Indukciós fűtés. Indukciós fűtőelem - mi ez, és hogyan kell összeszerelni a készüléket
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ebben a cikkben vagy részben vannak külső hivatkozások, de az egyes állítások forrása lábjegyzetek hiánya miatt homályos marad.
Az indukciós fűtés történeteNyítás elektromágneses indukció 1831-ben Faraday tulajdonában volt. Amikor egy vezető mozog a mágnes terében, akkor EMF indukálódik benne, akárcsak egy mágnes mozgásakor, amelynek erővonalai metszik a vezető áramkört. Az áramkörben lévő áramot indukáltnak nevezzük. Számos eszköz találmánya az elektromágneses indukció törvényén alapul, beleértve a meghatározókat is - generátorokat és transzformátorokat, amelyek elektromos energiát állítanak elő és osztanak el, ami az egész elektromos ipar alapja. 1841-ben James Joule (és attól függetlenül Emil Lenz) kvantitatív becslést fogalmazott meg az elektromos áram termikus hatásáról: „Az elektromos áram áramlása során a közeg térfogategységére jutó hőteljesítmény arányos az elektromos áram sűrűségének szorzatával. az elektromos áram és az elektromos térerősség nagysága” (Joule-törvény – Lenz). Termikus hatás Az indukált áram hatására a fémek érintésmentes melegítésére szolgáló eszközöket kerestek. Az első kísérleteket az acél melegítésével induktív árammal E. Colby végezte az USA-ban. Az első sikeresen működő ún. Az acél olvasztására szolgáló csatornás indukciós kemencét 1900-ban a Benedicks Bultfabrik építette Gysingben, Svédországban. Az akkori tekintélyes "A MÉRNÖK" című folyóiratban 1904. július 8-án jelent meg a híres, ahol a svéd feltaláló mérnök, F. A. Kjellin mesél fejlődéséről. A kemencét egyfázisú transzformátor táplálta. Az olvasztást gyűrű alakú tégelyben végezték, a benne lévő fém egy 50-60 Hz-es árammal hajtott transzformátor szekunder tekercse volt. Az első 78 kW-os kemencét 1900. március 18-án helyezték üzembe, és nagyon gazdaságtalannak bizonyult, mivel az olvasztási kapacitás mindössze 270 kg acél volt naponta. A következő kemencét ugyanazon év novemberében gyártották, 58 kW teljesítményű és 100 kg acél kapacitással. A kemence magas jövedelmezőséget mutatott, az olvasztási kapacitás napi 600-700 kg acél volt. A hőingadozások miatti béléskopás azonban elfogadhatatlan mértékűnek bizonyult, és a gyakori béléscsere csökkentette az ebből eredő hatékonyságot. A feltaláló arra a következtetésre jutott, hogy a maximális olvasztási teljesítmény érdekében az olvadék jelentős részét meg kell hagyni az ürítés során, ami sok problémát elkerül, beleértve a bélés kopását. Ez a maradék acél olvasztási módszer, amelyet "lápnak" kezdtek nevezni, a mai napig fennmaradt néhány olyan iparágban, ahol nagy kapacitású kemencéket használnak. 1902 májusában üzembe helyeztek egy jelentősen továbbfejlesztett, 1800 kg kapacitású kemencét, a lefolyó 1000-1100 kg, a mérleg 700-800 kg, a teljesítmény 165 kW, az acél olvasztási kapacitása elérheti a 4100-at. kg naponta! Ez a 970 kWh/t energiafogyasztási eredmény lenyűgöz a hatékonyságával, ami nem sokkal marad el a modern, körülbelül 650 kWh/t-os termelékenységtől. A feltaláló számításai szerint 165 kW teljesítményfelvételből 87,5 kW ment veszteségbe, hasznos hőenergia 77,5 kW volt, nagyon magas, 47%-os összhatásfokot értek el. A jövedelmezőséget a tégely gyűrűs kialakítása magyarázza, amely lehetővé tette alacsony áramerősségű és nagyfeszültségű - 3000 V -os többfordulatú induktor készítését. A hengeres tégelyes modern kemencék sokkal kompaktabbak, kevesebb tőkebefektetést igényelnek, könnyebbek üzemeltetni, számos fejlesztéssel felszerelve száz éves fejlesztésük során, de a hatásfok elenyésző mértékben nőtt. Igaz, a feltaláló publikációjában figyelmen kívül hagyta azt a tényt, hogy az áramot nem az aktív teljesítményért, hanem a teljes teljesítményért fizetik, amely 50–60 Hz-es frekvencián körülbelül kétszerese az aktív teljesítménynek. És be modern sütők a meddőteljesítményt egy kondenzátortelep kompenzálja. F. A. Kjellin mérnök találmányával megalapozta a színesfémek és acél olvasztására szolgáló ipari csatornakemencék fejlesztését Európa és Amerika ipari országaiban. Az 50–60 Hz-es csatornakemencékről a modern, nagyfrekvenciás olvasztótégelyes kemencékre való átállás 1900-tól 1940-ig tartott. Működési elveAz indukciós melegítés az anyagok melegítése elektromos árammal, amelyet váltakozó mágneses tér indukál. Ezért ez a vezető anyagból (vezetőkből) készült termékek melegítése az induktorok (váltakozó források) mágneses tere által mágneses mező). Az indukciós melegítést az alábbiak szerint hajtjuk végre. Az úgynevezett induktorba egy elektromosan vezető (fém, grafit) munkadarab kerül, amely egy vagy több huzal (leggyakrabban réz) menete. Erőteljes áramokat indukálnak az induktorban egy speciális generátor segítségével eltérő frekvencia(tíz Hz-től több MHz-ig), aminek következtében az induktor körül elektromágneses tér keletkezik. Az elektromágneses tér örvényáramot indukál a munkadarabban. Az örvényáramok felmelegítik a munkadarabot Joule-hő hatására. Az induktor-blank rendszer egy mag nélküli transzformátor, amelyben az induktor a primer tekercs. A munkadarab mintegy szekunder tekercs, rövidre zárva. A tekercsek közötti mágneses fluxus levegőben záródik. Magas frekvencián légörvény az általuk kialakított mágneses tér hatására a munkadarab vékony felületi rétegeibe Δ (bőrhatás) tolódnak el, 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 növekszik alkalommal a munkadarabban lévő áramsűrűséghez viszonyítva, míg a teljes hőleadásból származó hő 86,4%-a a bőrrétegben szabadul fel. A bőrréteg mélysége a sugárzási frekvenciától függ: minél nagyobb a frekvencia, annál vékonyabb a bőrréteg. Ez a munkadarab anyagának μ relatív mágneses permeabilitásától is függ. 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, elektromosan vezető kerámia stb.) esetében μ megközelítőleg eggyel egyenlő. Képlet a bőrmélység kiszámításához mm-ben: , ahol μ 0 = 4π⋅10 −7 - mágneses állandó H/m, ρ - a munkadarab anyagának fajlagos elektromos ellenállása a feldolgozási hőmérsékleten, Ohm * m, f- az induktor által keltett elektromágneses tér frekvenciája, Hz. 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 égés vagy az induktor egyéb nyomáscsökkenése esetén. Alkalmazás
Előnyök
Hibák
Levitációs fűtésIndukciós fűtőberendezésekIndukciós áramgenerátorokA fűtőinduktor egy induktor, amely a működő oszcillációs áramkörben van, és egy kompenzáló kondenzátor bankkal rendelkezik. Az áramkör felépítése vagy elektronikus csövek, vagy félvezető elektronikus kulcsok segítségével történik. 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 felmelegítéséhez magas frekvenciákat használnak (5 MHz-ig, közepes és rövid hullámok tartománya), a nagyfrekvenciás berendezéseket vákuumcsövekre építik. Ezenkívül a kis alkatrészek melegítésére a nagyfrekvenciás berendezések MOSFET tranzisztorokra épülnek 1,7 MHz-ig. A tranzisztorok magasabb frekvencián történő vezérlése és védelme bizonyos nehézségeket jelent, ezért a magasabb frekvenciájú beállítások még mindig meglehetősen drágák. A kis alkatrészek melegítésére szolgáló induktor kicsi és kis induktivitású, ami alacsony frekvenciákon a működő rezgőkör minőségi tényezőjének csökkenéséhez és a hatékonyság csökkenéséhez vezet, valamint veszélyt jelent a fő oszcillátorra (alacsony frekvencián) , az induktor induktív ellenállása (az oszcillációs kör tekercsének) kicsi, és rövidzárlat a tekercsben (induktor). Az oszcillációs áramkör minőségi tényezője arányos L / C, az alacsony minőségi tényezővel rendelkező rezgőkör nagyon rosszul "szivattyúzott" energiával.Az oszcillációs kör minőségi tényezőjének növelésére két módszert alkalmaznak:
Mivel az induktor a leghatékonyabban magas frekvencián működik, az indukciós fűtést az erős generátorlámpák fejlesztése és gyártása után ipari alkalmazásra került. Az első világháború előtt az indukciós fűtés csak korlátozottan használható. Abban az időben generátorként nagyfrekvenciás gépi generátorokat (V. P. Vologdin alkotása) vagy szikrakisüléses berendezéseket használtak. A generátor áramkör elvileg bármilyen lehet (multivibrátor, RC generátor, független gerjesztésű generátor, különféle relaxációs generátorok), amely induktor tekercs formájában terhelésen működik és elegendő teljesítményű. Az is szükséges, hogy az oszcillációs frekvencia kellően magas legyen. Például egy 4 mm átmérőjű acélhuzal néhány másodperc alatti "elvágásához" legalább 2 kW rezgőteljesítményre van szükség legalább 300 kHz frekvencián. Válasszon egy sémát ehhez a következő kritériumokat: 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. Évtizedeken át egy induktív hárompontot használtak nagyfrekvenciás rezgések generátoraként ( Hartley generátor, generátor autotranszformátorral Visszacsatolás, áramkör egy induktív hurok feszültségosztón). Ez egy öngerjesztett párhuzamos tápáramkör az anódhoz és egy oszcillációs áramkörön 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:
Babat, Lozinsky és más tudósok vezetésével két- és háromhurkos generátor áramköröket fejlesztettek ki nagyobb hatásfokkal (akár 70%), valamint jobb megtartással. működési frekvencia. Működésük elve a következő. A csatolt áramkörök alkalmazása és a köztük lévő kapcsolat gyengülése miatt a munkakör induktivitásának változása nem von maga után erőteljes változást 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, hogy automatikusan tartsa:
Például, ha egy mágneses anyagot a Curie-pont fölé melegítenek, a bőrréteg vastagsága meredeken megnő, az áramsűrűség csökken, és a munkadarab rosszabbul kezd felmelegedni. is eltűnnek mágneses tulajdonságok anyag és a mágnesezés megfordítási folyamata leáll - a munkadarab rosszabbul kezd felmelegedni. A mágneses anyagokból készült munkadarabok indukciós melegítésének problémája: Ha az indukciós fűtésre szolgáló inverter nem önoszcillátor, nincs automatikus hangoló áramköre, és külső főoszcillátorról működik (az "induktor - kiegyenlítő kondenzátortelep" rezgőkör rezonanciafrekvenciájához közeli frekvencián). Abban a pillanatban, amikor egy mágneses anyagból készült munkadarabot behelyeznek az induktorba (ha a munkadarab méretei kellően nagyok és arányosak az induktor méreteivel), az induktor induktivitása meredeken megnő, ami az induktivitás hirtelen csökkenéséhez vezet. a rezgőkör természetes rezonanciafrekvenciája és eltérése a fő oszcillátor frekvenciájától. Az áramkör kimegy a rezonanciából a fő oszcillátorral, ami az ellenállás növekedéséhez és a munkadarabra átvitt teljesítmény hirtelen csökkenéséhez vezet. Ha az egység teljesítményét külső tápegység szabályozza, akkor a kezelő természetes reakciója az egység tápfeszültségének növelése. Ha a munkadarabot Curie-pontig melegítjük, annak mágneses tulajdonságai eltűnnek, az oszcillációs kör sajátfrekvenciája visszaáll a fő oszcillátor frekvenciájára. Az áramkör ellenállása meredeken csökken, az áramfelvétel meredeken növekszik. Ha a kezelőnek nincs ideje eltávolítani a megnövekedett tápfeszültséget, az egység túlmelegszik és meghibásodik. Ha az egység fel van szerelve automatikus rendszer vezérlést, akkor a vezérlőrendszernek figyelnie kell a Curie-ponton keresztüli átmenetet, és automatikusan csökkentenie kell a fő oszcillátor frekvenciáját, igazítva azt a rezgőkörrel való rezonanciára (vagy csökkentenie kell a betáplált teljesítményt, ha a frekvenciaváltozás elfogadhatatlan). Ha nem mágneses anyagokat melegítenek, akkor a fentiek nem számítanak. A munkadarab nem mágneses anyagból történő bevezetése az induktorba gyakorlatilag nem változtatja meg az induktor induktivitását és nem tolja el a működő rezgőkör rezonanciafrekvenciáját, és nincs szükség vezérlőrendszerre. Ha a munkadarab méretei sokak kisebb méretek induktor, akkor szintén nem tolja el nagymértékben a munkakör rezonanciáját. indukciós tűzhelyekIndukciós tűzhely- konyhai villanytűzhely, mely a fém edényeket nagyfrekvenciás mágneses tér által keltett örvényárammal melegíti fel, 20-100 kHz frekvenciával. Egy ilyen kályha nagyobb hatásfokkal rendelkezik az elektromos kályhák fűtőelemeihez képest, mivel kevesebb hőt a test felmelegítésére megy, és emellett nincs gyorsulási és hűtési időszak (amikor a termelt, de az edények által fel nem vett energia elpazarol). Indukciós olvasztókemencékIndukciós (érintésmentes) olvasztókemencék - elektromos sütők fémek olvasztására, amelyeknél fémtégelyben (és fémben) fellépő örvényáramok hatására felmelegedés következik be, vagy csak fémben (ha a tégely nem fémből készült; ez a hevítési mód hatékonyabb, ha a tégely rosszul szigetelt). Megjegyzések
Lásd mégÍrjon véleményt az "Indukciós fűtés" cikkrőlLinkekIrodalom
Az indukciós fűtést jellemző részlet- Nos, grófnő! Micsoda sate au madere [saute in Madeira] lesz a nyírfajd, ma chere! Megpróbáltam; Nem hiába adtam ezer rubelt Taraskáért. Költségek!Leült a felesége mellé, kezeit vitézül a térdére támasztotta és ősz haját borzolta. - Mit akar, grófnő? - Itt van, barátom - mit mocskolsz itt? - mondta a mellényre mutatva. – Ez a pirított, ugye – tette hozzá mosolyogva. - Itt van a dolog, gróf: pénzre van szükségem. Az arca szomorú lett. - Ó, grófnő!... A gróf pedig nyüzsögni kezdett, és elővette a pénztárcáját. - Nagyon kell, számolj, ötszáz rubel kell. És ő, elővett egy kambrás zsebkendőt, megdörzsölte vele a férje mellényt. - Most. Hé, ki van ott? – kiáltotta olyan hangon, amit csak az emberek kiabálnak, bízva abban, hogy akiket hívnak, azok hanyatt-homlok rohannak a hívásukra. - Küldd hozzám Mitenkát! Mitenka, az a nemes fia, akit a gróf nevelt, aki most minden ügyét intézte, csendes léptekkel lépett be a szobába. – Ez az, kedvesem – mondta a gróf a tiszteletteljes fiatalembernek, aki belépett. „Hozzon…” – gondolta. - Igen, 700 rubel, igen. Igen, nézd, ne olyan szakadt és koszosakat hozz, mint annak idején, hanem jókat, a grófnőnek. – Igen, Mitenka, kérem, tisztákat – mondta a grófnő szomorúan sóhajtva. – Excellenciás úr, mikor szeretné, hogy kézbesítsem? – mondta Mitenka. „Ha kérem, ne aggódjon, ne aggódjon” – tette hozzá, és észrevette, hogy a gróf már erősen és gyorsan lélegezni kezdett, ami mindig a harag jele volt. - Voltam és elfelejtettem... Megrendelsz, hogy szállítsd ki ezt a percet? - Igen, igen, akkor hozd. Add oda a grófnőnek. – Milyen aranyam van ennek a Mitenkának – tette hozzá a gróf mosolyogva, amikor a fiatalember elment. - Nincs olyan, hogy lehetetlen. ki nem állhatom. Minden lehetséges. – Ó, pénz, gróf, pénz, mennyi bánatot okoznak a világon! - mondta a grófné. „Nagyon szükségem van erre a pénzre. – Ön, grófnő, egy jól ismert tekercselő – mondta a gróf, és felesége kezét csókolva visszament a dolgozószobába. Amikor Anna Mihajlovna ismét visszatért Bezukhojból, a grófnőnek már volt pénze, vadonatúj papíron, egy zsebkendő alatt az asztalon, és Anna Mihajlovna észrevette, hogy a grófnőt valami zavarja. - Nos, barátom? – kérdezte a grófné. Ó, milyen szörnyű állapotban van! Nem lehet ráismerni, olyan rossz, olyan rossz; Maradtam egy percig, és nem szóltam két szót sem... – Annette, az isten szerelmére, ne utasíts el – mondta hirtelen a grófnő elpirulva, ami olyan furcsa volt középkorú, sovány és fontos arcán, amikor pénzt vett elő a zsebkendője alól. Anna Mihajlovna azonnal megértette, mi a baj, és máris lehajolt, hogy a megfelelő időben ügyesen átölelje a grófnőt. - Tőlem Boris, egyenruha varráshoz... Anna Mihajlovna már ölelte és sírt. A grófné is sírt. Sírtak, hogy barátságosak; és hogy kedvesek; és hogy őket, a fiatalkori barátnőket ilyen alacsony téma foglalkoztatja - a pénz; és hogy elmúlt a fiatalságuk... De mindkettőjük könnyei kellemesek voltak... Rostova grófné lányaival és már nagyszámú vendéggel ült a szalonban. A gróf bevezette a férfi vendégeket a dolgozószobájába, és felajánlotta nekik a vadász által készített török pipagyűjteményt. Időnként kijött és megkérdezte: megjött? Marya Dmitrievna Akhrosimovára vártak, akit a társadalomban a rettenetes sárkánynak, [rettenetes sárkánynak] becéznek, egy hölgyet, aki nem gazdagságáról, nem kitüntetéseiről híres, hanem közvetlenségéről és őszinte megszólítási egyszerűségéről. Marya Dmitrievnát ismerte a királyi család, egész Moszkva és egész Szentpétervár ismerte, és mindkét város meglepődött rajta, titokban nevetgélt durvaságain, vicceket meséltek róla; mégis kivétel nélkül mindenki tisztelte és félte őt. Volt, hogy egy vacsora előtt az egybegyűlt vendégek nem kezdenek hosszas beszélgetésbe az előételkihívásra várva, de ugyanakkor szükségesnek látják kavarni és nem hallgatni, hogy megmutassák, hogy nincsenek ott. minden türelmetlen, hogy leüljön az asztalhoz. A tulajdonosok az ajtóra pillantanak, és időnként pillantást váltanak egymással. A vendégek ezekből a pillantásokból próbálják kitalálni, kire vagy mire várnak még: fontos néhai rokonra vagy még be nem érett ételre. Az asztal férfi végén egyre élénkebbé vált a beszélgetés. Az ezredes elmondta, hogy a háborút üzenő kiáltványt már kiadták Pétervárott, és a másolatot, amelyet ő maga is látott, most futárral szállították a főparancsnoknak. A bostoni asztalokat szétszedték, partikat rendeztek, a gróf vendégeit két nappaliban, egy kanapéban és egy könyvtárban helyezték el. |
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 az alábbiak szerint hajtjuk végre. Az úgynevezett induktorba egy elektromosan vezető (fém, grafit) munkadarab kerül, amely egy vagy több huzal (leggyakrabban réz) menete. Különböző frekvenciájú (tíz Hz-től több MHz-ig terjedő) 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 záródik.
Nagy frekvencián az örvényáramok 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 a munkadarab anyagának μ relatív mágneses permeabilitásától is függ.
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 kerámiák 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 égés vagy az induktor 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.
- Fűtés az üvegből, cementből, műanyagból, fából készült védőkamra falain keresztül - ezek az anyagok nagyon gyengén abszorbeálják az elektromágneses sugárzást és hidegek maradnak a telepítés során. Csak elektromosan vezető anyagot hevítenek - 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 hevítés elektromágneses sugárzással történik, gázlángfűtés esetén a pisztoly égéstermékei, ívmelegítés esetén az elektróda anyaga nem szennyezi a munkadarabot. A minták közömbös gázatmoszférába és nagy melegítési sebességgel történő elhelyezése kiküszöböli a vízkőképződést.
- Könnyű használat az induktor kis méretének köszönhetően.
- Az induktor különleges alakban készíthető - ez lehetővé teszi az összetett konfigurációjú részek egyenletes melegítését a teljes felületen anélkül, hogy elvetemedne vagy helyi nem melegedne.
- Könnyen kivitelezhető helyi és szelektív fűtés.
- Mivel a melegítés a munkadarab vékony felső rétegeiben a legintenzívebb, 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.
Hibák
- A berendezés 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 ugyanarra a feladatra.
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 felmelegítéséhez magas frekvenciákat használnak (5 MHz-ig, közepes és rövid hullámok tartománya), a nagyfrekvenciás berendezéseket vákuumcsövekre építik.
Ezenkívül a kis alkatrészek melegítésére a nagyfrekvenciás berendezések MOSFET tranzisztorokra épülnek 1,7 MHz-ig. A tranzisztorok magasabb frekvencián történő vezérlése és védelme bizonyos nehézségeket jelent, ezért a magasabb frekvenciájú beállítások még mindig meglehetősen drágák.
A kis alkatrészek melegítésére szolgáló induktor kis méretű és kis induktivitású, ami a működő rezonáns áramkör minőségi tényezőjének csökkenéséhez vezet alacsony frekvenciákon és a hatásfok csökkenéséhez, valamint veszélyt jelent a fő oszcillátorra (a minőségi tényező 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:
- a működési gyakoriság növelése, ami a telepítés bonyolultságához és költségéhez vezet;
- ferromágneses betétek használata az induktorban; az induktor beillesztése ferromágneses anyagú panelekkel.
Mivel az induktor a leghatékonyabban magas frekvencián működik, az indukciós fűtést az erős generátorlámpák fejlesztése és gyártása után ipari alkalmazásra került. Az első világháború előtt az indukciós fűtés csak korlátozottan használható. Abban az időben generátorként nagyfrekvenciás gépi generátorokat (V. P. Vologdin alkotása) vagy szikrakisüléses berendezéseket használtak.
A generátor áramkör elvileg bármilyen lehet (multivibrátor, RC generátor, független gerjesztésű generátor, különféle relaxációs generátorok), amely induktor tekercs formájában terhelésen működik és elegendő teljesítményű. Az is szükséges, hogy az oszcillációs frekvencia kellően magas legyen.
Például egy 4 mm átmérőjű acélhuzal néhány másodperc alatti "elvágásához" legalább 2 kW rezgőteljesítményre van szükség 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 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 oszcillációs áramkörön 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:
- Alacsony hatásfok (kevesebb, mint 40% lámpa használatakor).
- 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 az erős 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.
- A nyersdarabok cseréjekor (például kisebbről nagyobbra) megváltozik az induktor-nyers rendszer induktivitása, ami a bőrréteg frekvenciájának és mélységének változásához is vezet.
- Az egyfordulatú induktorok többfordulatúra, kisebb-nagyobbra cserélésekor a frekvencia is változik.
Babat, Lozinsky és más tudósok vezetésével két- és háromhurkos generátor áramköröket fejlesztettek ki, amelyek több magas hatásfok(akár 70%), valamint jobban tartja a működési frekvenciát. Működésük elve a következő. A csatolt áramkörök alkalmazása és a köztük lévő kapcsolat gyengülése miatt a munkakör induktivitásának változása nem von maga után erőteljes változást 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).
- 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 egyetlen kis átmérőjű fordulat formájában készül vagy akár egy fordulat egy része – egy ív).
- Néha leállított nagy teljesítményű rádióadókat használtak nagyfrekvenciás generátorként, 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. -
Az indukciós fűtőelem működési elve két fizikai hatáson alapul: az első az, hogy amikor egy vezető áramkör mágneses térben mozog, a vezetőben indukált áram jelenik meg, a második pedig a fémek hőleadásán alapul. amelyen áthalad az áram. Az első indukciós fűtőelemet 1900-ban hajtották végre, amikor egy vezeték érintésmentes melegítésének módszerét találták meg - ehhez nagyfrekvenciás áramokat használtak, amelyeket váltakozó mágneses térrel indukáltak.
Az indukciós fűtést az emberi tevékenység különböző területein alkalmazták a következők miatt:
- gyors fűtés;
- különböző munkavégzési lehetőségek fizikai tulajdonságok közeg (gáz, folyadék, vákuum);
- égéstermékek által okozott szennyezés hiánya;
- szelektív fűtési lehetőségek;
- az induktor alakja és mérete - bármilyen lehet;
- folyamatautomatizálás lehetősége;
- a hatékonyság magas százaléka - akár 99%;
- környezetbarát - nincs káros kibocsátás a légkörbe;
- hosszú élettartam.
Alkalmazási terület: térfűtés
A mindennapi életben az indukciós fűtőkört és kályhákhoz valósították meg. Az előbbi különösen nagy népszerűségre és elismertségre tett szert a felhasználók körében az eltérő működési elvű kazánok teljesítményét csökkentő fűtőelemek hiánya miatt, ill. levehető csatlakozások, ami az indukciós fűtési rendszerek karbantartását takarítja meg.
Jegyzet: A készülék sémája annyira egyszerű, hogy otthon is elkészíthető, és saját kezűleg készíthet házi fűtőtestet.
A gyakorlatban több lehetőséget használnak, ahol használják különböző típusú induktorok:
- fűtőberendezésekkel elektronikus vezérlésáramlatokat létrehozni kívánt típust tekercsben;
- vortex indukciós melegítők.
Működési elve
Az utóbbi lehetőség, amelyet leggyakrabban a fűtőkazánokban használnak, a megvalósítás egyszerűsége miatt vált keresletté. Az indukciós fűtőegység működési elve a mágneses mező energiájának a hűtőközegbe (víz) történő átvitelén alapul. A mágneses tér az induktorban jön létre. A tekercsen áthaladó váltakozó áram örvényáramokat hoz létre, amelyek az energiát hővé alakítják.
![](https://i2.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/1297074943.jpg)
Az alsó csövön keresztül a kazánba betáplált víz energiaátadással felmelegszik, és a felső csövön keresztül távozik, tovább jutva a fűtési rendszerbe. A nyomás létrehozására beépített szivattyút használnak. A kazánban folyamatosan keringő víz nem teszi lehetővé az elemek túlmelegedését. Ezenkívül működés közben a hűtőfolyadék vibrál (alacsony zajszint mellett), ami miatt nem lehet vízkőlerakódást belső falak kazán.
Az indukciós fűtőtestek többféleképpen kivitelezhetők.
Megvalósítás otthon
Az indukciós fűtés miatt még nem hódította meg kellőképpen a piacot magas ár maga a fűtési rendszer. Így például az ipari vállalkozások számára egy ilyen rendszer 100 000 rubelbe kerül háztartási használatra- 25 000 rubeltől. és magasabb. Ezért teljesen érthető az érdeklődés az olyan áramkörök iránt, amelyek lehetővé teszik, hogy saját kezűleg készítsen otthoni indukciós fűtőtestet.
![](https://i0.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/indukjionii_kotlu_1.jpg)
Transzformátor alapú
A transzformátorral ellátott indukciós fűtési rendszer fő eleme maga az eszköz lesz, amely primer és szekunder tekercsekkel rendelkezik. Vortex áramlások képződnek az elsődleges tekercsben, és elektromágneses indukciós mezőt hoznak létre. Ez a mező hatással lesz a másodlagosra, amely valójában egy indukciós fűtőtest, fizikailag fűtőkazán test formájában van megvalósítva. Ez a másodlagos rövidre zárt tekercs, amely energiát ad át a hűtőfolyadéknak.
![](https://i2.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/315.jpg)
Az indukciós fűtési rendszer fő elemei a következők:
- mag;
- kanyargó;
- kétféle szigetelés - hő- és elektromos szigetelés.
A mag két különböző átmérőjű, legalább 10 mm falvastagságú, egymásba hegesztett ferrimágneses cső. Toroid tekercselés rézdrót a külső cső állítja elő. 85-100 fordulatot kell végrehajtani, a fordulatok közötti egyenlő távolsággal. Az időben változó váltakozó áram zárt körben örvényáramot hoz létre, amely indukciós fűtéssel felmelegíti a magot, és így a hűtőfolyadékot.
Nagyfrekvenciás hegesztő inverter használata
indukciós fűtés segítségével hozhatók létre hegesztő inverter, ahol az áramkör fő elemei egy generátor, egy induktor és egy fűtőelem.
A generátor a szabványos 50 Hz-es hálózati frekvencia magasabb frekvenciájú árammá alakítására szolgál. Ezt a modulált áramot egy hengeres induktorra vezetik, ahol tekercsként rézhuzalt használnak.
![](https://i2.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/1as_medd_prr4bb-1.jpg)
A tekercs váltakozó mágneses teret hoz létre, melynek vektora a generátor által beállított frekvenciával változik. A mágneses tér által kiváltott örvényáramok felmelegítik a fémelemet, amely energiát ad át a hűtőfolyadéknak. Így egy másik "csináld magad" indukciós fűtési rendszer kerül megvalósításra.
Fűtőelemet saját kezűleg is létrehozhat egy körülbelül 5 mm hosszú vágott fémhuzalból és egy polimer csődarabból, amelybe a fémet helyezik. Amikor szelepeket szerel fel a cső tetejére és aljára, ellenőrizze a töltési sűrűséget - ne legyen szabad hely. A séma szerint körülbelül 100 fordulatot helyeznek el a cső tetején réz vezetékek, amely a generátor kapcsaihoz csatlakoztatott induktor. A rézhuzal indukciós melegítése a váltakozó mágneses tér által keltett örvényáramok miatt következik be.
Jegyzet: A "csináld magad" indukciós fűtőberendezések bármilyen séma szerint elkészíthetők, a legfontosabb dolog, hogy ne felejtsük el, hogy fontos a megbízható hőszigetelés, különben a fűtési rendszer hatékonysága jelentősen csökken.
Biztonsági előírások
Az indukciós fűtést használó fűtési rendszerek esetében fontos betartani néhány szabályt a szivárgások, a hatékonyságvesztés, az energiafogyasztás és a balesetek elkerülése érdekében.
- Indukciós fűtési rendszerek szükségesek biztonsági szelep víz és gőz kibocsátására a szivattyú meghibásodása esetén.
- A manométer és az RCD kötelező biztonságos munkavégzés fűtési rendszer kézzel összeszerelve.
- A teljes indukciós fűtési rendszer földelése és elektromos szigetelése megakadályozza a károsodást Áramütés.
- Az elektromágneses mező emberi szervezetre gyakorolt káros hatásainak elkerülése érdekében célszerű az ilyen rendszereket lakóterületen kívülre vinni, ahol be kell tartani a telepítési szabályokat, amelyek szerint az indukciós fűtőberendezést 80 méter távolságra kell elhelyezni. cm-re vízszintestől (padlótól és mennyezettől) és 30 cm-re a függőleges felületektől.
- A rendszer bekapcsolása előtt feltétlenül ellenőrizze a hűtőfolyadék jelenlétét.
- Az áramkimaradások elkerülése érdekében javasolt a javasolt sémák szerinti barkácsoló indukciós fűtőkazánt külön tápvezetékre csatlakoztatni, amelynek kábelkeresztmetszete legalább 5 mm2. Előfordulhat, hogy a szokásos vezetékek nem bírják a szükséges energiafogyasztást.
Az indukciós melegítés olyan eljárás, amelyet fémek vagy más vezető anyagok keményítésére, hegesztésére vagy olvasztására használnak. A modern gyártási folyamatokban az indukciós fűtés a sebesség, a konzisztencia, a szabályozás és az energiahatékonyság vonzó kombinációját kínálja.
Az indukciós fűtés alapelveit az 1920-as évektől alkalmazzák a gyártásban. A második világháború alatt a technológia gyorsan fejlődött, hogy megfeleljen a háborús idők sürgető igényeinek a fém motoralkatrészek megerősítésére szolgáló megbízható és gyors eljárások iránt.
NÁL NÉL utóbbi évek a hatékony technológiák megtalálására a termelésben ("Lean Manufacturing") és a fokozott minőségellenőrzésre való összpontosítás az indukciós technológia újjáéledéséhez vezetett, párhuzamosan a szilárdtest-indukció precíz teljesítményszabályozására szolgáló rendszer kifejlesztésével.
Hogyan működik az indukciós fűtés?
Amikor a váltakozó áram a transzformátor primer tekercsére hat, elektromágneses mező jön létre. Faraday törvénye szerint, ha a transzformátor szekunder tekercsét mágneses térbe helyezzük, elektromos áram keletkezik.
Szabványos indukciós fűtési konfigurációban a tápegység váltakozó áramot hoz létre egy induktoron (általában egy réztekercsen) keresztül, és a fűtendő rész az induktor belsejébe kerül. Az induktor a transzformátor primer áramköreként, a rész pedig a szekunder áramkörként működik. Mikor át fém rész mágneses tér halad át rajta, Foucault-áramok indukálódnak benne.
Amint a fenti ábrán látható, a Foucault-áramok a fém elektromos ellenállása ellen irányulnak, helyi hőt hozva létre anélkül, hogy a munkadarab és az induktor között közvetlen érintkezés lenne. Ez a melegítés mágneses és nem mágneses részekben fordul elő, és "Joule-effektusnak" nevezik, utalva Joule első törvényére (egy tudományos képlet, amely kifejezi a keletkezett hő és a vezetőn áthaladó elektromos áram közötti kapcsolatot).
Az indukciós fűtés előnyei
Milyen előnyei vannak az indukciós fűtésnek más módszerekkel, például konvekcióval, sugárzással vagy lánggal szemben?
Az alábbiakban felsoroljuk az indukciós fűtés fő előnyeit a gyártás során:
Maximális teljesítmény
A termelékenység szintje emelkedhet, mert az indukció nagyon gyors folyamat: a hő azonnal közvetlenül az alkatrészben keletkezik (például néhány esetben 1000 °C fölé kevesebb, mint egy másodperc alatt). A felfűtés szinte azonnal megtörténik, előmelegítés és hűtés nélkül. Az indukciós hevítési folyamatot a gyártás során, a meleg- vagy hidegalakítógép közvetlen közelében hajtják végre, ahelyett, hogy az alkatrészeket egy különállóba küldenék.
Energiahatékonyság
Energetikai szempontból ez a folyamat az egyetlen igazán hatékony. Az elfogyasztott energiát akár 90%-ban hasznos hővé alakítja; kemencékben általában csak 45%-ot érnek el. Ezenkívül, mivel a munkaciklusok során nincs szükség előmelegítésre és hűtésre, a készenléti hőveszteség minimális.
Folyamatvezérlés és automatizálás
Az indukciós fűtés kiküszöböli a hiányosságokat és a termékminőségi problémákat, gázégő vagy más módszerekkel. A rendszer kalibrálása és indítása után nem lesz eltérés: a fűtési paraméterek stabilak és megbízhatóak.
A GH nagyfrekvenciás jelátalakítók segítségével nagy pontossággal érik el a hőmérsékletet, ami egyenletes eredményt biztosít; az inverter azonnal be- és kikapcsolható. Köszönet zárt áramkör hőmérséklet szabályozás A fejlett indukciós fűtési rendszerek képesek az egyes alkatrészek hőmérsékletét külön-külön mérni. A növekedés, a fenntartás és a hőmérséklet csökkenés mértéke mindegyikhez külön beállítható konkrét eset, és az egyes megmunkált alkatrészek adatai a memóriában tárolódnak.
Termékminőség
Indukciós fűtés esetén a munkadarab soha nem érintkezik közvetlenül lánggal vagy más fűtőelemmel; hő közvetlenül az alkatrész belsejében keletkezik váltakozó áram hatására. Ennek eredményeként a termék deformációi, torzulásai és hibái a minimumra csökkennek. A maximális termékminőség érdekében az alkatrészt zárt atmoszférájú, ellenőrzött kamrában – vákuumban, inert vagy ritkított atmoszférában – le lehet szigetelni, hogy kiküszöböljük az oxidációt.
"Zöld energia
Az indukciós fűtési rendszerek nem úgy égnek, mint a hagyományos fosszilis tüzelőanyagok. Az indukció tiszta, nem szennyező folyamat, amely segít a környezet védelmében. Az indukciós rendszer segít a dolgozók munkakörülményeinek javításában, mivel nem termel füstöt, túlzott hőt, mérgező kibocsátást vagy zajt. A fűtés biztonságos, mert nem jelent veszélyt a kezelőre, és mivel nem használnak nyílt tüzet, nem füstöl a folyamat. A nem vezető anyagokat ez semmilyen módon nem érinti, így a fűtési zóna közvetlen közelében helyezkedhetnek el. A GH Csoport által kínált megoldások alkalmazása javítja az indukciós rendszer működését és karbantartását, mivel minimalizálja a gyártási megszakításokat, csökkenti az energiafelhasználást és javítja az alkatrészek minőségellenőrzését.
NÁL NÉL indukciós kemencékés eszközök, az elektromosan vezető fűtött testben a hőt váltakozó elektromágneses tér által indukált áramok szabadítják fel. Így itt közvetlen fűtés történik.
A fémek indukciós melegítése két fizikai törvényen alapul: és a Joule-Lenz törvényen. Fémtestek (nyersdarabok, alkatrészek stb.) kerülnek bele, ami örvényt gerjeszt bennük. Az indukciós emf-et a mágneses fluxus változási sebessége határozza meg. Az indukciós EMF hatására örvényáramok (a testek belsejében zárva) áramlanak a testekben, hő szabadul fel. Ez az EMF keletkezik a fémben, az ezen áramok által felszabaduló hőenergia okozza a fém felmelegedését. Az indukciós fűtés közvetlen és érintésmentes. Lehetővé teszi olyan hőmérséklet elérését, amely elegendő a tűzálló fémek és ötvözetek megolvasztásához.
Intenzív indukciós fűtés csak beltérben lehetséges elektromágneses mezők nagy feszültség és frekvencia, amelyeket speciális eszközök - induktorok - hoznak létre. Az induktorok 50 Hz-es hálózatról (teljesítmény-frekvenciás berendezések) vagy egyedi áramforrásokról - generátorokról és közép- és nagyfrekvenciás átalakítókról - táplálkoznak.
Az alacsony frekvenciájú indirekt indukciós fűtőberendezések legegyszerűbb induktora egy szigetelt (feszített vagy tekercses) vezető, amely belül van elhelyezve. fém cső vagy a felületére helyezzük. Amikor áram folyik át a vezető-induktoron, a csőben fűtőcsövek indukálódnak. A csőből (lehet tégely, tartály is) a hő a felmelegített közegbe (a csövön átfolyó víz, levegő stb.) kerül át.
A fémek legszélesebb körben alkalmazott közvetlen indukciós melegítése közepes és magas frekvencián. Ehhez speciális induktorokat használnak. Az induktor kibocsát, ami a felmelegedett testre esik és abban elbomlik. Az elnyelt hullám energiája a testben hővé alakul. Minél nagyobb a fűtési hatásfok, a kibocsátott elektromágneses hullám típusa (lapos, hengeres stb.) minél közelebb áll a test alakjához. Ezért lapos induktorokat használnak lapos testek, hengeres tuskó - hengeres (szolenoid) induktorok melegítésére. Általában lehet összetett forma az elektromágneses energia megfelelő irányú koncentrálásának szükségessége miatt.
Az indukciós energiabevitel jellemzője az örvényáramú áramlási zóna térbeli elrendezésének szabályozása. Először is, örvényáramok áramlanak az induktor által lefedett területen. A testnek csak az a része melegszik, amely mágneses kapcsolatban van az induktorral, függetlenül a test teljes méretétől. Másodszor, az örvényáram-keringési zóna mélysége, és ennek következtében az energialeadási zóna mélysége többek között az induktoráram frekvenciájától is függ (alacsony frekvenciákon növekszik, növekvő frekvencián csökken). Az induktorból a fűtött áramba történő energiaátvitel hatékonysága a köztük lévő rés méretétől függ, és annak csökkenésével növekszik.
Az indukciós hevítést acéltermékek felületedzésére, hevítésen keresztül plasztikus deformációra (kovácsolás, sajtolás, préselés stb.), fémek olvasztására, hőkezelésre (hevítés, temperálás, normalizálás, edzés), hegesztésre, felületkezelésre, fémek forrasztására használják. .
Fűtésre indirekt indukciós fűtést használnak technológiai berendezések(csővezetékek, tartályok, stb.), fűtőfolyékony közegek, száradó bevonatok, anyagok (pl. fa). A legfontosabb paraméter indukciós fűtési rendszerek - frekvencia. Minden folyamathoz (felületedzés, hevítésen keresztül) van egy optimális frekvenciatartomány, amely a legjobb technológiai és gazdasági teljesítményt biztosítja. Az indukciós fűtéshez 50 Hz és 5 MHz közötti frekvenciákat használnak.
Az indukciós fűtés előnyei
1) Az elektromos energia közvetlenül a fűtött testbe történő átvitele lehetővé teszi a vezető anyagok közvetlen melegítését. Ez növeli a fűtési sebességet a közvetett telepítésekhez képest, ahol a terméket csak a felületről melegítik fel.
2) Az elektromos energia közvetlenül a fűtött testbe történő átviteléhez nincs szükség érintkező eszközökre. Ez kényelmes az automatizált soros gyártás körülményei között, vákuum és védőfelszerelés használatakor.
3) A felületi hatás jelensége miatt a maximális teljesítmény a felmelegített termék felületi rétegében szabadul fel. Ezért az indukciós melegítés a keményedés során a termék felületi rétegének gyors felmelegítését biztosítja. Ez lehetővé teszi az alkatrész nagy felületi keménységét, viszonylag viszkózus közeppel. A felületi indukciós keményítés gyorsabb és gazdaságosabb, mint a termék felületi keményítésének egyéb módszerei.
4) Az indukciós fűtés a legtöbb esetben növelheti a termelékenységet és javíthatja a munkakörülményeket.
Indukciós olvasztókemencék
Az indukciós kemence vagy készülék egyfajta transzformátornak tekinthető, amelyben a primer tekercs (induktor) váltóáramú forráshoz van csatlakoztatva, és maga a fűtött test szolgál szekunder tekercsként.
Az indukciós olvasztókemencék munkafolyamatát a folyékony fém elektrodinamikai és termikus mozgása jellemzi fürdőben vagy olvasztótégelyben, ami hozzájárul a homogén összetételű fém előállításához és a térfogatban egyenletes hőmérsékletéhez, valamint alacsony fémhulladékhoz (több szer kevesebb, mint az ívkemencékben).
Az indukciós olvasztókemencéket acélból, öntöttvasból, színesfémekből és ötvözetekből öntvények előállítására használják, beleértve az formázottakat is.
Az indukciós olvasztókemencék ipari frekvenciacsatornás kemencékre és ipari, közepes és nagyfrekvenciás olvasztótégelyes kemencékre oszthatók.
Az indukciós csatornás kemence egy transzformátor, általában ipari frekvenciájú (50 Hz). A transzformátor szekunder tekercse egy olvadt fém tekercs. A fém egy gyűrű alakú tűzálló csatornába van zárva. A fő mágneses fluxus EMF-et indukál a csatorna fémében, az EMF áramot hoz létre, az áram felmelegíti a fémet, ezért az indukciós csatornás kemence hasonló a rövidzárlatos üzemmódban működő transzformátorhoz. A csatornás kemence induktorok hosszanti rézcsőből készülnek, van vízhűtés, a kandallókő csatornás részét ventilátor vagy központi levegőrendszer hűti.
Az indukciós csatornás kemencéket folyamatos működésre tervezték, ritka átmenetekkel egyik fémminőségről a másikra. Az indukciós csatornás kemencéket elsősorban alumínium és ötvözeteinek, valamint réz és egyes ötvözeteinek olvasztására használják. A kemencék más sorozatai keverőként specializálódtak folyékony vas, színesfémek és ötvözetek megtartására és túlhevítésére, mielőtt öntőformába öntik.
Az indukciós tégely kemence működése a vezető töltésből származó elektromágneses energia elnyelésén alapul. A ketrec egy hengeres tekercs belsejében van elhelyezve - egy induktor. Elektromos szempontból az indukciós tégely kemence egy rövidre zárt légtranszformátor, melynek szekunder tekercse vezető töltés.
Az indukciós tégelyes kemencék főként fémek olvasztására szolgálnak formázott öntvényekhez szakaszos üzemben, valamint az üzemmódtól függetlenül bizonyos ötvözetek, például bronzok olvasztására, amelyek hátrányosan befolyásolják a csatornakemencék bélését.