Принцип на работа и области на приложение на индукционно нагряване

Електротермични устройства, които загряват електропроводими материали чрез инжектиране на индуктивни токове в тях, се наричат индукционни нагреватели… Тъй като д. и т.н. с. индукцията възниква, когато токовете, които възбуждат електромагнитното поле, се променят, тогава такива устройства могат да работят само на променлив ток.

Основният елемент на индукционните нагреватели е индуктор — бобина, съдържащ определен брой завои, който при преминаване на променлив ток през него създава променливо магнитно поле… Тук се извършва (първото) преобразуване на електрическата енергия в енергия на магнитното поле.

Когато електрически проводимо тяло се въведе в променливо магнитно поле, напр. и т.н. с. причинява появата на «вторичен» ток. Има обратна трансформация (втора) на енергията на магнитното поле в електрическа енергия.

И накрая, вторичният ток, индуциран в нагрятото тяло, според Законът на Джоул-Ленц генерира топлина: електрическата енергия се превръща в топлина. В резултат на третото преобразуване на енергията се получава топлината, която осигурява нагряване или топене на материали в индукционни нагреватели.

 Индукционен отоплителен кръг

За работа на индукционни нагреватели не се изисква директен контакт на източника на енергия с нагрятия обект, а се изисква само наличието на магнитна връзка между обекта и индуктора.

Основното и най -старо приложение на индукционни нагреватели в индустрията е тяхното използване. като индукционни електрически пещипредназначени за топене на цветни и черни метали и техните сплави. Електрическите индукционни пещи осигуряват висока чистота на стопилката, тъй като не въвеждат никакви примеси в разтопения материал.

Освен това индукционните електрически пещи създават равномерно нагряване на цялата маса разтопен материал без значително локално прегряване. Последното обстоятелство е много важно при топене на многокомпонентни сплави, чиито компоненти имат различни точки на топене. При наличие на локално прегряване (като напр в дъгови пещи) в такива сплави интензивно се консумират по-ниско топящи се компоненти и се нарушава първоначалният състав на заряда.

Областта на приложение на индукционните нагреватели не се ограничава само до метални топилни инсталации. Често в съвременното производство индукционно отопление използван от за повърхностно втвърдяване на части, при операциите по огъване на тръби и профилирани валцувани продукти от биметални изделия, за спояване на продукти със сложна конфигурация и др.

При нагряване на електропроводими материали във високочестотно електромагнитно поле важна роля играе повърхностен ефект… Повърхностният ефект се проявява все по -ясно с увеличаване на честотата на захранващия ток.

Възможността за бързо загряване само на горните слоеве на материала, която е необходима при повърхностното втвърдяване, се основава изцяло на използването на този ефект.

Дебелината на слоя, наречена «дълбочина на проникване на ток», зависи от съпротивлението на материала, честотата на тока и абсолютна магнитна пропускливост.

В допълнение, чрез избор на такъв режим на работа на индукционния нагревател, така че да се осигури висока концентрация на индуктивни токове в повърхностните слоеве, може да се постигне значително повишаване на ефективността на нагревателя.

Основното предимство на метода за втвърдяване на индукционната повърхност е възможността за концентрирано освобождаване на топлинна енергия в повърхностните слоеве на продукти с произволна форма и възможност за прехвърляне на енергия без директен контакт между нагревателя и детайла.Равномерността на нагряване на части със сложна конфигурация се осигурява чрез индуктори със специална форма. Общо взето формата на индуктора следва очертанията на частта.

Използването на индукционни нагреватели, като правило, осигурява подобряване на качествените показатели на технологичните операции, увеличаване на производителността на труда и създава условия за преминаване на производството към по -високо ниво с обширна механизация и автоматизация на процесите.

Индукционното нагряване се използва и за такава обща операция като изплуване… Напластяването е постоянното свързване на слоя на заварения метал с основния метал.

Обикновено се използва напластяване на цветни метали и сплави върху стомана и чугунени изделия. За нанасяне на повърхността е необходимо и достатъчно да се стопи пълнежният метал и да се доведе основният метал до температура, близка до точката на топене на пълнежния материал. Пълнещият материал, използван за напластяване, може да бъде под всякаква форма — под формата на пръти, ленти, стърготини и др.

Използването на индукционни нагревателни устройства в промишлеността не се ограничава до разглежданите примери, обхватът на тяхното приложение е изключително широк и се увеличава всяка година.

Значителни предимства при използването на методи за индукционно нагряване — ефективност, гъвкавост на приложение, високо качество на продуктите, нарастване на производителността на труда и т.н.