Wie funktionieren Temperaturkontrollsysteme in elektromagnetischen Induktionsheizgeräten?

Temperaturerfassung: Moderne elektromagnetische Induktionsheizgeräte sind mit fortschrittlichen Temperatursensoren wie Thermoelementen, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) oder Infrarotsensoren ausgestattet. Diese Sensoren überwachen kontinuierlich die Temperatur des Werkstücks bzw. der Heizfläche. Die gesammelten Daten sind äußerst präzise und spiegeln Temperaturänderungen in Echtzeit wider, was eine präzise Steuerung ermöglicht.

Feedback-Loop-Mechanismus: Die von den Sensoren erhaltenen Temperaturdaten werden in ein Steuerungssystem oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) eingespeist. Dieses Steuersystem vergleicht die gemessene Temperatur mit der voreingestellten Zieltemperatur bzw. dem Sollwert. Bei einer Abweichung vom Sollwert berechnet das Steuerungssystem die notwendigen Anpassungen und leitet Korrekturmaßnahmen ein, um die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten.

Leistungsanpassung: Um die Temperatur zu regulieren, passt das Steuerungssystem die Leistungsabgabe des Induktionsheizgeräts an. Dies kann durch Modulation der an die Induktionsspule gelieferten Leistung oder durch Anpassung der Betriebsfrequenz erreicht werden. Durch Erhöhen oder Verringern der Leistung kann das System den Heizvorgang entweder beschleunigen oder verlangsamen, um die Zieltemperatur aufrechtzuerhalten.

Frequenzmodulation: Elektromagnetische Induktionsheizgeräte erzeugen ein oszillierendes elektromagnetisches Feld mit einer bestimmten Frequenz. Die Frequenz dieses Feldes beeinflusst, wie tief die Wärme in das Material eindringt. Niedrigere Frequenzen führen zu einer stärkeren Oberflächenerwärmung, während höhere Frequenzen dafür sorgen, dass die Wärme tiefer in das Material eindringt. Das Steuerungssystem kann die Frequenz anpassen, um das gewünschte Heizprofil basierend auf den Materialeigenschaften und den Anwendungsanforderungen zu erreichen.

Pulsweitenmodulation (PWM): Einige Induktionsheizgeräte verwenden Pulsweitenmodulation, um die Leistungsabgabe zu steuern. Bei der PWM variiert der Arbeitszyklus der Stromversorgung, also das Verhältnis zwischen der Zeit, in der die Stromversorgung eingeschaltet ist, und der Zeit, in der sie ausgeschaltet ist. Durch die Modulation dieses Verhältnisses kann die Heizung die durchschnittliche abgegebene Leistung genau steuern und so die Temperatur präziser regulieren.

Phasensteuerung: In Systemen, die Wechselstrom (AC) verwenden, wird die Phasensteuerung verwendet, um die der Induktionsspule zugeführte Strommenge anzupassen. Durch die Steuerung des Phasenwinkels, mit dem die Wechselspannung angelegt wird, kann das System die an die Heizung gelieferte effektive Leistung variieren. Diese Technik ermöglicht eine fein abgestimmte Steuerung des Heizvorgangs und stellt sicher, dass die Temperatur im gewünschten Bereich bleibt.

Sicherheitsfunktionen: Temperaturkontrollsysteme verfügen über mehrere Sicherheitsfunktionen, um Überhitzung und mögliche Schäden zu verhindern. Dazu gehören Hochtemperaturalarme, automatische Abschaltmechanismen und Kühlsysteme, die aktiviert werden, wenn die Temperatur vordefinierte Schwellenwerte überschreitet. Diese Sicherheitsmaßnahmen schützen sowohl die Ausrüstung als auch das verarbeitete Material.

Kühlmechanismen: Um Temperaturen zu bewältigen, die über den Sollwerten liegen, sind einige Systeme mit aktiven Kühlmechanismen ausgestattet. Dazu können erzwungene Luftkühlung, Wasserkühlsysteme oder Kühlkörper gehören, die dabei helfen, überschüssige Wärme abzuleiten. Die Kühlmechanismen arbeiten mit dem Temperaturkontrollsystem zusammen, um sicherzustellen, dass die Heizung innerhalb sicherer Temperaturgrenzen arbeitet und eine konstante Leistung beibehält.

Elektromagnetische Induktionsheizungen