Il principio di funzionamento di un forno a induzione si basa sull'induzione elettromagnetica e sull'effetto Joule. Il forno è composto da un alimentatore, una bobina di induzione e un crogiolo in materiale refrattario. Il crogiolo contiene la carica metallica, che agisce come l'avvolgimento secondario di un trasformatore. Quando la bobina di induzione è collegata a un alimentatore CA, genera un campo magnetico alternato. Questo campo magnetico induce una forza elettromotrice nella carica metallica, generando correnti parassite al suo interno. Queste correnti, a causa della resistenza elettrica del metallo, provocano un riscaldamento Joule, che riscalda e fonde il metallo. Nei materiali ferromagnetici può verificarsi un ulteriore riscaldamento a causa dell'isteresi magnetica.
Induzione elettromagnetica:
Quando la bobina di induzione viene alimentata con una corrente elettrica ad alta frequenza, crea un campo magnetico fluttuante intorno al crogiolo. Questo campo magnetico penetra nella carica metallica del crogiolo, inducendo una corrente elettrica nel metallo. Questo processo di induzione è simile al funzionamento di un trasformatore, dove la carica metallica agisce come l'avvolgimento secondario del trasformatore e la bobina di induzione come l'avvolgimento primario.Effetto Joule:
Le correnti elettriche indotte, note come correnti parassite, attraversano la resistenza elettrica della carica metallica. Questo flusso di corrente attraverso la resistenza genera calore, un fenomeno noto come riscaldamento Joule. Il calore generato è sufficiente a fondere la carica metallica.
Isteresi magnetica (nei materiali ferromagnetici):
In materiali come il ferro, il campo magnetico non solo induce correnti parassite, ma provoca anche l'inversione dei dipoli magnetici molecolari. Questo processo di inversione genera ulteriore calore, contribuendo al riscaldamento complessivo del materiale.Materiale del crogiolo:
Il crogiolo può essere realizzato con materiali non conduttivi come la ceramica o conduttivi come la grafite. Quando è realizzato con materiali non conduttivi, viene riscaldata solo la carica metallica. Tuttavia, se il crogiolo è conduttivo, vengono riscaldati sia il crogiolo che la carica, il che richiede che il materiale del crogiolo resista alle alte temperature e impedisca la contaminazione del materiale riscaldato.
