Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung

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1 BBB Berufs Bildung Baden Selbständige Vertiefungsarbeit von Matthias Brunner Klasse: Au3C Abgabedatum: 04. Februar 2005 Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 1

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Vorwort 3 2. Einleitung 4 3. Bedeutung der Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung Frequenzbereiche 6 4. Induktives Erwärmen Grundlagen Vorteile Nachteile Kochen mit der Induktionserwärmung Funktionsweise des Induktiven Kochen Vorteile Nachteile Kapazitives Erwärmen Vorteile Nachteile Schlusswort Bibliographie Bilder Nachweis Glossar Schlussbetrachtung Anhang Ehrlichkeitserklärung Verwendungserlaubnis Vereinbarung Arbeitsjournal Arbeitsplanung Interview Internetausdrucke 32 Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 2

3 1. Vorwort Das Gebiet, der Mittel und Hochfrequenz Erwärmung besteht seit über 50 Jahren. Das Thema ist auch unter dem Namen Induktives und Kapazitives Erwärmen bekannt. Seit Lehrbeginn beschäftige ich mich mit diesem Thema, denn unsere Firma entwickelt und baut Induktive- und Kapazitive Generatoren für die Industrielle Erwärmung von Bauteilen, Werkstücken usw. Seit dem Zeitpunkt, an dem ich von diesem Thema erfahren habe, bin ich sehr an diesem Gebiet interessiert. Jede Woche erfahre ich wieder erstaunliche Dinge, die mit diesen Anlagen erreicht werden. Zudem ist mein Lehrbetrieb der einzige in der Schweiz, der solche Geräte baut. Die langjährigen Erfahrungen die der Betrieb hat, sind ausserordentlich, wie auch die Kunden, angefangen bei Siemens, über ABB bis zu bedeutenden Autoherstellern und Kabelfabrikanten. Das Gebiet der Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung ist für mich so faszinierend weil mit dieser Erwärmungsart viel Energie gespart werden kann und das wird für die Zukunft immer wichtiger werden, da alle wissen, dass unsere Energieressourcen nicht von unbegrenzter Dauer vorhanden sind. Zudem ist es etwas, worüber viele Leute wenig oder gar nichts wissen, darum will ich eine gute, brauchbare Arbeit erarbeiten, die zu Informationszwecken genutzt werden kann. Diese Arbeit wird mir technisch auch viel bringen, denn die Technischen Ausdrücken oder Definitionen müssen so aufgeschrieben werden, damit auch ein Laie den Durchblick hat und das Ganze versteht. Diese Erarbeitung vermittelt mir selbst technische Erkenntnisse. Ich freue mich auf die Arbeit und noch viel mehr darauf, ein gutes Endresultat zu erzielen. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 3

4 2. Einleitung Zu meinen Zielen zähle ich die Darstellung und Erklärung der Mittel und Hochfrequenz Erwärmung, für was sie taugt, und was sie macht. Insbesondere will ich auf diese Fragen detaillierter Eingehen: Technische Entwicklung der Mittel und Hochfrequenz Erwärmung Wie war die Entwicklung und Entdeckung der Technik der Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung und wie hat sich diese Technik im Laufe der Zeit verändert? Ökologischer Aspekt der Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung Wie bewährt sich die Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung im Gegensatz zu herkömmlichen Industrieöfen und welche Methode ist effizienter und braucht weniger Ressourcen? Während dieser Vertiefung stiess ich auf mehrere Fremdwörtern und fachliche Begriffe. Da ich es als wichtig empfinde, diese Wörter zu verstehen, erstelle ich ein Glossar indem die Begriffe erklärt werden. Die Begriffe, die ausgedeutscht werden, stammen Teils aus dem Buch Induktionserwärmung und aus dem Elektrotechnik Fachbuch. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 4

5 3. Was ist eigentlich Hoch- und Mittelfrequenz Erwärmung? Hoch- und Mittelfrequenz Erwärmung ist eine Technik um Werkstücke, Industrielle Teile, Holz oder ähnliches zu erwärmen. Dabei unterscheidet man zwischen Induktiven und Kapazitiven erwärmen. Die Geräte, die das ermöglichen, nennt man entweder kapazitive oder induktive Generatoren. Sie werden Generatoren genannt, weil früher wurde die Arbeitsfrequenz, die benötigt wurde um den Erwärmungsvorgang zu vollziehen, durch einen Generator erzeugt, der über einen normalen elektrischen Motor angetrieben wurde. Beim Induktiven erwärmen werden ausschliesslich metallische oder eisenhaltige Teile erwärmt, wie auch Kohlenstoffhaltiges Material, weil diese Materialien durch magnetische Feldlinien erwärmt werden können. Bei Kunststoffen und Holz funktioniert das nicht. Hier kommt die kapazitive Erwärmung zur Anwendung. Die kapazitive Erwärmung funktioniert mit Arbeitsfrequenzen von über einem MHz bis und mit in den GHz bereich. Induktives Erwärmen geschieht mit mittleren Frequenzen, von 1 khz bis und mit 200 khz. Die Obergrenze kann aber mit verschiedenen Geräten stark variieren, den es kommt darauf an, ob es sich um einen Röhren oder um einen transistorisierten Generator handelt. Transistorisierte Generatoren gibt es erst seit einigen Jahren. Davor gab es nur Röhrengeneratoren. Bild 5: Auf dem Bild links ist ein alter Röhrengenerator abgebildet. Dieser wurde noch von der BBC gefertigt. Bild 6: Auf dem Bild rechts ist eine Elektronenröhre abgebildet, die das Herz eines Röhrengenerators darstellt. Diese Röhren erzeugten in den alten Generatoren die Arbeitsfrequenz. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 5

6 Bild 7: Bild links. Dank diesem Bauteil ist es möglich die heutigen Generatoren viel kleiner zu fertigen. Dieses Bauteil nennt man IGBT, ein Halbleiterelement. Das ist nichts anderes als ein Transistor. Das spezielle an einem IGBT ist, dass er sehr hohe Ströme schalten kann. Mit den Röhrengeneratoren konnten im MHz Bereich arbeiten. Diese Frequenz mit einer Leistung von mehr als 10kW bleibt heutzutage ohne die Röhrentechnologie immer noch unerreicht. Die Halbleiter der heutigen Generationen können höchsten mit ca. 250kHz betrieben werden. 3.1 Frequenzbereiche: In dieser Arbeit geht es hauptsächlich um Mittel- und Hochfrequenz. Ab welchen Bereich man von Mittelfrequenz und ab wann von Hochfrequenz gesprochen werden ist international nicht klar definiert. Aber im Umgang mit den Frequenzen geht man davon aus: Niederfrequenz: Mittelfrequenz: Hochfrequenz: Mikrowelle: 0-1 khz 1-30 khz 30 khz- 300 MHz GHz Der Frequenzbereich von 0-1kHz wird auch als statisch Bezeichnet. Als Niederfrequenz kann auch der Bereich von 0-30kHz gelten. Auf die Niederfrequenz und auf die Mikrowellen wird in dieser Arbeit nicht näher eingegangen. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 6

7 Bild 3: Auf diesem Bild ist die Aufteilung der gesamten Frequenzbereichen ersichtlich. Im Mittleren Bereich: Mikrowellen GHz Im untersten Bereich: Netzfrequenz 50 Hz Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 7

8 4. Induktives Erwärmen Die Induktionserwärmung wurde für die industrielle Fertigung schon Ende des 19. Jahrhunderts eingeführt. Am Anfang wurden diese Anlagen mit Netzfrequenzen betrieben (50 Hz), später wurden Maschinen- (0.1-30kHz) und Röhrengeneratoren (3-300MHz) für höhere Frequenzen entwickelt. Nach den ersten Versuchen wurde erkannt, dass die Induktionserwärmung nicht nur für reinen Glüh- und Schmelzprozessen geeignet ist, sonder auch für besondere Oberflächenwärmebehandlungsverfahren anzuwenden. Heutzutage wird induktives Erwärmen zum Härten, Glühen, Schmelzen, Löten und zum Schweissen eingesetzt. Aber die Entwicklung und die Suche nach neuen Anwendungen ist bis heute noch nicht abgeschlossen und wird vielleicht auch nie abgeschlossen werden können, den mit neuartigen Materialien oder auch Behandlungsmöglichkeiten von organischen Zellen kommen immer neue mögliche Einsatzgebiete dazu. Bild 9: Auf dem Bild links ist ein Generator der neuesten Generation (Mit Halbleitertechnik) abgebildet. Dieser Generator ist um ein x- Faches kleiner als ein Röhrengenerator, Siehe Bild 5, Seite 5. In Zukunft wird es möglich sein, diese Generatoren noch kleiner zu fertigen. Die Induktionserwärmung erfolgt mit Mittel- und Hochfrequenz, das heisst mit 1kHz bis 300MHz. Für das Übersetzten von der Energie aus dem Generator in das Werkstück ist ein Induktor oder eine Spule erforderlich. Diese bestehen immer aus dem Material Kupfer und sind meistens Wassergekühlt, da sonst der Induktor oder die Spule davon schmelzen würde. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 8

9 Bild 1: Hier ist ein schönes Beispiel einer erwärmten Welle zu sehen, die innerhalb von zwei Minuten auf 1500 grad Celsius erwärmt wurde. Solch eine Welle gleichmässig zu erwärmen geht nur wenn sie rotiert. 4.1 Grundlagen: Wird eine Spule von einem Wechselstrom durchflossen, so baut sich herum ein elektromagnetisches Feld auf. Wird in diese Spule ein Werkstück gebracht, so wird in das Stück eine Spannung induziert die einen Wechselstrom zur Folge hat. Dieser Wechselstrom wirkt als Wirbelstrom. Ist dieser Strom hoch genug, so wird das Werkstück bis zum Schmelzen erwärmt. Die Wärme wird demnach unmittelbar im Werkstück erzeugt. Sie braucht nicht wie bei herkömmlichen Erwärmungen durch Konvektion, Strahlung oder Wärmeleitung in das Werkstück übertragen zu werden. Das Werkstück kann praktisch als Sekundärseite eines Transformators angesehen werden. Ein Transformator überträgt normalerweise von der Primärseite Energie in die Sekundäre. In unserem Fall wird die Energie von der Primärseite ins Werkstück übertragen. Diese wirken sich im Werkstück als Wirbelströme aus. Siehe Bild 4. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 9

10 Bild 4: Auf dem Bild sind mit grüner Farbe die Feldlinien eingezeichnet, die eine normale Zylinderspule, wie sie abgebildet ist, erzeugt. Werden diese Feldlinien durch ein Eisenstück gestört, so entstehen in diesem Wirbelströme. Diese Wirbelströme erzeugen im Eisenstück Wärme. Das geschieht nach dem gleichen Prinzip wie die Reibung. Die Tausenden einzelnen Wirbelströme reiben sich alle gegenseitig und Reibung verursacht bekanntlich Wärme. 4.2 Vorteile: Erwärmungsart Leistungsübertragung in W/cm*cm Konvektion (Wärmemitnahme durch Molekularbewegung) 0.5 Strahlung (Elektroofen, Muffelofen) 8 Berührung, Wärmeleitung (Kochplatte, Salzbad) 20 Flamme (Brenner) Induktionserwärmung Mit der Induktiven Erwärmung kann man die Wärme, die zugeführt werden sollte, sehr genau dosieren. - Die Wärme kann viel schneller dem Werkstück zugeführt werden als mit herkömmlicher Strahlungserwärmung. Dies kann bis zu einem Faktor von 1000 besser sein. - Es können Teile erwärmt werden, die unzugänglich sind, zum Beispiel Metallteile, die eingebettet sind, in Holz, PVC oder in einem Vakuum. - Induktive Anlagen haben einen viel geringeren Platzbedarf als Strahlungs- Erwärmungsanlagen. - Durch das, dass die Wärme im Material selbst entsteht, ist die Wärmestrahlung sehr klein. - Durch das Wegfallen von starkem Schutz- und Rauch herrschen bessere Arbeitsbedingungen als mit herkömmlichen Erwärmungsanlagen. - Die Induktive Erwärmung hat einen viel höheren Wirkungsgrad, durch kleinere Wärmeverluste und Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 10

11 4.3 Nachteile: Nachteile oder grosse Problemen können auftreten, wenn in der Nähe des Induktors sich metallische Teile befinden. Diese könnten ungewollt auch stark erwärmt werden, denn das Feld befindet sich nicht nur dort, wo es sein sollte sondern rund um den Induktor herum. Um dieses Problem ein bisschen aus dem Wege zu gehen, müssen für Befestigungen und andere Teile, die sich drum herum befinden, aus nicht magnetischen Stoffen bestehen. 4.4 Kochen mit der Induktionserwärmung Bei diesem Verfahren handelt es sich um Induktionsherde oder Wirbelstromherde, die ein rasches und energieeffizientes Kochen von Lebensmitteln ermöglicht. Diese Technik wird schon seit vielen Jahren von Professionellen Köchen eingesetzt und mittlerweile findet sie auch den Einzug in den Privathaushalten. Bild 2: Auf diesem Bild sieht man die Schematische Darstellung eines Induktionsherdes. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 11

12 4.4.1 Funktionsweise des Induktiven Kochen Anders als bei herkömmlichen Herdplatten erzeugt die Induktion Wärme durch ein elektromagnetisches Feld direkt im Topfboden. Vorausgesetzt dass der Topf aus magnetisierbarem Material wie Gusseisen oder magnetischen Edelstahl besteht. Ansonsten ergibt sich ein sehr schlechter Wirkungsgrad. Während des Heizvorganges erwärmt sich die Keramikplatte nur indirekt durch die Wärme des Topfes. Unter der Keramikplatte befindet sich eine Induktionsspule die aus Kupfer besteht. Diese Spule überträgt die Energie wie ein Transformator in den Topf. Da der Topf nur aus einer Fläche besteht ergibt sich einen Kurzschluss. Dieser erwirkt dass die elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird. Die Energieeinsparung besteht hauptsächlich aus zwei Effekten: - es entstehen fast keine Wärmeverluste in die Kochplatte und - eine kürzere Ankochdauer, was eine kürzere Kochzeit erwirkt. B Bild 8: Auf diesem Bild ist eine Flachspule abgebildet Vorteile von Induktionsherden zu herkömmlichen Elektro- und Gasherden Mit dem Induktionsherd kann ca. 30% Energie gespart werden Die Kochzeit ist deutlich kürzer, denn es müssen nicht zuerst die Kochplatten und Heizspulen erwärmt werden. Die Glaskeramikplatte wird nur durch die Abwärme des Topfes erwärmt. Es besteht eine stark reduzierte Verbrennungsgefahr und verschüttetes Kochgut brennt nicht stark ein. Gewisse Induktionsherden erkennen die Breite eines Kochtopfes und wärmen nur den nötigen Teil und schalten selbständig ab, sobald der Topf entfernt wird. Manche Geräte bieten individuelle Programmiermöglichkeiten. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 12

13 4.4.3 Nachteile Induktionsherde sind teurer Es sind Töpfe mit Eisenboden- oder Einlagen erforderlich Billigere Geräte haben einen hohen Standby- Verlust von bis zu 2 Watt 5. Kapazitives Erwärmen Für Holztrocknung und Holzverleimung sowie für Lacktrocknung kann die Kapazitive Erwärmungstechnik eingesetzt werden. Es gibt noch viele weitere Einsatzgebiete, aber das sind die gebräuchlichsten. Bei diesen Anwendungen verkürzt die Hochfrequenz Technik die Wärmprozesszeiten erheblich. Ein Beispiel zeigt die Furnierpresse (Presst kleine Holzstücke Mithilfe von Leim, der unter Druck und Wärme seine Wirkung zeigt). Mit herkömmlichen Erwärmungsmethoden werden die zwei Platten, die auf dem Holz aufliegen, erhitzt. Das Material (das Holz in der Presse) wird von aussen nach innen erhitzt. Nachteil: Bevor irgendeine Klebefuge mit der nötigen Wärme versorgt wird, müssen mehr oder weniger grosse Holzvolumen auch durchwärmt werden. Genau umgekehrt verhält sich das Ganze bei der Anwendung von Hochfrequenz. Bei dieser wird das Holz von innen nach aussen erhitzt und die unnötigen Holzerwärmung hält sich in Grenzen. Diese Technik wird schon seit Jahrzehnten eingesetzt. Die Anschaffungskosten einer solchen Anlage ist sehr hoch, was viel Firmen dazu bewegt, herkömmliche Erwärmungsmethoden vorzuziehen. Kleine Nebeninfo: Anfangs Dezember 04 brannte im Aargau eine Holzfabrik vollständig ab. Die Brandursache war ein technischer Defekt an einer Hochfrequenzholzverleimungsanlage. Aufgrund von den hohen Spannungen die im Generator herrschen, ist ein entzünden von brennbaren Materialien innerhalb vom Generator möglich. Dies kann nur der Fall sein, wenn der Generator nicht genug gut abgedichtet oder mit keiner Qualität ausgeführt worden ist. Wären die Sicherheitsstandarte und Sicherheitsvorschriften einwandfrei ausgeführt worden, wäre es sehr wahrscheinlich nicht zu einer Katastrophe gekommen. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 13

14 Bild 10: Auf dem Bild ist ein kapazitiver Generator von der Firma Plustherm Point GmbH abgebildet. Dieser wird in einer Holzverleimungungsanlage verwendet. Kapazitive Generatoren arbeiten nur mit Hochfrequenz. Es sind spezielle Frequenzbänder für industrielle Anwendungen vom Gesetz vorgeschrieben, damit Funktionsstörungen durch die Hochfrequenz vermieden werden. Die Frequenzen MHz, MHz, 40 MHz, 68 MHz, 2450 MHz,58000 MHz, MHz sind für industrielle Anwendungen nach Europäischer Norm EN freigegeben. Kapazitive Generatoren können auf dem Stand der heutigen Technik und mit Leistungen von mehr als 10 kw nicht auf die Röhrentechnologie verzichten, da es nicht möglich ist, mit den heutigen Halbleitern diese Werte zu fahren. Der Unterschied zwischen Kapazitiven und Induktiven Erwärmen liegt darin, dass mit dem Kapazitiven Erwärmen keine Spulen oder Induktoren nötig sind. Die Energie wird über zwei Elektroden am Generator übertragen, dass sind einfach zwei leitende Metallflächen, z.b. bei der Verwendung einer Presse könnten die zwei Pressflächen die Funktion der Elektroden übernehmen. 5.1 Vorteile des kapazitiven Erwärmen: - Erhöhte Produktionsgeschwindigkeit (Wärme kommt von innen nach aussen). - Dank heutigen Mikroprozessoren kann die benötigte Leistung sehr genau dosiert und reguliert werden. - Gleichmässige Qualität Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 14

15 5.2 Nachteile: - In Kapazitiven Generatoren herrschen sehr hohe Spannung von mehr als einem Kilo Volt (kv). - Kapazitive Generatoren sind sehr teuer. 6. Schlusswort Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung ist ein Verfahren um Werkstücke zu erwärmen. Es wird dabei unterschieden zwischen Induktiven und Kapazitiven Erwärmen. Die Geräte, die dafür eingesetzt werden, nennt man induktive-oder kapazitive Generatoren. Entstanden war diese Verfahrenstechnik am Ende des 19. Jahrhunderts, als die ersten Transformatoren aufkamen. Den in den Transformatoren kommt es zu Wirbelstromverluste und dieser Effekt wird in der Induktionserwärmung ausgenützt. Die Frequenzbereiche der Mittel- und Hochfrequenz sind wie folgt aufgeteilt: Die Mittelfrequenz beginnt mit einem khz und hört bei 30 khz auf und die Hochfrequenz fängt bei 30 khz an und geht bis zu 300 MHz. Die induktiven und kapazitiven Generatoren sind im Laufe der Zeit viel billiger und kleiner geworden, dies ist der modernen Halbleitertechnik zu verdanken. Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrieöfen sind Induktive- und Kapazitive Anlagen viel effizienter, denn sie können viel mehr Wärme in die Werkstücke übertragen als zum Beispiel eine Gaserwärmungsanlage. Dadurch können Unmengen von Energie und nicht erneuerbare Brennstoffe gespart werden und hohe Schadstoffemissionen können durch die Mittelund Hochfrequenz Erwärmung vermieden werden. Darum sehe ich noch ein gewaltiges Wachstumspotential in dieser Technik und denke, dass der weltweite Markt für diese Generatoren noch erheblich zulegen wird. Persönlich stehe ich vollkommen hinter dieser Verfahrenstechnik, denn ich bin der Meinung, dass alles unternommen werden sollte, um Energie und Ressourcen zu sparen. Wenn es mein Schicksal zulässt, will ich auch dafür sorgen, dass diese Technik weiter verbreitet und verbessert wird. Vor allem nimmt es mich auch wunder, wie sich das Ganze in Zukunft entwickeln wird und wie es gegen andere Erwärmungstechniken ankommt. Die Frage, wie die Starkstromhalbleitertechnik in Zukunft aussehen wird ist auch noch ganz offen. Es wird sich in Zukunft weiterhin noch vieles ändern und ich freue mich, wenn ich das miterleben darf. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 15

16 7. Die Bibliographie Ing. Günter Benkowsky: Induktionserwärmung. VEB Verlag Technik Berlin, BAG Strahlenschutz, Kochen mit Induktion. Version Energie und Bildung, Induktionsherde. Version Plustherm Point GmbH Version Betriebsinterne Dokumente von meinem Lehrbetrieb. - Betriebshandbücher - Dokumentationen - Dokumente für Präsentationen Fachkunde Elektrotechnik Europa Lehrmittel, 23. Auflage Bilder Nachweis: Titelbild: Bild 1: Bild 2: Bild 3: Bild 4: Bild 5: Bild 6: Bild vom Geschäftsserver von Plustherm Point GmbH Bild vom Geschäftsserver von Plustherm Point GmbH Homepage: Homepage: Bild vom Geschäftsserver von Plustherm Point GmbH Bild selber im Lehrbetrieb gemacht Bild selber im Lehrbetrieb gemacht Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 16

17 Bild 7: Bild 8: Bild 9: Bild 10: Bild selber im Lehrbetrieb gemacht Bild selber im Lehrbetrieb gemacht Bild vom Geschäftsserver von Plustherm Point GmbH Bild vom Geschäftsserver von Plustherm Point GmbH Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 17

18 9. Glossar A Abschrecken Ampere Anode BBC Feldlinien Flammhärten Frequenz Glühen Härten Halbleiter Gross A, Abkürzung für Ampere Beschleunigtes Abkühlen eines Werkstücks in Luft Wasser, ÖL oder Emulsionen zum Härten, Anwendung vor allem beim Stahl. Stromstärke wird in Ampere ausgedrückt. Positive Elektrode von Röhren oder Batterien, an der die negativen Ladungsträger aus dem Gas oder Vakuum oder aus einer Flüssigkeit auf einen festen Leiter übertreten. Ehemalige Firma Brown- Bowery & Co. Heute als ABB bekannt. Zeigen den Verlauf der magnetischen Kräfte auf. Härten von Werkstücken nach oberflächigem oder durchgreifendem Erwärmen mit einer Brennerflamme. In Physik und Technik bei Schwingungsvorgängen Zahl der Schwingungen in der Sekunde. Masseinheit: 1 Hz= 1 Schwingung in 1 Sekunde. Erwärmen und Halten eines Werkstücks auf eine bestimmte Temperatur, mit nachfolgendem, in der Regel langsamen Abkühlen. (Luft-, Warmbad-, Öl- oder Wasser) Erwärmen auf eine Temperatur über einen bestimmten Umwandlungspunkt, dann ein sofortiges Abkühlen, mit einer solcher Geschwindigkeit, dass oberflächig oder durchgreifend eine hohe Härtesteigerung eintritt. Sind Stoffe, die mit ihren elektrische Leitfähigkeit, zwischen den Leitern und den Nichtleitern liegt. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 18

19 Sie werden für Bauelemente der Elektronik verwendet. Halbleiterstoffe sind z.b. Silicium und Germanium. Induktive Anlagen Induktor Anlagen die auf einen Induktor ein Mittelfrequentes Spannungswechselfeld legen. Wärmewerkzeug, das zur Energieübertragung auf das zu erwärmende Werkstück erforderlich ist. Der Induktor wird der aufzuheizenden Werkstückfläche angepasst, darf aber nirgends anliegen, da sonst einen Kurzschluss entstehen würde. Kilo Technisch Kilo steht für khz Kapazitive Anlagen Kondensator Mega MHz Netzspannung Transistor V Volt Watt Abkürzung für Kiloherz Anlagen, die zwei Elektroden haben und zwischen diesen beiden entsteht ein Hochfrequentes- Spannungswechselfeld. Bauelement, bestehend aus zwei elektrisch leitenden Flächen, die durch einen isolierenden Stoff (Dielektrikum) getrennt sind. Der Kondensator hat die Eigenschaft, bei Anlegen einer Spannung elektrische Ladung zu speichern. Mega steht für 1'000'000 Abkürzung für Megaherz. Netzspannung ist die Spannung, die man aus der Steckdose bezieht, diese beträgt 230V und 50 Hz Elektronisches Bauelement, dass ein Signal schalten oder Verstärken kann. Gross V, Abkürzung für Volt. Spannung wird in Volt angegeben. Abgekürzt gross W. Steht für elektrische Leistung. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 19

20 Wirbelströme Wirkungsgrad Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in massiven Leitern oder Eisenstücken durch Induktion entstehen. Dies geschieht nur, wenn sich diese Teile in einem magnetischen Feld bewegen oder von einem Wechselfeld erfasst sind. Verhältnis der Nutzleistung zur aufgewendeten Leistung. Dieser Wert ist immer kleiner als 1 oder 100%. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 20

21 10. Schlussbetrachtung Mit der Wahl des Themas habe ich mich am Anfang sehr lange herum geschlagen, denn mir fiel einfach kein Thema ein, dass ich für eine Selbständige Vertiefungsarbeit nehmen konnte. Erst gegen Ende kam ich auf die Idee, eine Arbeit über die Mittel- und Hochfrequenz Erwärmung zu schreiben. Seit Lehrbeginn umgibt mich dieses Thema im Lehrbetrieb und diese Arbeit gab mir die Möglichkeit, mehr Hintergrundwissen über das gesamte Geschehen zu verschaffen. Jetzt bin ich auch in der Lage, das Funktionsprinzip, die Entstehungsgeschichte und die Entwicklung der Induktiven- und Kapazitven Generatoren zu erklären oder vertraut zu machen. Diese Arbeit war kein Kinderspiel, denn die Informationen musste ich richtiggehend zusammenkratzen. Im Internet fand ich einiges, aber vieles musste ich von Mitarbeitern in Erkenntnis bringen. Aus einem Buch, dass speziell für die Anwendung von Induktionserwärmen geschrieben wurde, erwies sich auch noch als sehr hilfreich. Einen Fehler habe ich begannen und wird auch daraus lernen, ich habe mit dem Hauptteil dieser Arbeit viel zu spät begonnen, hatte immer alles Woche für Woche hinausgeschoben und kam am Schluss noch total in Stress. Auf alle Fälle beginne ich die richtige SVA viel früher, damit ich meine Freizeit auch in den letzten beiden Wochen noch geniessen kann. Beim Interview wurde ich sehr grosszügig von meinem Chef unterstützt, der auch ein grosses Interesse an meiner Arbeit zeigte. Die Betreuung von Frau Nyack war sehr hilfreich und konnte bei jeder Fragestellung sofort Auskunft geben und zeigte grosses Interesse an meiner Arbeit. Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 21

22 Ehrlichkeitserklärung Hiermit erkläre ich, dass die vorliegende Arbeit von mir und ohne unerlaubte Beihilfe verfasst worden ist. Dättwil, 31. Januar 2005 Matthias Brunner (Bereits bestehende Selbständige Vertiefungsarbeiten zählen inhaltlich zu den unerlaubten Grundlagen.) Weiterverwendung der SVA Hiermit bestätige ich, dass die vorliegende Arbeit als Demonstrations- Beispiel verwendet werden dar. Dättwil, 31. Januar 2005 Matthias Brunner Mittel- und Hochfrequenz Matthias Brunner 22