Inductoare

1. CONSIDERAŢII TEORETICE ALE ÎNCĂLZIRII PRIN INDUCŢIE

1.1. Părţile componente ale instalaţiei şi metode de încălzire

Instalaţia pentru încălzire prin inducţie a metalelor este formată de obicei din următoarele elemente de bază:

1. Generator (rotativ sau convertor static) de medie frecvenţă.

2. Inductor, reprezentat printr-o spirală de forma dorită a secţiunii transversale, sau un conductor de orice formă, în funcţie de tipul obiectului de încălzit.

3. Baterie de condensatoare ce compensează factorul de putere redus al inductorului. Adeseori, iar în instalaţiile pentru călire superficială aproape întotdeauna,

inductorul este cuplat la generator printr-un transformator coborâtor. încălzitoarele cu inductoare având mai multe spire, de obicei se cuplează la generator fără transformator.

Într-o serie de cazuri pentru încălzire se foloseşte frecvenţa industrială. La alimentarea unei sarcini monofazate, în locul generatorului se montează un dispozitiv ce transformă sistemul trifazat în sistem monofazat, care asigură o încărcare simetrică a reţelei.

Piesa de încălzit se aşează în interiorul inductorului sau lângă el. Câmpul magnetic alternativ provoacă apariţia unui curent indus în piesă; ca urmare ea se încălzeşte (prin efect Joule-Lenz).

Există două metode de bază pentru încălzire:

Metoda încălzirii simultane. Inductorul cuprinde întreaga suprafaţă a piesei ce trebuie tratată termic; încălzirea ei, în toate punctele se face simultan. Temperatura

suprafeţei şi repartizarea ei în adâncime depinde de durata de încălzire tk, de energia

transmisă în piesă în acest timp şi de frecvenţa curentului indus.

Instalaţiile pentru încălzire în volum ce lucrează în acest mod se numesc de obicei încălzitoare cu acţiune periodică.

Metoda încălzirii simultan-succesive. Un inductor îngust se deplasează în lungul piesei de încălzit. La călirea superficială, din inductor sau dintr-un dispozitiv special montat lângă el, numit duş de călire, se trimite mediul de răcire în zona încălzită. în acest caz, adâncimea de călire şi temperatura suprafeţei este determinată de viteza de deplasare a inductorului, lăţimea sa, puterea ce se dezvoltă în piesa de încălzit, şi bineînţeles de frecvenţă.

În calculele termice se foloseşte noţiunea de timp de încălzire, orice element al suprafeţei găsindu-se sub inductor un timp

unde: tk este timpul de încălzire al elementului suprafeţei; a - lăţimea conductorului

inductor; v - viteza de deplasare a inductorului sau piesei.

Metoda simultan-succesivă se foloseşte mult pentru încălzirea în volum a semifabricatelor din bare sau ţevi.

La încălzirea de semifabricate scurte, sau alte piese asemănătoare, pentru forjare, acestea sunt introduse într-un inductor lung cu ajutorul unui împingător, la intervale scurte de timp t0, numit ritm de alimentare sau împingere. Această metodă este o

variantă a metodei de încălzire simultan-succesive. Instalaţiile ce lucrează în acest mod se numesc încălzitoare cu acţiune continuă.

Metoda încălzirii inductive se bazează pe următoarele legi şi fenomene (efecte): 1. legea inducţiei electromagnetice; 2. efectul pelicular; 3. efectul de proximitate; 4. variaţia proprietăţilor oţelului în procesul încălzirii.

Fenomenul din urmă este deosebit de important pentru tratamentul termic superficial.

în utilizarea metodei de încălzire inductivă trebuie ţinut seamă şi de existenţa altor fenomene care influenţează repartizarea curenţilor în inductor şi piesa de încălzit. In unele cazuri ele pot fi utile, în altele dăunătoare.

Aceste fenomene sunt destul de cunoscute. Totuşi aproape în toate domeniile tehnicii, cu excepţia fenomenului de inducţie electromagnetică, ele sunt nesemnificative.