인덕션 히터의 작동 원리
인덕션 히터의 작동 원리는 전기 전도성 금속 공작물에 유도된 닫힌 와전류를 통해 가열하는 것입니다.
와전류는 교류 자기장이 도선을 관통할 때 전자기 유도 현상으로 인해 도선에 발생하는 전류입니다. 에너지는 열로 변환되어 와이어를 가열하는 이러한 전류를 생성하는 데 사용됩니다.
이러한 손실을 줄이고 열을 제거하기 위해 솔리드 와이어 대신 개별 레이어가 절연으로 분리되는 레이어드 와이어가 사용됩니다. 이 절연은 큰 폐쇄 맴돌이 전류의 발생을 방지하고 이를 유지하기 위한 에너지 손실을 줄입니다. 이러한 이유로 변압기 코어, 발전기 전기자 등은 바니시 층으로 서로 절연된 얇은 강판으로 만들어집니다.
인덕션 히터의 인덕터는 고주파 교류 전자기장을 생성하도록 설계된 교류 코일입니다.
교류 고주파 자기장은 차례로 전기 전도성 재료에 작용하여 고밀도의 폐쇄 전류를 유발하여 녹을 때까지 공작물을 가열합니다. 이 현상은 오랫동안 알려져 왔으며 Michael Faraday 시대부터 설명되었습니다. 전자기 유도 현상 1931년에
시간에 따라 변하는 자기장은 전도체에 교류 EMF를 유도하여 힘선과 교차합니다. 이러한 전선은 일반적으로 변압기 권선, 변압기 코어 또는 단단한 금속 조각일 수 있습니다.
EMF가 코일에 유도되면 변압기 또는 수신기가 생성되고, 자기 회로에 직접 또는 단락된 경우 자기 회로 또는 코일의 유도 가열이 생성됩니다.
예를 들어 잘못 설계된 변압기에서 푸코 전류에 의한 코어 가열 분명히 유해하지만 인덕션 히터에서 이러한 현상은 유용한 목적을 제공합니다.
부하의 특성상 전도성 부분이 가열된 유도 히터는 2차 권선이 1회전 단락된 변압기와 같습니다. 공작물 내부의 저항이 매우 작기 때문에 작은 유도 와류 전기장으로도 열 효과(cf. 줄-렌츠 법칙) 매우 표현적이고 실용적입니다.
이 유형의 첫 번째 채널 용광로는 1900년 스웨덴에서 등장했으며 주파수 50-60Hz의 전류가 공급되었으며 강철 채널을 녹이는 데 사용되었으며 짧은 체인 회전 방식으로 배열된 도가니에 금속이 공급되었습니다. 변압기의 2차 권선.효율성 문제는 물론 효율성이 50% 미만으로 존재했습니다.
오늘날 유도 히터는 능동 냉각 시스템의 냉각수가 펌프를 사용하여 펌핑되는 상대적으로 두꺼운 구리 튜브의 하나 이상의 회전으로 구성된 무선 변압기입니다. 처리 중인 샘플의 매개변수에 따라 수 킬로헤르츠에서 수 메가헤르츠의 주파수를 갖는 교류가 인덕터와 같은 튜브의 전도성 본체에 적용됩니다.
사실 고주파에서는 와전류 자체에 의해 가열된 샘플에서 와전류가 변위됩니다. 이 와전류의 자기장이 표면을 향해 생성된 전류를 변위시키기 때문입니다.
이것은 다음과 같이 나타납니다. 스킨 효과, 최대 전류 밀도가 공작물 표면이 얇은 층에 떨어지는 결과이고 주파수가 높을수록 가열된 재료의 전기 저항이 낮을수록 쉘 층이 얇아집니다.
예를 들어 구리의 경우 2MHz에서 피부는 1/4mm에 불과합니다! 이는 구리 빌릿의 내부 층이 와전류에 의해 직접 가열되지 않고 얇은 외부 층의 열 전도에 의해 가열됨을 의미합니다. 그러나이 기술은 거의 모든 전기 전도성 재료를 빠르게 가열하거나 녹일만큼 효율적입니다.
현대식 인덕션 히터가 건설되고 있습니다. 진동 회로 기반 포함된 공진형 인버터로 전원을 공급받는 (코일 인덕터 및 커패시터) IGBT 또는 MOSFET — 트랜지스터최대 300kHz의 작동 주파수를 달성할 수 있습니다.
더 높은 주파수의 경우 진공관이 사용되어 예를 들어 보석을 녹이는 경우와 같이 50MHz 이상의 주파수에 도달할 수 있으며 부품의 크기가 매우 작기 때문에 상당히 높은 주파수가 필요합니다.
작동 회로의 품질 계수를 높이기 위해 두 가지 방법 중 하나를 사용합니다. 주파수를 높이거나 구조에 강자성 인서트를 추가하여 회로의 인덕턴스를 높이는 것입니다.
산업계에서는 고주파 전기장을 이용하여 유전체 가열을 실시하기도 합니다. 유도 가열과의 차이점은 현재 사용되는 주파수입니다(유도 가열의 경우 최대 500kHz, 유전체의 경우 1000kHz 이상). 이 경우 가열되는 물질이 전기를 잘 전도하지 않는 것이 중요합니다. 유전체였다.
이 방법의 장점은 물질 내부에서 직접 열이 발생한다는 것입니다. 이 경우 전도성이 낮은 물질이 내부에서 빠르게 가열될 수 있습니다. 자세한 내용은 여기를 참조하세요. 고주파 유전체 가열 방식의 기본 물리적 기반