Устройство, создающее переменное электромагнитное поле, называется индуктором.

Индуктор представляет собой цилиндрическую или плоскую спиральную катушку, или же проводник, форма которого зависит от формы нагреваемого изделия. Индуктор питается переменным током промышленной, средней или высокой частоты. Изделие помещают внутри катушки, переменное поле, созданное индуктором, наводит в детали вихревые токи. Так как сопротивление материала детали мало, то токи, протекающие в ней, велики, и деталь быстро (за десятки секунд) нагревается. Нагрев может быть сквозной и поверхностный.

Сквозной нагрев заготовок используется для последующей их обработки давлением (ковка, прессование и т. д.), а также для термообработки (отжиг, отпуск). При этом требуются относительно низкие частоты. Цикл нагрева, особенно массивных деталей, составляет единицы и десятки минут.

Поверхностный нагрев деталей в индукционных закалочных установках используется для закалки деталей. Индуктор имеет малое число витков и питается токами средней и высокой частоты (2 кГц — 500 кГц). Нагрев носит локальный характер и его длительность составляет секунды и десятки секунд. Индукционный нагрев деталей используют таже для их пайки мягкими и твердыми припоями, кузнечной сварки труб. Ввиду относительно небольших размеров деталей и необходимости механизации нагрева применяют средние и высокие частоты.

Разнообразие применений индукционного нагрева обуславливает, в свою очередь, различие конструкций печей и установок.

Для питания установок их либо непосредственно подключают к сети промышленной частоты, либо используют специальные преобразователи частоты — электромашинные, полупроводниковые, ламповые. Мощность преобразователей — от единиц ватт до нескольких мегаватт.

К установкам, питаемым от сети промышленной частоты, относятся канальные трехфазные печи, крупные однофазные тигельные печи и крупные установки сквозного нагрева. В канальной печи (рис. 247) расплавленный металл образует вокруг стального сердечника явно выраженный короткозамкнутый виток 3, находясь в закрытом канале из высокоогнеупорной керамики. На сердечнике 4—4' находится обмотка индуктора 5, подключаемая к источнику питания. Обмотка индуктора выполнена из медной водоохлаждаемой трубки. Такая печь подобна трансформатору, первичной обмоткой которого служит индуктор, а вторичной — короткозамкнутый виток обычно прямоугольного сечения. Устье канала находится у дна ванны 1 печи. В нижней части ванны находится основная масса расплава 2. Канал отделен от индуктора и от кожуха печи монолитным фасонным блоком 6 из высококачественной огнеупорной керамики — так называемым подовым камнем. Нагреваясь вихревыми токами, металл циркулирует по каналу, постепенно вымывая его стенки. При высокой температуре подовые камни быстро разрушаются. Подовый камень 6, индуктор 5 и стержень 4 сердечника конструктивно образуют съемный узел — так называемую индукционную единицу. Печь оснащают одной трехфазной или тремя однофазными индукционными единицами. Такая печь является трехфазной нагрузкой для питающей сети.

Для плавки черных металлов и тех цветных металлов, которые при плавке в канальной печи быстро разрушают подовые камни, применяют индукционные тигельные печи (рис. 248). Их основой служит тигель 1 из огнеупорной керамики. Тигель охватывается индуктором 2 — катушкой из водоохлаждаемой медной трубки. Тигель и индуктор крепятся внутри каркаса 3. Металлическая часть каркаса печи выполняется таким образом, чтобы по возможности не образовались электрические замкнутые контуры. Недостатками индукционных печей являются весьма большая потребляемая мощность и необходимость их глубокого регулирования. Так, индукционные канальные печи в настоящее время потребляют мощность 200—1000 кВ-А.

Индукционные печи мощностью свыше 300 кВ-А питаются от высоковольтных электропечных трансформаторов с регулированием вторичного напряжения под нагрузкой путем переключения витков вторичной или первичной обмотки без выключения печи.

► Ввиду того что все индукционные печи и установки оснащены компенсирующими батареями конденсаторов со ступенчатой регулируемой емкостью, их коэффициент мощности cosφ по отношению к источнику питания при правильной работе близок к единице.

Значительное место по потреблению электрической энергии занимают в промышленности установки переплава металлов: вакуумные дуговые и индукционные печи, печи электрошлакового переплава, плазменные, электронно-лучевые и лазерные установки. Они обеспечивают высокую чистоту металлов, их структуру и качество.

В вакуумных дуговых печах переплавляют наиболее ответственные сорта стали. При наличии вакуума от переплавляемого металла хорошо отделяются газовые образования и неметаллические включения.

Вакуумные дуговые печи работают на постоянном токе. Они питаются от мощных кремниевых выпрямительных преобразователей энергии. Напряжение питания вакуумной дуговой печи составляет несколько десятков вольт, а токи достигают 50—100 кА.