Глубина проникновения токов высокой частоты

Глубина проникновения токов высокой частоты 149 [c.203]

Индукционный нагрев токами высокой частоты (ТВЧ), заключающийся в том, что обрабатываемая деталь помещается внутрь специального индуктора (медной трубки, изогнутой по форме нагреваемой детали, со значительным воздушным зазором). В трубке для охлаждения циркулирует вода. Через индуктор пропускают ТВЧ большой силы (при /=500 гц—10 Мгц). -Возникающее при этом электромагнитное поле индуктирует вихревые токи, нагревающие поверхность детали. Глубина нагретого слоя зависит от частоты тока / и продолжительности нагрева т. Чем выше /, тем меньше его проникновение в глубину детали. Чем продолжительнее т, тем больше глубина [c.134]

Крупные тигельные печи работают на частоте 50 Гц с умень-щением емкости печи частота тока должна повышаться, чтобы сохранилось соотношение между глубиной проникновения тока и диаметром загрузки, обеспечивающее высокий КПД индуктора (см. 5-4 н 6-1). [c.229]

При индукционном нагреве токами средней и высокой частоты в связи с малой глубиной проникновения тока, а также в связи со значительными мощностями, передаваемыми в нагреваемые объекты [c.93]

При равномерном распределении удельной мощности это приведет к перегреву зубца относительно впадины. Такое положение соответствует случаю нагрева шестерни на частоте настолько высокой, что глубина проникновения тока много меньше толщины зубца. [c.145]

Индукционный нагрев металла достигается путем индуцирования вихревых токов. Электромагнитное поле создается индуктором, подключенным через трансформатор напряжения к источнику переменного тока. Источниками питания током могут служить машинные генераторы и тиристорные преобразователи (до 10 ООО Гц). Чем больше частота тока, тем меньше глубина проникновения его в проводник и, следовательно, тем меньше глубина закалки. Распределение тока по сечению проводника зависит от его природы и свойств. Нагрев токами высокой частоты осуществляется следующим образом. Изделие, подлежащее нагреву, помещают внутри спирали из медной трубки (рис. 10.1), т. е. в индуктор. Через [c.215]

Выбор частоты тока. При выборе преобразователей частоты для индукционного нагрева заготовок необходимо учитывать следующее. Если отношение диаметра нагреваемой заготовки к глубине проникновения тока больше 10, то передача энергии происходит с высоким КПД, Однако при этом объемная удельная мощность (Вт/м ), выделяемая в металле заготовки, более чем в 2 раза ниже максимально возможной, получаемой при отношении диаметра заготовки к глубине проникновения приблизительно равном 4. Поэтому при сквозном нагреве с целью повышения производительности процесса желательно обеспечивать указанное выше соотношение, при котором в нагреваемой заготовке выделяется максимальное значение удельной объемной мощности. Это достигается рациональным выбором частоты источника питания индукционного нагревателя. [c.257]

Поверхностный эффект. Глубина проникновения тока. Поверхностный эффект проявляется в неравномерном распределении переменного тока по сечению проводника. Наибольшая плотность тока наблюдается у наружной поверхности проводника. По мере удаления от наружной поверхности плотность тока плавно уменьшается. Чем выше частота, тем быстрее снижается плотность тока. При весьма высокой частоте ток проходит лишь по тонкому поверхностному слою проводника. Поверхностный эффект существенно увеличивает активное сопротивление проводников, что значительно усложняет передачу переменного тока. Однако поверхностный эффект позволяет сконцентрировать выделение энергии в поверхностных слоях нагреваемого изделия, что важно при осуществлении процессов закалки, высокочастотной сварки и т. д. [c.6]

Хорошо электролитически отполированные пробы показывают повышенную электрическую проводимость, тогда как гальванически осажденные металлы с шероховатой поверхностью имеют большое электрическое сопротивление. Поэтому при использовании метода вихревых токов следует различать два случая 1) глубина проникновения переменного тока высокой частоты меньше толщины покрытия 2) глубина проникновения больше толщины слоя. [c.633]

Таким образом, глубина проникновения тока тем больше, чем больше электросопротивление металла и чем меньше частота тока / и магнитная проницаемость металла а. Другими словами, повышение частоты тока усиливает поверхностный эффект и способствует концентрации плотности тока на поверхности проводника. Если к этому добавить, что с повышением частоты тока облегчается явление индукции, то станет вполне очевидной целесообразность применения для поверхностной закалки именно токов повышенной и высокой частоты. [c.110]

В указанных выражениях Н — модуль амплитуды напряженности поля [/ —модуль амплитуды поверхностной плотности тока в стенках а — удельная проводимость материала стенок А — глубина проникновения тока в металл при высокой частоте V — объем резонатора 5 — поверхность стенок. [c.122]

Типичное распределение температуры по сечению изделия при индукционном нагреве приведено на фиг. 169, где показано что при нагреве на глубину меньшую или равную глубине проникновения тока распределение температуры является благоприятным (кривая /). 1 В пределах нужной глубины температура меняется очень незначительно и, следовательно, после быстрого охлаждения закаленный слой будет иметь однородную структуру по всей глубине. Если глубина проникновения мала по сравнению с требуемой глубиной закалки (частота тока слишком велика), температура в пределах нагретого слоя меняется резко, и поверхностные слои могут оказаться перегретыми (кривая 2). Перепад температур в пределах нагретого слоя может быть уменьшен за счет снижения скорости нагрева. Однако такой режим обычно энергетически не выгоден и не обеспечивает высокого качества закалки. Применение больших скоростей нагрева для термической обработки стали потребовало пересмотра температурных режимов нагрева. [c.257]

Индукционный нагрев металлических изделий основан на использовании явлений электромагнитной индукции, теплового действия электрического тока и поверхностного эффекта. Нагрев изделий, подлежащих закалке, осуществляется при помощи специальной установки (рис. 26), которая состоит из следующих основных элементов генератора высокой частоты 1, электродвигателя 2, трансформатора 3, индуктора 4, батареи конденсаторов 6. Сущность закалки токами высокой частоты заключается в том, что изделие 5, подвергающееся закалке, помещается в индуктор 4 с таким расчетом, чтобы между ним и индуктором был воздушный зазор в 2—4 мм. Ток высокой частоты от машинного генератора поступает в индуктор. Вокруг индуктора создается переменное магнитное поле, под воздействием которого в закаливаемом изделии индуктируются вихревые токи. Благодаря явлению поверхностного эффекта максимальная плотность тока будет сосредоточена на поверхностном слое изделия. Толщина слоя, по которому идет ток максимальной плотности, называется глубиной проникновения тока. Под действием индукционного тока поверхностный слой изделия быстро нагревается до закалочных температур, а сердцевина изделия нагревается до температур, лежащих ниже линии Р8К, благодаря чему в ней не происходит никаких структурных превращений и изменений механических [c.47]

При нагреве стали токами высокой частоты в поверхностных слоях изделий возникает электрический ток. Чем больше частота переменного тока, тем меньше глубина его проникновения в изделие. Изменяя частоту первичного тока в индукторе и время нахождения в нем изделий, можно регулировать глубину нагрева металла и соответственно глубину закаленного слоя. [c.133]

Способ поверхностной закалки с нагревом т. в. ч. впервые предложенный В. П. Вологдиным, основан на явлении электромагнитной индукции и неравномерном выделении теплоты по сечению детали. Подлежащая закалке деталь помещается в определенное магнитное поле, создаваемое индуктором (катушкой) при пропускании через него переменного тока высокой частоты. Деталь помещается в индуктор с зазором 2—4 мм. По закону электромагнитной индукции в части детали, находящейся лод воздействием магнитного потока, будет индуктироваться ток частоты, одинаковой с частотой тока, пропускаемого через индуктор. Индуктированный ток не распределяется равномерно по всему сечению детали, а протекает только по слою, глубина которого соответствует глубине проникновения тока при этом плотность тока будет наибольшей у поверхности детали. Благодаря тепловому действию тока происходит быстрый (обычно 2—10 с) нагрев поверхностных слоев детали, в которых возбуждаются токи. По достижении температуры закалки ток выключается и через отверстия в индукторе под давлением подается охлаждающая жидкость, обычно вода. Происходит закалка поверхности детали на определенную глубину. При высоких скоростях охлаждения, превышающих критические значения для данной марки сталей, в закаленном слое возникает структура мартенсита, характеризующаяся высокой твердостью и износостойкостью. Остаточные напряжения сжатия, образующиеся в поверхностном слое закаленной т. в. ч. детали, повышают ее усталостную прочность. [c.313]

Способ поверхностной закалки токами высокой частоты, впервые предложенный проф. В. П. Вологдиным, основан на явлении электромагнитной индукции и неравномерном выделении тепла по сечению детали. Подлежащая закалке деталь помещается в переменное магнитное поле, создаваемое индуктором (катушкой) при пропускании через него переменного тока высокой частоты. Деталь помещается в индуктор с зазором 2—4 мм. По закону электромагнитной индукции в части детали, находящейся под воздействием магнитного потока, будет индуктироваться ток частоты, одинаковой с частотой тока, пропускаемого через индуктор. Индуктированный ток не распределяется равномерно по всему сечению детали, а протекает только по слою, глубина которого соответствует глубине проникновения тока, при этом плотность тока будет наибольшей у поверхности детали. [c.173]

Частота тока, питающего индуктор, определяет глубину проникновения тока в сталь. Необходимо выбрать оптимальное значение частоты, обеспечивающее наиболее высокий к. п. д. [c.208]

Высокочастотная сварка осуществляется током частотой 70 - 450 кГц при изготовлении труб диаметром 6 - 530 и толщиной стенки 0,5 - 10 мм. На станах для изготовления кабельных оболочек используют ток частотой 1750 кГц. Достигаемая скорость сварки труб из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и их сплавов 200 м/мин и более. Токами высокой частоты осуществляют поверхностный нагрев кромок трубной заготовки в очень тонком слое. Глубина А проникновения тока в сталь зависит от частоты /тока и температуры нагрева кромок [c.673]

Глубина проникновения (г) токов высокой частоты (для круглого прямого провода из меди) [c.149]

К глубина проникновения тока возрастает в 25—30 раз. Характерно, что глубина проникновения тока изменяется обратно пропорционально квадратному корню из частоты тока, а соотношение между диаметром нагреваемой детали и глубиной проникновения тока находится в пределах 4-ь10, при этом можно получить скоростной нагрев с высоким КПД, большой концентрацией энергии. Необходимая мощность генератора зависит от размеров свариваемой детали и температуры нагрева. [c.91]

Согласно этой формуле, сопротивление тонкой проволоки не зависит от средней длины свободного пробега электронов в массивном образце ме-талла ). Подобным же образом при о// < 1, где о— глубина проникновения высокочастотного поля (угловой частоты ш), наблюдаемое сопротивление становится независимым от сопротивления массивного металла, измеренного при постоянном токе, в то время как по классической теории при высоких частотах оно должно быть пропорционально [c.209]

Особую активность приобретают системы автоматического регулирования толщины стенки труб в процессе их горячей прокатки. Подобная система разработана для контроля бесшовных труб диаметром 29—102 мм с толщиной стенки 1,75—8,0 мм, изготовленных из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. При нагревании ферромагнитных сталей до температуры выше 800 °С их магнитная проницаемость уменьшается до единицы. При этом уменьшается их удельная электрическая проводимость. Благодаря этому резко увеличивается глубина проникновения переменного электромагнитного поля в металл, что позволяет измерять стенки сравнительно большой толщины при достаточно высокой частоте тока питания вихретокового преобразователя. [c.340]

Критерием оценки понятий низкая и высокая частота Является соотношение между глубиной проникновения вихревых токов и геометрическими размерами контролируемого объекта, например толщиной стенки трубы Т. Если Т<б, то частота считается низкой, если же Г>б, то высокой. [c.23]

Магнитное поле, образованное током внутреннего провода, пересекает внешний провод, создавая в нем циркулирующие вихревые токи, направление которых показано на рис. 41. На внешней поверхности провода направление вихревых токов 1 .т. противоположно направлению основного тока /, а на внутренней поверхности их направления совпадают, поэтому происходит как бы вытеснение тока к внутренней поверхности провода. В результате токи во внутреннем и внешнем проводах смещаются к внутренним, обращенным друг к другу поверхностям. Эффект смещения увеличивается с возрастанием частоты, и при высоких частотах энергия вытесняется из толщи проводов в диэлектрик, который и является средой, где распространяются волны электромагнитной энергии. Провода в этом случае лишь задают направление движению электромагнитных волн, а переменный ток проникает в провод на небольшую глубину, называемую глубиной проникновения. [c.65]

Установка для индукционного нагрева (рис. 77, а) предназначена для нагрева заготовок из черных и цветных металлов и их сплавов. Она имеет индуктор в виде витков медной трубки, по которой циркулирует вода для охлаждения, и генератор для получения токов высокой или промышленной частоты. Нагреваемую заготовку устанавливают в индуктор, благодаря которому в заготовке возбуждаются индукционные вихревые токи (токи Фуко). При этом наибольшая плотность тока возникает в поверхностных слоях заготовки. Глубину проникновения магнитного поля в нагреваемую заготовку А (в см) определяют по формуле [c.101]

Электрическое поле может супдестиовать на расстояниях порядка глубины проникновения при высоких частотах (обычно в микроволновой области). Это создает нормальный ток и вызывает диссипативные процессы, которые можно наблюдать экспериментально. [c.694]

Нагрев т. в. ч. основан на следующем. При пропускании по проводнику малого сечения — индуктору переменного тока высокой частотывокруг проводника (индуктора) создается переменное магнитное поле в обрабатываемой детали, помещенной внутри индуктора, возбуждается индуктированный (вихревой) ток, который вызывает нагрев детали. Индуктированный ток концентрируется в поверхностном слое детали, и чем больше частота подводимого тока, тем меньше глубина проникновения тока. [c.122]

Известны три типа генераторов для питания индукторов, различающихся главным образом частотой переменного тока. Для сравнительно низких частот (от 60 до 10000 гц) применяются мотор-генераторы для промежуточных частот (10 000 — 50 000 гц) применяют искровые разрядники, а для высоких частот используют ламповые генераторы. Индуцируемые токи протекают преимущественно в пов1ерхностных слоях проводника, так как глубина проникновения тока в металл обратно пропорциональна квадратному корню из частоты. При малых размерах частиц эффективный нагрев возможен только при токах высокой частоты, в связи с чем ламповые генераторы имеют преимущества при плавке порошковой шихты. [c.59]

Сущность высокочастотного нагрева заключается в том, что деталь, подлежащая нагреву, перемещается в переменном магнитном поле, создаваемом индуктором (катушкой) при пропускании через него переменного тока высокой частоты. По закону электромагнитной индукции в части детали, находящейся в магнитном поле, индуцируется ток, который имеет такую же частоту, как и ток, пропускаемый через индуктор. Глубина проникновения индуцированного тока зависит от его частоты чем больше частота, тем меньше глубина проникновения тока. Благодаря тепловому действию тока происходит быстрый (обычно в течение 2—5 сек) нагрев поверхност- Ного слоя детали, в котором возбуждаются токи. Эти особенности индукционного нагрева используются при различных приемах восстановления и упрочнения деталей машин. [c.437]

Ток высокой частоты не заполняет всего сечения проводни- ка, по которому он протекает, а циркулирует лишь в его поверхностных слоях. Чем больше частота тока (/), тем меньше глубина проникновения тока (у), что хорошо видно из следующего уравнения [c.185]

Метод 6 применением вихреввЕх токов позволяет измерять удельную электрическую проводимость тонких диамагнитных и парамагнитных металлических сплавов без непосредственного металлического контакта между образцом и измерительным устройством. Однако при измерении методом вихревых токов необходимо учитывать скин-эффект. Известно, что вследствие скин-эффекта значительно большая часть тока высокой частоты протекает в наружной, близкой к поверхности, части проводника. Если проводник имеет покрытие, то оно полностью или частично принимает на себя функции проводника. Толщину проводящего слоя, на которой плотность тока снижается в / раз от плотности тока на поверхности, называют глубиной проникновения. При частоте 1 мГц глубина проникновения составляет (при комнатной температуре), мкм 67 — для серебра, 70 — для меди, 77 — для золота, П6 — для родия, 203 — для платины, 208 — для хрома. [c.633]

Аналитическое решение уравнения (7.35) затруднено из-за сложного характера распределения функции (т, р, /), которая зависит от геометрии индукционной системы, частоты тока, электрофизических свойств материала загрузки. Поэтому задача оптимального управления для линейного цилиндра конечной длины решалась также численным методом с помощью цифровой модели. Если рассматривать нагрев цилиндра конечной длины в однородном магнитном поле, то зависит только от параметра т = = л/2 2/й, где б — глубина проникновения тока, т. е. от выраженности поверхностного эффекта. Проведенные расчеты показали, что на предельную достижимую точность нагрева (гр = Этах— 0ш1п) слабо влияет длина зоны равномерного распределения источников теплоты в средней части цилиндра. А это означает, что для цилиндров с длиной, превышающей диаметр, величина г 5 не зависит от длины цилиндра. Таким образом удается построить зависимость г от параметра в широком диапазоне изменения критерия В (рис. 7.6). Изменение мощности нагрева (Ро) оказывает слабое воздействие на г)з, особенно при небольшом уровне тепловых потерь (В1). При небольших резко снижается достижимая равномерность нагрева. Это объясняется тем, что распределение внутренних источников теплоты по длине становится почти равномерным и дополнительные тепловые потери с торцов заготовки не удается скомпенсировать за счет краевого эффекта цилиндра. Детальный анализ показал, что на величину яр характер распределения источников теплоты по радиусу оказывает пренебрежимо малое влияние по сравнению с распределением источников по длине. Поэтому графики рис. 7.6 могут быть перестроены относительно параметров ,1 (см. главу 5) или Кр [107], характеризующих неравномерность распределения источников теплоты по длине заготовки и однозначно связанных с параметрами т<г, при нагреве цилиндра в однородном поле. Значения коэффициентов, характеризующих такое распределение источников теплоты, которое обеспечивает высокое [c.246]

Для увеличения добротности часто применяют многожильный провод с волокнистой шелковой изоляцией ЛЕШО ( литцендрат ). При применении нескольких тонких проводов с эквивалентным диаметром, равным диаметру одножильного провода, и равенстве в обоих случаях глубины проникновения эквивалентное сечение провода току высокой частоты для литцендрата увеличивается, тем самым уменьшаются потери в нем. [c.192]

Токи высокой частоты идут преимущественно по поверхности проводника, проникая в металл лишь на незначительную глубину. Это явление называют поверхностным эффектом. Чем больше частота тока по отношению к размерам проводника, помещенного внутрь индуктора, тем выше индуктивное сопротивление в центре и тем в большей степени ток вытеснится на поверхность. Глубину проникновения тока можно вычислить с достаточной для практики точностью по следующим упрощенным формулам [c.282]

Прочность сцепления №—Р покрытий, осажденных электротермохимическим способом, в исходном состоянии, т. е. непосредственно после осаждения, несколько выше аналогичных характеристик таких же покрытий, полученных обычным способом. Термическая обработка токами высокой частоты существенно повышает адгезию покрытий. Например, цилиндрические образцы из обладающей большой пластичностью стали 3, никелированные электротермохимическим. способом и термообработанные в течение 4—6 с токами высокой частоты, были испытаны на разрыв на прессе Гагарина. Растяжение, сопровождавшееся значительным удлинением образцов, не приводило к отслаиванию покрытий. Даже в шейке и в зоне разрыва образцов покрытие оставалось прочно сцепленным с основой. Это, по-видимому, объясняется тем, что при быстром поверхностном нагреве т. в. ч. имеет место особый вид диффузии, характеризующийся большей глубиной проникновения атомов одного металла (в данном случае никеля) в кристаллическую решетку другого. [c.293]

Для обеспечения высокой скорости нагрева толщина стенки должна быть меньше глубины проникновения тока в металл, нагретый выше точки Кюри. В частности, при частоте тока 8СЮ0 гц толщина стенки трубы должна быть не более 6,0 мм, при частоте тока 2500 гц — 1 мм я при частоте тока 1000 гц 7 мм. [c.80]

Другой способ изготовления полосковых фиксированных ослабителей и оконечных нагрузок заключается в замене центрального проводника на определенной длине тонкой лентой из сплава высокого сопротивления, например нихрома. Волновое сопротивление линии при этом практически не меняется, а ослабление на единицу длины значительно возрастает. Если центральный проводник выполнен из нихромовой ленты толщиной 0,03 мм, то погонное ослабле-яие линии составляет примерно 20 дВ/м на частотах около 9 ГГц, а в случае посеребренных проводников оно равняется 2 дБ/м. Здесь следует подчеркнуть, что толщина нихрома сравнима с глубиной проникновения токов. [c.92]

Согласно диамагнитной гипотезе, в односвязном теле при наличии внешнего магнитного поля существует единственное распределение токов. Флуктуации происходят вблизи этого стабильного распределения. За исключением лишь области самых высоких частот, изменение токов с изменением внешнего магнитного поля происходит адиабатически, и поэтому диссипации энергии не возникает. Электрические поля в теле существуют лишь при переменных внешних полях и только на расстояниях от поверхности, не превышающих глубину проникновения магнитного поля. При достаточно высоких частотах эти флуктуирующие электрические поля должны давать вклад в дпссипацию энергии, описываемую членом с нормально электропроводностью сверхпроводящей фазы, как это вытекает из двухжидкостной модели. Возможно также, что возникает диссипация, связанная с релаксационными процессами в распределении сверхпроводящих токов. Здесь мы не будем рассматривать поведения сверхпроводников в полях столь высокой частоты. [c.701]

В ИК-области, когда б = с/Ыр, нелинейные изменения происходят при 1Р18л й Nm , когда носителей в скин-слое толщиной с/Шр не хватает для переноса тока даже при их движении со скоростью, близкой с. В результате глубина проникновения поля увеличивается (чтобы повысить число носителей) до необходимой для поддержания тока б = H/inNe. В области высоких частот ш Шр толщина скин-слоя в плазме может как уменьшаться, так и возрастать в зависимости от знака нелинейного вклада в диэлектрич. проницаемость. В Отличие от линейного режима, в случае нелинейного С.-э, при медленном увеличении напряжённости поля оно, начиная с аек-рой пороговой амплитуды, проникает в глубь плазмы на расстояние, определяемое диссипативным затуханием. (Это происходит при положит, нелинейном вкладе.) В случае достаточно слабой диссипации нелинейное проникновение поля в плазму может носить характер гистерезиса, т. е. зависеть от предыстории процесса. Напр., для плазменного слоя конечной толпщны эффективность Т проникновения эл.-магн. волны через слой, измеряемая отношением потоков энергии после слоя и перед ним, является неоднозначной ф-цией интенсивности падающей волны / (как схематически показано на рис.). [c.542]

Скорость нагрева колеблется от 100 до 1000 °С/с. Время нагрева зависит от скорости нагрева и находится в пределах 1,5...40 с. Толщина закаленного слоя зависит от частоты тока, которая определяет глубину проникновения индуцируемых в деталях вихревых токов. Закалка ТВЧ позволяет получить структуру стали с твердостью на 3...5 HR , выше, чем при обычной закалке, с более мелким зерном (на 2...4 балла) и меньшим браком по короблению и образованию закалочных трещин. При нагреве ТВЧ не происходит окалинообразования и выгорания углерода. Кроме того, обеспечивается высокая производительность труда. Этот вид закалки используют для сталей, содержащих 0,4...0,5 % углерода (40, 45, 40Х, 45Х, 40ХН и др.), которые после закалки имеют высокие твердость (50...60 HR ,), сопротивляемость изнашиванию и не склонны к хрупкому разрушению. [c.60]

Для магнитомягких материалов величина проницаемости может дос-гигать очень больших значений, что, вместе с высокими значениями частоты, может приводить к малым глубинам проникновения электромагнитного поля - меньше, чем радиус микропровода или толщина ленты. Тогда высокочастотный ток будет протекать только в приповерхностном слое образца (так называемый скин-эффект), что приводит к увеличению импеданса образца. Заметим, что переменный ток создает циркулярное магнитное поле, перпендикулярное направлению тока, поэтому на скин-эффект оказывает влияние магнитная проницаемость в поперечном (перпендикулярном) направлении. Приложение продольного магнитного поля уменьшает поперечную проницаемость ц, увеличивает 8 и уменьшает импеданс. [c.559]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...