Indukcijas apkures pamati
Indukcijas apkure notiek elektriski vadošā priekšmetā (ne vienmēr magnētiskā tērauda), kad objekts ir novietots mainīgā magnētiskajā laukā. Indukcijas sildīšana notiek histerēzes un virpuļstrāvas zudumu dēļ.
Indukcijas apkure ir elektriski vadoša objekta (parasti metāla) sildīšanas process, izmantojot elektromagnētisko indukciju caur siltumu, ko objektā rada virpuļstrāvas. Indukcijas sildītājs sastāv no elektromagnēta un elektroniskā oscilatora, kas caur elektromagnētu izvada augstas frekvences maiņstrāvu (AC). Ātri mainīgais magnētiskais lauks iekļūst objektā, radot elektriskās strāvas vadītājā, ko sauc par virpuļstrāvu. Virpuļstrāvas, kas plūst caur materiāla pretestību, to karsē, izmantojot Džoulu. Tādos feromagnētiskos (un ferimagnētiskos) materiālos kā dzelzs siltumu var radīt arī magnētiskās histerēzes zudumi. Izmantotās strāvas frekvence ir atkarīga no objekta lieluma, materiāla veida, savienojuma (starp darba spoli un sildāmo priekšmetu) un iespiešanās dziļuma.
Histerēzes zudumi rodas tikai tādos magnētiskos materiālos kā tērauds, niķelis un ļoti maz. Histerēzes zudums norāda, ka to izraisa berze starp molekulām, kad materiāls tiek vispirms magnetizēts vienā virzienā un pēc tam otrā. Molekulas var uzskatīt par maziem magnētiem, kas apgriežas ar katru magnētiskā lauka virziena maiņu. Lai apgrieztu tos, ir nepieciešams darbs (enerģija). Enerģija pārvēršas siltumā. Enerģijas (jaudas) izdevumu likme palielinās, palielinoties apgriezienu skaitam (biežums).
Virpuļstrāvas zudumi rodas jebkuros elektrovadījumos ar mainīgu magnētisko lauku. Tas izraisa pozīciju, pat ja materiāliem nav nekādu magnētisko īpašību, kas parasti ir saistītas ar dzelzi un tēraudu. Piemēri ir varš, misiņš, alumīnijs, cirkonija, nerūsējošais nerūsējošais tērauds un urāns. Virpuļstrāvas ir elektriskās strāvas, ko rada transformatora darbība materiālā. Kā norāda viņu vārds, tie, šķiet, plūst pa virpulēm uz cieto materiālu masas. Virpuļstrāvas zudumi ir daudz svarīgāki nekā histerēzes zudumi indukcijas apsildē. Ņemiet vērā, ka indukcijas sildīšana tiek veikta uz nemagnētiskiem materiāliem, kur nav histerēzes zudumu.
Tērauda sildīšanai cietināšanai, kalšanai, kausēšanai vai citiem mērķiem, kam nepieciešama temperatūra virs Curie temperatūras, mēs nevaram būt atkarīgi no histerēzes. Tērauds zaudē magnētiskās īpašības virs šīs temperatūras. Kad tērauds tiek uzsildīts zem Curie punkta, histerēzes ieguldījums parasti ir tik mazs, ka to var ignorēt. Visiem praktiskiem mērķiem I2R virpuļstrāvu R ir vienīgais veids, kā elektroenerģiju var pārvērst siltumā indukcijas sildīšanas nolūkā.
Divi galvenie apstākļi indukcijas apsildei:
- Mainīgs magnētiskais lauks
- Elektriski vadīts materiāls, kas ievietots magnētiskajā laukā