Основи на индукционното отопление
Индукционно нагряване се осъществява в електропроводим обект (не непременно магнитна стомана), когато обектът е поставен в различно магнитно поле. Индукционното отопление се дължи на хистерезиса и вихровите загуби.
Индукционно нагряване е процесът на нагряване на електропроводим обект (обикновено метал) чрез електромагнитна индукция, чрез топлина, генерирана в обекта от вихрови токове. Индукционният нагревател се състои от електромагнит и електронен осцилатор, който преминава високочестотен променлив ток (променлив ток) през електромагнита. Бързо редуващото се магнитно поле прониква в обекта, генерира електрически токове вътре в проводника, наречени вихрови токове. Вихровите токове, протичащи през съпротивлението на материала, го нагряват чрез нагряване на Джоул. В феромагнитни (и феримагнитни) материали като желязо, топлината може да се генерира и от магнитни загуби от хистерезис. Честотата на използвания ток зависи от размера на обекта, вида на материала, съединителя (между работната бобина и обекта, който ще се нагрява) и дълбочината на проникване.
Загубите на хистерезис се срещат само в магнитни материали като стомана, никел и много малко други. Загубата на хистерезис заявява, че това се причинява от триене между молекулите, когато материалът се намагне първо в една посока, а след това в другата. Молекулите могат да се разглеждат като малки магнити, които се обръщат с всяко обръщане на посоката на магнитното поле. Необходима е работа (енергия), за да ги обърнете. Енергията се превръща в топлина. Скоростта на изразходване на енергия (мощност) нараства с увеличаване на скоростта на обръщане (честота).
Загубите на вихрови токове възникват във всеки проводящ материал в различно магнитно поле. Това води до заглавие, дори ако материалите нямат някакви магнитни свойства, обикновено свързани с желязо и стомана. Примери за това са мед, месинг, алуминий, цирконий, немагнитна неръждаема стомана и уран. Вихровите токове са електрически токове, предизвикани от действието на трансформатора в материала. Както подсказва името им, те се появяват да заобикалят в завихряния по вихрите в твърда маса от материал. Загубите на вихров ток са много по-важни от загубите на хистерезис при индукционно нагряване. Имайте предвид, че индукционното нагряване се прилага към немагнитни материали, където няма загуби от хистерезис.
За нагряване на стомана за втвърдяване, коване, топене или други цели, които изискват температура над температурата на Кюри, не можем да зависим от хистерезиса. Стомана губи магнитните си свойства над тази температура. Когато стоманата се нагрява под точката на Кюри, приносът на хистерезиса обикновено е толкова малък, че може да бъде пренебрегнат. За всички практически цели, I2R на вихровите токове е единственият начин, по който електрическата енергия може да бъде превърната в топлина за целите на индукционното нагряване.
Две основни неща за индукционното нагряване:
- Променящо се магнитно поле
- Електропроводим материал, поставен в магнитното поле