Схема на индукционна пещ "Направи си сам". Индукционни пещи: принципи на работа, чертежи, как да го направите сами

Индукционното нагряване не е възможно без използването на три основни елемента:

• индуктор;
• генератор;
• нагревателен елемент.

Индукторът е намотка, обикновено изработена от медна тел, която генерира магнитно поле. Алтернаторът се използва за производство на високочестотен поток от стандартен 50 Hz поток от домакинска мощност. Като нагревателен елемент се използва метален предмет, способен да абсорбира топлинна енергия под въздействието на магнитно поле.

Ако свържете правилно тези елементи, можете да получите високопроизводително устройство, което е идеално за отопление на течна охлаждаща течност и отопление на къща. С помощта на генератор към индуктора се подава електрически ток с необходимите характеристики, т.е. на медна намотка. При преминаване през него потокът от заредени частици образува магнитно поле.

Принципът на работа на индукционните нагреватели се основава на появата на електрически токове вътре в проводниците, които се появяват под въздействието на магнитни полета.

Особеността на полето е, че има способността да променя посоката на електромагнитните вълни при високи честоти. Ако в това поле се постави някакъв метален предмет, той ще започне да се нагрява без директен контакт с индуктора под въздействието на създадените вихрови токове.

Високочестотният електрически ток, протичащ от инвертора към индукционната намотка, създава магнитно поле с постоянно променящ се вектор на магнитните вълни. Металът, поставен в това поле, се нагрява бързо

Липсата на контакт прави възможно загубите на енергия при прехода от един тип към друг незначителни, което обяснява повишената ефективност на индукционните котли.

За да загреете вода за отоплителния кръг, достатъчно е да осигурите контакта му с метален нагревател. Често като нагревателен елемент се използва метална тръба, през която просто преминава поток от вода. Водата едновременно охлажда нагревателя, което значително увеличава експлоатационния му живот.

Електромагнитът на индукционно устройство се получава чрез навиване на проводник около сърцевината на феромагнит. Получената индукционна намотка се нагрява и предава топлина към нагрятото тяло или към охлаждащата течност, протичаща наблизо през топлообменника

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 температурно-зависими характеристики на материала // Матем. методи и физ.-мех. полета. - 1977. - Бр. 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. - ISBN 5-217-00571-8.
• Фогел А. А.Индукционен метод за задържане на течни метали в суспензия / Изд. А. Н. Шамова. - 2-ро изд., поправено. - Л.: Машиностроение, 1989. - 79 с. - (Библиотека на високочестотния термист; брой 11). - 2950 екземпляра. - .

Принцип на действие

Последният вариант, най-често използван в отоплителните котли, стана търсен поради простотата на неговото изпълнение. Принципът на работа на индукционния нагревателен агрегат се основава на прехвърлянето на енергия от магнитно поле към охлаждащата течност (вода). Магнитното поле се образува в индуктора. Променливият ток, преминаващ през намотката, създава вихрови токове, които трансформират енергията в топлина.

Принципът на работа на инсталацията на индукционно отопление

Водата, подавана през долната тръба към котела, се нагрява чрез пренос на енергия и излиза през горната тръба, прониквайки по-нататък в отоплителната система. За създаване на налягане се използва вградена помпа. Постоянно циркулиращата вода в котела не позволява на елементите да се прегряват. Освен това, по време на работа, топлоносителят вибрира (при ниско ниво на шум), поради което отлаганията на котлен камък върху вътрешните стени на котела са невъзможни.

Индукционните нагреватели могат да бъдат изпълнени по различни начини.

Изчисляване на мощността

Тъй като индукционният метод на топене на стомана е по-евтин от подобни методи, основани на използването на мазут, въглища и други енергийни носители, изчисляването на индукционна пещ започва с изчисляването на мощността на уреда.

Мощността на индукционната пещ е разделена на активна и полезна, всяка от тях има своя собствена формула.

Като първоначални данни трябва да знаете:

• капацитетът на пещта, в разглеждания случай например, е равен на 8 тона;
• единична мощност (взета е нейната максимална стойност) - 1300 kW;
• честота на тока - 50 Hz;
• производителността на пещната инсталация е 6 тона на час.

Също така се изисква да се вземе предвид разтопеният метал или сплав: по условие това е цинк. Това е важен момент, топлинният баланс на топенето на чугун в индукционна пещ, както и на други сплави.

Полезната мощност, която се прехвърля към течния метал:

• Рpol \u003d Wtheor × t × P,
• Wtheor - специфична консумация на енергия, тя е теоретична и показва прегряване на метала с 10C;
• P - производителност на пещната инсталация, t/h;
• t - температура на прегряване на сплав или метална заготовка в пещ за баня, 0C
• Рpol \u003d 0,298 × 800 × 5,5 = 1430,4 kW.

Активна мощност:

• P \u003d Rpol / Yuterm,
• Rpol - взето от предишната формула, kW;
• Yuterm - ефективността на леярната пещ, нейните граници са от 0,7 до 0,85, средно те вземат 0,76.
• P = 1311,2 / 0,76 = 1892,1 kW, стойността се закръглява до 1900 kW.

На последния етап се изчислява мощността на индуктора:

• Кора \u003d P / N,
• P е активната мощност на пещната инсталация, kW;
• N е броят на индукторите, предвидени на пещта.
• Кора \u003d 1900 / 2 \u003d 950 kW.

Консумацията на енергия на индукционна пещ при топене на стомана зависи от нейната производителност и вида на индуктор.

Компоненти на пещта

Така че, ако се интересувате от индукционна мини-фурна "направи си сам", тогава е важно да знаете, че основният й елемент е нагревателна намотка. В случай на домашно приготвена версия е достатъчно да използвате индуктор, изработен от гола медна тръба с диаметър 10 mm

За индуктора се използва вътрешен диаметър 80-150 mm, а броят на завоите е 8-10. Важно е завоите да не се докосват, а разстоянието между тях да е 5-7 мм. Части от индуктора не трябва да влизат в контакт с неговия екран, минималният просвет трябва да бъде 50 mm.

Ако ще правите сами индукционна пещ, тогава трябва да знаете, че водата или антифризът охлаждат индукторите в промишлен мащаб. В случай на ниска мощност и къса работа на създаденото устройство е възможно да се направи без охлаждане. Но по време на работа индукторът става много горещ, а нагарът върху медта може не само да намали драстично ефективността на устройството, но и да доведе до пълна загуба на неговата производителност. Невъзможно е да направите индуктор с охлаждане сами, така че ще трябва да се сменя редовно. Не трябва да се използва принудително въздушно охлаждане, тъй като случай на вентилатор, поставен близо до бобината, ще „привлече“ ЕМП към себе си, което ще доведе до прегряване и намаляване на ефективността на пещта.

Проблемът с индукционното нагряване на заготовки, изработени от магнитни материали

Ако инверторът за индукционно нагряване не е автоосцилатор, няма самонастройваща се верига (PLL) и работи от външен главен осцилатор (с честота, близка до резонансната честота на осцилатор "индуктор - компенсираща кондензаторна банка" верига). В момента, в който детайлът от магнитен материал се въвежда в индуктора (ако размерите на детайла са достатъчно големи и съизмерими с размерите на индуктора), индуктивността на индуктора се увеличава рязко, което води до рязко намаляване на естественото резонансна честота на осцилаторната верига и нейното отклонение от честотата на главния осцилатор. Веригата излиза от резонанс с главния осцилатор, което води до увеличаване на неговото съпротивление и рязко намаляване на мощността, предавана към детайла. Ако мощността на уреда се управлява от външно захранване, тогава естествената реакция на оператора е да увеличи захранващото напрежение на уреда. Когато детайлът се нагрява до точката на Кюри, неговите магнитни свойства изчезват, собствената честота на осцилаторната верига се връща обратно към честотата на главния осцилатор. Съпротивлението на веригата рязко намалява, консумацията на ток рязко се увеличава. Ако операторът няма време да премахне повишеното захранващо напрежение, уредът прегрява и се поврежда.
Ако инсталацията е оборудвана с автоматична система за управление, тогава системата за управление трябва да наблюдава прехода през точката на Кюри и автоматично да намали честотата на главния осцилатор, като го настрои до резонанс с осцилаторната верига (или да намали подаваната мощност, ако честотата промяната е неприемлива).

Ако се нагряват немагнитни материали, тогава горното няма значение. Въвеждането на заготовка, изработена от немагнитен материал в индуктора, практически не променя индуктивността на индуктора и не измества резонансната честота на работния колебателен кръг и няма нужда от система за управление.

Ако размерите на детайла са много по-малки от размерите на индуктора, тогава той също не измества значително резонанса на работната верига.

индукционни готварски печки

Основна статия: Индукционна готварска печка

Индукционна готварска печка- електрическа кухненска печка, която загрява метални прибори с индуцирани вихрови токове, генерирани от високочестотно магнитно поле, с честота 20-100 kHz.

Такава печка има висока ефективност в сравнение с нагревателните елементи на електрическите печки, тъй като за нагряване на корпуса се изразходва по-малко топлина и освен това няма период на ускорение и охлаждане (когато генерираната енергия, но не се абсорбира от съдовете, се губи ).

Индукционни топилни пещи

Основна статия: Индукционна тигелна  пещ

Индукционни (безконтактни) топилни пещи - електрически пещи за топене и прегряване на метали, в които нагряването се получава поради вихрови токове, които възникват в метален тигел (и метал), или само в метал (ако тигелът не е направен от метал; този метод на нагряване е по-ефективен, ако тигелът е лошо изолиран).

Използва се в леярски цехове на фабрики, както и в цехове за прецизно леене и ремонтни работилници на машиностроителни заводи за получаване на висококачествени стоманени отливки. Възможно е топене на цветни метали (бронз, месинг, алуминий) и техните сплави в графитен тигел. Индукционната пещ работи на принципа на трансформатор, при който първичната намотка е индуктор с водно охлаждане, вторичната и в същото време натоварване е металът в тигела. Нагряването и топенето на метала възникват поради протичащите в него токове, които възникват под въздействието на електромагнитното поле, създадено от индуктора.

История на индукционното нагряване

Откриването на електромагнитната индукция през 1831 г. принадлежи на Майкъл Фарадей. Когато проводник се движи в полето на магнит, в него се индуцира ЕМП, точно както при движение на магнит, чиито силови линии пресичат проводящата верига. Токът във веригата се нарича индуктивен. Изобретенията на много устройства се основават на закона за електромагнитната индукция, включително определящите - генератори и трансформатори, които генерират и разпределят електрическа енергия, която е фундаменталната основа на цялата електроиндустрия.

През 1841 г. Джеймс Джоул (и независимо от него Емил Ленц) формулира количествена оценка на топлинния ефект на електрическия ток: „Мощността на топлината, отделена на единица обем на средата по време на потока на електрически ток, е пропорционална на продукта на плътността на електрическия ток и големината на силата на електрическото поле” (закон на Джоул - Ленц). Топлинният ефект на индуцирания ток доведе до търсенето на устройства за безконтактно нагряване на метали. Първите експерименти за нагряване на стомана с индуктивен ток са направени от Е. Колби в САЩ.

Първият успешно действащ т.нар. Каналната индукционна пещ за топене на стомана е построена през 1900 г. от Benedicks Bultfabrik в Gysing, Швеция. В уважаваното от онова време списание "ИНЖЕНЕРЪТ" на 8 юли 1904 г. се появява известният, където шведският изобретател инженер F. A. Kjellin разказва за своето развитие. Пещта се захранваше от еднофазен трансформатор. Топенето се извършва в тигел под формата на пръстен, металът в него представлява вторичната намотка на трансформатор, захранван от ток от 50-60 Hz.

Първата пещ с мощност 78 kW е пусната в експлоатация на 18 март 1900 г. и се оказва много неикономична, тъй като капацитетът на топене е само 270 кг стомана на ден. Следващата пещ е произведена през ноември същата година с мощност 58 kW и капацитет 100 kg за стомана. Пещта показа висока рентабилност, капацитетът на топене е от 600 до 700 кг стомана на ден. Износването поради термични колебания обаче е на неприемливо ниво, честите смени на облицовката намаляват получената ефективност.

Изобретателят стигна до заключението, че за максимална производителност на топене е необходимо да се остави значителна част от стопилката по време на разтоварването, което избягва много проблеми, включително износване на облицовката. Този метод на топене на стомана с остатък, който започна да се нарича "блато", е оцелял и до днес в някои индустрии, където се използват пещи с голям капацитет.

През май 1902 г. е пусната в експлоатация значително подобрена пещ с капацитет 1800 кг, изхвърлянето е 1000-1100 кг, балансът е 700-800 кг, мощността е 165 kW, капацитетът на топене на стомана може да достигне до 4100 кг на ден! Подобен резултат за консумация на енергия от 970 kWh/t впечатлява със своята ефективност, която не отстъпва много на съвременната производителност от около 650 kWh/t. Според изчисленията на изобретателя, от консумация на мощност от 165 kW, 87,5 kW са влезли в загуби, полезната топлинна мощност е 77,5 kW и се получава много висока обща ефективност от 47%. Рентабилността се обяснява с пръстеновидния дизайн на тигела, който направи възможно да се направи многооборотен индуктор с нисък ток и високо напрежение - 3000 V. Съвременните пещи с цилиндричен тигел са много по-компактни, изискват по-малко капиталови инвестиции, по-лесни са да работят, оборудвани с много подобрения за сто години от тяхното развитие, но ефективността се увеличава незначително. Вярно е, че изобретателят в публикацията си е пренебрегнал факта, че електричеството се плаща не за активна мощност, а за пълна мощност, която при честота от 50-60 Hz е приблизително два пъти по-висока от активната мощност. А в съвременните пещи реактивната мощност се компенсира от кондензаторна банка.

Със своето изобретение инженерът F. A. Kjellin положи основите на развитието на индустриални канални пещи за топене на цветни метали и стомана в индустриалните страни на Европа и Америка. Преходът от 50-60 Hz канални пещи към модерни високочестотни тигелни пещи продължи от 1900 до 1940 г.

Отоплителна система

За да направят индукционен нагревател, опитни майстори използват прост заваръчен инвертор, който преобразува директно напрежение в променливо напрежение. За такива случаи се използва кабел с напречно сечение 6-8 мм, но не стандартно за заваръчни машини от 2,5 мм.

Такива отоплителни системи задължително трябва да бъдат от затворен тип, а управлението е автоматично. За друга безопасност се нуждаете от помпа, която ще циркулира през системата, както и клапан за обезвъздушаване. Такъв нагревател трябва да бъде защитен от дървени мебели, както и от пода и тавана на поне 1 метър.

Изпълнение у дома

Индукционното отопление все още не е завладяло достатъчно пазара поради високата цена на самата отоплителна система. Така например за промишлени предприятия такава система ще струва 100 000 рубли, за домашна употреба - от 25 000 рубли. и по-високо. Следователно интересът към веригите, които ви позволяват да създадете домашен индукционен нагревател със собствените си ръце, е напълно разбираем.

индукционен отоплителен котел

Базирана на трансформатор

Основният елемент на индукционната отоплителна система с трансформатор ще бъде самото устройство, което има първична и вторична намотки. Вихровите потоци ще се образуват в първичната намотка и ще създадат електромагнитно индукционно поле. Това поле ще засегне вторичния, който всъщност е индукционен нагревател, физически реализиран под формата на тяло на отоплителен котел. Това е вторичната намотка с късо съединение, която прехвърля енергия към охлаждащата течност.

Вторична късо съединение намотка на трансформатора

Основните елементи на инсталацията за индукционно отопление са:

• ядро;
• навиване;
• два вида изолация - топло и електрическа изолация.

Сърцевината представлява две феримагнитни тръби с различни диаметри с дебелина на стената най-малко 10 mm, заварени една в друга. По външната тръба е направена тороидална намотка от медна тел. Необходимо е да се наложат от 85 до 100 завъртания с еднакво разстояние между завоите. Променливият ток, променящ се във времето, създава вихрови потоци в затворена верига, които загряват сърцевината, а оттам и охлаждащата течност, чрез индукционно нагряване.

Използване на високочестотен заваръчен инвертор

Индукционен нагревател може да бъде създаден с помощта на заваръчен инвертор, където основните компоненти на веригата са алтернатор, индуктор и нагревателен елемент.

Генераторът се използва за преобразуване на стандартната 50 Hz честота на мрежата в ток с по-висока честота. Този модулиран ток се прилага към цилиндричен индуктор, където като намотка се използва меден проводник.

Медна тел за навиване

Бобината създава променливо магнитно поле, чийто вектор се променя с честотата, зададена от генератора. Създадените вихрови токове, индуцирани от магнитното поле, загряват металния елемент, който предава енергия на охлаждащата течност. По този начин се изпълнява друга схема за индукционно отопление "направи си сам".

Нагревателен елемент може да бъде създаден и със собствените си ръце от нарязана метална тел с дължина около 5 мм и парче полимерна тръба, в която е поставен металът. Когато монтирате клапани в горната и долната част на тръбата, проверете плътността на пълнене - не трябва да има свободно пространство. Съгласно схемата около 100 завъртания на медно окабеляване са насложени отгоре на тръбата, която е индукторът, свързан към клемите на генератора. Индукционното нагряване на медна тел се получава поради вихрови токове, генерирани от променливо магнитно поле.

Забележка: Индукционните нагреватели, направени сами, могат да бъдат направени по всяка схема, основното нещо, което трябва да запомните, е, че е важно да се извърши надеждна топлоизолация, в противен случай ефективността на отоплителната система ще спадне значително. .

Предимства и недостатъци на устройството

„Плюсовете“ на вихровия индукционен нагревател са многобройни. Това е проста схема за самостоятелно производство, повишена надеждност, висока ефективност, относително ниски разходи за енергия, дълъг експлоатационен живот, ниска вероятност от повреди и др.

Производителността на устройството може да бъде значителна, единици от този тип се използват успешно в металургичната индустрия. По отношение на скоростта на нагряване на охлаждащата течност, устройства от този тип уверено се конкурират с традиционните електрически котли, температурата на водата в системата бързо достига необходимото ниво.

По време на работа на индукционния котел нагревателят леко вибрира. Тази вибрация изтръсква варовик и други възможни замърсители от стените на металната тръба, така че подобно устройство рядко се налага да се почиства. Разбира се, отоплителната система трябва да бъде защитена от тези замърсители с механичен филтър.

Индукционната намотка нагрява метала (тръба или парчета тел), поставен вътре в нея, използвайки високочестотни вихрови токове, контакт не е необходим

Постоянният контакт с вода също минимизира вероятността от изгаряне на нагревателя, което е доста често срещан проблем за традиционните котли с нагревателни елементи. Въпреки вибрациите, котелът работи изключително тихо, не се изисква допълнителна шумоизолация на мястото на монтаж на устройството.

Индукционните котли също са добри, защото почти никога не пропускат, само ако инсталацията на системата е извършена правилно. Липсата на течове се дължи на безконтактния метод за прехвърляне на топлинна енергия към нагревателя. Охлаждащата течност, използваща описаната по-горе технология, може да се нагрее почти до състояние на пара.

Това осигурява достатъчна термична конвекция, за да стимулира ефективното движение на охлаждащата течност през тръбите. В повечето случаи отоплителната система няма да трябва да бъде оборудвана с циркулационна помпа, въпреки че всичко зависи от характеристиките и оформлението на конкретна отоплителна система.

Понякога е необходима циркулационна помпа. Инсталирането на устройството е сравнително лесно. Въпреки че това ще изисква известни умения при инсталирането на електрически уреди и отоплителни тръби.

Но това удобно и надеждно устройство има редица недостатъци, които също трябва да се имат предвид. Например, котелът загрява не само охлаждащата течност, но и цялото работно пространство около него. Необходимо е да се отдели отделна стая за такава единица и да се премахнат всички чужди предмети от нея. За човек дълъг престой в непосредствена близост до работещ котел също може да бъде опасен.

Индукционните нагреватели изискват електричество за работа. И домашно, и фабрично произведено оборудване са свързани към битова AC мрежа.

Устройството изисква електричество, за да работи. В райони, където няма свободен достъп до това предимство на цивилизацията, индукционният котел ще бъде безполезен. Да, и там, където има чести прекъсвания на захранването, той ще демонстрира ниска ефективност.

Може да възникне експлозия, ако с инструмента не се работи внимателно.

Ако охлаждащата течност се прегрее, тя ще се превърне в пара. В резултат на това налягането в системата ще се увеличи драстично, което тръбите просто не могат да издържат, те ще се спукат. Следователно, за нормалната работа на системата, устройството трябва да бъде оборудвано поне с манометър и още по-добре - устройство за аварийно изключване, термостат и др.

Всичко това може значително да увеличи цената на домашен индукционен котел. Въпреки че устройството се счита за практически безшумно, това не винаги е така. Някои модели, поради различни причини, все още може да издават известен шум. За самостоятелно изработено устройство вероятността от такъв резултат се увеличава.

В дизайна както на фабричните, така и на домашните индукционни нагреватели, практически няма износващи се компоненти. Издържат дълго време и работят безупречно.

Домашни индукционни котли

Най-простата схема на устройството, което се сглобява, се състои от парче пластмасова тръба, в кухината на която се полагат различни метални елементи, за да се създаде ядро. Това може да бъде тънка неръждаема тел, навита на топки, нарязана на малки парчета тел - тел с диаметър 6-8 мм или дори бормашина с диаметър, съответстващ на вътрешния размер на тръбата. Отвън към него са залепени пръчки от фибростъкло и върху тях е навита тел с дебелина 1,5-1,7 мм в стъклена изолация. Дължината на проводника е около 11 м. Технологията на производство може да се проучи, като гледате видеото:

След това беше тестван самоделен индукционен нагревател, като се напълни с вода и се свърже към фабрично произведен индукционен котлон ORION с мощност 2 kW вместо стандартен индуктор. Резултатите от теста са показани в следното видео:

Други майстори препоръчват да вземете заваръчен инвертор с ниска мощност като източник, като свържете клемите на вторичната намотка към клемите на бобината. Ако внимателно проучите работата, извършена от автора, тогава възникват следните заключения:

• Авторът свърши добра работа и неговият продукт, разбира се, работи.
• Не са правени изчисления за дебелината на жицата, броя и диаметъра на завоите на намотката. Параметрите на намотката са взети по аналогия с плота, съответно индукционният бойлер ще се окаже не по-висок от 2 kW.
• В най-добрия случай домашно направен агрегат ще може да загрява вода за два отоплителни радиатора от 1 kW всеки, това е достатъчно за отопление на една стая. В най-лошия случай отоплението ще бъде слабо или ще изчезне напълно, тъй като тестовете са проведени без поток на охлаждащата течност.

Трудно е да се направят по-точни заключения поради липсата на информация за по-нататъшни тестове на устройството. Друг начин за самостоятелно организиране на индукционно нагряване на вода за отопление е показан в следното видео:

Радиатор, заварен от няколко метални тръби, действа като външно ядро ​​за вихрови токове, създадени от намотката на същия индукционен плот. Изводите са както следва:

• Топлинната мощност на получения нагревател не надвишава електрическата мощност на панела.
• Броят и размерът на тръбите са избрани произволно, но осигуряват достатъчна повърхност за пренос на топлина, генерирана от вихровите токове.
• Тази схема на индукционния нагревател се оказа успешна за конкретния случай, когато апартаментът е заобиколен от помещенията на други отопляеми апартаменти. Освен това авторът не е показал работата на инсталацията през студения сезон с фиксиране на температурата на въздуха в помещенията.

За да потвърдите направените заключения, се предлага да гледате видеоклип, където авторът се опита да използва подобен нагревател в отделна изолирана сграда:

Принцип на действие

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). В индуктора с помощта на специален генератор се индуцират мощни токове с различни честоти (от десетки Hz до няколко MHz), в резултат на което около индуктора възниква електромагнитно поле. Електромагнитното поле индуцира вихрови токове в детайла. Вихровите токове нагряват детайла под действието на джаулова топлина.

Индуктор-пуста система е трансформатор без ядро, в който индукторът е първичната намотка. Заготовката е като че ли вторична намотка, 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 (ефект на кожата), в резултат на което плътността им рязко се увеличава и детайлът се нагрява. Подлежащите метални слоеве се нагряват чрез топлопроводимост. Не е важен токът, а високата плътност на тока. В кожния слой Δ плътността на тока се увеличава дпъти спрямо плътността на тока в детайла, докато 86,4% от топлината от общото отделяне на топлина се отделя в слоя на кожата. Дълбочината на кожния слой зависи от честотата на излъчване: колкото по-висока е честотата, толкова по-тънък е кожният слой. 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, електропроводима керамика и др.) μ е приблизително равно на единица.

Формула за изчисляване на дълбочината на кожата в mm:

Δ=103ρμπf(\displaystyle \Delta =10^(3)(\sqrt (\frac (\rho)(\mu \pi f)))),

където ρ - специфично електрическо съпротивление на материала на детайла при температура на обработка, Ohm m, е- честота на електромагнитното поле, генерирано от индуктора, Hz.

Например, при честота от 2 MHz, дълбочината на кожата за мед е около 0,047 mm, за желязо ≈ 0,0001 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.

Принцип на действие

Топилният блок на индукционната пещ се използва за нагряване на голямо разнообразие от метали и сплави. Класическият дизайн се състои от следните елементи:

1. Дренажна помпа.
2. Индуктор с водно охлаждане.
3. Рамка от неръждаема стомана или алуминий.
4. Контактна зона.
5. Огнище от топлоустойчив бетон.
6. Опора с хидравличен цилиндър и лагер.

Принципът на действие се основава на създаването на вихрови токове на Фуко. По правило по време на работа на домакински уреди такива токове причиняват повреди, но в този случай те се използват за нагряване на заряда до необходимата температура. Почти цялата електроника започва да се нагрява по време на работа. Този негативен фактор при използването на електричеството се използва в пълния си потенциал.

Предимства на устройството

Индукционната топилна пещ се използва сравнително наскоро. На производствените площадки се монтират известни мартенови пещи, доменни пещи и други видове оборудване. Такава пещ за топене на метал има следните предимства:

1. Прилагането на принципа на индукция ви позволява да направите оборудването компактно. Ето защо няма проблеми с поставянето им в малки стаи. Пример са доменни пещи, които могат да се монтират само в подготвени помещения.
2. Резултатите от проведените проучвания показват, че ефективността е почти 100%.
3. Висока скорост на топене. Високият индекс на ефективност определя, че е необходимо много по-малко време за нагряване на метала в сравнение с други пещи.
4. Някои пещи по време на топене могат да доведат до промяна в химичния състав на метала. Индукцията заема първо място по чистота на стопилката. Генерираните токове на Фуко загряват детайла отвътре, което елиминира възможността за попадане в състава на различни примеси.

Това е последното предимство, което определя разпространението на индукционната пещ в бижутата, тъй като дори малка концентрация на чужди примеси може да повлияе неблагоприятно на резултата.

Поради факта, че М. Фарадей открива феномена на електромагнитната индукция още през 1831 г., светът видя голям брой устройства, които загряват вода и други среди.

Тъй като това откритие е реализирано, хората го използват ежедневно в ежедневието:

• Електрическа кана с дисков нагревател за нагряване на вода;
• Фурна за мултикукър;
• индукционен плот;
• Микровълнови печки (печка);
• Нагревател;
• Отоплителна колона.

Също така отворът се прилага към екструдера (не механичен). Преди това се използваше широко в металургията и други индустрии, свързани с обработката на метали. Фабричният индуктивен котел работи на принципа на действие на вихрови токове върху специално ядро, разположено във вътрешността на бобината. Вихровите токове на Фуко са повърхностни, така че е по-добре да вземете куха метална тръба като сърцевина, през която преминава елементът на охлаждащата течност.

Появата на електрически токове възниква поради подаване на променливо напрежение към намотката, което води до появата на променливо електрическо магнитно поле, което променя потенциалите 50 пъти / сек. при стандартна индустриална честота от 50 Hz.

В същото време индукционната намотка на Ruhmkorff е проектирана по такъв начин, че може да бъде свързана директно към AC мрежата. В производството за такова отопление се използват високочестотни електрически токове - до 1 MHz, така че е доста трудно да се постигне работата на устройството при 50 Hz. Дебелината на проводника и броят на завоите на намотката, използвани от устройството, се изчисляват отделно за всяка единица по специален метод за необходимата топлинна мощност. Домашно приготвено мощно устройство трябва да функционира ефективно, бързо да загрява водата, протичаща през тръбата, и да не се нагрява.

Организациите инвестират много в разработването и внедряването на такива продукти, т.е:

• Всички задачи са решени успешно;
• Ефективността на отоплителното устройство е 98%;
• Функции без прекъсване.

В допълнение към най-високата ефективност, не може да не привлече скоростта, с която се извършва нагряването на средата, преминаваща през сърцевината. На фиг. предлага се схема на функциониране на индукционен бойлер, създаден в завода. Такава схема има единица с марка VIN, която се произвежда от завода в Ижевск.

Колко дълго ще работи устройството зависи единствено от това колко стегнат е корпусът и изолацията на завоите на проводника не е повредена, а това е доста значителен период, според производителя - до 30 години.

За всички тези предимства, които устройството има 100%, трябва да платите много пари, индуктор, магнитен бойлер е най-скъпият от всички видове отоплителни инсталации. Ето защо много майстори предпочитат сами да сглобят ултраикономичен агрегат за отопление.

Правила за самостоятелно производство на оборудване

За да работи правилно инсталацията за индукционно отопление, токът за такъв продукт трябва да съответства на мощността (трябва да бъде най-малко 15 ампера, ако е необходимо, може да бъде повече).

• Жицата трябва да бъде нарязана на парчета не повече от пет сантиметра. Това е необходимо за ефективно отопление във високочестотно поле.
• Тялото трябва да е с диаметър не по-малък от подготвената тел и да има дебели стени.
• За закрепване към отоплителната мрежа от едната страна на конструкцията е прикрепен специален адаптер.
• В долната част на тръбата трябва да се постави мрежа, за да се предотврати падането на проводника.
• Последният е необходим в такова количество, че да запълни цялото вътрешно пространство.
• Дизайнът е затворен, поставен е адаптер.
• След това от тази тръба се изгражда намотка. За да направите това, го увийте с вече подготвена тел. Трябва да се спазва броят на завоите: минимум 80, максимум 90.
• След свързване към отоплителната система водата се излива в апарата. Бобината е свързана към подготвения инвертор.
• Инсталирана е водна помпа.
• Температурният регулатор е инсталиран.

По този начин изчисляването на индукционното нагряване ще зависи от следните параметри: дължина, диаметър, температура и време за обработка

Обърнете внимание на индуктивността на гумите, водещи до индуктора, която може да бъде много по-висока от самата индуктор.

Високо прецизно индукционно нагряване

Такова отопление има най-простия принцип, тъй като е безконтактно. Високочестотното импулсно нагряване дава възможност за постигане на най-високи температурни условия, при които е възможно да се обработват най-трудните метали при топене. За извършване на индукционно нагряване е необходимо да се създаде необходимото напрежение от 12V (волта) и честотата на индуктивността в електромагнитни полета.

Това може да стане в специално устройство - индуктор. Захранва се с електричество от индустриално захранване при 50 Hz.

За това е възможно да се използват индивидуални захранвания - преобразуватели / генератори. Най-простото устройство за нискочестотно устройство е спирала (изолиран проводник), която може да бъде поставена във вътрешността на метална тръба или навита около нея. Течащите потоци загряват тръбата, която в бъдеще дава топлина на хола.

Използването на индукционно нагряване при минимални честоти не е често явление. Най-често срещаната обработка на метали с по-висока или средна честота. Такива устройства се отличават с факта, че магнитната вълна отива на повърхността, където се разпада. Енергията се превръща в топлина. За да бъде ефектът по-добър, двата компонента трябва да имат сходна форма. Къде се прилага топлина?

Днес използването на високочестотно отопление е широко разпространено:

• За топене на метали и тяхното запояване по безконтактен метод;
• Инженерна индустрия;
• Бизнес с бижута;
• Създаване на малки елементи (плочи), които могат да се повредят при използване на други техники;
• Втвърдяване на повърхности на детайли, различни конфигурации;
• Термична обработка на части;
• Медицинска практика (дезинфекция на устройства/инструменти).

Отоплението може да реши много проблеми.

Какво е индукционно нагряване

Как работи индукционният бойлер.

Индукционното устройство работи с енергията, генерирана от електромагнитното поле. Той се абсорбира от топлоносителя, след което го предава в помещенията:

1. Индуктор създава електромагнитно поле в такъв бойлер. Това е многооборотна цилиндрична телена намотка.
2. Течейки през него, променлив електрически ток около намотката генерира магнитно поле.
3. Неговите линии са разположени перпендикулярно на вектора на електромагнитния поток. При преместване те пресъздават затворен кръг.
4. Вихровите токове, създадени от променлив ток, преобразуват енергията на електричеството в топлина.

Топлинната енергия по време на индукционно нагряване се изразходва пестеливо и при ниска скорост на нагряване. Благодарение на това индукционното устройство довежда водата за отоплителната система до висока температура за кратък период от време.

Характеристики на устройството

Електрическият ток е свързан към първичната намотка.

Индукционното нагряване се извършва с помощта на трансформатор. Състои се от двойка намотки:

• външен (първичен);
• късо съединение вътрешно (вторично).

В дълбоката част на трансформатора възникват вихрови токове. Те пренасочват възникващото електромагнитно поле към вторичната верига. Той едновременно изпълнява функцията на тялото и действа като нагревателен елемент за водата.

С увеличаване на плътността на вихровите потоци, насочени към сърцевината, тя първо се нагрява, след това целият топлинен елемент.

За подаване на хладна вода и отстраняване на подготвената охлаждаща течност към отоплителната система, индукционният нагревател е оборудван с двойка тръби:

1. Долният е монтиран на входа на водопровода.
2. Горният разклонител - към захранващата секция на отоплителната система.

От какви елементи се състои устройството и как работи

Индукционният бойлер се състои от следните конструктивни елементи:

Снимка	Структурен възел
	Индуктор. Състои се от много намотки от медна тел. Те генерират електромагнитно поле.
	Нагревателен елемент. Това е тръба, изработена от метални или стоманени тел, поставени вътре в индуктора.
	Генератор. Той преобразува битовата електроенергия във високочестотен електрически ток. Ролята на генератора може да се играе от инвертор от заваръчната машина.

Схемата на работа на отоплителната система с индукционен бойлер.

Когато всички компоненти на устройството взаимодействат, топлинната енергия се генерира и прехвърля към водата.Схемата на работа на устройството е както следва:

1. Генераторът произвежда високочестотен електрически ток. След това го предава на индукционна намотка.
2. Тя, след като е възприела тока, го превръща в електрическо магнитно поле.
3. Нагревателят, разположен вътре в намотката, се нагрява от действието на вихрови потоци, които се появяват поради промяна на вектора на магнитното поле.
4. Водата, циркулираща вътре в елемента, се нагрява от него. След това влиза в отоплителната система.

Предимства и недостатъци на метода на индукционно нагряване

Устройството е компактно и заема малко място.

Индукционните нагреватели са надарени с такива предимства:

• високо ниво на ефективност;
• не се нуждаят от честа поддръжка;
• те заемат малко свободно място;
• поради вибрациите на магнитното поле, мащабът не се утаява вътре в тях;
• устройствата са безшумни;
• те са безопасни;
• поради херметичността на корпуса няма течове;
• работата на нагревателя е напълно автоматизирана;
• уредът е екологичен, не отделя сажди, сажди, въглероден окис и др.

На снимката - фабричен индукционен котел за нагряване на вода.

Основният недостатък на устройството е високата цена на фабричните му модели..

Този недостатък обаче може да бъде изравнен, ако сглобите индукционен нагревател със собствените си ръце. Уредът е монтиран от лесно достъпни елементи, цената им е ниска.

Предимства от използването на всички видове индукционни нагреватели

Индукционният нагревател има несъмнени предимства и е лидер сред всички видове устройства. Това предимство се състои в следното:

• Консумира по-малко електроенергия и не замърсява околната среда.
• Лесен за работа, осигурява висококачествена работа и ви позволява да контролирате процеса.
• Нагряването през стените на камерата осигурява специална чистота и възможност за получаване на свръхчисти сплави, докато топенето може да се извършва в различни атмосфери, включително инертни газове и във вакуум.
• С негова помощ е възможно равномерно нагряване на детайли от всякаква форма или селективно нагряване.
• И накрая, индукционните нагреватели са универсални, което им позволява да се използват навсякъде, като заменят остарелите енергоемки и неефективни инсталации.

Когато правите индукционен нагревател със собствените си ръце, трябва да се притеснявате за безопасността на устройството. За да направите това, е необходимо да се ръководите от следните правила, които повишават нивото на надеждност на цялостната система:

1. В горния тройник трябва да се постави предпазен клапан, за да се освободи излишното налягане. В противен случай, ако циркулационната помпа се повреди, сърцевината просто ще се спука под въздействието на пара. По правило схемата на обикновен индукционен нагревател предвижда такива моменти.
2. Инверторът е свързан към мрежата само чрез RCD. Това устройство работи в критични ситуации и ще помогне да се избегне късо съединение.
3. Заваръчният инвертор трябва да бъде заземен, като се преведе кабелът към специална метална верига, монтирана в земята зад стените на конструкцията.
4. Корпусът на индукционния нагревател трябва да бъде поставен на височина 80 см над пода. Освен това разстоянието до тавана трябва да бъде най-малко 70 см, а до други мебели - повече от 30 см.
5. Индукционният нагревател е източник на много силно електромагнитно поле, така че тази инсталация трябва да се държи далеч от жилищни помещения и заграждения с домашни любимци.

Схема на индукционен нагревател

Благодарение на откриването от М. Фарадей през 1831 г. на явлението електромагнитна индукция, в съвременния ни живот се появиха много устройства, които загряват вода и други среди. Всеки ден използваме електрическа кана с дисков нагревател, мултикукър, индукционен котлон, тъй като успяхме да реализираме това откритие за ежедневието само в наше време. Преди това се използва в металургията и други отрасли на металообработващата промишленост.

Фабричният индукционен котел използва в своята работа принципа на действие на вихрови токове върху метална сърцевина, поставена вътре в намотката. Вихровите токове на Фуко са от повърхностен характер, така че има смисъл да се използва куха метална тръба като сърцевина, през която протича нагрята охлаждаща течност.

Принципът на работа на индукционния нагревател

Появата на токове се дължи на подаване на променливо електрическо напрежение към намотката, което води до появата на променливо електромагнитно поле, което променя потенциалите 50 пъти в секунда при нормална индустриална честота от 50 Hz. В същото време индукционната намотка е проектирана по такъв начин, че да може да бъде свързана директно към AC мрежата. В индустрията за такова нагряване се използват високочестотни токове - до 1 MHz, така че не е лесно да се постигне работа на устройството при честота от 50 Hz.

Дебелината на медния проводник и броят на завоите на намотката, използвани от индукционните бойлери, се изчисляват отделно за всеки блок, като се използва специален метод за необходимата топлинна мощност. Продуктът трябва да работи ефективно, бързо да загрява водата, протичаща през тръбата, и в същото време да не прегрява. Предприятията инвестират много пари в разработването и внедряването на такива продукти, така че всички задачи се решават успешно, а показателят за ефективност на нагревателя е 98%.

В допълнение към високата ефективност, скоростта, с която се нагрява средата, протичаща през сърцевината, е особено привлекателна. Фигурата показва диаграма на работата на индукционен нагревател, произведен в завода. Такава схема се използва в единици на добре познатата търговска марка "VIN", произведени от завода в Ижевск.

Схема на работа на нагревателя

Издръжливостта на топлогенератора зависи само от херметичността на корпуса и целостта на изолацията на завоите на проводника и това се оказва доста дълъг период, декларират производителите - до 30 години. За всички тези предимства, които тези устройства всъщност притежават, трябва да платите много пари, индукционният бойлер е най-скъпият от всички видове отоплителни електрически инсталации. Поради тази причина някои майстори се заеха с производството на домашно направено устройство, за да го използват за отопление на къщата.

Направи си сам производствен процес

Следните инструменти ще бъдат полезни за работа:

• заваръчен инвертор;
• заваръчен генериращ ток с мощност 15 ампера.

Ще ви трябва и медна тел, която е навита около тялото на сърцевината. Устройството ще действа като индуктор. Контактите на проводника са свързани към клемите на инвертора, така че да не се образуват усуквания. Парчето материал, необходимо за сглобяване на сърцевината, трябва да е с правилната дължина. Средно броят на завоите е 50, диаметърът на жицата е 3 милиметра.

Медна тел с различни диаметри за навиване

Сега да преминем към ядрото. В неговата роля ще бъде полимерна тръба от полиетилен. Този вид пластмаса може да издържи на доста високи температури. Диаметър на сърцевината - 50 милиметра, дебелина на стената - най-малко 3 mm. Тази част се използва като габарит, върху който е навита медна жица, образуваща индуктор. Почти всеки може да сглоби най-простия индукционен бойлер.

Във видеото ще видите начин - как самостоятелно да организирате индукционно нагряване на вода за отопление:

Първи вариант

Телът се нарязва на сегменти от 50 мм, с него се пълни пластмасова тръба. За да предотвратите изливането му от тръбата, запушете краищата с телена мрежа. В краищата се поставят адаптери от тръбата, на мястото, където е свързан нагревателят.

Върху тялото на последния е навита намотка с медна тел. За тази цел имате нужда от около 17 метра тел: трябва да направите 90 завъртания, диаметърът на тръбата е 60 милиметра. 3,14×60×90=17 m.

Важно е да се знае! Когато проверявате работата на устройството, уверете се, че в него има вода (охладителна течност). В противен случай тялото на устройството бързо ще се стопи.
. Тръбата се блъска в тръбопровода

Нагревателят е свързан към инвертора. Остава да напълните устройството с вода и да го включите. Всичко е готово!

Тръбата се блъска в тръбопровода. Нагревателят е свързан към инвертора. Остава да напълните устройството с вода и да го включите. Всичко е готово!

Втори вариант

Тази опция е много по-лесна. Върху вертикалната част на тръбата се избира права секция с размер на метър. Трябва внимателно да се почисти от боя с шкурка. Освен това този участък от тръбата е покрит с три слоя електрически плат. Индукционна намотка е навита с меден проводник. Цялата система за свързване е добре изолирана. Сега можете да свържете заваръчния инвертор и процесът на сглобяване е завършен.

Индукционна намотка, обвита с медна тел

Преди да започнете да правите бойлер със собствените си ръце, препоръчително е да се запознаете с характеристиките на фабричните продукти и да изучите техните чертежи. Това ще помогне да се разберат първоначалните данни на домашното оборудване и да се избегнат възможни грешки.

Трети вариант

За да направите нагревателя по този по-сложен начин, трябва да използвате заваряване. За да работите, все още имате нужда от трифазен трансформатор. Две тръби трябва да бъдат заварени една в друга, които ще действат като нагревател и сърцевина. Намотка е навита върху тялото на индуктора. Това повишава производителността на устройството, което има компактни размери, което е много удобно за използване у дома.

Намотка върху тялото на индуктора

За водоснабдяване и дренаж в тялото на индуктора са заварени 2 разклонителни тръби. За да не се губи топлина и да се предотврати евентуално изтичане на ток, трябва да се направи изолация. Той ще премахне описаните по-горе проблеми и напълно ще премахне появата на шум по време на работа на котела.

В зависимост от конструктивните характеристики се разграничават подови и настолни индукционни пещи. Независимо коя опция е избрана, има няколко основни правила за инсталиране:

1. Когато оборудването е в експлоатация, електрическата мрежа е подложена на голямо натоварване. За да се изключи възможността от късо съединение поради износване на изолацията, по време на монтажа трябва да се извърши висококачествено заземяване.
2. Дизайнът има верига за водно охлаждане, което елиминира възможността от прегряване на основните елементи. Ето защо е необходимо да се осигури надеждно покачване на водата.
3. Ако се монтира настолна фурна, тогава трябва да се обърне внимание на стабилността на използваната основа.
4. Пещта за топене на метал е сложен електрически уред, монтажът на който трябва да следва всички препоръки на производителя. Особено внимание се обръща на параметрите на източника на захранване, който трябва да съответства на модела на устройството.
5. Не забравяйте, че около печката трябва да има доста свободно пространство. По време на работа дори малка по обем и маса стопилка може случайно да изпръсне от формата. При температури над 1000 градуса по Целзий той ще причини непоправими щети на различни материали, а също така може да причини пожар.

Устройството може да се нагорещи много по време на работа. Ето защо наблизо не трябва да има запалими или експлозивни вещества. Освен това, според правилата за пожарна безопасност, в близост трябва да се монтира противопожарен щит.

Правила за безопасност

за отоплителни системи, които използват индукционно отопление, е важно да се спазват няколко правила, за да се избегнат течове, загуба на ефективност, консумация на енергия, аварии. . Индукционните отоплителни системи изискват предпазен клапан за освобождаване на вода и пара в случай на повреда на помпата.


За да се предотвратят неизправности в работата на електрическата мрежа, се препоръчва да свържете котел "направи си сам" с индукционно отопление съгласно предложените схеми към отделна захранваща линия, чието напречно сечение на кабела ще бъде най-малко 5 mm2

Обикновеното окабеляване може да не е в състояние да издържи необходимата консумация на енергия.

1. Индукционните отоплителни системи изискват предпазен клапан за освобождаване на вода и пара в случай на повреда на помпата.
2. Манометър и RCD са необходими за безопасната работа на отоплителна система "направи си сам".
3. Наличието на заземяване и електрическа изолация на цялата индукционна отоплителна система ще предотврати токов удар.
4. За да се избегнат вредните ефекти на електромагнитното поле върху човешкото тяло, по-добре е такива системи да се изнесат извън жилищната зона, където трябва да се спазват правилата за монтаж, според които устройството за индукционно нагряване трябва да се постави на разстояние от 80 см от хоризонтални (под и таван) и 30 см от вертикални повърхности.
5. Преди да включите системата, не забравяйте да проверите наличието на охлаждаща течност.
6. За да се предотвратят неизправности в електрическата мрежа, се препоръчва да свържете индукционен отоплителен котел "направи си сам" съгласно предложените схеми към отделна захранваща линия, чието напречно сечение на кабела ще бъде най-малко 5 mm2. Обикновеното окабеляване може да не е в състояние да издържи необходимата консумация на енергия.

Създаване на сложни тела

По-трудно е да направите HDTV отоплителна инсталация със собствените си ръце, но тя е обект 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 акумулатори като 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, като нагряване на ножове и отвертки до синьо. 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 с помощта на него. 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.

Майстори, запознати със заваряването и работата с трифазен трансформатор, могат допълнително да увеличат ефективността на устройството, като същевременно намалят 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.

Предимства и недостатъци

След като се занимавате с принципа на работа на индукционния нагревател, можете да разгледате неговите положителни и отрицателни страни. Предвид високата популярност на този тип топлогенератори, може да се предположи, че той има много повече предимства, отколкото недостатъци. Сред най-значимите предимства са:

• Простота на дизайна.
• Висок процент на ефективност.
• Дълъг експлоатационен живот.
• Малък риск от повреда на устройството.
• Значителна икономия на енергия.

Тъй като индикаторът за производителност на индукционен котел е в широк диапазон, е възможно безпроблемно да изберете единица за конкретна отоплителна система на сградата. Тези устройства са в състояние бързо да нагряват охлаждащата течност до предварително определена температура, което ги прави достоен конкурент на традиционните котли.

По време на работа на индукционния нагревател се наблюдава лека вибрация, поради която котлен камък се отърсва от тръбите. В резултат на това уредът може да се почиства по-рядко. Тъй като охлаждащата течност е в постоянен контакт с нагревателния елемент, рисковете от неговата повреда са сравнително малки.

Част 1. DIY ИНДУКЦИОНЕН КОТЕЛ - това е лесно. Приставка за индукционен котлон.

Ако не са направени грешки по време на монтажа на индукционния котел, тогава течът е практически изключен. Това се дължи на безконтактното предаване на топлинна енергия към нагревателя. Използване на технология за индукционно нагряване на вода ви позволява да го доведете почти до газообразно състояние. По този начин се постига ефективно движение на водата през тръбите, а в някои ситуации дори е възможно да се откажат от използването на циркулационни помпени агрегати.

За съжаление, идеални устройства днес не съществуват. Наред с голям брой предимства, индукционните нагреватели имат и редица недостатъци. Тъй като устройството изисква електричество, за да работи, то няма да може да работи с максимална ефективност в региони с чести прекъсвания на захранването. При прегряване на охлаждащата течност налягането в системата се повишава рязко и тръбите могат да се счупят. За да се избегне това, индукционният нагревател трябва да бъде оборудван с устройство за аварийно изключване.

Направи си сам индукционен нагревател

Принцип на работа на индукционното нагряване

Работата на индукционен нагревател използва енергията на електромагнитно поле, което нагретият обект поглъща и преобразува в топлина. За генериране на магнитно поле се използва индуктор, тоест многооборотна цилиндрична намотка. Преминавайки през този индуктор, променлив електрически ток създава променливо магнитно поле около намотката.

Самоделният инверторен нагревател ви позволява да загрявате бързо и до много високи температури. С помощта на такива устройства можете не само да затоплите вода, но дори да разтопите различни метали.

Ако нагрят обект се постави вътре или близо до индуктора, той ще бъде пронизан от потока на вектора на магнитната индукция, който постоянно се променя във времето. В този случай възниква електрическо поле, чиито линии са разположени перпендикулярно на посоката на магнитния поток и се движат в порочен кръг. Благодарение на тези вихрови потоци електрическата енергия се трансформира в топлинна енергия и обектът се нагрява.

По този начин електрическата енергия на индуктора се прехвърля към обекта без използване на контакти, както се случва в съпротивителни пещи. В резултат на това топлинната енергия се изразходва по-ефективно и скоростта на нагряване се увеличава значително. Този принцип се използва широко в областта на обработката на метали: неговото топене, коване, спояване и т. н. С не по-малък успех може да се използва вихров индукционен нагревател за нагряване на вода.

Високочестотни индукционни нагреватели

Най-широката гама от приложения е за високочестотни индукционни нагреватели. Нагревателите се характеризират с висока честота от 30-100 kHz и широк диапазон на мощност от 15-160 kW. Високочестотният тип осигурява малка дълбочина на нагряване, но това е достатъчно за подобряване на химичните свойства на метала.

Високочестотните индукционни нагреватели са лесни за работа и икономични, а ефективността им може да достигне 95%. Всички видове работят непрекъснато дълго време, а двублоковата версия (когато високочестотният трансформатор е поставен в отделен блок) позволява денонощна работа. Нагревателят има 28 вида защити, всяка от които отговаря за собствената си функция. Пример: контрол на налягането на водата в охладителната система.

• Индукционен нагревател 60 kW Perm
• Индукционен нагревател 65 kW Новосибирск
• Индукционен нагревател 60 kW Красноярск
• Индукционен нагревател 60 kW Калуга
• Индукционен нагревател 100 kW Новосибирск
• Индукционен нагревател 120 kW Екатеринбург
• Индукционен нагревател 160 kW Самара

Приложение:

• повърхностно закалени зъбни колела
• втвърдяване на вала
• втвърдяване на крановите колела
• нагряване на части преди огъване
• запояване на фрези, фрези, боркорони
• нагряване на детайла по време на горещо щамповане
• кацане с болт
• заваряване и наваряване на метали
• възстановяване на детайли.

Много хора смятат, че процесът на топене на метал изисква огромни съоръжения, на практика фабрики с голям брой служители. Но има и такава професия като бижутер и метали като злато, сребро, платина и други, използвани за направата на деликатни и изящни бижута, някои от които с право се считат за истински произведения на изкуството. Цех за бижута е предприятие, което не толерира прекомерен мащаб. И процесът на топене в тях е просто необходим. Ето защо тук е необходима индукционна пещ за топене на метал. Не е голям, много ефективен и лесен за работа.

Принципът на работа на индукционна пещ е прекрасен пример за това как се използва нежелано явление с повишена ефективност. Така наречените вихрови токове на Фуко, които обикновено пречат на всякакъв вид електротехника, тук са само насочени към положителен резултат.

За да започне металната конструкция да се нагрява и след това да се стопи, тя трябва да бъде поставена под същите тези токове на Фуко и те се образуват в индукционна намотка, която като цяло е пещ.

Просто казано, всеки знае, че по време на работа всеки електрически уред започва да се нагрява. Индукционната пещ за топене на метал се възползва напълно от този иначе нежелан ефект.

Предимства пред други видове топилни пещи

Индукционните пещи не са единственото изобретение, използвано за топене на метали. Известни са и мартенови, доменни пещи и други видове. Въпреки това, пещта, която разглеждаме, има редица неоспорими предимства пред всички останали.

• Индукционните фурни могат да бъдат доста компактни и тяхното поставяне няма да причини никакви затруднения.
• Висока скорост на топене. Ако други пещи за топене на метал изискват няколко часа само за загряване, индукцията се справя с това няколко пъти по-бързо.
• Ефективността е малко по-малко от 100%.
• Според чистотата на стопилката индукционната пещ уверено заема първо място. При други устройства детайлът, подготвен за стопилката, е в пряк контакт с нагревателния елемент, което често води до замърсяване. Токовете на Фуко загряват детайла отвътре, засягайки молекулярната структура на метала и в него не попадат странични елементи.

Последното предимство е от съществено значение в бижутата, където честотата на материала повишава неговата стойност и уникалност.

Поставяне на пещта

Компактна индукционна пещ, в зависимост от размера, може да бъде подова и настолна. Който и вариант да изберете, има няколко основни правила за избор къде да го поставите.

• Въпреки лекотата на боравене с фурната, тя все още е електрически уред, който изисква мерки за безопасност. И първото нещо, което трябва да имате предвид по време на монтажа, е наличието на правилния източник на захранване, съответстващ на модела на устройството.
• Възможността за извършване на висококачествено заземяване.
• Осигуряване на инсталация с водоснабдяване.
• Настолните фурни изискват стабилна основа.
• Но най-важното е, че нищо не трябва да пречи на работата. Дори стопилката да не е твърде голяма по обем и маса, нейната температура е повече от 1000 градуса и случайното изпръскване от матрицата означава нанасяне на много тежки наранявания както на себе си, така и на това, което е наблизо.

Няма какво да се каже за факта, че в близост до работеща индукционна пещ не трябва да има никакви запалими и още повече експлозивни материали. Но противопожарен щит на пешеходно разстояние е абсолютно необходим.

Видове индукционни пещи

Два вида индукционни пещи са широко използвани: канални и тигелни. Различават се само по начина на работа. Във всички други отношения, включително предимствата, такива пещи за топене са много сходни. Нека разгледаме всяка опция поотделно:

• Канална фурна. Основното предимство на този тип е непрекъснат цикъл. Можете да заредите нова порция суровини и да разтоварите вече разтопен метал директно по време на нагряване. Единствената трудност може да възникне при стартиране. Каналът, през който течният метал ще бъде отстранен от пещта, трябва да бъде запълнен.
• Тигелна пещ. За разлика от първия вариант, всяка част от метала ще трябва да се зарежда отделно. Това е въпросът. Суровината се поставя в топлоустойчив тигел и се поставя вътре в индуктора. След като металът се разтопи, той се източва от тигела и едва след това се зарежда следващата порция. Такава пещ е идеална за малки работилници, където не се изискват големи маси от разтопени суровини.

Основното предимство и на двата варианта е скоростта на производство. Въпреки това тигелната пещ печели и тук. Освен това е напълно възможно да си го направите сами у дома.

Домашно приготвената индукционна пещ не съдържа никакви трудности, така че обикновен човек, който е поне малко запознат с електротехниката, не може да я сглоби. Той има само три основни блока:

• Генератор.
• Индуктор.
• Тигел.

Индукторът е медна намотка, която можете да направите сами. Ще трябва да потърсите тигела или в съответните магазини, или да го вземете по друг начин. И като генератор може да се използва: заваръчен инвертор, лично сглобен транзистор или верига на лампата.

Индукционна пещ на заваръчен инвертор

Най-простият и най-широко използван вариант. Ще трябва да се положат усилия само за изграждането на индуктора. Взима се медна тънкостенна тръба с диаметър 8-10 см и се огъва според желания шаблон. Завоите трябва да бъдат разположени на разстояние 5-8 мм, а броят им зависи от характеристиките и диаметъра на инвертора. Индукторът е фиксиран в текстолитен или графитен корпус, а вътре в инсталацията е поставен тигел.

транзисторна индукционна пещ

В този случай ще трябва да работите не само с ръцете си, но и с главата си. И тичайте из магазините в търсене на необходимите резервни части. В крайна сметка ще ви трябват транзистори с различен капацитет, няколко диода, резистора, филмови кондензатори, два медни проводника с различна дебелина и няколко пръстена от дросели.

• Преди монтажа трябва да се има предвид, че получената верига ще стане много гореща по време на работа. Следователно трябва да се използват доста големи радиатори.
• Кондензаторите се събират паралелно в батерия.
• На дроселните пръстени е навита медна тел с диаметър 1,2 мм. В зависимост от мощността, завоите трябва да бъдат от 7 до 15.
• Върху цилиндричен предмет, подходящ по диаметър за размера на тигела, се навиват 7-8 навивки от медна тел с диаметър 2 мм. Краищата на проводника се оставят достатъчно дълги за свързване.
• По специална схема всичко е монтирано на дъската.
• Източникът на захранване може да бъде 12-волтова батерия.
• Ако е необходимо, можете да направите текстолитен или графитен корпус.
• Мощността на устройството се регулира чрез увеличаване или намаляване на завоите на намотката на индуктора.

Не е лесно да сглобите такова устройство сами. И можете да се заемете с тази работа само когато имате увереност в правилността на вашите действия.

Лампа индукционна фурна

За разлика от транзисторната, ламповата пещ ще се окаже много по-мощна, което означава, че ще трябва да бъдете по-внимателни както с нея, така и с веригата.

• 4 лъчеви лампи, свързани паралелно, ще генерират високочестотни токове.
• Медната тел е огъната в спирала. Разстоянието между завоите е 5 mm или повече. Самите завои са с диаметър 8-16 см. Индукторът трябва да е с такъв размер, че тигелът да може лесно да се побере вътре.
• Индукторът е поставен в корпус, изработен от непроводим материал (текстолит, графит).
• Можете да поставите неонова индикаторна лампа върху кутията.
• Можете също да включите кондензатор за настройка във веригата.

Производството на двете вериги изисква притежаването на известни знания, които могат да бъдат получени, но е по-добре, ако това направи истински специалист.

Охлаждане

Този въпрос е може би най-трудният от всички, които се поставят пред човек, който решава самостоятелно да сглоби топилна апаратура на основата на индукционния принцип. Факт е, че не се препоръчва да поставяте вентилатора директно близо до фурната. Металните и електрическите части на охладителя могат да повлияят неблагоприятно на работата на печката. Вентилаторът, разположен далеч, може да не осигури необходимото охлаждане, което ще доведе до прегряване.

Вторият вариант е да се извърши водно охлаждане. Въпреки това, не само е трудно да го изпълните у дома качествено и правилно, но и не е финансово изгодно. В този случай си струва да помислите: не би ли било по-икономично да закупите индустриална версия на индукционна пещ, произведена в завода, в съответствие с всички необходими технологии?

Мерки за безопасност при топене на метал в индукционна пещ

Няма нужда да разширяваме тази тема, тъй като почти всеки знае основните правила за безопасност. Необходимо е да се спрем само на онези въпроси, които са уникални за този тип оборудване.

• Да започнем с личната безопасност. Когато работите с индукционна пещ, трябва да се разбере, че температурите тук са много високи и това е риск от изгаряния. Освен това устройството е електрическо и изисква повишено внимание.
• Ако сте закупили готова фурна, трябва да обърнете внимание на радиуса на влияние на електромагнитното поле. В противен случай часовниците, телефоните, видеокамерите и други електронни джаджи може да започнат да се повредят или дори да се повредят.
• Работното облекло трябва да се избира с неметални закопчалки. Тяхното присъствие, напротив, ще повлияе на работата на пещта.
• Особено внимание в това отношение трябва да се обърне на фурната с лампа. Всички елементи с високо напрежение трябва да бъдат скрити в кутията.

Разбира се, такова оборудване е малко вероятно да ви бъде полезно в градски апартамент, но радиолюбителите, които непрекъснато се занимават с калайдисване и майстори на бижута, не могат без индукционна пещ. За тях това нещо е много полезно, може да се каже незаменимо, а как им помага в работата е по-добре да ги попитате сами.

Топенето на метал чрез индукция се използва широко в различни индустрии: металургия, инженерство, бижута. Проста пещ от индукционен тип за топене на метал у дома може да бъде сглобена със собствените си ръце.

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 инвертор, корпусът му трябва да бъде заземен! Контактът и окабеляването трябва да бъдат разчетени за тока, извлечен от инвертора.

Отоплителната система на частна къща се основава на работата на пещ или котел, чиято висока производителност и дълъг непрекъснат експлоатационен живот зависят както от марката и монтажа на самите отоплителни уреди, така и от правилния монтаж на комина.
ще намерите препоръки за избор на котел на твърдо гориво, а по-долу ще се запознаете с видовете и правилата:

Транзисторна индукционна пещ: схема

Има много различни начини за сглобяване на индукционен нагревател 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 за принудително охлаждане, използваща вода или антифриз. Водното охлаждане у дома ще изисква допълнителни разходи, сравними по цена с цената на самата инсталация за топене на метал.

Въздушно 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 в затворен корпус, като се елиминира случаен контакт с елементите.
• 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, да премахнете 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 настроени към конкретна задача чрез промяна на параметрите на индуктора и изходния сигнал на генераторните установки - по този начин можете да постигнете максималната им ефективност.

Индукционната топилна пещ се използва за топене на метали и сплави през последните няколко десетилетия. Устройството намира широко приложение в металургията и инженерството, както и в бижутерията. Ако желаете, проста версия на това оборудване може да бъде направена на ръка. Помислете за принципа на работа и характеристиките на използването на индукционна пещ по-подробно.

Принцип на индукционно нагряване

За да премине металът от едно агрегатно състояние в друго, е необходимо да се нагрее до достатъчно висока температура. Освен това всеки метал и сплав имат своя собствена точка на топене, която зависи от химичния състав и други фактори. Индукционната топилна пещ провежда нагряване на материала отвътре чрез създаване на вихрови токове, които преминават през кристалната решетка. Разглежданият процес е свързан с явлението резонанс, което причинява увеличаване на силата на вихровите токове.

Принципът на работа на устройството има следните характеристики:

1. Пространството, което се образува вътре в намотката, служи за настаняване на детайла. Възможно е да се използва този метод на отопление в промишлени условия само ако се създаде голямо устройство, в което ще бъде възможно да се постави заряд с различни размери.
2. Инсталираната намотка може да има различна форма, например осмица, но най-често срещаната е спиралата. Трябва да се има предвид, че формата на намотката се избира в зависимост от характеристиките на детайла, подложен на нагряване.

За да създаде променливо магнитно поле, устройството е свързано към битова захранваща мрежа. За подобряване качеството на получената сплав с висока течливост се използват високочестотни генератори.

Устройството и приложението на индукционната пещ

Ако желаете, можете да създадете индукционна пещ за топене на метал от импровизирани материали. Класическият дизайн има три блока:

1. Генератор, който създава високочестотен променлив тип ток. Той е този, който създава електрически ток, който се превръща в магнитно поле, преминаващо през материала и ускоряващо движението на частиците. Поради това настъпва преходът на метала или сплавите от твърдо състояние в течно състояние.
2. Индукторът е отговорен за създаването на магнитно поле, което нагрява метала.
3. Тигелът е предназначен да стопи материала. Той е поставен в индуктор, а намотката е свързана към източници на ток.

Процесът на преобразуване на електрически ток в магнитно поле се използва днес в голямо разнообразие от индустрии.

Основните предимства на индуктора включват следните точки:

1. Съвременното устройство е способно да насочва магнитно поле, като по този начин повишава ефективността. С други думи, зарядът се нагрява, а не устройството.
2. Поради равномерното разпределение на магнитното поле, детайлът се нагрява равномерно. В този случай се изразходва малко време от момента на включване на устройството до топенето на заряда.
3. Еднородността на получената сплав, както и нейното високо качество.
4. При нагряване и топене на метала не се образуват изпарения.
5. Самата инсталация е безопасна за използване, не предизвиква образуване на токсични вещества.

Просто има огромен брой различни версии на домашно приготвени индукционни пещи, всяка със своите специфични характеристики.

Видове индукционни пещи

Като се има предвид класификацията на устройствата, ние отбелязваме, че нагряването на детайлите може да се извърши както вътре, така и извън намотката. Ето защо има два вида индукционни пещи:

1. канал. Този вид устройство има малки канали, които са разположени около индуктора. За генериране на променливо магнитно поле вътре е разположено ядро.
2. Тигел. Този дизайн се характеризира с наличието на специален контейнер, който се нарича тигел. Изработен е от огнеупорен метал с висока точка на топене.

Важно е каналните индукционни пещи да имат големи габаритни размери и да са предназначени за промишлено топене на метал. Благодарение на непрекъснатия процес на топене може да се получи голям обем разтопен метал. Каналните индукционни пещи се използват за топене на алуминий и чугун, както и на други цветни сплави.

Тигелните индукционни пещи се характеризират с относително малки размери. В повечето случаи този вид устройство се използва в бижута, както и при топене на метал у дома.

Създавайки пещ със собствените си ръце, можете да регулирате мощността, за която се променя броят на завоите. Трябва да се има предвид, че с увеличаване на мощността на устройството е необходима по-вместима батерия, тъй като индикаторът за консумация на енергия се увеличава. За да се намали температурата на основните конструктивни елементи, е монтиран вентилатор. При продължителна работа на пещта основните й елементи могат да се нагреят значително, което трябва да се има предвид.

Индукционните пещи с лампи също са широко използвани. Подобен дизайн може да бъде направен самостоятелно. Процесът на сглобяване има следните характеристики:

1. За създаване на индуктор се използва медна тръба, за която се огъва в спирала. Краищата също трябва да са големи, което е необходимо за свързване на устройството към източник на ток.
2. Индукторът трябва да бъде поставен в корпуса. Изработен е от топлоустойчив материал, който може да отразява топлината.
3. Ламповите каскади са свързани по схемата с кондензатори и дросели.
4. Свързана е неонова индикаторна лампа. Той е включен във веригата, за да покаже, че устройството е готово за работа.
5. Към системата е свързан настройващ кондензатор с променлив капацитет.

Важен момент е как системата може да се охлади. По време на работа на почти всички индукционни пещи, основните конструктивни елементи могат да се нагреят до високи температури. Промишленото оборудване има система за принудително охлаждане, която работи с вода или антифриз. За да създадете дизайн за водно охлаждане със собствените си ръце, са необходими доста пари.

У дома е инсталирана система за въздушно охлаждане. За това са инсталирани вентилатори. Те трябва да бъдат разположени така, че да осигуряват непрекъснат поток от студен въздух към основните елементи на конструкцията на пещта.

Индукционното топене е процес, широко използван в черната и цветната металургия. Топенето в устройствата за индукционно нагряване често е по-добро от топенето с гориво по отношение на енергийната ефективност, качеството на продукта и гъвкавостта на производството. Тези предварителни

съвременни електрически технологии

свойствата се дължат на специфичните физични характеристики на индукционните пещи.

По време на индукционно топене твърд материал се прехвърля в течна фаза под въздействието на електромагнитно поле. Както при индукционното нагряване, топлината се генерира в разтопения материал поради ефекта на Джаул от индуцираните вихрови токове. Първичният ток, преминаващ през дросела, създава електромагнитно поле. Независимо дали електромагнитното поле е концентрирано от магнитни вериги или не, свързаната система индуктор-товар може да бъде представена като трансформатор с магнитна верига или като въздушен трансформатор. Електрическата ефективност на системата е силно зависима от характеристиките, влияещи върху полето на феромагнитните структурни елементи.

Наред с електромагнитните и топлинните явления, електродинамичните сили играят важна роля в процеса на индукционно топене. Тези сили трябва да се вземат предвид, особено в случай на топене в мощни индукционни пещи. Взаимодействието на индуцирани електрически токове в стопилката с полученото магнитно поле причинява механична сила (сила на Лоренц)

Налягане Потоци стопилката

Ориз. 7.21. Действието на електромагнитните сили

Например, индуцираното от сила турбулентно движение на стопилката е от голямо значение както за добрия топлопренос, така и за смесването и адхезията на непроводими частици в стопилката.

Има два основни типа индукционни пещи: индукционни тигелни пещи (ITF) и индукционни канални пещи (IKP). При ITP разтопеният материал обикновено се зарежда на парчета в тигела (фиг. 7.22). Индукторът покрива тигела и разтопения материал. Поради липсата на концентриращо поле на магнитната верига, електромагнитната връзка между

съвременни електрически технологии

индуктор и натоварването силно зависи от дебелината на стената на керамичния тигел. За да се осигури висока електрическа ефективност, изолацията трябва да е възможно най-тънка. От друга страна, облицовката трябва да е достатъчно дебела, за да издържа на термични натоварвания и

метално движение. Следователно трябва да се търси компромис между електрическите и якостните критерии.

Важни характеристики на индукционното топене в IHF са движението на стопилката и менискуса в резултат на действието на електромагнитни сили. Движението на стопилката осигурява както равномерно разпределение на температурата, така и хомогенен химичен състав. Ефектът на смесване на повърхността на стопилката намалява загубите на материал по време на презареждане на малки партиди и добавки. Въпреки използването на евтин материал, възпроизвеждането на стопилка с постоянен състав осигурява високо качество на леене.

В зависимост от размера, вида на материала, който трябва да се стопи, и областта на приложение, ITP работят на индустриална честота (50 Hz) или средна

съвременни електрически технологии

ги на честоти до 1000 Hz. Последните стават все по-важни поради високата им ефективност при топенето на чугун и алуминий. Тъй като движението на стопилката при постоянна мощност се отслабва с нарастваща честота, по-високи специфични мощности стават достъпни при по-високи честоти и в резултат на това по-голяма производителност. Поради по-високата мощност времето на топене се съкращава, което води до повишаване на ефективността на процеса (в сравнение с пещите, работещи на индустриална честота). Като се вземат предвид други технологични предимства, като гъвкавост при смяна на топените материали, средночестотните IHF са проектирани като мощни топилни агрегати, които в момента доминират в леярната на желязо. Съвременните високомощни средночестотни ITP за топене на желязо имат капацитет до 12 тона и мощност до 10 MW. Индустриалните честотни ITP са предназначени за по-голям капацитет от средночестотните, до 150 тона за топене на желязо. Интензивното смесване на ваната е от особено значение при топенето на хомогенни сплави, като месинг, следователно ITP с промишлена честота се използват широко в тази област. Наред с използването на тигелни пещи за топене, в момента те се използват и за задържане на течен метал преди изливане.

В съответствие с енергийния баланс на ITP (фиг. 7.23), нивото на електрическа ефективност за почти всички видове пещи е около 0,8. Приблизително 20% от първоначалната енергия се губи в индуктора под формата на Джо - топлина. Съотношението на топлинните загуби през стените на тигела към електрическата енергия, индуцирана в стопилката, достига 10%, така че общата ефективност на пещта е около 0,7.

Вторият широко разпространен тип индукционни пещи са ICP. Използват се за леене, задържане и особено за топене в черната и цветната металургия. ICP обикновено се състои от керамична вана и един или повече индукционни блока (фиг. 7.24). AT

принцип, индукционната единица може да бъде представена като трансформираща-

Принципът на работа на ICP изисква постоянно затворен вторичен контур, така че тези пещи работят с течния остатък от стопилката. Полезната топлина се генерира главно в канала с малко напречно сечение. Циркулацията на стопилката под действието на електромагнитни и топлинни сили осигурява достатъчен пренос на топлина към по-голямата част от стопилката във ваната. Досега ICP са проектирани за индустриална честота, но се извършват изследвания и за по-високи честоти. Благодарение на компактния дизайн на пещта и много добрата електромагнитна връзка, нейната електрическа ефективност достига 95%, а общата ефективност достига 80% и дори 90%, в зависимост от материала, който се топи.

В съответствие с технологичните условия в различните области на приложение на ICP се изискват различни конструкции на индукционни канали. Едноканалните пещи се използват главно за задържане и леене,

съвременни електрически технологии

по-рядко топене на стомана при инсталирани мощности до 3 MW. За топене и накисване на цветни метали се предпочитат двуканални конструкции за по-добро използване на енергията. При алуминиеви топилни канали са прави за лесно почистване.

Производството на алуминий, мед, месинг и техните сплави е основната област на приложение на ICP. Днес най-мощните ICP с капацитет от

за топене на алуминий се използват до 70 тона и мощност до 3 MW. Наред с високата електрическа ефективност при производството на алуминий, много важни са ниските загуби на стопилка, което предопределя избора на ICP.

Обещаващи приложения на технологията за индукционно топене са производството на метали с висока чистота като титан и неговите сплави в индукционни пещи със студен тигел и топенето на керамика като циркониев силикат и циркониев оксид.

При топене в индукционни пещи предимствата на индукционното нагряване се проявяват ясно, като висока енергийна плътност и производителност, хомогенизиране на стопилката поради разбъркване, прецизно

съвременни електрически технологии

контрол на енергията и температурата, както и лекота на автоматично управление на процеса, лекота на ръчно управление и голяма гъвкавост. Високата електрическа и топлинна ефективност, съчетана с ниски загуби на стопилка и следователно спестяване на суровини, водят до ниска специфична консумация на енергия и конкурентоспособност на околната среда.

Превъзходството на индукционните топилни устройства над горивните непрекъснато нараства поради практически изследвания, подкрепени с числени методи за решаване на електромагнитни и хидродинамични проблеми. Като пример можем да отбележим вътрешното покритие с медни ленти на стоманения корпус на ICP за топене на мед. Намаляването на загубите от вихрови токове повишава ефективността на пещта с 8% и достига 92%.

По-нататъшно подобряване на икономиката на индукционното топене е възможно чрез прилагането на съвременни технологии за управление като тандемно или двойно управление на подаването. Два тандемни ITP имат един източник на захранване и докато в единия е в процес на топене, разтопеният метал се държи в другия за изливане. Превключването на източника на захранване от една фурна на друга увеличава нейното използване. По-нататъшно развитие на този принцип е двойното управление на подаването (фиг. 7.25), което осигурява непрекъсната едновременна работа на пещите без превключване с помощта на специална автоматизация за управление на процеса. Трябва също да се отбележи, че неразделна част от икономиката на топенето е компенсирането на общата реактивна мощност.

В заключение, за да се демонстрират предимствата на индукционната технология за пестене на енергия и материали, горивните и електротермичните методи за топене на алуминий могат да бъдат сравнени. Ориз. 7.26 показва значително намаляване на консумацията на енергия на тон алуминий при топене

Глава 7

□ загуба на метал; Шч топене

съвременни електрически технологии

индукционна канална пещ с капацитет 50 т. Крайната консумирана енергия се намалява с около 60%, а първичната с 20%. В същото време емисиите на CO2 са значително намалени. (Всички изчисления се основават на типично германско преобразуване на енергия и емисии на CO2 от смесени електроцентрали). Получените резултати подчертават специалния ефект на загубите на метал при топенето, свързани с неговото окисляване. Компенсацията им изисква голям допълнителен разход на енергия. Трябва да се отбележи, че при производството на мед загубите на метал по време на топене също са големи и трябва да се вземат предвид при избора на една или друга технология на топене.