Dasar-dasar Pemanasan Induksi
Pemanasan induksi terjadi pada benda penghantar listrik (tidak harus baja magnetik) ketika benda tersebut ditempatkan dalam medan magnet yang bervariasi. Pemanasan induksi disebabkan oleh histeresis dan kerugian arus pusar.
Pemanasan induksi adalah proses memanaskan benda penghantar listrik (biasanya logam) dengan induksi elektromagnetik, melalui panas yang dihasilkan di dalam benda tersebut oleh arus pusar. Pemanas induksi terdiri dari elektromagnet dan osilator elektronik yang mengalirkan arus bolak-balik frekuensi tinggi (AC) melalui elektromagnet. Medan magnet bolak-balik yang cepat menembus objek, menghasilkan arus listrik di dalam konduktor, yang disebut arus pusar. Arus pusar yang mengalir melalui resistansi material memanaskannya dengan pemanasan Joule. Pada bahan feromagnetik (dan ferrimagnetik) seperti besi, panas juga dapat dihasilkan oleh kerugian histeresis magnetik. Frekuensi arus yang digunakan tergantung pada ukuran objek, jenis material, kopling (antara kumparan kerja dan objek yang akan dipanaskan) dan kedalaman penetrasi.
Kerugian histeresis hanya terjadi pada bahan magnetik seperti baja, nikel, dan sedikit sekali yang lainnya. Kerugian histeresis menyatakan bahwa hal ini disebabkan oleh gesekan antar molekul ketika material dimagnetisasi pertama kali ke satu arah, dan kemudian ke arah lainnya. Molekul-molekul tersebut dapat dianggap sebagai magnet kecil yang berbalik dengan setiap pembalikan arah medan magnet. Kerja (energi) diperlukan untuk memutarnya. Energi berubah menjadi panas. Laju pengeluaran energi (daya) meningkat dengan meningkatnya laju pembalikan (frekuensi).
Kerugian arus pusar terjadi pada bahan konduktor apa pun dalam medan magnet yang bervariasi. Hal ini menyebabkan terjadinya heading, bahkan jika bahan tersebut tidak memiliki sifat magnetik yang biasanya dikaitkan dengan besi dan baja. Contohnya adalah tembaga, kuningan, aluminium, zirkonium, baja tahan karat non-magnetik, dan uranium. Arus eddy adalah arus listrik yang diinduksi oleh aksi transformator dalam material. Sesuai dengan namanya, arus ini tampak mengalir dalam pusaran pada pusaran di dalam massa material yang padat. Kerugian arus pusar jauh lebih penting daripada kerugian histeresis dalam pemanasan induksi. Perhatikan bahwa pemanasan induksi diterapkan pada bahan non-magnetik, di mana tidak ada kerugian histeresis yang terjadi.
Untuk pemanasan baja untuk pengerasan, penempaan, peleburan, atau tujuan lain yang memerlukan 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 histerisis biasanya sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Untuk semua tujuan praktis, I2R dari arus pusar adalah satu-satunya cara di mana energi listrik dapat diubah menjadi panas untuk tujuan pemanasan induksi.
Dua hal dasar untuk terjadinya pemanasan induksi:
- Medan magnet yang berubah-ubah
- Bahan konduktif listrik yang ditempatkan ke dalam medan magnet