Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 2 februari 1946 - Virvelströmsvärmugnens utveckling och fysikaliska lagar, av Ludwig Dreyfus
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
114
\ TEKNISK TIDSKRIFT
Här ha vi alltså det andra kännetecknet:
arbetsstycket tjänstgör samtidigt som en del av den
magnetiska kretsen och som kortsluten
sekundärlindning. Vid ugnen i fig. 1 fattas exempelvis hela
centralkärnan och dess plats intas av den stång
som skall värmas.
Under dessa förhållanden kan det magnetiska
flödet säkert icke vara stort. Vid temperaturer
över 720° till 768° är ett arbetsstycke av järn
omagnetiskt och alltså icke i stånd att leda ett
tillnärmelsevis lika starkt flöde per cm2 sektionsarea
som järnkärnan i en vanlig transformator.
Transformatoreffekten är emellertid produkten av
ström och spänning, och spänningen i sin tur är
proportionell mot produkten av flöde och
frekvens. När så ett starkt flöde uppenbarligen är
en fysikalisk omöjlighet måste den nödvändiga
energikoncentrationen i allra första hand
åstadkommas genom en stegring av frekvensen.
Virvel-strömsvärmugnen utföres alltså i de allra flesta
fall som högfrekvensugn. Därmed är även ugnens
tredje kännetecken fastslaget och förklarat.
Vi veta alltså nu att en hög frekvens är
oumbärlig. Men hur högt måste då frekvensen drivas
vid värmning av metalliska ämnen? Om vi vilja
förstå den utveckling som högfrekvensugnen har
genomgått och som just nu riktar sig mot
användningsområden med växande frekvenser, så kunna
vi icke kringgå denna fråga. Man skulle till och
med kunna påstå, att svaret bör stå fullt klart
icke endast för tillverkaren, utan även för den
som eventuellt vill ta initiativet till nya
högfre-kvensinstallationer. Detta var kanske icke så
viktigt på en tid, då högfrekvensvärmningen blott
utgjorde ett sällsynt inslag i den brokiga flora
av elektrougnar, som växte upp inom
verkstäderna. Men detta läge kommer med all
sannolikhet att ändra sig. Där man nu ännu blott
funderar på en eller annan ugn kommer man kanske i
en icke alltför avlägsen framtid att planera
hög-frekvensugnsanläggningar med en centraliserad
effektalstring på flera 100 eller till och med flera
1 000 kW. Det blir då en fundamental fråga, på
vilken eller vilka frekvenser denna effektalstring
skall baseras.
Frekvensval och högfrekvenseffektens generering
Lyckligtvis ligga förhållandena oftast så att icke
endast en bestämd frekvens utan ett större
frekvensområde erbjuder gynnsamma
arbetsvillkor. Ett sådant frekvensområde bestämmes
genom sin övre och undre gräns, och vad jag här
vill behandla är den undre frekvensgränsen.
Denna rättar sig efter ämnesdimensionerna, och
ju mindre dessa äro desto högre ligger
minimi-frekvensen. Dock är det icke så myckeet de rent
geometriska dimensionerna som fälla utslaget,
utan deras förhållande till växelfältets och
virvel-strömmarnas inträngningsdjup. Liksom
radiovågor intränga nämligen högfrekvensugnen^
växelfält blott till ett visst djup i ledande ämnen,
och är ämnets godstjocklek flerdubbelt större
hänvisas de elektromagnetiska fenomenen till ett
ytskikt, som omger en praktiskt taget fält- och
strömfri zon. Inom detta ytskikt avta då fält och
ström med avståndet x (cm) från ytan i stort sett
efter exponentialfunktionen
e—* med a = 0,2 A/^ [—1 (1)
V 1 000 q LcmJ
som har följande siffervärden:
(xx 0 1 2 3 4 5
1 0,368 0,135 0,050 0,018 0,007
I formeln betyder
e = 2,7183, det naturliga logaritmsystemets bas,
v = den använda frekvensen, l/s,
q = ämnets elektriska ledningsmotstånd,
mm2
ohm -,
m
jjl = ämnets magnetiska permeabilitet.
Har man att göra med vanligt smidesjärn, är
under Curie-punkten vid en ofta använd
ytfält-styrka H = 1 000 gauss, som frambringas i en
ugnsspole med
As =-7=t= 560 A per cm spolhöjd,
0,4ttK2
juæ 25 Qmtdel "=0,38
Vid den i Sverige oftast begagnade frekvensen
v c= 3 830 p/s blir då
* = 0,2* 1/3,83^ 10
Härav framgår att redan i avståndet — = 0,1 cm
CX
från ytan fält och strömtäthet ha sjunkit till
36,8 % av deras amplitudvärden vid ytan. Inom
samma zon utvecklas redan 86,5 % av den totala
värmealstringen, och endast 13,5 % (motsvarande
0,135) hänföra sig till det längre inåt
belägna området. Man betecknar därför ofta — (cm)
cx
som växelfältets och virvelströmmens
"inträngningsdjup", som alltså vid cirka 4 000 p/s skulle
vara av storleksordningen 1 mm för magnetiskt
smidesjärn.
Dessa förhållanden genomgå en grundlig
ändring när järnet blir omagnetiskt. För kolhalter
upp till 0,6 % C inträffar detta vid 768°, sedan
faller omvandlingstemperaturen till 721° vid
0,86 % C och behåller detta värde även vid högre
kolhalter. Från dessa temperaturer uppåt skiljer
sig järnets permeabilitet praktiskt taget icke från
omagnetiska ämnens, och förutsätta vi åter Aseas
standardfrekvens av 3 830 p/s blir nu vid
smides-värme
JX= 1 Q = 1,2 « = 0,2 31 1,1
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
