskim dijelovima. Električni otpor koji pruža magnetski materijal prema promjenjivom magnetskom polju unutar induktora uzrokuje unutarnje trenje. Ovo unutarnje trenje stvara toplinu.

Kako je postupak indukcijskog zagrijavanja beskontaktni postupak zagrijavanja, materijal koji se zagrijava može biti prisutan izvan izvora napajanja ili potopljen u tekućini ili u bilo kojem plinovitom okruženju ili u vakuumu. Ova vrsta postupka zagrijavanja ne zahtijeva nikakve plinove izgaranja.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir prilikom projektiranja indukcijskog sustava grijanja

Tamo su neki faktori to treba uzeti u obzir prilikom projektiranja indukcijskog sustava grijanja za bilo koju vrstu primjene.

• Obično se postupak indukcijskog zagrijavanja koristi za metale i vodljive materijale. Neprovodljivi materijal može se izravno zagrijati.
• Dok se primjenjuje na magnetske materijale, toplina se generira vrtložnom strujom i učinkom histereze magnetskih materijala.
• Mali i tanki materijali brzo se zagrijavaju u usporedbi s velikim i debelim materijalima.
• Što je frekvencija izmjenične struje veća, to je dubina prodiranja manja.
• Materijali veće otpornosti brzo se zagrijavaju.
• Prigušnica u koju se postavlja zagrijavajući materijal treba omogućiti lako umetanje i uklanjanje materijala.
• Pri izračunavanju kapaciteta napajanja treba uzeti u obzir specifičnu toplinu materijala koji se zagrijava, masu materijala i potreban porast temperature.
• Gubitak topline zbog provođenja, konvekcije i zračenja također treba uzeti u obzir pri odlučivanju o snabdijevanju električnom energijom.

Formula indukcijskog grijanja

Dubina prodiranja vrtložne struje u materijal određena je frekvencijom induktivne struje. Za strujne noseće slojeve efektivna dubina može se izračunati kao

Ovdje d označava dubinu (cm), relativna magnetska propusnost materijala označena je s µ, ρ otpor materijala u ohm-cm, f označava frekvenciju izmjeničnog polja u Hz.

Dizajn indukcijske grijaće zavojnice

Zavojnica koja se koristi kao induktor, na koju se primjenjuje snaga, dolazi u različitim oblicima. Inducirana struja u materijalu proporcionalna je broju zavoja u zavojnici. Dakle, za učinkovitost i učinkovitost indukcijskog zagrijavanja važan je dizajn zavojnice.

Obično su indukcijski svici bakreni vodiči hlađeni vodom. Koriste se različiti oblici zavojnica, ovisno o našim primjenama. Najčešće se koristi spiralna zavojnica s više okretaja. Za ovu zavojnicu širina uzorka zagrijavanja definirana je brojem zavoja u zavojnici. Jednokružne zavojnice korisne su za primjene u kojima je potrebno zagrijavanje uskog pojasa obratka ili vrha materijala.

Višeslojna spiralna zavojnica koristi se za grijanje više od jednog radnog predmeta. Zavojnica za palačinke koristi se kada je potrebno zagrijati samo jednu stranu materijala. Unutarnja zavojnica služi za grijanje unutarnjih provrta.

Primjene induktivnog grijanja

• Ciljano zagrijavanje za površinsko grijanje, topljenje, lemljenje moguće je s induktivnim postupkom zagrijavanja.
• Uz metale, induktivnim zagrijavanjem moguće je zagrijavanje tekućih i plinovitih vodiča.
• Za zagrijavanje silicija u industriji poluvodiča koristi se princip induktivnog zagrijavanja.
• Ovaj se postupak koristi u induktivnim pećima za zagrijavanje metala do točke topljenja.
• Budući da je ovo beskontaktni postupak zagrijavanja, vakuumske peći koriste ovaj postupak za izradu specijaliziranog čelika i slitina koje bi mogle oksidirati zagrijavanjem u prisutnosti kisika.
• Indukcijski postupak zagrijavanja koristi se za zavarivanje metala, a ponekad i plastike kada su dopirane feromagnetskom keramikom.
• Indukcijske peći koje se koriste u kuhinji rade na principu induktivnog grijanja.
• Za lemljenje karbida do osovine koristi se indukcijski postupak zagrijavanja.
• Za brtvljenje poklopca na bocama i lijekovima otpornim na neovlašteno korištenje, koristi se indukcijski postupak zagrijavanja.
• Stroj za modeliranje ubrizgavanja plastike koristi indukcijsko zagrijavanje za poboljšanje energetske učinkovitosti ubrizgavanja.

Za prerađivačku industriju, indukcijsko zagrijavanje pruža moćan paket dosljednosti, brzine i kontrole. Ovo je uredan, brz i nezagađujući postupak grijanja. Gubitak topline uočen tijekom induktivnog zagrijavanja može se riješiti pomoću Lenzovog zakona. Ovaj je zakon pokazao način na koji se produktivno koristi gubitak topline koji nastaje u procesu induktivnog zagrijavanja. Koja vas je primjena induktivnog zagrijavanja zapanjila?