Для закаливания изделий, получения высококачественных сталей и сплавов, а также для плавки цветных металлов используют тигельные печи индукционного нагрева. Такие печи могут обладать вместимостью от нескольких сотен граммов до десятков тонн. Принцип действия печи индукционного нагрева основан на выделении тепла вследствие протекания вихревых токов, благодаря чему разогревается подлежащий расплавлению материал. Вихревые токи протекают из-за наличия мощного переменного магнитного поля, для чего необходим соответствующий генератор.
Индукционная печь для закалки металлов
Рассмотрим частный случай печи индукционного нагрева. В емкость, изготавливаемую из жаропрочного материала, называемую тиглем, помещают подлежащий расплавлению или закаливанию материал. Снаружи на тигель надевают индуктор, по которому пропускают переменный ток. Индуктор представляет собой трубку из электропроводящего металла, например, меди. Специальный насос системы охлаждения выкачивает жидкость из трубки, которой она заполнена. Индуктор подключают к специальной колебательной системе, призванной снизить реактивный ток, потребляемый от генератора. Колебательную систему подключают к генератору, который можно отнести к вторичным источникам питания.
Принцип работы индукционной печи
Генератор представляет собой импульсный преобразователь с цепью стабилизации тока. Регулируя ток через колебательную систему, изменяют температуру расплава. Ключи преобразователя могут быть выполнены на тиристорах, IGBT или электронных лампах. В том случае, если используют тиристорные ключи или ключи на IGBT, частота преобразования обычно составляет 500..2400 Гц. Если ключи выполнены на электронных лампах, которые обладают значительно лучшими частотными свойствами, частота преобразования может составлять до 5,28 МГц (из типового ряда частот) для плавки и литья металлов и от 13,58 МГц для обработки материалов, не проводящих электрический ток. Чем тоньше подлежащий закалке материал, тем выше должна быть частота преобразования.