As correntes parasitas são correntes eléctricas circulares induzidas em materiais condutores quando expostos a um campo magnético variável, principalmente através de indução electromagnética.Nos aquecedores por indução, estas correntes são geradas pela passagem de corrente alternada (CA) através de uma bobina, criando um campo magnético flutuante que penetra no material alvo.A resistência do material converte as correntes de Foucault em calor através do aquecimento Joule, permitindo um aquecimento preciso e eficiente.Este processo é controlado por circuitos que optimizam a frequência, a potência e a ressonância, tornando os aquecedores de indução valiosos em aplicações industriais como reactores de deposição química de vapor .
Pontos-chave explicados:
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Definição de correntes parasitas
- As correntes parasitas são circuitos de corrente eléctrica induzidos em materiais condutores (por exemplo, metais) quando expostos a um campo magnético variável.
- Resultam da Lei da Indução de Faraday: um campo magnético variável no tempo gera uma força eletromotriz (FEM), provocando o fluxo de corrente no material.
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Geração em aquecedores de indução
- Bobina e corrente alternada (CA): Um aquecedor de indução usa uma bobina (indutor) energizada por CA de alta frequência (por exemplo, 182 kHz no exemplo).A corrente alternada cria um campo magnético que oscila rapidamente em torno da bobina.
- Indução electromagnética: Quando um material condutor (por exemplo, uma peça de metal) é colocado perto da bobina, o campo magnético variável induz correntes de Foucault na superfície do material.
- Aquecimento por efeito de Joule: Estas correntes encontram resistência no material, convertendo a energia eléctrica em calor (H = I²R).Este é o principal mecanismo de aquecimento.
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Papel dos componentes do circuito
- Tanque LC ressonante: A bobina e os condensadores formam um circuito ressonante sintonizado para uma frequência específica (por exemplo, 182 kHz).Isto maximiza a eficiência da transferência de energia.
- Eletrónica de potência (IGBTs/MOSFETs): Os transístores comutam a corrente rapidamente para manter oscilações de alta frequência na bobina.
- Sistemas de controlo: Os microcontroladores e os sensores (por exemplo, termopares) ajustam a potência e a frequência para obter um controlo preciso da temperatura.
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Aplicações e eficiência
- Os aquecedores por indução são utilizados em processos industriais como o endurecimento de metais, a brasagem e reactores de deposição química de vapor onde o aquecimento localizado e sem contaminação é crítico.
- As vantagens incluem aquecimento rápido, eficiência energética (perda mínima de calor para o ambiente) e nenhum contacto direto entre a bobina e o material alvo.
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Considerações sobre o projeto
- Propriedades do material: A condutividade e a permeabilidade magnética afectam a intensidade das correntes de Foucault.Os materiais ferromagnéticos aquecem mais eficientemente devido a perdas adicionais por histerese.
- Seleção da frequência: As frequências mais elevadas (kHz-MHz) geram um aquecimento ao nível da superfície (efeito de pele), enquanto as frequências mais baixas penetram mais profundamente.
Ao compreender estes princípios, os compradores de equipamento podem selecionar aquecedores de indução adaptados aos seus requisitos específicos de material e processo, equilibrando potência, frequência e caraterísticas de controlo.
Tabela de resumo:
| Aspeto-chave | Detalhes |
|---|---|
| Definição de correntes parasitas | Correntes circulares induzidas em materiais condutores por um campo magnético variável. |
| Mecanismo de geração | A bobina alimentada por corrente alternada cria um campo magnético oscilante, induzindo correntes de superfície. |
| Princípio do aquecimento | O aquecimento por efeito de Joule converte as correntes de Foucault em calor devido à resistência do material. |
| Componentes críticos | Tanque LC ressonante, eletrónica de potência (IGBTs/MOSFETs) e sistemas de controlo. |
| Aplicações industriais | Endurecimento de metais, brasagem, reactores CVD - aquecimento localizado e sem contaminação. |
| Factores de eficiência | Condutividade do material, seleção da frequência (efeito de pele vs. penetração profunda). |
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