유도 가열 원리와 그 응용

유도 가열 원리 1920 년대부터 제조 공정에 사용되었습니다. 말했듯이 – 필요성은 발명의 어머니입니다. 제 2 차 세계 대전 중에는 부품을 강화하기위한 빠른 프로세스가 필요합니다. 금속 엔진, 유도 가열 기술을 빠르게 개발했습니다. 오늘날 우리는 일상적인 요구 사항에이 기술이 적용되는 것을 볼 수 있습니다. 최근에 개선 된 품질 관리 및 안전한 제조 기술에 대한 요구로 인해이 기술이 다시 한 번 각광을 받고 있습니다. 오늘날의 첨단 기술을 통해 유도 가열을 구현하기위한 새롭고 신뢰할 수있는 방법이 도입되고 있습니다.

유도 가열이란?

그만큼 작동 원리 유도 가열 과정은 전자기 유도와 줄 가열의 결합 된 레시피입니다. 유도 가열 공정은 전자기 유도 원리를 사용하여 금속 내부에 와전류를 생성하여 전기 전도성 금속을 가열하는 비접촉 공정입니다. 생성 된 와전류가 금속의 비저항에 대해 흐르면서 줄 가열 원리에 의해 금속에 열이 발생합니다.

유도 가열

유도 가열은 어떻게 작동합니까?

패러데이의 법칙을 아는 것은 유도 가열의 작동을 이해하는 데 매우 유용합니다. 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 전기장을 지휘자 그 주위에 교류 자기장이 발생하며, 그 강도는 적용된 전기장의 크기에 따라 달라집니다. 이 원리는 도체에서 자기장이 변경 될 때도 역으로 작동합니다.

따라서 위의 원리는 유도 가열 과정에서 사용됩니다. 여기 고체 상태 RF 주파수 인덕터 코일에 전원이 공급되고 가열 될 재료가 코일 내부에 배치됩니다. 언제 교류 코일을 통과하면 패러데이 법칙에 따라 주변에 교류 자기장이 생성됩니다. 인덕터 내부에 배치 된 재료가이 교류 자기장 범위에 들어 오면 재료 내에 와전류가 생성됩니다.

이제 줄 가열의 원리가 관찰됩니다. 이에 따라 재료에 전류가 흐르면 재료에 열이 발생합니다. 따라서 유도 자기장으로 인해 재료에 전류가 발생하면 흐르는 전류가 재료 내부에서 열을 생성합니다. 이것은 비접촉 유도 가열 과정을 설명합니다.

금속의 유도 가열

유도 가열 회로도

유도 가열 공정에 사용되는 설정은 회로에 교류를 제공하는 RF 전원 공급 장치로 구성됩니다. 인덕터로 구리 코일을 사용하고 전류를가합니다. 가열 할 재료는 구리 코일 내부에 배치됩니다.

일반적인 유도 가열 설정

인가 된 전류의 강도를 변경하여 가열 온도를 제어 할 수 있습니다. 재료 내부에서 생성 된 와전류가 재료의 전기 저항과 반대로 흐르기 때문에이 공정에서 정밀하고 국부적 인 가열이 관찰됩니다.

와전류 외에도 자성 부품의 히스테리시스로 인해 열이 발생합니다. 인덕터 내에서 변화하는 자기장에 대해 자성 물질이 제공하는 전기 저항은 내부 마찰을 유발합니다. 이 내부 마찰은 열을 생성합니다.

유도 가열 공정은 비접촉식 가열 공정이므로 가열 될 재료는 전원 공급 장치에서 멀리 떨어져 있거나 액체 또는 기체 환경 또는 진공 상태에 담길 수 있습니다. 이러한 유형의 가열 공정에는 연소 가스가 필요하지 않습니다.

유도 가열 시스템 설계시 고려해야 할 요소

있습니다 몇 가지 요인 모든 유형의 애플리케이션을위한 유도 가열 시스템을 설계 할 때 고려해야합니다.

• 일반적으로 유도 가열 공정은 금속 및 전도성 재료에 사용됩니다. 비전 도성 재료는 직접 가열 할 수 있습니다.
• 자성체에 가해지면 와전류와 자성체의 히스테리시스 효과에 의해 열이 발생합니다.
• 크고 두꺼운 재료에 비해 작고 얇은 재료는 빠르게 가열됩니다.
• 교류 주파수가 높을수록 가열 침투 깊이가 낮아집니다.
• 높은 저항률의 재료는 빠르게 가열됩니다.
• 가열 재료를 배치 할 인덕터는 재료를 쉽게 삽입하고 제거 할 수 있어야합니다.
• 전력 공급 용량을 계산할 때 가열 할 재료의 비열, 재료의 질량 및 필요한 온도 상승을 고려해야합니다.
• 전도, 대류 및 복사로 인한 열 손실도 전원 공급 장치 용량을 결정할 때 고려되어야합니다.

유도 가열 공식

와전류가 재료로 침투하는 깊이는 유도 전류의 주파수에 의해 결정됩니다. 전류 전달 레이어의 경우 유효 깊이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

여기서 d는 깊이 (cm)를 나타내며 재료의 상대 투자율은 다음과 같이 표시됩니다. µ, ρ 재료의 저항률 (ohm-cm), f는 AC 필드 주파수 (Hz)를 나타냅니다.

유도 가열 코일 설계

인덕터로 사용되는 코일은 전원이인가되는 형태가 다양합니다. 재료의 유도 전류는 코일의 권선 수에 비례합니다. 따라서 유도 가열의 효과와 효율성을 위해 코일 설계가 중요합니다.

일반적으로 유도 코일은 수냉식 구리 도체입니다. 우리의 응용 분야에 따라 사용되는 코일의 모양이 다릅니다. 다 회전 헬리컬 코일이 가장 일반적으로 사용됩니다. 이 코일의 경우 가열 패턴의 너비는 코일의 회전 수로 정의됩니다. 단일 회전 코일은 좁은 밴드의 공작물 또는 재료 팁의 가열이 필요한 응용 분야에 유용합니다.

다중 위치 나선형 코일은 하나 이상의 공작물을 가열하는 데 사용됩니다. 팬케이크 코일은 재료의 한 면만 가열해야 할 때 사용됩니다. 내부 코일은 내부 보어를 가열하는 데 사용됩니다.

유도 가열의 응용

• 유도 가열 공정으로 표면 가열, 용융, 납땜을위한 표적 가열이 가능합니다.
• 금속 외에도 유도 가열에 의해 액체 전도체 및 기체 전도체의 가열이 가능합니다.
• 반도체 산업의 실리콘 가열에는 유도 가열 원리가 사용됩니다.
• 이 공정은 금속을 녹는 점까지 가열하기 위해 유도로에서 사용됩니다.
• 이것은 비접촉식 가열 공정이기 때문에 진공로는 산소 존재 하에서 가열 될 때 산화되는 특수 강철 및 합금을 만들기 위해이 공정을 사용합니다.
• 유도 가열 공정은 강자성 세라믹으로 도핑 된 금속 및 플라스틱의 용접에 사용됩니다.
• 주방에서 사용되는 유도 스토브는 유도 가열 원리로 작동합니다.
• 브레이징 카바이드의 경우 샤프트 유도 가열 공정이 사용됩니다.
• 병 및 의약품의 변조 방지 캡 밀봉을 위해 유도 가열 공정이 사용됩니다.
• 플라스틱 사출 모델링 기계는 유도 가열을 사용하여 사출 에너지 효율을 향상시킵니다.

제조업의 경우 유도 가열 일관성, 속도 및 제어의 강력한 팩을 제공합니다. 이것은 깔끔하고 신속하며 오염이없는 가열 공정입니다. 유도 가열 중에 관찰 된 열 손실은 Lenz의 법칙을 사용하여 해결할 수 있습니다. 이 법칙은 유도 가열 과정에서 발생하는 열 손실을 생산적으로 사용하는 방법을 보여줍니다. 유도 가열의 적용 중 어떤 것이 당신을 놀라게 했습니까?