Indukciós fűtőtest: barkácsolási sémák. Indukciós fűtés - mi ez, elve

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

7.1.3. INDUKCIÓS FŰTÉS

Kezdeti időszak. A vezetők indukciós melegítése azon alapul fizikai jelenség Az elektromágneses indukciót M. Faraday fedezte fel 1831-ben. Az indukciós fűtés elméletét O. Heaviside (Anglia, 1884), S. Ferranti, S. Thompson, Ewing kezdte kidolgozni. Munkájuk volt az alapja az indukciós fűtéstechnika megalkotásának. Mivel az indukciós fűtés során a hő egy vezető testben szabadul fel - az elektromágneses mező behatolási mélységével megegyező rétegben, így lehetőség nyílik a pontos hőmérsékletszabályozásra a kiváló minőségű fűtés magas termelékenység mellett. További előnye az érintésmentes fűtés.

Indukciós csatornás kemencék csatorna megnyitása. Az egyik első ismert indukciós csatornás kemencét (ICF) S. Ferranti (Olaszország) javasolta 1887-ben. A kemencében kerámiacsatorna volt, és e csatorna felett és alatt lapos induktortekercseket helyeztek el. 1890-ben E.A. Colby (USA) olyan kemencetervet javasolt, amelyben az induktor kívülről fedi le a kör alakú csatornát.

Az első ipari kemencét acélmaggal és a csatorna belsejében elhelyezett induktorral (7.7. ábra) Kjellin (Svédország) készítette 1900-ban. A kemence teljesítménye 170 kW, kapacitása 1800 kg-ig, frekvencia 15 Hz. Speciális alulfrekvenciás generátor táplálja, ami az alacsony teljesítménytényező miatt szükséges. 1907-ig 14 ilyen kemence működött.

Rizs. 7.7. A Kjelly által tervezett nyitott csatornás indukciós kemence vázlata 1 - csatorna; 2 - induktor; 3 - mágneses mag

1905-ben a Röcheling-Rodenhauser (Németország) többfázisú csatornakemencéket tervezett (két és három induktorral), amelyekben a csatornák egy fürdőhöz vannak kötve, 50 Hz-es hálózatról táplálva. A későbbi kemencék kialakításánál zárt csatornákat is használtak a színesfémek olvasztására. W. Rohn (Németország) 1918-ban a Kjellin-kemencéhez hasonló vákuum-ICP-t épített (2-5 Hgmm nyomás), ami jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkező fém előállítását tette lehetővé.

A zárt csatornás kemencék számos előnye miatt a nyitott csatornás kemencék fejlesztése megrekedt. Azonban kísérletek történtek ilyen kemencék alkalmazására acél olvasztására.

A 30-as években az USA-ban hulladék újraolvasztására rozsdamentes acélból egyfázisú, 6 tonna kapacitású nyitott csatornás ICP-t használtak, amelyet 800 kW teljesítményű, 8,57 Hz frekvenciájú generátor táplált. A kemence duplex eljárásban működött ívkemencével. Az 1940-es és 1950-es években Olaszországban nyitott csatornás ICP-ket használtak 4-12 tonna kapacitású acél olvasztására, amelyeket a Tagliaferri gyártott. A jövőben az ilyen kemencék használatát felhagyták, mivel jellemzőikben rosszabbak voltak, mint az ív- és indukciós tégelyes acélolvasztó kemencék.

Indukciós csatornás kemencék zárt csatornával. 1916 óta először kísérleti, majd kereskedelmi, zárt csatornával rendelkező ICP-ket kezdtek fejleszteni. Az Ajax-Watt (USA) egy zárt csatornával rendelkező ICP-sorozatot fejlesztett ki. Ezek réz-cink ötvözetek olvasztására szolgáló, függőleges csatornás aknás egyfázisú kemencék, amelyek kapacitása 75 és 170 kVA, kapacitása 300 és 600 kg. Számos cég fejlődésének alapját képezték.

Ugyanebben az években Franciaországban vízszintes háromfázisú indukciós egységgel (150, 225 és 320 kW teljesítményű) aknakemencéket gyártottak. Angliában a General Electric Limited javasolta a kemence módosítását induktoronként két csatornával, aszimmetrikus elrendezéssel, ami az olvadék keringését és a túlmelegedést csökkenti.

Az E. Russ (Németország) kemencéit induktoronként két és három csatornával gyártották (függőleges és vízszintes változatban). E. Russ egy kétfázisra kapcsolt kettős indukciós egység (IE) tervezését is javasolta.

A Szovjetunióban az 1930-as években az Ajax-Watt kemencékhez hasonló ICP-ket kezdtek gyártani a moszkvai elektromos üzemben. Az 1950-es években az OKB "Elektropech" 0,4-6,0 tonna, majd 16 tonna kapacitású réz és ötvözeteinek olvasztására szolgáló kemencéket fejlesztett ki, 1955-ben pedig 6 t kapacitású ICP-t alumínium olvasztására.

Az 1950-es években az USA-ban ill Nyugat-Európa Az ICP-ket széles körben alkalmazzák keverőként öntöttvas olvasztásához a kupolával vagy elektromos ívkemencével végzett duplex eljárás során. A teljesítmény növelése és a csatornában lévő fém túlmelegedésének csökkentése érdekében egyirányú olvadékmozgású IE-terveket fejlesztettek ki (Norvégia). Ezzel párhuzamosan kifejlesztették a leválasztható IE-ket. Az 1970-es években az Ajax Magnetermic iker IE-ket fejlesztett ki, amelyek jelenleg elérik a 2000 kW-ot. Hasonló fejlesztéseket hajtottak végre VNIIETO-ban ugyanezekben az években. Az ICP fejlesztésében különféle típusok aktívan részt vett N.V. Veselovsky, E.P. Leonova, M.Ya. Stolov és mások.

Az 1980-as években az ICP hazánkban és külföldön történő fejlesztése az alkalmazási területek bővítését és a technológiai lehetőségek bővítését célozta, például az ICP felhasználását színesfémekből, olvadékból történő húzással történő csövek előállítására.

Indukciós tégelyes kemencék. Mivel a kis kapacitású indukciós tégelyes kemencék (ITF) csak 50 Hz feletti frekvencián tudnak hatékonyan működni, a megfelelő áramforrások - frekvenciaváltók - hiánya miatt megalkotásuk visszamaradt. Ennek ellenére az 1905-1906. számos cég és feltaláló javasolta és szabadalmaztatta az ITP-t, köztük a "Schneider - Creso" (Franciaország), az O. Zander (Svédország), a Gerden (Anglia) cég. Ugyanakkor az ITP tervezését A.N. Lodygin (Oroszország).

Az első ipari ITP-t nagyfrekvenciás szikragenerátorral 1916-ban fejlesztette ki E.F. Northrup (USA). 1920 óta ezeket a kemencéket az Ajax Electrothermia gyártja. Ugyanakkor a forgó szikraközzel működő ITP-t J. Ribot (Franciaország) fejlesztette ki. A "Metropolitan - Vickers" cég magas és ipari frekvenciájú ITP-t hozott létre. A szikragenerátorok helyett legfeljebb 3000 Hz-es frekvenciájú, 150 kVA teljesítményű gépi átalakítókat alkalmaztak.

V.P. Vologdin 1930–1932-ben 10 és 200 kg kapacitású, gépi frekvenciaváltóval hajtott ipari ITP-t hozott létre. 1937-ben egy lámpagenerátorral hajtott ITP-t is épített. 1936-ban A.V. Donskoy kifejlesztett egy univerzális indukciós kemencét 60 kVA teljesítményű lámpagenerátorral.

1938-ban az ITP (teljesítmény 300 kW, frekvencia 1000 Hz) táplálására a Brown-Boveri cég több anódos higanyszelepen alapuló invertert használt. A 60-as évek óta tirisztoros invertereket használnak indukciós berendezések táplálására. Az ITP kapacitásának növekedésével lehetővé vált az ipari frekvenciaáramú tápegység hatékony felhasználása.

Az 1940-es és 1960-as években az OKB "Elektropech" többféle IHF-t fejlesztett ki: megnövelt frekvenciát 6 tonna kapacitású alumínium olvasztására (1959), öntöttvasat 1 tonna kapacitással (1966). 1980-ban egy bakui üzemben egy 60 tonna kapacitású öntöttvas olvasztására alkalmas kemencét gyártottak (a VNIIETO tervezte a Brown-Boveri engedélyével). E.P. Leonova, V.I. Kryzental, A.A. Prostyakov és mások.

Az Ajax Magnetermic 1973-ban a General Motors kutatólaboratóriumával közösen kifejlesztett és üzembe helyezett egy 12 tonna kapacitású, 11 MW teljesítményű vízszintes, folyamatos öntöttvas olvasztótégelyes kemencét.

Az 1950-es évektől elkezdtek fejlődni speciális típusok fémek indukciós olvasztása:

vákuum kerámia tégelyben;

vákuum a párkányban;

vákuum hideg tégelyben;

elektromágneses tégelyben;

felfüggesztett állapotban;

kombinált fűtéssel.

A vákuum indukciós kemencéket (VIP) 1940-ig csak laboratóriumi körülmények között használták. Az 50-es években néhány cég, különösen a Hereus, megkezdte az ipari VIP fejlesztését, amelynek egységkapacitása rohamosan növekedni kezdett: 1958 - 1-3 tonna, 1961-5 tonna, 1964-15-27 tonna, 1970-60 1947-ben a MosZETO elkészítette az első 50 kg-os vákuumkemencét, majd 1949-ben megkezdte a 100 kg-os VIP tömeggyártását. A 80-as évek közepén a Sibelektroterm gyártószövetség a VNIIETO fejlesztései alapján 160, 600 és 2500 kg kapacitású korszerűsített VIP-eket gyártott speciális acélok olvasztására.

Az 50-es években kezdték alkalmazni a reaktív ötvözetek indukciós olvasztását koponyakemencékben és réz vízhűtéses (hideg) tégelyes kemencékben. Por alakú koponyával rendelkező kemencét fejlesztett ki N.P. Glukhanov, R.P. Zhezherin és mások 1954-ben, valamint egy kemence monolit koponyával - M.G. Kogan 1967-ben. A hidegtégelyben történő indukciós olvasztás ötletét már 1926-ban javasolta Németországban a Siemens-Halske, de nem talált alkalmazást. 1958-ban az IMET-ben, az Összoroszországi Nagyfrekvenciás Áramok Kutatóintézetével együtt. V.P. Vologdin (VNI-ITVCH) A.A. vezetésével. Vogel kísérleteket végzett a indukciós olvasztás titán hideg tégelyben.

A fémszennyeződés csökkentésének vágya és hőveszteség hidegtégelyben elektromágneses erők alkalmazásához vezetett, hogy a fémet eltolja a falaktól, azaz. egy "elektromágneses tégely" létrehozásához (L.L. Tir, VNIIETO, 1962)

A fémek szuszpendált állapotban történő olvasztását nagy tisztaságú fémek előállítására Németországban (O. Muck) már 1923-ban javasolták, de az áramforrások hiánya miatt nem terjedt el széles körben. Az 1950-es években ez a módszer számos országban kezdett kialakulni. A Szovjetunióban a VNIITVCH alkalmazottai sokat dolgoztak ebben az irányban A.A. vezetésével. Vogel.

Az olvadó ICP-t és a kombinált fűtés ICP-jét az 50-es évektől kezdték használni, kezdetben olaj- és gázégőket használtak, például ICP-t alumíniumforgács újraolvasztására (Olaszország), illetve ICP-t öntöttvasra (Japán). Később elterjedtek a plazma-indukciós tégelyes kemencék, például a VNIIETO által 1985-ben kifejlesztett, 0,16–1,0 tonna kapacitású kísérleti kemencék.

Beépítések indukciós felületedzéshez. Az első indukciós felületkeményítési kísérleteket 1925-ben V.P. Vologdin a putilovi üzem mérnökének kezdeményezésére N.M. Belyaev, amelyeket sikertelennek tartottak, mivel abban az időben a keményedésen keresztül törekedtek. A 30-as években V.P. Vologdin és B.Ya. Romanovék folytatták ezt a munkát, és 1935-ben szabadalmat kaptak a nagyfrekvenciás árammal történő keményítésre. 1936-ban V.P. Vologdin és A.A. Vogel szabadalmat kapott a fogaskerekek edzésére szolgáló tekercsre. V.P. Vologdin és munkatársai kifejlesztették a keményítő üzem összes elemét: egy forgó frekvenciaváltót, induktorokat és transzformátorokat (7.8. ábra).

Rizs. 7.8. Edző növény progresszív edzéshez

1 - keményített termék; 2 - induktor; 3 - keményítő transzformátor; 4 - frekvenciaváltó; 5 - kondenzátor

1936 óta a G.I. Babat és M.G. Lozinsky a "Svetlana" üzemben (Leningrád) az indukciós keményedés folyamatát vizsgálta magas frekvenciák segítségével, amikor lámpagenerátorral táplálták. 1932 óta a TOKKO (USA) kezdte bevezetni a közepes frekvenciájú árammal történő edzést.

Németországban 1939-ben G.V. A Zeulen az AEG gyáraiban végezte el a főtengelyek felületi keményítését. 1943-ban K. Kegel javasolta speciális forma induktív vezeték a fogaskerekek edzéséhez.

A felületi keményítés széles körű alkalmazása az 1940-es évek végén kezdődött. Az 1947 óta eltelt 25 év alatt a VNIITVCH több mint 300 edzési eszközt fejlesztett ki, köztük egy automata főtengely-edzősort és egy vasúti sínek edzésére szolgáló üzemet a teljes hosszon (1965). 1961-ben a róla elnevezett autógyárban beindították az első berendezést alacsony edzhetőségű acélból készült fogaskerekek edzésére. Likhachev (ZIL) (a technológia, amelyet K. Z. Shepelyakovsky fejlesztett ki).

Az indukciós hőkezelés fejlesztésének egyik iránya in utóbbi évek olajvidéki csőalakú áruk és nagy átmérőjű (820-1220 mm) gázvezetékek edzésének és megeresztésének technológiái, építési betonacélok, valamint vasúti sínek edzése.

Fűtőberendezéseken keresztül. A fémek indukciós hevítésének alkalmazása különféle célokra, kivéve az olvasztást, az első szakaszban kísérleti jellegű volt. 1918-ban M.A. Bonch-Bruevich, majd V.P. Vologdin nagyfrekvenciás áramokat használt az elektroncsövek anódjainak felmelegítésére azok evakuálása (gáztalanítás) során. A 30-as évek végén a Svetlana üzem laboratóriumában kísérleteket végeztek indukciós melegítéssel 800–900 ° C hőmérsékletre 170 átmérőjű és 800 mm hosszú acéltengely feldolgozásakor. egy esztergagépen. 300 kW teljesítményű, 100-200 kHz frekvenciájú csőgenerátort használtak.

1946 óta a Szovjetunióban megkezdődött a munka az indukciós melegítés nyomáskezelésben történő használatával kapcsolatban. 1949-ben üzembe helyezték az első kovácsolt fűtőtestet a ZIL-ben (ZIS). Az első indukciós kovácsműködtetést a moszkvai kisautó-gyárban (MZMA, később AZLK) kezdték meg 1952-ben. Érdekes kétfrekvenciás berendezés (60 és 540 Hz) acél tuskó (szelvény - négyzet 160x160 mm) nyomásra melegítésére. a kezelést 1956-ban indították el Kanadában. Hasonló elrendezést fejlesztettek ki a VNIITVCH-nál (1959). Az ipari frekvenciát a Curie-pontig történő fűtésre használják.

1963-ban a VNIITVCH 2,5x0,38x1,2 m-es födémfűtőt gyártott (2,5x0,38x1,2 m), 2000 kW teljesítményű, 50 Hz-es frekvencián, hengerelt gyártáshoz.

1969-ben a Maclaut Steel Corp. kohászati ​​üzemében. (USA) mintegy 30 tonna tömegű (7,9x0,3x1,5 m-es) acéllemezek indukciós melegítését alkalmazta hat gyártósoron (18 db ipari frekvenciás induktor, összesen 210 MW teljesítménnyel).

Az induktorok speciális formájúak, amely biztosította a födém egyenletes melegítését. Az indukciós hevítés kohászatban történő alkalmazásával kapcsolatos munkákat a VNIIETO-nál is végezték (P.M. Chaikin, S.A. Yaitskov, A.E. Erman).

Az 1980-as évek végén a Szovjetunióban az indukciós fűtést körülbelül 60 kovácsműhelyben alkalmazták (elsősorban az autó-traktor- és védelmi ipari üzemekben), amelyek teljes kapacitása legfeljebb 1 millió kW volt.

Alacsony hőmérsékletű fűtés ipari frekvencián. 1927–1930-ban az egyik uráli védelmi üzemben megkezdődtek az ipari frekvenciájú indukciós fűtés (N.M. Rodigin). 1939-ben sikeresen működtek az ötvözött acéltermékek hőkezelésére szolgáló, meglehetősen nagy teljesítményű indukciós fűtőberendezések.

A TsNIITmash (V.V. Alexandrov) emellett munkát végzett az ipari frekvencia hőkezelésre, fűtésre ültetésre stb. A.V. irányításával számos alacsony hőmérsékletű fűtési munkát végeztek. Donskoy. A Vasbeton Kutatóintézetben (NIIZhB), a Frunzei Politechnikai Intézetben és más szervezetekben a 60-70-es években hőkezelési munkákat végeztek. vasbeton termékek indukciós melegítéssel 50 Hz frekvencián. A VNIIETO számos olyan terméket is kifejlesztett ipari létesítmények alacsony hőmérsékletű fűtés hasonló célokra. Az MPEI (A.B. Kuvaldin) fejlesztéseit a ferromágneses acél indukciós hevítése terén a burkolati alkatrészek fűtésére, acél és vasbeton hőkezelésére, vegyi reaktorok, öntőformák stb. fűtésére szolgáló berendezésekben használták (70-80-as évek).

Félvezetők nagyfrekvenciás zónaolvasztása. A zóna olvasztási módszert 1952-ben javasolták (W.G. Pfann, USA). Hazánkban 1956-ban kezdték meg a nagyfrekvenciás tégelymentes zóna olvasztást, és a VNIITVCH-nál egy 18 mm átmérőjű szilícium egykristályt kaptak. A vákuumkamrában lévő induktorral ellátott "Crystal" típusú telepítések különféle módosításait hozták létre (Yu.E. Nedzvetsky). Az 1950-es években a platinopribori üzemben (Moszkva) a Ritkafémek Állami Intézetével (Giredmet) közösen gyártottak szilícium függőleges tégely nélküli zónás olvasztására szolgáló berendezéseket a vákuumkamrán kívüli induktorral (kvarccsővel). A szilícium egykristályok termesztésére szolgáló Kristall berendezések sorozatgyártásának kezdete 1962-re nyúlik vissza (a Taganrog ZETO-ban). A kapott egykristályok átmérője elérte a 45 mm-t (1971), majd később több mint a 100 mm-t (1985)

Oxidok nagyfrekvenciás olvasztása. A 60-as évek elején F.K. A Monfort (USA) az oxidok olvasztását indukciós kemencében végezte (ferrit egykristályok termesztése nagyfrekvenciás áramok - rádiófrekvenciák segítségével). Ugyanakkor A.T. Chapman és G.V. Clark (USA) egy technológiát javasolt egy polikristályos oxidblokk hidegtégelyben történő újraolvasztására. 1965-ben J. Ribot (Franciaország) urán-, tórium- és cirkónium-oxid-olvadékokat kapott rádiófrekvenciák segítségével. Ezeknek az oxidoknak az olvadása a magas hőmérsékletek ah (1700–3250 °C), ezért nagy áramforrásra van szükség.

A Szovjetunióban az oxidok nagyfrekvenciás olvasztásának technológiáját a Szovjetunió Tudományos Akadémia Fizikai Intézetében (A.M. Prokhorov, V.V. Osiko) fejlesztették ki. A berendezést a VNIITVCH és a Leningrádi Elektrotechnikai Intézet (LETI) fejlesztette ki (Yu.B. Petrov, A.S. Vasiliev, V.I. Dobrovolskaya). Az általuk 1990-ben létrehozott Kristall üzemek összteljesítménye meghaladta a 10 000 kW-ot, és évente több száz tonna nagy tisztaságú oxidot állítottak elő.

Nagyfrekvenciás plazmafűtés. A gázban a nagyfrekvenciás kisülés jelensége az 1980-as évek óta ismert. 1926–1927-ben J.J. Thomson (Anglia) kimutatta, hogy a gázban az elektródák nélküli kisülést indukált áramok hoznak létre, J. Townsend (Anglia, 1928) pedig a gáz kisülését elektromos tér hatására magyarázta. Mindezeket a vizsgálatokat csökkentett nyomáson végezték.

1940-1941-ben GI. Babat a Svetlana üzemben plazmakisülést figyelt meg az elektroncsövek nagyfrekvenciás fűtéssel történő gáztalanítása során, majd először kapott kisülést légköri nyomáson.

Az 1950-es években különböző országokban végeztek nagyfrekvenciás plazmákkal kapcsolatos munkát (T. B. Reid, J. Ribot, G. Barkhoff és mások). A Szovjetunióban az 50-es évek végétől a Leningrádi Politechnikai Intézetben (A. V. Donskoy, S. V. Dresvin), az MPEI-ben (M. Ya. Smelyansky, S. V. Kononov), a VNITVCH-ban (I. P. Dashkevich) és másokban végezték. Kibocsátások különféle gázokban , a plazmatronok tervezését és a felhasználásukkal kapcsolatos technológiákat tanulmányozták. Kvarc és fém (100 kW teljesítményig) vízhűtéses (1963-ban gyártott) nagyfrekvenciás plazmalámpák készültek.

A 80-as években 1000 kW-ig terjedő, 60 kHz-60 MHz frekvenciájú, nagyfrekvenciás plazmalámpákat használtak ultratiszta kvarcüveg, titán-dioxid pigment, új anyagok (például nitridek és karbidok) előállítására. ultratiszta ultrafinom porok és mérgező anyagok lebontása.

Az elektrotechnika története című könyvből szerző Szerzők csapata

7.1.1. ELLENÁLLÓ FŰTÉS Kezdeti időszak. Az elektromos árammal működő fűtővezetőkkel kapcsolatos első kísérletek a 18. századból származnak. 1749-ben B. Franklin (USA) egy Leyden-edény kisülésének tanulmányozása közben felfedezte a fémhuzalok melegedését és olvadását, majd később –

A szerző könyvéből

7.1.2. ELEKTROMOS ÍV FŰTÉS Kezdeti időszak. 1878–1880-ban W. Siemens (Anglia) számos olyan munkát végzett, amelyek alapját képezték a közvetlen és közvetett fűtésű ívkemencék létrehozásának, beleértve a 10 kg-os egyfázisú ívkemencét is. Arra kérték őket, hogy használjanak mágneses teret

A szerző könyvéből

A szerző könyvéből

7.7.5. PLAZMA FŰTÉS Kezdeti időszak. A plazmafűtéssel kapcsolatos munka kezdete az 1920-as évekre nyúlik vissza. Magát a „plazma” kifejezést I. Langmuir (USA), a „kvázi-semleges” fogalmát pedig W. Schottky (Németország) vezette be. 1922-ben X. Gerdien és A. Lotz (Németország) kísérleteket végzett az általuk nyert plazmával.

A szerző könyvéből

7.1.6. ELEKTRONSUGÁROS FŰTÉS Kezdeti időszak. Az elektronsugaras fűtéstechnika (fémek olvasztása és finomítása, méretfeldolgozás, hegesztés, hőkezelés, párologtatásos bevonat, dekoratív felületkezelés) a fizika vívmányaira épül,

A szerző könyvéből

7.1.7. LÉZERES FŰTÉS Kezdeti időszak. A lézert (az angol Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation rövidítése) a 20. század második felében hozták létre. A stimulált emisszió folyamatának gondolatát A. Einstein fogalmazta meg 1916-ban. A 40-es években V.A.

Az indukciós fémolvasztást széles körben használják különféle iparágakban: kohászat, mérnöki ipar, ékszeripar. egyszerű sütő indukciós típus otthoni fémolvasztáshoz saját kezűleg is összeállíthatja.

A fémek felmelegedése és megolvadása az indukciós kemencékben a belső melegítés és a fém kristályrácsának megváltozása miatt következik be, amikor nagyfrekvenciás örvényáramok haladnak át rajtuk. Ez a folyamat a rezonancia jelenségén alapul, amelyben az örvényáramok maximális értékkel rendelkeznek.

Az örvényáramok áramlásának előidézése érdekében az olvadt fémen keresztül az induktor elektromágneses mezőjének hatászónájába helyezzük - a tekercset. Lehet spirál, nyolcas figura vagy trefoil formájú. Az induktor alakja a fűtött munkadarab méretétől és alakjától függ.

Az induktor tekercs váltóáramú forráshoz van csatlakoztatva. Az ipari olvasztókemencékben 50 Hz-es ipari frekvenciaáramokat használnak, kis mennyiségű fémek olvasztásához ékszerekben nagyfrekvenciás generátorokat használnak, mivel ezek hatékonyabbak.

Fajták

Az örvényáramok egy olyan áramkör mentén záródnak, amelyet az induktor mágneses tere korlátoz. Ezért a vezetőképes elemek melegítése a tekercs belsejében és annak külső oldaláról egyaránt lehetséges.

    Ezért az indukciós kemencéknek két típusa van:
  • csatorna, amelyben az induktor körül található csatornák a fémek olvasztására szolgáló tartályok, és a mag benne található;
  • tégelyt használnak speciális tartály- hőálló anyagból készült, általában kivehető tégely.

csatorna kemence túl általános és ipari mennyiségű fémolvasztáshoz tervezték. Öntöttvas, alumínium és más színesfémek olvasztására használják.
tégely kemence meglehetősen kompakt, ékszerészek, rádióamatőrök használják, egy ilyen sütőt saját kezűleg össze lehet szerelni és otthon is használhatják.

Eszköz

    A fém olvasztására szolgáló házi készítésű kemence meglehetősen egyszerű kialakítású, és három fő blokkból áll, amelyek egy közös házban vannak elhelyezve:
  • nagyfrekvenciás generátor;
  • induktor - csináld magad spirál tekercselés rézhuzalból vagy csőből;
  • olvasztótégely.

A tégely induktorba van helyezve, a tekercs végei áramforráshoz vannak kötve. Amikor áram folyik át a tekercsen, körülötte változó vektorú elektromágneses mező keletkezik. Mágneses térben örvényáramok keletkeznek, amelyek merőlegesek a vektorára, és a tekercs belsejében egy zárt hurkon haladnak át. Áthaladnak a tégelybe helyezett fémen, miközben azt olvadáspontig hevítik.

Az indukciós kemence előnyei:

  • a fém gyors és egyenletes felmelegítése közvetlenül a telepítés bekapcsolása után;
  • a fűtés irányultsága - csak a fémet melegítik, és nem a teljes berendezést;
  • magas olvadási sebesség és az olvadék homogenitása;
  • a fém ötvöző komponensei nem párolognak el;
  • a telepítés környezetbarát és biztonságos.

A hegesztő inverter indukciós kemence generátoraként használható fém olvasztására. A generátort az alábbi diagramok szerint saját kezűleg is összeállíthatja.

Kemence fém olvasztásához hegesztő inverteren

Ez a kialakítás egyszerű és biztonságos, mivel minden inverter belső túlterhelés elleni védelemmel van felszerelve. A kemence teljes összeszerelése ebben az esetben az induktor saját kezű elkészítéséhez vezet.

Általában 8-10 mm átmérőjű vékonyfalú rézcsőből készült spirál formájában hajtják végre. A kívánt átmérőjű sablon szerint hajlítjuk, a fordulatokat 5-8 mm távolságra helyezzük el. A fordulatok száma 7-12, az inverter átmérőjétől és jellemzőitől függően. Az induktor teljes ellenállásának olyannak kell lennie, hogy ne okozzon túláramot az inverterben, különben a belső védelem kioldja.

Az induktor grafitból vagy textolitból készült házba szerelhető, belsejébe pedig tégely szerelhető. Az induktort egyszerűen egy hőálló felületre helyezheti. A háznak nem szabad áramot vezetnie, különben az örvényáramkör átmegy rajta, és a berendezés teljesítménye csökken. Ugyanezen okból nem ajánlott idegen tárgyakat helyezni az olvadási zónába.

Amikor dolgozik től hegesztő inverter testét le kell földelni! Az aljzatot és a vezetékeket az inverter által felvett áramra kell méretezni.


A magánház fűtési rendszere egy kályha vagy kazán működésén alapul, nagy teljesítményűés hosszú megszakítás nélküli élettartama függ a fűtőberendezések márkájától és beépítésétől, valamint attól helyes telepítés kémény.
ajánlásokat talál a választáshoz szilárd tüzelésű kazán, a következőben pedig ismerkedjen meg a típusokkal és szabályokkal:

Tranzisztoros indukciós kemence: áramkör

Sokan vannak különböző módokon saját kezűleg összeszerelni. A fém olvasztására szolgáló kemence meglehetősen egyszerű és bevált sémája az ábrán látható:

    A telepítés saját kezű összeállításához a következő alkatrészekre és anyagokra lesz szüksége:
  • két IRFZ44V típusú térhatású tranzisztor;
  • két UF4007 dióda (az UF4001-et is használhatja);
  • ellenállás 470 Ohm, 1 W (két sorosan csatlakoztatott, egyenként 0,5 W-os);
  • filmkondenzátorok 250 V-hoz: 3 db 1 mikrofarad kapacitással; 4 darab - 220 nF; 1 darab - 470 nF; 1 darab - 330 nF;
  • réz tekercselő huzal zománcszigetelésben Ø1,2 mm;
  • réz tekercs huzal zománcszigetelésben Ø2 mm;
  • két gyűrű a számítógép tápegységéből vett fojtótekercsekből.

Csináld magad összeszerelési sorrend:

  • A térhatású tranzisztorok radiátorokra vannak felszerelve. Mivel az áramkör működés közben nagyon felforrósodik, a radiátornak elég nagynak kell lennie. Felszerelheti őket egy radiátorra is, de ezután el kell szigetelnie a tranzisztorokat a fémtől gumiból és műanyagból készült tömítésekkel és alátétekkel. A térhatású tranzisztorok kivezetése az ábrán látható.

  • Két fojtást kell készíteni. Gyártásukhoz 1,2 mm átmérőjű rézhuzalt tekernek a bármely számítógép tápegységéből vett gyűrűk köré. Ezek a gyűrűk porított ferromágneses vasból készülnek. 7-15 huzalfordulatig kell feltekerni őket, meg kell őrizni a menetek közötti távolságot.

  • A fent felsorolt ​​kondenzátorok 4,7 mikrofarad összkapacitású akkumulátorba vannak összeszerelve. Kondenzátorok bekötése - párhuzamos.

  • Az induktor tekercselése 2 mm átmérőjű rézhuzalból készül. A tégely átmérőjének megfelelő hengeres tárgyra 7-8 menetes tekercset tekercselünk fel, így kellően hosszú végeket hagyunk az áramkörhöz való csatlakozáshoz.
  • Csatlakoztassa az elemeket a táblán a diagramnak megfelelően. Áramforrásként 12 V-os, 7,2 A/h-s akkumulátort használnak. Az üzem közben felvett áram kb 10 A, az akkumulátor kapacitása ebben az esetben kb 40 percre elegendő.Igény esetén a kemencetest hőálló anyagból pl textolitból készül.A készülék teljesítménye változtatható az induktor tekercsének fordulatszámának és átmérőjének változtatásával.
Hosszabb ideig tartó működés során a fűtőelemek túlmelegedhetnek! A hűtéshez ventilátort használhat.

Indukciós melegítő fém olvasztásához: videó

Lámpa indukciós sütő

A fémek olvasztására szolgáló erősebb indukciós kemence kézzel is összeállítható elektronikus lámpák segítségével. A készülék diagramja az ábrán látható.

A nagyfrekvenciás áram előállításához 4 párhuzamosan kapcsolt sugárlámpát használnak. Induktorként 10 mm átmérőjű rézcsövet használnak. Az egység egy trimmer kondenzátorral van felszerelve a teljesítmény beállításához. A kimeneti frekvencia 27,12 MHz.

Az áramkör összeállításához szüksége lesz:

  • 4 vákuumcső - tetródák, használhat 6L6, 6P3 vagy G807;
  • 4 fojtó 100 ... 1000 μH-hoz;
  • 4 kondenzátor 0,01 uF-on;
  • neon jelzőlámpa;
  • hangoló kondenzátor.

A készülék összeszerelése saját kezűleg:

  1. Az induktort rézcsőből készítik, spirál formájában meghajlítva. A tekercsek átmérője 8-15 cm, a menetek közötti távolság legalább 5 mm. A végei ónozottak az áramkörhöz való forrasztáshoz. Az induktor átmérőjének 10 mm-rel nagyobbnak kell lennie, mint a benne elhelyezett tégely átmérője.
  2. Helyezze az induktort a házba. Készülhet hőálló, nem vezető anyagból, vagy fémből, hő- és elektromos szigetelést biztosítva az áramkör elemeitől.
  3. A lámpák kaszkádjait a séma szerint kondenzátorokkal és fojtással szerelik össze. A kaszkádok párhuzamosan kapcsolódnak.
  4. Csatlakoztasson egy neon jelzőlámpát - ez jelzi az áramkör üzemkész állapotát. A lámpa a beépítési házba kerül.
  5. Az áramkörben egy változtatható kapacitású hangolókondenzátor található, a fogantyúja a házon is megjelenik.


A hidegen füstölt finomságok szerelmeseinek azt javasoljuk, hogy tanulják meg, hogyan készítsenek gyorsan és egyszerűen egy füstölőt saját kezűleg, és ismerkedjenek meg a hidegen füstölt füstgenerátor készítésének fényképes és videós utasításaival.

Áramköri hűtés

Az ipari olvasztóművek rendszerrel vannak felszerelve kényszerhűtés víz vagy fagyálló. Az otthoni vízhűtés további költségeket igényel, amelyek árban hasonlóak a fémolvasztó üzem költségeihez.

Léghűtés ventilátorral lehetséges, feltéve, hogy a ventilátor kellően távol van. Ellenkező esetben a fém tekercs és a ventilátor egyéb elemei kiegészítő áramkörként szolgálnak az örvényáramok lezárásához, ami csökkenti a telepítés hatékonyságát.

Az elektronikus és lámpaáramkörök elemei is képesek aktívan felmelegedni. Hűtésükre hőlevezető radiátorok biztosítottak.

Munkavédelmi intézkedések

  • A fő veszély a működés során a berendezés felmelegedett elemei és az olvadt fém égési sérülései.
  • A lámpa áramköre nagyfeszültségű elemeket tartalmaz, ezért azt be kell helyezni zárt ügy, kiküszöbölve az elemek véletlenszerű érintését.
  • Az elektromágneses mező hatással lehet a készülékházon kívül eső tárgyakra. Ezért munka előtt jobb ruhát felvenni anélkül fém elemek, távolítsa el az összetett eszközöket a lefedettségről: telefonok, digitális fényképezőgépek.
Beültetett szívritmus-szabályozóval rendelkezőknek a készülék használata nem javasolt!

A háztartási fémolvasztó kemence is használható fémelemek gyors felmelegítésére, például ónozáskor vagy formázáskor. A bemutatott telepítések jellemzői hozzáigazíthatók konkrét feladat, az induktor paramétereinek és a generátorkészletek kimeneti jelének megváltoztatásával - így érheti el azok maximális hatásfokát.

Azok a készülékek, amelyek nem gázzal, hanem elektromos árammal fűtenek, biztonságosak és kényelmesek. Az ilyen melegítők nem kormot és kellemetlen szagot termelnek, hanem fogyasztanak nagyszámú elektromosság. Kiváló kiút az indukciós fűtőelem saját kezű összeszerelése. Ez pénzt takarít meg, és hozzájárul a családi költségvetéshez. Számos egyszerű séma létezik, amelyek szerint az induktor önállóan összeállítható.

Az áramkörök megértésének és a szerkezet helyes összeállításának megkönnyítése érdekében hasznos lesz megvizsgálni az elektromosság történetét. Fűtési módszerek fém szerkezetek Az elektromágneses áramtekercseket széles körben használják háztartási készülékek - kazánok, fűtőtestek és tűzhelyek - ipari gyártásában. Kiderült, hogy működő és tartós indukciós fűtőtestet készíthet saját kezével.

Az eszközök működési elve

Az eszközök működési elve

A híres 19. századi brit tudós, Faraday 9 éven keresztül kutatta a mágneses hullámok elektromos árammá alakítását. 1931-ben végre egy felfedezés született, az ún elektromágneses indukció. A tekercs huzaltekercse, amelynek közepén egy mágneses fémmag található, váltakozó áram hatására mágneses mezőt hoz létre. Az örvényáramok hatására a mag felmelegszik.

Fontos árnyalat, hogy felmelegedés akkor következik be, ha a tekercset tápláló váltakozó áram nagy frekvencián megváltoztatja a mező vektorát és előjelét.

Faraday felfedezését mind az iparban, mind a házi készítésű motorok és elektromos fűtőtestek gyártásában kezdték használni. Az első vortex induktorra épülő öntöde 1928-ban nyílt meg Sheffieldben. Később ugyanezen elv szerint fűtötték a gyárak műhelyeit, vízmelegítésre pedig fém felületek az ínyencek saját kezükkel szerelték össze az induktort.

Az akkori készülék séma ma is érvényes. Klasszikus példa az indukciós kazán, amely a következőket tartalmazza:

  • fém mag;
  • keret;
  • hőszigetelés.

Könnyebb súly, kisebb méret és nagyobb hatékonyság érhető el a mag alapját képező vékony acélcsövek révén. NÁL NÉL konyhai csempe az induktor egy lapított tekercs, amely a főzőlap közelében található.

Az áram frekvenciájának gyorsítására szolgáló áramkör jellemzői a következők:

  • az 50 Hz-es ipari frekvencia nem alkalmas házi készítésű eszközökhöz;
  • az induktor közvetlen csatlakoztatása a hálózathoz zúgáshoz és alacsony fűtéshez vezet;
  • a hatékony fűtés 10 kHz-es frekvencián történik.

Összeszerelés sémák szerint

Bárki, aki ismeri a fizika törvényeit, saját kezével összeállíthat egy induktív fűtőtestet. Az eszköz összetettsége a mester felkészültségétől és tapasztalatától függ.

Számos oktatóvideó létezik, amelyek alapján hatékony eszközt hozhat létre. Szinte mindig szükséges a következő alapvető összetevők használata:

  • 6-7 mm átmérőjű acélhuzal;
  • rézhuzal az induktorhoz;
  • fémháló (a huzal tartásához a tokban);
  • adapterek;
  • csövek a testhez (műanyagból vagy acélból);
  • nagyfrekvenciás inverter.

Ez elegendő lesz egy indukciós tekercs saját kezű összeállításához, és ő áll a középpontjában. átfolyós vízmelegítő. Felkészülés után szükséges elemeket közvetlenül a készülék gyártási folyamatához léphet:

  • vágja a vezetéket 6-7 cm-es szegmensekre;
  • fedje le a cső belsejét egy fémhálóval, és töltse fel a vezetéket a tetejéig;
  • hasonló módon zárja le a csőnyílást kívülről;
  • a tekercshez legalább 90-szer tekerje a rézhuzalt a műanyag ház köré;
  • helyezze be a szerkezetet a fűtési rendszerbe;
  • inverter segítségével csatlakoztassa a tekercset az elektromos hálózathoz.

Célszerű először földelni az invertert, és fagyállót vagy vizet készíteni.

Hasonló algoritmus szerint könnyen összeszerelhet egy indukciós kazánt, amelyhez a következőket kell tennie:

  • vágjon nyersdarabokat egy 25 x 45 mm-es acélcsőből, amelynek fala nem vastagabb 2 mm-nél;
  • hegessze össze őket, és kapcsolja össze őket kisebb átmérővel;
  • hegesztett vasfedelet a végekre, és fúrjon lyukakat a menetes csövekhez;
  • készítsen egy tartót egy indukciós tűzhelyhez úgy, hogy az egyik oldalon két sarkot hegeszt;
  • helyezze be a főzőlapot a tartóba a sarkokból, és csatlakoztassa a hálózathoz;
  • töltsön hűtőfolyadékot a rendszerbe, és kapcsolja be a fűtést.

Sok induktor 2-2,5 kW-nál nem nagyobb teljesítménnyel működik. Az ilyen fűtőtesteket 20-25 m²-es helyiségekhez tervezték. Ha a generátort autószervizben használják, akkor hegesztőgéphez csatlakoztathatja, de Fontos figyelembe venni bizonyos árnyalatokat:

  • AC kell, nem DC, mint egy inverter. Hegesztőgép meg kell vizsgálnia, hogy vannak-e olyan pontok, ahol a feszültségnek nincs közvetlen iránya.
  • A nagyobb keresztmetszetű huzal fordulatszámát matematikai számítással választjuk ki.
  • A munkaelemek hűtésére lesz szükség.

Kifinomult berendezési tárgyak készítése

A HDTV fűtési rendszert saját kezűleg nehezebb elkészíteni, de rádióamatőröknek kell alávetni, mivel összegyűjtéséhez multivibrátor áramkör szükséges. A működési elv hasonló - a tekercs közepén lévő fém töltőanyag és a saját erősen mágneses mező kölcsönhatásából származó örvényáramok felmelegítik a felületet.

HDTV-berendezések tervezése

Mivel még a kis tekercsek is körülbelül 100 A áramot termelnek, rezonanciakapacitással kell őket összekötni az indukciós tolóerő kiegyenlítéséhez. A HDTV 12 V-os fűtéséhez kétféle működő áramkör létezik:

  • hálózatra csatlakoztatva.

  • célzott elektromos;
  • hálózatra csatlakoztatva.

Az első esetben egy mini HDTV telepítés egy óra alatt összeállítható. 220 V-os hálózat hiányában is bárhol használhatsz ilyen generátort, de ha van autó akkumulátorok mint áramforrások. Természetesen nem elég erős a fém olvasztásához, de képes felmelegíteni a finom munkákhoz szükséges magas hőmérsékletre, például a kések és csavarhúzók melegítésére. kék színű. Létrehozásához meg kell vásárolnia:

  • térhatású tranzisztorok BUZ11, IRFP460, IRFP240;
  • autó akkumulátor 70 A / h-tól;
  • nagyfeszültségű kondenzátorok.

A 11 A-es táp árama a hevítési folyamat során a fém ellenállása miatt 6 A-re csökken, de a túlmelegedés elkerülése érdekében továbbra is szükség van vastag, 11-12 A áramot is elviselő vezetékekre.

A műanyag házba épített indukciós fűtési rendszer második köre bonyolultabb, az IR2153 meghajtón alapul, de kényelmesebb 100 000 rezonanciát építeni a szabályozó fölé. Az áramkört legalább 12 V feszültségű hálózati adapteren keresztül kell vezérelni. A tápegység diódahíd segítségével közvetlenül csatlakoztatható a 220 V-os főhálózathoz. A rezonancia frekvencia 30 kHz. A következő elemekre lesz szükség:

  • ferrit mag 10 mm és fojtó 20 fordulat;
  • rézcső HDTV-tekercsként, 25 menetes tüskénként 5–8 cm;
  • kondenzátorok 250 V.

Vortex melegítők

Egy egyszerű séma szerint összeszerelhető egy erősebb telepítés, amely képes a csavarokat sárgára melegíteni. De működés közben a hőtermelés meglehetősen nagy lesz, ezért ajánlott radiátorokat felszerelni a tranzisztorokra. Szüksége lesz még egy fojtószelepre, amelyet bármely számítógép tápegységéből kölcsönözhet, valamint a következő segédanyagokra:

  • acél ferromágneses huzal;
  • rézhuzal 1,5 mm;
  • térhatású tranzisztorok és diódák fordított feszültséghez 500 V-tól;
  • Zener diódák 2-3 W teljesítménnyel, 15 V számítással;
  • egyszerű ellenállások.

A kívánt eredménytől függően a huzal tekercselése a réz alapon 10-30 fordulat. Következik az áramkör összeszerelése és a fűtőtest alaptekercsének elkészítése körülbelül 7 menetnyi 1,5 mm-es rézhuzalból. Csatlakozik az áramkörhöz, majd az elektromossághoz.

A hegesztésben és a háromfázisú transzformátor kezelésében jártas mesteremberek tovább tudnak fejleszteni A készülék hatékonysága miközben csökkenti a súlyt és a méretet. Ehhez meg kell hegeszteni két cső alját, amelyek magként és fűtőként is szolgálnak, és két csövet kell hegeszteni a testbe a tekercselés után a hűtőfolyadék betáplálásához és eltávolításához.

Az áramkörökre összpontosítva gyorsan összeszerelhet különféle kapacitású induktorokat víz, fémek melegítésére, ház fűtésére, garázsra és autószervizre. Emlékeztetni kell az ilyen típusú fűtőberendezések hatékony szervizelésére vonatkozó biztonsági szabályokra is, mert a házilag készített készülékből a hűtőfolyadék szivárgása tüzet okozhat.

A munka megszervezésének bizonyos feltételei vannak:

  • az indukciós kazán, a falak és az elektromos készülékek közötti távolságnak legalább 40 cm-nek kell lennie, és jobb, ha 1 m-re visszavonul a padlótól és a mennyezettől;
  • nyomásmérő és levegőkioldó berendezés segítségével a kilépőcső mögött biztonsági rendszert biztosítanak;
  • eszközöket lehetőleg be zárt áramkörök a hűtőfolyadék kényszerkeringésével;
  • műanyag csővezetékekben történő alkalmazás lehetséges.

Az indukciós generátorok önszerelése olcsó lesz, de nem ingyenes, mert elegendő alkatrészre van szüksége jó minőségű. Ha egy személy nem rendelkezik speciális ismeretekkel és tapasztalattal a rádiótechnikában és a hegesztésben, akkor nem szabad önállóan összeállítani egy fűtőtestet. nagy terület, mert a fűtési teljesítmény nem haladja meg a 2,5 kW-ot.

azonban önszerelés az induktor a gyakorlatban a ház tulajdonosának önképzésének és továbbképzésének tekinthető. Kezdheti a kis eszközökkel egyszerű sémák szerint, és mivel a bonyolultabb eszközök működési elve ugyanaz, csak további elemeket és frekvenciaváltókat adnak hozzá, könnyű és meglehetősen költséges lesz a szakaszos elsajátítása.

Kapcsolatban áll

A módszer leírása

Az indukciós melegítés az anyagok melegítése elektromos árammal, amelyet váltakozó mágneses tér indukál. Ezért ez a vezető anyagból (vezetőkből) készült termékek melegítése az induktorok (váltakozó mágneses tér forrásai) mágneses tere által. Az indukciós melegítést a következőképpen hajtjuk végre. Az úgynevezett tekercsbe elektromosan vezető (fém, grafit) munkadarab kerül, amely egy vagy több huzal (leggyakrabban réz) menete. Különböző frekvenciájú (tíz Hz-től több MHz-ig) erős áramokat indukálnak az induktorban egy speciális generátor segítségével, aminek következtében elektromágneses mező keletkezik az induktor körül. Az elektromágneses tér örvényáramot indukál a munkadarabban. Az örvényáramok felmelegítik a munkadarabot Joule-hő hatására (lásd a Joule-Lenz törvényt).

Az induktor-blank rendszer egy mag nélküli transzformátor, amelyben az induktor a primer tekercs. A munkadarab egy szekunder tekercs rövidre zárva. A tekercsek közötti mágneses fluxus levegőben bezárul.

Az örvényáramok nagy frekvencián az általuk kialakított mágneses tér által a munkadarab Δ (Felületi hatás) vékony felületi rétegeibe kerülnek, aminek következtében sűrűségük meredeken növekszik, és a munkadarab felmelegszik. A fém alsó rétegei a hővezető képesség miatt felmelegednek. Nem az áramerősség a fontos, hanem a nagy áramsűrűség. A Δ bőrrétegben az áramsűrűség csökken e alkalommal a munkadarab felületén lévő áramsűrűséghez viszonyítva, míg a hő 86,4%-a a bőrrétegben szabadul fel (a teljes hőleadásból. A bőrréteg mélysége a sugárzási frekvenciától függ: minél nagyobb a frekvencia, annál vékonyabb a bőrréteget.Ez függ a munkadarab anyagának relatív mágneses permeabilitását μ is.

Vas, kobalt, nikkel és mágneses ötvözetek esetében a Curie-pont alatti hőmérsékleten a μ értéke több száztól tízezerig terjed. Más anyagok (olvadékok, színesfémek, folyékony alacsony olvadáspontú eutektikumok, grafit, elektrolitok, elektromosan vezető kerámia stb.) esetében μ megközelítőleg eggyel egyenlő.

Képlet a bőrmélység kiszámításához mm-ben:

,

ahol μ 0 = 4π 10 −7 a H/m mágneses állandó, és ρ - a munkadarab anyagának fajlagos elektromos ellenállása a feldolgozási hőmérsékleten.

Például 2 MHz-es frekvencián a borítás mélysége a réz esetében körülbelül 0,25 mm, a vas esetében ≈ 0,001 mm.

Az induktor működés közben nagyon felforrósodik, mivel elnyeli saját sugárzását. Ezenkívül elnyeli a forró munkadarab hősugárzását. Vízzel hűtött rézcsövekből induktorokat készítenek. A víz ellátása szívással történik - ez biztosítja a biztonságot az induktor égése vagy egyéb nyomáscsökkenése esetén.

Alkalmazás

  • Fémek ultratiszta érintésmentes olvasztása, forrasztása és hegesztése.
  • Ötvözetek prototípusainak beszerzése.
  • Gépalkatrészek hajlítása, hőkezelése.
  • Ékszer üzlet.
  • Kisebb alkatrészek megmunkálása, melyeket láng vagy ívmelegítés károsíthat.
  • Felületi keményedés.
  • Összetett formájú alkatrészek keményítése és hőkezelése.
  • Orvosi műszerek fertőtlenítése.

Előnyök

  • Bármilyen elektromosan vezető anyag nagy sebességű melegítése vagy olvasztása.
  • A hevítés védőgáz atmoszférában, oxidáló (vagy redukáló) közegben, nem vezető folyadékban, vákuumban lehetséges.
  • Üvegből, cementből, műanyagból, fából készült védőkamra falain keresztül történő fűtés - ezek az anyagok nagyon gyengén nyelték el az elektromágneses sugárzást, és a telepítés során hidegek maradnak. Csak elektromosan vezető anyagot melegítenek - fémet (beleértve az olvadt is), szenet, vezetőképes kerámiákat, elektrolitokat, folyékony fémeket stb.
  • A fellépő MHD erők hatására a folyékony fém intenzíven keveredik, levegőben vagy védőgázban szuszpendálva tartva - így kapnak ultratiszta ötvözetek kis mennyiségben (levitációs olvasztás, olvasztás elektromágneses tégelyben).
  • Mivel a melegítés elektromágneses sugárzással történik, gázlángfűtés esetén a pisztoly égéstermékei, ívmelegítés esetén az elektróda anyaga nem szennyezi a munkadarabot. Ha a mintákat közömbös gázatmoszférába és nagy melegítési sebességre helyezzük, akkor a vízkőképződés megszűnik.
  • Könnyű használat az induktor kis méretének köszönhetően.
  • Az induktor speciális alakban készíthető - ez lehetővé teszi az összetett konfigurációjú részek egyenletes felmelegítését a teljes felületen anélkül, hogy azok deformálódásához vagy helyi nem melegedéshez vezetne.
  • Könnyen kivitelezhető helyi és szelektív fűtés.
  • Mivel a legintenzívebb felmelegedés a munkadarab vékony felső rétegeiben megy végbe, az alatta lévő rétegek pedig a hővezető képesség miatt gyengédebben melegednek fel, a módszer ideális az alkatrészek felületi keményítésére (a mag viszkózus marad).
  • A berendezések egyszerű automatizálása - fűtési és hűtési ciklusok, hőmérséklet-szabályozás és -tartás, munkadarabok adagolása és eltávolítása.

hátrányai

  • A berendezések megnövekedett összetettsége, képzett személyzet szükséges a beállításhoz és javításhoz.
  • Az induktor és a munkadarab rossz koordinációja esetén nagyobb fűtőteljesítményre van szükség, mint fűtőelemek, elektromos ívek stb. alkalmazása esetén.

Indukciós fűtőberendezések

A 300 kHz-ig terjedő üzemi frekvenciájú telepítéseknél IGBT-szerelvényeken lévő invertereket vagy MOSFET-tranzisztorokat használnak. Az ilyen berendezéseket nagy részek fűtésére tervezték. A kis részek melegítésére magas frekvenciákat használnak (5 MHz-ig, közepes és rövid hullámok tartománya), a nagyfrekvenciás berendezéseket elektronikus csövekre építik.

Ezenkívül a kis alkatrészek melegítésére a nagyfrekvenciás telepítéseket MOSFET tranzisztorokra építik 1,7 MHz-ig. A tranzisztorok magasabb frekvenciájú vezérlése és védelme bizonyos nehézségeket jelent, ezért a magasabb frekvencia beállítása még mindig meglehetősen költséges.

A kis alkatrészek melegítésére szolgáló induktor kis méretű és kis induktivitású, ami a működő rezonanciakör minőségi tényezőjének csökkenéséhez vezet alacsony frekvenciákon és a hatásfok csökkenéséhez, valamint veszélyt jelent a fő oszcillátorra (a minőségi tényezőre). A rezonanciaáramkör L / C-vel arányos, az alacsony minőségi tényezővel rendelkező rezonáns áramkör túl jól "szivattyúzott" energiával, rövidzárlatot képez az induktorban és letiltja a fő oszcillátort). Az oszcillációs áramkör minőségi tényezőjének növelésére két módszert alkalmaznak:

  1. a működési gyakoriság növelése, ami a telepítés bonyolultságához és költségéhez vezet;
  2. ferromágneses betétek használata az induktorban; az induktor beillesztése ferromágneses anyagú panelekkel.

Mivel az induktor magas frekvencián működik a leghatékonyabban, az indukciós fűtést a nagy teljesítményű generátorlámpák fejlesztése és gyártása után ipari alkalmazásra került. Az első világháború előtt az indukciós fűtés csak korlátozottan használható. Akkoriban generátorként nagyfrekvenciás gépi generátorokat (V. P. Vologdin alkotása) vagy szikrakisüléses berendezéseket használtak.

A generátor áramkör elvileg bármilyen lehet (multivibrátor, RC generátor, önálló gerjesztésű generátor, különféle relaxációs generátorok), amely induktor tekercs formájában terhelésen működik és elegendő teljesítménnyel rendelkezik. Az is szükséges, hogy az oszcillációs frekvencia kellően magas legyen.

Például egy 4 mm átmérőjű acélhuzal néhány másodperc alatt történő "elvágásához" legalább 2 kW rezgőteljesítmény szükséges legalább 300 kHz frekvencián.

A sémát a következő kritériumok szerint választják ki: megbízhatóság; fluktuációs stabilitás; a munkadarabban felszabaduló erő stabilitása; könnyű gyártás; könnyű beállítás; minimális alkatrészek száma a költségek csökkentése érdekében; olyan alkatrészek használata, amelyek összességében csökkentik a súlyt és a méreteket stb.

Évtizedek óta egy induktív hárompontos generátort használnak nagyfrekvenciás rezgések generátoraként (Hartley generátor, generátor autotranszformátor visszacsatolással, induktív hurok feszültségosztón alapuló áramkör). Ez egy öngerjesztett párhuzamos tápáramkör az anódhoz és egy rezgőkörön készült frekvenciaszelektív áramkör. Sikeresen alkalmazták és használják továbbra is laboratóriumokban, ékszerműhelyekben, ipari vállalkozásokban, valamint az amatőr gyakorlatban. Például a második világháború alatt a T-34 harckocsi görgőinek felületkeményítését ilyen berendezéseken végezték.

Három pont hátrány:

  1. Alacsony hatásfok (kevesebb, mint 40% lámpa használatakor).
  2. Erős frekvenciaeltérés a mágneses anyagokból készült munkadarabok Curie-pont (≈700С) feletti hevítésének pillanatában (μ változások), ami megváltoztatja a bőrréteg mélységét és előreláthatatlanul megváltoztatja a hőkezelési módot. A kritikus részek hőkezelésekor ez elfogadhatatlan lehet. Ezenkívül a nagy teljesítményű rádiófrekvenciás berendezéseknek a Rossvyazokhrankultura által engedélyezett szűk frekvenciatartományban kell működniük, mivel rossz árnyékolással valójában rádióadók, és zavarhatják a televíziós és rádiós műsorszórást, a part menti és a mentőszolgálatokat.
  3. A nyersdarabok cseréjekor (például kisebbről nagyobbra) megváltozik az induktor-nyers rendszer induktivitása, ami a bőrréteg frekvenciájának és mélységének változásához is vezet.
  4. Az egyfordulatú induktorok többfordulatúra, kisebb-nagyobbra cserélésekor a frekvencia is változik.

Babat, Lozinsky és más tudósok vezetésével két- és háromkörös generátor áramköröket fejlesztettek ki, amelyek nagyobb hatásfokkal rendelkeznek (akár 70%), és jobban tartják a működési frekvenciát. Működésük elve a következő. A csatolt áramkörök alkalmazása és a közöttük lévő kapcsolat gyengülése miatt a munkakör induktivitásának változása nem jár erős változással a frekvenciabeállító áramkör frekvenciájában. A rádióadókat ugyanezen elv szerint építik fel.

A modern nagyfrekvenciás generátorok IGBT-szerelvényeken vagy nagy teljesítményű MOSFET-tranzisztorokon alapuló inverterek, általában híd- vagy félhíd-séma szerint készülnek. 500 kHz-ig terjedő frekvencián működik. A tranzisztorok kapui mikrokontroller vezérlőrendszerrel nyithatók. A vezérlőrendszer a feladattól függően lehetővé teszi az automatikus tartást
a) állandó frekvencia
b) a munkadarabban felszabaduló állandó teljesítmény
c) maximális hatékonyság.
Például, ha egy mágneses anyagot a Curie-pont fölé melegítenek, a bőrréteg vastagsága meredeken megnő, az áramsűrűség csökken, és a munkadarab rosszabbul kezd felmelegedni. Az anyag mágneses tulajdonságai is eltűnnek, és a mágnesezettség megfordítási folyamata leáll - a munkadarab rosszabbul kezd felmelegedni, a terhelési ellenállás hirtelen csökken - ez a generátor "távolságához" és meghibásodásához vezethet. A vezérlőrendszer figyeli az átmenetet a Curie-ponton, és a terhelés hirtelen csökkenésével (vagy a teljesítmény csökkentésével) automatikusan növeli a frekvenciát.

Megjegyzések

  • Az induktort lehetőleg a munkadarabhoz lehető legközelebb kell elhelyezni. Ez nemcsak az elektromágneses tér sűrűségét növeli a munkadarab közelében (a távolság négyzetével arányosan), hanem növeli a Cos(φ) teljesítménytényezőt is.
  • A frekvencia növelése drámaian csökkenti a teljesítménytényezőt (a frekvencia kockájával arányosan).
  • A mágneses anyagok hevítésekor a mágnesezés megfordítása miatt további hő szabadul fel, a Curie-pontig való melegítésük sokkal hatékonyabb.
  • Az induktor kiszámításakor figyelembe kell venni az induktorhoz vezető gumiabroncsok induktivitását, amely sokkal nagyobb lehet, mint magának az induktornak az induktivitása (ha az induktor egy kis fordulat formájában készül átmérőjű vagy akár egy fordulat egy része - egy ív).
  • Néha a leállított nagy teljesítményű rádióadókat nagyfrekvenciás generátorként használták, ahol az antennakört fűtőinduktorral helyettesítették.

Lásd még

Linkek

Irodalom

  • Babat G. I., Svenchansky A. D. Elektromos ipari sütők. - M .: Gosenergoizdat, 1948. - 332 p.
  • Burak Ya. I., Ogirko I. V. Hőmérsékletfüggő anyagjellemzőkkel rendelkező hengeres héj optimális fűtése // Mat. módszerek és fiz.-mekh. mezőket. - 1977. - V. 5. - S. 26-30.
  • Vasziljev A.S. Lámpagenerátorok nagyfrekvenciás fűtéshez. - L.: Mashinostroenie, 1990. - 80 p. - (Nagyfrekvenciás termikus könyvtár; 15. szám). - 5300 példány. - ISBN 5-217-00923-3
  • Vlasov V.F. Rádiómérnöki tanfolyam. - M .: Gosenergoizdat, 1962. - 928 p.
  • Izyumov N. M., Linde D. P. A rádiótechnika alapjai. - M .: Gosenergoizdat, 1959. - 512 p.
  • Lozinsky M. G. Az indukciós fűtés ipari alkalmazása. - M .: A Szovjetunió Tudományos Akadémia Kiadója, 1948. - 471 p.
  • A nagyfrekvenciás áramok alkalmazása az elektrotermiában / Szerk. A. E. Szlukhotszkij. - L.: Mashinostroenie, 1968. - 340 p.
  • Szlukhotszkij A.E. Induktorok. - L.: Mashinostroenie, 1989. - 69 p. - (Nagyfrekvenciás termikus könyvtár; 12. szám). - 10 000 példányban. -