Moje tłumaczenie bardzo ciekawego materiału o nagrzewaniu indukcyjnym ze strony Richie`s Tesla Coil Web Page

To dopiero moje początki z tłumaczeniem tekstów technicznych, więc jeśli zauważyłeś błąd - napisz mi o tym.

WPROWADZENIE

       Nagrzewanie indukcyjne jest bezkontaktowym procesem termicznej obróbki metali. Wykorzystuje elektryczność o wysokiej częstotliwości do nagrzewania materiałów, które są przewodnikami prądu.
      Ponieważ jest to proces bezkontaktowy nie zanieczyszcza materiału i jest bardzo wydajny z racji tego, że ciepło generowane jest wewnątrz obrabianego przewodnika. Jest przeciwieństwem innych metod ogrzewania, w których ciepło jest generowane płomieniem albo elementem grzejnym. Wszystkie te zalety stawiają tę technologię jako unikalną aplikację dla przemysłu.

JAK TO DZIAŁA ?

      Źródło elektryczności o wysokiej częstotliwości wykorzystywane jest do sterowania dużego, zmiennego prądu płynącego w uzwojeniu roboczym.
      Przepływ prądu przez to uzwojenie generuje bardzo silne i szybkozmienne pole magnetyczne. Obrabiany przedmiot zostanie ogrzany jeśli zostanie umieszczony w zasięgu tego pola.






      Zmienne pole magnetyczne indukuje w przewodzącym materiale obrabianym przepływ prądu. Ustawienie uzwojenia roboczego i przedmiotu obrabianego przypomina zwykły transformator elektryczny. Uzwojenie robocze jest jak cewka pierwotna tego trafa, do której doprowadzany jest przemienny prąd, a przedmiot obrabiany jest uzwojeniem wtórnym w którym wystąpiło zwarcie obwodu. Powoduje to przepływ ogromnych prądów wewnątrz materiału. Prądy te nazywa się prądami wirowymi.
      Ponadto wysoka częstotliwość stosowana w aplikacjach grzania indukcyjnego wywołuje zjawisko nazywane efektem naskórkowości (Efektem Kelvina). Efekt ten wymusza nierównomierny rozkład gęstości prądu zmiennego wewnątrz przewodnika, powoduje jego największą gęstość na powierzchni i przepływ w głąb. Efekt ten powoduje też zwiększenie efektywnej rezystancji metalu dla przepływu większego prądu. Wszystkie te czynniki mają wpływ na znaczne poprawienie efektu końcowego czyli nagrzewania materiału.
           

A CO Z METALAMI FERROMAGNETYCZNYMI?

      Dla żelazowych stopów, czystego żelaza i niektórych stali istnieje dodatkowy mechanizm ogrzewania trwający w tym samym czasie lecz ważniejszy.
      Silne, szybkozmienne pole magnetyczne wewnątrz uzwojenia roboczego wielokrotnie magnesuje i demagnesuje kryształy żelaza, powoduje to ich gwałtowne obracanie i silne tarcie co w konsekwencji znacznie ogrzewa materiał.
Zjawisko to nazywa się stratami histerezowymi i występuje w wielu materiałach, które mają dużą przestrzeń w obszarze krzywej histerezy. Jest to bardzo ważny czynnik przyczyniający się do generowania ciepła podczas grzania indukcyjnego ale tylko w ferrytowych materiałach. Z tych przyczyn materiały żelazowe ogrzewają się znacznie łatwiej i szybciej niż materiały nieżelazowe.
Rys. Indukcyjny piec do topienia miedzi

     Interesującą rzeczą jest to, że materiały magnetyczne powyżej temperatury 700 ⁰C, tzw. temperatura Curie, przestają być ogrzewane na skutek strat histerezowych. Ogrzewanie ich powyżej tej temperatury można prowadzić tylko indukując w nich przepływ prądów wirowych.
     Oznacza to, że ogrzewanie stali powyżej temp. 700 ⁰C jest sporym wyzwaniem dla systemów grzania indukcyjnego, także ogrzewanie miedzi i aluminium, które są przecież niemagnetyczne może sprawiać problemy, są jednak dobrymi przewodnikami prądu i to sprawia że można je również w ten sposób efektywnie ogrzewać. (Wiemy, że najlepszy przebieg grzania w tych materiałach osiągnie się przez podwyższenie częstotliwości prądu, co w konsekwencji spowoduje większe straty na skutek powstawania efektu naskórkowości.)

Strona 1 z 2