Wie funktioniert die Induktionsheizung?

Induktionsheizung ist eine flammenfreie, berührungslose Heizmethode, mit der ein genau definierter Abschnitt einer Metallstange innerhalb von Sekunden kirschrot wird. Wie ist das möglich?

Wie funktioniert die Induktionsheizung?

Durch eine Induktionsspule fließender Wechselstrom erzeugt ein Magnetfeld. Die Stärke des Feldes variiert in Abhängigkeit von der Stärke des durch die Spule fließenden Stroms. Das Feld ist in dem von der Spule eingeschlossenen Bereich konzentriert; während seine Größe von der Stärke des Stroms und der Anzahl der Windungen in der Spule abhängt. (Abb. 1) Wirbelströme werden in jedem elektrisch leitenden Objekt - beispielsweise einem Metallstab - induziert, der sich in der Induktionsspule befindet. Das Phänomen des Widerstands erzeugt Wärme in dem Bereich, in dem die Wirbelströme fließen. Das Erhöhen der Stärke des Magnetfelds erhöht den Heizeffekt. Die Gesamterwärmung wird jedoch auch durch die magnetischen Eigenschaften des Objekts und den Abstand zwischen diesem und der Spule beeinflusst. (Abb. 2) Die Wirbelströme erzeugen ein eigenes Magnetfeld, das dem von der Spule erzeugten Ursprungsfeld entgegenwirkt. Dieser Gegensatz verhindert, dass das ursprüngliche Feld sofort in die Mitte des von der Spule eingeschlossenen Objekts eindringt. Die Wirbelströme sind in der Nähe der Oberfläche des zu erwärmenden Objekts am aktivsten, schwächen jedoch zur Mitte hin beträchtlich ab. (Abb. 3) Der Abstand von der Oberfläche des erhitzten Objekts zu der Tiefe, in der die Stromdichte auf 37% fällt, ist die Eindringtiefe. Diese Tiefe nimmt mit der Frequenz ab. Daher ist es wichtig, die richtige Frequenz auszuwählen, um die gewünschte Eindringtiefe zu erreichen.