전기 유도 가열은 전자기, 열 전송 및 야금 현상의 복잡한 조합입니다.
- 전자기 현상은 유도 코일에 빠른 교류를 적용할 때 발생합니다.
- 교류 전압으로 인해 코일에 교류 소스가 발생합니다.
- 교류 소스는 인접 환경에서 소스 전류와 동일한 주파수의 시간 가변 자기장을 생성합니다.
- 자기장은 주변의 전기 전도성 금속 객체에서 와전류를 유도합니다. 유도 와전류는 소스 전류와 주파수가 같지만 방향이 다릅니다.
- 유도 전류는 주변 금속 객체에서 줄 가열(I²R)을 생성합니다.
도체의 교류는 전류 분포가 균일하지 않으며 표면에서 최대값이 발생합니다. 교류를 사용한 균일하지 않은 전류 분포를 스킨 효과라고 합니다. 대략 86%의 전력이 도체의 표면 레이어에 집중되어 있습니다. 표면 레이어는 침투 또는 스킨 깊이
라고 하며 맥스웰 방정식에서 파생될 수 있습니다.
여기에서 각 항목은 다음과 같습니다.
- f: 주파수(Hz). 유도 가열의 일반적인 주파수 범위는 5kHz - 100kHz입니다.
: 재료의 자기 투과율
: 재료의 전기 전도성 또는 전류 전도 능력. 구리 등의 적절한 전기 도체는 전도성이 높고 저항률이 낮습니다. 전기 저항률과 전기 저항을 혼동하지 마십시오. 전기 저항률은 가열 깊이, 가열 균일성, 코일 전기 효율성 및 코일 임피던스에 영향을 주어 유도 가열에 영향을 주는 재료의 필수 물리적 속성입니다.
이 방정식에서 스킨 깊이가 도체 속성 및 도체의 전류 주파수에 따라 달라짐을 확인할 수 있습니다. 시뮬레이션에서는 메쉬 크기를 선택할 때 스킨 깊이도 고려해야 합니다.