Indukcija sildīšanas princips ir izmantots ražošanas procesos kopš 20. gadsimta 20. gadiem. Tā kā tiek teikts - nepieciešamība ir izgudrojuma māte, 2. pasaules kara laikā vajadzība pēc ātra procesa, lai sacietētu metāls dzinējs, ir ātri izstrādājis indukcijas sildīšanas tehnoloģiju. Šodien mēs redzam šīs tehnoloģijas pielietojumu mūsu ikdienas prasībās. Nesen nepieciešamība pēc uzlabotas kvalitātes kontroles un drošas ražošanas tehnikas atkal ir pievērsusi šo tehnoloģiju uzmanības centrā. Izmantojot mūsdienu augstākās klases tehnoloģijas, tiek ieviestas jaunas un uzticamas metodes indukcijas apkures ieviešanai.
Kas ir indukcijas apkure?
The darba princips indukcijas sildīšanas procesa kombinācija ir apvienota elektromagnētiskās indukcijas un Džoula sildīšanas recepte. Indukcijas sildīšanas process ir bezkontakta process elektriski vadoša metāla sildīšanai, ģenerējot virpuļstrāvas metāla iekšienē, izmantojot elektromagnētiskās indukcijas principu. Tā kā radītā virpuļstrāva plūst pret metāla pretestību, pēc Džoula sildīšanas principa metālā rodas siltums.
Kā darbojas indukcijas apkure?
Faraday likuma pārzināšana ir ļoti noderīga, lai izprastu indukcijas sildīšanas darbību. Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu, mainot elektrisko lauku iekšā diriģents rada ap to mainīgu magnētisko lauku, kura stiprums ir atkarīgs no pielietotā elektriskā lauka lieluma. Šis princips darbojas arī otrādi, kad vadītājā tiek mainīts magnētiskais lauks.
Tātad, iepriekšminētais princips tiek izmantots induktīvajā sildīšanas procesā. Šeit ciets stāvoklis RF frekvence strāvas padeve tiek uzklāta uz induktīvās spoles un sildāmo materiālu ievieto spoles iekšpusē. Kad Maiņstrāva tiek izvadīts caur spoli, ap to tiek radīts mainīgs magnētiskais lauks saskaņā ar Faradeja likumu. Kad materiāls, kas ievietots induktora iekšpusē, atrodas šī mainīgā magnētiskā lauka diapazonā, materiālā rodas virpuļstrāva.
Tagad tiek ievērots Džoula sildīšanas princips. Saskaņā ar to, kad strāva tiek izvadīta caur materiālu, materiālā rodas siltums. Tātad, kad materiālā rodas strāva inducētā magnētiskā lauka dēļ, plūstošā strāva rada siltumu no materiāla iekšpuses. Tas izskaidro bezkontakta induktīvās sildīšanas procesu.
Metāla induktīvā sildīšana
Indukcijas apkures loku shēma
Indukcijas sildīšanas procesā izmantotais iestatījums sastāv no RF barošanas avota, lai nodrošinātu maiņstrāvu ķēdē. Kā induktors tiek izmantota vara spole, un tai tiek uzlikta strāva. Karsējamais materiāls tiek ievietots vara spoles iekšpusē.
Tipiska indukcijas apkures iestatīšana
Mainot pielietotās strāvas stiprumu, mēs varam kontrolēt apkures temperatūru. Tā kā virpuļstrāva, kas rodas materiāla iekšienē, plūst pretēji materiāla elektriskajai pretestībai, šajā procesā tiek novērota precīza un lokalizēta apkure.
Bez virpuļstrāvas siltumu rada arī histerēze magnētiskajās daļās. Magnētiskā materiāla piedāvātā elektriskā pretestība pret mainīgo magnētisko lauku induktorā izraisa iekšēju berzi. Šī iekšējā berze rada siltumu.
Tā kā indukcijas sildīšanas process ir bezkontakta sildīšanas process, sildāmais materiāls var atrasties prom no barošanas avota vai iegremdēt šķidrumā, jebkurā gāzveida vidē vai vakuumā. Šim apkures procesa veidam nav nepieciešamas degšanas gāzes.
Faktori, kas jāņem vērā, projektējot indukcijas apkures sistēmu
Tur ir daži faktori tas jāņem vērā, projektējot indukcijas apkures sistēmu jebkura veida lietojumiem.
- Parasti indukcijas sildīšanas procesu izmanto metāliem un vadošiem materiāliem. Nevadošo materiālu var sildīt tieši.
- Uzklājot uz magnētiskiem materiāliem, siltumu rada gan virpuļstrāva, gan magnētisko materiālu histerēzes efekts.
- Mazi un plāni materiāli tiek ātri sasildīti, salīdzinot ar lieliem un bieziem materiāliem.
- Augstāka maiņstrāvas frekvence, mazāks iespiešanās dziļums.
- Materiāli ar lielāku pretestību ātri tiek sasildīti.
- Induktoram, kurā paredzēts ievietot sildāmo materiālu, vajadzētu ļaut viegli ievietot un noņemt materiālu.
- Aprēķinot barošanas jaudu, jāņem vērā sildāmā materiāla īpatnējais siltums, materiāla masa un nepieciešamā temperatūras paaugstināšanās.
- Lai noteiktu elektroenerģijas padeves jaudu, jāņem vērā arī siltuma zudumi, kas rodas no vadīšanas, konvekcijas un starojuma.
Indukcijas sildīšanas formula
Virpuļstrāvas iekļūto materiāla dziļumu nosaka pēc induktīvās strāvas biežuma. Strāvas nesošajiem slāņiem efektīvo dziļumu var aprēķināt kā
D = 5000 √ρ / µfŠeit d norāda dziļumu (cm), materiāla relatīvo magnētisko caurlaidību apzīmē ar µ, ρ materiāla pretestība om-cm, f norāda maiņstrāvas lauka frekvenci Hz.
Indukcijas sildīšanas spoles dizains
Spole, ko izmanto kā induktoru, kurai tiek pielietota jauda, ir dažādās formās. Materiāla inducētā strāva ir proporcionāla spoles pagriezienu skaitam. Tādējādi indukcijas sildīšanas efektivitātei un efektivitātei ir svarīga spoles konstrukcija.
Parasti indukcijas spoles ir vara dzesētāji ar ūdens dzesēšanu. Pamatojoties uz mūsu lietojumiem, tiek izmantotas dažādas ruļļu formas. Visbiežāk tiek izmantota vairāku pagriezienu spirālveida spole. Šai spolei apkures modeļa platumu nosaka pagriezienu skaits spolē. Viena pagrieziena spoles ir noderīgas lietojumos, kur nepieciešama sasmalcināta sagataves vai materiāla gala josla.
Daudzstāvu spirālveida spole tiek izmantota vairāk nekā viena sagataves sildīšanai. Pankūku spole tiek izmantota, ja ir nepieciešams sildīt tikai vienu materiāla pusi. Iekšējo spoli izmanto iekšējo urbumu sildīšanai.
Induktīvās apkures pielietojums
- Ar induktīvo sildīšanas procesu ir iespējama mērķtiecīga apkure virsmas apsildīšanai, kausēšanai, lodēšanai.
- Papildus metāliem šķidruma vadītāju un gāzveida vadītāju sildīšana ir iespējama ar induktīvo sildīšanu.
- Silīcija sildīšanai pusvadītāju nozarēs tiek izmantots induktīvās sildīšanas princips.
- Šo procesu izmanto induktīvās krāsnīs, lai sildītu metālu līdz tā kušanas temperatūrai.
- Tā kā tas ir bezkontakta sildīšanas process, vakuuma krāsnis izmanto šo procesu, lai izgatavotu specializētu tēraudu un sakausējumus, kas oksidētos, sildot skābekļa klātbūtnē.
- Indukcijas sildīšanas procesu izmanto metālu un dažreiz plastmasas metināšanai, ja tos pielieto ar feromagnētisko keramiku.
- Virtuvē izmantotās indukcijas krāsnis darbojas pēc induktīvās sildīšanas principa.
- Karbīda cietlodēšanai uz vārpstas tiek izmantots indukcijas sildīšanas process.
- Pudeļu un farmaceitisko izstrādājumu hermētiskai vāciņu aizzīmogošanai tiek izmantots indukcijas sildīšanas process.
- Plastmasas iesmidzināšanas modelēšanas mašīna izmanto indukcijas sildīšanu, lai uzlabotu iesmidzināšanas energoefektivitāti.
Apstrādes rūpniecībai indukcijas apkure nodrošina spēcīgu konsekvences, ātruma un kontroles paketi. Tas ir veikls, ātrs un nepiesārņojošs apkures process. Induktīvās sildīšanas laikā novērotos siltuma zudumus var atrisināt, izmantojot Lenca likumu. Šis likums parādīja veidu, kā produktīvi izmantot siltuma zudumus, kas rodas induktīvās sildīšanas procesā. Kurš no induktīvās apkures pielietojumiem ir jūs pārsteigis?
