Paano gumagana at gumagana ang induction heater

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang induction heater ay binubuo sa pagpainit ng isang electrically conductive metal workpiece sa pamamagitan ng isang closed eddy current na sapilitan dito.

Ang mga eddy current ay mga alon na lumalabas sa mga solidong wire dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng electromagnetic induction kapag ang mga wire na ito ay natagos ng isang alternating magnetic field. Ginagamit ang enerhiya upang lumikha ng mga agos na ito, na nagiging init at nagpapainit sa mga wire.

Upang mabawasan ang mga pagkalugi na ito at alisin ang pag-init, sa halip na mga solidong wire, ginagamit ang mga layered wire, kung saan ang mga indibidwal na layer ay pinaghihiwalay ng pagkakabukod. Pinipigilan ng paghihiwalay na ito ang paglitaw ng malalaking saradong eddy currents at binabawasan ang pagkawala ng enerhiya upang mapanatili ang mga ito. Ito ay para sa mga kadahilanang ito na ang mga core ng transpormer, mga armature ng mga generator, atbp., ay gawa sa manipis na mga sheet ng bakal na insulated mula sa bawat isa ng mga layer ng barnisan.

Ang inductor sa isang induction heater ay isang alternating current coil na idinisenyo upang lumikha ng high frequency alternating electromagnetic field.

Ang alternating high-frequency magnetic field, sa turn, ay kumikilos sa isang electrically conductive na materyal, na nagiging sanhi ng isang saradong kasalukuyang ng mataas na density sa loob nito at sa gayon ay pinainit ang workpiece hanggang sa ito ay matunaw. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala sa mahabang panahon at ipinaliwanag mula pa noong panahon ni Michael Faraday, na inilarawan kababalaghan ng electromagnetic induction noong 1931

Ang magnetic field na nag-iiba-iba ng oras ay nag-uudyok ng isang alternating EMF sa konduktor, na nagsa-intersect sa mga linya ng puwersa nito. Ang naturang wire ay karaniwang isang transpormer na paikot-ikot, isang transpormer core, o isang solidong piraso ng ilang metal.

Kung ang EMF ay na-induce sa coil, pagkatapos ay isang transpormer o receiver ang ginawa, at kung direkta sa magnetic circuit o sa isang maikling circuit, ang induction heating ng magnetic circuit o coil ay ginawa.

Sa isang hindi magandang disenyong transpormer, halimbawa, core heating sa pamamagitan ng Foucault currents ay tiyak na nakakapinsala, ngunit sa isang induction heater ang gayong kababalaghan ay nagsisilbing isang kapaki-pakinabang na layunin.

Mula sa punto ng view ng likas na katangian ng pag-load, ang isang induction heater na may isang conductive na bahagi na pinainit dito ay tulad ng isang transpormer na may isang short-circuited pangalawang paikot-ikot ng isang pagliko. Dahil ang paglaban sa loob ng workpiece ay napakaliit, kahit na ang isang maliit na induced eddy electric field ay sapat na upang lumikha ng isang kasalukuyang ng napakataas na density na ang thermal effect nito (cf. Ang batas ng Joule-Lenz) ay magiging napaka nagpapahayag at praktikal.

Ang unang channel furnace ng ganitong uri ay lumitaw sa Sweden noong 1900, ito ay pinakain ng kasalukuyang na may dalas na 50-60 Hz, ginamit ito upang matunaw ang bakal na channel at ang metal ay ipinakain sa isang tunawan na nakaayos sa isang maikling-chain na paraan ng pag-ikot ng pangalawang paikot-ikot ng isang transpormer.Ang problema sa kahusayan ay siyempre naroroon dahil ang kahusayan ay mas mababa sa 50%.

Ngayon, ang induction heater ay isang wireless transpormer na binubuo ng isa o higit pang mga pagliko ng isang medyo makapal na tubo ng tanso kung saan ang coolant ng isang aktibong sistema ng paglamig ay pumped gamit ang isang pump. Ang isang alternating current na may dalas na ilang kilohertz hanggang ilang megahertz ay inilalapat sa conductive body ng tubo, tulad ng isang inductor, depende sa mga parameter ng sample na pinoproseso.

Ang katotohanan ay na sa mataas na frequency ang eddy current ay inilipat mula sa sample na pinainit ng eddy current mismo, dahil ang magnetic field ng eddy current na ito ay displaces ang kasalukuyang nabuo patungo sa ibabaw.

Ito ay nagpapakita bilang epekto sa balat, kapag ang pinakamataas na kasalukuyang density ay ang resulta ng ibabaw ng workpiece na bumabagsak sa isang manipis na layer, at mas mataas ang dalas at mas mababa ang electrical resistance ng pinainit na materyal, mas manipis ang shell layer.

Para sa tanso, halimbawa, sa 2 MHz, ang balat ay isang-kapat lamang ng isang milimetro! Nangangahulugan ito na ang mga panloob na layer ng copper billet ay pinainit hindi direkta sa pamamagitan ng eddy currents, ngunit sa pamamagitan ng heat conduction mula sa manipis na panlabas na layer nito. Gayunpaman, ang teknolohiya ay sapat na mahusay upang mabilis na magpainit o matunaw ang halos anumang electrically conductive material.

Ang mga modernong induction heaters ay itinatayo batay sa isang oscillating circuit (coil-inductor at capacitor) na pinapagana ng isang kasamang resonant inverter IGBT o MOSFET — mga transistornagbibigay-daan upang makamit ang mga operating frequency hanggang 300 kHz.

Para sa mas mataas na mga frequency, ginagamit ang mga vacuum tube, na ginagawang posible na maabot ang mga frequency na 50 MHz at mas mataas, halimbawa, para sa natutunaw na alahas, kinakailangan ang medyo mataas na frequency, dahil ang laki ng bahagi ay napakaliit.

Upang madagdagan ang kadahilanan ng kalidad ng mga gumaganang circuit, ginagamit nila ang isa sa dalawang paraan: alinman sa pagtaas ng dalas o pagtaas ng inductance ng circuit sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga ferromagnetic insert sa pagtatayo nito.

Ang dielectric heating ay isinasagawa din gamit ang isang high-frequency electric field sa industriya. Ang pagkakaiba sa induction heating ay ang kasalukuyang frequency na ginagamit (hanggang 500 kHz na may induction heating at higit sa 1000 kHz na may dielectric). Sa kasong ito, mahalaga na ang sangkap na pinainit ay hindi nagsasagawa ng koryente nang maayos, i.e. ay isang dielectric.

Ang bentahe ng pamamaraan ay ang pagbuo ng init nang direkta sa loob ng sangkap. Sa kasong ito, ang mga hindi magandang conductive substance ay maaaring mabilis na magpainit mula sa loob. Para sa higit pang mga detalye tingnan dito: Mga pangunahing pisikal na pundasyon ng mga pamamaraan ng high-frequency na dielectric heating