2.5.1. Khỏi niệm chung và phõn loại
1. Nguyờn lý làm việc của lũ cảm ứng (hay lũ tần số) là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi một khối kim loại đặt vào trong một từ trường biến thiờn thỡ trong khối kim loại sẽ xuất hiện (cảm ứng) cỏc dũng điện khộp kớn trong kim loại gọi là dũng điện xoỏy (hay dũng điện Foucault). Nhiệt năng của dũng điện xoỏy sẽ đốt núng khối kim loại.
Hỡnh 2.23. Đặc tớnh tĩnh của bộ điều chỉnh dịch cực lũ hồ quang dựng thiristor -vmax b2 vmax a2 a1 b1 N H 0 Ihq vcực
2. Sự truyền nhiệt năng vào kim loại trong thiết bị gia nhiệt bằng tần số Muốn cú dũng điện xoỏy đốt núng kim loại, phải tạo ra một từ trường biến thiờn trong kim loại. Tạo từ trường này nhờ dũng điện biến thiờn (dũng xoay chiều).
Như vậy, năng lượng điện truyền từ nguồn điện xoay chiều biến đổi thành năng lượng trường điện từ (biến thiờn). Trong vật gia nhiệt (kim loại) điện năng dũng xoỏy cảm ứng được chuyển thành nhiệt năng.
Quỏ trỡnh biến đổi năng lượng trong lũ điện cảm ứng được biểu diễn trờn hỡnh 2.24.
Nhiệt năng kim loại thu được phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đú cú ba yếu tố chủ yếu:
- Tớnh dẫn điện (biểu thị qua điện trở suất ) và tớnh dẫn từ (biểu thị qua độ từ thẩm ) của kim loại.
- Cường độ từ trường H của điện từ trường biến thiờn: Wnhiệt H2 I2 (2.23)
Vậy kim loại muốn thu nhiệt nhiều, phải tăng dũng điện tạo ra từ trường. Cỏch này bị giới hạn vỡ khụng thể tăng mói dũng điện lờn được vỡ dõy dẫn điện sẽ phải lớn, quỏ núng và cú thể núng chảy.
- Tần số dũng điện:
Wnhiệt f (2.24)
Thực tế, để tăng nhiệt, thường dựng phương phỏp tăng tần số vỡ tạo tần số lớn của dũng điện khụng gặp nhiều khú khăn. Vỡ vậy lũ cảm ứng cũn cú tờn gọi là lũ tần số và nguồn cấp cho lũ phải là nguồn xoay chiều thường là tần số lớn.
Khi năng lượng trường điện từ truyền vào kim loại, độ lớn của cường độ điện trường E và cường độ từ trường H bị suy giảm và năng lượng nhiệt dẫn sõu vào kim loại cũng bị giảm theo độ dẫn truyền Z vào sõu.
Nhiệt năng truyền vào tấm kim loại đặc điểm là: - Suy giảm rất nhanh theo độ sõu.
- Tập trung ở lớp ngoài lớn, dẫn đến nhiệt độ kim loại, thấp ở lớp sõu hơn. Tần số càng cao lớp bề mặt càng mỏng và nhiệt độ càng tập trung ở bề mặt kim loại. Tớnh chất này được ỏp dụng để tụi bề mặt.
Điện năng dũng xoay chiều Năng lượng trường điện từ biến thiờn Dũng cảm ứng xoỏy trong kim loại Nhiệt năng
- Ngoài ra năng lượng nhiệt truyền vào kim loại cũn phụ thuộc vào hỡnh dỏng, cỏch bố trớ cuộn dõy sinh điện từ trường.
- Tần số gia nhiệt phụ thuộc chiều dài lớp bề mặt. 3. Ưu điểm của thiết bị gia nhiệt tần số
Cú thể gia nhiệt nhanh chúng và trực tiếp tới vật gia cụng, khụng qua khõu trung gian nờn cú thể tự động hoỏ ở mức cao và cú thể tiến hành gia nhiệt ở mụi trường trung tớnh, chõn khụng.
Cú thể tụi bề mặt chi tiết (vỏ ngoài cứng, trong ruột mềm) một cỏch đơn giản nhờ hiệu ứng mặt ngoài của dũng điện cao tần. Vật tụi cú thể cú hỡnh dạng bất kỡ.
Tăng được năng suất lao động, giảm lao động núng, mệt nhọc. 4. Ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số rất rộng rói, phổ biến là: Nấu chảy kim loại trong chõn khụng, khớ trơ, khụng khớ.
Nung phụi để rốn, đập, ộp, cỏn.
Tụi, ram, ủ cỏc chi tiết cơ khớ theo cụng nghệ cơ khớ. Gia cụng hoỏ nhiệt.
Hàn.
Sấy, nung, hàn chất điện mụi, bỏn dẫn (như: sấy gỗ, sấy khuụn đỳc, sứ; sấy bột, thúc giống, gạo; khử trựng đồ hộp; lưu hoỏ cao su; hàn và dỏn nhựa ni lụng...)
5. Phõn loại thiết bị gia nhiệt tần số * Phõn loại tho tần số làm việc
- Thiết bị gia nhiệt tần số cụng nghiệp. Nguồn lấy từ lưới điện cụng nghiệp hay qua mỏy biến ỏp.
- Thiết bị gia nhiệt trung tần với tần số làm việc 500 10.000 Hz. Thiết bị này thường dựng mỏy phỏt điện quay tần số trung bỡnh hay dựng thyristor ở dải cụng suất vừa và nhỏ.
- Thiết bị gia nhiệt cao tần với tần số làm việc trờn 10.000 Hz; thường dựng đốn phỏt hay thyristor.
* Phõn loại theo phạm vi sử dụng
- Thiết bị tần số để nấu chảy kim loại và hợp kim.
- Thiết bị nung phụi cho rốn, dập, cỏn. Phụi càng lớn thỡ tần số làm việc càng nhỏ. - Thiết bị tụi bề mặt, thường làm việc ở tần số cao. Lớp tụi càng mỏng thỡ tần số làm việc càng cao.
- Thiết bị nung, sấy chất điện mụi và bỏn dẫn.