Induktiolämmityksen periaate ja sen sovellukset

Induktiolämmityksen periaate ja sen sovellukset

Induktio lämmitysperiaate on käytetty valmistusprosesseissa 1920-luvulta lähtien. Kuten sanotaan - välttämättömyys on keksintö, toisen maailmansodan aikana tarve nopeaan prosessiin kovettaa osia metallia moottori, on kehittänyt induktiolämmitystekniikkaa nopeasti. Tänään näemme tämän tekniikan soveltamisen päivittäisissä vaatimuksissamme. Viime aikoina tarve parantaa laadunvalvontaa ja turvallisia valmistustekniikoita on tuonut tämän tekniikan jälleen parrasvaloihin. Nykypäivän huipputeknologian avulla otetaan käyttöön uusia ja luotettavia menetelmiä induktiolämmityksen toteuttamiseksi.



Mikä on induktiolämmitys?

toimintaperiaate induktiolämmitysprosessista on yhdistetty resepti sähkömagneettisesta induktiosta ja Joule-lämmityksestä. Induktiolämmitysprosessi on kosketukseton prosessi sähköä johtavan metallin lämmittämiseksi tuottamalla pyörrevirtoja metallin sisällä käyttäen sähkömagneettista induktioperiaatetta. Kun muodostunut pyörrevirta virtaa metallin resistiivisyyttä vastaan, Joule-lämmityksen periaatteella metallissa syntyy lämpöä.


Induktiolämmitys

Induktiolämmitys





Kuinka induktiolämmitys toimii?

Faradayn lain tunteminen on erittäin hyödyllistä induktiolämmityksen toiminnan ymmärtämiseksi. Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan sähkökentän muuttaminen sisään kapellimestari synnyttää sen ympärillä vuorottelevan magneettikentän, jonka vahvuus riippuu käytetyn sähkökentän suuruudesta. Tämä periaate toimii myös päinvastoin, kun magneettikenttää muutetaan johtimessa.

Joten yllä olevaa periaatetta käytetään induktiivisessa lämmitysprosessissa. Tässä kiinteä tila RF-taajuus virtalähde syötetään kelakelalle ja lämmitettävä materiaali sijoitetaan kelan sisään. Kun Vaihtovirta kulkee kelan läpi, sen ympärille syntyy vuorotteleva magneettikenttä Faradayn lain mukaisesti. Kun kelan sisään sijoitettu materiaali on tämän vaihtuvan magneettikentän alueella, materiaalissa syntyy pyörrevirta.



Nyt noudatetaan Joule-lämmityksen periaatetta. Tämän mukaisesti, kun virta kulkee materiaalin läpi, materiaalissa syntyy lämpöä. Joten kun materiaalissa syntyy virtaa indusoidun magneettikentän vuoksi, virtaava virta tuottaa lämpöä materiaalin sisältä. Tämä selittää kosketuksettoman induktiivisen lämmityksen prosessin.

Metallinen induktiivinen lämmitys

Metallinen induktiivinen lämmitys

Induktiolämmityspiirikaavio

Induktiolämmitysprosessissa käytetty asetus koostuu RF-virtalähteestä vaihtovirran toimittamiseksi piiriin. Kuparikäämiä käytetään induktorina ja siihen syötetään virtaa. Lämmitettävä materiaali sijoitetaan kuparikäämin sisään.


Tyypillinen induktiolämmityksen asetus

Tyypillinen induktiolämmityksen asetus

Muuttamalla käytetyn virran voimakkuutta voimme säätää lämmityslämpötilaa. Kun materiaalin sisällä tuotettu pyörrevirta virtaa vastakkain materiaalin sähköisen resistanssin kanssa, tässä prosessissa havaitaan tarkka ja paikallinen lämmitys.

Pyörrevirran lisäksi lämpöä syntyy myös magneettisten osien hystereesin vuoksi. Magneettisen materiaalin tarjoama sähköinen vastus induktorin sisällä olevaan muuttuvaan magneettikenttään aiheuttaa sisäisen kitkan. Tämä sisäinen kitka luo lämpöä.

Koska induktiolämmitysprosessi on kosketukseton lämmitysprosessi, lämmitettävä materiaali voi olla läsnä virtalähteestä poissa tai upotettuna nesteeseen tai mihin tahansa kaasumaiseen ympäristöön tai tyhjiöön. Tämän tyyppinen lämmitysprosessi ei vaadi palamiskaasuja.

Tekijät, jotka on otettava huomioon induktiolämmitysjärjestelmää suunniteltaessa

Siellä on joitakin tekijöitä se on otettava huomioon suunniteltaessa induktiolämmitysjärjestelmää kaiken tyyppisiin sovelluksiin.

  • Normaalisti induktiolämmitysprosessia käytetään metalleille ja johtaville materiaaleille. Johtamaton materiaali voidaan lämmittää suoraan.
  • Magneettisille materiaaleille levitettynä lämpöä syntyy sekä pyörrevirralla että magneettisten materiaalien hystereesivaikutuksella.
  • Pienet ja ohuet materiaalit lämmitetään nopeasti verrattuna suuriin ja paksuisiin materiaaleihin.
  • Suurempi vaihtovirran taajuus, pienempi tunkeutumissyvyys.
  • Suuremman resistanssin materiaalit kuumennetaan nopeasti.
  • Kelan, johon lämmitysmateriaali on tarkoitus sijoittaa, tulisi mahdollistaa materiaalin helppo asettaminen ja poistaminen.
  • Teholähteen kapasiteettia laskettaessa on otettava huomioon lämmitettävän materiaalin ominaislämpö, ​​materiaalin massa ja vaadittu lämpötilan nousu.
  • Johtumisesta, konvektiosta ja säteilystä johtuva lämpöhäviö on myös otettava huomioon päätettäessä virtalähteen kapasiteetista.

Induktiolämmityskaava

Pyörrevirran tunkeutunut syvyys materiaaliin määräytyy induktiivisen virran taajuuden perusteella. Virtaa kantaville kerroksille tehollinen syvyys voidaan laskea

D = 5000 √ρ / µf

Tässä d osoittaa syvyyttä (cm), materiaalin suhteellista magneettista läpäisevyyttä merkitään µ, ρ materiaalin resistanssi ohm-cm: na, f osoittaa vaihtovirta-kentän taajuutta Hz: ssä.

Induktiolämmityspatterin suunnittelu

Kelana käytetty kela, johon tehoa käytetään, tulee eri muodoissa. Materiaalin aiheuttama virta on verrannollinen kelan kierrosten määrään. Induktiolämmityksen tehokkuuden ja tehokkuuden kannalta kelan muotoilu on tärkeä.

Yleensä induktiokäämit ovat vesijäähdytteisiä kuparijohtimia. Käämejä on erilaisia ​​muotoja sovelluksidemme perusteella. Monikierrettä kierukkakäämiä käytetään yleisimmin. Tälle kelalle kuumennuskuvion leveys määritetään kelassa olevien kierrosten lukumäärällä. Yhden kierroksen kelat ovat hyödyllisiä sovelluksissa, joissa tarvitaan kapean työkappaleen tai materiaalin kärjen lämmittämistä.

Moniasentoista kierukkakäämiä käytetään useamman kuin yhden työkappaleen lämmittämiseen. Pannukakkaraa käytetään, kun sitä vaaditaan vain yhden puolen materiaalista. Sisäistä kelaa käytetään sisäisten reikien lämmittämiseen.

Induktiivisen lämmityksen sovellukset

  • Kohdennettu lämmitys pintalämmitykseen, sulattamiseen ja juottamiseen on mahdollista induktiivisella lämmitysprosessilla.
  • Metallien lisäksi neste- ja kaasujohtimien lämmitys on mahdollista induktiivisella lämmityksellä.
  • Piin lämmittämiseen puolijohdeteollisuudessa käytetään induktiivista lämmitysperiaatetta.
  • Tätä prosessia käytetään induktiivisissa uuneissa metallin lämmittämiseen sen sulamispisteeseen.
  • Koska tämä on kontaktiton lämmitysprosessi, tyhjöuunit hyödyntävät tätä prosessia erikoistuneiden terästen ja seosten valmistamiseksi, jotka hapettuvat kuumennettaessa hapen läsnä ollessa.
  • Induktiolämmitysprosessia käytetään metallien ja joskus muovien hitsaamiseen, kun niitä seostetaan ferromagneettisella keramiikalla.
  • Keittiössä käytetyt induktiouunit toimivat induktiivisen lämmityksen periaatteella.
  • Kovametallien juottamiseen akseliin käytetään induktiolämmitysprosessia.
  • Pullojen ja farmaseuttisten tuotteiden peittämiseen tarkoitetusta korkkitiivisteestä käytetään induktiolämmitysprosessia.
  • Muovisuihkumallinnuslaite käyttää induktiolämmitystä injektoinnin energiatehokkuuden parantamiseksi.

Valmistusteollisuudelle induktiolämmitys tarjoaa tehokkaan pakkauksen yhtenäisyyttä, nopeutta ja hallittavuutta. Tämä on siisti, nopea ja saastuttamaton lämmitysprosessi. Induktiivisen lämmityksen aikana havaittu lämpöhäviö voidaan ratkaista käyttämällä Lenzin lakia. Tämä laki osoitti tapaa käyttää induktiivisen lämmityksen aikana esiintyviä lämpöhäviöitä tuottavasti. Mikä induktiivisen lämmityksen sovelluksista on hämmästyttänyt sinua?