přeskočit na hlavní obsah

Indukční ohřev (2)

indukcní ohrev

Závislost hloubky vniku v závislosti na frekvenci

V    tab. 1 jsou uvedeny orientační hodnoty hloubky vniku u oceli a mědi v závislosti na frekvenci v rozmezí 50 Hz až 50 MHz.V    tab. 2 jsou uvedeny orientační charakteristické hodnoty některých materiálů. Od povrchu vsázky do hloubky vniku S se v materiálu vyvine přibližně 86 % celkového tepla. Ve zbývající části vsázky se tedy absorbuje pouze zbývajících 14 % celkové energie. Volbou vysoké frekvence lze tedy např. dosáhnout toho, že se ohřeje pouze tenká povrchová vrstva. Při nízké frekvenci se naopak rovnoměrně prohřeje celá vsázka. K rovnoměrnému prohřátí celé vsázky v co nejkratší době je ekonomicky výhodné volit takové parametry, aby průměr vsázky byl asi 3,5krát větší než hloubka vniku S.

V    praxi se pro indukční ohřev používají frekvence od 50 Hz do několika megahertzů. Zařízení pro indukční ohřev se napájejí z frekvenčních měničů, které jsou osazeny tyristory, tranzistory nebo elektronkami.

Induktor

Důležitou součástí zařízení pro indukční ohřev je induktor. Obvykle je zhotoven z dutého měděného vodiče, protékaného chladicí vodou. Geometrické uspořádání induktoru musí zaručovat co nejtěsnější elektromagnetickou indukční vazbu s ohřívaným předmětem. Induktor může být válcový, plochý nebo lineární. Pro vhodné uspořádání elektromagnetického pole může být doplněn nástavci z transformátorových plechů nebo feritu.

Účinnost indukčního ohřevu

Tato účinnost závisí zejména na vhodném tvaru induktoru. Induktor musí být co nejvíce přizpůsoben tvaru ohřívaného předmětu. Účinnost ohřevu válcových těles lze dosti dobře odhadnout podle přibližného vztahu:
(9)

kde
D jeprůměr induktoru,
d je průměr válcového předmětu,
delta je hloubka vniku,
Ro1 je měrný odpor materiálu induktoru, měrný odpor materiálu ohřívaného tělesa,
Ro2 je poměrná permeabilita.

Je důležité, aby člen (1 + 6,25 S2/d2) byl co nejmenší; v podstatě lze zde dosáhnout hodnoty 1,1. Z toho vyplývá požadavek na velikost poměru S /d:
(10)

Je tedy třeba volit frekvenci tak, aby hloubka vniku S nebyla větší než jedna osmina průměru d1. V souladu s rovnicí (9) bude tedy minimální frekvence:
(11)

V tab. 3 jsou uvedeny orientační hodnoty účinnosti indukčního ohřevu válcového tělesa v závislosti na hodnotě poměru d/S.

Matematický model indukčního ohřevu je velmi složitý. Analytický výpočet elektromagnetického pole i výpočet pole teplot lze vyjádřit soustavou řady nelineárních parciálních diferenciálních rovnic. V těchto rovnicích se koeficienty vyjadřující materiálové vlastnosti mění v závislosti na teplotě. Mění se např. elektrická i tepelná vodivost a per-meabilita feromagnetických materiálů. Při aplikaci metody konečných prvků je často obtížné určit okrajové podmínky.

Obecné výpočetní programy jsou náročné na strojové počítačové vybavení i na čas. Kromě toho stojí i několik set tisíc korun.

Pro určité specifikované případy jsou ale vyvíjeny jednodušší programy, které využívají i uživatelské zkušenosti.

(pokračování)

prof. Václav Černý

převzato z časopisu Elektro

Líbil se vám článek?

ano: 122     ne: 268

Doporuč


 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb