Principios básicos de calefacción por inducción
Calefacción de indución ten lugar nun obxecto conducente eléctricamente (non necesariamente de aceiro magnético) cando o obxecto está colocado nun campo magnético diferente. A calefacción por inducción débese á histéresis e ás perdas de corrente de torrente
Calefacción de indución É o proceso de quentar un obxecto conducindo eléctricamente (normalmente un metal) por inducción electromagnética, a través da calor xerada no obxecto por correntes eddy. Un calefactor de indución está composto por un electroimán e un oscilador electrónico que pasa unha corrente alterna de alta frecuencia (AC) a través do electroimán. O campo magnético con alternancia rápida penetra no obxecto, xerando correntes eléctricas no interior do condutor, chamadas correntes de torrente. As correntes brancas que flúen a través da resistencia do calor quéntano mediante Calefacción de Joule. En materiais ferromagnéticos (e ferrimagnéticos) como o ferro, a calor tamén pode xerarse por perdas de histéresis magnética. A frecuencia de corrente empregada depende do tamaño do obxecto, do tipo de material, do acoplamiento (entre a bobina de traballo e do obxecto que se quente) e da profundidade de penetración.
As perdas de histéresis só se producen en materiais magnéticos como o aceiro, o níquel e moi poucos outros. A perda de histéresis afirma que isto é causada pola fricción entre moléculas cando o material se magnetiza primeiro nunha dirección e despois no outro. As moléculas poden considerarse como imáns pequenos que se xiren con cada inversión da dirección do campo magnético. Requírese o traballo (enerxía) para activalos. A enerxía convértese en calor. A taxa de gasto de enerxía (potencia) aumenta cun aumento da taxa de inversión (frecuencia).
As perdas de Eddy-Current ocorren en calquera material de condución nun campo magnético variable. Isto provoca a partida, mesmo se os materiais non teñen ningunha das propiedades magnéticas normalmente asociadas con ferro e aceiro. Exemplos son cobre, bronce, aluminio, circonio, aceiro inoxidable non magnético e uranio. As correntes de Foucault son correntes eléctricas inducidas pola acción do transformador no material. Como o seu nome indica, parecen fluír en remuíños en remolinos dentro dunha sólida masa de material. As perdas de Eddy-actual son moito máis importantes que as perdas de histéresis na calefacción de indución. Teña en conta que a calefacción de indución aplícase a materiais non magnéticos, onde non se producen perdas de histéresis.
Para o calentamiento do aceiro para endurecemento, forxado, fusión ou outros fins que requiren unha temperatura por encima da temperatura de Curie, non podemos depender da histéresis. O aceiro perde as súas propiedades magnéticas por encima desta temperatura. Cando o aceiro se quenta baixo o punto de Curie, a contribución da histéresis adoita ser tan pequena que se pode ignorar. Para todos os efectos prácticos, o I2R das correntes de Foucault é a única forma na que a enerxía eléctrica pode converterse en calor para fins de calefacción de indución.
Dúas cousas básicas para o calentamiento por indución:
- Un campo magnético cambiante
- Un material eléctricamente condutivo colocado no campo magnético