मुख्य विशेषता प्रेरण ऊष्मनएक चर चुंबकीय प्रवाह की मदद से विद्युत ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण है, अर्थात, आगमनात्मक रूप से। यदि एक चर को बेलनाकार सर्पिल कुंडल (प्रेरक) से गुजारा जाता है बिजली I, तब कुंडली के चारों ओर एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र F m बनता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1-17, सी. कुंडल के अंदर चुंबकीय प्रवाह का घनत्व सबसे अधिक होता है। जब एक धातु कंडक्टर को प्रारंभ करनेवाला गुहा में रखा जाता है, तो सामग्री में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जिसका तात्कालिक मूल्य बराबर होता है:

ईएमएफ के प्रभाव में। तेजी से बदलते चुंबकीय क्षेत्र में रखी गई धातु में, एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है, जिसका परिमाण मुख्य रूप से गर्म सामग्री के समोच्च को पार करने वाले चुंबकीय प्रवाह के परिमाण और वर्तमान f की आवृत्ति पर निर्भर करता है, जो चुंबकीय प्रवाह बनाता है। .

प्रेरण हीटिंग के दौरान गर्मी की रिहाई सीधे गर्म सामग्री की मात्रा में होती है, और अधिकांश गर्मी गर्म हिस्से (सतह प्रभाव) की सतह परतों में निकलती है। उस परत की मोटाई जिसमें सबसे अधिक सक्रिय ऊष्मा उत्पन्न होती है, बराबर होती है:

जहाँ - प्रतिरोधकता, ओम * सेमी; μ - सामग्री की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता; एफ - आवृत्ति, हर्ट्ज।

उपरोक्त सूत्र से यह देखा जा सकता है कि बढ़ती आवृत्ति के साथ किसी धातु के लिए सक्रिय परत की मोटाई (प्रवेश गहराई) घट जाती है। आवृत्ति का चुनाव मुख्य रूप से प्रक्रिया की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, धातुओं को पिघलाते समय 50 - 2500 हर्ट्ज की आवृत्ति की आवश्यकता होती है, गर्म होने पर - 10,000 हर्ट्ज तक, जब सतह कठोर हो जाती है - 30,000 हर्ट्ज या अधिक।

कच्चा लोहा पिघलाते समय, एक औद्योगिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) का उपयोग किया जाता है, जो समग्र दक्षता को बढ़ाने की अनुमति देता है। स्थापना, क्योंकि आवृत्ति रूपांतरण के लिए ऊर्जा हानि को बाहर रखा गया है।

इंडक्शन हीटिंग उच्च गति है, क्योंकि गर्मी सीधे गर्म धातु की मोटाई में निकलती है, जिससे इंडक्शन इलेक्ट्रिक भट्टियों में धातु को परावर्तक लौ भट्टियों की तुलना में 2-3 गुना तेजी से पिघलाना संभव हो जाता है।

उच्च आवृत्ति धाराओं के साथ ताप किसी भी वातावरण में किया जा सकता है; प्रेरण थर्मल इकाइयों को वार्म-अप समय की आवश्यकता नहीं होती है और आसानी से स्वचालित और उत्पादन लाइनों में एकीकृत हो जाते हैं। प्रेरण हीटिंग के साथ, तापमान 3000 डिग्री सेल्सियस और अधिक तक पहुंचा जा सकता है।

इसके फायदों के कारण, धातुकर्म, मशीन-निर्माण और धातु उद्योग में उच्च आवृत्ति हीटिंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जहां इसका उपयोग धातु पिघलने, भागों के गर्मी उपचार, मुद्रांकन के लिए हीटिंग आदि के लिए किया जाता है।

प्रेरण भट्टियों का संचालन सिद्धांत। प्रेरण ताप का सिद्धांत

प्रेरण हीटिंग का सिद्धांत विद्युत प्रवाहकीय गर्म वस्तु द्वारा अवशोषित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करना है।

प्रेरण हीटिंग प्रतिष्ठानों में, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक प्रारंभ करनेवाला द्वारा बनाया जाता है, जो एक बहु-मोड़ बेलनाकार कुंडल (सोलेनॉइड) होता है। एक प्रत्यावर्ती विद्युत प्रवाह प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से पारित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभ करनेवाला के चारों ओर एक समय-भिन्न वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। मैक्सवेल के पहले समीकरण द्वारा वर्णित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ऊर्जा का यह पहला परिवर्तन है।

गर्म की जाने वाली वस्तु को प्रारंभ करनेवाला के अंदर या उसके पास रखा जाता है। प्रारंभ करनेवाला द्वारा निर्मित चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का परिवर्तन (समय में) प्रवाह गर्म वस्तु में प्रवेश करता है और एक विद्युत क्षेत्र को प्रेरित करता है। इस क्षेत्र की विद्युत रेखाएं चुंबकीय प्रवाह की दिशा के लंबवत समतल में स्थित होती हैं और बंद होती हैं, अर्थात, गर्म वस्तु में विद्युत क्षेत्र में एक भंवर चरित्र होता है। एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, ओम के नियम के अनुसार, चालन धाराएँ (एड़ी धाराएँ) उत्पन्न होती हैं। यह दूसरे मैक्सवेल समीकरण द्वारा वर्णित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा का दूसरा परिवर्तन है।

एक गर्म वस्तु में, प्रेरित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा अपरिवर्तनीय रूप से गर्मी में बदल जाती है। ऊर्जा का ऐसा ऊष्मीय अपव्यय, जिसके परिणामस्वरूप वस्तु का ताप होता है, चालन धाराओं (एड़ी धाराओं) के अस्तित्व से निर्धारित होता है। यह विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा का तीसरा परिवर्तन है, और इस परिवर्तन का ऊर्जा अनुपात लेनज़-जूल कानून द्वारा वर्णित है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा के वर्णित परिवर्तन इसे संभव बनाते हैं:
1) स्थानांतरण विद्युतीय ऊर्जासंपर्कों का सहारा लिए बिना एक गर्म वस्तु में प्रारंभ करनेवाला (प्रतिरोध भट्टियों के विपरीत)
2) गर्म होने वाली वस्तु में सीधे गर्मी छोड़ें (प्रो। एनवी ओकोरोकोव की शब्दावली में तथाकथित "एक आंतरिक हीटिंग स्रोत के साथ भट्ठी"), जिसके परिणामस्वरूप थर्मल ऊर्जा का उपयोग सबसे सही और हीटिंग है दर काफी बढ़ जाती है (तथाकथित की तुलना में " बाहरी हीटिंग स्रोत वाले ओवन)।

एक गर्म वस्तु में विद्युत क्षेत्र की ताकत का परिमाण दो कारकों से प्रभावित होता है: चुंबकीय प्रवाह का परिमाण, अर्थात, वस्तु को भेदने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या (या गर्म वस्तु के साथ युग्मित), और आपूर्ति की आवृत्ति वर्तमान, यानी, गर्म वस्तु से जुड़े चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन (समय में) की आवृत्ति।

इससे दो प्रकार के इंडक्शन हीटिंग इंस्टॉलेशन करना संभव हो जाता है, जो डिज़ाइन और इन दोनों में भिन्न होते हैं परिचालन गुण: कोर के साथ और बिना प्रेरण इकाइयाँ।

तकनीकी उद्देश्य के अनुसार, प्रेरण हीटिंग प्रतिष्ठानों को विभाजित किया गया है पिघलने वाली भट्टियांधातुओं और हीटिंग प्रतिष्ठानों को पिघलाने के लिए उष्मा उपचार(सख्त, तड़के), पहले वर्कपीस को गर्म करने के लिए प्लास्टिक विकृत करना(फोर्जिंग, स्टैम्पिंग), वेल्डिंग, सोल्डरिंग और सरफेसिंग के लिए, उत्पादों के रासायनिक और थर्मल उपचार के लिए, आदि।

इंडक्शन हीटिंग इंस्टॉलेशन की आपूर्ति में परिवर्तन की आवृत्ति के अनुसार, निम्न हैं:
1) औद्योगिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) की स्थापना, सीधे या स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के माध्यम से मुख्य द्वारा संचालित;
2) बिजली या अर्धचालक आवृत्ति कन्वर्टर्स द्वारा संचालित बढ़ी हुई आवृत्ति (500-10000 हर्ट्ज) की स्थापना;
3) ट्यूब इलेक्ट्रॉनिक जनरेटर द्वारा संचालित उच्च आवृत्ति स्थापना (66,000-440,000 हर्ट्ज और ऊपर)।

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एचएफ - प्रेरण निर्वहन: दहन की स्थिति, डिजाइन और दायरा

परिचय

में से एक गंभीर समस्याएंप्लाज्मा का संगठन तकनीकी प्रक्रियाएंइस तकनीक के लिए इष्टतम गुणों वाले प्लाज्मा स्रोतों का विकास है, उदाहरण के लिए: उच्च एकरूपता, प्लाज्मा घनत्व द्वारा निर्दिष्ट, आवेशित कणों की ऊर्जा, रासायनिक रूप से सक्रिय रेडिकल्स की एकाग्रता। विश्लेषण से पता चलता है कि उच्च आवृत्ति (एचएफ) प्लाज्मा स्रोत औद्योगिक प्रौद्योगिकियों में उपयोग के लिए सबसे अधिक आशाजनक हैं, क्योंकि, सबसे पहले, उनका उपयोग प्रवाहकीय और ढांकता हुआ सामग्री दोनों को संसाधित करने के लिए किया जा सकता है, और दूसरे, न केवल निष्क्रिय, बल्कि प्रतिक्रियाशील गैसों को भी काम करने वाली गैसों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। आज, कैपेसिटिव और इंडक्टिव आरएफ डिस्चार्ज पर आधारित प्लाज्मा स्रोत ज्ञात हैं। एक कैपेसिटिव आरएफ डिस्चार्ज की एक विशेषता, जिसे अक्सर प्लाज्मा प्रौद्योगिकियों में उपयोग किया जाता है, इलेक्ट्रोड पर स्पेस चार्ज परतों का अस्तित्व होता है, जिसमें एक समय-औसत संभावित ड्रॉप बनता है जो इलेक्ट्रोड की दिशा में आयनों को तेज करता है। यह त्वरित आयनों का उपयोग करके आरएफ कैपेसिटिव डिस्चार्ज के इलेक्ट्रोड पर स्थित सामग्रियों के नमूनों को संसाधित करना संभव बनाता है। कैपेसिटिव आरएफ डिस्चार्ज स्रोतों का नुकसान मुख्य प्लाज्मा मात्रा में अपेक्षाकृत कम इलेक्ट्रॉन एकाग्रता है। उल्लेखनीय रूप से अधिक बहुत ज़्यादा गाड़ापनसमान आरएफ शक्तियों पर इलेक्ट्रॉन आगमनात्मक आरएफ निर्वहन की विशेषता है।

आगमनात्मक आरएफ निर्वहन सौ से अधिक वर्षों से जाना जाता है। यह एक बेलनाकार प्लाज्मा स्रोत के एक नियम के रूप में, पक्ष या अंत सतह पर स्थित एक प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से बहने वाले प्रवाह से उत्साहित एक निर्वहन है। 1891 में वापस, जे। थॉमसन ने सुझाव दिया कि एक प्रेरक निर्वहन एक भंवर विद्युत क्षेत्र द्वारा होता है और बनाए रखता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा बनाया जाता है, जो बदले में, एंटीना के माध्यम से बहने वाली धारा से प्रेरित होता है। 1928-1929 में, जे। थॉमसन, डी। टाउनसेंड और आर। डोनाल्डसन के साथ बहस करते हुए, यह विचार व्यक्त किया कि एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन भंवर विद्युत क्षेत्रों द्वारा समर्थित नहीं है, लेकिन संभावित लोगों द्वारा जो संभावित अंतर की उपस्थिति के कारण दिखाई देते हैं। प्रारंभ करनेवाला के मोड़। 1929 में, के। मैकिन्टन ने प्रयोगात्मक रूप से निर्वहन दहन के दो तरीकों के अस्तित्व की संभावना दिखाई। आरएफ वोल्टेज के छोटे आयामों पर, डिस्चार्ज वास्तव में कॉइल के घुमावों के बीच एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत दिखाई देता था और पूरे गैस-डिस्चार्ज ट्यूब के साथ एक कमजोर अनुदैर्ध्य चमक का चरित्र था। आरएफ वोल्टेज के आयाम में वृद्धि के साथ, चमक तेज हो गई और अंत में एक उज्ज्वल रिंग डिस्चार्ज दिखाई दिया। इस मामले में अनुदैर्ध्य विद्युत क्षेत्र की वजह से चमक गायब हो गई। बाद में, डिस्चार्ज के इन दो रूपों को क्रमशः ई-एच डिस्चार्ज कहा गया।

एक आगमनात्मक निर्वहन के अस्तित्व के क्षेत्रों को दो बड़े क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है: यह उच्च दबाव(वायुमंडलीय दबाव के क्रम में), जिस पर उत्पन्न प्लाज्मा संतुलन के करीब है, और कम दबाव, जिस पर उत्पन्न प्लाज्मा कोई संतुलन नहीं है।

आवधिक निर्वहन। आरएफ और माइक्रोवेव डिस्चार्ज का प्लाज्मा. उच्च आवृत्ति निर्वहन के प्रकार

डीसी चमक निर्वहन शुरू करने और बनाए रखने के लिए, दो प्रवाहकीय (धातु) इलेक्ट्रोड प्लाज्मा क्षेत्र के सीधे संपर्क में होने चाहिए। तकनीकी दृष्टिकोण से, प्लाज्मा-रासायनिक रिएक्टर का ऐसा डिज़ाइन हमेशा सुविधाजनक नहीं होता है। सबसे पहले, ढांकता हुआ कोटिंग्स के प्लाज्मा जमाव की प्रक्रियाओं के दौरान, इलेक्ट्रोड पर एक गैर-प्रवाहकीय फिल्म भी बन सकती है। इससे निर्वहन की अस्थिरता में वृद्धि होगी और अंततः, इसके क्षीणन में वृद्धि होगी। दूसरे, आंतरिक इलेक्ट्रोड वाले रिएक्टरों में, भौतिक स्पटरिंग के दौरान इलेक्ट्रोड सतह से हटाए गए सामग्रियों के साथ लक्ष्य प्रक्रिया के संदूषण की समस्या हमेशा बनी रहती है। रसायनिक प्रतिक्रियाप्लाज्मा कणों के साथ। इन समस्याओं से बचने के लिए, आंतरिक इलेक्ट्रोड के उपयोग को पूरी तरह से छोड़ने के लिए, आवधिक निर्वहन के उपयोग की अनुमति देता है, जो निरंतर नहीं, बल्कि एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्तेजित होता है।

आवधिक निर्वहन में होने वाले मुख्य प्रभाव प्लाज्मा प्रक्रियाओं की विशिष्ट आवृत्तियों और लागू क्षेत्र की आवृत्ति के बीच संबंधों से निर्धारित होते हैं। तीन विशिष्ट मामलों पर विचार करना उपयोगी है:

कम आवृत्तियों। बाहरी क्षेत्र की आवृत्तियों पर 10 2 - 10 3 हर्ट्ज तक, स्थिति उस स्थिति के करीब होती है जो स्थिर में महसूस की जाती है बिजली क्षेत्र. हालाँकि, यदि विशेषता चार्ज लॉस फ़्रीक्वेंसी vd फ़ील्ड फ़्रीक्वेंसी w (vd ?w) से कम है, तो डिस्चार्ज को बनाए रखने के लिए फ़ील्ड के पर्याप्त मान तक पहुँचने से पहले फ़ील्ड साइन बदलने के बाद चार्ज गायब होने का समय है। फिर क्षेत्र परिवर्तन की अवधि के दौरान निर्वहन बाहर निकल जाएगा और दो बार प्रज्वलित होगा। डिस्चार्ज री-इग्निशन वोल्टेज आवृत्ति पर निर्भर होना चाहिए। आवृत्ति जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉनों का अंश जितना छोटा होगा, क्षेत्र के अस्तित्व के दौरान गायब होने का समय होगा, जो कि निर्वहन को बनाए रखने के लिए अपर्याप्त है, पुन: प्रज्वलन क्षमता कम है। पर कम आवृत्तियोंटूटने के बाद, दहन वर्तमान और वोल्टेज के बीच का अनुपात निर्वहन की स्थिर वर्तमान-वोल्टेज विशेषता (छवि 1, वक्र 1) से मेल खाता है। डिस्चार्ज पैरामीटर "ट्रैक" वोल्टेज बदलता है।

मध्यवर्ती आवृत्तियाँ। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, जब प्लाज्मा प्रक्रियाओं की विशिष्ट आवृत्तियाँ समान होती हैं और क्षेत्र आवृत्ति (vd ?w) से कुछ कम होती हैं, तो डिस्चार्ज अवस्था में आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन का "अनुसरण" करने का समय नहीं होता है। हिस्टैरिसीस डिस्चार्ज के गतिशील सीवीसी में प्रकट होता है (चित्र 1, वक्र 2)।

उच्च आवृत्तियाँ। जब हालत< v d <

चावल। 1. आवधिक निर्वहन की वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएं: 1-स्थैतिक सीवीसी, 2 - संक्रमण आवृत्ति क्षेत्र में सीवीसी, 3 - स्थिर गतिशील सीवीसी

गैस में कई प्रकार के विद्युत निर्वहन होते हैं, जो लागू क्षेत्र की प्रकृति (निरंतर विद्युत क्षेत्र, वैकल्पिक, स्पंदित, (एचएफ), सुपर उच्च आवृत्ति (एसएचएफ)), गैस दबाव, आकार और इलेक्ट्रोड के स्थान आदि पर निर्भर करता है। .

एचएफ डिस्चार्ज के लिए, निम्नलिखित उत्तेजना विधियां हैं: 1) 10 किलोहर्ट्ज़ से कम आवृत्तियों पर कैपेसिटिव, 2) 100 किलोहर्ट्ज़ - 100 मेगाहर्ट्ज की सीमा में आवृत्तियों पर प्रेरण। इन उत्तेजना विधियों में रेंज डेटा जनरेटर का उपयोग शामिल है। उत्तेजना की कैपेसिटिव विधि के साथ, इलेक्ट्रोड को कार्य कक्ष के अंदर या बाहर स्थापित किया जा सकता है यदि कक्ष एक ढांकता हुआ (छवि 2 ए, बी) से बना है। प्रेरण विधि के लिए, विशेष कॉइल का उपयोग किया जाता है, जिनमें से घुमावों की संख्या उपयोग की जाने वाली आवृत्ति (छवि 2 सी) पर निर्भर करती है।

आरएफ प्रेरण निर्वहन

गैसों में उच्च आवृत्ति प्रेरण (इलेक्ट्रोडलेस) निर्वहन पिछली शताब्दी के अंत से जाना जाता है। हालाँकि, इसे पूरी तरह से समझना तुरंत संभव नहीं था। इंडक्शन डिस्चार्ज का निरीक्षण करना आसान है यदि एक खाली बर्तन को सोलनॉइड के अंदर रखा जाता है जिसके माध्यम से पर्याप्त रूप से मजबूत उच्च आवृत्ति धारा प्रवाहित होती है। एक भंवर विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, जो एक वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह से प्रेरित होता है, अवशिष्ट गैस में एक ब्रेकडाउन होता है और एक निर्वहन प्रज्वलित होता है। डिस्चार्ज (आयनीकरण) को बनाए रखने के लिए, भंवर विद्युत क्षेत्र के बल की रेखाओं के साथ आयनित गैस में बहने वाली रिंग इंडक्शन धाराओं की जूल गर्मी खर्च की जाती है (एक लंबी सोलनॉइड के अंदर बल की चुंबकीय रेखाएं अक्ष के समानांतर होती हैं; अंजीर। 3))।

Fig.3 परिनालिका में क्षेत्रों की योजना

इलेक्ट्रोडलेस डिस्चार्ज पर पुराने कार्यों में, सबसे विस्तृत शोध जे। थॉमसन, 2 का है, जिन्होंने विशेष रूप से, प्रयोगात्मक रूप से डिस्चार्ज की आगमनात्मक प्रकृति को साबित किया और सैद्धांतिक प्रज्वलन की स्थिति प्राप्त की: टूटने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की सीमा की निर्भरता गैस का दबाव (और आवृत्ति)। एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में डिस्चार्ज गैप के टूटने के लिए पासचेन कर्व्स की तरह, इग्निशन कर्व्स में न्यूनतम होता है। एक व्यावहारिक आवृत्ति रेंज (दसवें से दसियों मेगाहर्ट्ज़ तक) के लिए, मिनीमा कम दबाव के क्षेत्र में स्थित है; इसलिए, निर्वहन आमतौर पर केवल अत्यधिक दुर्लभ गैसों में देखा गया था।

आरएफ जलने की शर्तें - प्रेरण निर्वहन

एक आगमनात्मक आरएफ डिस्चार्ज एक निर्वहन है जो एक बेलनाकार प्लाज्मा स्रोत (छवि 4 ए, बी) के एक नियम के रूप में, पक्ष या अंत सतह पर स्थित एक प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से बहने वाला प्रवाह है। लो-प्रेशर इंडक्टिव डिस्चार्ज फिजिक्स की केंद्रीय समस्या प्लाज्मा द्वारा आरएफ पावर अवशोषण के तंत्र और दक्षता का सवाल है। यह ज्ञात है कि आरएफ डिस्चार्ज के विशुद्ध रूप से आगमनात्मक उत्तेजना के साथ, इसके समकक्ष सर्किट को अंजीर में दिखाया जा सकता है। 1g आरएफ जनरेटर को एक ट्रांसफॉर्मर पर लोड किया जाता है, जिसकी प्राथमिक वाइंडिंग में एक एंटीना होता है, जिसके माध्यम से जनरेटर द्वारा उत्पन्न करंट प्रवाहित होता है, और सेकेंडरी वाइंडिंग प्लाज्मा में प्रेरित करंट होता है। ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग परस्पर प्रेरण गुणांक एम द्वारा जुड़ी हुई हैं। ट्रांसफार्मर सर्किट को आसानी से एक सर्किट में कम किया जा सकता है जो एक श्रृंखला से जुड़ा सक्रिय प्रतिरोध और एंटीना का अधिष्ठापन, समकक्ष प्रतिरोध और प्लाज्मा का अधिष्ठापन (चित्र। । 4e), ताकि आरएफ जनरेटर पी जीन की शक्ति ऐन्टेना में जारी शक्ति पी ए टी के साथ जुड़ी हो, और प्लाज़्मा में जारी पावर पी पी 1, भावों द्वारा

जहां मैं एंटीना के माध्यम से बहने वाली धारा है, पी चींटी एंटीना का सक्रिय प्रतिरोध है, आर पी 1 बराबर प्लाज्मा प्रतिरोध है।

सूत्रों (1) और (2) से यह देखा जा सकता है कि जब लोड जनरेटर के साथ मेल खाता है, तो जनरेटर द्वारा बाहरी सर्किट को दी गई सक्रिय आरएफ पावर पीजेन, दो चैनलों के बीच वितरित की जाती है, अर्थात्: का एक हिस्सा शक्ति एंटीना को गर्म करने के लिए जाती है, और दूसरा भाग प्लाज्मा को अवशोषित करता है। पहले, अधिकांश कार्यों में यह एक प्राथमिकता मानी जाती थी कि प्रायोगिक परिस्थितियों में

आरपीएल > रणत्वव (3)

और प्लाज्मा के गुण आरएफ जनरेटर की शक्ति से निर्धारित होते हैं, जो पूरी तरह से प्लाज्मा द्वारा अवशोषित होता है। 1990 के दशक के मध्य में, वी. गोड्याक और सहकर्मियों ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि कम दबाव के निर्वहन में संबंध (3) का उल्लंघन किया जा सकता है। जाहिर है, बशर्ते

आरपीआई? शेख़ी (4)

एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन का व्यवहार नाटकीय रूप से बदलता है।

चावल। 4. आगमनात्मक प्लाज्मा स्रोतों के सर्किट (ए, बी) और (सी) एक कैपेसिटिव घटक के साथ आगमनात्मक प्लाज्मा स्रोत, (डी, ई) पूरी तरह से अपरिवर्तनीय निर्वहन के समकक्ष सर्किट।

अब प्लाज्मा पैरामीटर न केवल आरएफ जनरेटर की शक्ति पर निर्भर करते हैं, बल्कि समतुल्य प्लाज्मा प्रतिरोध पर भी निर्भर करते हैं, जो बदले में, प्लाज्मा मापदंडों और इसके रखरखाव की शर्तों पर निर्भर करता है। यह बाहरी डिस्चार्ज सर्किट में शक्ति के स्व-सुसंगत पुनर्वितरण से जुड़े नए प्रभावों की उपस्थिति की ओर जाता है। उत्तरार्द्ध प्लाज्मा स्रोतों की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। यह स्पष्ट है कि असमानता (4) के अनुरूप व्यवस्थाओं में निर्वहन के व्यवहार को समझने की कुंजी, साथ ही प्लाज्मा उपकरणों के संचालन को अनुकूलित करने के लिए, समान प्लाज्मा प्रतिरोध में परिवर्तन की नियमितता में परिवर्तन के साथ निहित है प्लाज्मा पैरामीटर और डिस्चार्ज को बनाए रखने की शर्तें।

डिजाइन आरएफ - आगमनात्मक निर्वहन

आधुनिक अनुसंधान और इलेक्ट्रोडलेस डिस्चार्ज के अनुप्रयोगों की नींव जीआई बाबत के कार्यों द्वारा रखी गई थी, जो युद्ध से ठीक पहले लेनिनग्राद इलेक्ट्रिक लैंप प्लांट स्वेतलाना में किए गए थे। इन कार्यों को 1942 3 में प्रकाशित किया गया था और 1947 में इंग्लैंड में उनके प्रकाशन के बाद विदेशों में व्यापक रूप से जाना जाने लगा। 4 बाबत ने लगभग सौ किलोवाट की शक्ति के साथ उच्च आवृत्ति वाले ट्यूब जनरेटर बनाए, जिससे उन्हें दबाव में हवा में शक्तिशाली इलेक्ट्रोडलेस डिस्चार्ज प्राप्त करने की अनुमति मिली। वायुमंडलीय दबाव के लिए .. बाबत ने 3-62 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति रेंज में काम किया, इंडिकेटर्स में लगभग 10 सेमी के व्यास के साथ कई मोड़ शामिल थे। उस समय के लिए एक बड़ी शक्ति, कई दसियों किलोवाट तक, उच्च दबाव निर्वहन में पेश की गई थी (हालांकि , ऐसे मूल्य आधुनिक प्रतिष्ठानों के लिए भी अधिक हैं)। पंच? वायुमंडलीय दबाव पर हवा या अन्य गैस, निश्चित रूप से, प्रारंभ करनेवाला में उच्चतम धाराओं के साथ भी संभव नहीं था, इसलिए निर्वहन को प्रज्वलित करने के लिए विशेष उपाय किए जाने थे। सबसे आसान तरीका था कम दबाव पर डिस्चार्ज शुरू करना, जब ब्रेकडाउन फील्ड छोटे होते हैं, और फिर धीरे-धीरे दबाव बढ़ाते हैं, इसे वायुमंडलीय दबाव में लाते हैं। बाबत ने नोट किया कि जब डिस्चार्ज के माध्यम से गैस बहती है, तो ब्लोइंग बहुत तीव्र होने पर बाद को बुझाया जा सकता है। उच्च दबाव पर, संकुचन का प्रभाव, यानी डिस्चार्ज चैंबर की दीवारों से डिस्चार्ज का अलग होना, खोजा गया था। 1950 के दशक में इलेक्ट्रोडलेस डिस्चार्ज 5 ~ 7 पर कई पेपर सामने आए। कबन 5 ने 0.05 से 100 मिमी एचजी के कम दबाव पर अक्रिय गैसों में निर्वहन की जांच की। कला। और 1--3 मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों पर 1 किलोवाट तक की छोटी शक्तियां, इग्निशन वक्र निर्धारित करती हैं, कैलोरीमेट्रिक विधि द्वारा निर्वहन में शुरू की गई शक्ति को मापती है, और जांच का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन सांद्रता को मापती है। रेफरी 7 में कई गैसों के लिए इग्निशन वक्र भी प्राप्त किए गए थे। रेफ 6 में पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए निर्वहन का उपयोग करने का प्रयास किया गया था। एक इलेक्ट्रोड रहित प्लाज्मा मशाल, जिसके वर्तमान प्रतिष्ठान बहुत करीब हैं, 1960 में रीड द्वारा डिजाइन किया गया था। 8. इसका आरेख और फोटोग्राफ अंजीर में दिखाया गया है। 2. 2.6 सेमी के व्यास के साथ एक क्वार्ट्ज ट्यूब 0.78 सेमी के घुमावों के बीच की दूरी के साथ तांबे की ट्यूब से बने पांच-मोड़ प्रारंभ करनेवाला द्वारा कवर किया गया था। 10 किलोवाट की अधिकतम उत्पादन शक्ति वाला एक औद्योगिक उच्च आवृत्ति जनरेटर एक के रूप में कार्य करता है शक्ति का स्रोत; ऑपरेटिंग आवृत्ति 4 मेगाहर्ट्ज। डिस्चार्ज को प्रज्वलित करने के लिए एक जंगम ग्रेफाइट रॉड का उपयोग किया गया था। प्रारंभ करनेवाला में धकेल दी गई छड़ को उच्च आवृत्ति वाले क्षेत्र में गर्म किया जाता है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। आसपास की गैस गर्म होकर फैलती है और उसमें टूट-फूट होती है। इग्निशन के बाद, रॉड को हटा दिया जाता है, और डिस्चार्ज जलता रहता है। इस स्थापना में सबसे महत्वपूर्ण बिंदु स्पर्शरेखा गैस आपूर्ति का उपयोग था। रीड ने बताया कि परिणामी प्लाज्मा को गैस के प्रवाह के विपरीत तेजी से प्रचारित करना चाहिए जो इसे दूर ले जाता है। अन्यथा, डिस्चार्ज बाहर निकल जाएगा, जैसा कि अस्थिर लपटों के साथ होता है। कम प्रवाह दर पर, प्लाज्मा का रखरखाव पारंपरिक तापीय चालन द्वारा प्रदान किया जा सकता है। (उच्च दबाव निर्वहन में गर्मी चालन की भूमिका को कैबने द्वारा भी नोट किया गया था। 5) हालांकि, उच्च गैस प्रवाह दर पर प्लाज्मा के हिस्से को फिर से प्रसारित करने के लिए उपाय करना आवश्यक है। इस समस्या का एक संतोषजनक समाधान रीड द्वारा उपयोग किया जाने वाला भंवर स्थिरीकरण था, जिसमें गैस को स्पर्शरेखा से ट्यूब में डाला जाता है और एक पेचदार गति बनाते हुए इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। गैस के अपकेन्द्रीय प्रसार के कारण नली के अक्षीय भाग में कम दाब का एक स्तंभ बनता है। यहां लगभग कोई अक्षीय प्रवाह नहीं है, और प्लाज्मा का हिस्सा ऊपर की ओर चूसा जाता है। फ़ीड दर जितनी अधिक होगी, उतना ही अधिक चमकदार प्लाज्मा प्रवाह के खिलाफ प्रवेश करेगा। इसके अलावा, आपूर्ति की इस पद्धति के साथ, गैस ट्यूब के साथ बहती है, मुख्य रूप से इसकी दीवारों के पास, दीवारों से निर्वहन को निचोड़ती है और बाद वाले को उच्च तापमान के हानिकारक प्रभावों से अलग करती है, जिससे बढ़ी हुई शक्तियों पर काम करना संभव हो जाता है। रीड द्वारा संक्षेप में व्यक्त किए गए ये गुणात्मक विचार, घटना को समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, हालांकि वे मामले के सार को सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं कर सकते हैं। हम प्लाज्मा रखरखाव के सवाल पर लौटेंगे, जो चैप में नीचे, गैस प्रवाह में एक स्थिर स्थिर निर्वहन पर विचार करते समय सबसे गंभीर प्रतीत होता है। चतुर्थ।

रीड ने आर्गन और हीलियम, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और वायु के साथ आर्गन के मिश्रण के साथ काम किया। उन्होंने कहा कि शुद्ध आर्गन में डिस्चार्ज को बनाए रखना सबसे आसान है। आर्गन प्रवाह दर 10-20 लीटर/मिनट थी (ट्यूब के क्रॉस सेक्शन पर औसत गैस वेग 30-40 सेमी/सेकंड थे) डिस्चार्ज में 1.5-3 किलोवाट की शक्तियों की शुरूआत के साथ, जो लगभग आधे के लिए जिम्मेदार था। जनरेटर द्वारा खपत की गई बिजली। रीड ने प्लाज्मा मशाल में ऊर्जा संतुलन निर्धारित किया और ऑप्टिकल विधि का उपयोग करके प्लाज्मा में तापमान के स्थानिक वितरण को मापा।

उन्होंने कई और पत्र प्रकाशित किए: कम दबाव पर शक्तिशाली आगमनात्मक निर्वहन पर, 9 प्लाज्मा प्लम में विभिन्न बिंदुओं पर डाली गई जांच के लिए गर्मी हस्तांतरण के माप पर, 10 इंडक्शन बर्नर का उपयोग करके आग रोक सामग्री के क्रिस्टल की वृद्धि पर, आदि।

रीड के डिजाइन के समान एक प्रेरण प्लाज्मा मशाल, कुछ हद तक बाद में रेबू द्वारा वर्णित किया गया था।

लगभग 1963 के बाद से, बंद जहाजों और गैस प्रवाह दोनों में उच्च दबाव आगमनात्मक निर्वहन के प्रयोगात्मक अध्ययन के लिए समर्पित हमारे और विदेशी प्रेस में कई काम सामने आए हैं।

डिस्चार्ज क्षेत्र और प्लाज्मा जेट में स्थानिक तापमान वितरण, और इलेक्ट्रॉन सांद्रता के वितरण को मापा जाता है। यहां, एक नियम के रूप में, प्रसिद्ध ऑप्टिकल, वर्णक्रमीय और जांच विधियों का उपयोग किया जाता है, जो आमतौर पर चाप निर्वहन के प्लाज्मा के अध्ययन में उपयोग किया जाता है। डिस्चार्ज में जमा की गई शक्तियों को प्रारंभ करनेवाला, विभिन्न गैस प्रवाह दर, विभिन्न गैसों, आवृत्तियों आदि के लिए मापदंडों की विभिन्न निर्भरता पर अलग-अलग वोल्टेज पर मापा जाता है। प्लाज्मा तापमान पर किसी भी समान निर्भरता को स्थापित करना मुश्किल है। डिस्चार्ज में जमा शक्ति, चूंकि सब कुछ विशिष्ट परिस्थितियों पर कैसे निर्भर करता है: ट्यूब का व्यास, प्रारंभ करनेवाला की ज्यामिति, गैस की आपूर्ति दर, आदि। कई कार्यों का सामान्य परिणाम यह निष्कर्ष है कि के क्रम की शक्ति पर कई या दसियों किलोवाट, आर्गन प्लाज्मा का तापमान लगभग 9000-10,000 ° K तक पहुँच जाता है।

तापमान वितरण मूल रूप से चरित्र है?पठार? ट्यूब के बीच में और दीवारों के पास तेजी से गिरता है, हालांकि पठार? बिल्कुल भी नहीं, मध्य भाग में एक छोटी सी डुबकी प्राप्त होती है, आमतौर पर कुछ सौ डिग्री। अन्य गैसों में, तापमान भी 10,000° के कोटि का होता है, जो गैस के प्रकार और अन्य स्थितियों पर निर्भर करता है। हवा में तापमान समान शक्ति पर आर्गन की तुलना में कम होता है, और इसके विपरीत, समान तापमान प्राप्त करने के लिए कई गुना अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है। 31 बढ़ती शक्ति के साथ तापमान थोड़ा बढ़ता है और गैस प्रवाह दर पर कमजोर रूप से निर्भर होता है। अंजीर पर। 3 और 4 को त्रिज्या के साथ तापमान वितरण, तापमान क्षेत्र (आइसोथर्म), और इलेक्ट्रॉन सांद्रता के वितरण को चित्रित करने के लिए दिखाया गया है। प्रयोग 27 से पता चला है कि जैसे-जैसे गैस की आपूर्ति दर और प्रवाह दर में वृद्धि होती है (स्पर्शरेखा आपूर्ति के मामले में), डिस्चार्ज को दीवारों से अधिक से अधिक दूर दबाया जाता है, और डिस्चार्ज त्रिज्या ट्यूब त्रिज्या के लगभग 0.8 से 0.4 में बदल जाती है। जैसे-जैसे गैस प्रवाह दर बढ़ती है, डिस्चार्ज में जमा शक्ति कुछ कम हो जाती है, जो कि डिस्चार्ज रेडियस में कमी के साथ जुड़ी होती है, यानी प्लाज्मा प्रवाह या प्रवाह दर। बंद जहाजों में डिस्चार्ज के दौरान, बिना गैस के प्रवाह के, डिस्चार्ज का चमकदार क्षेत्र आमतौर पर बर्तन की साइड की दीवारों के बहुत करीब आता है। इलेक्ट्रॉन सांद्रता के मापन से पता चला है कि वायुमंडलीय दबाव पर प्लाज्मा अवस्था थर्मोडायनामिक संतुलन के करीब है। मापा सांद्रता और तापमान संतोषजनक सटीकता के साथ साहा समीकरण के भीतर फिट होते हैं।

आरएफ प्रेरण - निर्वहन

वर्तमान में, कम दबाव वाले प्लाज्मा के स्रोत ज्ञात हैं, जिसके संचालन का सिद्धांत चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन पर आधारित है, साथ ही एक प्रेरण के साथ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए एक प्रेरक आरएफ निर्वहन पर आधारित है। इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन अनुनाद (ईसीआर) की स्थितियों और हेलिकॉन और ट्राइवेलपीस-गोल्ड (टीजी) तरंगों की स्थिति उत्तेजना (बाद में हेलिकॉन स्रोतों के रूप में संदर्भित) के अनुरूप।

यह ज्ञात है कि आरएफ विद्युत क्षेत्र एक आगमनात्मक निर्वहन के प्लाज्मा में चमड़ी होते हैं; इलेक्ट्रॉनों को एक संकीर्ण निकट-दीवार परत में गर्म किया जाता है। जब एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन के प्लाज्मा पर लागू होता है, तो पारदर्शिता क्षेत्र दिखाई देते हैं, जिसमें आरएफ क्षेत्र प्लाज्मा में गहराई से प्रवेश करते हैं और इलेक्ट्रॉनों को इसकी पूरी मात्रा में गर्म किया जाता है। इस आशय का उपयोग प्लाज्मा स्रोतों में किया जाता है, जिसका संचालन सिद्धांत ईसीआर पर आधारित है। ऐसे स्रोत मुख्य रूप से माइक्रोवेव बैंड (2.45 GHz) में काम करते हैं। माइक्रोवेव विकिरण, एक नियम के रूप में, एक क्वार्ट्ज खिड़की के माध्यम से एक बेलनाकार गैस-निर्वहन कक्ष में पेश किया जाता है, जिसमें मैग्नेट की मदद से एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र बनता है। चुंबकीय क्षेत्र को एक या कई गुंजयमान क्षेत्रों की उपस्थिति की विशेषता है जिसमें ईसीआर की स्थिति संतुष्ट होती है और आरएफ शक्ति को प्लाज्मा में इंजेक्ट किया जाता है। रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में, तथाकथित तटस्थ लूप प्लाज्मा स्रोतों में ईसीआर का उपयोग किया जाता है। प्लाज्मा के निर्माण और डिस्चार्ज संरचना के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका तटस्थ समोच्च द्वारा निभाई जाती है, जो एक शून्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ बिंदुओं का एक निरंतर अनुक्रम है। तीन विद्युत चुम्बकों का उपयोग करके एक बंद चुंबकीय परिपथ का निर्माण किया जाता है। ऊपरी और निचले कॉइल की वाइंडिंग में धाराओं की दिशा समान होती है। मध्य कुण्डली में धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है। एक तटस्थ सर्किट के साथ एक आरएफ आगमनात्मक निर्वहन एक उच्च प्लाज्मा घनत्व (10 11 - 10 12 सेमी ~ 3) और कम इलेक्ट्रॉन तापमान (1 -4 ईवी) की विशेषता है।

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बिना आगमनात्मक निर्वहन

प्लाज्मा द्वारा अवशोषित शक्ति P pi को एक स्वतंत्र चर के रूप में भुज के साथ प्लॉट किया जाता है। यह मान लेना स्वाभाविक है कि प्लाज्मा घनत्व pe, P pi के समानुपाती होता है, हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विभिन्न प्लाज्मा स्रोतों के लिए, P pi और pe के बीच आनुपातिकता के गुणांक भिन्न होंगे। जैसा कि देखा जा सकता है, समकक्ष प्रतिरोध आर पीआई के व्यवहार में सामान्य प्रवृत्ति इनपुट शक्ति के अपेक्षाकृत छोटे मूल्यों के क्षेत्र में वृद्धि है, और फिर इसकी संतृप्ति है।

इसके विपरीत, उच्च इलेक्ट्रॉन सांद्रता के क्षेत्र में, जहां टकराव रहित अवशोषण प्रबल होता है, अर्थात। विषम त्वचा प्रभाव के क्षेत्र में, निर्भरता R pl (n e) मजबूत स्थानिक फैलाव साथ मीडिया के लिए प्राप्त की गई निर्भरता के करीब है। सामान्य तौर पर, प्लाज्मा घनत्व पर समान प्रतिरोध की निर्भरता की गैर-एकरूपता को दो कारकों के बीच प्रतिस्पर्धा द्वारा समझाया गया है: एक तरफ, इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि के साथ आरएफ शक्ति अवशोषण बढ़ता है, दूसरी ओर, त्वचा गहराई, जो आरएफ शक्ति अवशोषण क्षेत्र की चौड़ाई निर्धारित करती है, बढ़ती हुई n e के साथ घटती जाती है।

इसकी ऊपरी छोर की सतह पर स्थित एक पेचदार एंटीना द्वारा उत्साहित प्लाज्मा स्रोत का सैद्धांतिक मॉडल भविष्यवाणी करता है कि समतुल्य प्लाज्मा प्रतिरोध प्लाज्मा स्रोत की लंबाई पर निर्भर नहीं करता है, बशर्ते कि त्वचा की परत की गहराई की लंबाई से कम हो प्लाज्मा स्रोत। शारीरिक रूप से, यह परिणाम स्पष्ट है, क्योंकि आरएफ शक्ति त्वचा की परत के भीतर अवशोषित हो जाती है। प्रयोगात्मक परिस्थितियों में, त्वचा की गहराई स्पष्ट रूप से प्लाज्मा स्रोतों की लंबाई से कम होती है; इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि ऊपरी छोर एंटीना से लैस स्रोतों के बराबर प्लाज्मा प्रतिरोध उनकी लंबाई पर निर्भर नहीं करता है। इसके विपरीत, यदि ऐन्टेना स्रोतों की पार्श्व सतह पर स्थित है, तो स्रोत की लंबाई में वृद्धि, ऐन्टेना की लंबाई में एक साथ वृद्धि के साथ, उस क्षेत्र में वृद्धि होती है जिसमें आरएफ शक्ति होती है अवशोषित है, अर्थात् त्वचा की परत के बढ़ाव के लिए, इसलिए, एक साइड एंटीना के मामले में, स्रोत की लंबाई बढ़ने के साथ समकक्ष प्रतिरोध बढ़ता है।

प्रयोगों और गणनाओं से पता चला है कि कम दबाव पर समतुल्य प्लाज्मा प्रतिरोध के निरपेक्ष मान छोटे होते हैं। कार्यशील गैस का दाब बढ़ने से तुल्य प्रतिरोध में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इस प्रभाव को सैद्धांतिक और प्रायोगिक दोनों कार्यों में बार-बार नोट किया गया है। बढ़ते दबाव के साथ आरएफ शक्ति को अवशोषित करने के लिए प्लाज्मा की क्षमता में वृद्धि का भौतिक कारण आरएफ शक्ति के अवशोषण के तंत्र में निहित है। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 5, न्यूनतम दबाव पर, p = 0.1 mTorr, चेरेनकोव अपव्यय तंत्र प्रमुख है। इलेक्ट्रॉन-परमाणु टकरावों का व्यावहारिक रूप से समतुल्य प्रतिरोध के मूल्य पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, और इलेक्ट्रॉन-आयन टकराव से n e > 3 x 10 11 cm-3 पर समतुल्य प्रतिरोध में केवल मामूली वृद्धि होती है। दबाव में वृद्धि, अर्थात्। इलेक्ट्रॉन-परमाणु टकराव की आवृत्ति, आरएफ शक्ति अवशोषण के कोलाइज़ेशन तंत्र की भूमिका में वृद्धि के कारण समकक्ष प्रतिरोध में वृद्धि की ओर ले जाती है। इस फिग से देखा जा सकता है। 5, जो केवल टकराव के साथ गणना किए गए समकक्ष प्रतिरोध के लिए टकराव और टकराव रहित अवशोषण तंत्र के साथ गणना किए गए समकक्ष प्रतिरोध के अनुपात को दर्शाता है।

चावल।5 . समतुल्य प्रतिरोध आरपीआई के अनुपात की निर्भरता, गणना की गई समसामयिक और टकराव रहित अवशोषण तंत्र को ध्यान में रखते हुए, समतुल्य प्रतिरोध आरपीआई के लिए, केवल प्लाज्मा घनत्व पर, खाते के टकराव को ध्यान में रखते हुए गणना की जाती है। 0.3 mTorr (1), 1 mTorr (2), 10 mTorr (3), 100 mTorr (7), 300 mTorr (5) के तटस्थ गैस दबाव पर 10 सेमी के त्रिज्या के साथ फ्लैट डिस्क के आकार के स्रोतों के लिए गणना की गई थी। )

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ आगमनात्मक निर्वहन

प्रयोगों में स्रोतों के किनारे और अंत सतहों पर स्थित पेचदार एंटेना से लैस प्लाज्मा स्रोतों का उपयोग किया गया, साथ ही नागोया III एंटेना भी। 13.56 मेगाहर्ट्ज की ऑपरेटिंग आवृत्ति के लिए, चुंबकीय क्षेत्र बी «0.4--1 एमटी का क्षेत्र ईसीआर स्थितियों से मेल खाता है, और क्षेत्र बी> 1 एमटी हेलीकॉप्टर और ट्राइवेलपीस-गोल्ड तरंगों के उत्तेजना के लिए शर्तों से मेल खाता है।

काम करने वाली गैस (p ~ 5 mTorr) के कम दबाव पर, चुंबकीय क्षेत्र के बिना समतुल्य प्लाज्मा प्रतिरोध "हेलीकॉन" क्षेत्र की तुलना में बहुत छोटा होता है। ईसीआर क्षेत्र के लिए प्राप्त आरपीएल के मान एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं, और यहां समकक्ष प्रतिरोध बढ़ते चुंबकीय क्षेत्र के साथ नीरस रूप से बढ़ता है। "हेलीकॉन" क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र पर समकक्ष प्रतिरोध की एक गैर-मोनोटोनिक निर्भरता की विशेषता है, और अंत पेचदार एंटीना के मामले में आरपीएल (बी) की गैर-एकरूपता और नागोया III एंटीना के मामले की तुलना में बहुत अधिक स्पष्ट है पार्श्व पेचदार एंटीना। ^pi(B) वक्र की स्थानीय मैक्सिमा की स्थिति और संख्या इनपुट आरएफ शक्ति, प्लाज्मा स्रोत की लंबाई और त्रिज्या, गैस के प्रकार और उसके दबाव पर निर्भर करती है।

इनपुट पावर बढ़ाना, यानी। इलेक्ट्रॉन सांद्रता ne, समतुल्य प्रतिरोध में वृद्धि की ओर ले जाता है और फ़ंक्शन pi(B) के मुख्य अधिकतम में उच्च चुंबकीय क्षेत्रों के क्षेत्र में एक बदलाव होता है, और कुछ मामलों में अतिरिक्त स्थानीय मैक्सिमा की उपस्थिति के लिए। इसी तरह का प्रभाव प्लाज्मा स्रोत की लंबाई में वृद्धि के साथ भी देखा जाता है।

2-5 mTorr की सीमा में दबाव में वृद्धि, जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। 4b निर्भरता की प्रकृति में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं करता है ^ pl (B), हालांकि, 10 mTorr से अधिक के दबाव पर, चुंबकीय क्षेत्र पर समतुल्य प्रतिरोध की निर्भरता की गैर-एकरूपता गायब हो जाती है, समतुल्य के निरपेक्ष मान प्रतिरोध कम हो जाता है और चुंबकीय क्षेत्र के बिना प्राप्त मूल्यों से कम हो जाता है।

कई सैद्धांतिक कार्यों में ईसीआर स्थितियों और परिस्थितियों में हेलिकॉन और टीजी तरंगों के उत्तेजना के लिए एक आगमनात्मक निर्वहन के प्लाज्मा द्वारा आरएफ शक्ति के अवशोषण के भौतिक तंत्र का विश्लेषण किया गया था। सामान्य मामले में हेलिकॉन और टीजी तरंगों की उत्तेजना की समस्या का विश्लेषणात्मक विचार महत्वपूर्ण कठिनाइयों से जुड़ा है, क्योंकि दो परस्पर तरंगों का वर्णन करना आवश्यक है। याद रखें कि एक हेलिकॉन एक तेज अनुप्रस्थ तरंग है, और एक टीजी तरंग एक धीमी अनुदैर्ध्य तरंग है। हेलिकॉन और टीजी तरंगें केवल एक स्थानिक असीमित प्लाज्मा के मामले में स्वतंत्र होती हैं, जिसमें वे चुंबकीय प्लाज्मा दोलनों के आइजेनमोड का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक सीमित बेलनाकार प्लाज्मा स्रोत के मामले में, समस्या को केवल संख्यात्मक रूप से हल किया जा सकता है। हालांकि, बी> 1 एमटी पर आरएफ शक्ति अवशोषण के भौतिक तंत्र की मुख्य विशेषताओं को हेलिकॉन में विकसित हेलिकॉन सन्निकटन का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है, जो इस शर्त के तहत प्लाज्मा में तरंग उत्तेजना की प्रक्रिया का वर्णन करता है कि असमानताएं

आवेदन क्षेत्र

उच्च आवृत्ति जलती हुई चुंबकीय प्लाज्मा

प्लाज्मा रिएक्टर और आयन स्रोत, जिसका सिद्धांत कम दबाव के आगमनात्मक आरएफ निर्वहन पर आधारित है, कई दशकों से आधुनिक स्थलीय और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों का एक महत्वपूर्ण घटक रहा है। आगमनात्मक आरएफ निर्वहन के तकनीकी अनुप्रयोगों के व्यापक प्रसार को इसके मुख्य लाभों द्वारा सुगम बनाया गया है: आरएफ शक्ति के अपेक्षाकृत निम्न स्तर पर उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व प्राप्त करने की संभावना, धातु इलेक्ट्रोड के साथ प्लाज्मा संपर्क की अनुपस्थिति, कम इलेक्ट्रॉन तापमान, और नतीजतन, दीवारों के सापेक्ष कम प्लाज्मा क्षमता निर्वहन को सीमित करती है। उत्तरार्द्ध, प्लाज्मा स्रोत की दीवारों पर बिजली के नुकसान को कम करने के अलावा, उच्च-ऊर्जा आयनों के साथ निर्वहन में उनके उपचार के दौरान नमूनों की सतह को नुकसान से बचना संभव बनाता है।

चुंबकीय क्षेत्र के बिना एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन पर काम करने वाले प्लाज्मा स्रोतों के विशिष्ट उदाहरण सब्सट्रेट नक़्क़ाशी के लिए डिज़ाइन किए गए प्लाज्मा रिएक्टर हैं, स्थलीय आयन-बीम प्रौद्योगिकियों को लागू करने के लिए डिज़ाइन किए गए आयन स्रोत और अंतरिक्ष में अंतरिक्ष यान कक्षा सुधार इंजन, प्रकाश स्रोत के रूप में काम करते हैं। इन उपकरणों की एक सामान्य डिजाइन विशेषता एक गैस डिस्चार्ज चैंबर (जीडीसी) की उपस्थिति है, जिसकी बाहरी सतह पर या इसके अंदर एक प्रारंभ करनेवाला या एंटीना स्थित होता है। एक उच्च-आवृत्ति जनरेटर से जुड़े एंटीना की मदद से, आरएफ शक्ति को जीडीसी वॉल्यूम में पेश किया जाता है और एक इलेक्ट्रोडलेस डिस्चार्ज को प्रज्वलित किया जाता है। एंटीना के माध्यम से बहने वाली धाराएं प्लाज्मा में एक भंवर विद्युत क्षेत्र को प्रेरित करती हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को काम करने वाली गैस के प्रभावी आयनीकरण के लिए आवश्यक ऊर्जा के लिए गर्म करती है। प्लाज्मा रिएक्टरों में विशिष्ट प्लाज्मा घनत्व 10 11 - 3 x 10 12 सेमी - 3 और आयन स्रोतों में - 3 x 10 10 - 3 x 10 11 सेमी - 3 हैं। प्लाज्मा रिएक्टरों में तटस्थ गैस का विशिष्ट दबाव 1 से 30 mTorr तक होता है, आयन स्रोतों में यह 0.1 mTorr होता है, प्रकाश स्रोतों में यह 0.1-10 Torr होता है।

प्लाज्मा रिएक्टर और आयन स्रोत, जिसका सिद्धांत कम दबाव के आगमनात्मक आरएफ निर्वहन पर आधारित है, कई दशकों से आधुनिक स्थलीय और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों का एक महत्वपूर्ण घटक रहा है। आगमनात्मक आरएफ डिस्चार्ज के तकनीकी अनुप्रयोगों के व्यापक वितरण को इसके मुख्य लाभों द्वारा सुगम बनाया गया है - आरएफ शक्ति के अपेक्षाकृत निम्न स्तर पर उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व प्राप्त करने की संभावना, धातु इलेक्ट्रोड के साथ प्लाज्मा संपर्क की अनुपस्थिति, कम इलेक्ट्रॉन तापमान, और नतीजतन, दीवारों के सापेक्ष कम प्लाज्मा क्षमता निर्वहन को सीमित करती है। उत्तरार्द्ध, प्लाज्मा स्रोत की दीवारों पर बिजली के नुकसान को कम करने के अलावा, उच्च-ऊर्जा आयनों के साथ निर्वहन में उनके उपचार के दौरान नमूनों की सतह को नुकसान से बचना संभव बनाता है।

हाल के वर्षों में प्राप्त परिणाम, प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक दोनों, बताते हैं कि एक आगमनात्मक आरएफ निर्वहन के प्लाज्मा पैरामीटर बाहरी सर्किट में बिजली के नुकसान और अपरिवर्तनीय और कैपेसिटिव चैनलों के माध्यम से निर्वहन में प्रवेश करने वाली शक्ति पर निर्भर करते हैं। प्लाज्मा पैरामीटर, एक ओर, अवशोषित शक्ति के मूल्यों से निर्धारित होते हैं, और दूसरी ओर, वे स्वयं विभिन्न चैनलों में प्रवेश करने वाली शक्तियों के अनुपात और अंततः, द्वारा अवशोषित शक्ति दोनों का निर्धारण करते हैं। प्लाज्मा यह निर्वहन की आत्मनिर्भर प्रकृति को निर्धारित करता है। चुंबकीय क्षेत्र और निर्वहन व्यवधानों पर प्लाज्मा मापदंडों की निर्भरता की मजबूत गैर-एकरूपता में आत्म-संगति सबसे स्पष्ट रूप से प्रकट होती है। बाहरी सर्किट में महत्वपूर्ण बिजली की हानि और प्लाज्मा घनत्व पर आरएफ शक्ति को अवशोषित करने के लिए प्लाज्मा की क्षमता की गैर-मोनोटोनिक निर्भरता आरएफ जनरेटर की शक्ति में वृद्धि के साथ प्लाज्मा घनत्व की संतृप्ति और एक हिस्टैरिसीस की उपस्थिति की ओर ले जाती है। आरएफ जनरेटर शक्ति और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर प्लाज्मा मापदंडों की निर्भरता।

डिस्चार्ज के कैपेसिटिव घटक की उपस्थिति इंडक्टिव चैनल के माध्यम से प्लाज्मा में पेश की गई शक्ति के अंश में बदलाव का कारण बनती है। यह आरएफ जनरेटर की निचली शक्तियों के क्षेत्र में निम्न से उच्च मोड में निर्वहन संक्रमण की स्थिति में बदलाव का कारण बनता है। निम्न से उच्च डिस्चार्ज मोड में संक्रमण में, एक कैपेसिटिव घटक की उपस्थिति प्लाज्मा घनत्व में बढ़ती जनरेटर शक्ति और हिस्टैरिसीस के गायब होने के साथ एक सहज परिवर्तन में प्रकट होती है। कैपेसिटिव चैनल के माध्यम से शक्ति योगदान के कारण मूल्य में वृद्धि, जिस पर समतुल्य प्रतिरोध अधिकतम तक पहुंचता है, आगमनात्मक चैनल के माध्यम से आरएफ शक्ति के योगदान में कमी की ओर जाता है। कैपेसिटिव और इंडक्टिव मोड के साथ कम और उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले आगमनात्मक आरएफ डिस्चार्ज के तरीकों की तुलना करने के लिए शारीरिक रूप से उचित नहीं है, क्योंकि प्लाज्मा में शक्ति इनपुट करने के लिए एक चैनल की उपस्थिति से आपूर्ति की गई बिजली के अंश में परिवर्तन होता है। दूसरे चैनल के माध्यम से प्लाज्मा।

कम दबाव के आगमनात्मक आरएफ निर्वहन में भौतिक प्रक्रियाओं के पैटर्न का शोधन इसके आधार पर काम करने वाले प्लाज्मा उपकरणों के मापदंडों को अनुकूलित करना संभव बनाता है।

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सार, जोड़ा गया 01/09/2009


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टर्म पेपर, जोड़ा गया 03/26/2010


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टर्म पेपर, जोड़ा गया 12/06/2010


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टर्म पेपर, जोड़ा गया 12/29/2012


ग्रामीण टेलीफोन नेटवर्क के मुख्य प्रकार के केबल, उनका दायरा, अनुमेय ऑपरेटिंग तापमान और बिछाने। ग्रामीण संचार, विद्युत विशेषताओं के लिए सिंगल-क्वाड हाई-फ़्रीक्वेंसी केबल के डिज़ाइन आयामों के लिए तकनीकी आवश्यकताएं।

सार, जोड़ा गया 08/30/2009


स्विचिंग के बुनियादी पैरामीटर और सिद्धांत। कुंजी कनेक्शन आरेख। यांत्रिक और इलेक्ट्रॉनिक उच्च आवृत्ति स्विच। एमओएस गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर और मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट। माइक्रोसिस्टम्स के कार्यकारी तंत्र।

इंडक्शन हीटिंग विद्युत प्रवाहकीय सामग्री के उच्च आवृत्ति धाराओं (इंग्लैंड। आरएफएच - रेडियो-फ़्रीक्वेंसी हीटिंग, रेडियो-फ़्रीक्वेंसी तरंगों द्वारा हीटिंग) द्वारा गैर-संपर्क हीटिंग की एक विधि है।

विधि का विवरण।

प्रेरण ताप विद्युत धाराओं द्वारा सामग्री का ताप है जो एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित होता है। इसलिए, यह प्रेरकों के चुंबकीय क्षेत्र (एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत) द्वारा प्रवाहकीय सामग्री (कंडक्टर) से बने उत्पादों का ताप है। इंडक्शन हीटिंग निम्नानुसार किया जाता है। एक विद्युत प्रवाहकीय (धातु, ग्रेफाइट) वर्कपीस को तथाकथित प्रारंभ करनेवाला में रखा जाता है, जो तार के एक या अधिक मोड़ (सबसे अधिक बार तांबा) होता है। विभिन्न आवृत्तियों (हर्ट्ज से कई मेगाहर्ट्ज तक) की शक्तिशाली धाराएं एक विशेष जनरेटर का उपयोग करके प्रारंभ करनेवाला में प्रेरित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभ करनेवाला के चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वर्कपीस में एड़ी धाराओं को प्रेरित करता है। जूल गर्मी की क्रिया के तहत एड़ी धाराएं वर्कपीस को गर्म करती हैं (जूल-लेन्ज़ कानून देखें)।

प्रारंभ करनेवाला-रिक्त प्रणाली एक कोरलेस ट्रांसफार्मर है जिसमें प्रारंभ करनेवाला प्राथमिक वाइंडिंग है। वर्कपीस एक माध्यमिक घुमावदार शॉर्ट-सर्किट है। वाइंडिंग के बीच चुंबकीय प्रवाह हवा में बंद हो जाता है।

उच्च आवृत्ति पर, एड़ी धाराओं को उनके द्वारा गठित चुंबकीय क्षेत्र द्वारा वर्कपीस (सतह-प्रभाव) की पतली सतह परतों में विस्थापित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उनका घनत्व तेजी से बढ़ता है, और वर्कपीस गर्म होता है। तापीय चालकता के कारण धातु की अंतर्निहित परतें गर्म होती हैं। यह वर्तमान नहीं है जो महत्वपूर्ण है, लेकिन उच्च वर्तमान घनत्व है। त्वचा की परत Δ में, वर्कपीस की सतह पर वर्तमान घनत्व के सापेक्ष ई के एक कारक द्वारा वर्तमान घनत्व कम हो जाता है, जबकि 86.4% गर्मी त्वचा की परत (कुल गर्मी रिलीज की) में निकलती है। त्वचा की परत की गहराई निर्भर करती है विकिरण आवृत्ति पर: उच्च आवृत्ति, पतली त्वचा परत यह वर्कपीस सामग्री के सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता μ पर भी निर्भर करता है।

क्यूरी बिंदु से नीचे के तापमान पर लोहा, कोबाल्ट, निकल और चुंबकीय मिश्र धातुओं के लिए, μ का मान कई सैकड़ों से दसियों हज़ार तक होता है। अन्य सामग्रियों (पिघल, अलौह धातु, तरल कम पिघलने वाले यूटेक्टिक्स, ग्रेफाइट, इलेक्ट्रोलाइट्स, विद्युत प्रवाहकीय सिरेमिक, आदि) के लिए, μ लगभग एक के बराबर है।

उदाहरण के लिए, 2 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर, तांबे के लिए त्वचा की गहराई लगभग 0.25 मिमी, लोहे के लिए 0.001 मिमी है।

संचालन के दौरान प्रारंभ करनेवाला बहुत गर्म हो जाता है, क्योंकि यह अपने स्वयं के विकिरण को अवशोषित करता है। इसके अलावा, यह एक गर्म वर्कपीस से गर्मी विकिरण को अवशोषित करता है। वे पानी से ठण्डी तांबे की नलियों से इंडक्टर्स बनाते हैं। चूषण द्वारा पानी की आपूर्ति की जाती है - यह जलने या प्रारंभ करनेवाला के अन्य अवसादन के मामले में सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

आवेदन:
अल्ट्रा-क्लीन नॉन-कॉन्टैक्ट मेल्टिंग, सोल्डरिंग और मेटल की वेल्डिंग।
मिश्र धातुओं के प्रोटोटाइप प्राप्त करना।
मशीन भागों का झुकने और गर्मी उपचार।
आभूषण व्यवसाय।
छोटे भागों की मशीनिंग करना जो लौ या चाप के गर्म होने से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।
सतह का सख्त होना।
जटिल आकार के भागों का सख्त और गर्मी उपचार।
चिकित्सा उपकरणों की कीटाणुशोधन।

लाभ।

किसी भी विद्युत प्रवाहकीय सामग्री का उच्च गति ताप या पिघलना।

एक सुरक्षात्मक गैस वातावरण में, एक ऑक्सीकरण (या कम करने) माध्यम में, एक गैर-प्रवाहकीय तरल में, एक निर्वात में ताप संभव है।

कांच, सीमेंट, प्लास्टिक, लकड़ी से बने सुरक्षात्मक कक्ष की दीवारों के माध्यम से ताप - ये सामग्री विद्युत चुम्बकीय विकिरण को बहुत कमजोर रूप से अवशोषित करती है और स्थापना के संचालन के दौरान ठंडी रहती है। केवल विद्युत प्रवाहकीय सामग्री को गर्म किया जाता है - धातु (पिघला हुआ सहित), कार्बन, प्रवाहकीय सिरेमिक, इलेक्ट्रोलाइट्स, तरल धातु, आदि।

उभरते हुए एमएचडी बलों के कारण, तरल धातु को हवा या सुरक्षात्मक गैस में निलंबित रखने के लिए गहन रूप से मिश्रित किया जाता है - इस प्रकार अल्ट्राप्योर मिश्र धातु कम मात्रा में प्राप्त की जाती है (उत्तोलन पिघलने, विद्युत चुम्बकीय क्रूसिबल में पिघलने)।

चूंकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण के माध्यम से हीटिंग किया जाता है, गैस-लौ हीटिंग के मामले में मशाल के दहन उत्पादों द्वारा या चाप हीटिंग के मामले में इलेक्ट्रोड सामग्री द्वारा वर्कपीस का कोई प्रदूषण नहीं होता है। नमूनों को एक अक्रिय गैस वातावरण और उच्च ताप दर में रखने से पैमाने का निर्माण समाप्त हो जाएगा।

प्रारंभ करनेवाला के छोटे आकार के कारण उपयोग में आसानी।

प्रारंभ करनेवाला एक विशेष आकार में बनाया जा सकता है - यह जटिल विन्यास के भागों को पूरी सतह पर समान रूप से गर्म करने की अनुमति देगा, बिना उनके युद्ध या स्थानीय गैर-हीटिंग के।

स्थानीय और चयनात्मक हीटिंग करना आसान है।

चूंकि वर्कपीस की पतली ऊपरी परतों में सबसे तीव्र ताप होता है, और तापीय चालकता के कारण अंतर्निहित परतों को अधिक धीरे से गर्म किया जाता है, यह विधि भागों की सतह को सख्त करने के लिए आदर्श है (कोर चिपचिपा रहता है)।

उपकरणों का आसान स्वचालन - हीटिंग और कूलिंग चक्र, तापमान नियंत्रण और होल्डिंग, फीडिंग और वर्कपीस को हटाना।

प्रेरण हीटिंग इकाइयां:

300 kHz तक की ऑपरेटिंग आवृत्ति वाले इंस्टॉलेशन पर, IGBT असेंबली या MOSFET ट्रांजिस्टर पर इनवर्टर का उपयोग किया जाता है। इस तरह के प्रतिष्ठानों को बड़े हिस्सों को गर्म करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। छोटे भागों को गर्म करने के लिए, उच्च आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है (5 मेगाहर्ट्ज तक, मध्यम और छोटी तरंगों की सीमा), इलेक्ट्रॉनिक ट्यूबों पर उच्च आवृत्ति वाले इंस्टॉलेशन बनाए जाते हैं।

इसके अलावा, छोटे भागों को गर्म करने के लिए, 1.7 मेगाहर्ट्ज तक की ऑपरेटिंग आवृत्तियों के लिए MOSFET ट्रांजिस्टर पर उच्च-आवृत्ति वाले इंस्टॉलेशन बनाए जाते हैं। उच्च आवृत्तियों पर ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करना और उनकी सुरक्षा करना कुछ कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है, इसलिए उच्च आवृत्ति सेटिंग्स अभी भी काफी महंगी हैं।

छोटे भागों को गर्म करने के लिए प्रारंभ करनेवाला आकार और छोटे अधिष्ठापन में छोटा होता है, जो कम आवृत्तियों पर काम करने वाले गुंजयमान सर्किट के गुणवत्ता कारक में कमी और दक्षता में कमी की ओर जाता है, और मास्टर थरथरानवाला (गुणवत्ता कारक) के लिए एक खतरा भी प्रस्तुत करता है। गुंजयमान सर्किट एल / सी के समानुपाती होता है, कम गुणवत्ता वाले कारक के साथ गुंजयमान सर्किट ऊर्जा के साथ बहुत अच्छा "पंप" होता है, प्रारंभ करनेवाला में एक शॉर्ट सर्किट बनाता है और मास्टर थरथरानवाला को निष्क्रिय करता है)। ऑसिलेटरी सर्किट के गुणवत्ता कारक को बढ़ाने के लिए, दो तरीकों का उपयोग किया जाता है:
- ऑपरेटिंग आवृत्ति में वृद्धि, जो स्थापना की जटिलता और लागत की ओर ले जाती है;
- प्रारंभ करनेवाला में फेरोमैग्नेटिक आवेषण का उपयोग; फेरोमैग्नेटिक सामग्री के पैनलों के साथ प्रारंभ करनेवाला चिपकाना।

चूंकि प्रारंभ करनेवाला उच्च आवृत्तियों पर सबसे अधिक कुशलता से संचालित होता है, इसलिए शक्तिशाली जनरेटर लैंप के विकास और उत्पादन की शुरुआत के बाद इंडक्शन हीटिंग को औद्योगिक अनुप्रयोग प्राप्त हुआ। प्रथम विश्व युद्ध से पहले, प्रेरण हीटिंग सीमित उपयोग का था। उस समय, उच्च-आवृत्ति मशीन जनरेटर (वीपी वोलोग्डिन द्वारा काम करता है) या स्पार्क डिस्चार्ज इंस्टॉलेशन का उपयोग जनरेटर के रूप में किया जाता था।

जनरेटर सर्किट, सिद्धांत रूप में, कोई भी (मल्टीविब्रेटर, आरसी जनरेटर, स्वतंत्र रूप से उत्साहित जनरेटर, विभिन्न विश्राम जनरेटर) हो सकता है जो एक प्रारंभ करनेवाला कॉइल के रूप में लोड पर संचालित होता है और इसमें पर्याप्त शक्ति होती है। यह भी आवश्यक है कि दोलन आवृत्ति पर्याप्त रूप से अधिक हो।

उदाहरण के लिए, कुछ सेकंड में 4 मिमी के व्यास वाले स्टील के तार को "काटने" के लिए, कम से कम 300 kHz की आवृत्ति पर कम से कम 2 kW की दोलन शक्ति की आवश्यकता होती है।

योजना का चयन निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार किया जाता है: विश्वसनीयता; उतार-चढ़ाव स्थिरता; वर्कपीस में जारी शक्ति की स्थिरता; निर्माण में आसानी; स्थापना में आसानी; लागत कम करने के लिए भागों की न्यूनतम संख्या; भागों का उपयोग जो कुल मिलाकर वजन और आयाम आदि में कमी देता है।

कई दशकों के लिए, एक आगमनात्मक तीन-बिंदु जनरेटर का उपयोग उच्च-आवृत्ति दोलनों के जनरेटर के रूप में किया गया है (एक हार्टले जनरेटर, ऑटोट्रांसफॉर्मर प्रतिक्रिया के साथ एक जनरेटर, एक आगमनात्मक लूप वोल्टेज विभक्त पर आधारित एक सर्किट)। यह एनोड के लिए एक स्व-उत्तेजित समानांतर बिजली आपूर्ति सर्किट है और एक ऑसिलेटरी सर्किट पर बना आवृत्ति-चयनात्मक सर्किट है। इसका सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है और प्रयोगशालाओं, गहने कार्यशालाओं, औद्योगिक उद्यमों के साथ-साथ शौकिया अभ्यास में भी इसका उपयोग जारी है। उदाहरण के लिए, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, ऐसे प्रतिष्ठानों पर टी -34 टैंक के रोलर्स की सतह को सख्त किया गया था।

तीन बिंदुओं के नुकसान:

कम दक्षता (दीपक का उपयोग करते समय 40% से कम)।

क्यूरी बिंदु (≈700С) (μ परिवर्तन) के ऊपर चुंबकीय सामग्री से बने वर्कपीस को गर्म करने के क्षण में एक मजबूत आवृत्ति विचलन, जो त्वचा की परत की गहराई को बदलता है और अप्रत्याशित रूप से गर्मी उपचार मोड को बदल देता है। जब गर्मी महत्वपूर्ण भागों का इलाज करती है, तो यह अस्वीकार्य हो सकता है। इसके अलावा, शक्तिशाली आरएफ प्रतिष्ठानों को रॉस्वाज़ोख्रंकल्टुरा द्वारा अनुमत आवृत्तियों की एक संकीर्ण सीमा में काम करना चाहिए, क्योंकि खराब परिरक्षण के साथ वे वास्तव में रेडियो ट्रांसमीटर हैं और टेलीविजन और रेडियो प्रसारण, तटीय और बचाव सेवाओं में हस्तक्षेप कर सकते हैं।

जब रिक्त स्थान बदल दिए जाते हैं (उदाहरण के लिए, छोटे से बड़े तक), प्रारंभ करनेवाला-रिक्त प्रणाली का अधिष्ठापन बदल जाता है, जिससे त्वचा की परत की आवृत्ति और गहराई में भी परिवर्तन होता है।

सिंगल-टर्न इंडक्टर्स को मल्टी-टर्न वाले, बड़े या छोटे वाले में बदलते समय, फ़्रीक्वेंसी भी बदल जाती है।

बाबत, लोज़िंस्की और अन्य वैज्ञानिकों के नेतृत्व में, दो- और तीन-सर्किट जनरेटर सर्किट विकसित किए गए, जिनकी उच्च दक्षता (70% तक) है, और ऑपरेटिंग आवृत्ति को भी बेहतर रखते हैं। उनकी कार्रवाई का सिद्धांत इस प्रकार है। युग्मित परिपथों के उपयोग और उनके बीच के संबंध के कमजोर होने के कारण, कार्यशील परिपथ के अधिष्ठापन में परिवर्तन से आवृत्ति सेटिंग परिपथ की आवृत्ति में तीव्र परिवर्तन नहीं होता है। रेडियो ट्रांसमीटर का निर्माण उसी सिद्धांत के अनुसार किया जाता है।

आधुनिक हाई-फ़्रीक्वेंसी जेनरेटर IGBT असेंबली या शक्तिशाली MOSFET ट्रांजिस्टर पर आधारित इनवर्टर हैं, जो आमतौर पर ब्रिज या हाफ-ब्रिज स्कीम के अनुसार बनाए जाते हैं। 500 kHz तक की आवृत्तियों पर काम करें। एक माइक्रोकंट्रोलर नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करके ट्रांजिस्टर के द्वार खोले जाते हैं। कार्य के आधार पर नियंत्रण प्रणाली, आपको स्वचालित रूप से पकड़ने की अनुमति देती है

ए) निरंतर आवृत्ति
बी) वर्कपीस में जारी निरंतर शक्ति
ग) अधिकतम दक्षता।

उदाहरण के लिए, जब एक चुंबकीय सामग्री को क्यूरी बिंदु से ऊपर गर्म किया जाता है, तो त्वचा की परत की मोटाई तेजी से बढ़ जाती है, वर्तमान घनत्व कम हो जाता है, और वर्कपीस खराब होने लगता है। सामग्री के चुंबकीय गुण भी गायब हो जाते हैं और मैग्नेटाइजेशन रिवर्सल प्रक्रिया बंद हो जाती है - वर्कपीस खराब होने लगती है, लोड प्रतिरोध अचानक कम हो जाता है - इससे जनरेटर की "रिक्ति" और इसकी विफलता हो सकती है। नियंत्रण प्रणाली क्यूरी बिंदु के माध्यम से संक्रमण की निगरानी करती है और लोड में अचानक कमी (या शक्ति को कम करने) के साथ आवृत्ति को स्वचालित रूप से बढ़ाती है।

टिप्पणियों।

यदि संभव हो तो प्रारंभ करनेवाला को वर्कपीस के जितना करीब हो सके रखा जाना चाहिए। यह न केवल वर्कपीस (दूरी के वर्ग के अनुपात में) के पास विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र घनत्व को बढ़ाता है, बल्कि पावर फैक्टर Cos (φ) को भी बढ़ाता है।

आवृत्ति में वृद्धि नाटकीय रूप से शक्ति कारक को कम करती है (आवृत्ति के घन के अनुपात में)।

जब चुंबकीय सामग्री को गर्म किया जाता है, तो चुंबकीयकरण उत्क्रमण के कारण अतिरिक्त गर्मी भी निकलती है; क्यूरी बिंदु पर उनका ताप बहुत अधिक कुशल होता है।

प्रारंभ करनेवाला की गणना करते समय, प्रारंभ करनेवाला की ओर जाने वाले टायरों के अधिष्ठापन को ध्यान में रखना आवश्यक है, जो स्वयं प्रारंभ करनेवाला के अधिष्ठापन से बहुत अधिक हो सकता है (यदि प्रारंभ करनेवाला एक छोटे से एकल मोड़ के रूप में बनाया गया है) व्यास या मोड़ का भी हिस्सा - एक चाप)।

दोलन सर्किट में अनुनाद के दो मामले हैं: वोल्टेज प्रतिध्वनि और वर्तमान प्रतिध्वनि।
समानांतर दोलन सर्किट - धाराओं की प्रतिध्वनि।
इस मामले में, कॉइल और कैपेसिटर पर वोल्टेज जनरेटर के समान होता है। अनुनाद पर, शाखाओं के बिंदुओं के बीच सर्किट का प्रतिरोध अधिकतम हो जाता है, और लोड प्रतिरोध के माध्यम से वर्तमान (I कुल) न्यूनतम होगा (सर्किट I-1l और I-2s के अंदर वर्तमान जनरेटर वर्तमान से अधिक है) .

आदर्श रूप से, लूप प्रतिबाधा अनंत है - सर्किट स्रोत से कोई धारा नहीं खींचता है। जब जनरेटर की आवृत्ति गुंजयमान आवृत्ति से किसी भी दिशा में बदलती है, तो सर्किट की प्रतिबाधा कम हो जाती है और रैखिक धारा (आईटीओटी) बढ़ जाती है।

श्रृंखला थरथरानवाला सर्किट - वोल्टेज प्रतिध्वनि।

एक श्रृंखला गुंजयमान सर्किट की मुख्य विशेषता यह है कि अनुनाद पर इसकी प्रतिबाधा न्यूनतम होती है। (जेडएल + जेडसी - न्यूनतम)। जब आवृत्ति को गुंजयमान आवृत्ति के ऊपर या नीचे के मान पर ट्यून किया जाता है, तो प्रतिबाधा बढ़ जाती है।
आउटपुट:
अनुनाद पर एक समानांतर सर्किट में, सर्किट के माध्यम से करंट 0 होता है, और वोल्टेज अधिकतम होता है।
एक श्रृंखला सर्किट में, विपरीत सच है - वोल्टेज शून्य हो जाता है, और वर्तमान अधिकतम होता है।

लेख http://dic.academic.ru/ साइट से लिया गया था और LLC Prominduktor कंपनी द्वारा पाठक के लिए अधिक समझने योग्य पाठ में फिर से काम किया गया था।

प्रेरण हीटर- यह बिजली है हीटर, एक बंद संवाहक सर्किट में चुंबकीय प्रेरण के प्रवाह में बदलाव के साथ काम करना। इस घटना को विद्युत चुम्बकीय प्रेरण कहा जाता है। जानना चाहते हैं कि इंडक्शन हीटर कैसे काम करता है? ज़ावोद्रएक व्यापार सूचना पोर्टल है जहां आपको हीटर के बारे में जानकारी मिलेगी।

भंवर प्रेरण हीटर

एक इंडक्शन कॉइल किसी भी धातु को गर्म करने में सक्षम है, ट्रांजिस्टर-आधारित हीटरों को इकट्ठा किया जाता है और 95% से अधिक की उच्च दक्षता होती है, उनके पास लंबे समय तक ट्यूब इंडक्शन हीटर होते हैं, जिसमें दक्षता 60% से अधिक नहीं होती है।

गैर-संपर्क हीटिंग के लिए भंवर प्रेरण हीटर का आउटपुट ऑसिलेटरी सर्किट के मापदंडों के साथ स्थापना के ऑपरेटिंग मापदंडों के गुंजयमान संयोग के समायोजन के कारण कोई नुकसान नहीं है। ट्रांजिस्टर पर इकट्ठे भंवर-प्रकार के हीटर स्वचालित मोड में आउटपुट आवृत्ति का पूरी तरह से विश्लेषण और समायोजन कर सकते हैं।

धातु प्रेरण हीटर

एक भंवर क्षेत्र की कार्रवाई के कारण धातु के प्रेरण हीटिंग के लिए हीटरों में एक गैर-संपर्क विधि होती है। चयनित आवृत्ति के आधार पर विभिन्न प्रकार के हीटर धातु को 0.1 से 10 सेमी तक एक निश्चित गहराई तक भेदते हैं:

• उच्च आवृत्ति;
• औसत आवृत्ति;
• अति उच्च आवृत्ति।

धातु प्रेरण हीटरन केवल खुले क्षेत्रों में भागों को संसाधित करना संभव बनाता है, बल्कि गर्म वस्तुओं को पृथक कक्षों में भी रखता है, जिसमें कोई भी माध्यम, साथ ही वैक्यूम भी बनाया जा सकता है।

इलेक्ट्रिक इंडक्शन हीटर

उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रिक इंडक्शन हीटरहर दिन नए प्रयोग करता है। हीटर प्रत्यावर्ती धारा पर कार्य करता है। सबसे अधिक बार, इंडक्शन इलेक्ट्रिक हीटर का उपयोग निम्नलिखित कार्यों में धातुओं को आवश्यक तापमान पर लाने के लिए किया जाता है: फोर्जिंग, सोल्डरिंग, वेल्डिंग, झुकने, सख्त, आदि। इलेक्ट्रिक इंडक्शन हीटर 30-100 kHz की उच्च आवृत्ति पर काम करते हैं और विभिन्न प्रकार के मीडिया और कूलेंट को गर्म करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

इलेक्ट्रिक हीटरकई क्षेत्रों में लागू:

• धातुकर्म (एचडीटीवी हीटर, प्रेरण भट्टियां);
• इंस्ट्रूमेंटेशन (टांका लगाने वाले तत्व);
• चिकित्सा (उपकरणों का उत्पादन और कीटाणुशोधन);
• गहने (गहने का उत्पादन);
• आवास और सांप्रदायिक (प्रेरण हीटिंग बॉयलर);
• भोजन (प्रेरण भाप बॉयलर)।

मध्यम आवृत्ति प्रेरण हीटर

जब गहरे ताप की आवश्यकता होती है, तो मध्यम आवृत्ति प्रकार के प्रेरण हीटर का उपयोग किया जाता है, जो मध्यम आवृत्तियों पर 1 से 20 kHz तक संचालित होता है। सभी प्रकार के हीटरों के लिए एक कॉम्पैक्ट प्रारंभ करनेवाला विभिन्न आकारों में आता है, जिसे चुना जाता है ताकि सबसे विविध आकृतियों के नमूनों का एक समान ताप सुनिश्चित किया जा सके, जबकि किसी दिए गए स्थानीय हीटिंग को भी किया जा सकता है। मध्यम आवृत्ति प्रकार फोर्जिंग और सख्त होने के साथ-साथ मुद्रांकन के लिए हीटिंग के माध्यम से सामग्री को संसाधित करेगा।

संचालित करने में आसान, 100% तक की दक्षता के साथ, इंडक्शन मीडियम-फ़्रीक्वेंसी हीटर का उपयोग धातु विज्ञान (विभिन्न धातुओं को पिघलाने के लिए भी), मैकेनिकल इंजीनियरिंग, उपकरण बनाने और अन्य क्षेत्रों में प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जाता है।

उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटर

अनुप्रयोगों की सबसे विस्तृत श्रृंखला उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटर के लिए है। हीटर को 30-100 kHz की उच्च आवृत्ति और 15-160 kW की एक विस्तृत शक्ति सीमा की विशेषता है। उच्च आवृत्ति प्रकार हीटिंग की एक छोटी गहराई प्रदान करता है, लेकिन यह धातु के रासायनिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए पर्याप्त है।

उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटर संचालित करने में आसान और किफायती होते हैं, जबकि उनकी दक्षता 95% तक पहुंच सकती है। सभी प्रकार लंबे समय तक लगातार काम करते हैं, और दो-ब्लॉक संस्करण (जब उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर को एक अलग ब्लॉक में रखा जाता है) चौबीसों घंटे संचालन की अनुमति देता है। हीटर में 28 प्रकार की सुरक्षा होती है, जिनमें से प्रत्येक अपने स्वयं के कार्य के लिए जिम्मेदार होती है। उदाहरण: शीतलन प्रणाली में पानी के दबाव का नियंत्रण।

माइक्रोवेव इंडक्शन हीटर

माइक्रोवेव इंडक्शन हीटर सुपरफ्रीक्वेंसी (100-1.5 मेगाहर्ट्ज) पर काम करते हैं, और एक हीटिंग गहराई (1 मिमी तक) में प्रवेश करते हैं। माइक्रोवेव प्रकार पतले, छोटे, छोटे-व्यास वाले भागों के प्रसंस्करण के लिए अपरिहार्य है। ऐसे हीटरों के उपयोग से हीटिंग के साथ होने वाली अवांछनीय विकृतियों से बचना संभव हो जाता है।

JGBT मॉड्यूल और MOSFET ट्रांजिस्टर पर आधारित माइक्रोवेव इंडक्शन हीटर की शक्ति सीमा 3.5-500 kW है। उनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स में, उच्च-सटीक उपकरणों, घड़ियों, गहनों के उत्पादन में, तार के उत्पादन के लिए और अन्य उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जिन्हें विशेष परिशुद्धता और फिलाग्री की आवश्यकता होती है।

फोर्जिंग इंडक्शन हीटर

फोर्ज-टाइप इंडक्शन हीटर (IKN) का मुख्य उद्देश्य बाद के फोर्जिंग से पहले भागों या उनके भागों को गर्म करना है। रिक्त स्थान विभिन्न प्रकार, मिश्र धातु और आकार के हो सकते हैं। इंडक्शन फोर्जिंग हीटर आपको किसी भी व्यास के बेलनाकार वर्कपीस को स्वचालित मोड में संसाधित करने की अनुमति देते हैं:

• किफायती, क्योंकि वे हीटिंग पर केवल कुछ सेकंड खर्च करते हैं और 95% तक की उच्च दक्षता रखते हैं;
• उपयोग में आसान, इसके लिए अनुमति दें: पूर्ण प्रक्रिया नियंत्रण, अर्ध-स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग। पूर्ण स्वचालन के साथ विकल्प हैं;
• विश्वसनीय और लंबे समय तक लगातार काम कर सकता है।

प्रेरण रोलर हीटर

दस्ता सख्त करने के लिए प्रेरण हीटरसख्त परिसर के साथ मिलकर काम करें। वर्कपीस एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में है और एक स्थिर प्रारंभ करनेवाला के अंदर घूमता है। हीटर अनुक्रमिक स्थानीय हीटिंग के लिए सभी प्रकार के शाफ्ट के उपयोग की अनुमति देता है, सख्त गहराई मिलीमीटर के अंश गहराई में हो सकती है।

तत्काल शीतलन के साथ शाफ्ट की पूरी लंबाई के साथ प्रेरण हीटिंग के परिणामस्वरूप, इसकी ताकत और स्थायित्व में काफी वृद्धि हुई है।

इंडक्शन पाइप हीटर

सभी प्रकार के पाइपों को इंडक्शन हीटर से उपचारित किया जा सकता है। पाइप हीटर एयर- या वाटर-कूल्ड हो सकता है, 10-250 kW की शक्ति के साथ, निम्नलिखित मापदंडों के साथ:

• एयर कूल्ड ट्यूब इंडक्शन हीटिंगएक लचीले प्रारंभ करनेवाला और एक थर्मल कंबल का उपयोग करके उत्पादित किया गया। ताप तापमान . तक 400 डिग्री सेल्सियस का तापमान, और किसी भी दीवार मोटाई के साथ 20 - 1250 मिमी के व्यास के साथ पाइप का उपयोग करें।
• इंडक्शन हीटिंग वाटर कूल्ड पाइप 1600 डिग्री सेल्सियस का ताप तापमान है और इसका उपयोग 20 - 1250 मिमी के व्यास के साथ "झुकने" पाइप के लिए किया जाता है।

किसी भी स्टील पाइप की गुणवत्ता में सुधार के लिए प्रत्येक गर्मी उपचार विकल्प का उपयोग किया जाता है।

ताप नियंत्रण के लिए पाइरोमीटर

इंडक्शन हीटर के सबसे महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग मापदंडों में से एक तापमान है। अंतर्निर्मित सेंसर के अलावा, इन्फ्रारेड पाइरोमीटर का उपयोग अक्सर इस पर अधिक गहन नियंत्रण के लिए किया जाता है। ये ऑप्टिकल डिवाइस आपको हार्ड-टू-पहुंच (उच्च गर्मी के कारण, बिजली के संपर्क की संभावना, आदि) सतहों के तापमान को जल्दी और आसानी से निर्धारित करने की अनुमति देते हैं।

यदि आप पाइरोमीटर को इंडक्शन हीटर से जोड़ते हैं, तो आप न केवल तापमान शासन की निगरानी कर सकते हैं, बल्कि निर्दिष्ट समय के लिए स्वचालित रूप से हीटिंग तापमान को बनाए रख सकते हैं।

प्रेरण हीटर के संचालन का सिद्धांत

ऑपरेशन के दौरान, प्रारंभ करनेवाला में एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जिसमें भाग रखा जाता है। कार्य (हीटिंग की गहराई) और भाग (रचना) के आधार पर, आवृत्ति का चयन किया जाता है, यह 0.5 से 700 kHz तक हो सकता है।

भौतिकी के नियमों के अनुसार हीटर के संचालन का सिद्धांत कहता है: जब एक कंडक्टर एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में होता है, तो इसमें एक ईएमएफ (इलेक्ट्रोमोटिव बल) बनता है। आयाम प्लॉट से पता चलता है कि यह चुंबकीय प्रवाह की गति में परिवर्तन के अनुपात में चलता है। इससे परिपथ में एडी धाराएँ बनती हैं, जिनका परिमाण चालक के प्रतिरोध (सामग्री) पर निर्भर करता है। जूल-लेन्ज़ नियम के अनुसार, धारा से कंडक्टर का ताप होता है, जिसका प्रतिरोध होता है।

सभी प्रकार के इंडक्शन हीटरों के संचालन का सिद्धांत एक ट्रांसफार्मर के समान है। प्रवाहकीय वर्कपीस, जो प्रारंभ करनेवाला में स्थित है, एक ट्रांसफार्मर (चुंबकीय सर्किट के बिना) के समान है। प्राथमिक वाइंडिंग प्रारंभ करनेवाला है, भाग का द्वितीयक अधिष्ठापन है, और भार धातु का प्रतिरोध है। एचडीटीवी हीटिंग के साथ, एक "त्वचा प्रभाव" बनता है, वर्कपीस के अंदर बनने वाली एड़ी धाराएं कंडक्टर की सतह पर मुख्य धारा को विस्थापित करती हैं, क्योंकि सतह पर धातु का ताप अंदर से अधिक मजबूत होता है।

इंडक्शन हीटर के फायदे

इंडक्शन हीटर के निस्संदेह फायदे हैं और यह सभी प्रकार के उपकरणों में अग्रणी है। इस लाभ में निम्नलिखित शामिल हैं:

• यह कम बिजली की खपत करता है और पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करता है।
• संचालित करने में आसान, यह उच्च गुणवत्ता वाला काम प्रदान करता है और आपको प्रक्रिया को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
• कक्ष की दीवारों के माध्यम से हीटिंग एक विशेष शुद्धता और अल्ट्रा-शुद्ध मिश्र प्राप्त करने की क्षमता प्रदान करता है, जबकि पिघलने को विभिन्न वायुमंडलों में निष्क्रिय गैसों और वैक्यूम में किया जा सकता है।
• इसकी मदद से किसी भी रूप या चयनात्मक हीटिंग के विवरण का एक समान ताप संभव है।
• अंत में, इंडक्शन हीटर सार्वभौमिक हैं, जो उन्हें पुरानी ऊर्जा-खपत और अक्षम प्रतिष्ठानों की जगह, हर जगह उपयोग करने की अनुमति देता है।

इंडक्शन हीटर की मरम्मत हमारे गोदाम के स्पेयर पार्ट्स से की जाती है। फिलहाल हम सभी तरह के हीटरों की मरम्मत कर सकते हैं। यदि आप ऑपरेटिंग निर्देशों का सख्ती से पालन करते हैं और अत्यधिक ऑपरेटिंग मोड से बचते हैं तो इंडक्शन हीटर काफी विश्वसनीय होते हैं - सबसे पहले, तापमान और उचित पानी के ठंडा होने की निगरानी करें।

सभी प्रकार के इंडक्शन हीटर के संचालन का विवरण अक्सर निर्माताओं के प्रलेखन में पूरी तरह से प्रकाशित नहीं होता है, उन्हें योग्य विशेषज्ञों द्वारा मरम्मत की जानी चाहिए जो ऐसे उपकरणों के संचालन के विस्तृत सिद्धांत से अच्छी तरह परिचित हैं।

प्रेरण मध्यम आवृत्ति हीटर के काम का वीडियो

आप मध्यम आवृत्ति प्रेरण हीटर के संचालन का वीडियो देख सकते हैं। मध्यम आवृत्ति का उपयोग सभी प्रकार के धातु उत्पादों में गहरी पैठ के लिए किया जाता है। मध्यम आवृत्ति हीटर एक विश्वसनीय और आधुनिक उपकरण है जो आपके उद्यम के लाभ के लिए चौबीसों घंटे काम करता है।

और उपकरणों में, एक गर्म उपकरण में गर्मी उन धाराओं द्वारा जारी की जाती है जो इकाई के अंदर एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में उत्पन्न होती हैं। उन्हें प्रेरण कहा जाता है। उनकी कार्रवाई के परिणामस्वरूप, तापमान बढ़ जाता है। धातुओं का प्रेरण ताप दो मुख्य भौतिक नियमों पर आधारित है:

• फैराडे-मैक्सवेल;
• जूल-लेन्ज़।

धातु निकायों में, जब उन्हें एक वैकल्पिक क्षेत्र में रखा जाता है, तो भंवर विद्युत क्षेत्र दिखाई देने लगते हैं।

प्रेरण हीटिंग डिवाइस

सब कुछ निम्नानुसार होता है। एक चर की क्रिया के तहत, प्रेरण के इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) में परिवर्तन होता है।

EMF इस तरह से कार्य करता है कि शरीर के अंदर एड़ी की धाराएँ प्रवाहित होती हैं, जो जूल-लेन्ज़ कानून के अनुसार पूरी तरह से गर्मी छोड़ती हैं। साथ ही, EMF धातु में एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है। इस मामले में, तापीय ऊर्जा निकलती है, जिससे धातु के तापमान में वृद्धि होती है।

इस प्रकार का हीटिंग सबसे सरल है, क्योंकि यह गैर-संपर्क है। यह बहुत उच्च तापमान तक पहुंचने की अनुमति देता है जिस पर इसे संसाधित करना संभव है

प्रेरण हीटिंग प्रदान करने के लिए, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों में एक निश्चित वोल्टेज और आवृत्ति बनाना आवश्यक है। यह एक विशेष उपकरण में किया जा सकता है - एक प्रारंभ करनेवाला। यह 50 हर्ट्ज पर एक औद्योगिक नेटवर्क से संचालित होता है। आप इसके लिए अलग-अलग बिजली स्रोतों का उपयोग कर सकते हैं - कन्वर्टर्स और जनरेटर।

कम आवृत्ति के प्रारंभ करनेवाला के लिए सबसे सरल उपकरण एक सर्पिल (अछूता कंडक्टर) है, जिसे धातु के पाइप के अंदर रखा जा सकता है या इसके चारों ओर घाव हो सकता है। गुजरने वाली धाराएं पाइप को गर्म करती हैं, जो बदले में गर्मी को पर्यावरण में स्थानांतरित करती है।

कम आवृत्तियों पर प्रेरण हीटिंग का उपयोग काफी दुर्लभ है। मध्यम और उच्च आवृत्तियों पर धातुओं का प्रसंस्करण अधिक सामान्य है।

इस तरह के उपकरण इस मायने में भिन्न होते हैं कि चुंबकीय तरंग सतह से टकराती है, जहां इसे क्षीण किया जाता है। शरीर इस तरंग की ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करता है। अधिकतम प्रभाव प्राप्त करने के लिए, दोनों घटकों को आकार में करीब होना चाहिए।

उनका उपयोग कहाँ किया जाता है

आधुनिक दुनिया में प्रेरण हीटिंग का उपयोग व्यापक है। उपयोग का क्षेत्र:

• धातुओं का पिघलना, गैर-संपर्क तरीके से उनका टांका लगाना;
• नई धातु मिश्र धातु प्राप्त करना;
• मैकेनिकल इंजीनियरिंग;
• आभूषण व्यवसाय;
• छोटे हिस्से बनाना जो अन्य तरीकों से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं;
• (इसके अलावा, विवरण सबसे जटिल विन्यास का हो सकता है);
• गर्मी उपचार (मशीनों के लिए भागों का प्रसंस्करण, कठोर सतहों);
• दवा (उपकरणों और उपकरणों की कीटाणुशोधन)।

प्रेरण हीटिंग: सकारात्मक विशेषताएं

इस विधि के कई फायदे हैं:

• इसके साथ, आप किसी भी प्रवाहकीय सामग्री को जल्दी से गर्म और पिघला सकते हैं।
• किसी भी वातावरण में हीटिंग की अनुमति देता है: निर्वात, वातावरण, गैर-प्रवाहकीय तरल में।
• इस तथ्य के कारण कि केवल प्रवाहकीय सामग्री को गर्म किया जाता है, लहरों को कमजोर रूप से अवशोषित करने वाली दीवारें ठंडी रहती हैं।
• धातु विज्ञान के विशिष्ट क्षेत्रों में, अल्ट्राप्योर मिश्र धातु प्राप्त करना। यह एक मनोरंजक प्रक्रिया है, क्योंकि धातुएं सुरक्षात्मक गैस के एक खोल में मिश्रित होती हैं।

• अन्य प्रकारों की तुलना में, प्रेरण पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करता है। यदि गैस बर्नर के मामले में प्रदूषण मौजूद है, साथ ही चाप हीटिंग में, तो "शुद्ध" विद्युत चुम्बकीय विकिरण के कारण प्रेरण इसे समाप्त कर देता है।
• प्रारंभ करनेवाला उपकरण के छोटे आयाम।
• किसी भी आकार के प्रारंभ करनेवाला के निर्माण की संभावना, इससे स्थानीय तापन नहीं होगा, लेकिन गर्मी के समान वितरण में योगदान देगा।
• यह अपूरणीय है यदि सतह के केवल एक निश्चित क्षेत्र को गर्म करना आवश्यक है।
• वांछित मोड के लिए ऐसे उपकरण स्थापित करना और इसे विनियमित करना मुश्किल नहीं है।

नुकसान

सिस्टम के निम्नलिखित नुकसान हैं:

• हीटिंग (प्रेरण) और उसके उपकरणों के प्रकार को स्वतंत्र रूप से स्थापित और समायोजित करना काफी मुश्किल है। विशेषज्ञों की ओर मुड़ना बेहतर है।
• प्रारंभ करनेवाला और वर्कपीस का सटीक मिलान करने की आवश्यकता है, अन्यथा प्रेरण हीटिंग अपर्याप्त होगा, इसकी शक्ति छोटे मूल्यों तक पहुंच सकती है।

प्रेरण उपकरण के साथ ताप

व्यक्तिगत हीटिंग की व्यवस्था के लिए, आप इंडक्शन हीटिंग जैसे विकल्प पर विचार कर सकते हैं।

एक ट्रांसफार्मर का उपयोग एक इकाई के रूप में किया जाएगा, जिसमें दो प्रकार के वाइंडिंग शामिल हैं: प्राथमिक और द्वितीयक (जो बदले में, शॉर्ट-सर्किट है)।

यह कैसे काम करता है

एक पारंपरिक प्रारंभ करनेवाला के संचालन का सिद्धांत: भंवर प्रवाह अंदर से गुजरता है और विद्युत क्षेत्र को दूसरे शरीर की ओर निर्देशित करता है।

ऐसे बॉयलर से पानी गुजरने के लिए, इसमें दो पाइप लाए जाते हैं: ठंडे पानी के लिए, जो प्रवेश करता है, और गर्म पानी के आउटलेट पर - दूसरा पाइप। दबाव के कारण, पानी लगातार घूमता रहता है, जिससे प्रारंभ करनेवाला तत्व के गर्म होने की संभावना समाप्त हो जाती है। यहां पैमाने की उपस्थिति को बाहर रखा गया है, क्योंकि प्रारंभ करनेवाला में निरंतर कंपन होते हैं।

रखरखाव में ऐसा तत्व सस्ता होगा। मुख्य प्लस यह है कि डिवाइस चुपचाप काम करता है। इसे आप किसी भी कमरे में लगा सकते हैं।

उपकरण स्वयं बनाना

इंडक्शन हीटिंग की स्थापना बहुत मुश्किल नहीं होगी। जिनके पास अनुभव नहीं है, वे भी सावधानीपूर्वक अध्ययन करने के बाद कार्य का सामना करेंगे। काम शुरू करने से पहले, आपको निम्नलिखित आवश्यक वस्तुओं पर स्टॉक करना होगा:

• इन्वर्टर। इसका उपयोग वेल्डिंग मशीन से किया जा सकता है, यह सस्ती है और इसके लिए उच्च आवृत्ति की आवश्यकता होगी। आप इसे स्वयं बना सकते हैं। लेकिन यह एक समय लेने वाला कार्य है।
• हीटर आवास (प्लास्टिक पाइप का एक टुकड़ा इसके लिए उपयुक्त है, इस मामले में पाइप का प्रेरण हीटिंग सबसे प्रभावी होगा)।
• सामग्री (सात मिलीमीटर से अधिक नहीं के व्यास वाला तार फिट होगा)।
• प्रारंभ करनेवाला को हीटिंग नेटवर्क से जोड़ने के लिए उपकरण।
• प्रारंभ करनेवाला के अंदर तार को पकड़ने के लिए ग्रिड।
• एक इंडक्शन कॉइल से बनाया जा सकता है (इसे तामचीनी होना चाहिए)।
• पंप (प्रारंभ करनेवाला को पानी की आपूर्ति के लिए)।

स्वतंत्र रूप से उपकरणों के निर्माण के नियम

इंडक्शन हीटिंग इंस्टॉलेशन को सही ढंग से काम करने के लिए, ऐसे उत्पाद के लिए करंट को शक्ति के अनुरूप होना चाहिए (यह कम से कम 15 एम्पीयर होना चाहिए, यदि आवश्यक हो, तो यह अधिक हो सकता है)।

• तार को टुकड़ों में पांच सेंटीमीटर से अधिक नहीं काटा जाना चाहिए। उच्च आवृत्ति वाले क्षेत्र में कुशल हीटिंग के लिए यह आवश्यक है।
• शरीर तैयार तार से व्यास में छोटा नहीं होना चाहिए, और मोटी दीवारें होनी चाहिए।
• हीटिंग नेटवर्क से जुड़ने के लिए, संरचना के एक तरफ एक विशेष एडेप्टर जुड़ा हुआ है।
• तार को गिरने से बचाने के लिए पाइप के नीचे एक जाल लगाया जाना चाहिए।
• उत्तरार्द्ध की इतनी मात्रा में आवश्यकता होती है कि यह पूरे आंतरिक स्थान को भर देता है।
• डिज़ाइन बंद है, एक एडेप्टर रखा गया है।
• फिर इस पाइप से एक कॉइल का निर्माण किया जाता है। ऐसा करने के लिए, इसे पहले से तैयार तार से लपेटें। घुमावों की संख्या देखी जानी चाहिए: न्यूनतम 80, अधिकतम 90।
• हीटिंग सिस्टम से कनेक्ट होने के बाद, उपकरण में पानी डाला जाता है। कॉइल तैयार इन्वर्टर से जुड़ा है।
• एक पानी पंप स्थापित है।
• तापमान नियंत्रक स्थापित है।

इस प्रकार, प्रेरण हीटिंग की गणना निम्नलिखित मापदंडों पर निर्भर करेगी: लंबाई, व्यास, तापमान और प्रसंस्करण समय। प्रारंभ करनेवाला की ओर जाने वाले टायरों के अधिष्ठापन पर ध्यान दें, जो स्वयं प्रारंभ करनेवाला से बहुत अधिक हो सकता है।

खाना पकाने की सतहों के बारे में

घरेलू उपयोग में एक अन्य अनुप्रयोग, हीटिंग सिस्टम के अलावा, इस प्रकार का हीटिंग हॉब्स में पाया जाता है।

ऐसी सतह एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर की तरह दिखती है। इसका कुंडल पैनल की सतह के नीचे छिपा होता है, जो कांच या सिरेमिक हो सकता है। इसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है। यह कुंडल का पहला भाग है। लेकिन दूसरा वह व्यंजन है जिसमें खाना बनाना होगा। व्यंजन के तल पर एड़ी की धाराएँ बनाई जाती हैं। वे पहले बर्तन गर्म करते हैं, और फिर उसमें खाना।

गर्मी तभी निकलेगी जब व्यंजन पैनल की सतह पर रखे जाएंगे।

यदि यह गायब है, तो कोई कार्रवाई नहीं होती है। इंडक्शन हीटिंग ज़ोन उस पर रखे गए व्यंजनों के व्यास के अनुरूप होगा।

ऐसे स्टोव के लिए विशेष व्यंजनों की आवश्यकता होती है। अधिकांश फेरोमैग्नेटिक धातुएं एक प्रेरण क्षेत्र के साथ बातचीत कर सकती हैं: एल्यूमीनियम, स्टेनलेस और तामचीनी स्टील, कच्चा लोहा। केवल ऐसी सतहों के लिए उपयुक्त नहीं है: तांबा, चीनी मिट्टी, कांच और गैर-लौहचुंबकीय धातुओं से बने व्यंजन।

स्वाभाविक रूप से, यह तभी चालू होगा जब उस पर उपयुक्त व्यंजन स्थापित हों।

आधुनिक स्टोव एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई से लैस हैं, जो आपको खाली और अनुपयोगी व्यंजनों को पहचानने की अनुमति देता है। ब्रुअर्स के मुख्य लाभ हैं: सुरक्षा, सफाई में आसानी, गति, दक्षता, मितव्ययिता। पैनल की सतह पर खुद को कभी न जलाएं।

तो, हमें पता चला कि इस प्रकार के हीटिंग (प्रेरण) का उपयोग कहां किया जाता है।