Elektrotermická zařízení, která ohřívají elektricky vodivé materiály tím, že do nich indukují indukované proudy, se nazývají indukční ohřívače. Protože e. d.s. Protože k indukci dochází, když se mění proudy budící elektromagnetické pole, mohou taková zařízení pracovat pouze se střídavým proudem.
Hlavním prvkem indukčních ohřívačů je induktor – cívka, obsahující určitý počet závitů, který při průchodu střídavým proudem vytváří střídavé magnetické pole. Zde dochází k přeměně (nejprve) elektrické energie na energii magnetického pole.
Když je elektricky vodivé těleso vloženo do střídavého magnetického pole, např. v něm indukované. d.s. způsobuje vzhled „sekundárního“ proudu. Dochází k reverzní přeměně (druhé) energie magnetického pole na elektrickou energii.
A konečně sekundární proud indukovaný v zahřátém tělese podle Joule-Lenzova zákona uvolňuje teplo: elektrická energie se mění v tepelnou energii. V důsledku třetí přeměny energie se získává teplo, které zajišťuje ohřev nebo tavení materiálů v indukčních ohřívačích.
Schéma indukčního ohřevu
Pro provoz indukčních ohřívačů není nutný přímý kontakt zdroje energie s vyhřívaným předmětem, ale je nutná pouze přítomnost magnetického spojení mezi předmětem a induktorem.
Hlavním a nejdelším využitím indukčních ohřívačů v průmyslu je jejich použití jako indukční elektrické pece, určený pro tavení neželezných a železných kovů a jejich slitin. Indukční elektrické pece poskytují vysokou čistotu tavby, protože nevnášejí do taveniny žádné nečistoty.
Indukční elektrické pece navíc vytvářejí rovnoměrný ohřev celé hmoty roztaveného materiálu bez výrazného lokálního přehřívání. Posledně jmenovaná okolnost je velmi důležitá při tavení vícesložkových slitin, jejichž složky mají různé teploty tavení. Při lokálním přehřátí (jako např. v obloukových pecích) dochází v takových slitinách k intenzivnímu vypalování tavitelnějších složek a k narušení původního složení vsázky.
Rozsah použití indukčních ohřívačů není omezen na zařízení pro tavení kovů. Velmi často se v moderní výrobě používá indukční ohřev pro povrchové kalení dílů, při operacích ohýbání trubek a profilového válcování bimetalických výrobků, pro pájení výrobků složité konfigurace atd.
Při ohřevu elektricky vodivých materiálů ve vysokofrekvenčním elektromagnetickém poli hraje důležitou roli přítomnost povrchového efektu. Povrchový efekt je stále výraznější s rostoucí frekvencí napájecího proudu.
Schopnost rychle zahřát pouze horní vrstvy materiálu, nutné pro povrchové kalení, je zcela založena na využití tohoto efektu.
Tloušťka vrstvy, nazývaná „hloubka průniku proudu“, závisí na měrném odporu materiálu, frekvenci proudu a absolutní magnetické permeabilitě.
Navíc volbou takového provozního režimu indukčního ohřívače, který zajišťuje vysokou koncentraci indukovaných proudů v povrchových vrstvách, je možné dosáhnout výrazného zvýšení účinnosti ohřívače.
Hlavní předností metody indukčního povrchového kalení je možnost soustředěného uvolňování tepelné energie v povrchových vrstvách výrobků libovolného tvaru a možnost přenosu energie bez přímého kontaktu mezi ohřívačem a dílem. Rovnoměrný ohřev součástí se složitými konfiguracemi je zajištěn pomocí speciálně tvarovaných induktorů. Obecně tvar induktoru kopíruje obrys součásti.
Použití indukčních ohřívačů zpravidla zlepšuje kvalitativní ukazatele technologických operací, zvyšuje produktivitu práce a vytváří podmínky pro přechod výroby na vyšší úroveň s rozsáhlou mechanizací a automatizací procesů.
Indukční ohřev se používá i pro takové běžné operace, jako je tvrdonávar. Nanášení je trvalé spojení vrstvy naneseného kovu se základním kovem.
Obvykle se používá nanášení neželezných kovů a slitin na ocelových a litinových výrobcích. Pro navařování je nutné a postačující roztavit přídavný kov a přivést základní kov na teplotu blízkou bodu tání přídavného materiálu. Výplňový materiál použitý pro povrchovou úpravu může být v jakékoli formě – ve formě tyčí, pásů, třísek atd.
Využití indukčních ohřívacích zařízení v průmyslu není omezeno na probírané příklady, rozsah jejich použití je extrémně široký a každým rokem se zvyšuje.
Významné výhody použití metod indukčního ohřevu – účinnost, všestrannost použití, vysoká kvalita výrobků, zvýšená produktivita práce atd. – umožňují hodnotit tyto metody jako progresivní a indukční ohřívače považovat za nejpokročilejší typ elektrotepelných zařízení.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
