سخان الحث: مخططات افعلها بنفسك. التسخين التعريفي - ما هو ، مبدأه

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

7.1.3. تسخين الحث

فترة أولية.يعتمد التسخين التعريفي للموصلات على ظاهرة فيزيائيةالحث الكهرومغناطيسي ، اكتشفه M. Faraday في عام 1831. بدأ تطوير نظرية التسخين بالحث بواسطة O. Heaviside (إنجلترا ، 1884) ، S. Ferranti ، S. Thompson ، Ewing. كان عملهم هو الأساس لإنشاء تقنية التسخين بالحث. نظرًا لأنه أثناء التسخين بالحث ، يتم إطلاق الحرارة في جسم موصل - طبقة مساوية لعمق اختراق المجال الكهرومغناطيسي ، ثم هناك فرص للتحكم الدقيق في درجة الحرارة لضمان تسخين عالي الجودة مع إنتاجية عالية. ميزة أخرى هي التسخين غير الملامس.

أفران قناة الحث مع اتمنا من كل زوجه قناة فتح. تم اقتراح أحد التصميمات الأولى المعروفة لفرن قناة الحث (ICF) من قبل S. Ferranti (إيطاليا) في عام 1887. كان للفرن قناة خزفية ، وتم وضع ملفات محث مسطحة فوق وتحت هذه القناة. في عام 1890 إي. اقترح كولبي (الولايات المتحدة الأمريكية) تصميم فرن يغطي فيه المحرِّض القناة الدائرية من الخارج.

تم إنشاء أول فرن صناعي بقلب فولاذي ومحث تم وضعه داخل القناة (الشكل 7.7) في عام 1900 بواسطة Kjellin (السويد). قوة الفرن 170 كيلوواط ، السعة حتى 1800 كجم ، التردد 15 هرتز. مدعوم من مولد التردد المنخفض ، وهو أمر ضروري بسبب عامل الطاقة المنخفض. بحلول عام 1907 ، كان 14 فرنًا من هذا القبيل قيد التشغيل.

أرز. 7.7 رسم تخطيطي لفرن الحث ذي القناة المفتوحة من تصميم Kjelly 1 - قناة 2 - اداة الحث؛ 3 - دائرة مغناطيسية

في عام 1905 ، صممت شركة Röcheling-Rodenhauser (ألمانيا) أفرانًا متعددة القنوات (ذات محاثين وثلاثة محاثات) ، حيث يتم توصيل القنوات بحوض استحمام ، مدعوم بشبكة 50 هرتز. في التصميمات اللاحقة للأفران ، تم استخدام القنوات المغلقة أيضًا لصهر المعادن غير الحديدية. في عام 1918 ، قام دبليو رون (ألمانيا) ببناء فراغ ICP مشابه لفرن Kjellin (ضغط 2-5 مم زئبق) ، مما جعل من الممكن الحصول على معدن بخصائص ميكانيكية أفضل.

بسبب عدد من مزايا أفران القناة المغلقة ، توقف تطوير أفران القناة المفتوحة. ومع ذلك ، فقد بذلت محاولات لاستخدام هذه الأفران لصهر الصلب.

في الثلاثينيات في الولايات المتحدة الأمريكية لإعادة صهر الخردة من الفولاذ المقاوم للصدأتم استخدام برنامج المقارنات الدولية أحادي الطور بسعة 6 أطنان بقناة مفتوحة ويتم تشغيله بواسطة مولد بقوة 800 كيلووات وتردد 8.57 هرتز. تم تشغيل الفرن في عملية مزدوجة باستخدام فرن القوس. في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي ، تم استخدام مكبرات الصوت الدولية ذات القناة المفتوحة في إيطاليا لصهر الفولاذ بسعة 4-12 طنًا ، تم تصنيعها بواسطة Tagliaferri. في المستقبل ، تم التخلي عن استخدام هذه الأفران ، لأنها كانت أدنى في خصائصها من أفران صهر الفولاذ ذات البوتقة والقوس.

أفران قناة الحث مع قناة مغلقة.منذ عام 1916 ، بدأ تطوير برامج المقارنات الدولية التجريبية ثم التجارية مع قناة مغلقة. تم تطوير سلسلة من برامج المقارنات الدولية بقناة مغلقة بواسطة Ajax-Watt (الولايات المتحدة الأمريكية). هذه أفران ذات عمود أحادي الطور بقناة عمودية لصهر سبائك النحاس والزنك بسعة 75 و 170 كيلو فولت أمبير وسعة 300 و 600 كجم. لقد شكلوا الأساس لتطوير عدد من الشركات.

في نفس السنوات ، تم تصنيع أفران عمودية بوحدة تحريض أفقية ثلاثية الطور (سعة 150 و 225 و 320 كيلو وات) في فرنسا. في إنجلترا ، اقترحت شركة جنرال إلكتريك المحدودة تعديل الفرن بقناتين لكل محث ، بترتيبها غير المتماثل ، مما يتسبب في دوران الذوبان وتقليل ارتفاع درجة الحرارة.

تم إنتاج الأفران بواسطة E. Russ (ألمانيا) بقناتين وثلاث قنوات لكل محث (الإصدارات الرأسية والأفقية). اقترح إي. روس أيضًا تصميم وحدة تحريض مزدوجة (IE) متصلة بمرحلتين.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، في الثلاثينيات من القرن الماضي ، بدأ إنتاج محولات دولية مماثلة لأفران Ajax-Watt في مصنع موسكو للكهرباء. في الخمسينيات من القرن الماضي طورت OKB "Elektropech" أفران لصهر النحاس وسبائكه بسعة 0.4-6.0 طن ثم 16 طن في عام 1955 ، ICP لصهر الألومنيوم بسعة 6 أطنان.

في الخمسينيات من القرن الماضي في الولايات المتحدة و أوروبا الغربيةأصبحت مكابس ICP مستخدمة على نطاق واسع كخلاطات في صهر الحديد الزهر في عملية الطباعة على الوجهين باستخدام قبة أو فرن القوس الكهربائي. لزيادة القوة وتقليل ارتفاع درجة حرارة المعدن في القناة ، تم تطوير تصميمات IE مع حركة ذوبان أحادية الاتجاه (النرويج). في الوقت نفسه ، تم تطوير IEs القابلة للفصل. في السبعينيات من القرن الماضي ، طورت Ajax Magnetermic توأم IEs ، والتي تصل حاليًا إلى 2000 كيلو واط. تم تنفيذ تطورات مماثلة في VNIIETO في نفس السنوات. في تطوير برنامج المقارنات الدولية أنواع مختلفةشارك بنشاط N.V. فيسيلوفسكي ، إ. ليونوفا ، م. ستولوف وآخرون.

في الثمانينيات ، كان تطوير برنامج المقارنات الدولية في بلدنا وفي الخارج يهدف إلى توسيع مجالات التطبيق وتوسيع القدرات التكنولوجية ، على سبيل المثال ، استخدام برنامج المقارنات الدولية لإنتاج الأنابيب من المعادن غير الحديدية عن طريق السحب من الذوبان.

أفران بوتقة التعريفي.نظرًا لأن أفران بوتقة الحث منخفضة السعة (ITF) لا يمكنها العمل بفعالية إلا عند ترددات أعلى من 50 هرتز ، فقد تم إعاقة إنشائها بسبب نقص مصادر الطاقة المناسبة - محولات التردد. ومع ذلك ، في 1905-1906. اقترح عدد من الشركات والمخترعين ITP وحصلوا على براءات اختراع لها ، ومن بينهم شركة "Schneider - Creso" (فرنسا) ، و O. Zander (السويد) ، و Gerden (إنجلترا). في الوقت نفسه ، تم تطوير تصميم ITP بواسطة A.N. Lodygin (روسيا).

تم تطوير أول ITP صناعي مع مولد شرارة عالي التردد في عام 1916 بواسطة E.F. نورثروب (الولايات المتحدة الأمريكية). منذ عام 1920 ، تم تصنيع هذه الأفران بواسطة Ajax Electrothermia. في الوقت نفسه ، تم تطوير ITP بواسطة فجوة شرارة دوارة بواسطة J. Ribot (فرنسا). قامت شركة "متروبوليتان - فيكرز" بإنشاء تردد ITP عالي وصناعي. بدلاً من مولدات الشرر ، تم استخدام محولات الماكينة بتردد يصل إلى 3000 هرتز وقوة 150 كيلو فولت أمبير.

ف. فولوغدين في 1930-1932 ابتكر ITP صناعيًا بسعة 10 و 200 كجم ، مدعومًا بمحول تردد الماكينة. في عام 1937 ، قام أيضًا ببناء ITP مدعومًا بمولد مصباح. في عام 1936 م. طورت Donskoy فرنًا حثيًا عالميًا بمولد مصباح بقوة 60 كيلو فولت أمبير.

في عام 1938 ، لتشغيل ITP (قوة 300 كيلوواط ، التردد 1000 هرتز) ، استخدمت شركة Brown-Boveri عاكسًا يعتمد على صمام الزئبق متعدد الأنود. منذ الستينيات ، تم استخدام محولات الثايرستور لتزويد منشآت الحث بالطاقة. مع زيادة قدرة ITP ، أصبح من الممكن استخدام مصدر الطاقة بشكل فعال مع تيار التردد الصناعي.

في الأربعينيات والستينيات من القرن الماضي ، طورت OKB "Elektropech" عدة أنواع من IHF: زيادة تكرار صهر الألومنيوم بسعة 6 أطنان (1959) ، والحديد الزهر بسعة 1 طن (1966). في عام 1980 ، تم تصنيع فرن بسعة 60 طنًا لصهر الحديد الزهر في مصنع في باكو (صممه VNIIETO بموجب ترخيص من Brown-Boveri). إي. ليونوفا ، ف. كريزينتال ، أ. بروستياكوف وآخرين.

في عام 1973 ، قامت شركة Ajax Magnetermic ، جنبًا إلى جنب مع مختبر الأبحاث التابع لشركة جنرال موتورز ، بتطوير وتشغيل فرن بوتقة أفقي مستمر لصهر الحديد الزهر بسعة 12 طنًا وبطاقة 11 ميجاوات.

ابتداء من الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأوا في التطور أنواع خاصةذوبان المعادن بالحث:

فراغ في بوتقة السيراميك ؛

فراغ في الحافة.

فراغ في بوتقة باردة ؛

في بوتقة كهرومغناطيسية ؛

في حالة تعليق

باستخدام التدفئة المشتركة.

تم استخدام أفران الحث الفراغي (VIP) حتى عام 1940 فقط في ظروف المختبر. في الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأت بعض الشركات ، ولا سيما Hereus ، في تطوير كبار الشخصيات الصناعية ، وبدأت سعة الوحدة في الزيادة بسرعة: 1958 - 1-3 أطنان ، 1961-5 أطنان ، 1964-15-27 طنًا ، 1970-60 في في عام 1947 ، قامت MosZETO بتصنيع أول فرن تفريغ بسعة 50 كجم ، وفي عام 1949 بدأ الإنتاج الضخم لكبار الشخصيات بسعة 100 كجم. في منتصف الثمانينيات ، قامت جمعية الإنتاج Sibelektroterm ، بناءً على تطورات VNIIETO ، بتصنيع شخصيات VIP حديثة بسعة 160 و 600 و 2500 كجم لصهر الفولاذ الخاص.

بدأ استخدام الصهر التعريفي للسبائك التفاعلية في أفران الجمجمة والأفران ببوتقة نحاسية (باردة) مبردة بالماء في الخمسينيات من القرن الماضي. تم تطوير فرن به جمجمة مسحوقة بواسطة N.P. جلوخانوف ، ر. Zhezherin وآخرون في عام 1954 ، وفرن بجمجمة متجانسة - M.G. كوجان في عام 1967. تم اقتراح فكرة الذوبان التحريضي في بوتقة باردة في وقت مبكر من عام 1926 في ألمانيا من قبل شركة سيمنز هالسك ، لكنها لم تجد التطبيق. في عام 1958 ، في IMET ، جنبًا إلى جنب مع معهد أبحاث عموم روسيا للتيارات عالية التردد. ف. Vologdin (VNI-ITVCH) تحت قيادة A.A. أجرت Vogel تجارب على ذوبان الحثالتيتانيوم في بوتقة باردة.

الرغبة في الحد من التلوث المعدني و فقدان الحرارةفي بوتقة باردة أدت إلى استخدام القوى الكهرومغناطيسية لدفع المعدن بعيدًا عن الجدران ، أي لإنشاء "بوتقة كهرومغناطيسية" (L.L. Tir، VNIIETO، 1962)

تم اقتراح صهر المعادن في حالة معلقة للحصول على معادن نقية للغاية في ألمانيا (O. Muck) في وقت مبكر من عام 1923 ، ولكن لم ينتشر على نطاق واسع بسبب نقص مصادر الطاقة. في الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأت هذه الطريقة في التطور في العديد من البلدان. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، عمل موظفو VNIITVCH كثيرًا في هذا الاتجاه تحت قيادة A.A. فوجل.

بدأ استخدام صهر ICP و ICP للتدفئة المشتركة من الخمسينيات ، في البداية باستخدام مواقد الزيت والغاز ، على سبيل المثال ، ICP لإعادة صهر نشارة الألمنيوم (إيطاليا) و ICP للحديد الزهر (اليابان). في وقت لاحق ، أصبحت أفران بوتقة الحث بالبلازما منتشرة على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، سلسلة من الأفران التجريبية التي طورها VNIIETO في عام 1985 بسعة 0.16-1.0 طن.

منشآت تصلب سطح الحث.تم إجراء التجارب الأولى على تصلب السطح التعريفي في عام 1925 بواسطة V.P. Vologdin بمبادرة من مهندس مصنع Putilov N.M. Belyaev ، التي اعتبرت غير ناجحة ، لأنهم في ذلك الوقت كانوا يناضلون من أجل التصلب. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، كان V.P. Vologdin و B.Ya. استأنف آل رومانوف هذا العمل وفي عام 1935 حصلوا على براءات اختراع للتصلب باستخدام التيارات عالية التردد. في عام 1936 ، قام ف. فولوغدين و أ. حصل Vogel على براءة اختراع لمحث لتصلب التروس. ف. طور Vologdin وموظفيه جميع عناصر مصنع التصلب: محول تردد دوار ، ومحثات ومحولات (الشكل 7.8).

أرز. 7.8 مصنع تصلب من أجل تصلب تدريجي

1 - منتج مقوى 2 - اداة الحث؛ 3 - محول تصلب 4 - تحويل التردد؛ 5 - مكثف

منذ عام 1936 ، بدأ جي. بابات وم. قام Lozinsky في مصنع "Svetlana" (Leningrad) بالتحقيق في عملية تصلب الحث باستخدام ترددات عالية عند تشغيله بواسطة مولد المصباح. منذ عام 1932 ، بدأ تقديم التصلب بتيار التردد المتوسط ​​بواسطة TOKKO (الولايات المتحدة الأمريكية).

في ألمانيا عام 1939 م. نفذت Zeulen تصلب سطح أعمدة الكرنك في مصانع AEG. في عام 1943 ، اقترح K.Kegel شكل خاصسلك حثي لتصلب التروس.

بدأ الاستخدام الواسع لتصلب السطح في أواخر الأربعينيات. على مدار 25 عامًا منذ عام 1947 ، طورت VNIITVCH أكثر من 300 جهاز تقسية ، بما في ذلك خط أوتوماتيكي لتصلب أعمدة الكرنك ومصنع لتصلب قضبان السكك الحديدية بطول كامل (1965). في عام 1961 ، تم إطلاق أول تركيب لتروس التصلب من الفولاذ منخفض الصلابة في مصنع السيارات الذي سمي على اسمه. Likhachev (ZIL) (تقنية طورها K.Z. Shepelyakovsky).

أحد اتجاهات تطوير المعالجة الحرارية بالحث في السنوات الاخيرةتقنيات تصلب وتقسية البضائع الأنبوبية للبلد النفطي وخطوط أنابيب الغاز ذات القطر الكبير (820-1220 مم) ، وقضبان تقوية المباني ، فضلاً عن تصلب قضبان السكك الحديدية.

من خلال منشآت التدفئة.كان استخدام التسخين التعريفي للمعادن لأغراض مختلفة ، باستثناء الذوبان ، في المرحلة الأولى ذا طبيعة استكشافية. في عام 1918 م. Bonch-Bruevich ، ثم V.P. استخدم Vologdin التيارات عالية التردد لتسخين أنودات أنابيب الإلكترون أثناء تفريغها (تفريغ الغاز). في نهاية الثلاثينيات ، في مختبر مصنع سفيتلانا ، أجريت تجارب على استخدام التسخين بالحث إلى درجة حرارة 800-900 درجة مئوية عند معالجة عمود فولاذي بقطر 170 وطول 800 مم على مخرطة. تم استخدام مولد أنبوبي بقوة 300 كيلوواط وتردد 100-200 كيلو هرتز.

منذ عام 1946 ، بدأ العمل في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على استخدام التدفئة التعريفي في معالجة الضغط. في عام 1949 ، تم تشغيل أول سخان للحدادة في ZIL (ZIS). بدأ تشغيل أول عملية تشكيل بالحث في مصنع موسكو للسيارات الصغيرة (MZMA ، لاحقًا AZLK) في عام 1952. تركيب مثير للاهتمام ثنائي التردد (60 و 540 هرتز) لتسخين قضبان الصلب (مقطع - مربع 160 × 160 مم) للضغط تم إطلاق العلاج في كندا في عام 1956 تم تطوير إعداد مماثل في VNIITVCH (1959). يستخدم التردد الصناعي للتسخين حتى نقطة كوري.

في عام 1963 ، قامت شركة VNIITVCH بتصنيع سخان بلاطة (أبعاده 2.5x0.38x1.2 م) بقوة 2000 كيلو وات بتردد 50 هرتز لإنتاج الدرفلة.

في عام 1969 ، في مصنع المعادن التابع لشركة Maclaut للصلب. (الولايات المتحدة الأمريكية) تستخدم التسخين التعريفي لألواح فولاذية تزن حوالي 30 طنًا (أبعاد 7.9x0.3x1.5 م) باستخدام ستة خطوط إنتاج (18 محث تردد صناعي بسعة إجمالية 210 ميجاوات).

كان للمحثات شكل خاص يضمن تسخينًا موحدًا للبلاطة. كما تم تنفيذ العمل على استخدام التسخين التعريفي في علم المعادن في VNIIETO (P.M. Chaikin ، S.A. Yaitskov ، A.E. Erman).

في نهاية الثمانينيات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم استخدام التدفئة التعريفي في ما يقرب من 60 متجرًا للحدادة (بشكل أساسي في مصانع صناعة الجرارات والدفاع) بسعة إجمالية للسخانات الحثية تصل إلى مليون كيلو وات.

تسخين بدرجة حرارة منخفضة على التردد الصناعي.في 1927-1930 في أحد مصانع الدفاع في الأورال ، بدأ العمل في التسخين التعريفي بتردد صناعي (N.M. Rodigin). في عام 1939 ، كانت منشآت التسخين التعريفي القوية جدًا للمعالجة الحرارية لمنتجات سبائك الصلب تعمل بنجاح هناك.

قام TsNIITmash (V.V. Alexandrov) أيضًا بعمل على استخدام التردد الصناعي للمعالجة الحرارية والتدفئة للزراعة ، إلخ. تم تنفيذ عدد من الأعمال المتعلقة بالتسخين بدرجة حرارة منخفضة تحت إشراف A.V. دونسكوي. في معهد أبحاث الخرسانة المسلحة (NIIZhB) ، ومعهد Frunze Polytechnic وغيرها من المنظمات ، تم تنفيذ العمل على المعالجة الحرارية في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي. منتجات الخرسانة المسلحةباستخدام التسخين التعريفي بتردد 50 هرتز. طورت VNIIETO أيضًا عددًا من المنشآت الصناعيةتدفئة منخفضة الحرارة لأغراض مماثلة. تم استخدام تطورات MPEI (A.B. Kuvaldin) في مجال التسخين التعريفي للفولاذ المغنطيسي في منشآت لأجزاء التسخين ، والمعالجة الحرارية للصلب والخرسانة المسلحة ، وتسخين المفاعلات الكيميائية ، والقوالب ، وما إلى ذلك (70-80s).

ذوبان منطقة التردد العالي لأشباه الموصلات.تم اقتراح طريقة ذوبان المنطقة في عام 1952 (WG Pfann ، الولايات المتحدة الأمريكية). بدأ العمل على ذوبان المنطقة الخالية من البوتقة عالي التردد في بلدنا في عام 1956 ، وتم الحصول على بلورة سيليكون أحادية بقطر 18 مم في VNIITVCH. تم إنشاء تعديلات مختلفة للتركيبات من النوع "Crystal" مع مغو داخل حجرة التفريغ (Yu.E. Nedzvetsky). في الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تصنيع تركيبات لصهر منطقة السيليكون بدون بوتقة عموديًا مع محث خارج غرفة التفريغ (أنبوب الكوارتز) في مصنع Platinopribor (موسكو) جنبًا إلى جنب مع معهد الدولة للمعادن النادرة (Giredmet). يعود تاريخ بدء الإنتاج التسلسلي لمنشآت Kristall لزراعة بلورات السيليكون المفردة إلى عام 1962 (في Taganrog ZETO). بلغ قطر البلورات المفردة التي تم الحصول عليها 45 ملم (1971) ، وبعد ذلك أكثر من 100 ملم (1985)

ذوبان الأكاسيد عالي التردد.في أوائل الستينيات ، قام ف. ك. نفذت Monfort (الولايات المتحدة الأمريكية) صهر الأكاسيد في فرن الحث (زراعة بلورات مفردة من الفريت باستخدام التيارات عالية التردد - ترددات الراديو). في الوقت نفسه ، قام كل من A.T. Chapman و G.V. اقترح كلارك (الولايات المتحدة الأمريكية) تقنية لإعادة صهر كتلة أكسيد متعدد الكريستالات في بوتقة باردة. في عام 1965 ، حصل J. Ribot (فرنسا) على ذوبان أكاسيد اليورانيوم والثوريوم والزركونيوم باستخدام ترددات الراديو. ذوبان هذه الأكاسيد يحدث في درجات حرارة عالية ah (1700–3250 درجة مئوية) ، وبالتالي يلزم وجود مصدر طاقة كبير.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير تقنية ذوبان الأكاسيد عالي التردد في المعهد الفيزيائي التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (AM Prokhorov ، V.V. Osiko). تم تطوير المعدات من قبل VNIITVCH ومعهد لينينغراد الكهروتقني (LETI) (Yu.B. Petrov ، A.S. Vasiliev ، V.I. Dobrovolskaya). كانت مصانع Kristall التي أنشأوها في عام 1990 تبلغ طاقتها الإجمالية أكثر من 10000 كيلو وات وتنتج مئات الأطنان من الأكاسيد عالية النقاء سنويًا.

تسخين البلازما عالي التردد.ظاهرة التفريغ عالي التردد في الغاز معروفة منذ الثمانينيات. في 1926-1927 ج. أظهر طومسون (إنجلترا) أن التفريغ العديم الكهربي في الغاز ينتج عن التيارات المستحثة ، وشرح جيه تاونسند (إنجلترا ، 1928) التفريغ في الغاز بفعل مجال كهربائي. أجريت كل هذه الدراسات تحت ضغوط منخفضة.

في 1940-1941 جي. لاحظ بابات في مصنع سفيتلانا تفريغًا للبلازما أثناء تفريغ أنابيب الإلكترون باستخدام التسخين عالي التردد ، ثم تم تفريغه لأول مرة عند الضغط الجوي.

في الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تنفيذ العمل على البلازما عالية التردد في بلدان مختلفة (T. B. Reid ، J. Ribot ، G. Barkhoff ، وآخرون). في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إجراؤها من نهاية الخمسينيات من القرن الماضي في معهد لينينغراد للفنون التطبيقية (AV Donskoy ، S.V. Dresvin) ، MPEI (M.Ya. Smelyansky ، S.V. Kononov) ، VNITVCh (I.P. Dashkevich) وغيرها. ، تم دراسة تصميمات البلازماترونات والتقنيات مع استخدامها. تم إنشاء مشاعل بلازما عالية التردد مع الكوارتز والمعدن (بطاقة تصل إلى 100 كيلو واط) مبردة بالماء (تم إنشاؤها في عام 1963).

في الثمانينيات ، تم استخدام مشاعل البلازما عالية التردد بقوة تصل إلى 1000 كيلو واط عند ترددات 60 كيلو هرتز - 60 ميجا هرتز لإنتاج زجاج كوارتز فائق النقاء ، وثاني أكسيد التيتانيوم الصبغي ، ومواد جديدة (على سبيل المثال ، النيتريد والكربيدات) ، مساحيق فائقة النقاوة ومتحللة للمواد السامة.

من كتاب تاريخ الهندسة الكهربائية مؤلف فريق المؤلفين

7.1.1. الفترة الأولية للتدفئة المقاومة. تعود التجارب الأولى على موصلات التسخين بالتيار الكهربائي إلى القرن الثامن عشر. في عام 1749 ، اكتشف ب.

من كتاب المؤلف

7.1.2. الفترة الأولية لتسخين القوس الكهربائي. في 1878-1880 قام W. Siemens (إنجلترا) بعدد من الأعمال التي شكلت الأساس لإنشاء أفران القوس للتدفئة المباشرة وغير المباشرة ، بما في ذلك فرن القوس أحادي الطور بسعة 10 كجم. طلب منهم استخدام مجال مغناطيسي ل

من كتاب المؤلف

من كتاب المؤلف

7.7.5. الفترة الأولية لتسخين البلازما. يعود تاريخ بدء العمل في تسخين البلازما إلى عشرينيات القرن الماضي. تم تقديم مصطلح "البلازما" نفسه بواسطة I.Langmuir (الولايات المتحدة الأمريكية) ، ومفهوم "شبه محايد" - بواسطة W. Schottky (ألمانيا). في عام 1922 ، أجرى X. Gerdien و A. Lotz (ألمانيا) تجارب على البلازما التي حصل عليها

من كتاب المؤلف

7.1.6. الفترة الأولية لتسخين شعاع الإلكترون. تعتمد تقنية تسخين شعاع الإلكترون (ذوبان وتنقية المعادن ، ومعالجة الأبعاد ، واللحام ، والمعالجة الحرارية ، وطلاء التبخر ، ومعالجة الأسطح الزخرفية) على إنجازات الفيزياء ،

من كتاب المؤلف

7.1.7. الفترة الأولية لتسخين الليزر. تم إنشاء الليزر (اختصار لتضخيم الضوء الإنجليزي عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع) في النصف الثاني من القرن العشرين. ووجدت بعض التطبيقات في التكنولوجيا الكهربائية. تم التعبير عن فكرة عملية الانبعاث المحفز بواسطة A.Einstein في عام 1916. في الأربعينيات ، V.A.

يستخدم صهر المعادن عن طريق الحث على نطاق واسع في مختلف الصناعات: المعادن والهندسة والمجوهرات. فرن بسيط نوع الحثلصهر المعدن في المنزل ، يمكنك تجميعه بنفسك.

يحدث تسخين وانصهار المعادن في أفران الحث بسبب التسخين الداخلي والتغيرات في الشبكة البلورية للمعدن عندما تمر التيارات الدوامة عالية التردد من خلالها. تعتمد هذه العملية على ظاهرة الرنين ، حيث يكون للتيارات الدوامة قيمة قصوى.

للتسبب في تدفق التيارات الدوامة عبر المعدن المنصهر ، يتم وضعه في منطقة عمل المجال الكهرومغناطيسي للمحث - الملف. يمكن أن يكون على شكل حلزوني أو شكل ثمانية أو ثلاثي الفصوص. يعتمد شكل المحرِّض على حجم وشكل قطعة العمل المسخنة.

ملف الحث متصل بمصدر تيار متردد. في أفران الصهر الصناعية ، يتم استخدام تيارات التردد الصناعي البالغة 50 هرتز ؛ ولإذابة كميات صغيرة من المعادن في المجوهرات ، يتم استخدام مولدات عالية التردد ، لأنها أكثر كفاءة.

أنواع

يتم إغلاق تيارات إيدي على طول دائرة محدودة بواسطة المجال المغناطيسي للمحث. لذلك ، يمكن تسخين العناصر الموصلة داخل الملف ومن جانبه الخارجي.

    لذلك ، أفران الحث من نوعين:
  • القناة ، حيث تكون القنوات الموجودة حول المحث عبارة عن حاوية لصهر المعادن ، ويقع اللب بداخلها ؛
  • بوتقة ، يستخدمونها حاوية خاصة- بوتقة مصنوعة من مادة مقاومة للحرارة ، وعادة ما تكون قابلة للإزالة.

فرن القناةشاملة جدًا ومصممة للأحجام الصناعية لصهر المعادن. يتم استخدامه في صهر الحديد الزهر والألمنيوم والمعادن غير الحديدية الأخرى.
فرن بوتقةمضغوط تمامًا ، يتم استخدامه من قبل الجواهريين وهواة الراديو ، ويمكن تجميع مثل هذا الفرن بأيديكم واستخدامه في المنزل.

جهاز

    يتميز الفرن المصنوع منزليًا لصهر المعادن بتصميم بسيط إلى حد ما ويتكون من ثلاث كتل رئيسية موضوعة في مبيت مشترك:
  • المولد عالي التردد
  • محث - لف لولبي من الأسلاك النحاسية أو الأنبوب بيديك ؛
  • بوتقة.

يتم وضع البوتقة في مغوٍ ، وترتبط نهايات الملف بمصدر تيار. عندما يتدفق التيار عبر الملف ، ينشأ حوله مجال كهرومغناطيسي متجه متغير. في مجال مغناطيسي ، تنشأ تيارات إيدي ، موجهة بشكل عمودي على متجهها وتمر عبر حلقة مغلقة داخل الملف. يمرون من خلال المعدن الموضوع في البوتقة ، أثناء تسخينها إلى درجة الانصهار.

مزايا فرن الحث:

  • تسخين سريع وموحد للمعادن مباشرة بعد تشغيل التثبيت ؛
  • اتجاهية التسخين - يتم تسخين المعدن فقط ، وليس التثبيت بالكامل ؛
  • معدل انصهار عالي وتجانس الذوبان ؛
  • لا يوجد تبخر لمكونات السبائك المعدنية ؛
  • التثبيت صديق للبيئة وآمن.

يمكن استخدام محول اللحام كمولد لفرن الحث لصهر المعدن. يمكنك أيضًا تجميع المولد وفقًا للمخططات أدناه بيديك.

فرن لصهر المعدن على عاكس اللحام

هذا التصميم بسيط وآمن حيث أن جميع المحولات مجهزة بحماية داخلية من الحمل الزائد. ينحصر التجميع الكامل للفرن في هذه الحالة في صنع مغو بيديك.

يتم إجراؤها عادة على شكل حلزوني من أنبوب نحاسي نحيف الجدران بقطر 8-10 مم. يتم ثنيه وفقًا لقالب القطر المطلوب ، مع وضع المنعطفات على مسافة 5-8 مم. عدد المنعطفات من 7 إلى 12 ، اعتمادًا على قطر وخصائص العاكس. يجب أن تكون المقاومة الكلية للمحث بحيث لا تتسبب في زيادة التيار في العاكس ، وإلا فسوف تتعطل بسبب الحماية الداخلية.

يمكن تركيب المحرِّض في مبيت مصنوع من الجرافيت أو القماش ويمكن تركيب بوتقة بالداخل. يمكنك ببساطة وضع المحرِّض على سطح مقاوم للحرارة. يجب ألا يقوم السكن بالتيار ، وإلا فإن دائرة التيار الدوامة ستمر عبره وسيتم تقليل قوة التثبيت. للسبب نفسه ، لا يوصى بوضع أجسام غريبة في منطقة الانصهار.

عند العمل من العاكس اللحاميجب تأريض جسده! يجب أن يتم تصنيف المقبس والأسلاك للتيار المرسوم بواسطة العاكس.


يعتمد نظام التدفئة لمنزل خاص على تشغيل الموقد أو المرجل ، أداء عاليوعمر الخدمة الطويل غير المنقطع الذي يعتمد على كل من العلامة التجارية وتركيب أجهزة التدفئة نفسها ، وعلى التثبيت الصحيحمدخنة.
ستجد توصيات للاختيار غلاية الوقود الصلب، وفي اليوم التالي - تعرف على الأنواع والقواعد:

فرن الحث الترانزستور: الدائرة

هنالك الكثير طرق مختلفةتجمع بيديك. يوضح الشكل مخططًا بسيطًا ومثبتًا لفرن صهر المعدن:

    لتجميع التثبيت بيديك ، ستحتاج إلى الأجزاء والمواد التالية:
  • اثنان من الترانزستورات ذات التأثير الميداني من النوع IRFZ44V ؛
  • اثنان من الثنائيات UF4007 (يمكنك أيضًا استخدام UF4001) ؛
  • المقاوم 470 أوم ، 1 واط (يمكنك أن تأخذ سلسلتين متصلتين 0.5 واط لكل منهما) ؛
  • مكثفات الفيلم لـ 250 فولت: 3 قطع بسعة 1 ميكروفاراد ؛ 4 قطع - 220 nF ؛ قطعة واحدة - 470 نف ؛ قطعة واحدة - 330 نانوفاراد ؛
  • لف الأسلاك النحاسية في عزل المينا Ø1.2 مم ؛
  • لف الأسلاك النحاسية في عزل المينا Ø2 مم ؛
  • حلقتان من الاختناقات المأخوذة من مصدر طاقة الكمبيوتر.

تسلسل التجميع افعل ذلك بنفسك:

  • يتم تثبيت الترانزستورات ذات التأثير الميداني على مشعات. نظرًا لأن الدائرة تصبح ساخنة جدًا أثناء التشغيل ، يجب أن يكون المبرد كبيرًا بدرجة كافية. يمكنك أيضًا تثبيتها على مشعاع واحد ، ولكن بعد ذلك تحتاج إلى عزل الترانزستورات عن المعدن باستخدام حشوات وغسالات مصنوعة من المطاط والبلاستيك. يظهر دبوس الترانزستورات ذات التأثير الميداني في الشكل.

  • من الضروري عمل خنقين. لتصنيعها ، يتم لف الأسلاك النحاسية التي يبلغ قطرها 1.2 مم حول حلقات مأخوذة من مصدر الطاقة لأي كمبيوتر. هذه الحلقات مصنوعة من الحديد المغنطيسي المسحوق. يجب أن يتم جرحهم من 7 إلى 15 لفة من الأسلاك ، في محاولة للحفاظ على المسافة بين المنعطفات.

  • يتم تجميع المكثفات المذكورة أعلاه في بطارية بسعة إجمالية تبلغ 4.7 ​​ميكروفاراد. توصيل المكثفات - موازية.

  • ملف الحث مصنوع من الأسلاك النحاسية بقطر 2 مم. يتم لف 7-8 لفات على جسم أسطواني مناسب لقطر البوتقة ، تاركًا نهايات طويلة بما يكفي للاتصال بالدائرة.
  • قم بتوصيل العناصر الموجودة على السبورة وفقًا للرسم التخطيطي. يتم استخدام بطارية 12 فولت ، 7.2 أمبير / ساعة كمصدر للطاقة. يبلغ التيار المستهلك في وضع التشغيل حوالي 10 أ ، وسعة البطارية في هذه الحالة تكفي لحوالي 40 دقيقة. إذا لزم الأمر ، فإن جسم الفرن مصنوع من مادة مقاومة للحرارة ، على سبيل المثال ، من القماش. قوة الجهاز يمكن تغييرها عن طريق تغيير عدد لفات ملف الحث وقطرها.
أثناء التشغيل المطول ، قد ترتفع درجة حرارة عناصر السخان! يمكنك استخدام مروحة لتبريدها.

سخان الحث لصهر المعدن: فيديو

فرن تحريض المصباح

يمكن تجميع فرن الحث الأكثر قوة لصهر المعادن يدويًا على أنابيب مفرغة. يظهر الرسم التخطيطي للجهاز في الشكل.

لتوليد تيار عالي التردد ، يتم استخدام 4 مصابيح شعاع متصلة بالتوازي. يتم استخدام أنبوب نحاسي بقطر 10 مم كمحث. الوحدة مجهزة بمكثف الانتهازي لتعديل الطاقة. تردد الخرج هو 27.12 ميجا هرتز.

لتجميع الدائرة تحتاج:

  • 4 أنابيب مفرغة - tetrodes ، يمكنك استخدام 6L6 أو 6P3 أو G807 ؛
  • 4 خنق لـ 100 ... 1000 μH ؛
  • 4 مكثفات عند 0.01 درجة فهرنهايت ؛
  • مصباح مؤشر النيون
  • ضبط مكثف.

تجميع الجهاز بيديك:

  1. يتكون مغو من أنبوب نحاسي ، ينحني على شكل حلزوني. قطر المنعطفات 8-15 سم ، المسافة بين المنعطفات 5 مم على الأقل. النهايات معلبة للحام الدائرة. يجب أن يكون قطر المحرِّض أكبر بمقدار 10 مم من قطر البوتقة الموضوعة بالداخل.
  2. ضع الحث في السكن. يمكن تصنيعه من مادة غير موصلة للحرارة ومقاومة للحرارة ، أو من المعدن ، مما يوفر عزلًا حراريًا وكهربائيًا من عناصر الدائرة.
  3. يتم تجميع شلالات المصابيح وفقًا للمخطط باستخدام المكثفات والموانع. الشلالات متصلة بالتوازي.
  4. قم بتوصيل مصباح مؤشر نيون - سيشير إلى استعداد الدائرة للتشغيل. يتم إحضار المصباح إلى مبيت التثبيت.
  5. يتم تضمين مكثف ضبط ذو سعة متغيرة في الدائرة ، كما يتم عرض مقبضه على العلبة.


لجميع محبي الأطعمة الشهية المدخنة الباردة ، نقترح عليك تعلم كيفية صنع مدخن بسرعة وسهولة بأيديكم ، والتعرف على إرشادات الصور والفيديو لإنشاء مولد دخان بارد.

تبريد الدائرة

محطات الصهر الصناعية مجهزة بنظام التبريد القسريالماء أو التجمد. سيتطلب تبريد المياه في المنزل تكاليف إضافية ، يمكن مقارنتها في السعر بتكلفة مصنع صهر المعادن نفسه.

يمكن تبريد الهواء باستخدام مروحة بشرط أن تكون المروحة بعيدة بما فيه الكفاية. خلاف ذلك ، فإن اللف المعدني والعناصر الأخرى للمروحة ستكون بمثابة دائرة إضافية لإغلاق التيارات الدوامة ، مما يقلل من كفاءة التثبيت.

يمكن أيضًا تسخين عناصر الدوائر الإلكترونية ودوائر المصباح بشكل نشط. لتبريدها ، يتم توفير مشعات إزالة الحرارة.

إجراءات سلامة العمل

  • يتمثل الخطر الرئيسي أثناء التشغيل في مخاطر الحروق من العناصر الساخنة للتركيب والمعدن المنصهر.
  • تشتمل دائرة المصباح على عناصر ذات جهد عالٍ ، لذا يجب وضعها فيها مسألة منتهية، والقضاء على الملامسة العرضية للعناصر.
  • يمكن أن يؤثر المجال الكهرومغناطيسي على الأشياء الموجودة خارج علبة الجهاز. لذلك ، قبل العمل ، من الأفضل ارتداء الملابس بدونها العناصر المعدنية، قم بإزالة الأجهزة المعقدة من منطقة التغطية: الهواتف والكاميرات الرقمية.
لا ينصح باستخدام الجهاز للأشخاص الذين لديهم أجهزة تنظيم ضربات القلب المزروعة!

يمكن أيضًا استخدام فرن صهر المعادن المنزلي لتسخين العناصر المعدنية بسرعة ، على سبيل المثال ، عند تعليبها أو تشكيلها. يمكن تعديل خصائص التركيبات المعروضة مهمة محددة، تغيير معلمات المحث وإشارة الخرج لمجموعات المولدات - بهذه الطريقة يمكنك تحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

تعتبر الأجهزة التي يتم تسخينها بالكهرباء بدلاً من الغاز آمنة ومريحة. هذه السخانات لا تنتج السخام والروائح الكريهة ، ولكنها تستهلك عدد كبير منكهرباء. طريقة ممتازة للخروج هي تجميع سخان التعريفي بيديك. هذا يوفر المال ويساهم في ميزانية الأسرة. هناك العديد من المخططات البسيطة التي يمكن من خلالها تجميع المحرِّض بشكل مستقل.

من أجل تسهيل فهم الدوائر وتجميع الهيكل بشكل صحيح ، سيكون من المفيد النظر في تاريخ الكهرباء. طرق التسخين الهياكل المعدنيةتستخدم ملفات التيار الكهرومغناطيسي على نطاق واسع في التصنيع الصناعي للأجهزة المنزلية - الغلايات والسخانات والمواقد. اتضح أنه يمكنك صنع سخان حثي يعمل ودائم بيديك.

مبدأ تشغيل الأجهزة

مبدأ تشغيل الأجهزة

قضى العالم البريطاني الشهير فاراداي في القرن التاسع عشر 9 سنوات في البحث لتحويل الموجات المغناطيسية إلى كهرباء. في عام 1931 ، تم اكتشاف اكتشاف يسمى الحث الكهرومغناطيسي. يخلق الملف السلكي للملف ، الذي يوجد في وسطه نواة معدنية مغناطيسية ، مجالًا مغناطيسيًا تحت قوة التيار المتردد. تحت تأثير تدفقات الدوامة ، يسخن اللب.

فارق بسيط مهم هو أن التسخين سيحدث إذا غيّر التيار المتردد الذي يزود الملف متجه وعلامة المجال عند الترددات العالية.

بدأ استخدام اكتشاف فاراداي في كل من الصناعة وفي تصنيع المحركات محلية الصنع والسخانات الكهربائية. تم افتتاح أول مسبك قائم على محث دوامة في عام 1928 في شيفيلد. فيما بعد ، ووفقًا لنفس المبدأ ، تم تسخين ورش المصانع ، ولتسخين المياه ، الأسطح المعدنيةقام الخبراء بتجميع المحث بأيديهم.

مخطط الجهاز في ذلك الوقت صالح اليوم. مثال كلاسيكي هو غلاية الحث ، والتي تشمل:

  • لب معدني؛
  • الإطار؛
  • العزل الحراري.

يتم تحقيق وزن أخف ، وحجم أصغر ، وكفاءة أعلى من خلال أنابيب فولاذية رفيعة تشكل أساس القلب. في بلاط المطبخالحث هو ملف مسطح يقع بالقرب من الفرن.

ميزات الدائرة لتسريع وتيرة التيار كالتالي:

  • التردد الصناعي 50 هرتز غير مناسب للأجهزة المنزلية ؛
  • سيؤدي الاتصال المباشر للمحث بالشبكة إلى حدوث طنين وتدفئة منخفضة ؛
  • يتم إجراء التسخين الفعال بتردد 10 كيلو هرتز.

التجميع حسب المخططات

يمكن لأي شخص على دراية بقوانين الفيزياء تجميع سخان حثي بأيديهم. سيختلف تعقيد الجهاز عن درجة استعداد وخبرة السيد.

هناك العديد من مقاطع الفيديو التعليمية ، والتي يمكنك بعدها إنشاء جهاز فعال. من الضروري دائمًا استخدام المكونات الأساسية التالية:

  • سلك فولاذي بقطر 6-7 مم ؛
  • الأسلاك النحاسية للمحث.
  • شبكة معدنية (لتثبيت السلك داخل العلبة) ؛
  • محولات.
  • أنابيب للجسم (مصنوعة من البلاستيك أو الصلب) ؛
  • عالية التردد العاكس.

سيكون هذا كافيًا لتجميع ملف التعريفي بيديك ، وهي في قلبها سخان مياه فوري. بعد التحضير العناصر الضرورية يمكنك الذهاب مباشرة إلى عملية تصنيع الجهاز:

  • قطع السلك إلى شرائح 6-7 سم ؛
  • قم بتغطية الجزء الداخلي من الأنبوب بشبكة معدنية واملأ السلك إلى الأعلى ؛
  • بالمثل أغلق فتحة الأنبوب من الخارج ؛
  • لف الأسلاك النحاسية حول العلبة البلاستيكية 90 مرة على الأقل للملف ؛
  • أدخل الهيكل في نظام التدفئة ؛
  • باستخدام العاكس ، قم بتوصيل الملف بالكهرباء.

يُنصح أولاً بتأريض العاكس وإعداد مضاد التجمد أو الماء.

وفقًا لخوارزمية مماثلة ، يمكنك بسهولة تجميع غلاية الحث ، والتي يجب عليك:

  • قطع الفراغات من أنبوب فولاذي 25 × 45 مم بجدار لا يزيد سمكه عن 2 مم ؛
  • لحامها معًا ، وربطها بأقطار أصغر ؛
  • أغطية حديد اللحام حتى الأطراف وحفر ثقوب للأنابيب الملولبة ؛
  • اصنع حاملًا لموقد الحث عن طريق لحام زاويتين على جانب واحد ؛
  • أدخل الموقد في الحامل من الزوايا وقم بتوصيله بالتيار الكهربائي ؛
  • أضف المبرد إلى النظام وقم بتشغيل التدفئة.

تعمل العديد من المحرِّضات بقوة لا تزيد عن 2 - 2.5 كيلو واط. تم تصميم هذه السخانات لغرفة تتراوح مساحتها بين 20 و 25 مترًا مربعًا. إذا تم استخدام المولد في خدمة السيارات ، فيمكنك توصيله بآلة لحام ، ولكن من المهم مراعاة بعض الفروق الدقيقة:

  • أنت بحاجة إلى AC ، وليس DC مثل العاكس. آلة لحامسيتعين عليك التحقق من وجود نقاط حيث لا يكون للجهد اتجاه مباشر.
  • يتم تحديد عدد المنعطفات لسلك مقطع عرضي أكبر من خلال حساب رياضي.
  • ستكون هناك حاجة إلى تبريد عناصر العمل.

صنع تركيبات متطورة

من الصعب إجراء تركيب تدفئة HDTV بيديك ، لكنه يخضع لهواة الراديو ، لأنك ستحتاج إلى دائرة متعددة الهزاز لتجميعها. مبدأ التشغيل مشابه - التيارات الدوامة الناشئة عن تفاعل حشو المعدن في وسط الملف وحقله المغناطيسي العالي يسخن السطح.

تصميم تركيبات HDTV

نظرًا لأن الملفات الصغيرة تنتج تيارًا يبلغ حوالي 100 أمبير ، فيجب توصيل سعة الرنين بها لموازنة الدفع الحثي. هناك نوعان من دوائر العمل لتسخين HDTV عند 12 فولت:

  • متصل بالطاقة الكهربائية.

  • الكهربائية المستهدفة
  • متصل بالطاقة الكهربائية.

في الحالة الأولى ، يمكن تركيب جهاز HDTV صغير في غضون ساعة. حتى في حالة عدم وجود شبكة 220 فولت ، يمكنك استخدام هذا المولد في أي مكان ، ولكن إذا كان لديك بطاريات سياراتكمصادر للطاقة. بالطبع ، ليست قوية بما يكفي لصهر المعدن ، لكنها قادرة على التسخين إلى درجات الحرارة العالية المطلوبة للعمل الجيد ، على سبيل المثال ، سكاكين التسخين ومفكات البراغي من اللون الأزرق. لإنشائه ، تحتاج إلى شراء:

  • الترانزستورات ذات التأثير الميداني BUZ11 ، IRFP460 ، IRFP240 ؛
  • بطارية السيارة من 70 أ / ساعة ؛
  • مكثفات عالية الجهد.

يتم تقليل تيار مصدر الطاقة 11 أمبير إلى 6 أ أثناء عملية التسخين بسبب مقاومة المعدن ، ولكن تظل الحاجة إلى أسلاك سميكة يمكنها تحمل تيار 11-12 أمبير لتجنب ارتفاع درجة الحرارة.

الدائرة الثانية لتركيب التسخين التعريفي في علبة بلاستيكية أكثر تعقيدًا ، بناءً على برنامج تشغيل IR2153 ، ولكن من الأنسب بناء رنين 100 كيلو فوق المنظم الذي يستخدمه. من الضروري التحكم في الدائرة من خلال محول شبكة بجهد 12 فولت أو أكثر ويمكن توصيل وحدة الطاقة مباشرة بالشبكة الرئيسية 220 فولت باستخدام جسر الصمام الثنائي. تردد الرنين 30 كيلو هرتز. العناصر التالية ستكون مطلوبة:

  • قلب من الفريت 10 مم وخنق 20 لفة ؛
  • أنبوب نحاسي كملف HDTV من 25 لفة لكل مغزل 5-8 سم ؛
  • المكثفات 250 فولت.

سخانات دوامة

يمكن تجميع التثبيت الأكثر قوة ، القادر على تسخين البراغي إلى اللون الأصفر ، وفقًا لمخطط بسيط. لكن أثناء التشغيل ، سيكون توليد الحرارة كبيرًا جدًا ، لذا يوصى بتركيب مشعات على الترانزستورات. ستحتاج أيضًا إلى خانق ، يمكنك استعارته من مصدر الطاقة لأي كمبيوتر ، والمواد المساعدة التالية:

  • سلك مغناطيسي صلب
  • سلك نحاسي 1.5 مم ؛
  • الترانزستورات والثنائيات ذات التأثير الميداني للجهد العكسي من 500 فولت ؛
  • ثنائيات زينر بقوة 2-3 واط بحساب 15 فولت ؛
  • مقاومات بسيطة.

اعتمادًا على النتيجة المرجوة ، يكون لف السلك على القاعدة النحاسية من 10 إلى 30 دورة. يأتي بعد ذلك تجميع الدائرة وإعداد الملف الأساسي للسخان من حوالي 7 لفات من سلك نحاسي 1.5 مم. يتصل بالدائرة ثم بالكهرباء.

يمكن للحرفيين الذين هم على دراية باللحام وتشغيل محول ثلاثي الطور أن يتحسنوا بشكل أكبر كفاءة الجهازمع تقليل الوزن والحجم. للقيام بذلك ، من الضروري لحام قاعدتي الأنابيب ، والتي ستكون بمثابة قلب ومدفأة ، وبعد اللف ، قم بلحام أنبوبين في الجسم لتزويد المبرد وإزالته.

مع التركيز على المخططات ، يمكنك بسرعة تجميع المحاثات ذات السعات المختلفة لتسخين المياه والمعادن وتدفئة المنزل والجراج وخدمة السيارات. من الضروري أيضًا تذكر قواعد السلامة الخاصة بالخدمة الفعالة للسخانات من هذا النوع ، لأن تسرب سائل التبريد من جهاز محلي الصنع يمكن أن يؤدي إلى نشوب حريق.

هناك شروط معينة لتنظيم العمل:

  • يجب ألا تقل المسافة بين غلاية الحث والجدران والأجهزة الكهربائية عن 40 سم ، ومن الأفضل التراجع عن الأرض والسقف بمقدار متر واحد ؛
  • بمساعدة مقياس الضغط وجهاز إطلاق الهواء ، يتم توفير نظام أمان خلف أنبوب المخرج ؛
  • لاستخدام الأجهزة بشكل مفضل في دوائر مغلقةمع الدوران القسري للمبرد ؛
  • التطبيق في الأنابيب البلاستيكية ممكن.

سيكون التجميع الذاتي لمولدات الحث غير مكلف ، ولكنه ليس مجانيًا ، لأنك تحتاج إلى مكونات كافية جودة جيدة. إذا لم يكن لدى الشخص معرفة وخبرة خاصة في هندسة الراديو واللحام ، فلا يجب عليك تجميع سخان بشكل مستقل مساحة كبيرة، لأن طاقة التسخين لن تتجاوز 2.5 كيلو واط.

لكن التجميع الذاتييمكن اعتبار الحث بمثابة تعليم ذاتي وتدريب متقدم لمالك المنزل في الممارسة العملية. يمكنك البدء بأجهزة صغيرة وفقًا لمخططات بسيطة ، وبما أن مبدأ التشغيل في الأجهزة الأكثر تعقيدًا هو نفسه ، تتم إضافة عناصر إضافية ومحولات تردد فقط ، سيكون من السهل والميزاني تمامًا إتقانها على مراحل.

في تواصل مع

وصف الطريقة

التسخين التعريفي هو تسخين المواد بواسطة التيارات الكهربائية التي يسببها مجال مغناطيسي متناوب. لذلك ، هذا هو تسخين المنتجات المصنوعة من المواد الموصلة (الموصلات) بواسطة المجال المغناطيسي للمحثات (مصادر المجال المغناطيسي المتناوب). يتم تنفيذ التسخين التعريفي على النحو التالي. يتم وضع قطعة عمل موصلة للكهرباء (معدن ، جرافيت) في ما يسمى بالمحث ، وهو واحد أو أكثر من لفات الأسلاك (غالبًا نحاسية). يتم تحفيز التيارات القوية ذات الترددات المختلفة (من عشرات هرتز إلى عدة ميغا هرتز) في المحرِّض باستخدام مولد خاص ، ونتيجة لذلك ينشأ مجال كهرومغناطيسي حول المحث. يستحث المجال الكهرومغناطيسي التيارات الدوامة في قطعة العمل. تقوم تيارات إيدي بتسخين قطعة العمل تحت تأثير حرارة جول (انظر قانون جول لينز).

النظام الفارغ للمحث هو محول لا قلب له ، حيث يكون المحث هو الملف الأساسي. الشغل عبارة عن دائرة قصيرة لفائف ثانوية. يتم إغلاق التدفق المغناطيسي بين اللفات في الهواء.

عند التردد العالي ، يتم إزاحة التيارات الدوامة بواسطة المجال المغناطيسي الذي تشكله في الطبقات السطحية الرقيقة لقطعة العمل Δ (تأثير السطح) ، ونتيجة لذلك تزداد كثافتها بشكل حاد ، ويتم تسخين قطعة العمل. يتم تسخين الطبقات الأساسية للمعدن بسبب التوصيل الحراري. ليس التيار هو المهم ، ولكن كثافة التيار العالية. في طبقة الجلد Δ ، تنخفض كثافة التيار همرات بالنسبة لكثافة التيار على سطح قطعة الشغل ، بينما يتم إطلاق 86.4٪ من الحرارة في طبقة الجلد (من إجمالي إطلاق الحرارة.يعتمد عمق طبقة الجلد على تردد الإشعاع: فكلما زاد التردد ، أصبح أرق طبقة الجلد ، وتعتمد أيضًا على النفاذية المغناطيسية النسبية μ لمادة قطعة العمل.

بالنسبة للحديد والكوبالت والنيكل والسبائك المغناطيسية عند درجات حرارة أقل من نقطة كوري ، فإن قيمة μ تتراوح من عدة مئات إلى عشرات الآلاف. بالنسبة للمواد الأخرى (المواد المنصهرة ، المعادن غير الحديدية ، مواد الانصهار منخفضة الانصهار السائلة ، الجرافيت ، الإلكتروليتات ، السيراميك الموصّل كهربائيًا ، إلخ) ، μ تساوي واحدًا تقريبًا.

معادلة حساب عمق الجلد بالملليمتر:

,

أين μ 0 = 4π 10 −7 هو الثابت المغناطيسي H / m ، و ρ - مقاومة كهربائية خاصة لمادة قطعة العمل عند درجة حرارة المعالجة.

على سبيل المثال ، عند تردد 2 ميجاهرتز ، يبلغ عمق قشرة النحاس حوالي 0.25 مم ، للحديد 0.001 مم.

يصبح المحرِّض ساخنًا جدًا أثناء التشغيل ، حيث يمتص الإشعاع الخاص به. بالإضافة إلى ذلك ، تمتص الإشعاع الحراري من قطعة الشغل الساخنة. يصنعون محاثات من أنابيب نحاسية مبردة بالماء. يتم توفير المياه عن طريق الشفط - وهذا يضمن السلامة في حالة حدوث حرق أو إزالة ضغط أخرى للمحث.

طلب

  • فائقة النقاء لا تلامس الصهر ولحام ولحام المعدن.
  • الحصول على نماذج أولية للسبائك.
  • الانحناء والمعالجة الحرارية لأجزاء الماكينة.
  • تجارة المجوهرات.
  • تصنيع الأجزاء الصغيرة التي يمكن أن تتلف بسبب اللهب أو تسخين القوس.
  • تصلب السطح.
  • تصلب ومعالجة حرارية لأجزاء ذات شكل معقد.
  • تطهير الأدوات الطبية.

مزايا

  • تسخين أو صهر عالي السرعة لأي مادة موصلة للكهرباء.
  • التسخين ممكن في جو غاز وقائي ، في وسط مؤكسد (أو مختزل) ، في سائل غير موصل ، في فراغ.
  • التسخين عبر جدران غرفة واقية مصنوعة من الزجاج والأسمنت والبلاستيك والخشب - تمتص هذه المواد الإشعاع الكهرومغناطيسي بشكل ضعيف للغاية وتبقى باردة أثناء عملية التثبيت. يتم تسخين المواد الموصلة للكهرباء فقط - المعدن (بما في ذلك المواد المنصهرة) ، والكربون ، والسيراميك الموصّل ، والإلكتروليتات ، والمعادن السائلة ، إلخ.
  • نظرًا لقوى MHD الناشئة ، يتم خلط المعدن السائل بشكل مكثف ، حتى يتم إبقائه معلقًا في الهواء أو الغاز الواقي - هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على السبائك عالية النقاوة بكميات صغيرة (ذوبان التحليق ، الذوبان في بوتقة كهرومغناطيسية).
  • نظرًا لأن التسخين يتم عن طريق الإشعاع الكهرومغناطيسي ، فلا يوجد تلوث لقطعة العمل من منتجات احتراق الشعلة في حالة تسخين لهب الغاز ، أو بواسطة مادة القطب في حالة تسخين القوس. سيؤدي وضع العينات في جو غاز خامل ومعدل تسخين مرتفع إلى القضاء على تكوين المقياس.
  • سهولة الاستخدام نظرا لصغر حجم المحرِّض.
  • يمكن صنع المحرِّض في شكل خاص - وهذا سيجعل من الممكن تسخين أجزاء ذات تكوين معقد بالتساوي على السطح بأكمله ، دون أن يؤدي ذلك إلى تزييفها أو عدم تسخينها الموضعي.
  • من السهل إجراء التدفئة المحلية والانتقائية.
  • نظرًا لأن التسخين يكون أكثر كثافة في الطبقات العليا الرقيقة من قطعة العمل ، ويتم تسخين الطبقات السفلية برفق بسبب التوصيل الحراري ، فإن الطريقة مثالية لتصلب سطح الأجزاء (يظل اللب لزجًا).
  • سهولة التشغيل الآلي للمعدات - دورات التدفئة والتبريد ، والتحكم في درجة الحرارة والاحتفاظ بها ، وتغذية وإزالة قطع العمل.

عيوب

  • زيادة تعقيد المعدات ، تتطلب موظفين مؤهلين للتركيب والإصلاح.
  • في حالة التنسيق السيئ للمحث مع قطعة العمل ، يلزم توفير طاقة تسخين أكبر مما في حالة استخدام عناصر التسخين ، والأقواس الكهربائية ، وما إلى ذلك لنفس المهمة.

محطات التدفئة التعريفي

في التركيبات التي يصل تردد تشغيلها إلى 300 كيلو هرتز ، يتم استخدام العواكس في تجميعات IGBT أو ترانزستورات MOSFET. هذه التركيبات مصممة لتسخين الأجزاء الكبيرة. لتسخين الأجزاء الصغيرة ، يتم استخدام ترددات عالية (تصل إلى 5 ميجا هرتز ، نطاق الموجات المتوسطة والقصيرة) ، وتركيبات عالية التردد مبنية على أنابيب إلكترونية.

أيضًا ، لتسخين الأجزاء الصغيرة ، تم بناء التركيبات عالية التردد على ترانزستورات MOSFET لتشغيل ترددات تصل إلى 1.7 ميجا هرتز. يمثل التحكم في الترانزستورات وحمايتها عند الترددات العالية بعض الصعوبات ، لذا لا تزال إعدادات التردد الأعلى باهظة الثمن.

محث تسخين الأجزاء الصغيرة صغير الحجم ومحث صغير ، مما يؤدي إلى انخفاض عامل جودة الدائرة التذبذبية العاملة عند الترددات المنخفضة وانخفاض الكفاءة ، كما يمثل خطرًا على المذبذب الرئيسي (عامل الجودة من الدائرة المتذبذبة يتناسب مع L / C ، والدائرة المتذبذبة ذات عامل الجودة المنخفض جيدة جدًا "يتم ضخها" بالطاقة ، وتشكل دائرة كهربائية قصيرة في المحرِّض وتعطل المذبذب الرئيسي). لزيادة عامل الجودة للدائرة التذبذبية ، يتم استخدام طريقتين:

  1. زيادة وتيرة التشغيل ، مما يؤدي إلى تعقيد التركيب وتكلفته ؛
  2. استخدام الحشوات المغناطيسية في المحرِّض ؛ لصق الحث بألواح من المواد المغناطيسية.

نظرًا لأن المحرِّض يعمل بكفاءة عالية عند الترددات العالية ، فقد تلقى التسخين التعريفي تطبيقًا صناعيًا بعد تطوير وبدء إنتاج مصابيح المولدات القوية. قبل الحرب العالمية الأولى ، كان التسخين التعريفي محدود الاستخدام. في ذلك الوقت ، تم استخدام مولدات الآلات عالية التردد (يعمل بواسطة V.P. Vologdin) أو منشآت تفريغ الشرارة كمولدات.

يمكن أن تكون دائرة المولد ، من حيث المبدأ ، أي (هزاز متعدد ، مولد RC ، مولد بإثارة مستقلة ، مولدات استرخاء مختلفة) تعمل على حمل في شكل ملف مغو ولديها طاقة كافية. من الضروري أيضًا أن يكون تردد التذبذب مرتفعًا بدرجة كافية.

على سبيل المثال ، من أجل "قطع" سلك فولاذي بقطر 4 مم في بضع ثوانٍ ، يلزم وجود طاقة تذبذبية لا تقل عن 2 كيلو وات عند تردد لا يقل عن 300 كيلو هرتز.

يتم اختيار المخطط وفقًا للمعايير التالية: الموثوقية ؛ استقرار التقلبات استقرار الطاقة المنبعثة في الشغل ؛ سهولة التصنيع سهولة الإعداد الحد الأدنى لعدد الأجزاء لتقليل التكلفة ؛ استخدام الأجزاء التي تؤدي في مجملها إلى تقليل الوزن والأبعاد ، وما إلى ذلك.

لعقود عديدة ، تم استخدام مولد حثي ثلاثي النقاط كمولد للتذبذبات عالية التردد (مولد هارتلي ، مولد مع ردود فعل المحول الذاتي ، دائرة تعتمد على مقسم جهد الحلقة الاستقرائي). هذه دائرة إمداد طاقة متوازية ذاتية الإثارة للأنود ودائرة انتقائية للتردد مصنوعة على دائرة متذبذبة. لقد تم استخدامه بنجاح وما زال يستخدم في المختبرات وورش المجوهرات والمؤسسات الصناعية وكذلك في ممارسة الهواة. على سبيل المثال ، خلال الحرب العالمية الثانية ، تم إجراء تصلب سطحي لبكرات دبابة T-34 في مثل هذه المنشآت.

ثلاث نقاط عيوب:

  1. كفاءة منخفضة (أقل من 40٪ عند استخدام المصباح).
  2. انحراف تردد قوي في لحظة تسخين قطع العمل المصنوعة من مواد مغناطيسية فوق نقطة كوري (≈700 درجة مئوية) (يتغير μ) ، مما يغير عمق طبقة الجلد ويغير وضع المعالجة الحرارية بشكل غير متوقع. عند معالجة الأجزاء الهامة بالحرارة ، قد يكون هذا غير مقبول. أيضًا ، يجب أن تعمل منشآت RF القوية في نطاق ضيق من الترددات المسموح بها من قبل Rossvyazokhrankultura ، نظرًا لضعف التدريع ، فهي في الواقع أجهزة إرسال راديو ويمكن أن تتداخل مع البث التلفزيوني والإذاعي والخدمات الساحلية والإنقاذ.
  3. عندما يتم تغيير الفراغات (على سبيل المثال ، من الأصغر إلى الأكبر) ، يتغير محاثة نظام فارغ للمحث ، مما يؤدي أيضًا إلى تغيير في تردد طبقة الجلد وعمقها.
  4. عند تغيير المحرِّضات أحادية الدورة إلى محاثات متعددة الدورات ، إلى محاثات أكبر أو أصغر ، يتغير التردد أيضًا.

تحت قيادة Babat و Lozinsky وعلماء آخرين ، تم تطوير دوائر المولدات ثنائية وثلاثية الدوائر التي تتمتع بكفاءة أعلى (تصل إلى 70 ٪) ، وتحافظ أيضًا على تردد التشغيل بشكل أفضل. مبدأ عملهم على النحو التالي. نظرًا لاستخدام الدوائر المقترنة وإضعاف الاتصال فيما بينها ، فإن التغيير في محاثة دائرة العمل لا يستلزم تغييرًا قويًا في تردد دائرة ضبط التردد. يتم إنشاء أجهزة الإرسال الراديوية وفقًا لنفس المبدأ.

المولدات الحديثة عالية التردد هي محولات تعتمد على تجميعات IGBT أو ترانزستورات MOSFET قوية ، وعادة ما يتم تصنيعها وفقًا لنظام الجسر أو نصف الجسر. تعمل بترددات تصل إلى 500 كيلو هرتز. يتم فتح بوابات الترانزستورات باستخدام نظام تحكم متحكم. يسمح لك نظام التحكم ، بناءً على المهمة ، بالاحتفاظ تلقائيًا
أ) تردد ثابت
ب) الطاقة المستمرة المنبعثة في الشغل
ج) أقصى قدر من الكفاءة.
على سبيل المثال ، عندما يتم تسخين مادة مغناطيسية فوق نقطة كوري ، يزداد سمك طبقة الجلد بشكل حاد ، وتنخفض كثافة التيار ، وتبدأ قطعة العمل في التسخين بشكل أسوأ. تختفي أيضًا الخصائص المغناطيسية للمادة وتتوقف عملية انعكاس المغنطة - تبدأ قطعة العمل في التسخين بشكل أسوأ ، وتقل مقاومة الحمل بشكل مفاجئ - وهذا يمكن أن يؤدي إلى "تباعد" المولد وفشلها. يراقب نظام التحكم الانتقال عبر نقطة كوري ويزيد التردد تلقائيًا مع انخفاض مفاجئ في الحمل (أو يقلل الطاقة).

ملاحظات

  • يجب وضع المحرِّض في أقرب مكان ممكن من قطعة الشغل إن أمكن. لا يؤدي هذا إلى زيادة كثافة المجال الكهرومغناطيسي بالقرب من قطعة الشغل (بما يتناسب مع مربع المسافة) فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى زيادة عامل القدرة Cos (φ).
  • تؤدي زيادة التردد إلى تقليل عامل القدرة بشكل كبير (بما يتناسب مع مكعب التردد).
  • عندما يتم تسخين المواد المغناطيسية ، يتم إطلاق حرارة إضافية أيضًا بسبب انعكاس المغنطة ؛ تسخينها إلى نقطة كوري هو أكثر كفاءة.
  • عند حساب المحرِّض ، من الضروري مراعاة محاثة الإطارات المؤدية إلى المحرِّض ، والتي يمكن أن تكون أكبر بكثير من محاثة المحرِّض نفسه (إذا كان المحرِّض مصنوعًا على شكل دورة واحدة صغيرة قطر أو حتى جزء من منعطف - قوس).
  • في بعض الأحيان ، تم استخدام أجهزة إرسال الراديو القوية التي تم إيقاف تشغيلها كمولد عالي التردد ، حيث تم استبدال دائرة الهوائي بمحث تسخين.

أنظر أيضا

الروابط

المؤلفات

  • بابات ج. ، سفينشانسكي أ. د.أفران صناعية كهربائية. - م: Gosenergoizdat ، 1948. - 332 ص.
  • بوراك يا. I. ، Ogirko I. V.التسخين الأمثل لغطاء أسطواني بخصائص المواد التي تعتمد على درجة الحرارة // حصيرة. طرق و fiz.-mekh. مجالات. - 1977. - V. 5. - S. 26-30.
  • فاسيليف أ.مولدات المصابيح للتدفئة عالية التردد. - لام: Mashinostroenie، 1990. - 80 ص. - (مكتبة الثرمست عالية التردد العدد 15). - 5300 نسخة. - ردمك 5-217-00923-3
  • فلاسوف ف.دورة هندسة الراديو. - م: Gosenergoizdat ، 1962. - 928 ص.
  • إيزيوموف ن.م ، ليندي د.أساسيات هندسة الراديو. - م: Gosenergoizdat ، 1959. - 512 ص.
  • لوزينسكي م.التطبيق الصناعي للتدفئة التعريفي. - م: دار النشر التابعة لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، 1948. - 471 ص.
  • استخدام التيارات عالية التردد في الكهرباء / إد. إيه إي سلوخوتسكي. - لام: Mashinostroenie ، 1968. - 340 ص.
  • سلوخوتسكي أ.المحاثات. - لام: ماشينوسترويني ، 1989. - 69 ص. - (مكتبة الثرمست عالية التردد العدد 12). - 10000 نسخة. -