Принцип работы индукционной печи основан на электромагнитной индукции и эффекте Джоуля. Печь состоит из источника питания, индукционной катушки и тигля, изготовленного из огнеупорных материалов. Тигель содержит металлическую шихту, которая действует как вторичная обмотка трансформатора. Когда индукционная катушка подключается к источнику переменного тока, она генерирует переменное магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует электродвижущую силу в металлической шихте, что приводит к возникновению вихревых токов внутри шихты. Эти токи, обусловленные электрическим сопротивлением металла, приводят к нагреву по Джоулю, в результате чего металл нагревается и плавится. В ферромагнитных материалах может происходить дополнительный нагрев из-за магнитного гистерезиса.
Электромагнитная индукция:
Когда на индукционную катушку подается высокочастотный электрический ток, она создает вокруг тигля флуктуирующее магнитное поле. Это магнитное поле пронизывает металлический заряд в тигле, вызывая электрический ток в металле. Этот процесс индукции похож на работу трансформатора, где металлический заряд выступает в качестве вторичной обмотки трансформатора, а индукционная катушка - в качестве первичной обмотки.Эффект Джоуля:
Индуцированные электрические токи, известные как вихревые токи, протекают через электрическое сопротивление металлического заряда. При прохождении тока через сопротивление выделяется тепло - явление, известное как нагрев Джоуля. Выделяемого тепла достаточно, чтобы расплавить металлический заряд.
Магнитный гистерезис (в ферромагнитных материалах):
В таких материалах, как железо, магнитное поле не только индуцирует вихревые токи, но и вызывает обратное движение молекулярных магнитных диполей. Этот обратный процесс генерирует дополнительное тепло, способствуя общему нагреву материала.Материал тигля:
Тигель может быть изготовлен из непроводящих материалов, таких как керамика, или проводящих материалов, таких как графит. При изготовлении из непроводящих материалов нагревается только металлический заряд. Однако если тигель проводящий, нагреваются и тигель, и шихта, что требует от материала тигля выдерживать высокие температуры и предотвращать загрязнение нагретого материала.
