Принцип индукционог грејања и његове примене

Индукција принцип грејања користи се у производним процесима од 1920-их. Као што је речено да је - нужност мајка изума, током светског рата-2, потреба за брзим процесом очвршћавања делова метал мотор, брзо је развио технологију индукционог грејања. Данас примену ове технологије видимо у свакодневним захтевима. Недавно је потреба за побољшаном контролом квалитета и сигурним техникама производње поново довела ову технологију у центар пажње. Са данашњим врхунским технологијама уводе се нове и поуздане методе за примену индукционог грејања.

Шта је индукционо грејање?

Тхе принцип рада поступка индукционог загревања је комбиновани рецепт за електромагнетну индукцију и џоловско грејање. Индукциони процес грејања је бесконтактни процес загревања електрично проводљивог метала стварањем вртложних струја унутар метала, користећи принцип електромагнетне индукције. Како генерисана вртложна струја тече против отпорности метала, по принципу џуловског загревања, у металу се ствара топлота.

Индукционо грејање

Како ради индукционо грејање?

Познавање Фарадејевог закона је веома корисно за разумевање рада индукционог грејања. Према Фарадејевом закону електромагнетне индукције, промена електричног поља у диригент рађа наизменично магнетно поље око себе чија јачина зависи од величине примењеног електричног поља. Овај принцип делује и обрнуто када се магнетно поље промени у проводнику.

Дакле, горњи принцип се користи у процесу индуктивног загревања. Овде солидно стање РФ фреквенција напајање се примењује на калем индуктора и материјал који се загрева ставља се унутар калема. Када Наизменична струја пролази кроз завојницу, око ње се генерише наизменично магнетно поље према Фарадаи-овом закону. Када материјал смештен унутар индуктора дође у опсег овог наизменичног магнетног поља, унутар материјала се ствара вртложна струја.

Сада се поштује принцип џоловског грејања. Према томе, када кроз материјал прође струја, у материјалу се ствара топлота. Дакле, када се струја генерише у материјалу услед индукованог магнетног поља, струја која струји производи топлоту изнутра у материјалу. Ово објашњава процес бесконтактног индуктивног загревања.

Индуктивно загревање метала

Дијаграм круга индукционог грејања

Поставка која се користи за процес индукционог загревања састоји се од РФ извора напајања који обезбеђује наизменичну струју у колу. Као индуктор користи се бакарна завојница и на њу се примењује струја. Материјал који се загрева смештен је унутар бакарне завојнице.

Типично подешавање индукционог грејања

Изменом јачине примењене струје можемо контролисати температуру грејања. Како вртложна струја произведена унутар материјала тече супротно електричној отпорности материјала, у овом процесу се примећује прецизно и локализовано загревање.

Поред вртложне струје, топлота се генерише и због хистерезе у магнетним деловима. Електрични отпор који пружа магнетни материјал према променљивом магнетном пољу унутар индуктора узрокује унутрашње трење. Ово унутрашње трење ствара топлоту.

Како је поступак индукционог загревања бесконтактни процес загревања, материјал који се загрева може бити присутан далеко од извора напајања или потопљен у течности или у било ком гасном окружењу или у вакууму. Ова врста процеса грејања не захтева гасове сагоревања.

Фактори које треба узети у обзир приликом пројектовања индукционог система грејања

Постоје неки фактори то треба узети у обзир приликом пројектовања система индукционог грејања за било коју врсту примене.

• Обично се поступак индукционог загревања користи за метале и проводљиве материјале. Непроводљиви материјал се може директно загревати.
• Док се примењује на магнетне материјале, топлота се генерише вртложном струјом и хистерезним ефектом магнетних материјала.
• Мали и танки материјали брзо се загревају у поређењу са великим и дебелим материјалима.
• Већа фреквенција наизменичне струје смањује дубину продирања загревања.
• Материјали веће отпорности брзо се загревају.
• Пригушница у коју се поставља грејни материјал треба да омогући лако уметање и уклањање материјала.
• При израчунавању капацитета напајања треба узети у обзир специфичну топлоту материјала који се загрева, масу материјала и потребан пораст температуре.
• Губитак топлоте услед проводљивости, конвекције и зрачења такође треба узети у обзир при одлучивању о капацитету напајања.

Формула за индукционо грејање

Дубина продирања вртложне струје у материјал одређена је фреквенцијом индуктивне струје. За струјне носеће слојеве ефективна дубина се може израчунати као

Овде д означава дубину (цм), релативна магнетна пропустљивост материјала означена је са µ, ρ отпорност материјала у охм-цм, ф означава фреквенцију наизменичног поља у Хз.

Дизајн индукционог грејања

Завојница која се користи као индуктор, на коју се примењује снага, долази у различитим облицима. Индукована струја у материјалу пропорционална је броју завоја у калему. Стога је за ефикасност и ефикасност индукционог загревања важан дизајн завојнице.

Обично су индукциони калеми бакарни проводници хлађени водом. Постоје различити облици калемова који се користе на основу наших примена. Најчешће се користи спирална завојница са више окретаја. За ову завојницу ширина обрасца грејања је дефинисана бројем завоја у завојници. Једносмерне завојнице су корисне за примене у којима је потребно загревање уског појаса обратка или врха материјала.

Вишеслојна спирална завојница користи се за грејање више од једног радног предмета. Завојница за палачинке користи се када је потребно да се загреје само једна страна материјала. Унутрашња завојница служи за загревање унутрашњих проврта.

Примене индуктивног грејања

• Циљно загревање за површинско грејање, топљење, лемљење је могуће са индуктивним поступком грејања.
• Поред метала, грејање течних и гасовитих проводника могуће је и индуктивним загревањем.
• За загревање силицијума у ​​индустрији полупроводника користи се принцип индуктивног загревања.
• Овај поступак се користи у индуктивним пећима за загревање метала до његове тачке топљења.
• Како се ради о бесконтактном процесу грејања, вакуумске пећи користе овај поступак за израду специјализованог челика и легура који би могли да се оксидирају загревањем у присуству кисеоника.
• Индукцијски поступак загревања користи се за заваривање метала, а понекад и пластике када су лепирани феромагнетном керамиком.
• Индукцијске пећи које се користе у кухињи раде на принципу индуктивног грејања.
• За лемљење карбида до осовине користи се индукциони процес загревања.
• За заптивање поклопца боца и фармацеутских производа отпорних на неовлашћено коришћење, користи се индукциони поступак загревања.
• Машина за моделирање убризгавања пластике користи индукционо грејање за побољшање енергетске ефикасности убризгавања.

За прерађивачку индустрију, индукционо грејање пружа моћан пакет доследности, брзине и контроле. Ово је уредан, брз и не загађујући процес грејања. Губитак топлоте уочен током индуктивног загревања може се решити помоћу Ленцовог закона. Овај закон је показао начин на који се продуктивно користи губитак топлоте који настаје у процесу индуктивног загревања. Која од примена индуктивног грејања вас је задивила?