İndüksiyonlu ısıtıcı nasıl çalışır ve çalışır?

Bir endüksiyonlu ısıtıcının çalışma prensibi, elektriksel olarak iletken bir metal iş parçasının içinde indüklenen kapalı bir girdap akımı vasıtasıyla ısıtılmasından oluşur.

Girdap akımları, bu tellere alternatif bir manyetik alan girdiğinde elektromanyetik indüksiyon fenomeni nedeniyle katı tellerde ortaya çıkan akımlardır. Isıya dönüştürülen ve telleri ısıtan bu akımları oluşturmak için enerji kullanılır.

Bu kayıpları azaltmak ve ısınmayı ortadan kaldırmak için katı teller yerine, tek tek katmanların yalıtımla ayrıldığı katmanlı teller kullanılır. Bu izolasyon, büyük kapalı girdap akımlarının oluşmasını önler ve bunları sürdürmek için enerji kayıplarını azaltır. Bu sebeplerden dolayı trafo çekirdekleri, jeneratör armatürleri vb. birbirinden vernik katları ile izole edilmiş ince çelik saclardan yapılmıştır.

Bir endüksiyon ısıtıcısındaki indüktör, yüksek frekanslı bir alternatif elektromanyetik alan oluşturmak için tasarlanmış bir alternatif akım bobinidir.

Alternatif yüksek frekanslı manyetik alan, sırayla, elektriksel olarak iletken bir malzeme üzerinde etki ederek, içinde yüksek yoğunluklu kapalı bir akıma neden olur ve böylece iş parçasını eriyene kadar ısıtır. Bu fenomen uzun zamandır biliniyor ve onu tanımlayan Michael Faraday zamanından beri açıklanıyor. elektromanyetik indüksiyon olgusu 1931'de

Zamanla değişen manyetik alan, iletkende kuvvet çizgileriyle kesişen alternatif bir EMF'yi indükler. Böyle bir tel genellikle bir transformatör sargısı, bir transformatör çekirdeği veya katı bir metal parçası olabilir.

EMF bobinde indüklenirse, o zaman bir transformatör veya alıcı üretilir ve doğrudan manyetik devrede veya kısa devrede ise, manyetik devre veya bobinin indüksiyonla ısıtılması üretilir.

Kötü tasarlanmış bir transformatörde, örneğin, Foucault akımları ile çekirdek ısıtma kesinlikle zararlı olacaktır, ancak bir endüksiyonlu ısıtıcıda böyle bir fenomen yararlı bir amaca hizmet eder.

Yükün doğası açısından, içinde iletken bir kısmı ısıtılan bir endüksiyon ısıtıcısı, bir turluk kısa devre sekonder sargısı olan bir transformatör gibidir. İş parçasının içindeki direnç son derece küçük olduğu için, küçük bir indüklenmiş girdap elektrik alanı bile, termal etkisinin (bkz. Joule-Lenz yasası) çok anlamlı ve pratik olurdu.

Bu tipteki ilk kanallı fırın 1900 yılında İsveç'te ortaya çıktı, 50-60 Hz frekanslı akımla beslendi, çelik kanalı eritmek için kullanıldı ve metal kısa zincirli dönüş şeklinde düzenlenmiş bir potaya beslendi. bir transformatörün sekonder sargısınınVerimlilik %50'den az olduğu için verimlilik sorunu elbette mevcuttu.

Bugün, bir endüksiyonlu ısıtıcı, aktif bir soğutma sisteminin soğutucusunun bir pompa kullanılarak pompalandığı nispeten kalın bir bakır borunun bir veya daha fazla dönüşünden oluşan kablosuz bir transformatördür. Tüpün iletken gövdesine, işlenmekte olan numunenin parametrelerine bağlı olarak, bir indüktör gibi, birkaç kilohertz ila birkaç megahertz frekanslı bir alternatif akım uygulanır.

Gerçek şu ki, yüksek frekanslarda girdap akımı, girdap akımının kendisi tarafından ısıtılan numuneden çıkarılır, çünkü bu girdap akımının manyetik alanı, yüzeye doğru üretilen akımın yerini alır.

Bu şu şekilde tezahür eder cilt etkisi, maksimum akım yoğunluğu, iş parçası yüzeyinin ince bir tabaka üzerine düşmesinin sonucu olduğunda ve ısıtılan malzemenin frekansı ne kadar yüksek ve elektrik direnci ne kadar düşükse, kabuk tabakası o kadar incedir.

Örneğin bakır için, 2 MHz'de, yüzey milimetrenin yalnızca dörtte biri kadardır! Bu, bakır kütüğün iç katmanlarının doğrudan girdap akımlarıyla değil, ince dış katmanından ısı iletimi ile ısıtıldığı anlamına gelir. Bununla birlikte, teknoloji, neredeyse tüm elektriksel olarak iletken malzemeleri hızla ısıtmak veya eritmek için yeterince verimlidir.

Modern endüksiyonlu ısıtıcılar inşa ediliyor salınımlı bir devreye dayalı (bobin indüktörü ve kapasitör) dahili bir rezonans invertör tarafından desteklenmektedir IGBT veya MOSFET — transistörler300 kHz'e kadar çalışma frekanslarına ulaşmayı sağlar.

Daha yüksek frekanslar için 50 MHz ve daha yüksek frekanslara ulaşmayı mümkün kılan vakum tüpleri kullanılır, örneğin mücevher eritmek için parçanın boyutu çok küçük olduğu için oldukça yüksek frekanslar gerekir.

Çalışan devrelerin kalite faktörünü artırmak için iki yoldan birine başvururlar: ya frekansı artırmak ya da yapısına ferromanyetik ekler ekleyerek devrenin endüktansını artırmak.

Dielektrik ısıtma da endüstride yüksek frekanslı bir elektrik alanı kullanılarak gerçekleştirilir. İndüksiyonlu ısıtmadan farkı, kullanılan akım frekanslarıdır (indüksiyonlu ısıtmada 500 kHz'e kadar ve dielektrikte 1000 kHz'den fazla). Bu durumda ısıtılacak maddenin elektriği iyi iletmemesi yani bir dielektrikti.

Yöntemin avantajı, ısının doğrudan maddenin içinde üretilmesidir. Bu durumda, zayıf iletken maddeler içeriden hızla ısınabilir. Daha fazla ayrıntı için buraya bakın: Yüksek frekanslı dielektrik ısıtma yöntemlerinin temel fiziksel temelleri