Grunnleggende om induksjon oppvarming
Induksjonsoppvarming finner sted i et elektrisk ledende objekt (ikke nødvendigvis magnetisk stål) når gjenstanden plasseres i et varierende magnetfelt. Induksjonsvarme skyldes hysterese og virvelstrømstap.
Induksjonsoppvarming er prosessen med å varme opp et elektrisk ledende objekt (vanligvis et metall) ved elektromagnetisk induksjon, gjennom varme som genereres i objektet av virvelstrømmer. En induksjonsvarmer består av en elektromagnet og en elektronisk oscillator som fører en høyfrekvent vekselstrøm (AC) gjennom elektromagneten. Det raskt vekslende magnetfeltet trenger gjennom gjenstanden og genererer elektriske strømmer inne i lederen, kalt virvelstrømmer. Virvelstrømmene som strømmer gjennom motstanden til materialet, varme det opp ved Joule-oppvarming. I ferromagnetiske (og ferrimagnetiske) materialer som jern, kan varme også genereres ved magnetiske hysteresetap. Frekvensen av brukt strøm avhenger av objektstørrelse, materialtype, kobling (mellom arbeidsspolen og gjenstanden som skal varmes opp) og gjennomtrengningsdybden.
Hysteresetap forekommer bare i magnetiske materialer som stål, nikkel og svært få andre. Hysteresetap sier at dette skyldes friksjon mellom molekyler når materialet magnetiseres først i en retning og deretter i den andre. Molekylene kan betraktes som små magneter som vender seg om hver reversering av retningen av magnetfeltet. Arbeid (energi) er nødvendig for å snu dem rundt. Energien konverterer til varme. Utgiftstakten for energi (kraft) øker med en økt returhastighet (frekvens).
Eddy-nåværende tap forekommer i noe ledende materiale i et varierende magnetfelt. Dette fører til overskrift, selv om materialene ikke har noen av de magnetiske egenskapene som vanligvis er forbundet med jern og stål. Eksempler er kobber, messing, aluminium, zirkonium, ikke-magnetisk rustfritt stål og uran. Eddystrømmer er elektriske strømmer innledet av transformatorvirkning i materialet. Som navnet tilsier, ser de ut til å flyte rundt i virvler på eddier i en solid masse materiale. Eddy-nåværende tap er mye viktigere enn hysteresetap i induksjonsoppvarming. Vær oppmerksom på at induksjonsvarme påføres ikke-magnetiske materialer, hvor det ikke forekommer hysterese-tap.
For oppvarming av stål for herding, smiing, smelting eller andre formål som krever en temperatur over Curie-temperaturen, kan vi ikke stole på hysterese. Stål mister sine magnetiske egenskaper over denne temperaturen. Når stål er oppvarmet under Curie-punktet, er hysteresens bidrag vanligvis så lite at det kan ignoreres. For alle praktiske formål er jeg2R av virvelstrømmene er den eneste måten elektrisk energi kan omdannes til varme til induksjonsoppvarming.
To grunnleggende ting for induksjonsoppvarming skal skje:
- Et skiftende magnetfelt
- Et elektrisk ledende materiale plassert i magnetfeltet