Принцип действия Принцип работы индукционной печи иллюстрирует рис. Справа. В сущности она – электрический трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой:
Принцип действия индукционной печи
Генератор переменного напряжения G создает в индукторе L (heating coil) переменный ток I1.
Конденсатор С совместно с L образуют колебательный контур, настроенный на рабочую частоту, это в большинстве случаев повышает техпараметры установки.
Если генератор G автоколебательный, то С часто исключают из схемы, используя вместо него собственную емкость индуктора. Она у описанных ниже высокочастотных индукторов составляет несколько десятков пикофарад, что как раз соответствует рабочему диапазону частот.
Индуктор в соответствии с уравнениями Максвелла создает в окружающем пространстве переменное магнитное поле с напряженностью H. Магнитное поле индуктора может как замыкаться через отдельный ферромагнитный сердечник, так и существовать в свободном пространстве.
Магнитное поле, пронизывая помещенную в индуктор заготовку (или плавильную шихту) W, создает в ней магнитный поток Ф.
Ф, если W электропроводящая, индуцирует в ней вторичный ток I2, то тем же уравнениям Максвелла.
Если Ф достаточно массивна и цельная, то I2 замыкается внутри W, образуя вихревой ток, или ток Фуко.
Вихревые токи по закону Джоуля-Ленца отдает полученную им через индуктор и магнитное поле от генератора энергию, нагревая заготовку (шихту).
Электромагнитное взаимодействие с точки зрения физики достаточно сильно и обладает довольно высоким дальнодействием. Поэтому, несмотря на многоступенчатое преобразование энергии, индукционная печь способна показать в воздухе или вакууме КПД до 100%.
Заключение
Дороговизна и дефицит электроэнергии, истощение широко используемых в настоящее время как топливо традиционных природных ресурсов заставляет человечество искать пути использования возобновляемых источников энергии. Мы предлагаем работающую модель установки, которая используя энергию Солнца, обогреет дом с минимальным потреблением электричества. Эта установка преобразует энергию Солнца в индукционную энергию. Индукционный нагреватель преобразует электроэнергию, полученную от преобразования энергии Солнца (солнечная батарея) в тепло воды, а, следовательно, в тепло для обогрева помещения. За счет конструктивных особенностей индукционного нагревателя теплоноситель нагревается быстрее, чем в котлах с ТЭНами при одинаковом расходе электричества.
По сути нами представлена простейшая конструкция индукционного генератора тепловой энергии, являющегося трансформатором со вторичной короткозамкнутой обмоткой и потребляющим ток от солнечной батареи:
– внутренняя составляющая преобразует электроэнергию в вихревые токи и направляет созданное в ней электромагнитное поле на вторичный короткозамкнутый виток, являющийся одновременно корпусом и нагревательным элементом;
– вторичная обмотка передает полученную энергию теплоносителю, в качестве которого может быть использована неочищенная вода, масло, антифриз и подобные электропроводящие среды.