Индукционен нагревател: схеми "направи си сам". Индукционно нагряване - какво е това, неговият принцип

От Уикипедия, свободната енциклопедия

7.1.3. ИНДУКЦИОННО НАГРЕВАНЕ

Начален период.Индукционното нагряване на проводници се основава на физическо явлениеелектромагнитна индукция, открита от М. Фарадей през 1831 г. Теорията за индукционното нагряване започва да се развива от О. Хевисайд (Англия, 1884), С. Феранти, С. Томпсън, Юинг. Тяхната работа е в основата на създаването на технология за индукционно отопление. Тъй като при индукционно нагряване се отделя топлина в проводимо тяло - слой, равен на дълбочината на проникване на електромагнитното поле, тогава има възможности за прецизен контрол на температурата, за да се осигури висококачествено нагряване при висока производителност. Друго предимство е безконтактното отопление.

Индукционни канални пещи с отворен канал. Един от първите известни проекти на пещ с индукционен канал (ICF) е предложен от S. Ferranti (Италия) през 1887 г. Пещта има керамичен канал, а над и под този канал са поставени плоски индукторни намотки. През 1890г Е.А. Colby (САЩ) предложи конструкция на пещта, при която индукторът покрива кръговия канал отвън.

Първата индустриална пещ със стоманено ядро ​​и индуктор, поставена вътре в канала (фиг. 7.7) е създадена през 1900 г. от Kjellin (Швеция). Мощност на пещта 170 kW, капацитет до 1800 kg, честота 15 Hz. Захранва се от специален генератор на ниска честота, който е необходим поради ниския фактор на мощността. До 1907 г. работят 14 такива пещи.

Ориз. 7.7. Скица на индукционна пещ с отворен канал, проектирана от Kjelly 1 - канал; 2 - индуктор; 3 - магнитна верига

През 1905 г. Röcheling-Rodenhauser (Германия) проектира многофазни канални пещи (с два и три индуктора), в които каналите са свързани към вана, захранвана от мрежа 50 Hz. В следващите проекти на пещи, затворени канали са използвани и за топене на цветни метали. През 1918 г. W. Rohn (Германия) построява вакуумна ICP, подобна на пещта Kjellin (налягане 2–5 mm Hg), което прави възможно получаването на метал с по-добри механични свойства.

Поради редица предимства на затворените канални пещи, развитието на отворените канални пещи е в застой. Въпреки това са правени опити за използване на такива пещи за топене на стомана.

През 30-те години в САЩ за претопяване на скрап от неръждаема стоманаизползван е еднофазен ICP с капацитет 6 тона с отворен канал и захранван от генератор с мощност 800 kW и честота 8,57 Hz. Пещта работи в дуплексен процес с дъгова пещ. През 40-те и 50-те години на миналия век в Италия се използват ICP с отворен канал за топене на стомана с вместимост 4–12 тона, произведена от Tagliaferri. В бъдеще използването на такива пещи беше изоставено, тъй като те бяха по-ниски по своите характеристики на дъговите и индукционните тигелни пещи за топене на стомана.

Индукционни канални пещи със затворен канал.От 1916 г. започват да се разработват първо експериментални, а след това и търговски ICP със затворен канал. Серия от ICP със затворен канал е разработена от Ajax-Watt (САЩ). Това са шахтови еднофазни пещи с вертикален канал за топене на медно-цинкови сплави с мощност 75 и 170 kVA и капацитет 300 и 600 kg. Те формират основата за развитието на редица фирми.

През същите години във Франция се произвеждат шахтови пещи с хоризонтален трифазен индукционен блок (мощност 150, 225 и 320 kW). В Англия General Electric Limited предложи модификация на пещта с два канала на индуктор, с асиметричното им разположение, което кара стопилката да циркулира и намалява прегряването.

Пещите от E. Russ (Германия) са произведени с два и три канала на индуктор (вертикална и хоризонтална версия). E. Russ също така предложи дизайна на двоен индукционен блок (IE), свързан към две фази.

В СССР през 30-те години на миналия век ICP, подобни на пещите Ajax-Watt, започват да се произвеждат в Московския електрозавод. През 50-те години на миналия век ОКБ „Електропеч“ разработва пещи за топене на мед и нейните сплави с капацитет 0,4–6,0 т, а след това 16 т. През 1955 г. ICP за топене на алуминий с вместимост 6 t.

През 50-те години на миналия век в САЩ и Западна Европа ICP са станали широко използвани като смесители при топенето на чугун в дуплексния процес с купола или електродъгова пещ. За увеличаване на мощността и намаляване на прегряването на метала в канала са разработени IE дизайни с еднопосочно движение на стопилката (Норвегия). В същото време бяха разработени разглобяеми IE. През 70-те години на миналия век Ajax Magnetermic разработи двойни IE, които в момента достигат 2000 kW. Подобни разработки бяха извършени във VNIIETO през същите години. В развитието на ICP различни видовеактивно участва Н.В. Веселовски, Е.П. Леонова, М.Я. Столов и др.

През 80-те години на миналия век развитието на ICP у нас и в чужбина беше насочено към разширяване на областите на приложение и разширяване на технологичните възможности, например използването на ICP за производство на тръби от цветни метали чрез изтегляне от стопилка.

Индукционни тигелни пещи.Тъй като индукционните тигелни пещи с нисък капацитет (ITF) могат да работят ефективно само при честоти над 50 Hz, тяхното създаване беше възпрепятствано поради липсата на подходящи източници на енергия - честотни преобразуватели. Въпреки това през 1905-1906 г. редица фирми и изобретатели са предложили и патентовали ITP, сред тях са фирмата "Schneider - Creso" (Франция), O. Zander (Швеция), Gerden (Англия). В същото време дизайнът на ITP е разработен от A.N. Лодигин (Русия).

Първият индустриален ITP с искров високочестотен генератор е разработен през 1916 г. от E.F. Нортруп (САЩ). От 1920 г. тези пещи се произвеждат от Ajax Electrothermia. В същото време, ITP, задвижван от въртяща се искрова междина, е разработен от J. Ribot (Франция). Фирма "Метрополитен - Викерс" създаде ITP високочестотна и индустриална честота. Вместо искрови генератори са използвани машинни преобразуватели с честота до 3000 Hz и мощност 150 kVA.

В.П. Вологдин през 1930-1932 г създаде индустриален ITP с капацитет 10 и 200 кг, захранван от машинен честотен преобразувател. През 1937 г. той построява и ITP, захранван от лампен генератор. През 1936 г. A.V. Донской разработи универсална индукционна пещ с лампен генератор с мощност 60 kVA.

През 1938 г., за захранване на ITP (мощност 300 kW, честота 1000 Hz), компанията Brown-Boveri използва инвертор, базиран на многоаноден живачен клапан. От 60-те години на миналия век тиристорните инвертори се използват за захранване на индукционни инсталации. С увеличаването на капацитета на ITP стана възможно ефективно използване на захранването с индустриален честотен ток.

През 40-те и 60-те години на миналия век ОКБ "Електропеч" разработва няколко вида IHF: повишена честота за топене на алуминий с капацитет 6 тона (1959 г.), чугун с капацитет от 1 тон (1966 г.). През 1980 г. в завод в Баку е произведена пещ с капацитет 60 тона за топене на чугун (проектирана от VNIIETO по лиценз на Brown-Boveri). Е.П. Леонова, В.И. Кризентал, А.А. Простяков и др.

През 1973 г. Ajax Magnetermic, съвместно с изследователската лаборатория на General Motors, разработва и пуска в експлоатация хоризонтална непрекъсната тигелна пещ за топене на чугун с капацитет 12 тона и мощност 11 MW.

В началото на 50-те години те започват да се развиват специални видовеиндукционно топене на метали:

вакуум в керамичен тигел;

вакуум в перваза;

вакуум в студен тигел;

в електромагнитен тигел;

в окачено състояние;

използвайки комбинирано отопление.

Вакуумни индукционни пещи (ВИП) до 1940 г. се използват само в лабораторни условия. През 50-те години на миналия век някои фирми, по-специално Hereus, започват да развиват индустриален VIP, чийто единичен капацитет започва да нараства бързо: 1958 г. - 1–3 тона, 1961–5 тона, 1964–15–27 тона, 1970–60 г. През 1947 г. MosZETO произвежда първата вакуумна пещ с капацитет 50 кг, а през 1949 г. започва масово производство на VIP с капацитет 100 кг. В средата на 80-те години производствената асоциация Sibelektroterm, базирана на разработките на VNIIETO, произвежда модернизирани VIP с капацитет 160, 600 и 2500 kg за топене на специални стомани.

Индукционното топене на реактивни сплави в пещи с черепи и пещи с меден водоохлаждан (студен) тигел започва да се използва през 50-те години. Пещ с прахообразен череп е разработена от Н.П. Глуханов, Р.П. Жежерин и други през 1954 г., и пещ с монолитен череп - М.Г. Коган през 1967 г. Идеята за индукционно топене в студен тигел е предложена още през 1926 г. в Германия от Сименс-Халске, но не намира приложение. През 1958 г. в IMET, заедно с Всеруския изследователски институт за високочестотни токове. В.П. Вологдин (VNI-ITVCH) под ръководството на A.A. Фогел провежда експерименти върху индукционно топенетитан в студен тигел.

Желанието да се намали замърсяването с метали и загуба на топлинав студен тигел доведе до използването на електромагнитни сили за изтласкване на метала от стените, т.е. за създаването на "електромагнитен тигел" (L.L. Tir, VNIIETO, 1962)

Топенето на метали в суспендирано състояние за получаване на високочисти метали е предложено в Германия (O. Muck) още през 1923 г., но не получава широко разпространение поради липсата на източници на енергия. През 50-те години този метод започва да се развива в много страни. В СССР служителите на VNIITVCH работиха много в тази посока под ръководството на A.A. Фогел.

ICP за топене и ICP за комбинирано отопление започват да се използват от 50-те години, като първоначално се използват нафтови и газови горелки, например ICP за претопяване на алуминиеви стърготини (Италия) и ICP за чугун (Япония). По-късно плазмено-индукционните тигелни пещи станаха широко разпространени, например серия от пилотни пещи, разработени от VNIIETO през 1985 г. с капацитет 0,16–1,0 тона.

Инсталации за индукционно повърхностно втвърдяване.Първите експерименти за индукционно повърхностно втвърдяване са проведени през 1925 г. от V.P. Вологдин по инициатива на инженера на Путиловския завод Н.М. Беляев, които се смятаха за неуспешни, тъй като по това време се стремяха към втвърдяване. През 30-те години V.P. Вологдин и Б.Я. Романови подновяват тази работа и през 1935 г. получават патенти за втвърдяване с помощта на високочестотни токове. През 1936 г. В.П. Вологдин и A.A. Vogel получи патент за индуктор за втвърдяване на зъбни колела. В.П. Вологдин и неговият персонал разработиха всички елементи на втвърдителната инсталация: въртящ се честотен преобразувател, индуктори и трансформатори (фиг. 7.8).

Ориз. 7.8. Закалителна инсталация за прогресивно втвърдяване

1 - втвърден продукт; 2 - индуктор; 3 - втвърдителен трансформатор; 4 - честотен преобразувател; 5 - кондензатор

От 1936 г. Г.И. Бабат и М.Г. Лозински в завода "Светлана" (Ленинград) изследва процеса на индукционно втвърдяване с помощта на високи честоти, когато се захранва от генератор на лампа. От 1932 г. закаляването със средночестотен ток започва да се въвежда от TOKKO (САЩ).

В Германия през 1939 г. G.V. Zeulen извършва повърхностното втвърдяване на коляновия вал във фабриките на AEG. През 1943 г. К. Кегел предлага специална формаиндуктивна тел за втвърдяване на зъбни колела.

Широкото използване на повърхностното втвърдяване започва в края на 40-те години на миналия век. През 25-те години от 1947 г. насам VNIITVCH разработи повече от 300 закалителни устройства, включително автоматична линия за закаляване на колянови валове и инсталация за втвърдяване на железопътни релси по цялата дължина (1965 г.). През 1961 г. е пусната първата инсталация за закаляване на зъбни колела от нискозакаливаема стомана в автомобилния завод на име. Лихачов (ZIL) (технология, разработена от K.Z. Шепеляковски).

Една от посоките на развитие на индукционната топлинна обработка в последните годинитехнологии за закаляване и закаляване на тръбни изделия за нефтена страна и газопроводи с голям диаметър (820–1220 mm), изграждане на арматурни пръти, както и закаляване на железопътни релси.

Чрез отоплителни инсталации.Използването на индукционно нагряване на метали за различни цели, с изключение на топене, на първия етап имаше проучвателен характер. През 1918 г. М.А. Бонч-Бруевич, а след това В.П. Вологдин използва високочестотни токове за нагряване на анодите на електронните тръби по време на тяхното евакуиране (дегазиране). В края на 30-те години на миналия век в лабораторията на завод Светлана са проведени експерименти за използване на индукционно нагряване до температура 800–900 ° C при обработка на стоманен вал с диаметър 170 и дължина 800 mm на струг. Използван е тръбен генератор с мощност 300 kW и честота 100–200 kHz.

От 1946 г. в СССР започва работа по използването на индукционно нагряване при обработка под налягане. През 1949 г. в ЗИЛ (ЗИС) е пуснат в експлоатация първият нагревател за коване. Работата на първата индукционна ковачница започва в Московския завод за малки автомобили (MZMA, по-късно AZLK) през 1952 г. Интересна двучестотна инсталация (60 и 540 Hz) за нагряване на стоманени заготовки (сечение - квадрат 160x160 мм) за налягане Лечението е стартирано в Канада през 1956 г. Подобна настройка е разработена във VNIITVCH (1959). Индустриалната честота се използва за нагряване до точката на Кюри.

През 1963 г. VNIITVCH произвежда нагревател за плочи (размери 2,5x0,38x1,2 m) с мощност 2000 kW при честота 50 Hz за производство на валцуване.

През 1969 г. в металургичния завод на Maclaut steel corp. (САЩ) прилага индукционно нагряване на стоманени плочи с тегло около 30 тона (размери 7,9x0,3x1,5 m) с помощта на шест производствени линии (18 индустриални честотни индуктора с общ капацитет 210 MW).

Индукторите имаха специална форма, която осигуряваше равномерно нагряване на плочата. Работата по използването на индукционно нагряване в металургията беше извършена и във VNIIETO (P.M. Chaikin, S.A. Yaitskov, A.E. Erman).

В края на 80-те години в СССР индукционното отопление се използва в приблизително 60 ковашки цеха (предимно в заводите за автотрактор и отбранителна промишленост) с общ капацитет на индукционни нагреватели до 1 милион kW.

Нискотемпературно отопление с индустриална честота.През 1927–1930г в един от заводите за отбрана на Урал започна работа по индукционно нагряване с индустриална честота (N.M. Rodigin). През 1939 г. там успешно работят доста мощни индукционни отоплителни инсталации за термична обработка на изделия от легирана стомана.

ЦНИИТмаш (V.V. Александров) също извършва работа по използването на индустриална честота за топлинна обработка, отопление за засаждане и др. Извършени са редица работи по нискотемпературно отопление под ръководството на A.V. Донской. В Научноизследователския институт по стоманобетон (NIIZhB), Политехническия институт Фрунзе и други организации се работи по топлинна обработка през 60-70-те години. стоманобетонни изделияизползвайки индукционно нагряване с честота 50 Hz. VNIIETO разработи и редица промишлени инсталациинискотемпературно отопление за подобни цели. Разработките на MPEI (A.B. Kuvaldin) в областта на индукционното нагряване на феромагнитна стомана са използвани в инсталации за нагряване на части за настилка, термична обработка на стомана и стоманобетон, нагряване на химически реактори, форми и др. (70–80-те години).

Високочестотно зоново топене на полупроводници.Методът на зоново топене е предложен през 1952 г. (W.G. Pfann, САЩ). Работата по високочестотно зоново топене без тигел започва у нас през 1956 г. и във ВНИИТВЧ е получен силициев монокристал с диаметър 18 мм. Създадени са различни модификации на инсталации от типа "Кристал" с индуктор вътре във вакуумната камера (Ю.Е. Недзвецки). През 50-те години на миналия век в завод Платиноприбор (Москва) съвместно с Държавния институт по редки метали (Гиредмет) се произвеждат инсталации за вертикално безтигелно зоново топене на силиций с индуктор извън вакуумната камера (кварцова тръба). Началото на серийното производство на инсталации Kristall за отглеждане на монокристали силиций датира от 1962 г. (в Таганрог ZETO). Диаметърът на получените монокристали достига 45 мм (1971 г.), а по-късно и повече от 100 мм (1985 г.)

Високочестотно топене на оксиди.В началото на 60-те F.K. Monfort (САЩ) извършва топенето на оксиди в индукционна пещ (отглеждане на феритни монокристали с помощта на високочестотни токове - радиочестоти). В същото време A.T. Chapman и G.V. Кларк (САЩ) предложи технология за претопяване на блок от поликристален оксид в студен тигел. През 1965 г. Ж. Рибо (Франция) получава стопилки на оксиди на уран, торий и цирконий с помощта на радиочестоти. Топенето на тези оксиди става при високи температури ah (1700–3250 °C), и следователно е необходим голям източник на захранване.

В СССР технологията на високочестотно топене на оксиди е разработена във Физическия институт на Академията на науките на СССР (А. М. Прохоров, В. В. Осико). Оборудването е разработено от VNIITVCH и Ленинградския електротехнически институт (LETI) (Ю.Б. Петров, А.С. Василиев, В.И. Доброволская). Създадените от тях през 1990 г. заводи на Kristall са с общ капацитет от над 10 000 kW и произвеждат стотици тонове оксиди с висока чистота годишно.

Високочестотно плазмено нагряване.Феноменът на високочестотен разряд в газ е известен от 80-те години на миналия век. През 1926–1927г J.J. Томсън (Англия) показа, че безелектроден разряд в газ се създава от индуцирани токове, а Дж. Таунсенд (Англия, 1928) обяснява разряда в газ с действието на електрическо поле. Всички тези изследвания са проведени при понижено налягане.

През 1940–1941г G.I. Бабат в завод „Светлана“ наблюдава плазмен разряд при дегазиране на електронни тръби с високочестотно нагряване и след това за първи път получи разряд при атмосферно налягане.

През 50-те години на миналия век се работи върху високочестотната плазма в различни страни (T. B. Reid, J. Ribot, G. Barkhoff и др.). В СССР те се провеждат от края на 50-те години в Ленинградския политехнически институт (А. В. Донской, С. В. Дресвин), MPEI (М. Я. Смелянски, С. В. Кононов), ВНИТВЧ (И. П. Дашкевич) и др. Разряди в различни газове. , бяха проучени дизайни на плазмотрони и технологии с тяхното използване. Създадени са високочестотни плазмени горелки с кварцови и метални (за мощност до 100 kW) водно охлаждани (създадени през 1963 г.) камери.

През 80-те години високочестотни плазмени горелки с мощност до 1000 kW при честоти от 60 kHz - 60 MHz се използват за производство на свръхчисто кварцово стъкло, пигмент титанов диоксид, нови материали (например нитриди и карбиди), ултрачисти ултрафини прахове и разлагане на токсични вещества.

От книгата История на електротехниката автор Екип от автори

7.1.1. РЕЗИСТИВНО НАГРЕВАНЕ Начален период. Първите експерименти върху нагревателни проводници с електрически ток датират от 18 век. През 1749 г. Б. Франклин (САЩ), докато изучава изхвърлянето на лейденски буркан, открива нагряване и топене на метални проводници, а по-късно според него

От книгата на автора

7.1.2. ЕЛЕКТРИЧЕСКО ОТОПЛЕНИЕ Начален период. През 1878–1880 г W. Siemens (Англия) извърши редица работи, които формират основата за създаването на дъгови пещи с директно и непряко нагряване, включително еднофазна дъгова пещ с капацитет 10 кг. Те бяха помолени да използват магнитно поле

От книгата на автора

От книгата на автора

7.7.5. ПЛАЗМЕННО НАГРЕВАНЕ Начален период. Началото на работата по плазмено нагряване датира от 20-те години на миналия век. Самият термин "плазма" е въведен от И. Лангмюр (САЩ), а понятието "квазинеутрална" - от В. Шотки (Германия). През 1922 г. X. Gerdien и A. Lotz (Германия) провеждат опити с плазма, получена от

От книгата на автора

7.1.6. ЕЛЕКТРОННО ЛЪЧЕВО НАГРЕВАНЕ Начален период. Технологията на нагряване с електронен лъч (топене и рафиниране на метали, размерна обработка, заваряване, термична обработка, изпарително покритие, декоративна повърхностна обработка) се основава на постиженията на физиката,

От книгата на автора

7.1.7. ЛАЗЕРНО НАГРЕВАНЕ Начален период. Лазерът (съкращение от английското Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) е създаден през втората половина на 20 век. и намира приложение в електрическата технология.Идеята за процеса на стимулирана емисия е изразена от А. Айнщайн през 1916 г. През 40-те години В.А.

Топенето на метал чрез индукция се използва широко в различни индустрии: металургия, инженерство, бижута. обикновена фурна индукционен типза топене на метал у дома, можете да го сглобите сами.

Нагряването и топенето на метали в индукционните пещи се случват поради вътрешно нагряване и промени в кристалната решетка на метала, когато през тях преминават високочестотни вихрови токове. Този процес се основава на явлението резонанс, при което вихровите токове имат максимална стойност.

За да предизвика протичането на вихрови токове през разтопения метал, той се поставя в зоната на действие на електромагнитното поле на индуктора - бобината. Може да бъде под формата на спирала, осмица или трилистник. Формата на индуктора зависи от размера и формата на нагрятия детайл.

Бобината на индуктора е свързана към източник на променлив ток. В промишлените пещи за топене се използват индустриални честотни токове от 50 Hz; за топене на малки обеми метали в бижута се използват високочестотни генератори, тъй като те са по-ефективни.

Видове

Вихровите токове са затворени по верига, ограничена от магнитното поле на индуктора. Поради това е възможно нагряване на проводими елементи както вътре в намотката, така и от външната й страна.

    Следователно индукционните пещи са два вида:
  • канал, в който каналите, разположени около индуктора, са контейнерът за топене на метали, а сърцевината е разположена вътре в него;
  • тигел, те използват специален контейнер- тигел, изработен от топлоустойчив материал, обикновено сваляем.

канална пещтвърде цялостен и предназначен за промишлени обеми на топене на метал. Използва се при топенето на чугун, алуминий и други цветни метали.
тигелна пещдоста компактен, използва се от бижутери, радиолюбители, такава фурна може да се сглоби със собствените си ръце и да се използва у дома.

устройство

    Домашно приготвената пещ за топене на метали има доста прост дизайн и се състои от три основни блока, поставени в общ корпус:
  • високочестотен алтернатор;
  • индуктор - направи си сам спирална намотка от медна тел или тръба;
  • тигел.

Тигелът е поставен в индуктор, краищата на намотката са свързани към източник на ток. Когато токът протича през намотката, около нея възниква електромагнитно поле с променлив вектор. В магнитно поле възникват вихрови токове, насочени перпендикулярно на неговия вектор и преминаващи през затворен контур вътре в намотката. Те преминават през метала, поставен в тигела, докато го нагряват до точката на топене.

Предимства на индукционната пещ:

  • бързо и равномерно нагряване на метала веднага след включване на инсталацията;
  • насоченост на нагряване - нагрява се само металът, а не цялата инсталация;
  • висока скорост на топене и хомогенност на стопилката;
  • няма изпаряване на легиращите компоненти на метала;
  • инсталацията е екологична и безопасна.

Заваръчен инвертор може да се използва като генератор на индукционна пещ за топене на метал. Можете също да сглобите генератора според диаграмите по-долу със собствените си ръце.

Пещ за топене на метал на заваръчен инвертор

Този дизайн е прост и безопасен, тъй като всички инвертори са оборудвани с вътрешна защита от претоварване. Цялото сглобяване на пещта в този случай се свежда до направата на индуктор със собствените си ръце.

Обикновено се изпълнява под формата на спирала от медна тънкостенна тръба с диаметър 8-10 mm. Огъва се по шаблон с желания диаметър, като завоите се поставят на разстояние 5-8 мм. Броят на завоите е от 7 до 12, в зависимост от диаметъра и характеристиките на инвертора. Общото съпротивление на индуктора трябва да бъде такова, че да не предизвиква свръхток в инвертора, в противен случай той ще бъде задействан от вътрешната защита.

Индукторът може да се монтира в корпус от графит или текстолит и вътре да се монтира тигел. Можете просто да поставите индуктора върху топлоустойчива повърхност. Корпусът не трябва да провежда ток, в противен случай веригата на вихров ток ще премине през него и мощността на инсталацията ще бъде намалена. По същата причина не се препоръчва поставянето на чужди предмети в зоната на топене.

При работа от заваръчен инвертортялото му трябва да бъде заземено! Контактът и окабеляването трябва да бъдат разчетени за тока, извлечен от инвертора.


Отоплителната система на частна къща се основава на работата на печка или котел, висока производителности дълъг непрекъснат експлоатационен живот, който зависи както от марката и монтажа на самите отоплителни уреди, така и от правилна инсталациякомин.
ще намерите препоръки за избор котел на твърдо гориво, а в следващия - запознайте се с видовете и правилата:

Транзисторна индукционна пещ: схема

Има много различни начинисглобете със собствените си ръце. Доста проста и доказана схема на пещ за топене на метал е показана на фигурата:

    За да сглобите инсталацията със собствените си ръце, ще ви трябват следните части и материали:
  • два полеви транзистора от типа IRFZ44V;
  • два диода UF4007 (можете да използвате и UF4001);
  • резистор 470 Ohm, 1 W (можете да вземете два последователно свързани по 0,5 W всеки);
  • филмови кондензатори за 250 V: 3 броя с капацитет 1 микрофарад; 4 броя - 220 nF; 1 брой - 470 nF; 1 брой - 330 nF;
  • медна намотка в емайлирана изолация Ø1,2 mm;
  • медна намотка в емайлирана изолация Ø2 mm;
  • два пръстена от дросели, взети от компютърно захранване.

Последователност на сглобяване "Направи си сам":

  • Полевите транзистори са монтирани на радиатори. Тъй като веригата се нагрява много по време на работа, радиаторът трябва да е достатъчно голям. Можете също да ги инсталирате на един радиатор, но тогава трябва да изолирате транзисторите от метала с помощта на уплътнения и шайби, изработени от гума и пластмаса. Разположението на полеви транзистори е показано на фигурата.

  • Необходимо е да се направят два дросела. За тяхното производство медна тел с диаметър 1,2 мм се навива около пръстени, взети от захранването на всеки компютър. Тези пръстени са изработени от прахообразно феромагнитно желязо. Те трябва да се навиват от 7 до 15 завъртания на тел, като се опитват да поддържат разстоянието между завоите.

  • Изброените по-горе кондензатори са сглобени в батерия с общ капацитет 4,7 микрофарада. Свързване на кондензатори - паралелно.

  • Намотката на индуктора е изработена от медна тел с диаметър 2 мм. 7-8 завъртания на намотката се навиват върху цилиндричен предмет, подходящ за диаметъра на тигела, оставяйки достатъчно дълги краища, за да се свържат към веригата.
  • Свържете елементите на дъската в съответствие със схемата. Като източник на захранване се използва батерия 12 V, 7,2 A/h. Токът, консумиран при работа, е около 10 A, капацитетът на батерията в този случай е достатъчен за около 40 минути. Ако е необходимо, тялото на пещта е изработено от топлоустойчив материал, например текстолит. Мощността на устройството може да се променя чрез промяна на броя на завоите на намотката на индуктора и техния диаметър.
При продължителна работа нагревателните елементи могат да прегреят! Можете да използвате вентилатор, за да ги охладите.

Индукционен нагревател за топене на метал: видео

Лампа индукционна фурна

По-мощна индукционна пещ за топене на метали може да се сглоби ръчно върху вакуумни тръби. Диаграмата на устройството е показана на фигурата.

За генериране на високочестотен ток се използват 4 паралелно свързани лъчови лампи. Като индуктор се използва медна тръба с диаметър 10 mm. Уредът е оборудван с тримерен кондензатор за регулиране на мощността. Изходната честота е 27,12 MHz.

За да сглобите веригата, ви трябва:

  • 4 вакуумни тръби - тетроди, можете да използвате 6L6, 6P3 или G807;
  • 4 дросела за 100 ... 1000 μH;
  • 4 кондензатора при 0,01 uF;
  • неонова индикаторна лампа;
  • тунинг кондензатор.

Сглобяване на устройството със собствените си ръце:

  1. Индукторът е направен от медна тръба, която я огъва под формата на спирала. Диаметърът на завоите е 8-15 см, разстоянието между завоите е най-малко 5 мм. Краищата са калайдисани за запояване към веригата. Диаметърът на индуктора трябва да бъде с 10 mm по-голям от диаметъра на поставения вътре тигел.
  2. Поставете индуктора в корпуса. Може да бъде направен от топлоустойчив непроводим материал или от метал, осигуряващ топло и електрическа изолация от елементите на веригата.
  3. Каскадите от лампи се сглобяват по схемата с кондензатори и дросели. Каскадите са свързани паралелно.
  4. Свържете неонова индикаторна лампа - тя ще сигнализира за готовността на веригата за работа. Лампата се довежда до инсталационния корпус.
  5. Във веригата е включен кондензатор за настройка с променлив капацитет, дръжката му също е показана на корпуса.


За всички любители на студено пушени деликатеси ви предлагаме да научите как бързо и лесно да направите пушилня със собствените си ръце и да се запознаете със снимките и видео инструкциите за приготвяне на генератор за студено пушене.

Охлаждане на веригата

Индустриалните топилни инсталации са оборудвани със система принудително охлажданевода или антифриз. Водното охлаждане у дома ще изисква допълнителни разходи, сравними по цена с цената на самата инсталация за топене на метал.

Въздушното охлаждане с вентилатор е възможно, при условие че вентилаторът е достатъчно отдалечен. В противен случай металната намотка и другите елементи на вентилатора ще служат като допълнителна верига за затваряне на вихрови токове, което ще намали ефективността на инсталацията.

Елементите на електронните и ламповите вериги също могат активно да се нагряват. За охлаждането им са предвидени топлоотвеждащи радиатори.

Мерки за безопасност при работа

  • Основната опасност по време на работа е рискът от изгаряния от нагрети елементи на инсталацията и разтопен метал.
  • Веригата на лампата включва елементи с високо напрежение, така че трябва да бъде поставена затворен калъф, елиминиране на случайно докосване на елементи.
  • Електромагнитното поле може да въздейства върху обекти, които са извън кутията на устройството. Ето защо, преди работа, е по-добре да облечете дрехи без метални елементи, премахване на сложни устройства от зоната на покритие: телефони, цифрови фотоапарати.
Не се препоръчва използването на устройството за хора с имплантирани пейсмейкъри!

Домашна пещ за топене на метал може да се използва и за бързо нагряване на метални елементи, например, когато са калайдисани или оформени. Характеристиките на представените инсталации могат да бъдат коригирани конкретна задача, променяйки параметрите на дросела и изходния сигнал на генераторните установки - по този начин можете да постигнете максималната им ефективност.

Уредите, които се отопляват с електричество, а не на газ, са безопасни и удобни. Такива нагреватели не произвеждат сажди и неприятни миризми, а консумират голям бройелектричество. Отличен изход е да сглобите индукционен нагревател със собствените си ръце. Това спестява пари и допринася за семейния бюджет. Има много прости схеми, според които индукторът може да бъде сглобен самостоятелно.

За да се улесни разбирането на веригите и правилното сглобяване на конструкцията, би било полезно да разгледаме историята на електричеството. Методи на нагряване метални конструкцииелектромагнитните токови намотки се използват широко в промишленото производство на домакински уреди - бойлери, нагреватели и печки. Оказва се, че можете да направите работещ и издръжлив индукционен нагревател със собствените си ръце.

Принципът на работа на устройствата

Принципът на работа на устройствата

Известният британски учен от 19-ти век Фарадей прекарва 9 години в изследвания за превръщане на магнитните вълни в електричество. През 1931 г. най-накрая е направено откритие, наречено електромагнитна индукция. Телната намотка на бобината, в центъра на която има ядро ​​от магнитен метал, създава магнитно поле под силата на променлив ток. Под действието на вихрови потоци ядрото се нагрява.

Важен нюанс е, че нагряването ще се случи, ако променливият ток, захранващ бобината, промени вектора и знака на полето при високи честоти.

Откритието на Фарадей започва да се използва както в индустрията, така и в производството на домашно приготвени двигатели и електрически нагреватели. Първата леярна, базирана на вихров индуктор, е открита през 1928 г. в Шефилд. По-късно по същия принцип се отопляват цеховете на фабриките, а за подгряване на вода, метални повърхностипознавачите сглобиха индуктора със собствените си ръце.

Схемата на устройството от онова време е валидна и днес. Класически пример е индукционен котел, който включва:

  • метално ядро;
  • кадър;
  • топлоизолация.

По-малкото тегло, по-малкият размер и по-високата ефективност се постигат чрез тънки стоманени тръби, които формират основата на сърцевината. AT кухненски плочкииндукторът е сплескана намотка, разположена близо до плота.

Характеристиките на веригата за ускоряване на честотата на тока са както следва:

  • индустриалната честота от 50 Hz не е подходяща за домашно изработени устройства;
  • директното свързване на индуктора към мрежата ще доведе до бръмчене и слабо нагряване;
  • ефективно нагряване се извършва при честота 10 kHz.

Сглобяване по схеми

Всеки, запознат със законите на физиката, може да сглоби индуктивен нагревател със собствените си ръце. Сложността на устройството ще варира в зависимост от степента на подготвеност и опит на капитана.

Има много видео уроци, следвайки които можете да създадете ефективно устройство. Почти винаги е необходимо да се използват следните основни компоненти:

  • стоманена тел с диаметър 6-7 мм;
  • меден проводник за индуктор;
  • метална мрежа (за задържане на жицата вътре в кутията);
  • адаптери;
  • тръби за тялото (изработени от пластмаса или стомана);
  • високочестотен инвертор.

Това ще бъде достатъчно, за да сглобите индукционна намотка със собствените си ръце и именно тя е в основата на проточен бойлер. След подготовка необходими елементи можете да преминете директно към производствения процес на устройството:

  • нарежете жицата на сегменти от 6-7 см;
  • покрийте вътрешността на тръбата с метална мрежа и напълнете жицата до върха;
  • по подобен начин затворете отвора на тръбата отвън;
  • навийте медна жица около пластмасовия корпус най-малко 90 пъти за намотката;
  • поставете конструкцията в отоплителната система;
  • с помощта на инвертор свържете бобината към електричество.

Препоръчително е първо да заземите инвертора и да подготвите антифриз или вода.

Съгласно подобен алгоритъм можете лесно да сглобите индукционен котел, за който трябва:

  • изрежете заготовки от стоманена тръба 25 на 45 mm със стена не по-дебела от 2 mm;
  • заварете ги заедно, като ги свържете с по-малки диаметри;
  • заварете железни капаци към краищата и пробийте отвори за тръби с резба;
  • направете стойка за индукционна печка, като заварите два ъгъла от едната страна;
  • поставете плота в стойката от ъглите и го свържете към електрическата мрежа;
  • добавете охлаждаща течност към системата и включете отоплението.

Много индуктори работят с мощност не по-висока от 2 - 2,5 kW. Такива нагреватели са предназначени за стая от 20 - 25 m². Ако генераторът се използва в автосервиз, можете да го свържете към заваръчна машина, но Важно е да се вземат предвид някои нюанси:

  • Имате нужда от AC, а не DC като инвертор. Заваръчна машинаще трябва да проучите наличието на точки, където напрежението няма директна посока.
  • Броят на завъртанията към проводник с по-голямо напречно сечение се избира чрез математическо изчисление.
  • Ще е необходимо охлаждане на работните елементи.

Създаване на сложни тела

По-трудно е да направите HDTV отоплителна инсталация със собствените си ръце, но тя подлежи на радиолюбители, тъй като за да я съберете, ще ви е необходима мултивибраторна верига. Принципът на действие е подобен - вихровите токове, възникващи от взаимодействието на металния пълнител в центъра на бобината и собственото му силно магнитно поле загряват повърхността.

Проектиране на HDTV инсталации

Тъй като дори малки намотки произвеждат ток от около 100 A, ще трябва да се свърже резониращ капацитет към тях, за да се балансира индукционната тяга. Има 2 вида работни вериги за отопление на HDTV при 12 V:

  • свързан към електрическата мрежа.

  • целеви електрически;
  • свързан към електрическата мрежа.

В първия случай мини HDTV инсталация може да бъде сглобена за един час. Дори при липса на мрежа от 220 V, можете да използвате такъв генератор навсякъде, но ако имате автомобилни акумулаторикато източници на енергия. Разбира се, той не е достатъчно мощен, за да стопи метал, но е в състояние да се нагрее до високите температури, необходими за фина работа, например за нагряване на ножове и отвертки за от син цвят. За да го създадете, трябва да закупите:

  • полеви транзистори BUZ11, IRFP460, IRFP240;
  • автомобилна батерия от 70 A / h;
  • високоволтови кондензатори.

Токът на захранването от 11 A се намалява до 6 A по време на процеса на нагряване поради съпротивлението на метала, но остава нуждата от дебели проводници, които могат да издържат на ток от 11-12 A, за да се избегне прегряване.

Втората верига за инсталация за индукционно отопление в пластмасов корпус е по-сложна, базирана на драйвера IR2153, но е по-удобно да се изгради 100k резонанс върху регулатора. Необходимо е да управлявате веригата чрез мрежов адаптер с напрежение 12 V или повече. Захранващият блок може да бъде свързан директно към основната мрежа от 220 V с помощта на диоден мост. Резонансната честота е 30 kHz. Ще са необходими следните елементи:

  • феритна сърцевина 10 мм и дросел 20 оборота;
  • медна тръба като HDTV намотка с 25 оборота на дорник 5–8 cm;
  • кондензатори 250V.

Вихрови нагреватели

По-мощна инсталация, способна да нагрее болтовете до жълто, може да бъде сглобена по проста схема. Но по време на работа генерирането на топлина ще бъде доста голямо, така че се препоръчва да се инсталират радиатори на транзистори. Ще ви трябва и дросел, който можете да заемете от захранването на всеки компютър, както и следните помощни материали:

  • стоманена феромагнитна тел;
  • медна тел 1,5 мм;
  • полеви транзистори и диоди за обратно напрежение от 500 V;
  • ценерови диоди с мощност 2-3 W с изчисление 15 V;
  • прости резистори.

В зависимост от желания резултат, намотката на проводника върху медната основа е от 10 до 30 оборота. Следва сглобяването на веригата и подготовката на основната намотка на нагревателя от около 7 оборота от 1,5 мм меден проводник. Свързва се към веригата и след това към електричеството.

Майсторите, които са запознати със заваряването и работата с трифазен трансформатор, могат допълнително да се усъвършенстват Ефективност на устройствотокато същевременно намалява теглото и размера. За да направите това, трябва да заварите основите на две тръби, които ще служат както за сърцевина, така и за нагревател, и да заварите две тръби в тялото след навиване, за да подадете и премахнете охлаждащата течност.

Фокусирайки се върху схемите, можете бързо да сглобите индуктори с различен капацитет за отопление на вода, метали, отопление на къща, гараж и автосервиз. Също така е необходимо да запомните правилата за безопасност за ефективно обслужване на нагреватели от този тип, тъй като изтичането на охлаждаща течност от домашно направено устройство може да доведе до пожар.

Има определени условия за организиране на работа:

  • разстоянието между индукционния котел, стените, електрическите уреди трябва да бъде най-малко 40 см и е по-добре да се оттеглите на 1 м от пода и тавана;
  • с помощта на манометър и устройство за освобождаване на въздуха се осигурява система за сигурност зад изходната тръба;
  • за използване на устройства за предпочитане в затворени веригис принудителна циркулация на охлаждащата течност;
  • е възможно приложение в пластмасови тръбопроводи.

Самостоятелното сглобяване на индукционни генератори ще бъде евтино, но не и безплатно, защото имате нужда от достатъчно компоненти добро качество. Ако човек няма специални познания и опит в радиотехниката и заваряването, тогава не трябва самостоятелно да сглобявате нагревател за голяма площ, тъй като отоплителната мощност няма да надвишава 2,5 kW.

въпреки това самостоятелно сглобяванеиндукторът може да се разглежда като самообразование и усъвършенствано обучение на собственика на къщата на практика. Можете да започнете с малки устройства по прости схеми и тъй като принципът на работа в по-сложните устройства е същият, добавят се само допълнителни елементи и честотни преобразуватели, ще бъде лесно и доста бюджетно да го овладеете на етапи.

Във връзка с

Описание на метода

Индукционното нагряване е нагряването на материали чрез електрически токове, които се индуцират от променливо магнитно поле. Следователно, това е нагряването на продукти, изработени от проводими материали (проводници) от магнитното поле на индуктори (източници на променливо магнитно поле). Индукционното нагряване се извършва по следния начин. Електропроводим (метален, графитен) детайл се поставя в така наречения индуктор, който представлява един или повече навивки на тел (най-често мед). Мощни токове с различни честоти (от десетки Hz до няколко MHz) се индуцират в индуктора с помощта на специален генератор, в резултат на което около индуктора възниква електромагнитно поле. Електромагнитното поле индуцира вихрови токове в детайла. Вихровите токове нагряват детайла под действието на топлината на Джаул (вижте закона на Джоул-Ленц).

Системата индуктор-заготовка е безсердечен трансформатор, в който индукторът е първичната намотка. Заготовката е вторична намотка с късо съединение. Магнитният поток между намотките се затваря във въздуха.

При висока честота вихровите токове се изместват от образуваното от тях магнитно поле в тънки повърхностни слоеве на детайла Δ (повърхностен ефект), в резултат на което плътността им рязко се увеличава и детайлът се нагрява. Подлежащите слоеве на метала се нагряват поради топлопроводимост. Не е важен токът, а високата плътност на тока. В кожния слой Δ плътността на тока намалява в дпъти спрямо плътността на тока върху повърхността на детайла, докато 86,4% от топлината се отделя в кожния слой (от общото отделяне на топлина. Дълбочината на слоя на кожата зависи от честотата на излъчване: колкото по-висока е честотата, толкова по-тънка Зависи и от относителната магнитна проницаемост μ на материала на детайла.

За желязо, кобалт, никел и магнитни сплави при температури под точката на Кюри, μ има стойност от няколко стотици до десетки хиляди. За други материали (стопки, цветни метали, течни нискотопими евтектики, графит, електролити, електропроводима керамика и др.) μ е приблизително равно на единица.

Формула за изчисляване на дълбочината на кожата в mm:

,

където μ 0 = 4π 10 −7 е магнитната константа H/m, и ρ - специфично електрическо съпротивление на материала на детайла при температурата на обработка.

Например, при честота от 2 MHz, дълбочината на кожата за мед е около 0,25 mm, за желязо ≈ 0,001 mm.

Индукторът се нагрява много по време на работа, тъй като поглъща собственото си излъчване. В допълнение, той абсорбира топлинното излъчване от горещ детайл. Те правят индуктори от медни тръби, охладени от вода. Водата се подава чрез засмукване - това гарантира безопасност в случай на изгаряне или друго разхерметизиране на индуктора.

Приложение

  • Изключително чисто безконтактно топене, запояване и заваряване на метал.
  • Получаване на прототипи на сплави.
  • Огъване и термична обработка на машинни части.
  • Бизнес с бижута.
  • Обработка на малки части, които могат да бъдат повредени от нагряване с пламък или дъга.
  • Повърхностно втвърдяване.
  • Закаляване и термична обработка на детайли със сложна форма.
  • Дезинфекция на медицински инструменти.

Предимства

  • Високоскоростно нагряване или топене на всеки електропроводим материал.
  • Нагряването е възможно в атмосфера на защитен газ, в окисляваща (или редуцираща) среда, в непроводима течност, във вакуум.
  • Отопление през стените на защитна камера от стъкло, цимент, пластмаса, дърво - тези материали абсорбират много слабо електромагнитното излъчване и остават студени по време на работа на инсталацията. Нагрява се само електропроводим материал - метал (включително разтопен), въглерод, проводяща керамика, електролити, течни метали и др.
  • Поради възникващите MHD сили, течният метал се смесва интензивно, до задържането му във въздух или защитен газ - така се получават свръхчисти сплави в малки количества (левитационно топене, топене в електромагнитен тигел).
  • Тъй като нагряването се извършва чрез електромагнитно излъчване, няма замърсяване на детайла от продуктите на горенето на горелката при газово-пламъчно нагряване или от материала на електрода при нагряване с дъга. Поставянето на пробите в атмосфера на инертен газ и висока скорост на нагряване ще елиминира образуването на котлен камък.
  • Лесно използване поради малкия размер на индуктора.
  • Индукторът може да бъде направен в специална форма - това ще направи възможно равномерното нагряване на части от сложна конфигурация по цялата повърхност, без да води до тяхното изкривяване или локално незагряване.
  • Лесно е да се извърши локално и селективно отопление.
  • Тъй като най-интензивното нагряване се случва в тънките горни слоеве на детайла, а долните слоеве се нагряват по-нежно поради топлопроводимостта, методът е идеален за повърхностно втвърдяване на детайли (сърцевината остава вискозна).
  • Лесна автоматизация на оборудването - цикли на нагряване и охлаждане, контрол и задържане на температурата, подаване и изваждане на детайлите.

недостатъци

  • Повишената сложност на оборудването изисква квалифициран персонал за настройка и ремонт.
  • При лоша координация на индуктора с детайла е необходима по-голяма мощност на нагряване, отколкото при използване на нагревателни елементи, електрически дъги и др. за същата задача.

Индукционни отоплителни инсталации

При инсталации с работна честота до 300 kHz се използват инвертори на IGBT модули или MOSFET транзистори. Такива инсталации са предназначени за нагряване на големи части. За нагряване на малки части се използват високи честоти (до 5 MHz, обхват на средни и къси вълни), високочестотни инсталации са изградени върху електронни тръби.

Също така, за нагряване на малки части, високочестотните инсталации са изградени на MOSFET транзистори за работни честоти до 1,7 MHz. Контролирането и защитата на транзисторите при по-високи честоти представлява известни трудности, така че настройките на по-високи честоти все още са доста скъпи.

Индукторът за нагряване на малки части е малък по размер и малка индуктивност, което води до намаляване на качествения фактор на работната резонансна верига при ниски честоти и намаляване на ефективността, а също така представлява опасност за главния осцилатор (коефициентът на качество на резонансната верига е пропорционална на L / C, резонансната верига с нисък коефициент на качество е твърде добра „напомпана“ с енергия, образува късо съединение по протежение на индуктора и деактивира главния осцилатор). За повишаване на качествения фактор на осцилаторната верига се използват два начина:

  1. увеличаване на работната честота, което води до сложност и цена на инсталацията;
  2. използването на феромагнитни вложки в индуктора; залепване на индуктора с панели от феромагнитен материал.

Тъй като индукторът работи най-ефективно при високи честоти, индукционното нагряване получи индустриално приложение след разработването и началото на производството на мощни генераторни лампи. Преди Първата световна война индукционното нагряване е с ограничена употреба. По това време като генератори се използват високочестотни машинни генератори (работи на В. П. Вологдин) или инсталации за искров разряд.

Схемата на генератора по принцип може да бъде всяка (мултивибратор, RC генератор, генератор с независимо възбуждане, различни генератори за релаксация), работеща на товар под формата на индукторна намотка и с достатъчна мощност. Също така е необходимо честотата на трептене да бъде достатъчно висока.

Например, за да се "отреже" стоманена тел с диаметър 4 mm за няколко секунди, е необходима осцилационна мощност от поне 2 kW при честота от най-малко 300 kHz.

Схемата се избира по следните критерии: надеждност; стабилност на флуктуациите; стабилност на мощността, освободена в детайла; лекота на производство; лекота на настройка; минимален брой части за намаляване на разходите; използването на части, които дават общо намаляване на теглото и размерите и т.н.

В продължение на много десетилетия индуктивен триточков генератор се използва като генератор на високочестотни трептения (генератор на Hartley, генератор с обратна връзка с автотрансформатор, верига, базирана на индуктивен делител на напрежението в контура). Това е самовъзбуждаща се паралелна захранваща верига за анода и честотно-селективна верига, направена върху осцилаторна верига. Успешно се използва и продължава да се използва в лаборатории, ювелирни работилници, промишлени предприятия, както и в любителската практика. Например, по време на Втората световна война на такива инсталации е извършено повърхностно втвърдяване на ролките на танка Т-34.

Недостатъци от три точки:

  1. Ниска ефективност (по-малко от 40% при използване на лампа).
  2. Силно отклонение на честотата в момента на нагряване на детайли от магнитни материали над точката на Кюри (≈700С) (μ промени), което променя дълбочината на слоя на кожата и непредвидимо променя режима на топлинна обработка. При топлинна обработка на критични части това може да е неприемливо. Също така мощните радиочестотни инсталации трябва да работят в тесен диапазон от честоти, разрешени от Rossvyazokhrankultura, тъй като с лошо екраниране те всъщност са радиопредаватели и могат да пречат на телевизионното и радиоразпръскване, крайбрежните и спасителните служби.
  3. Когато заготовките се сменят (например от по-малки към по-големи), индуктивността на системата индуктор-заготовка се променя, което също води до промяна в честотата и дълбочината на слоя на кожата.
  4. При смяна на еднооборотни дросели на многооборотни, на по-големи или по-малки, честотата също се променя.

Под ръководството на Бабат, Лозински и други учени са разработени дву- и триконтурни генераторни вериги, които имат по-висока ефективност (до 70%), а също така по-добре поддържат работната честота. Принципът на тяхното действие е следният. Поради използването на свързани вериги и отслабването на връзката между тях, промяната в индуктивността на работната верига не води до силна промяна в честотата на веригата за настройка на честотата. Радиопредавателите са конструирани по същия принцип.

Съвременните високочестотни генератори са инвертори, базирани на IGBT възли или мощни MOSFET транзистори, обикновено направени по мостова или полумостова схема. Работи на честоти до 500 kHz. Портите на транзисторите се отварят с помощта на система за управление на микроконтролер. Системата за управление, в зависимост от задачата, ви позволява да държите автоматично
а) постоянна честота
б) постоянна мощност, отделена в детайла
в) максимална ефективност.
Например, когато магнитен материал се нагрява над точката на Кюри, дебелината на слоя на кожата се увеличава рязко, плътността на тока спада и детайлът започва да се нагрява по-зле. Магнитните свойства на материала също изчезват и процесът на обръщане на намагнитването спира - детайлът започва да се нагрява по-зле, съпротивлението на натоварване рязко намалява - това може да доведе до "разстоянието" на генератора и неговия отказ. Системата за управление следи прехода през точката на Кюри и автоматично увеличава честотата с рязко намаляване на натоварването (или намалява мощността).

Забележки

  • Индукторът трябва да бъде поставен възможно най-близо до детайла, ако е възможно. Това не само увеличава плътността на електромагнитното поле в близост до детайла (пропорционално на квадрата на разстоянието), но също така увеличава коефициента на мощност Cos(φ).
  • Увеличаването на честотата драстично намалява фактора на мощността (пропорционално на куба на честотата).
  • Когато магнитните материали се нагряват, допълнително се отделя топлина поради обръщане на намагнитването; тяхното нагряване до точката на Кюри е много по-ефективно.
  • При изчисляване на индуктора е необходимо да се вземе предвид индуктивността на гумите, водещи до индуктора, която може да бъде много по-голяма от индуктивността на самия индуктор (ако индукторът е направен под формата на единичен оборот с малък диаметър или дори част от завой - дъга).
  • Понякога като високочестотен генератор се използваха изведени от експлоатация мощни радиопредаватели, където антенната верига беше заменена с нагревателен индуктор.

Вижте също

Връзки

литература

  • Бабат Г.И., Свенчански А.Д.Електрически промишлени фурни. - М .: Госенергоиздат, 1948. - 332 с.
  • Бурак Я. И., Огирко И. В.Оптимално нагряване на цилиндрична обвивка с зависещи от температура характеристики на материала // мат. методи и физ.-мех. полета. - 1977. - Т. 5. - С. 26-30.
  • Василиев A.S.Лампа генератори за високочестотно отопление. – Л.: Машиностроение, 1990. – 80 с. - (Библиотека на високочестотния термист; брой 15). - 5300 екземпляра. - ISBN 5-217-00923-3
  • Власов В. Ф.Курс по радиотехника. - М .: Госенергоиздат, 1962. - 928 с.
  • Изюмов ​​Н. М., Линде Д. П.Основи на радиотехниката. - М .: Госенергоиздат, 1959. - 512 с.
  • Лозински М.Г.Промишлено приложение на индукционно нагряване. - М .: Издателство на Академията на науките на СССР, 1948. - 471 с.
  • Използването на високочестотни токове в електротермията / Изд. А. Е. Слухотски. – Л.: Машиностроение, 1968. – 340 с.
  • Слухотски А. Е.Индуктори. - Л.: Машиностроение, 1989. - 69 с. - (Библиотека на високочестотния термист; брой 12). - 10 000 екземпляра. -