Pemanasan Induksi: Diagram Rangkaian, Prinsip Kerja dan Aplikasi

Prinsip pemanasan induksi telah digunakan dalam proses pembuatan sejak tahun 1920-an. Seperti yang dikatakan bahwa - kebutuhan adalah ibu dari penemuan, selama perang dunia ke-2, kebutuhan akan proses cepat untuk mengeraskan bagian-bagian dari mesin logam, telah mengembangkan teknologi pemanasan induksi dengan cepat.

Hari ini kita melihat penerapan teknologi ini dalam kebutuhan kita sehari-hari. Baru-baru ini, kebutuhan untuk meningkatkan kontrol kualitas dan teknik manufaktur yang aman telah membawa teknologi ini menjadi pusat perhatian sekali lagi. Dengan teknologi mutakhir saat ini, metode baru dan andal untuk penerapan pemanasan induksi sedang diperkenalkan.

Apa itu Pemanasan Induksi?

Prinsip kerja dari proses pemanasan induksi adalah resep gabungan induksi elektromagnetik dan pemanasan Joule. Proses pemanasan induksi adalah proses non-kontak memanaskan logam konduktif listrik dengan menghasilkan arus eddy dalam logam, menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.

Sebagai arus eddy yang dihasilkan mengalir melawan resistivitas logam, dengan prinsip pemanasan Joule, panas dihasilkan dalam logam.

Bagaimana Pemanasan Induksi Bekerja?

Mengetahui hukum Faraday sangat berguna untuk memahami cara kerja pemanasan induksi. Menurut hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, mengubah medan listrik dalam konduktor menimbulkan medan magnet bolak-balik di sekitarnya, yang kekuatannya tergantung pada besarnya medan listrik yang diterapkan. Prinsip ini juga berfungsi sebaliknya ketika medan magnet diubah dalam konduktor.

Jadi, prinsip di atas digunakan dalam proses pemanasan induksi. Di sini catu daya frekuensi RF kondisi solid diterapkan ke coil induktor dan bahan yang akan dipanaskan ditempatkan di dalam coil. Ketika Arus bolak-balik dilewatkan melalui coil, medan magnet bolak-balik dihasilkan di sekitarnya sesuai hukum Faraday.

Ketika materi yang ditempatkan di dalam induktor datang dalam kisaran medan magnet bolak-balik ini, arus eddy dihasilkan di dalam materi. Sekarang prinsip pemanasan Joule banyak diperhatikan. Menurut ini ketika arus dilewatkan melalui bahan panas dihasilkan dalam bahan.

Jadi, ketika arus dihasilkan dalam material karena medan magnet yang diinduksi, arus yang mengalir menghasilkan panas dari dalam material. Ini menjelaskan proses pemanasan induksi non-kontak.

Diagram Rangkaian Pemanas Induksi

Pengaturan yang digunakan untuk proses pemanasan induksi terdiri dari catu daya RF untuk menyediakan arus bolak-balik ke rangkaian. Sebuah kumparan (coil) tembaga digunakan sebagai induktor dan arus diterapkan padanya. Bahan yang akan dipanaskan ditempatkan di dalam coil tembaga.

Dengan mengubah kekuatan arus yang diterapkan, kita dapat mengontrol suhu pemanasan. Karena arus eddy yang dihasilkan di dalam material mengalir berlawanan dengan resistansi listrik material, pemanasan yang presisi dan terlokalisasi diamati dalam proses ini.

Selain arus eddy, panas juga dihasilkan karena histerisis di bagian magnetik. Resistansi listrik yang ditawarkan oleh bahan magnetik, terhadap medan magnet yang berubah dalam induktor, menyebabkan gesekan internal. Gesekan internal ini menciptakan panas.

Karena proses pemanasan induksi adalah proses pemanasan non-kontak, bahan yang akan dipanaskan dapat berada jauh dari catu daya atau terendam dalam cairan atau dalam lingkungan gas atau dalam ruang hampa udara. Jenis proses pemanasan ini tidak membutuhkan gas pembakaran.

Faktor Yang Harus Dipertimbangkan Saat Merancang Sistem Pemanas Induksi

Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan saat merancang sistem pemanas induksi untuk semua jenis aplikasi.

• Biasanya, proses pemanasan induksi digunakan untuk logam dan bahan konduktif. Bahan non-konduktif dapat dipanaskan secara langsung.

• Sementara diterapkan pada bahan magnetik, panas dihasilkan baik oleh arus eddy dan efek histerisis bahan magnetik.

• Bahan kecil dan tipis dipanaskan dengan cepat dibandingkan dengan bahan besar dan tebal.

• Semakin tinggi frekuensi arus bolak-balik, menurunkan kedalaman pemanasan penetrasi.

• Bahan dengan resistivitas tinggi dipanaskan dengan cepat.

• Induktor di mana bahan pemanas harus ditempatkan harus memungkinkan penyisipan mudah dan penghapusan bahan.

• Sementara menghitung kapasitas catu daya, panas spesifik dari bahan yang akan dipanaskan, massa bahan dan kenaikan suhu yang diperlukan harus dipertimbangkan.

• Kehilangan panas karena konduksi, konveksi, dan radiasi juga harus dipertimbangkan untuk menentukan kapasitas catu daya.

Formula (rumus) Pemanasan Induksi

Kedalaman yang ditembus oleh arus eddy ke dalam material ditentukan oleh frekuensi arus induksi. Untuk lapisan pembawa arus, kedalaman efektif dapat dihitung sebagai

D = 5000 √ρ/µf

Di sini d menunjukkan kedalaman (cm), permeabilitas magnetik relatif dari bahan dilambangkan dengan μ, ρ. resistivitas material dalam ohm-cm, f menunjukkan frekuensi medan AC dalam Hz.

Desain Rangkaian Coil Pemanas Induksi

Coil (kumparan) yang digunakan sebagai Induktor, yang digunakan daya hadir dalam berbagai bentuk. Arus induksi dalam material sebanding dengan jumlah belitan dalam coil. Dengan demikian, untuk efektivitas dan efisiensi pemanasan induksi, desain coil penting.

Biasanya, coil induksi adalah konduktor tembaga berpendingin air. Ada berbagai bentuk gulungan yang digunakan, berdasarkan aplikasi kami. Multi-turn helical coil paling umum digunakan. Untuk coil ini, lebar pola pemanasan ditentukan oleh jumlah belitan dalam coil. Gulungan putaran-tunggal berguna untuk aplikasi di mana diperlukan pemanasan pita sempit benda kerja atau ujung material.

Coil heliks multi-posisi digunakan untuk memanaskan lebih dari satu benda kerja. Penekuk coil digunakan ketika hanya perlu memanaskan satu sisi bahan. Coil internal digunakan untuk memanaskan lubang internal.

Aplikasi Pemanasan induksi

• Pemanasan yang ditargetkan untuk pemanasan permukaan, peleburan, penyolderan dimungkinkan dengan proses pemanasan induksi.

• Selain logam, pemanasan konduktor cair dan konduktor gas dimungkinkan dengan pemanasan induksi.

• Untuk pemanasan silikon dalam industri semikonduktor, prinsip pemanasan induksi digunakan.

• Proses ini digunakan dalam tungku induksi untuk memanaskan logam ke titik leburnya.

• Karena ini adalah proses pemanasan tanpa kontak, tungku vakum memanfaatkan proses ini untuk membuat baja dan paduan khusus yang akan teroksidasi ketika dipanaskan dengan adanya oksigen.

• Proses pemanasan induksi digunakan untuk pengelasan logam dan kadang-kadang plastik ketika mereka didoping dengan keramik feromagnetik.

• Kompor induksi yang digunakan di dapur bekerja berdasarkan prinsip pemanasan induksi.

• Untuk mematri karbida untuk proses pemanasan induksi poros digunakan.

• Untuk penyegelan tutup yang tahan terhadap botol dan obat-obatan, proses pemanasan induksi digunakan.

• Mesin pemodelan injeksi plastik menggunakan pemanas induksi untuk meningkatkan efisiensi energi untuk injeksi.

Untuk industri manufaktur, pemanasan induksi menyediakan paket konsistensi, kecepatan, dan kontrol yang kuat. Ini adalah proses pemanasan yang rapi, cepat dan tidak berpolusi. Kehilangan panas yang diamati selama pemanasan induksi dapat diselesaikan dengan menggunakan hukum Lenz. Hukum ini menunjukkan cara produktif menggunakan kehilangan panas yang terjadi dalam proses pemanasan induksi.