Induktion opvarmningsprincip har været brugt i fremstillingsprocesser siden 1920'erne. Som det siges, at - nødvendighed er opfinderen, under verdenskrig-2, behovet for en hurtig proces til at hærde dele af metallet motor, har udviklet induktionsvarmeteknologi hurtigt. I dag ser vi anvendelsen af denne teknologi i vores daglige krav. For nylig har behovet for forbedret kvalitetskontrol og sikre fremstillingsteknikker bragt denne teknologi igen i rampelyset. Med nutidens avancerede teknologier introduceres nye og pålidelige metoder til implementering af induktionsopvarmning.
Hvad er induktionsopvarmning?
Det funktionsprincip af induktionsopvarmningsprocessen er en kombineret opskrift på elektromagnetisk induktion og Joule opvarmning. Induktionsopvarmningsproces er den berøringsfri proces til opvarmning af et elektrisk ledende metal ved at generere hvirvelstrømme inden i metallet ved hjælp af et elektromagnetisk induktionsprincip. Da den genererede hvirvelstrøm strømmer mod metalets modstand, genereres der varme i metallet ved hjælp af Joule-opvarmningsprincippet.
Hvordan fungerer induktionsopvarmning?
At kende Faradays lov er meget nyttigt for at forstå funktionen af induktionsopvarmning. I henhold til Faradays lov om elektromagnetisk induktion, ændring af det elektriske felt i dirigenten giver anledning til et skiftende magnetfelt omkring det, hvis styrke afhænger af størrelsen af det påførte elektriske felt. Dette princip fungerer også omvendt, når magnetfeltet ændres i lederen.
Så ovenstående princip bruges i den induktive opvarmningsproces. Her en solid tilstand RF-frekvens strømforsyning påføres en induktorspole, og materialet, der skal opvarmes, placeres inde i spolen. Hvornår Vekselstrøm føres gennem spolen, genereres et skiftende magnetfelt omkring det i henhold til Faradays lov. Når materialet, der er placeret inde i induktoren, ligger inden for området for dette skiftende magnetfelt, genereres hvirvelstrøm i materialet.
Nu overholdes princippet om Joule opvarmning. I henhold til dette, når en strøm ledes gennem et materiale, genereres der varme i materialet. Så når der genereres strøm i materialet på grund af det inducerede magnetfelt, producerer den flydende strøm varme indefra materialet. Dette forklarer processen med ikke-kontakt induktiv opvarmning.
Induktiv opvarmning af metal
Induktionsvarmekredsdiagram
Opsætningen, der anvendes til induktionsopvarmningsprocessen, består af en RF-strømforsyning til at give vekselstrømmen til kredsløbet. En kobberspiral bruges som induktor, og der tilføres strøm til den. Det materiale, der skal opvarmes, placeres inde i kobberspiralen.
Typisk opsætning af induktionsvarme
Ved at ændre styrken af den påførte strøm kan vi kontrollere opvarmningstemperaturen. Da hvirvelstrømmen, der produceres inde i materialet, strømmer modsat materialets elektriske modstand, observeres nøjagtig og lokal opvarmning i denne proces.
Udover hvirvelstrøm genereres der også varme på grund af hysterese i magnetiske dele. Den elektriske modstand, der tilbydes af et magnetisk materiale, mod det skiftende magnetfelt inden i induktoren, forårsager intern friktion. Denne interne friktion skaber varme.
Da induktionsopvarmningsprocessen er en kontaktløs opvarmningsproces, kan det materiale, der skal opvarmes, være til stede væk fra strømforsyningen eller nedsænkes i en væske eller i et hvilket som helst gasformigt miljø eller i et vakuum. Denne type opvarmningsproces kræver ingen forbrændingsgasser.
Faktorer, der skal tages i betragtning ved design af induktionsvarmesystem
Der er nogle faktorer der skal overvejes, når der designes et induktionsvarmesystem til enhver form for applikationer.
- Normalt anvendes induktionsopvarmningsprocessen til metaller og ledende materialer. Det ikke-ledende materiale kan opvarmes direkte.
- Mens det påføres magnetiske materialer, genereres varme både ved hvirvelstrøm og hystereseeffekt af magnetiske materialer.
- Små og tynde materialer opvarmes hurtigt sammenlignet med store og tykke materialer.
- Højere frekvensen af vekselstrømmen, sænk indtrængningsdybden for opvarmning.
- Materialer med højere resistivitet opvarmes hurtigt.
- Induktoren, hvori varmematerialet skal placeres, skal muliggøre let indsættelse og fjernelse af materialet.
- Under beregning af strømforsyningskapacitet skal den specifikke varme af det materiale, der skal opvarmes, materialets masse og den krævede temperaturstigning overvejes.
- Varmetabet som følge af ledning, konvektion og stråling skal også tages i betragtning for at bestemme strømforsyningskapaciteten.
Induktionsopvarmningsformel
Dybden, der trænges ind af virvelstrøm i materialet, bestemmes af frekvensen af den induktive strøm. For strømførende lag kan den effektive dybde beregnes som
D = 5000 √ρ / µfHer angiver d dybde (cm), materialets relative magnetiske permeabilitet er angivet med µ, ρ resistiviteten af materialet i ohm-cm, f angiver AC-feltfrekvens i Hz.
Induktionsopvarmningsspiral Design
Spolen, der anvendes som en induktor, hvortil der tilføres strøm, findes i forskellige former. Den inducerede strøm i materialet er proportional med antallet af drejninger i spolen. For effektiviteten og effektiviteten af induktionsopvarmningen er spoledesignet således vigtigt.
Induktionsspoler er normalt vandkølede kobberledere. Der er forskellige former for spoler, der er baseret på vores applikationer. Spiralformet spiralformet flerspænding anvendes mest. For denne spole defineres bredden på varmemønsteret ved antallet af drejninger i spolen. Enkelt-drejespoler er nyttige til applikationer, hvor opvarmning af smalt bånd af emne eller spids af materialet er påkrævet.
Spiralspiralen med flere positioner bruges til opvarmning af mere end et emne. Pandekagespiral bruges, når det kun er nødvendigt at opvarme den ene side af materialet. Den interne spole bruges til opvarmning af interne boringer.
Anvendelser af induktiv opvarmning
- Målrettet opvarmning til overfladevarme, smeltning, lodning er mulig med den induktive opvarmningsproces.
- Udover metaller er opvarmning af flydende ledere og luftformige ledere mulig ved induktiv opvarmning.
- Til opvarmning af silicium i halvlederindustrien anvendes det induktive opvarmningsprincip.
- Denne proces anvendes i induktive ovne til opvarmning af metal til dets smeltepunkt.
- Da dette er en kontaktløs opvarmningsproces, bruger vakuumovne denne proces til fremstilling af specialiseret stål og legeringer, der ville blive oxideret, når de opvarmes i nærvær af ilt.
- Induktionsopvarmningsproces bruges til svejsning af metaller og undertiden plast, når de er doteret med ferromagnetisk keramik.
- Induktionsovne, der anvendes i køkkenet, fungerer efter induktivt opvarmningsprincip.
- Til lodning af hårdmetal til aksel anvendes induktionsopvarmningsproces.
- Til sabotagesikker hætteforsegling på flasker og lægemidler anvendes induktionsopvarmningsprocessen.
- Plastinjektionsmodelleringsmaskine bruger induktionsopvarmning for at forbedre energieffektiviteten til injektion.
Til fremstillingsindustrien, induktionsopvarmning giver en kraftfuld pakke af konsistens, hastighed og kontrol. Dette er en pæn, hurtig og ikke-forurenende opvarmningsproces. Det varmetab, der observeres under induktiv opvarmning, kan løses ved hjælp af Lenzs lov. Denne lov viste en måde til produktivt at bruge varmetabet, der opstår under induktiv opvarmning. Hvilken af anvendelsen af induktiv opvarmning har overrasket dig?
