+49 (0) 21 91 89 10
In der Fleute 2
42897 Remscheid

WAS IST INDUKTION?

Die (elektromagnetische) Induktion ist ein physikalischer Effekt, bei dem durch die Änderung des Magnetfelds ein elektrisches Feld erzeugt wird. Sie ist das grundlegende Prinzip bei allen elektrischen Maschinen wie Generator, Transformator oder Elektromotor und damit die Basis für die Erzeugung elektrischer Energie und deren Wandlung und Nutzung. Bei leitfähigen Körpern im zeitlich veränderlichen Magnetfeld wird eine Spannung hervorgerufen ("induziert"), die einen Stromfluss auslösen kann.


Wie funktioniert Induktion?

Im Konzept vieler elektrischer Maschinen erzeugt der eine Maschinenteil das Magnetfeld und induziert in den anderen Maschinenteil. Meist sind beide Teile mechanisch getrennt, sodass die Übertragung der Energie berührungslos über einen Luftspalt erfolgt. Erst diese Trennung ermöglicht Freiheitsgrade im Design der Maschinen, z.B. die Rotation des Läufers im Elektromotor oder die Erwärmung eines Topfs auf einem Induktionsherd.

Der Luftspalt muss dabei nicht notwendigerweise aus dem Medium Luft bestehen. Er sollte aber das Magnetfeld nicht unnötig schwächen. Das Magnetfeld wird typischerweise durch einen Stromfluss im ersten Maschinenteil erzeugt. Es umschließt diesen Strom, bildet also geschlossene Magnetfeldlinien. Das Magnetfeld ist direkt am Ort des erregenden Stroms am größten und wird mit zunehmendem Abstand zu ihm kleiner. Es ist deshalb vorteilhaft, einen möglichst kleinen Luftspalt zu wählen, damit der überwiegende Anteil des Magnetfelds auch bis zu der Stelle wirkt, an der der Strom im zweiten Maschinenteil induziert werden soll.

Der Vollständigkeit halber sei gesagt, dass in Realität eine Wechselwirkung zwischen den Strömen und Feldern beider Ströme entsteht, sodass der induzierte Strom dem erregenden Strom entgegenwirkt. Für das Verständnis der Wirkungsweise ist es aber ausreichend, sich vorzustellen, dass der erregende Strom ein Magnetfeld erzeugt, welches dann einen induzierten Strom verursacht.

Wichtig für die Induktionswirkung ist, dass erst die Änderung des Magnetfelds einen induzierten Stromfluss bewirkt. Aus diesem Grund werden die meisten elektrischen Maschinen mit Wechselstrom betrieben. Der Wechselstrom im ersten Maschinenteil bewirkt das Wechselmagnetfeld im Luftspalt und dieses ruft den induzierten Wechselstrom im zweiten Maschinenteil hervor.


Erwärmen mit Induktion oder im Ofen?

Vergleicht man die Induktionserwärmung mit der in einem Ofen, stellt man insbesondere einen Hauptunterschied fest:

Die Induktionserwärmung erfolgt im Werkstück selbst. Sie ist deshalb nicht begrenzt durch die Bauform des Ofens, die Umgebungstemperatur oder den Wärmeübergang.

Die Leistungsdichte kann gegenüber Ofenerwärmungen erheblich gesteigert werden, sodass eine sehr schnelle Erwärmung möglich ist (rotglühend in Sekunden). Die Temperaturführung ist flexibel. Damit ist es möglich, beliebige Aufheizprofile und zwischenzeitlichen Haltephasen zu realisieren. Die Erwärmung ist außerdem lokal einstellbar, so dass auch nur ein Teilbereich eines Bauteils oder mehrere Stellen mit unterschiedlichen Temperaturprofilen erwärmt werden können.

Die Kombination von Induktion und der konventionellen Erwärmungsmethode mittels Ofen wird bei vorhandenen Linien, sowie bei Neuplanungen, zur Erhöhung der Leistung genutzt. Man spricht in solchen Fällen von einer hybriden Erwärmung. Auf diese Weise kann eine vor- oder nachgeschaltete Induktion den Durchsatz erhöhen und der Temperaturbereich des Ofens erweitert werden. Die Ofengröße wird dadurch maßgeblich reduziert, was weitere Vorteile im Platzbedarf und Verbrauch mit sich bringt. Weiterhin wird die Flexibilität erhöht, um auf veränderte Produktionsanforderungen innerhalb kürzester Zeit zu reagieren, da Heizleistung auf "Knopfdruck" ein- und ausgeschaltet werden kann. Die Reduzierung der Abgase, die durch die hybride Erwärmung realisiert wird, erlaubt unseren Kunden, einen weiteren wichtigen Schritt in Richtung CO2-freie Produktion zu setzen.