Moje tłumaczenie bardzo ciekawego materiału o nagrzewaniu indukcyjnym ze strony Richie`s Tesla Coil Web Page Cz. 2

W JAKICH APLIKACJACH STOSUJE SIĘ NAGRZEWANIE INDUKCYJNE ?


      Nagrzewanie indukcyjne stosuje się wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba ogrzania przewodzącego materiału w sposób czysty, efektywny i kontrolowany.
      Jedno z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań to uszczelnianie kapsułek leków i butelek do napojów. Foliowa uszczelka z naniesioną warstwą aluminium pokryta klejem topiącym się pod wpływem ciepła umieszczana jest w nakrętce a ta z kolei zakręcana na butelce. Uszczelka gwałtownie rozgrzewa się gdy butelka znajdzie się pod nagrzewnicą indukcyjną na linii produkcyjnej. Pod wpływem generowanego ciepła klej topi się i przykleja uszczelkę do butelki. Nawet gdyby w trakcie przewozu doszło do rozszczelnienia nakrętki to nie nastąpi zanieczyszczenie napojów bądź pakowanych tą techniką leków.

      Innym bardzo rozpowszechnionym zastosowaniem tej technologii jest usuwanie zanieczyszczeń i pozostałości gazów z kineskopów TV, rur próżniowych i wszelkiego rodzaju lamp wyładowczych.
Łatwoodparowywujący, przewodzący materiał (np. metale aktywne) umieszcza się wewnątrz np. kineskopu TV, odpompowuje powietrze do osiągnięcia bardzo wysokiej próżni i hermetyzuje kineskop. Następnie w pobliżu materiału, który znajduje się już wewnątrz bańki umieszcza się zwoje robocze nagrzewnicy indukcyjnej. W czasie ok 1 sekundy materiał rozgrzewa się i zaczyna reagować chemicznie z zanieczyszczeniami i pozostałościami gazów, których nie udało się wypompować pompą próżniową. Pozostałości gazów "zamieniają się" w ciało stałe i nie przeszkadzają np. elektronom w dotarciu do materiału luminescencyjnego. W ten sposób osiąga się niezwykle wysoką próżnię.
                  
Rys. proces usuwania pozostałości gazów z kineskopu TV i lampy wyładowczej. Getter - materiał pochłaniający

      Kolejnym zastosowaniem nagrzewania indukcyjnego jest proces zwany oczyszczaniem strefowym stosowany w przemyśle wytwarzania półprzewodników. Oczyszczanie krzemu polega na przesuwaniu się strefy, w której pierwiastek jest stapiany.

Rys. Schemat procesu oczyszczania strefowego

      Inne zastosowania to spawanie, twarde lutowanie, zgrzewanie materiałów. Ostatnio coraz bardziej popularne gotowanie na kuchenkach indukcyjnych. Bardzo często w przemyśle stosuje się nagrzewanie indukcyjne do hartowania metali np. zębów kół zębatych czy pił do metali, stosuje się ten rodzaj nagrzewania ze względu na fakt bardzo szybkiego nagrzewania i możliwości ogrzania wybranych obszarów.
      I na koniec jeszcze jedno ważne zastosowanie. Ze względu na bezkontaktową naturę nagrzewania indukcyjnego stosuje się je do sterylizacji elementów medycznych już w zamkniętych szczelnie pojemnikach.

CO JEST NIEZBĘDNE DO REALIZACJI NAGRZEWANIA INDUKCYJNEGO ?
W teorii potrzeba jedynie trzech elementów do zrealizowania nagrzewana indukcyjnego:
- Źródła energii elektrycznej o wysokiej częstotliwości,
- Cewki roboczej, która będzie generować szybkozmienne pole magnetyczne,
- Materiału, który chcemy ogrzać, oczywiście musi być przewodnikiem prądu elektrycznego.

      Powiesz, mam to wszystko. Niestety w praktyce system nagrzewania indukcyjnego jest dużo bardziej skomplikowany. Na przykład pomiędzy źródłem wysokiej częstotliwości a cewką roboczą koniecznie trzeba zastosować układ dopasowania impedancji dla dobrego transferu mocy. Kolejnym koniecznym elementem jest system wodnego chłodzenia, który odbierze wydzielające się ciepło z cewki roboczej i układu dopasowania impedancji. Wreszcie na koniec konieczne jest zastosowanie elektronicznego sterownika dla kontrolowania procesu nagrzewania i dla zabezpieczenia samego urządzenia przed np. przegrzaniem. W każdym bądź razie główna zasada działania nagrzewnicy indukcyjnej pozostaje taka sama jak opisana wcześniej.

PRAKTYCZNA REALIZACJA
      W praktyce cewka robocza jest elementem obwodu rezonansowego. Taka realizacja ma kilka zalet, po pierwsze przebieg napięcia i prądu w obwodzie jest sinusoidalny, minimalizuje to straty w układzie inwertera (źródła częstotliwości) poprzez umożliwienie korzystnego przełączania tranzystorów w momencie przechodzenia wartości prądu lub napięcia przez zero w zależności od konfiguracji układu. Sinusoidalny kształt przebiegu w cewce roboczej zawsze reprezentuje czysty sygnał i powoduje dużo mniej zakłóceń mogących wpływać niekorzystnie na sąsiednie urządzenia. Istnieją trzy schematy budowy układu rezonansowego, z których projektant nagrzewnicy indukcyjnej może wybrać podczas projektowania.

C.D.N.

Strona 2 z 2