Základy indukčního ohřevu
Indukční vytápění se koná v elektricky vodivém předmětu (ne nutně magnetické oceli), když je předmět umístěn v měnícím se magnetickém poli. Indukční ohřev je způsoben hysterezí a ztrátami vířivými proudy.
Indukční vytápění je proces zahřívání elektricky vodivého předmětu (obvykle kovu) elektromagnetickou indukcí, prostřednictvím tepla generovaného v objektu vířivými proudy. Indukční ohřívač se skládá z elektromagnetu a elektronického oscilátoru, který prochází vysokofrekvenčním střídavým proudem (AC) elektromagnetem. Rychle se střídající magnetické pole proniká do objektu a vytváří elektrické proudy uvnitř vodiče, nazývané vířivé proudy. Vířivé proudy protékající odporem materiálu ho zahřívají Joulovým ohřevem. Ve feromagnetických (a ferrimagnetických) materiálech, jako je železo, může být teplo generováno také ztrátami magnetické hystereze. Frekvence použitého proudu závisí na velikosti objektu, typu materiálu, vazbě (mezi pracovní cívkou a předmětem, který má být zahříván) a hloubce průniku.
Hysterezní ztráty se vyskytují pouze v magnetických materiálech, jako je ocel, nikl a jen málo dalších. Hysterezní ztráta uvádí, že je to způsobeno třením mezi molekulami, když je materiál magnetizován nejprve v jednom směru a potom v druhém. Molekuly mohou být považovány za malé magnety, které se otáčejí každým obrácením směru magnetického pole. Práce (energie) je zapotřebí k jejich otočení. Energie se přemění na teplo. Míra výdajů energie (energie) se zvyšuje se zvýšenou mírou zvrácení (frekvence).
Úbytky vířivými proudy se vyskytují v jakémkoliv vodivém materiálu v měnícím se magnetickém poli. To způsobí záhlaví, i když materiály nemají žádnou z magnetických vlastností obvykle spojené se železem a ocelí. Příklady jsou měď, mosaz, hliník, zirkon, neagregovaná nerezová ocel a uran. Vířivé proudy jsou elektrické proudy indukované transformačním účinkem v materiálu. Jak naznačuje jejich jméno, zdá se, že se točí kolem vírů na vířech v pevné hmotě materiálu. Ztráty z vířivých proudů jsou mnohem důležitější než hysterezní ztráty při indukčním ohřevu. Mějte na paměti, že indukční ohřev se aplikuje na nemagnetické materiály, u kterých nedochází ke ztrátám hystereze.
Pro ohřev oceli k vytvrzování, kování, tavení nebo jakýmkoli jiným účelům, které vyžadují teplotu nad teplotou Curie, nemůžeme záviset na hysterezi. Ocel ztrácí své magnetické vlastnosti nad touto teplotou. Když se ocel zahřeje pod bod Curie, přínos hystereze je obvykle tak malý, že může být ignorován. Pro všechny praktické účely je I2R vířivých proudů je jediný způsob, jak může být elektrická energie přeměněna na teplo pro účely indukčního ohřevu.
Dvě základní věci pro vyvolání indukčního ohřevu:
- Změna magnetického pole
- Elektricky vodivý materiál umístěný do magnetického pole