İndüksiyonla Isıtma Temelleri
Indüksiyon ısıtma nesne, değişken bir manyetik alana yerleştirildiğinde, elektriksel olarak iletken bir nesnede (zorunlu olarak manyetik çelik olmak zorunda değildir) gerçekleştirilir. İndüksiyonla ısıtma, histerez ve girdap akımı kayıplarından kaynaklanmaktadır.
Indüksiyon ısıtma elektromanyetik indüksiyonla, nesnede girdap akımları tarafından üretilen ısı ile elektriksel olarak iletken bir cismin (genellikle bir metal) ısıtılması işlemidir. Endüksiyonlu ısıtıcı, bir elektromıknatıstan ve elektromıknatıstan yüksek frekanslı bir alternatif akım (AC) geçiren bir elektronik osilatörden oluşur. Hızla değişen manyetik alan, iletken içine girdap akımları adı verilen elektrik akımları üreten nesneye nüfuz eder. Girdap akımları malzemenin direncinden geçen Joule ısıtması ile ısıtılır. Demir gibi ferromanyetik (ve ferrimagnetic) malzemelerde, manyetik histerezis kayıpları ile ısı da üretilebilir. Kullanılan akımın sıklığı nesne boyutuna, malzeme tipine, bağlamaya (çalışma bobini ile ısıtılacak nesne arasında) ve penetrasyon derinliğine bağlıdır.
Histerez kayıpları yalnızca çelik, nikel ve çok az diğerleri gibi manyetik malzemelerde meydana gelir. Histerez kaybı, bunun, malzemenin önce bir yönde ve sonra diğerinde mıknatıslandığı zaman, moleküller arasındaki sürtünmeden kaynaklandığını belirtir. Moleküller, her manyetik alan yönünü tersine çevirerek dönen küçük mıknatıslar olarak kabul edilebilir. Onları döndürmek için çalışmak (enerji) gerekir. Enerji ısıya dönüşür. Enerji harcama gücü (güç), tersine çevirme sıklığı arttıkça artar.
Girdap akımı kayıpları, değişen bir manyetik alanda herhangi bir iletken malzemede meydana gelir. Bu, malzemelerin genellikle demir ve çelikle ilişkili manyetik özelliklerden hiçbirine sahip olmasa bile, pozisyona neden olur. Örnekler bakır, pirinç, alüminyum, zirkonyum, manyetik olmayan paslanmaz çelik ve uranyumdur. Girdap akımları, malzemedeki trafo hareketiyle indüklenen elektrik akımlarıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, katı bir madde kütlesinin içinde girdapların üzerinde girdapların etrafında aktıkları görülüyor. İndüksiyon ısıtmasında girdap akımı kayıpları histerezis kayıplarından çok daha önemlidir. Endüksiyonla ısıtmanın, histerez kaybı meydana gelmeyen manyetik olmayan malzemelere uygulandığını unutmayın.
Sertleşmek, dövme yapmak, eritmek veya Curie sıcaklığının üstünde bir sıcaklık gerektiren herhangi bir amaç için çeliğin ısıtılması için histereziye dayanamayız. Çelik, manyetik sıcaklığını bu sıcaklığın üstünde kaybeder. Çelik Curie noktasının altına ısıtıldığında, histerezin katkısı genellikle göz ardı edilebilecek kadar küçüktür. Tüm pratik amaçlar için, I2Girdap akımlarının R'si, indüksiyonlu ısıtma amacıyla elektrik enerjisinin ısıya çevrilebilmesinin tek yoludur.
İndüksiyonla ısıtmanın gerçekleşmesi için iki temel şey:
- Değişen bir manyetik alan
- Manyetik alana yerleştirilen elektriksel olarak iletken bir malzeme