Gia nhiệt điện từ

Gia nhiệt từ ( Gia nhiệt cảm ứng) là một quá trình làm nóng không tiếp xúc. Nó sử dụng dòng điện tần số cao để làm nóng vật liệu có dẫn điện. Vì không tiếp xúc, quá trình làm nóng không gây ô nhiễm vật liệu được làm nóng. Nó cũng rất hiệu quả kể từ khi nhiệt thực sự được tạo ra bên trong phôi. Điều này khac các phương pháp nung nóng khác, nơi mà nhiệt được tạo ra trong một ngọn lửa sưởi ấm hoặc yếu tố, mà sau đó được truyền nhiệt cho phôi. Do vậy gia nhiệt cảm ứng là một phương pháp gia nhiệt rất ưu việt trong một số ứng dụng nhất định.

Một nguồn điện tần số cao được sử dụng để tạo ra một từ trường xoáy lớn thông qua một cuộn dây. Cuộn dây này được gọi là các cuộn dây làm việc.

Việc thông qua dòng điện qua cuộn dây này tạo ra một từ trường rất mạnh và thay đổi nhanh chóng trong không gian bên trong các cuộn dây làm việc. Phôi được làm nóng được đặt trong từ trường biến đổi dữ dội này.

Tuỳ theo tính chất của vật liệu phôi, một số quá trình xảy ra xảy ra …

Từ trường xoay chiều gây ra một dòng điện trong các phôi dẫn. Sự sắp xếp của các cuộn dây làm việc và phôi có thể được coi như là một biến áp điện. Các cuộn dây làm việc giống như chính nơi mà năng lượng điện được đưa vào, và phôi giống như là vòng thứ cấp bị ngắn mạch. Điều này gây ra dòng lớn chảy qua các phôi. Chúng được gọi là dòng điện xoáy.

Thêm vào đó, tần số cao được sử dụng trong các ứng dụng cảm ứng nhiệt đưa đến một hiện tượng gọi là hiệu ứng da. Da hiệu quả lực lượng này xen kẽ dòng điện trong một lớp mỏng về phía bề mặt của phôi. Hiệu ứng da tăng sức đề kháng hiệu quả của kim loại để việc thông qua lớn hiện nay. Do đó nó làm tăng đáng kể hiệu ứng nhiệt gây ra bởi dòng điện cảm ứng trong các phôi.

(Mặc dù nhiệt do dòng điện xoáy là mong muốn trong ứng dụng này, nó là thú vị để lưu ý rằng các nhà sản xuất máy biến áp đi đến độ dài lớn để tránh hiện tượng này trong máy biến áp của họ. Lõi biến áp nhiều lớp, lõi sắt bột và ferrites đều được sử dụng để ngăn chặn dòng điện xoáy chảy bên trong lõi biến áp. Bên trong một biến áp, dòng điện xoáy gây ra nhiệt của lõi từ và tạo ra sự  lãng phí.)

Vật liệu sắt từ có một cơ chế làm nóng thêm diễn ra cùng một lúc như các dòng điện xoáy đề cập ở trên. Luân phiên cường độ từ trường bên trong cuộn dây làm việc liên tục và de-hut hut các tinh thể sắt. Này lật nhanh chóng của các lĩnh vực từ gây ra ma sát đáng kể và sưởi ấm bên trong vật liệu. Sưởi ấm do cơ chế này được gọi là tổn thất trễ, và là lớn nhất đối với tài liệu có một vùng rộng lớn bên trong đường cong BH của họ. Điều này có thể là một yếu tố góp phần lớn vào nhiệt sinh ra trong quá trình gia nhiệt cảm ứng, nhưng chỉ diễn ra bên trong vật liệu kim loại màu. Vì lý do này liệu màu tự cho vay dễ dàng hơn để sưởi ấm bằng cảm ứng hơn vật liệu kim loại màu.

Thật thú vị khi lưu ý rằng thép mất tính chất từ ​​của nó khi bị nung nóng trên 700 ° C. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ Curie. Điều này có nghĩa là trên 700 ° C có thể không có nhiệt của vật liệu do mất tính từ. Quá trình nung nóng cao hơn là dòng điện xoáy gây ra một mình. Điều này làm cho thép nóng trên 700 ° C nhiều hơn một thách thức đối với hệ thống sưởi ấm cảm ứng. Thực tế là đồng và nhôm là cả hai dây dẫn điện không từ tính và rất tốt, cũng có thể làm cho các tài liệu này là một thách thức để làm nóng hiệu quả. (Chúng ta sẽ thấy rằng các hành động tốt nhất cho các tài liệu này là để tăng tần số có thể nói hết thiệt hại do hiệu ứng da.)

Nhiệt cảm ứng có thể được sử dụng cho bất kỳ ứng dụng mà chúng tôi muốn làm nóng một vật liệu dẫn điện một cách sạch, hiệu quả và kiểm soát.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là cho niêm phong con dấu chống giả mạo được bị mắc kẹt vào đầu thuốc và uống chai. Một dấu lá phủ một lớp “keo nóng chảy” được đưa vào nắp nhựa và vặn vào đầu mỗi chai trong sản xuất. Các con dấu lá này sau đó được nhanh chóng làm nóng như chai vượt qua dưới một máy cảm ứng trên dây chuyền sản xuất. Nhiệt sinh ra tan chảy keo và con dấu của lá lên trên cùng của chai. Khi nắp được lấy ra, lá vẫn còn cung cấp một con dấu kín và ngăn chặn bất kỳ sự can thiệp hoặc nhiễm các nội dung của lọ cho đến khi khách hàng xuyên qua lá.

Một ứng dụng phổ biến là “getter bắn” để loại bỏ ô nhiễm từ ống sơ tán như bóng đèn hình TV, ống chân không, và đèn phóng điện khí khác nhau. Một vòng của vật liệu dẫn được gọi là một “getter” được đặt bên trong tàu kính sơ tán. Vì sưởi ấm cảm ứng là một quá trình không tiếp xúc nó có thể được sử dụng để làm nóng getter mà đã được niêm phong bên trong tàu. Một cuộn dây làm việc cảm ứng nằm gần với getter bên ngoài của ống chân không và nguồn AC được bật. Trong vòng vài giây bắt đầu nóng cảm ứng, getter được làm nóng trắng nóng, và các hóa chất trong lớp phủ của nó phản ứng với bất kỳ khí trong chân không. Kết quả là các getter hấp thụ bất kỳ dấu vết còn lại cuối cùng của khí bên trong ống chân không và làm tăng độ tinh khiết của chân không.

Tuy nhiên, một ứng dụng phổ biến của gia nhiệt cảm ứng là một quá trình được gọi là Khu lọc được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất chất bán dẫn. Đây là một quá trình trong đó silic được tinh chế bằng phương tiện của một vùng di chuyển của vật liệu nóng chảy. Một tìm kiếm Internet chắc chắn sẽ bật lên thêm chi tiết về quá trình này mà tôi biết rất ít về.

Các ứng dụng khác bao gồm nấu chảy, hàn và hàn hoặc kim loại. Hobs cảm ứng nấu ăn và nồi cơm điện. Kim loại cứng đạn dược, bánh răng, lưỡi cưa và trục ổ đĩa, vv cũng được ứng dụng phổ biến bởi vì quá trình cảm ứng nóng bề mặt của kim loại rất nhanh chóng. Do đó nó có thể được sử dụng để làm cứng bề mặt, và xơ cứng khu vực địa phương của các bộ phận kim loại của “outrunning” sự dẫn nhiệt của nhiệt sâu hơn vào một phần hoặc đến các khu vực xung quanh. Tính chất xúc không sưởi ấm cảm ứng cũng có nghĩa là nó có thể được sử dụng để làm nóng các vật liệu trong các ứng dụng phân tích mà không làm ô nhiễm mẫu. Similiarly, dụng cụ y tế bằng kim loại có thể được tiệt trùng bằng cách đun nóng chúng với nhiệt độ cao trong khi họ vẫn còn được niêm phong trong một môi trường vô trùng được biết, để diệt vi khuẩn.

Trong lý thuyết chỉ có 3 thứ là rất cần thiết:

1. Một nguồn điện tần số cao,

2. Một cuộn dây làm việc để tạo ra từ trường xoay chiều,

3. Một phôi dẫn điện được làm nóng,

Trong thực tế, hệ thống sưởi ấm cảm ứng thực tế thường phức tạp hơn một chút. Ví dụ, một mạng lưới trở kháng phù hợp thường được yêu cầu giữa các nguồn tần số cao và các cuộn dây làm việc để đảm bảo truyền năng lượng tốt. Hệ thống nước làm mát cũng rất phổ biến trong điện cảm ứng để loại bỏ nhiệt thải từ các cuộn dây làm việc. Cuối cùng một số thiết bị điện tử điều khiển được thường được sử dụng để kiểm soát cường độ của dòng điện, và thời gian chu kỳ nhiệt để đảm bảo kết quả phù hợp. Thiết bị điện tử điều khiển cũng bảo vệ hệ thống khỏi bị hư hỏng bởi một số điều kiện hoạt động bất lợi. Tuy nhiên, nguyên tắc cơ bản của hoạt động của bất kỳ máy cảm ứng vẫn giống như mô tả ở trên.

Trong thực tế các cuộn dây làm việc thường được kết hợp vào một mạch cộng hưởng. Điều này có một số lợi thế. Thứ nhất, nó làm cho một trong hai hiện tại hoặc các dạng sóng điện áp trở thành hình sin. . Các dạng sóng hình sin tại các cuộn dây làm việc cũng đại diện cho một tín hiệu tinh khiết hơn và ít gây nhiễu tần số vô tuyến đến gần thiết bị. Này điểm sau đó trở nên rất quan trọng trong các hệ thống công suất lớn. Chúng ta sẽ thấy rằng có một số chương trình cộng hưởng mà các nhà thiết kế của một máy cảm ứng có thể lựa chọn cho các cuộn dây làm việc: