Bagaimana pemanas aruhan berfungsi dan berfungsi
Prinsip pengendalian pemanas aruhan terdiri daripada memanaskan bahan kerja logam konduktif elektrik melalui arus pusar tertutup yang teraruh di dalamnya.
Arus pusar ialah arus yang timbul dalam wayar pepejal akibat fenomena aruhan elektromagnet apabila wayar ini ditembusi oleh medan magnet berselang-seli. Tenaga digunakan untuk mencipta arus ini, yang ditukar menjadi haba dan memanaskan wayar.
Untuk mengurangkan kerugian ini dan menghapuskan pemanasan, bukannya wayar pepejal, wayar berlapis digunakan, di mana lapisan individu dipisahkan oleh penebat. Pengasingan ini menghalang berlakunya arus pusar tertutup yang besar dan mengurangkan kehilangan tenaga untuk mengekalkannya. Atas sebab inilah teras pengubah, angker penjana, dsb., diperbuat daripada kepingan keluli nipis yang terlindung antara satu sama lain oleh lapisan varnis.
Induktor dalam pemanas aruhan ialah gegelung arus ulang-alik yang direka untuk mencipta medan elektromagnet berselang-seli frekuensi tinggi.
Medan magnet frekuensi tinggi berselang-seli, seterusnya, bertindak pada bahan pengalir elektrik, menyebabkan arus tertutup berketumpatan tinggi di dalamnya dan dengan itu memanaskan bahan kerja sehingga ia cair. Fenomena ini telah diketahui sejak sekian lama dan telah dijelaskan sejak zaman Michael Faraday, yang menggambarkan fenomena aruhan elektromagnet kembali pada tahun 1931
Medan magnet yang berubah-ubah masa mendorong EMF berselang-seli dalam konduktor, yang bersilang dengan garis dayanya. Kawat sedemikian biasanya boleh menjadi belitan pengubah, teras pengubah, atau kepingan pepejal beberapa logam.
Jika EMF teraruh dalam gegelung, maka pengubah atau penerima dihasilkan, dan jika terus dalam litar magnet atau dalam litar pintas, pemanasan aruhan litar magnetik atau gegelung dihasilkan.
Dalam pengubah yang direka bentuk dengan buruk, sebagai contoh, pemanasan teras oleh arus Foucault pasti berbahaya, tetapi dalam pemanas aruhan, fenomena sedemikian mempunyai tujuan yang berguna.
Dari sudut pandangan sifat beban, pemanas aruhan dengan bahagian konduktif yang dipanaskan di dalamnya adalah seperti pengubah dengan litar sekunder litar pintas satu pusingan. Oleh kerana rintangan di dalam bahan kerja adalah sangat kecil, walaupun medan elektrik pusar teraruh kecil adalah mencukupi untuk mencipta arus berketumpatan tinggi sehingga kesan habanya (rujuk. Undang-undang Joule-Lenz) akan menjadi sangat ekspresif dan praktikal.
Relau saluran pertama jenis ini muncul di Sweden pada tahun 1900, ia disuap dengan arus dengan frekuensi 50-60 Hz, ia digunakan untuk mencairkan saluran keluli dan logam dimasukkan ke dalam mangkuk pijar yang disusun dalam cara putaran rantai pendek daripada belitan sekunder sebuah transformer.Masalah kecekapan sudah tentu wujud kerana kecekapannya kurang daripada 50%.
Hari ini, pemanas aruhan ialah pengubah wayarles yang terdiri daripada satu atau lebih lilitan tiub kuprum yang agak tebal di mana penyejuk sistem penyejukan aktif dipam menggunakan pam. Arus ulang alik dengan frekuensi beberapa kilohertz hingga beberapa megahertz digunakan pada badan konduktif tiub, seperti induktor, bergantung pada parameter sampel yang sedang diproses.
Hakikatnya ialah pada frekuensi tinggi arus pusar disesarkan daripada sampel yang dipanaskan oleh arus pusar itu sendiri, kerana medan magnet arus pusar ini menyesarkan arus yang dihasilkan ke arah permukaan.
Ini menjelma sebagai kesan kulit, apabila ketumpatan arus maksimum adalah hasil daripada permukaan bahan kerja yang jatuh pada lapisan nipis, dan semakin tinggi frekuensi dan semakin rendah rintangan elektrik bahan yang dipanaskan, semakin nipis lapisan shell.
Untuk tembaga, sebagai contoh, pada 2 MHz, kulit hanya seperempat milimeter! Ini bermakna bahawa lapisan dalam bilet kuprum dipanaskan bukan secara langsung oleh arus pusar, tetapi oleh pengaliran haba dari lapisan luar nipisnya. Walau bagaimanapun, teknologi ini cukup cekap untuk memanaskan atau mencairkan hampir semua bahan konduktif elektrik dengan pantas.
Pemanas aruhan moden sedang dibina berdasarkan litar berayun (pearuh gegelung dan kapasitor) dikuasakan oleh penyongsang resonan yang disertakan IGBT atau MOSFET — transistormembolehkan untuk mencapai frekuensi operasi sehingga 300 kHz.
Untuk frekuensi yang lebih tinggi, tiub vakum digunakan, yang memungkinkan untuk mencapai frekuensi 50 MHz dan lebih tinggi, sebagai contoh, untuk mencairkan perhiasan, frekuensi yang agak tinggi diperlukan, kerana saiz bahagiannya sangat kecil.
Untuk meningkatkan faktor kualiti litar kerja, mereka menggunakan salah satu daripada dua cara: sama ada meningkatkan kekerapan atau meningkatkan kearuhan litar dengan menambah sisipan feromagnetik pada pembinaannya.
Pemanasan dielektrik juga dijalankan menggunakan medan elektrik frekuensi tinggi dalam industri. Perbezaan daripada pemanasan aruhan ialah frekuensi semasa yang digunakan (sehingga 500 kHz dengan pemanasan aruhan dan lebih daripada 1000 kHz dengan dielektrik). Dalam kes ini, adalah penting bahawa bahan yang akan dipanaskan tidak mengalirkan elektrik dengan baik, i.e. adalah dielektrik.
Kelebihan kaedah ini ialah penjanaan haba secara langsung di dalam bahan. Dalam kes ini, bahan konduktif yang buruk boleh cepat panas dari dalam. Untuk butiran lanjut lihat di sini: Asas fizikal asas kaedah pemanasan dielektrik frekuensi tinggi