Cơ bản sưởi ấm cảm ứng
Nhiệt cảm ứng diễn ra trong một vật dẫn điện (không nhất thiết phải là thép từ tính) khi vật được đặt trong một từ trường khác nhau. Gia nhiệt cảm ứng là do độ trễ và tổn thất dòng điện xoáy.
Nhiệt cảm ứng là quá trình làm nóng vật thể dẫn điện (thường là kim loại) bằng cảm ứng điện từ, thông qua nhiệt sinh ra trong vật thể bằng dòng điện xoáy. Một lò sưởi cảm ứng bao gồm một nam châm điện và một bộ dao động điện tử truyền một dòng điện xoay chiều tần số cao (AC) thông qua nam châm điện. Từ trường xen kẽ nhanh chóng xâm nhập vào vật thể, tạo ra dòng điện bên trong dây dẫn, được gọi là dòng điện xoáy. Dòng điện xoáy chảy qua điện trở của vật liệu làm nóng nó bằng cách đốt nóng Joule. Trong các vật liệu sắt từ (và sắt từ) như sắt, nhiệt cũng có thể được tạo ra do tổn thất trễ từ. Tần số của dòng điện được sử dụng phụ thuộc vào kích thước đối tượng, loại vật liệu, khớp nối (giữa cuộn công việc và đối tượng được làm nóng) và độ sâu thâm nhập.
Tổn thất trễ chỉ xảy ra trong các vật liệu từ tính như thép, niken và rất ít các vật liệu khác. Mất độ trễ nói rằng điều này được gây ra bởi ma sát giữa các phân tử khi vật liệu được từ hóa đầu tiên theo một hướng, và sau đó theo hướng khác. Các phân tử có thể được coi là nam châm nhỏ quay xung quanh với mỗi lần đảo chiều của từ trường. Công việc (năng lượng) là cần thiết để xoay chúng. Năng lượng chuyển thành nhiệt. Tỷ lệ chi tiêu năng lượng (năng lượng) tăng với tỷ lệ đảo ngược (tần số) tăng.
Tổn thất dòng điện xảy ra trong bất kỳ vật liệu dẫn điện nào trong từ trường khác nhau. Điều này gây ra tiêu đề, ngay cả khi các vật liệu không có bất kỳ tính chất từ tính thường liên quan đến sắt và thép. Ví dụ như đồng, đồng thau, nhôm, zirconi, thép không gỉ không từ tính và urani. Dòng điện xoáy là dòng điện được tạo ra bởi tác động của máy biến áp trong vật liệu. Như tên của chúng ngụ ý, chúng dường như chảy xung quanh thành những vòng xoáy trên các khối trong một khối vật chất rắn. Tổn thất dòng điện quan trọng hơn nhiều so với tổn thất trễ trong gia nhiệt cảm ứng. Lưu ý rằng gia nhiệt cảm ứng được áp dụng cho các vật liệu không từ tính, trong đó không xảy ra tổn thất trễ.
Để gia nhiệt thép để làm cứng, rèn, nung chảy hoặc bất kỳ mục đích nào khác cần nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Curie, chúng ta không thể phụ thuộc vào độ trễ. Thép mất tính chất từ của nó trên nhiệt độ này. Khi thép được nung nóng dưới điểm Curie, sự đóng góp của độ trễ thường nhỏ đến mức có thể bỏ qua. Đối với tất cả các mục đích thực tế, tôi2R của dòng điện xoáy là cách duy nhất để năng lượng điện có thể biến thành nhiệt cho mục đích sưởi ấm cảm ứng.
Hai điều cơ bản để sưởi ấm cảm ứng xảy ra:
- Một từ trường thay đổi
- Một vật liệu dẫn điện được đặt vào từ trường