Osnove indukcijskog grijanja
Indukcijsko grijanje odvija se u električno provodećem objektu (nije nužno magnetski čelik) kada se objekt postavi u različito magnetsko polje. Indukcijsko grijanje je zbog histereze i gubitaka struje.
Indukcijsko grijanje je proces zagrijavanja električno provodećeg predmeta (obično metala) elektromagnetskom indukcijom, toplinom koju u objektu stvaraju vrtložne struje. Indukcijski grijač sastoji se od elektromagneta i elektroničkog oscilatora koji kroz elektromagnet prolaze izmjeničnu struju visoke frekvencije (AC). Brzo izmjenično magnetsko polje prodire u objekt stvarajući električne struje unutar vodiča, nazvane vrtložne struje. Vrtložne struje koje teku kroz otpor materijala zagrijavaju ga Jouleovim grijanjem. U feromagnetskim (i ferrimagnetskim) materijalima poput željeza, toplina se također može stvoriti gubicima magnetske histereze. Učestalost struje koja se koristi ovisi o veličini objekta, vrsti materijala, spoju (između radne zavojnice i objekta koji se zagrijava) i dubini prodora.
Gubici histereze javljaju se samo u magnetskim materijalima kao što su čelik, nikal i vrlo malo drugih. Gubitak histereze navodi da je to uzrokovano trenjem između molekula kada je materijal najprije magnetiziran u jednom smjeru, a zatim u drugom. Molekule se mogu smatrati malim magnetima koji se okreću sa svakim obratom smjera magnetskog polja. Rad (energija) je potreban da bi ih se okrenulo. Energija se pretvara u toplinu. Stopa trošenja energije (snage) raste s povećanom stopom obrnutog (frekvencijskog) stupnja.
Gubici vrtložne struje nastaju u bilo kojem materijalu koji provodi u promjenjivom magnetskom polju. To uzrokuje zaglavlje, čak i ako materijali nemaju nikakva magnetska svojstva koja su obično povezana s željezom i čelikom. Primjeri su bakar, mjed, aluminij, cirkonij, ne-magnetni nehrđajući čelik i uran. Virusne struje su električne struje inducirane djelovanjem transformatora u materijalu. Kao što i njihovo ime implicira, čini se da teku u vrtuljcima na vrtlogu unutar čvrste mase materijala. Gubici vrtložne struje mnogo su važniji od gubitaka histereze u indukcijskom grijanju. Imajte na umu da se indukcijsko zagrijavanje primjenjuje na nemagnetske materijale, gdje ne dolazi do gubitka histereze.
Za zagrijavanje čelika za kaljenje, kovanje, taljenje ili bilo koju drugu svrhu koja zahtijeva temperaturu iznad temperature Curie, ne možemo se oslanjati na histerezu. Čelik gubi svoja magnetska svojstva iznad te temperature. Kada se čelik zagrijava ispod točke Curie, doprinos histereze je obično toliko mali da se može zanemariti. Za sve praktične svrhe, ja2R vrtložnih struja je jedini način na koji se električna energija može pretvoriti u toplinu za potrebe indukcijskog grijanja.
Dvije osnovne stvari za indukcijsko grijanje:
- Promjenjivo magnetsko polje
- Električno vodljivi materijal smješten u magnetsko polje