Bagaimana pemanas induksi bekerja dan bekerja

Prinsip pengoperasian pemanas induksi terdiri dari memanaskan benda kerja logam konduktif listrik melalui arus eddy tertutup yang diinduksi di dalamnya.

Arus eddy adalah arus yang timbul pada kabel padat akibat fenomena induksi elektromagnetik ketika kabel ini ditembus oleh medan magnet bolak-balik. Energi digunakan untuk membuat arus ini, yang diubah menjadi panas dan memanaskan kabel.

Untuk mengurangi kerugian ini dan menghilangkan pemanasan, alih-alih kabel padat, kabel berlapis digunakan, di mana masing-masing lapisan dipisahkan oleh isolasi. Isolasi ini mencegah terjadinya arus eddy tertutup yang besar dan mengurangi kehilangan energi untuk mempertahankannya. Karena alasan inilah inti transformator, angker generator, dll., Terbuat dari lembaran baja tipis yang diisolasi satu sama lain dengan lapisan pernis.

Induktor dalam pemanas induksi adalah kumparan arus bolak-balik yang dirancang untuk menciptakan medan elektromagnetik bolak-balik frekuensi tinggi.

Medan magnet frekuensi tinggi bolak-balik, pada gilirannya, bekerja pada bahan konduktif secara elektrik, menyebabkan arus tertutup dengan kepadatan tinggi di dalamnya dan dengan demikian memanaskan benda kerja hingga meleleh. Fenomena ini sudah lama dikenal dan dijelaskan sejak zaman Michael Faraday yang menjelaskan fenomena induksi elektromagnetik kembali pada tahun 1931

Medan magnet yang berubah-ubah waktu menginduksi EMF bolak-balik dalam konduktor, yang berpotongan dengan garis gayanya. Kawat semacam itu umumnya dapat berupa belitan transformator, inti transformator, atau sepotong logam padat.

Jika EMF diinduksi dalam koil, maka transformator atau penerima dihasilkan, dan jika langsung di sirkuit magnetik atau dalam korsleting, pemanasan induksi dari sirkuit atau koil magnetik dihasilkan.

Dalam transformator yang dirancang dengan buruk, misalnya, pemanasan inti oleh arus Foucault akan sangat berbahaya, tetapi dalam pemanas induksi fenomena seperti itu memiliki tujuan yang berguna.

Dari sudut pandang sifat beban, pemanas induksi dengan bagian konduktif yang dipanaskan di dalamnya seperti transformator dengan belitan sekunder hubung singkat satu putaran. Karena resistansi di dalam benda kerja sangat kecil, bahkan medan listrik pusaran kecil yang diinduksi cukup untuk menciptakan arus dengan kepadatan tinggi sehingga efek termalnya (lih. Hukum Joule-Lenz) akan sangat ekspresif dan praktis.

Tungku saluran pertama dari jenis ini muncul di Swedia pada tahun 1900, diumpankan dengan arus dengan frekuensi 50-60 Hz, digunakan untuk melelehkan saluran baja dan logam dimasukkan ke dalam wadah yang diatur dengan cara rotasi rantai pendek. dari belitan sekunder transformator.Masalah efisiensi tentu saja muncul karena efisiensinya kurang dari 50%.

Saat ini, pemanas induksi adalah trafo nirkabel yang terdiri dari satu atau lebih belokan tabung tembaga yang relatif tebal di mana pendingin dari sistem pendingin aktif dipompa menggunakan pompa. Arus bolak-balik dengan frekuensi beberapa kilohertz hingga beberapa megahertz diterapkan ke badan konduktif tabung, seperti induktor, tergantung pada parameter sampel yang diproses.

Faktanya adalah bahwa pada frekuensi tinggi arus eddy dipindahkan dari sampel yang dipanaskan oleh arus eddy itu sendiri, karena medan magnet arus eddy ini memindahkan arus yang dihasilkan ke permukaan.

Ini bermanifestasi sebagai efek kulit, ketika kerapatan arus maksimum adalah hasil dari permukaan benda kerja yang jatuh pada lapisan tipis, dan semakin tinggi frekuensinya dan semakin rendah hambatan listrik dari bahan yang dipanaskan, semakin tipis lapisan cangkangnya.

Untuk tembaga, misalnya, pada 2 MHz, kulitnya hanya seperempat milimeter! Ini berarti bahwa lapisan dalam billet tembaga dipanaskan tidak secara langsung oleh arus eddy, tetapi oleh konduksi panas dari lapisan luarnya yang tipis. Namun, teknologi ini cukup efisien untuk memanaskan atau melelehkan hampir semua bahan konduktif listrik dengan cepat.

Pemanas induksi modern sedang dibangun berdasarkan rangkaian osilasi (koil-induktor dan kapasitor) ditenagai oleh inverter resonansi yang disertakan IGBT atau MOSFET — transistormemungkinkan untuk mencapai frekuensi operasi hingga 300 kHz.

Untuk frekuensi yang lebih tinggi, tabung vakum digunakan, yang memungkinkan untuk mencapai frekuensi 50 MHz dan lebih tinggi, misalnya untuk peleburan perhiasan, diperlukan frekuensi yang cukup tinggi, karena ukuran bagiannya sangat kecil.

Untuk meningkatkan faktor kualitas sirkuit kerja, mereka menggunakan salah satu dari dua cara: meningkatkan frekuensi atau meningkatkan induktansi sirkuit dengan menambahkan sisipan feromagnetik ke konstruksinya.

Pemanasan dielektrik juga dilakukan dengan menggunakan medan listrik frekuensi tinggi di industri. Perbedaan dari pemanasan induksi adalah frekuensi arus yang digunakan (hingga 500 kHz dengan pemanasan induksi dan lebih dari 1000 kHz dengan dielektrik). Dalam hal ini, penting agar zat yang dipanaskan tidak menghantarkan listrik dengan baik, mis. adalah dielektrik.

Keuntungan dari metode ini adalah timbulnya panas langsung di dalam zat. Dalam hal ini, zat konduktif yang buruk dapat dengan cepat memanas dari dalam. Untuk lebih jelasnya lihat di sini: Fondasi fisik dasar dari metode pemanasan dielektrik frekuensi tinggi