Dasar Pemanasan Induksi
Pemanasan induksi terjadi pada benda yang menghantarkan listrik (tidak harus baja magnetik) ketika benda ditempatkan dalam medan magnet yang bervariasi. Pemanasan induksi disebabkan oleh histeresis dan kerugian arus eddy.
Pemanasan induksi adalah proses memanaskan objek penghantar listrik (biasanya logam) dengan induksi elektromagnetik, melalui panas yang dihasilkan dalam objek oleh arus eddy. Pemanas induksi terdiri dari elektromagnet dan osilator elektronik yang melewati arus bolak-balik frekuensi tinggi (AC) melalui elektromagnet. Medan magnet bolak-balik cepat menembus objek, menghasilkan arus listrik di dalam konduktor, yang disebut arus eddy. Arus eddy yang mengalir melalui resistansi material memanaskannya dengan pemanasan Joule. Dalam bahan feromagnetik (dan ferrimagnetik) seperti besi, panas juga dapat dihasilkan oleh kerugian histeresis magnetik. Frekuensi arus yang digunakan tergantung pada ukuran objek, jenis bahan, kopling (antara koil kerja dan objek yang akan dipanaskan) dan kedalaman penetrasi.
Kerugian histeresis hanya terjadi pada bahan magnetik seperti baja, nikel, dan sangat sedikit lainnya. Kehilangan histeresis menyatakan bahwa ini disebabkan oleh gesekan antar molekul ketika bahan tersebut dimagnetisasi terlebih dahulu dalam satu arah, dan kemudian pada yang lain. Molekul dapat dianggap sebagai magnet kecil yang berputar dengan setiap arah arah medan magnet. Diperlukan kerja (energi) untuk mengubahnya. Energi diubah menjadi panas. Tingkat pengeluaran energi (daya) meningkat dengan peningkatan laju pembalikan (frekuensi).
Kerugian arus eddy terjadi pada bahan konduksi dalam medan magnet yang bervariasi. Ini menyebabkan tajuk, bahkan jika bahan tidak memiliki sifat magnetik yang biasanya dikaitkan dengan besi dan baja. Contohnya adalah tembaga, kuningan, aluminium, zirkonium, stainless steel bukan magnetik, dan uranium. Eddy current adalah arus listrik yang diinduksi oleh aksi transformator pada material. Seperti namanya, mereka tampak mengalir berputar-putar di pusaran dalam massa material yang padat. Kerugian arus eddy jauh lebih penting daripada kerugian histeresis dalam pemanasan induksi. Perhatikan bahwa pemanasan induksi diterapkan pada bahan non-magnetik, di mana tidak ada kerugian histeresis.
Untuk pemanasan baja untuk pengerasan, penempaan, peleburan, atau tujuan lain yang membutuhkan suhu di atas suhu Curie, kita tidak dapat bergantung pada histeresis. Baja kehilangan sifat magnetiknya di atas suhu ini. Ketika baja dipanaskan di bawah titik Curie, kontribusi histeresis biasanya sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Untuk semua tujuan praktis, I2R dari arus eddy adalah satu-satunya cara di mana energi listrik dapat diubah menjadi panas untuk keperluan pemanasan induksi.
Dua hal dasar untuk terjadinya pemanasan induksi:
- Medan magnet yang berubah
- Bahan konduktif listrik ditempatkan ke medan magnet