Indukcinio šildymo pagrindai
Indukcinis šildymas vyksta elektrai laidžiame objekte (nebūtinai magnetiniame pliene), kai objektas yra dedamas į kintantį magnetinį lauką. Indukcinis šildymas vyksta dėl histerezės ir sūkurinių srovių nuostolių.
Indukcinis šildymas yra elektriškai laidžiojo objekto (paprastai metalo) kaitinimas elektromagnetine indukcija per šilumą, kurią objekte sukuria sūkurinės srovės. Indukcinį šildytuvą sudaro elektromagnetas ir elektroninis generatorius, perduodantis aukšto dažnio kintamąją srovę (AC) per elektromagnetą. Greitai kintantis magnetinis laukas prasiskverbia pro objektą, laidininko viduje sukurdamas elektrines sroves, vadinamas sūkurinėmis srovėmis. Medžiagos pasipriešinimu tekančios sūkurinės srovės ją kaitina šildant džauliu. Feromagnetinėse (ir feromagnetinėse) medžiagose, tokiose kaip geležis, šilumą taip pat gali generuoti magnetinės histerezės nuostoliai. Naudojamos srovės dažnis priklauso nuo objekto dydžio, medžiagos tipo, jungties (tarp darbinės ritės ir šildomo objekto) ir skverbties gylio.
Histerezės nuostoliai atsiranda tik magnetinėse medžiagose, tokiose kaip plienas, nikelis ir labai mažai kitų. Histerezės praradimas nurodo, kad tai sukelia trintis tarp molekulių, kai medžiaga yra magnetuojama pirmiausia viena kryptimi, o paskui kita. Molekulės gali būti laikomos mažais magnetais, kurie sukasi aplink kiekvieną magnetinio lauko posūkio kryptį. Darbas (energija) yra būtinas norint juos apversti. Energija virsta šiluma. Energijos sąnaudos (galia) didėja, kai padidėja apsisukimų dažnis (dažnis).
Sūkurinių srovių nuostoliai atsiranda bet kurioje laidžioje medžiagoje, esant skirtingam magnetiniam laukui. Tai sukelia kryptį, net jei medžiagos neturi jokių magnetinių savybių, paprastai susijusių su geležimi ir plienu. Pavyzdžiai yra varis, žalvaris, aliuminis, cirkonis, nemagnetinis nerūdijantis plienas ir uranas. Sūkurinės srovės yra elektrinės srovės, kurias sukelia transformatoriaus veiksmai medžiagoje. Kaip rodo jų vardas, atrodo, kad jie teka aplink sūkurius kietose medžiagų masėse. Sūkurinių srovių nuostoliai yra daug svarbesni už histerezės nuostolius indukciniame šildyme. Atkreipkite dėmesį, kad indukcinis šildymas taikomas ne magnetinėms medžiagoms, kuriose nėra histerezės nuostolių.
Plienui šildyti kietinant, kalant, lydant ar kitokiais tikslais, kuriems reikia temperatūros, viršijančios Curie temperatūrą, mes negalime priklausyti nuo histerezės. Plienas praranda savo magnetines savybes virš šios temperatūros. Kai plienas šildomas žemiau Curie taško, histerezės indėlis paprastai yra toks mažas, kad jį galima ignoruoti. Visais praktiniais tikslais I2R einamųjų srovių R yra vienintelis būdas elektros energijai paversti šiluma indukcinio šildymo tikslais.
Du pagrindiniai indukcinio šildymo dalykai:
- Kintantis magnetinis laukas
- Elektros laidus medžiaga, patalpinta į magnetinį lauką