Induktiolämmitys

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22.1.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Induktiolämmitys on menetelmä sähköä johtavien materiaalien kosketuksettomaan lämmittämiseen suurella taajuudella ja suurilla virroilla .

Induktiolämmityksen historia

Sähkömagneettisen induktion löytö vuonna 1831 kuuluu Michael Faradaylle . Kun johdin liikkuu magneetin kentässä, siihen indusoituu EMF , aivan kuten magneetti liikkuessa, jonka voimalinjat leikkaavat johtavan piirin. Virtaa piirissä kutsutaan induktiiviseksi. Monien laitteiden keksinnöt perustuvat sähkömagneettisen induktion lakiin, mukaan lukien määrittävät - generaattorit ja muuntajat, jotka tuottavat ja jakavat sähköenergiaa, joka on koko sähköteollisuuden perusta.

James Joule (ja itsenäisesti Emil Lenz ) muotoili vuonna 1841 kvantitatiivisen arvion sähkövirran lämpövaikutuksesta: "Sähkövirran virtauksen aikana väliaineen tilavuusyksikköä kohti vapautuva lämmön teho on verrannollinen sähkövirran tiheyden tuloon. sähkövirta ja sähkökentän voimakkuuden suuruus” ( Joulen laki - Lenz ). Indusoidun virran lämpövaikutus sai aikaan metallien kosketuksettoman lämmityksen laitteiden etsimisen. Ensimmäiset kokeet teräksen lämmittämisestä induktiivisella virralla teki E. Colby Yhdysvalloissa.

Ensimmäinen onnistuneesti toimiva ns. Kanava-induktiouunin teräksen sulattamiseen rakensi vuonna 1900 Benedicks Bultfabrik Gysingissä, Ruotsissa. Tuolloin kunnioitettavassa lehdessä "THE ENGINEER" 8. heinäkuuta 1904 ilmestyi kuuluisa julkaisu , jossa ruotsalainen keksijäinsinööri FA Kjellin kertoo kehityksestään. Uunin virtalähteenä oli yksivaiheinen muuntaja. Sulatus suoritettiin upokkaassa renkaan muodossa, siinä oleva metalli edusti 50-60 Hz:n virralla toimivan muuntajan toisiokäämiä.

Ensimmäinen 78 kW:n uuni otettiin käyttöön 18. maaliskuuta 1900 ja se osoittautui erittäin epätaloudelliseksi, sillä sulatuskapasiteetti oli vain 270 kg terästä päivässä. Seuraava uuni valmistettiin saman vuoden marraskuussa teholla 58 kW ja 100 kg teräksellä. Uunin kannattavuus oli korkea, sulatuskapasiteetti oli 600 - 700 kg terästä päivässä. Lämpövaihteluista johtuva vuorauksen kuluminen osoittautui kuitenkin mahdottomaksi ja toistuva vuorauksen vaihto heikensi tuloksena olevaa tehokkuutta.

Keksijä tuli siihen tulokseen, että maksimaalisen sulatuskyvyn saavuttamiseksi on välttämätöntä jättää merkittävä osa sulasta purkamisen aikana, mikä välttää monia ongelmia, mukaan lukien vuorauksen kulumisen. Tämä menetelmä sulattaa terästä jäännöksellä, jota alettiin kutsua "suoksi", on säilynyt tähän päivään asti joillakin teollisuudenaloilla, joilla käytetään suurikapasiteettisia uuneja.

Toukokuussa 1902 otettiin käyttöön merkittävästi parannettu uuni, jonka kapasiteetti oli 1800 kg, tyhjennys oli 1000-1100 kg, saldo 700-800 kg, teho 165 kW, teräksen sulatuskapasiteetti voi olla 4100 kg per päivä! Tällainen energiankulutustulos 970 kWh/t tekee vaikutuksen tehokkuudellaan, joka ei ole paljon huonompi kuin nykyaikainen noin 650 kWh/t tuottavuus . Keksijän laskelmien mukaan 165 kW tehonkulutuksesta 87,5 kW hävisi, hyötylämpöteho oli 77,5 kW ja saavutettiin erittäin korkea kokonaishyötysuhde 47 %. Kannattavuus selittyy upokkaan rengasrakenteella, joka mahdollisti monikierroskelan valmistamisen pienellä virralla ja korkealla jännitteellä - 3000 V. Nykyaikaiset uunit, joissa on sylinterimäinen upokas, ovat paljon kompaktimpia, vaativat vähemmän pääomasijoituksia, ovat helpompia toimimaan, varustettu monilla parannuksilla yli sadan vuoden kehityksen, mutta tehokkuus on kasvanut merkityksettömästi. Totta, keksijä jätti julkaisussaan huomioimatta tosiasian, että sähköä ei makseta pätötehosta, vaan täydestä tehosta, joka taajuudella 50-60 Hz on noin kaksi kertaa suurempi kuin pätöteho. Ja nykyaikaisissa uuneissa loisteho kompensoidaan kondensaattoripankilla.

Keksinnöllään insinööri FA Kjellin loi pohjan ei-rautametallien ja teräksen sulatukseen tarkoitettujen teollisten kanavauunien kehittämiselle Euroopan ja Amerikan teollisuusmaissa. Siirtyminen 50-60 Hz:n kanavauuneista nykyaikaisiin korkeataajuisiin upokasuuneihin kesti vuosina 1900-1940.

Kuinka se toimii

Induktiokuumennus on materiaalien lämmittämistä sähkövirroilla, jotka indusoituvat vaihtelevan magneettikentän vaikutuksesta. Siksi tämä on johtavista materiaaleista (johtimista) valmistettujen tuotteiden lämmitystä induktorien magneettikentällä (vaihtuvan magneettikentän lähteet).

Induktiokuumennus suoritetaan seuraavasti. Sähköä johtava (metalli, grafiitti) työkappale sijoitetaan ns. kelaan , joka on yksi tai useampi kierros lankaa (useimmiten kuparia). Induktorissa indusoidaan eritaajuisia voimakkaita virtoja (kymmenistä Hz:stä useisiin MHz:iin) käyttämällä erityistä generaattoria, minkä seurauksena induktorin ympärille syntyy sähkömagneettinen kenttä . Sähkömagneettinen kenttä aiheuttaa pyörrevirtoja työkappaleeseen . Pyörrevirrat lämmittävät työkappaletta Joulen lämmön vaikutuksesta .

Induktori-aihiojärjestelmä on ytimetön muuntaja , jossa induktori on ensiökäämi. Työkappale on ikään kuin toisiokäämi, joka on oikosuljettu. Käämien välinen magneettivuo sulkeutuu ilmassa.

Suurella taajuudella pyörrevirrat siirtyvät niiden muodostaman magneettikentän vaikutuksesta työkappaleen ohuiksi pintakerroksiksi Δ ( ihovaikutus ), minkä seurauksena niiden tiheys kasvaa jyrkästi ja työkappale kuumenee. Metallin alla olevat kerrokset kuumenevat lämmönjohtavuuden vuoksi. Tärkeää ei ole virta, vaan suuri virrantiheys. Pintakerroksessa Δ virrantiheys kasvaa kertoimella e suhteessa virrantiheyteen työkappaleessa, kun taas 86,4 % kokonaislämmön vapautumisesta vapautuu pintakerroksessa. Ihokerroksen syvyys riippuu säteilytaajuudesta: mitä suurempi taajuus, sitä ohuempi ihokerros. Se riippuu myös työkappaleen materiaalin suhteellisesta magneettisesta permeabiliteetista μ.

Raudan, koboltin, nikkelin ja magneettiseoksille Curie-pisteen alapuolella olevissa lämpötiloissa μ:n arvo on useista sadaista kymmeniin tuhansiin. Muille materiaaleille (sulat, ei-rautametallit, nestemäiset matalassa sulavat eutektiikka , grafiitti, sähköä johtava keramiikka jne.) μ on suunnilleen yhtä suuri kuin yksi.

Kaava ihon syvyyden laskemiseksi mm:

{\displaystyle \Delta =10^{3}{\sqrt {\frac {\rho }{\mu \pi f))))

missä ρ on työkappaleen materiaalin ominaissähkövastus työstölämpötilassa, Ohm m, f on kelan synnyttämän sähkömagneettisen kentän taajuus, Hz.

Esimerkiksi 2 MHz taajuudella kuparin kuoren syvyys on noin 0,047 mm, raudalla ≈ 0,0001 mm .

Induktori kuumenee käytön aikana erittäin kuumaksi, koska se absorboi omaa säteilyään. Lisäksi se imee lämpösäteilyä kuumasta työkappaleesta. He tekevät induktoreja kupariputkista, jotka jäähdytetään vedellä. Vesi syötetään imulla - tämä varmistaa turvallisuuden palovamman tai muun induktorin paineen alenemisen varalta.

Sovellus

Ruoanlaitto ( induktioliesi )
Ultrapuhdas metallin kosketukseton sulatus, juottaminen ja hitsaus .
Seosten prototyyppien hankkiminen.
Koneenosien taivutus ja lämpökäsittely.
Koruliiketoiminta.
Pienten osien koneistus, jotka voivat vaurioitua liekin tai valokaaren kuumennuksesta.
Pinnan kovettuminen.
Monimutkaisten osien karkaisu ja lämpökäsittely.
Lääketieteellisten instrumenttien desinfiointi.
Katodin sputterointi ja kuumennus ( aktivointi ja koulutus ) tyhjiöelektroniikkalaitteiden valmistuksen aikana .
Lasi- ja muoviastioiden induktiofoliotiivistys .

Edut

Minkä tahansa sähköä johtavan materiaalin nopea lämmitys tai sulatus.
Kuumennus on mahdollista suojaavassa kaasuilmakehässä, hapettavassa (tai pelkistävässä) väliaineessa, nesteessä, tyhjiössä.
Lämmitys lasista, sementistä, muovista, puusta valmistetun suojakammion seinien läpi - nämä materiaalit imevät sähkömagneettista säteilyä hyvin heikosti ja pysyvät kylminä asennuksen aikana. Vain sähköä johtavaa materiaalia lämmitetään - metallia (myös sulaa), hiiltä, johtavaa keramiikkaa, nestemäisiä metalleja jne. Esimerkiksi radioputken sisäpuoli voidaan lämmittää kaasunpoistoa varten suoraan lasipullon läpi. Elektrolyyttejä (suolaliuoksia) ei voida lämmittää induktiokuumennuksella, koska ioneilla, toisin kuin elektroneilla, on suuri massa ja alhainen liikkuvuus.
Nousevien MHD-voimien vuoksi nestemäistä metallia sekoittuu intensiivisesti, jopa ilmassa tai suojakaasussa suspendoituneena - näin saadaan ultrapuhtaita metalliseoksia pieniä määriä (levitaatiosulatus, sulatus sähkömagneettisessa upokkaassa).
Koska lämmitys suoritetaan sähkömagneettisen säteilyn avulla, työkappale ei saastuta polttimen palamistuotteita kaasuliekkikuumennuksen tapauksessa tai elektrodimateriaalia kaarilämmityksen tapauksessa. Näytteiden sijoittaminen inerttikaasuilmakehään ja korkeaan kuumennusnopeuteen eliminoi kalkkikiven muodostumisen.
Ei saastuta ilmaa, koska siinä ei ole palamistuotteita. Pieniä induktiolämmitysasennuksia voidaan käyttää suljetussa ja huonosti tuuletetussa huoneessa, jossa ei ole erityisiä ilmanvaihtolaitteita ja liesituuletteja (autotallit, pienet kotityöpajat, kellarit).
Helppokäyttöinen induktorin pienen koon ansiosta .
Induktori voidaan valmistaa erityiseen muotoon - tämä mahdollistaa monimutkaisen kokoonpanon osien lämmittämisen tasaisesti koko pinnalla ilman, että se johtaa niiden vääntymiseen tai paikalliseen kuumenemattomuuteen.
Paikallinen ja valikoiva lämmitys on helppo toteuttaa.
Koska kuumennus on voimakkainta työkappaleen ohuissa yläkerroksissa ja alla olevat kerrokset lämpenevät hitaammin lämmönjohtavuudesta johtuen, menetelmä on ihanteellinen osien pintakarkaisuun (osan ydin pysyy viskoosina).
Laitteiden ja kuljettimien tuotantolinjojen helppo automatisointi. Helppo hallita lämmitys- ja jäähdytysjaksoja. Yksinkertainen lämpötilan säätö ja pito, tehon stabilointi, työkappaleiden syöttö ja poisto.

Haitat

Laitteiston monimutkaisuuden lisääntyminen vaatii pätevää henkilöstöä asennusten suunnitteluun, asentamiseen ja korjaamiseen.
Jos kela sovitetaan huonosti työkappaleeseen, tarvitaan enemmän lämmitystehoa kuin käytettäessä lämmityselementtejä , sähkökaareja ja sähköisiä lämmityskierukoita samaan tehtävään.
Induktiolämmityslaitteiston tehon saamiseen tarvitaan tehokas sähkönlähde sekä induktorin (jäähdyttimen) jäähdyttämiseen pumppu ja jäähdytysnestesäiliö, joita ei välttämättä ole saatavilla kentällä. Tässä tapauksessa esimerkiksi kannettavilla kaasupulloilla varustettujen kaasupolttimien käyttö on perusteltua.
Induktorin pienestä koosta huolimatta induktiolämmitysyksikkö on kokonaisuudessaan melko iso ja vähän liikkuva ja sopii paremmin kiinteään sisäasennukseen kuin kenttätöihin.

Levitaatiosulaminen (sulaminen suspensiossa, sulaminen sähkömagneettisessa upokkaassa)

Vaihtovirta induktorissa muodostaa virran vastakkaiseen suuntaan työkappaleeseen. Induktorin lähellä olevaa työkappaleen aluetta voidaan pitää virtaa kuljettavan johtimen "kelana". Vastakkaisiin suuntiin kulkevat virrat hylkivät toisiaan Ampèren lain mukaan. Siten työkappale hylätään kelalta (sähkömagneettinen räjähdys).

Sähköä johtavan työkappaleen ripustamiseen käytetään erikoisrakenteisia induktoreita, jotka on yleensä valmistettu kartion muodossa, jossa on vastakäännös. Tällaisen kelan sähkömagneettinen kenttä on vahvempi alhaalta ja sivuilta, muodostaen potentiaalikaivon, joka estää työkappaletta liikkumasta alas ja sivuttain.

Samanaikaisesti levitaation kanssa suoritetaan työkappaleen intensiivinen lämmitys, joka mahdollistaa sulamisen ilman kosketusta upokkaan ja ilman näytteen kontaminoitumista upokkaan materiaalilla. Tätä menetelmää käytetään esimerkiksi ultrapuhtaiden metalliseosnäytteiden saamiseksi.

Induktiolämmityslaitteet

Induktiovirtageneraattorit

Lämmityskela on kela , joka on osa toimivaa värähtelypiiriä, jossa on kompensoiva kondensaattoriryhmä. Piirin rakentaminen suoritetaan joko elektronisten putkien tai puolijohdeelektronisten avainten avulla. Asennuksissa, joiden toimintataajuus on enintään 300 kHz, käytetään IGBT - kokoonpanojen invertteriä tai MOSFET - transistoreja. Tällaiset asennukset on suunniteltu suurten osien lämmittämiseen. Pienten osien lämmittämiseen käytetään korkeita taajuuksia (jopa 5 MHz, keskisuurten ja lyhyiden aaltojen alue), suurtaajuusasennukset rakennetaan elektroniikkaputkille .

Lisäksi pienten osien lämmittämiseen korkeataajuiset asennukset on rakennettu MOSFET :ien päälle käyttötaajuuksille 1,7 MHz asti. Transistorien ohjaaminen ja suojaaminen korkeammilla taajuuksilla aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia, joten korkeammat taajuudet ovat edelleen melko kalliita.

Pienten osien lämmittämiseen tarkoitettu induktori on pieni ja siinä on pieni induktanssi, mikä johtaa toimivan värähtelypiirin laatutekijän laskuun matalilla taajuuksilla ja tehokkuuden heikkenemiseen, ja se aiheuttaa myös vaaran pääoskillaattorille (matalilla taajuuksilla , induktorin (värähtelypiirin kela) induktiivinen resistanssi on pieni ja oikosulku kelassa (kelassa). Värähtelypiirin laatutekijä on verrannollinen L / C:hen, värähtelypiiri, jonka laatukerroin on alhainen, on erittäin huonosti "pumpattu" energialla. Värähtelypiirin laatutekijän lisäämiseksi käytetään kahta tapaa:

Käyttötaajuuden lisääminen, mikä johtaa asennuksen monimutkaisuuteen ja kustannuksiin;
Ferromagneettisten inserttien käyttö kelassa; liittämällä kelan ferromagneettista materiaalia olevilla paneeleilla.

Koska induktori toimii tehokkaimmin korkeilla taajuuksilla, induktiolämmitys sai teollisen sovelluksen tehokkaiden generaattorilamppujen kehittämisen ja tuotannon aloittamisen jälkeen . Ennen ensimmäistä maailmansotaa induktiolämmityksen käyttö oli rajallista. Tuolloin generaattoreina käytettiin suurtaajuisia konegeneraattoreita ( V.P. Vologdinin teoksia ) tai kipinäpurkauslaitteita.

Oskillaattoripiiri voi periaatteessa olla mikä tahansa ( multivibraattori , RC-oskillaattori, itsenäisesti viritetty oskillaattori, erilaiset relaksaatiooskillaattorit ), joka toimii induktorikelan muodossa olevalla kuormalla ja jolla on riittävä teho. On myös välttämätöntä, että värähtelytaajuus on riittävän korkea.

Esimerkiksi halkaisijaltaan 4 mm:n teräslangan "leikkaamiseksi" muutamassa sekunnissa vaaditaan vähintään 2 kW:n värähtelyteho vähintään 300 kHz:n taajuudella.

Järjestelmä valitaan seuraavien kriteerien mukaan: luotettavuus; vaihteluiden vakaus; työkappaleessa vapautuvan voiman vakaus; valmistuksen helppous; asennuksen helppous; osien vähimmäismäärä kustannusten vähentämiseksi; sellaisten osien käyttö, jotka yhteensä vähentävät painoa ja mittoja jne.

Useiden vuosikymmenten ajan induktiivista kolmipistegeneraattoria on käytetty korkeataajuisten värähtelyjen generaattorina ( Hartley - generaattori, generaattori, jossa on automuuntajan takaisinkytkentä, induktiiviseen silmukan jännitteenjakajaan perustuva piiri). Tämä on itseherättynyt rinnakkaisvirtalähde anodille ja taajuusselektiivinen piiri, joka on tehty värähtelevälle piirille. Sitä on käytetty menestyksekkäästi ja käytetään edelleen laboratorioissa, korupajoissa, teollisuusyrityksissä sekä amatöörikäytännössä. Esimerkiksi toisen maailmansodan aikana tällaisissa asennuksissa suoritettiin T-34-tankin telojen pintakarkaisu.

Kolmen pisteen haitat:

Matala hyötysuhde (alle 40 % lamppua käytettäessä);
Voimakas taajuuspoikkeama magneettisista materiaaleista valmistettujen aihioiden kuumennushetkellä Curie-pisteen yläpuolella (≈700 °C) (μ muuttuu), mikä muuttaa ihokerroksen syvyyttä ja ennakoimattomasti lämpökäsittelytapaa. Kriittisten osien lämpökäsittelyssä tämä ei ehkä ole hyväksyttävää. Lisäksi tehokkaiden HDTV -laitteistojen on toimittava kapealla Roskomnadzorin sallimalla taajuusalueella , koska huonolla suojauksella ne ovat itse asiassa radiolähettimiä ja voivat häiritä televisio- ja radiolähetyksiä, rannikko- ja pelastuspalveluja.
Kun aihioita vaihdetaan (esimerkiksi pienemmästä suurempaan), "induktori-aihion" järjestelmän induktanssi muuttuu, mikä johtaa myös ihokerroksen taajuuden ja syvyyden muutokseen;
Vaihdettaessa yksikierroskelat monikierrosiksi, suurempiin tai pienempiin, myös taajuus muuttuu.

Babatin , Lozinskyn ja muiden tutkijoiden johdolla kehitettiin kaksi- ja kolmipiirisiä generaattoripiirejä, joilla on korkeampi hyötysuhde (jopa 70%) ja jotka pitävät myös paremmin toimintataajuuden. Heidän toimintansa periaate on seuraava. Kytkettyjen piirien käytöstä ja niiden välisen yhteyden heikkenemisestä johtuen työpiirin induktanssin muutos ei aiheuta voimakasta muutosta taajuudensäätöpiirin taajuudessa. Radiolähettimet on rakennettu saman periaatteen mukaan.

Monipiiristen järjestelmien haittana on lisääntynyt monimutkaisuus ja loisvärähtelyjen esiintyminen VHF-kaistalla, jotka haihduttavat tehoa turhaan ja poistavat asennuksen elementit käytöstä. Myös tällaiset asennukset ovat alttiita viivästyttäville värähtelyille - generaattorin spontaanille siirtymiselle yhdestä resonanssitaajuudesta toiseen.

Nykyaikaiset suurtaajuusgeneraattorit ovat IGBT-kokoonpanoihin tai tehokkaisiin MOSFETeihin perustuvia inverttereitä, jotka yleensä valmistetaan silta- tai puolisiltatasasuuntaajapiirin mukaan. Toimii 500 kHz:n taajuuksilla. Transistorien portit avataan mikrokontrolleriohjausjärjestelmällä. Ohjausjärjestelmä, tehtävästä riippuen, sallii sinun automaattisesti pitää:

vakiotaajuus;
jatkuva teho vapautuu työkappaleessa;
maksimaalinen tehokkuus.

Esimerkiksi kun magneettista materiaalia kuumennetaan Curie-pisteen yläpuolelle, pintakerroksen paksuus kasvaa jyrkästi, virrantiheys laskee ja työkappale alkaa lämmetä huonommin. Myös materiaalin magneettiset ominaisuudet häviävät ja magnetoinnin kääntöprosessi pysähtyy - työkappale alkaa lämmetä huonommin.

Magneettisista materiaaleista valmistettujen työkappaleiden induktiolämmityksen ongelma

Jos induktiolämmityksen invertteri ei ole itseoskillaattori, siinä ei ole itsevirityspiiriä (PLL) ja se toimii ulkoisesta pääoskillaattorista (taajuudella, joka on lähellä värähtelevän "induktorikompensoivan kondensaattoripankin" resonanssitaajuutta piiri). Sillä hetkellä, kun magneettimateriaalista valmistettu työkappale viedään kelaan (jos työkappaleen mitat ovat riittävän suuria ja oikeassa suhteessa induktorin mittoihin), induktorin induktanssi kasvaa jyrkästi, mikä johtaa äkilliseen induktorin pienenemiseen. värähtelypiirin luonnollinen resonanssitaajuus ja sen poikkeama pääoskillaattorin taajuudesta. Piiri menee pois resonanssista pääoskillaattorin kanssa, mikä johtaa sen vastuksen kasvuun ja työkappaleeseen siirretyn tehon äkilliseen laskuun. Jos yksikön tehoa ohjataan ulkoisella virtalähteellä, niin käyttäjän luonnollinen reaktio on nostaa laitteen syöttöjännitettä. Kun työkappale kuumennetaan Curie-pisteeseen, sen magneettiset ominaisuudet häviävät, värähtelypiirin luonnollinen taajuus palaa takaisin pääoskillaattorin taajuudelle. Piirin vastus pienenee jyrkästi, virrankulutus kasvaa jyrkästi. Jos käyttäjällä ei ole aikaa poistaa kohonnutta syöttöjännitettä, yksikkö ylikuumenee ja epäonnistuu. Jos laitteisto on varustettu automaattisella ohjausjärjestelmällä, ohjausjärjestelmän tulee valvoa siirtymistä Curie-pisteen läpi ja automaattisesti vähentää pääoskillaattorin taajuutta säätämällä se resonanssiin värähtelypiirin kanssa (tai vähentää syötettyä tehoa, jos taajuus muutosta ei voida hyväksyä).

Jos ei-magneettisia materiaaleja kuumennetaan, yllä olevalla ei ole merkitystä. Ei-magneettisesta materiaalista valmistetun aihion vieminen kelaan ei käytännössä muuta induktorin induktanssia eikä siirrä toimivan värähtelypiirin resonanssitaajuutta, eikä ohjausjärjestelmää tarvita.

Jos työkappaleen mitat ovat paljon pienempiä kuin induktorin mitat, se ei myöskään siirrä suuresti työpiirin resonanssia.

Induktioliesi

Induktioliesi - keittiön sähköliesi , joka lämmittää metallisia astioita korkeataajuisen magneettikentän synnyttämillä pyörrevirroilla taajuudella 20-100 kHz.

Tällaisella uunilla on korkeampi hyötysuhde verrattuna sähköliesien lämmityselementteihin, koska kehon lämmittämiseen kuluu vähemmän lämpöä, ja lisäksi ei ole kiihtyvyys- ja jäähdytysjaksoa (kun astioiden tuottama energia, mutta ei imeydy hukkaan mennyt).

Induktiosulatusuunit

Induktio (kosketuksettomat) sulatusuunit - sähköuunit metallien sulattamiseen ja ylikuumenemiseen, joissa kuumeneminen tapahtuu metalliupokkaan (ja metallin) tai vain metallissa (jos upokas ei ole metallista) tapahtuvien pyörrevirtojen vuoksi; tämä lämmitysmenetelmä on tehokkaampi, jos upokas on huonosti eristetty).

Sitä käytetään metallurgisten laitosten valimoissa sekä tarkkuusvalupajoissa ja koneenrakennustehtaiden korjaamoissa korkealaatuisten teräsvalujen saamiseksi. Grafiittiupokkaassa on mahdollista sulattaa ei-rautapitoisia metalleja (pronssi, messinki, alumiini) ja niiden seoksia. Induktiouuni toimii muuntajan periaatteella, jossa ensiökääminä on vesijäähdytteinen induktori, toisio- ja samalla kuormana upokkaan metalli. Metallin kuumeneminen ja sulaminen johtuvat siinä virtaavista virroista, jotka syntyvät induktorin luoman sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta.

Muistiinpanot

Induktori tulee sijoittaa mahdollisimman lähelle työkappaletta, jos mahdollista. Tämä ei ainoastaan lisää sähkömagneettisen kentän tiheyttä työkappaleen lähellä (suhteessa etäisyyden neliöön), vaan lisää myös tehokerrointa . $\operaattorinimi {cos} \varphi$
Taajuuden lisääminen vähentää dramaattisesti tehokerrointa (suhteessa taajuuden kuutioon).
Magneettisia materiaaleja kuumennettaessa vapautuu myös lisälämpöä magnetisoinnin käänteisestä johtuen, niiden lämmitys on paljon tehokkaampaa ( Curie-pisteeseen asti ).
Induktoria laskettaessa on otettava huomioon induktoriin johtavien renkaiden induktanssi, joka voi olla paljon suurempi kuin itse induktanssi (jos induktori on tehty yhden pienen kierroksen muodossa halkaisija tai jopa osa kierrosta - kaari).
Joskus käytöstä poistettuja tehokkaita radiolähettimiä käytettiin suurtaajuusgeneraattorina, jossa antennipiiri korvattiin lämmityskelalla.
Induktiokuumennus voidaan suorittaa vedessä, jopa suolaisessa. Koska veteen liuenneet suolojen ionit ovat raskaita ja niillä on suuri inertia, suurtaajuinen sähkömagneettinen kenttä ei voi "ravistaa" niitä eikä saastunut vesi lämpene.

Katso myös

Linkit

Kirjallisuus

Babat G. I., Svenchansky A. D. Sähköiset teollisuusuunit. - M .: Gosenergoizdat, 1948. - 332 s.
Burak Ya. I., Ogirko IV Sylinterimäisen vaipan optimaalinen lämmitys lämpötilasta riippuvaisilla materiaaliominaisuuksilla // Mat. menetelmät ja fiz.-mekh. kentät. - 1977. - Numero. 5 . - S. 26-30 .
Vasiliev AS Lamppugeneraattorit suurtaajuiseen lämmitykseen. - L . : Mashinostroenie, 1990. - 80 s. - (Korkeataajuisen termistin kirjasto; numero 15). - 5300 kappaletta. — ISBN 5-217-00923-3 .
Vlasov VF Radiotekniikan kurssi. - M .: Gosenergoizdat, 1962. - 928 s.
Izyumov N. M., Linde D. P. Radiotekniikan perusteet. - M .: Gosenergoizdat, 1959. - 512 s.
Lozinsky M. G. Induktiolämmityksen teollinen sovellus. - M . : Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, 1948. - 471 s.
Suurtaajuisten virtojen käyttö sähkötermiassa / Ed. A. E. Slukhotsky. - L . : Mashinostroenie, 1968. - 340 s.
Slukhotsky A.E. Induktorit. - L .: Mashinostroenie, 1989. - 69 s. - (Korkeataajuisen termistin kirjasto; numero 12). - 10 000 kappaletta. — ISBN 5-217-00571-8 .
Fogel A. A. Induktiomenetelmä nestemäisten metallien pitämiseksi suspensiossa / Ed. A. N. Shamova. — 2. painos, korjattu. - L .: Mashinostroenie, 1989. - 79 s. - (Korkeataajuisen termistin kirjasto; numero 11). - 2950 kappaletta. — ISBN 5-217-00572-6 .