Osnove indukcijskog grijanja
Indukcijsko grejanje odvija se u objektu koji vodi električno (nije nužno magnetski čelik) kada se objekt postavi u različito magnetsko polje. Indukcijsko grijanje je zbog histereze i gubitaka struje.
Indukcijsko grejanje je proces zagrijavanja električno provodećeg predmeta (obično metala) elektromagnetskom indukcijom, kroz toplinu koju u objektu stvaraju vrtložne struje. Indukcijski grijač sastoji se od elektromagneta i elektroničkog oscilatora koji kroz elektromagnet prolaze izmjeničnu struju visoke frekvencije (AC). Magnetno polje koje se brzo izmjenjuje prodire u objekt stvarajući električne struje unutar vodiča, nazvane vrtložne struje. Vrtložne struje koje teku kroz otpor materijala zagrijavaju ga Joule-ovim grijanjem. U feromagnetskim (i ferrimagnetnim) materijalima poput gvožđa, toplota se takođe može stvoriti gubicima magnetne histereze. Učestalost korištene struje ovisi o veličini objekta, vrsti materijala, spoju (između radne zavojnice i objekta koji se zagrijava) i dubini prodora.
Gubici histereze se javljaju samo u magnetnim materijalima kao što su čelik, nikal i vrlo malo drugih. Gubitak histereze navodi da je to uzrokovano trenjem između molekula kada je materijal magnetiziran prvo u jednom smjeru, a zatim u drugom. Molekuli se mogu smatrati malim magnetima koji se okreću sa svakim obratom smjera magnetskog polja. Rad (energija) je potreban da bi se okrenuo. Energija se pretvara u toplotu. Stopa trošenja energije (snage) raste sa povećanom stopom obrnutog (frekvencijskog) stupnja.
Gubici vrtložne struje pojavljuju se u bilo kojem materijalu koji provodi u promjenjivom magnetnom polju. To uzrokuje kretanje, čak i ako materijali nemaju nikakva magnetna svojstva koja se obično povezuju sa željezom i čelikom. Primjeri su bakar, mesing, aluminij, cirkonij, ne-magnetni nehrđajući čelik i uran. Virusne struje su električne struje indukovane djelovanjem transformatora u materijalu. Kao što i njihovo ime implicira, oni izgledaju kao da kruže u vrtlogu na vrtlogu unutar čvrste mase materijala. Gubici vrtložne struje su mnogo 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 namjenu koja zahtijeva temperaturu iznad temperature Curie, ne možemo se oslanjati na histerezu. Čelik gubi svoja magnetna svojstva iznad ove temperature. Kada se čelik zagrijava ispod Curie točke, 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:
- Promenljivo magnetno polje
- Električno provodni materijal smješten u magnetno polje