İndüksiyon – Güçlü İndüksiyon Sistemleri

İndüksiyon Hakkında

Güçlü İndüksiyon olarak çeşitli sektörlerdeki sertleştirme, ergitme, ısıtma ve kaynak işlemlerinde elektromanyetik indüksiyonu kullanmaktadır. Peki ama indüksiyon tam olarak nedir? Ve diğer ısıtma yöntemlerinden farkı nedir?

Bir mühendis için indüksiyon, etkileyici bir ısıtma yöntemidir. Bobin içine yerleştirilmiş iletken bir maddenin (sıvılar hariç) saniyeler içinde kor kırmızı hale geldiğini görmek, indüksiyonla ısıtmaya aşina olmayanlar için şaşırabilir. İndüksiyonla ısıtma ekipmanları fizik, elektromanyetizma, güç elektroniği ve süreç yönetimine ilişkin bilgi ve kavrayış gerektirmekle beraber, indüksiyonla ısıtmaya ilişkin temel kavramları anlamak kolaydır.

Elektromanyetik indüksiyon, değişen bir alana maruz kalmış bir iletkenin üzerindeki potansiyel fark (voltaj) üretimidir.

Keşfi 1831 yılında Michael Faraday tarafından yapılmıştır. Joseph Henry, buna benzer bir keşif yaptı ancak, buluşlarını yayımlamadı.

Elektromanyetik ürünlenim, Franz Ernst Neumann’ın çalışmaları nedeniyle, Faraday ve Neumann’ın ürünlenim yasası olarak bilinmektedir. Faraday’ın ürünlenim yasası, elektromotor kuvveti üretmek için, manyetik alanın bir devre ile nasıl etkileşime gireceğini tahmin eden en temel elektromanyetik yasadır. Bu yasa, transformatörlerin, indüktörlerin ve birçok elektrik motorlarının, Jeneratörlerin ve selenoidlerin çalışma prensibidir. Maxwell-Faraday eşitliği, Faraday yasasının bir genellemesidir ve Maxwell’in denkleminin bir formudur.

Manyetik alanın yönü akımın geçiş yönüne bağlıdır; dolayısıyla, bobinden geçen alternatif akım, manyetik alan yönünün alternatif akım frekansıyla aynı hızda değişmesine yol açacaktır. 60Hz AC akım, manyetik alanın bir saniyede 60 kez yön değiştirmesine sebep olur. 400kHz AC akım ise manyetik alanın bir saniyede 400.000 kez yön değiştirmesine neden olur.

İletken malzemeden bir iş parçası bir değişken manyetik alan (AC ile yaratılan bir alan gibi) içine yerleştirildiğinde, iş parçasında gerilim indüklenmesine sebep olur (Faraday Kanunu). İndüklenen gerilim de elektron akışına, yani akıma yol açar! İş parçasında akan akım, bobindeki akıma ters yönlüdür. Bu da bobindeki akımın frekansını kontrol etmek suretiyle iş parçasındaki akımı kontrol edebileceğimiz anlamına gelir.

Bir malzemeden akım geçtiğinde, elektronların hareketine karşı bir direnç oluşur. Bu direnç kendini ısı olarak gösterir (Joule Isıtma Etkisi). Elektron akışına daha fazla direnç gösteren malzemelerin içlerinden akım geçtiğinde üretecekleri ısı daha yüksek olacaktır. Buna rağmen indüklenmiş akım kullanılarak yüksek iletkenliğe sahip malzemelerin de (bakır gibi) ısıtılması mümkündür. Bu olgu, indüksiyonla ısıtmada kritik öneme sahiptir.

İndüksiyonun Temel Prensibleri

İndüksiyonla İşlem Yapmak

Tüm bunlar, indüksiyonla ısıtma işlemini gerçekleştirmek için iki temel şeye ihtiyaç duyduğumuzu göstermektedir: Değişken bir manyetik alan. Manyetik alan içine yerleştirilmiş elektriksel olarak iletken bir malzeme. İndüksiyonla ısıtma diğer ısıtma yöntemlerine göre nasıldır?

İndüksiyonsuz olarak bir nesneyi ısıtmanın çeşitli yöntemleri bulunmaktadır. Yaygın sanayi uygulamaları arasında doğalgaz fırınları, elektrik fırınları ve tuz banyoları bulunmaktadır. Bu yöntemler, ısı kaynağından ürüne doğru, konveksiyon ve radyasyon yoluyla, gerçekleşen ısı transferine dayanmaktadır. Ürünün yüzeyi ısıtıldığında ısıl iletim yoluyla ısı üründe iletilir.

İndüksiyon makinesi ile ısıtılan ürünlerde, ürün yüzeyine ısı aktarılması konveksiyon ve radyasyon mekanizmaları yoluyla olmaz. Bunun yerine ısı, geçen akım sebebiyle ürün yüzeyinde oluşur. Ardından ürün yüzeyinde oluşan ısı, ısıl iletim yoluyla ürün içine aktarılır. Doğrudan indüklenmiş akımla oluşan ısının hangi derinliğe ulaşacağı (elektriksel ) referans derinliğe bağlıdır.

(Elektriksel ) referans derinlik, büyük oranda iş parçasından geçen alternatif akım frekansına bağlıdır. Daha yüksek frekanslı akım daha sığ bir (elektriksel ) referans derinlik oluştururken daha düşük frekanslı akım daha derin bir (elektriksel ) referans derinlik oluşturur. Bu derinlik aynı zamanda iş parçasının elektriksel ve manyetik özelliklerine bağlıdır.