Grundlæggende om induktionsvarme
Induktionsvarme finder sted i et elektrisk ledende objekt (ikke nødvendigvis magnetisk stål), når objektet placeres i et varierende magnetfelt. Induktionsopvarmning skyldes hysterese og virvel-strømtab.
Induktionsvarme er processen til opvarmning af et elektrisk ledende objekt (normalt et metal) ved elektromagnetisk induktion gennem varme genereret i objektet af hvirvelstrømme. En induktionsvarmer består af en elektromagnet og en elektronisk oscillator, der fører en højfrekvens vekselstrøm (AC) gennem elektromagneten. Det hurtigt skiftende magnetfelt trænger ind i objektet og genererer elektriske strømme inde i lederen, kaldet virvelstrømme. Virvelstrømmene, der strømmer gennem modstanden i materialet, opvarmer det ved Joule-opvarmning. I ferromagnetiske (og ferrimagnetiske) materialer som jern kan varme også frembringes ved magnetiske hysteresetab. Hyppigheden af den anvendte strøm afhænger af objektets størrelse, materialetype, kobling (mellem arbejdsspolen og genstanden, der skal opvarmes) og gennemtrængningsdybden.
Hysteresetab forekommer kun i magnetiske materialer såsom stål, nikkel og meget få andre. Hysteresetab siger, at dette skyldes friktion mellem molekyler, når materialet magnetiseres først i en retning og derefter i den anden. Molekylerne kan betragtes som små magneter, der vender sig om hver reversering af retningen af magnetfeltet. Arbejde (energi) er nødvendigt for at vende dem rundt. Energien omdannes til varme. Udgiftstakten for energi (strøm) stiger med en forøget omdrejningshastighed (frekvens).
Eddy-nuværende tab forekommer i ethvert ledende materiale i et varierende magnetfelt. Dette forårsager overskrift, selvom materialerne ikke har nogen af de magnetiske egenskaber, der normalt er forbundet med jern og stål. Eksempler er kobber, messing, aluminium, zirkonium, ikke-magnetisk rustfrit stål og uran. Eddy strømme er elektriske strømme induceret af transformer handling i materialet. Som navnet antyder, synes de at flyde rundt i hvirvler på eddier inden for en solid masse materiale. Eddy-nuværende tab er meget vigtigere end hysteresetab i induktionsvarme. Bemærk, at induktionsvarme påføres til ikke-magnetiske materialer, hvor der ikke forekommer hysterese-tab.
Til opvarmning af stål til hærdning, smedning, smeltning eller andre formål, der kræver en temperatur over Curie-temperaturen, kan vi ikke afhænge af hysterese. Stål mister sine magnetiske egenskaber over denne temperatur. Når stål opvarmes under Curie-punktet, er hysteresens bidrag sædvanligvis så lille, at det kan ignoreres. For alle praktiske formål er I2R af hvirvelstrømmen er den eneste måde, hvorpå elektrisk energi kan omdannes til varme til induktionsvarmeformål.
To grundlæggende ting til induktion opvarmning at forekomme:
- Et skiftende magnetfelt
- Et elektrisk ledende materiale placeret i magnetfeltet