Induktiolämmitys Basic

Induktion lämmityksen perusteet

Induktiolämmitys tapahtuu sähköä johtavassa esineessä (ei välttämättä magneettisessa teräksessä), kun esine asetetaan vaihtelevaan magneettikentään. Induktiivinen lämmitys johtuu hystereesistä ja pyörrevirtahäviöistä.

Induktion lämmityksen perusteetInduktiolämmitys on sähköä johtavan esineen (yleensä metallin) lämmittäminen sähkömagneettisella induktiolla esineessä pyörrevirtojen tuottaman lämmön kautta. Induktiivinen lämmitin koostuu sähkömagneetista ja elektronisesta oskillaattorista, joka kuljettaa korkeataajuisen vaihtovirran (AC) sähkömagneetin läpi. Nopeasti vaihtuva magneettikenttä tunkeutuu esineeseen, generoimalla johtimen sisällä sähkövirtoja, joita kutsutaan pyörrevirroiksi. Materiaalin vastuksen läpi virtaavat pyörrevirrat kuumentavat sitä Joule-lämmityksellä. Ferromagneettisissa (ja ferrimagneettisissa) materiaaleissa, kuten raudassa, lämpöä voi myös syntyä magneettisen hystereesihäviön kautta. Käytetyn virran taajuus riippuu esineen koosta, materiaalityypistä, kytkennästä (työkelan ja lämmitettävän esineen välillä) ja tunkeutumissyvyydestä.

Hystereesihäviöitä esiintyy vain magneettisissa materiaaleissa, kuten teräksessä, nikkelissä ja hyvin harvoissa muissa. Hystereesihäviö ilmoittaa, että tämä johtuu molekyylien välisestä kitkasta, kun materiaali magnetoidaan ensin yhdessä suunnassa ja sitten toisessa. Molekyylejä voidaan pitää pieninä magneeteina, jotka kääntyvät ympäri magneettikentän suunnan käännöksellä. Työt (energia) ovat tarpeen niiden kääntämiseksi. Energia muuttuu lämpöksi. Energian menojen määrä (teho) kasvaa käänteisnopeuden (taajuus) lisääntyessä.

Eddy-virtahäviöt tapahtuvat missä tahansa johtavassa materiaalissa vaihtelevassa magneettikentässä. Tämä aiheuttaa otsikkoa, vaikka materiaaleilla ei olisi mitään rautaa ja terästä tavallisesti yhdistäviä magneettisia ominaisuuksia. Esimerkkejä ovat kupari, messinki, alumiini, zirkonium, ei-magneettinen ruostumaton teräs ja uraani. Eddyvirrat ovat sähkövirtoja, joita muuntajan toiminta aiheuttaa materiaalissa. Kuten heidän nimensä viittaa, ne näyttävät virtaavan pyörteissä pyörteissä, jotka ovat kiinteän massamassan sisällä. Eddy-virtahäviöt ovat paljon tärkeämpiä kuin hystereesihäviöt induktiokuumennuksessa. Huomaa, että induktiokuumennus tapahtuu ei-magneettisille materiaaleille, joissa ei esiinny hystereesin häviöitä.

Induktiivisen lämmityksen teoriaTeräksen lämmittämiseksi kovettamiseen, taontaan, sulattamiseen tai muihin tarkoituksiin, jotka vaativat lämpötilaa yli Curie-lämpötilan, emme voi riippua hystereesistä. Teräs menettää magneettiset ominaisuudet tämän lämpötilan yläpuolella. Kun terästä kuumennetaan Curie-pisteen alapuolelle, hystereesin osuus on yleensä niin pieni, että sitä voidaan jättää huomiotta. Kaikissa käytännön tarkoituksissa I2Rotaatiovirtojen R on ainoa tapa, jolla sähköenergia voidaan muuttaa lämpöksi induktiolämmitykseen.

Kaksi perusasiat, joita induktiolämmitys tapahtuu:

  • Muuttuva magneettikenttä
  • Magneettikentälle sijoitettu sähköä johtava materiaali