誘導炉は交流（Ac）と直流（Dc）のどちらで動作しますか？交流の力の解き明かし

本質的に、誘導炉は交流（AC）のみで動作します。 その加熱原理全体は、ACのみが生成できる絶えず変化する磁場に根本的に依存しています。静的な磁場を生成する直流（DC）電源は、この目的には全く効果がありません。

誘導炉は、単純な抵抗器のように電気を直接的な熱源として使用しません。代わりに、電磁気の法則を利用します。一次コイル内のACの流れの急速で一定の反転が、強力で変化する磁場を生成し、それが金属自体に二次的な電流を誘導し、内側から強力な熱を発生させます。

核となる原理：ACが不可欠な理由

誘導炉の動作は、ファラデーの電磁誘導の法則の直接的な応用です。この原理を理解すると、ACが単なる選択肢ではなく、技術が機能するための物理的な必要条件であることが明確になります。

この物理学の基本法則は、変化する磁場が、その中に置かれた導体に起電力、すなわち電圧を誘導することを示しています。この誘導電圧が、電流を駆動します。

交流はこのプロセスの原動力です。ACは方向と大きさを急速かつ連続的に変化させるため、炉の一次コイル内に生成される磁場も絶えず変化し、崩壊します。

対照的に、直流は単一の一定方向に流れます。これは強力ですが静的で変化しない磁場を生成します。この静的な磁場は金属の装荷物に電流を誘導せず、全く加熱効果を生み出しません。

金属の装荷物内に誘導される電流は、渦電流として知られています。これらの強力な電流が金属内を渦巻くとき、それらは材料の自然な電気抵抗に遭遇します。この抵抗が渦電流の電気エネルギーを直接熱エネルギー、すなわち熱に変換し、金属を効率的に溶解させます。

AC駆動の原理は同じですが、参照で言及されているコアレス炉とチャネル炉という2つの主要な炉設計で適用されます。それぞれが異なる産業用途に合わせて最適化されています。

コアレス設計では、金属の装荷物は耐火性のるつぼ内に配置されます。このるつぼは、強力な交流が流れる水冷式の太い銅管コイルに囲まれています。

コイルは変圧器の一次巻線として機能します。金属の装荷物自体が二次巻線、すなわち短絡した単一のターンになります。装荷物に誘導される強烈な渦電流が、急速かつ直接的な加熱につながります。

チャネル炉は、従来の変圧器により似た動作をします。鉄心と一次ACコイルがあり、チャネル内に含まれる溶融金属の二次ループに電流を誘導します。

この設計は、すでに溶融している金属の保持、過熱、合金化に非常に効率的です。しかし、コアレスタイプと比較して、冷たい状態から固体スクラップを溶解させるのにはあまり適していません。

誘導炉の直接的な内部加熱方法は明確な利点をもたらしますが、その使用を決定する主要な制限もあります。

熱が金属の内部で生成されるため、プロセスは信じられないほど効率的で高速です。また、燃焼生成物が直接ないため、貴重な合金の酸化による損失が最小限に抑えられ、クリーンな溶解が可能です。

アーク炉とは異なり、誘導炉は冶金的な精錬をほとんど行いません。本質的に投入されたものを溶解するだけです。このプロセスでは、硫黄やリンなどの不純物を効果的に除去しないため、原材料スクラップの品質が最終製品の品質を直接決定します。

2つの主要な炉タイプの選択は、両方ともAC電源による誘導という譲れない原理に基づいて構築されているため、運用目標に完全に依存します。

結局のところ、誘導加熱がAC依存の電磁プロセスであることを理解することが、あらゆる冶金プロセスにおけるその応用を習得するための鍵となります。