Page - 36 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

36 2. STANDDERTECHNIK handelt sichdabeiumeinelektrotechnischesSystem,welchesdurchdieTransformationsgleichung2.19 beschriebenwird.Aus dieser lässt sich dieEnergiemengeEW, die in dasWerkstück eingebrachtwird, abschätzen. EW =PW · t= I2W ·RW · t=N2P ·I2P ·RW · t (2.20) Dabei beschreibtRW den ohmschenWiderstand desWerkstückes, IW die Stromstärke der gesamten Wirbelströme imWerkstück,NP die Anzahl der Primärspulen-Windungen und IP die Stromstärke in der Primärspule. Die das Magnetfeld aktiv erzeugende Primärspule wird als Induktor bezeich- net.DasWerkstück,welches in denWirkungsbereich des Induktors gebrachtwird, beschreibt in dem Transformator-Modell die Sekundärspule.Die Induktivität des InduktorswirdmitLP unddie Induk- tivität desWerkstückesmitLS beschrieben.NebenderLeistungP imTransformator-Modell sind für die Intensität der induktiven Erwärmung imWerkstück der Abstand zwischen Induktor undWerk- stück sowie die Frequenz derWechselspannung verantwortlich. Der Einfluss des Induktorabstandes lässt sich auf diemit zunehmendemAbstand kleiner werdende Feldstärke zurückführen. Da die Ent- stehung vonWirbelströmen von demalternierendenMagnetfeld induziert wird, kommtder Frequenz desmagnetischenFlusses eine großeBedeutung zu [73]. Jedes System, das aus einemWerkstück und einem Induktor besteht, hat eine charakteristische Resonanzfrequenz fR. Diese ist identischmit der Eigenfrequenz des Schwingkreises, der aus einer Induktivität L und einer Kapazität C besteht [73]. Das Zusammenspiel des Induktors „I“mit demWerkstück „W“ und der Kapazität im Schwingkreis ist imErsatzschaltbild in Abbildung 2.21 dargestellt. Die Gesamtinduktivität im Schwingkreis setzt Abbildung 2.21: Ersatzschaltbild eines Schwingkrieses zur induktivenErwärmung:WerkstückW, In- duktor I undTransformator (Trafo) sich aus den einzelnen Induktivitäten des InduktorsLI, desWerkstückesLW und derGegenindukti- vitätLg, die entsprechend derLenz’schenRegel im Induktor entsteht, zusammen.DieKapazität des Serienschwingkreises setzt sich aus denparallel angeordnetenKondensatorenC1 undC2 bzw.C3 und C4 in beidenLeitungssträngen zusammen. Durch die Änderung des Verhältnisses zwischen Induktivität und Kapazität im Schwingkreis kann die Resonanzfrequenz angepasst werden. Dabei gilt: Je niedriger die Induktivität im Schwingkreis, desto höher die Frequenz [71]. Der Schwingkreis kann als Serienschwingkreis gestaltet werden.Dabei sind die Kapazität und die Induktivität in Reihe geschaltet. Die zweite Anordnungsform stellt der Parallelschwingkreis dar. Hierbei ist derKondensator parallel zur Spule geschaltet. DerNachteil des Parallelschwingkreises istdieVeränderungderanliegendenSpannungbeiderAnpassungdesSchwing- kreises durch dieVeränderung derKondensator-Kapazität [71]. ZurAnregungdesSchwingkreiseswird eineStartfrequenzverwendet, diedurcheinenFrequenzgenera- tor erzeugtwird.Der als Energiequelle verwendeteGenerator unterscheidet sich je nachFrequenzbe- reich.Beider InduktionserwärmungwerdendieFrequenzbereicheNiederfrequenz(NF),Mittelfrequenz