Um forno de indução de média frequência funciona com base no princípio da indução electromagnética para aquecer e fundir metais de forma eficiente.Converte a energia CA trifásica em CC e depois volta a CA de média frequência (normalmente 200-2500Hz) utilizando um sistema inversor como um forno de indução IGBT .Esta corrente passa através de uma bobina de cobre arrefecida a água, criando um campo magnético alternado que induz correntes de Foucault na carga metálica.Estas correntes geram calor através do aquecimento Joule, enquanto o campo magnético também proporciona uma ação de agitação para uma fusão uniforme.O design compacto do sistema, o controlo preciso da temperatura e a eficiência energética tornam-no ideal para fundir vários metais, desde aço a ligas não ferrosas.
Pontos-chave explicados:
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Processo de conversão de energia
- A energia CA trifásica é primeiro rectificada para CC
- O circuito do inversor (normalmente baseado em IGBT) converte a CC em CA de média frequência (200-2500Hz)
- Esta conversão permite um controlo preciso dos parâmetros de aquecimento
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Mecanismo de indução electromagnética
- A corrente alternada de média frequência flui através da bobina de indução
- Cria um campo magnético que se alterna rapidamente (inverte 200-2500 vezes por segundo)
- Lei de Faraday:A alteração do campo magnético induz correntes de Foucault em materiais condutores
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Efeito de aquecimento de Joule
- As correntes parasitas encontram resistência eléctrica na carga metálica
- O aquecimento I²R (efeito Joule) aumenta a temperatura até ocorrer a fusão
- O aquecimento ocorre em todo o volume da carga, não apenas na superfície
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Agitação electromagnética
- As forças de Lorentz do campo magnético criam a circulação do metal fundido
- Garante a uniformidade da temperatura e da composição da liga
- Reduz os gradientes de temperatura e melhora a qualidade metalúrgica
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Considerações sobre a frequência
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A frequência média (200-2500Hz) oferece um equilíbrio ótimo:
- Penetração mais profunda do que os sistemas de alta frequência
- Aquecimento mais eficiente do que os sistemas de frequência de linha
- Profundidade de penetração inversamente proporcional à frequência (efeito de pele)
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A frequência média (200-2500Hz) oferece um equilíbrio ótimo:
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Componentes do sistema
- Fonte de alimentação com retificador e inversor IGBT
- Bobina de indução em cobre arrefecida a água
- Cadinho com revestimento refratário (material selecionado para metais específicos)
- Banco de condensadores para correção do fator de potência
- Sistemas de arrefecimento para bobinas e eletrónica
- Sistemas de controlo e monitorização de processos
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Vantagens operacionais
- Fusão rápida com controlo preciso da temperatura
- Elevada eficiência energética (perdas de calor reduzidas)
- Funcionamento limpo (sem subprodutos da combustão)
- Funcionamento flexível sob vácuo ou em atmosferas de proteção
- Adequado para metais ferrosos e não ferrosos
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Considerações sobre o material
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Metais diferentes requerem materiais de cadinho específicos:
- Alumina para aços e ligas de níquel
- Zircónio para aplicações a alta temperatura
- Grafite para determinados metais não ferrosos
- A seleção da frequência afecta a eficiência do aquecimento com base no tamanho da carga
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Metais diferentes requerem materiais de cadinho específicos:
O forno de indução de média frequência representa um avanço significativo em relação aos métodos de fusão tradicionais, combinando princípios electromagnéticos com eletrónica de potência moderna para criar uma solução de fusão versátil e eficiente que permite tranquilamente a fundição de metais modernos e a produção de ligas em todas as indústrias.
Tabela de resumo:
| Aspeto-chave | Descrição |
|---|---|
| Conversão de energia | Converte CA trifásica → CC → CA de média frequência (200-2500Hz) através de um inversor IGBT |
| Mecanismo de aquecimento | As correntes parasitas induzidas por um campo magnético alternado provocam um aquecimento Joule |
| Efeito de agitação | As forças de Lorentz asseguram uma composição uniforme do metal fundido |
| Gama de frequências | 200-2500Hz optimiza a profundidade de penetração e a eficiência do aquecimento |
| Eficiência energética | 60-75% de eficiência com perdas mínimas de calor |
| Compatibilidade de materiais | Funde aço, cobre, alumínio e ligas especiais |
| Flexibilidade operacional | Funciona sob vácuo ou em atmosferas de proteção |
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