Örvényáramú fűtés. SAV indukciós fűtőtestek
A fűtőberendezéseket, amelyek elve az indukciós fűtésen alapul, indukciós fűtőelemeknek nevezzük. Az iparban és a mindennapi életben egyaránt alkalmazzák, az iparban használatuk jelentőségét aligha lehet túlbecsülni.
Nézzük meg közelebbről ezeket az eszközöket.
Az indukciós fűtőberendezés berendezése és működési elve
Leegyszerűsítve az indukciós fűtőelem három részből áll:
Egy vezetőképes (fém, grafit) rudat egy adott keresztmetszetű vezető meghatározott számú menetéből álló tekercsbe helyeznek anélkül, hogy közvetlenül érintkeznének vele, majd a tekercs érintkezőire generátorról feszültséget kapcsolnak. A tekercs menetei körül elektromágneses mező képződik, melynek hatására Foucault örvényáramok keletkeznek a rúdban, felmelegítve a magot. Így nincs hőátadás a magnak, a benne vándorló áramok hatására önállóan termel hőt, és hűtőközeg segítségével továbbítható. A rúd hőmérséklete nem egyszerre emelkedik a tömegben, hanem a felületi rétegektől a középpontig, a maganyag hővezető képességétől függően. Ugyanakkor a váltakozó áram frekvenciájának növelése csökkenti az induktív fűtés mélységét, de növeli annak intenzitását. speciális figyelem megérdemli azt a körülményt, hogy a mag körüli tekercs működés közben szinte hideg marad.
Vizuálisan ez a folyamat így néz ki:
Felhasználási területek
Az iparban az indukciós melegítőket a következő összetett folyamatok elvégzésére használják:
A mindennapi életben az indukciós fűtőberendezések is meglehetősen elterjedtek. Alkalmazási területeik:
- háztartás autonóm rendszerek fűtés (nyaralókhoz, lakásokhoz, magánházakhoz);
- indukciós főzőlapok és csempék a konyhában;
- kis térfogatú tégelykemencék háztartási fémolvasztáshoz;
- ékszer kézműves.
Mivel a cikk fő témája az indukciós fűtés, részletesen foglalkozunk egy fűtőkazánnal, amelynek alapja a hűtőfolyadék induktív fűtésének ötlete.
Indukciós fűtés - fűtőkazán
Amióta a lakástulajdonosok elkezdték önálló fűtési rendszereket telepíteni otthonaikban, a fűtőkazánok hatékonyságának kérdése továbbra is az egyik legfontosabb kérdés számukra. E mutató szerint legalább, az elektromos áramból hőt termelő készülékek között az indukciós fűtésű kazánok állnak az élen. Ugyanakkor teljesítményük, amely nem hasonlítható össze egy ilyen készülék, mint lábazati fűtőelem azonos paraméterével, lehetővé teszi az egységek fő fűtési módszerként való használatát nagy területeken.
Az indukciós fűtőkazánok két áramkörből állnak - elsődleges (elektromágneses) és szekunder (hőcserélő csővezeték). Az első áramkör, amely egy feszültségátalakítóból és egy fűtőberendezéssel ellátott hőgenerátorból áll indukciós típus, elektromágneses teret hoz létre, örvényáramot és hőt termel. A második kör, amely egy csőrendszerrel ellátott hőcserélőt tartalmaz, ezt a hőt a hűtőfolyadék keringtetésén keresztül továbbítja a fűtési rendszer radiátoraihoz. Hőhordozóként tiszta vizet vagy adalékanyagokat használnak.
Ezen a két körön kívül a fűtési rendszer automatikát is tartalmaz, amely az egység egyes egységeinek működéséért felelős.
A modern indukciós fűtőkazánok csak a hőcserélő körbe vannak beépítve zárt típusú, amely a tervezésben van tágulási tartály membrán típusú és kényszerkeringető szivattyú. A keringető szivattyú használata kényszerintézkedés, és a hűtőfolyadék kis térfogatának köszönhető, magas hőcserélő fűtési intenzitás mellett. Lehetőség természetes keringés egy ilyen rendszerben kizárt - szivattyú nélkül a víz felforr a kezdés előtt mozgását a csövekben.
Fontos! Az indukciós kazánt földelni kell. Ezenkívül a fűtési rendszer beépítésénél biztonsági okokból a hőhordozó elosztó kört műanyag csövekből kell felszerelni, vagy a fűtőegységet polipropilén idomok behelyezésével le kell választani az acélkörről.
Az indukciós fűtőkazánokat a többi elektromos fűtőegységhez hasonlóan osztályozzák - teljesítmény, kialakítás és az elfogyasztott villamos energia paraméterei tekintetében. De ezeknek az eszközöknek is van besorolása az elektromos rész tervezési megoldása szerint.
Indukciós kazánok fajtái
A következő típusú indukciós fűtőkazánok vannak, amelyeket mind a működési elv, mind a gyártó márkája jelöl meg:
- SAV - egy fajta és egyben védjegy 2007 óta gyártott új generációs kazánok, 2,5-100 kW teljesítményű orosz cég CJSC NPK INERA;
- A VIN - a rövidítés nemcsak az indukciós eszközök (örvény indukciós melegítők) típusának nevének rövidítése, hanem az Izhevsk Alternative Energy cég által gyártott kazánok szabadalmaztatott neve is.
SAV indukciós fűtőtestek
A SAV egységek működéséhez nincs szükség inverter használatára, az induktorba 50 Hz frekvenciájú áram kerül. A primer tekercs által kiváltott elektromágneses tér örvényáramok kialakulását idézi elő a szekunder tekercsben, amelynek szerepét az ilyen típusú kazánokban egy zárt hurkú csőszakasz tölti be hűtőfolyadékkal. Ez az oldal csövek - a szekunder tekercs intenzíven felmelegszik a Foucault-áramok hatására, és hőt ad át a hűtőfolyadéknak, amelyet egy keringető szivattyú segítségével erőszakkal keringetnek a fűtési rendszerben.
A fűtési rendszer berendezését radiátorokkal vagy labirintusos módon hajtják végre, amely az alaplap fűtésére emlékeztet, a csövek - a fűtőkör - külső felületének (hőátadás) teljes területének növelése érdekében, legalábbis ne legyen minimális hosszúságú.
A SAV kazánokat 220V és 380V feszültségre gyártják. Hűtőfolyadékként vizet használnak (tiszta formában vagy fagyálló adalékokkal), valamint fagyállót. Az egység kimenete ide teljes erő a munka körülbelül 5-20 percet vesz igénybe (a hűtőfolyadék mennyiségétől függően), az ilyen eszközök fűtőberendezéseinek hatékonysága legalább 98%. 30 négyzetméteres helyiségek hatékony fűtéséhez. elegendő egy 2,5 kW-os indukciós eszköz, amelynek vásárlása automatizálási és vezérlőrendszerekkel együtt körülbelül 30 ezer rubelt fog fizetni.
VIN-fűtőegységek
Az ilyen típusú kazánok működési elvét és kialakítását tekintve tökéletesebbek, ami természetesen a költségekben is megmutatkozik. A VIN-eszközök működéséhez inverterre van szükség - a bejövő áram frekvenciájának növelésére szolgáló eszközre. Jelenlegi magas frekvencia elektromosság képződését okozza mágneses mező nagy feszültség, ami viszont erősebb örvényáramok kialakulását okozza a szekunder tekercsben. Ezenkívül a hőcserélő és a kazán teste ferromágneses ötvözetekből készül, amelyek saját mágneses mezővel rendelkeznek. Mindezen folyamatok eredménye a hőcserélő és természetesen a hűtőfolyadék magas fűtési intenzitása.
Egy 3 kW-os VIN-egység elegendő egy 35-40 négyzetméteres helyiség fűtéséhez. (attól függően éghajlati viszonyokés a külső épületszerkezetek hőszigetelésének minősége).
A VIN egységek nagyobb termelékenységüknek köszönhetően nemcsak lakossági fűtési rendszerekben, hanem melegvízellátásban is használhatók. Ehhez további tárolótartályokat helyeznek be a hűtőfolyadék-körbe, amelyek védőautomatizálással vannak felszerelve, amelyek kapacitását a melegvíz-felvételi pontok számától függően számítják ki. forró víz ezeket a tartályokat az indukciós fűtőtest közvetlen áramlású fűtésű rendszerében történő keringtetése biztosítja.
Marketing jellemzők-állítások értékelése
Az indukciós fűtőkazánoknak sok előnye van, gyakran érvek nélkül. Felsoroljuk ezeket a jellemzőket, és értékelést adunk az állítások ténynek való megfelelésének mértékéről:
gazdaság
Nyilatkozat
Villamosenergia fogyasztás indukciós kazánok 20-30%-kal kevesebb, mint más elektromos fűtőtesteknél.
Tény
Minden elektromos fűtőberendezés, amely nem végez mechanikai munkát, az elektromos áram energiájának 100%-át alakítja hővé, hatásfoka mindig 100% alatti, de nagyságrendileg eltérő. különböző eszközök különböző körülmények között. 1 kW hőenergia előállításához több mint 1 kW villamos energiát kell elkölteni, de mennyivel többet, az a diszperziós közeg paramétereitől függ. A kazánon belül természetesen veszteségek is vannak - például a tekercs melegítéséhez, mivel bármilyen vezetőanyagnak van ellenállása, de ezek a veszteségek bent maradnak
Fontos! A régi típusú mérők (bakelit) alacsonyabb (1,6-1,8-szoros) villamosenergia-fogyasztást rögzítenek, mint a modern elektronikusak, mivel nem úgy tervezték, hogy figyelembe vegyék az indukciós kazánok meddő teljesítményét.
Talán ez a tény határozza meg az indukciós kazánok hatékonyságára vonatkozó kijelentést.
Tartósság
Nyilatkozat
A berendezések nagy megbízhatósága és hosszú élettartama - több mint 25 év.
Tény
Valójában a mozgó alkatrészek hiánya kiküszöböli az indukciós kazánok mechanikai kopását. De a VIN-egységgel ellátott fűtési rendszer keringtető szivattyút tartalmaz, amelynek erőforrása sokkal szerényebb. Ezenkívül a vezérlési és automatizálási rendszer olyan mechanizmusokat tartalmaz, amelyek szintén sok kopásnak kitett alkatrészből állnak.
Az indukciós fűtőtest magja állandó ciklikus fűtés és hűtés, hőmérsékleti deformációk mellett működik, amelyek szintén negatív tényezőnek számítanak. Ezért az indukciós kazánok erőforrását szinte korlátlannak nevezni túlzás. Valójában azonban sokszorosa a fűtőelemes fűtőelemeknél.
A jellemzők összhangja a teljes működési időszakra
Nyilatkozat
A vízkőképződés hiánya a csövek belső felületén meghatározza a fűtőelem és a hőcserélő állandó hatásfokát.
Tény
A vízkő a vízben (hűtőfolyadékban) lévő sók lerakódása. Ezen szennyeződések mennyisége a hűtőfolyadék korlátozott térfogatában is korlátozott és csekély, így a vízkő hatása a fűtőberendezés hatékonyságára elhanyagolható. Az indukciós kazánban pedig a szekunder tekercs szinte állandó rezgés alatt áll, és vízkőképződés egyáltalán nem történik. Az állítás tehát igaz, csak a jelentősége eltúlzott.
Zajtalanság
Nyilatkozat
Az indukciós fűtésű kazánok működése csendes, ami megkülönbözteti őket a többi elektromos fűtőtesttől.
Tény
Az állítás igaz, de - minden elektromos kazán nem ad zajt működés közben, mivel az akusztikus hullámok nem tartoznak bele a rezgési tartományba. Csak a keringtető szivattyú tud zajt kelteni, de ha kívánja, választhat egy csendes működési modellt is.
tömörség
Nyilatkozat
Az indukciós kazánok kompaktak, ami kényelmes a telepítés helyének kiválasztásakor.
Tény
Ez akkor igaz, ha nem használ indukciós kazánok kaszkádját, és nem szerel fel közbenső tartályokat, ha a melegvíz-ellátó rendszerben több melegvíz-vételi pont található, mivel az indukciós fűtőberendezés nagyjából egy kis csődarab. tekercseléssel.
Biztonság
Nyilatkozat
A készülék biztonsága abszolút.
Tény
Teljesen biztonságos elektromos fűtőtestek nem léteznek. Az indukciós eszközök működése során nem kizárt a hűtőfolyadék szivárgása a rendszerből, és az elektromágneses tér generátor tovább működik, az üres csőrendszer felmelegszik. Az ilyen helyzetek elkerülése érdekében a kazán kialakítása automatikus leállító eszközt tartalmaz, de ez meghibásodhat.
Ezért az indukciós fűtőtestek, bár bizonyos biztonsági kritériumok tekintetében felülmúlják a riválisokat, nem teljesen biztonságosak.
Az indukciós fűtőtestek hátrányai
- Az eszközök magas költsége.
- Jelentős súly kompaktsággal.
- Egy tényező jelenléte az elektromágneses mező testre és eszközökre gyakorolt hatásában.
Nézzük meg közelebbről az utolsó pontot.
Az elektromágneses mező megközelítőleg ugyanúgy hat az élő szervezetekre, mint a benne lévő termékek mikrohullámú sütő- bizonyos mélységig felmelegíti őket, és ennek következményei lehetnek. A mező hatásának intenzitását, beleértve az embert is, egy olyan mutató határozza meg, mint az energiaáram-sűrűség (PEF), amely az elsődleges tekercsbe táplált áram frekvenciájának növekedésével nő. Az indukciós fűtőtestek használatakor figyelni kell egészségügyi szabvány a PES határértéke, amelyet a SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96 határoz meg, a terepi expozíció időtartamától függ, és például 8 órás expozíciónál - 25 μW / négyzetcm, egy- óra - 200 μW / négyzetcm .
Ezenkívül az induktor sugárzása hátrányosan befolyásolja a közelben található elektronikát és rádióberendezéseket, működés közben zavart okozva.
Fontos! Az elektromágneses tér hatásaitól való védekezés érdekében a kazánt körbeveheti egy finomhálós (1x1,2x2 mm) fémhálóval (Faraday ketrec), amely nem érintkezik a kazántesttel és földelt.
Működési szabályok
Az indukciós fűtőkazánok biztonságos működése, mint bármely más műszaki eszközök, számos szabály végrehajtása biztosítja mind a beszerelésükre, mind a telepítés utáni használatukra vonatkozóan:
- A kazánt földelni kell.
- A készülék és az oldalfalak közötti távolság legalább 30 cm, a kazán alsó pontjától a padlóig - 80 cm, a felső pontjától a mennyezetig - 80 cm.
- Az indukciós kazánokat csak zárt körben, membrán típusú tágulási tartállyal szerelik fel.
- A rendszernek tartalmaznia kell egy biztonsági berendezés blokkot (nyomásmérő, légszelep, biztonsági szelep túlnyomás, túlmelegedés esetén automatikus leállítás rendszere).
Ismert gyártók áttekintése
Következtetés
Az autonóm fűtési rendszerek telepítésére szolgáló kazánok modern piacát a különféle típusú egységek több száz modellje képviseli. Az egyes fajták ár/minőség kritériumának objektivitása eltérő. A legésszerűbb az indukciós fűtőberendezések melletti választás a vásárlással kapcsolatos későbbi csalódás kockázata szempontjából.
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 történeteAz elektromágneses indukció felfedezése 1831-ben Faradayé. 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 termelnek és osztanak el, ami az egész elektromos ipar alapja. 1841-ben James Joule (és tőle 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 szorzatával. az elektromos áram sűrűsége és az intenzitás nagysága elektromos mező"(Joule-Lenz törvény). Az indukált áram termikus hatása a fémek érintésmentes melegítésére szolgáló eszközök keresését eredményezte. Az acél induktív árammal történő melegítésével az első kísérleteket 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! Az ilyen 970 kWh/t energiafogyasztási eredmény lenyűgöz a hatékonyságával, ami nem sokkal marad el a modern, mintegy 650 kWh/t-os termelékenységtől. A feltaláló számításai szerint 165 kW teljesítményfelvételből 87,5 kW veszett el, a hasznos hőteljesítmény 77,5 kW volt, és igen magas, 47%-os összhatásfokot kaptunk. 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 működni, számos fejlesztéssel felszereltek száz éves fejlesztésük során, de a hatásfok elenyésző mértékben megnőtt. 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 megközelítőleg kétszerese az aktív teljesítménynek. A modern kemencékben pedig 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 fűtés az anyagok melegítése elektromos áramok, amelyeket 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. 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 bezárul. Az örvényáramok nagy frekvencián az általuk kialakított mágneses tér által a munkadarab Δ (bőrhatás) vékony felületi rétegeibe kerülnek, aminek következtében sűrűségük meredeken növekszik, és a munkadarab felmelegszik. Az alatta lévő fémrétegeket a hővezető képesség felmelegíti. 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 - konkrét elektromos ellenállás munkadarab anyaga 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 az induktor égése vagy egyéb nyomáscsökkenése esetén. Alkalmazás
Előnyök
Hibák
Levitációs fűtésIndukciós fűtőberendezésekIndukciós áramgenerátorokA fűtőinduktor egy induktor, amely a működő rezgőkör része egy kompenzáló kondenzátorral. 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 melegítésére nagy 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 kicsi és kicsi az induktivitása, 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 (a rezgőkör tekercse) kicsi, és rövidzárlat a tekercsben (induktor). Az oszcillációs kör minőségi tényezője arányos L / C-vel, az alacsony minőségi tényezővel rendelkező rezgőkör nagyon rosszul "szivattyúzott" energiával.Az oszcillációs kör minőségi tényezőjének növelésére két módszert alkalmaznak:
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 vállalkozások, 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, amelyek több magas hatásfok(legfeljebb 70%), valamint jobb megtartás működési frekvencia. 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 kapuit mikrokontrolleres vezérlőrendszer nyitja. 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. Az anyag mágneses tulajdonságai is eltűnnek, 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 kondenzátor bank" rezgőkör rezonanciafrekvenciájához közeli frekvencián). Abban a pillanatban, amikor egy mágneses anyagból készült munkadarabot bevezetnek az induktorba (ha a munkadarab méretei elég nagyok és arányosak az induktor méreteivel), az induktor induktivitása meredeken megnő, ami a természetes rezonancia hirtelen csökkenéséhez vezet. az oszcilláló áramkör frekvenciája 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 megszűnnek, 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, beállítva 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 nem mágneses anyagból készült munkadarab induktorba való bevezetése gyakorlatilag nem változtatja meg az induktor induktivitását és nem tolja el a működő rezgőkör rezonanciafrekvenciáját, és nincs szükség vezérlőrendszerre. Ha a munkadarab méretei sokkal kisebbek, mint az induktor mérete, akkor az sem 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 megy a tok melegítésére, ráadásul nincs gyorsítási és hűtési időszak (amikor a termelt, de az edények által fel nem vett energia elpazarol). Indukciós olvasztókemencékIndukciós (érintésmentes) olvasztókemencék - fém olvasztására szolgáló elektromos kemencék, amelyekben fémtégelyben (és fémben) vagy csak fémben (ha az olvasztótégely nem fémből) fellépő örvényáramok hatására felmelegedés következik be; ez a fűtés ez a módszer 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 felesége mellé, kezeit bátran a térdére támasztotta, és ősz haját borzolta. - Mit akarsz, grófnő? - Itt van, barátom - mit mocskoltál itt? - mondta a mellényre mutatva. – Ez a pörkölt, 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. Ő pedig, 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, tiszta legyen – mondta a grófnő szomorúan sóhajtva. – Méltóságos uram, 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, aki pénzt szed ki 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 grófnő 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 Akhrosimovát várták, akit a társadalomban szörnyű sárkánynak, [egy szörnyű 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 durvaságán, vicceket meséltek róla; mégis kivétel nélkül mindenki tisztelte és félte őt. Volt, hogy egy vacsora előtt az összegyűlt vendégek nem kezdenek hosszas beszélgetésbe az előételkihívásra várva, ugyanakkor szükségesnek látják kavarni, és nem hallgatni, hogy megmutassák, hogy nincsenek ott. 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: egy fontos néhai rokonra vagy még be nem érett ételre. Az asztal férfi végén egyre élénkebbé vált a beszélgetés. Az ezredes elmondta, hogy a hadüzenetet már kiadták Szentpéterváron, és a másolatot, amelyet ő maga is látott, most futárral juttatták el a főparancsnokhoz. A bostoni asztalokat szétszedték, partikat rendeztek, a gróf vendégei pedig két nappaliban, egy kanapészobában és egy könyvtárban kaptak helyet. |
Az indukciós fűtés a lakóépületek fűtésének új módszerének középpontjában áll. Az egység elektromágneses energiát használ a fűtéshez. A készülékben hőhordozóként vizet használnak. Az indukciós kazán gyárilag készen megvásárolható, vagy saját kezűleg is elkészítheti. Mesélek a készülék tulajdonságairól és összeszereléséről.
Mi az indukciós fűtés
Az indukciós eszköz az elektromágneses tér által generált energián működik. A hőhordozó elnyeli, majd a helyiségbe juttatja:
- Egy induktor elektromágneses mezőt hoz létre egy ilyen vízmelegítőben. Ez egy többfordulatú hengeres huzaltekercs.
- A tekercs körül áramló váltakozó elektromos áram mágneses teret hoz létre.
- Egyenesei merőlegesek az elektromágneses fluxusvektorra. Ha mozgatják, újra létrehoznak egy zárt kört.
- A váltakozó áram által létrehozott örvényáramok az elektromosság energiáját hővé alakítják.
Hőenergia at indukciós fűtés takarékosan és alacsony fűtési sebességgel költik el. Ennek köszönhetően az indukciós berendezés rövid időn belül magas hőmérsékletre hozza a fűtési rendszer vizét.
A készülék jellemzői
Az indukciós fűtés transzformátorral történik. Pár tekercsből áll:
- külső (elsődleges);
- rövidre zárt belső (másodlagos).
Örvényáramok lépnek fel a transzformátor mély részében. Átirányítják a keletkező elektromágneses teret a másodlagos áramkörbe. Egyszerre látja el a test funkcióját, és a víz fűtőelemeként működik.
A mag felé irányított örvényáramok sűrűségének növekedésével először önmagát melegíti fel, majd az egész hőelemet.
Hűvös víz betáplálásához és az előkészített hűtőfolyadék eltávolításához fűtési rendszer az indukciós fűtőelem pár csővel van felszerelve:
- Az alsó a vízellátás bemenetére van felszerelve.
- A felső leágazó cső - a fűtési rendszer ellátó szakaszához.
Milyen elemekből áll a készülék, és hogyan működik
Az indukciós vízmelegítő a következő szerkezeti elemekből áll:
Fénykép | Szerkezeti csomópont |
Induktor.
Sok rézdrót tekercsből áll. Elektromágneses teret generálnak. |
|
Fűtőelem.
Ez egy fém vagy acélhuzalból készült cső, amelyet az induktor belsejében helyeztek el. |
|
Generátor.
A háztartási elektromosságot nagyfrekvenciás elektromos árammá alakítja át. A generátor szerepét egy inverter töltheti be a hegesztőgépből. |
Amikor az eszköz minden alkatrésze kölcsönhatásba lép, hőenergia keletkezik, amely a vízbe kerül. Az egység működési sémája a következő:
- A generátor nagyfrekvenciás elektromos áramot állít elő. Ezután továbbadja egy indukciós tekercsnek.
- Ő, miután észlelte az áramot, elektromos mágneses mezővé alakítja.
- A tekercs belsejében található fűtőtestet a mágneses térvektor változása miatt megjelenő örvényáramok hatására melegítik fel.
- Az elem belsejében keringő vizet felmelegíti. Ezután belép a fűtési rendszerbe.
Az indukciós fűtési módszer előnyei és hátrányai
Az indukciós fűtőberendezések ilyen előnyökkel rendelkeznek:
- magas szintű hatékonyság;
- nem igényel gyakori karbantartást;
- kevés szabad helyet foglalnak el;
- a mágneses tér rezgései miatt a vízkő nem rakódik le bennük;
- a készülékek némák;
- biztonságban vannak;
- a ház tömítettsége miatt nincs szivárgás;
- a fűtőberendezés működése teljesen automatizált;
- az egység környezetbarát, nem bocsát ki kormot, kormot, szén-monoxidot stb.
A készülék fő hátránya a gyári modellek magas költsége..
azonban ezt a hiányosságot kiegyenlíthető, ha saját kezűleg összeszerel egy indukciós fűtőtestet. Az egység könnyen hozzáférhető elemekből van felszerelve, ezek ára alacsony.
Az egység összeszerelése
A házi készítésű indukciós melegítő hegesztő inverterből készül. Ezen kívül szüksége lesz néhány anyagra és szerszámra.
Milyen anyagokra és eszközökre lesz szükség
Az indukciós kazán saját kezű összeállításához szüksége lesz:
- Inverter a hegesztőgépből. Ez az eszköz nagyban leegyszerűsíti a vízmelegítő összeszerelését.
- Vastag falú műanyag cső. Az egység testének szerepét fogja betölteni.
- Rozsdamentes acél huzal. Működni fog fűtőelem mágneses térben.
- Fémháló. Rozsdamentes acélhuzal szegmenseket tartalmaz majd.
- Vízszivattyú a folyadék keringetéséhez.
- Rézhuzal az induktor felszereléséhez.
- Hőszabályozó.
- Szerelvények és gömbcsapok a vízmelegítő fűtési rendszerhez történő csatlakoztatásához.
- Fogó dróttal való munkához.
A munka szakaszai
A fűtőberendezés összeszerelésekor kövesse a munkavégzés pontos sorrendjét:
- Először rögzítsen egy fémhálót a műanyag cső egyik oldalán. Nem engedi, hogy a fűtőelem huzalszegmensei kiesjenek.
- A ház ugyanazon a végén rögzítse a csövet a fűtési rendszerhez való csatlakozáshoz.
- Használjon fogót a rozsdamentes acélhuzal darabjainak vágásához. Hosszaságuk 1-5 cm legyen.A darabokat szorosan műanyag tokba helyezzük. A csőben ne maradjon szabad hely.
- Zárja le a cső másik végét fémhálóval. Ezután szereljen bele egy második leágazó csövet a fűtési hálózathoz.
- Ezután kezdje el az indukciós tekercs készítését. Ehhez tekerje be a csövet rézhuzallal. Az utasítás arra figyelmeztet, hogy a tekercsben legalább 80-90 fordulat legyen.
- Ezután csatlakoztassa a réz tekercs végeit a hegesztőgép inverter pólusaihoz. Ragassza le az összes csatlakozási pontot.
- Csatlakoztassa a vízmelegítőt a fűtési hálózathoz.
- Ha egy fűtési rendszer még nem szerelték fel keringtető szivattyúval, csatlakoztassa.
- Csatlakoztasson egy hőszabályozót az inverterhez. Lehetővé teszi a vízmelegítő működésének automatizálását.
- Végül ellenőrizze az összeszerelt eszköz teljesítményét.
Az inverter bekapcsolása után az induktor tekercs újra létrehozza az elektromágneses teret. Örvény áramlásokat generál. Ezek gyorsan felmelegítik a dróthuzaldarabokat. Hőt adnak át a keringő víznek.
Következtetés
A hegesztő inverterből származó indukciós fémmelegítő hatékony fűtőberendezés. Ugyanakkor egyszerű kialakítású, így könnyen összeszerelhető.
Nézze meg a cikkben található videót további utasításokat. Ha bármilyen kérdése van, tegye fel őket a megjegyzésekben.
Az indukciós kemencékben és berendezésekben 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 létrehozza a fémben, hőenergia, amelyet ezek az áramok bocsátanak ki, a fém felmelegedésének oka. Az indukciós fűtés közvetlen és érintésmentes. Lehetővé teszi olyan hőmérséklet elérését, amely elegendő a leginkább tűzálló fémek és ötvözetek megolvasztásához.
Intenzív indukciós fűtés csak beltérben lehetséges elektromágneses mezők magasfeszültségés olyan frekvenciák, 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, amelyet fémcső belsejében helyeznek el, vagy annak felületére helyezik. 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 összetett formájúak lehetnek, mivel az elektromágneses energiát a megfelelő irányba kell koncentrálni.
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, frekvencia növekedésével 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. .
A közvetett indukciós fűtést technológiai berendezések (csővezetékek, tartályok stb.) fűtésére, folyékony közegek melegítésére, bevonatok, anyagok (például fa) szárítására használják. 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) Átadás elektromos energia közvetlenül a fűtött testbe, 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 az edzés során a termék felületi rétegének gyors felmelegítését biztosítja. Ez lehetővé teszi az alkatrész nagy felületi keménységét, viszonylag viszkózus közeppel. A felületi indukciós edzés gyorsabb és gazdaságosabb, mint a termék egyéb felületkeményítési módszerei.
4) Az indukciós fűtés a legtöbb esetben növeli a termelékenységet és javítja 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 kemencék induktorai hosszirányúak réz cső, vízhűtéses, 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 a folyékony vas, színesfémek és ötvözetek megtartására és túlhevítésére, mielőtt öntőformába öntik.
Az indukciós tégely kemence működése a vezető töltésből származó elektromágneses energia elnyelésére épül. A ketrec egy hengeres tekercs belsejében van elhelyezve - egy induktor. Elektromos szempontból az indukciós tégely kemence egy rövidre zárt légtranszformátor, melynek szekunder tekercse egy vezető töltés.
Az indukciós tégelyes kemencék főként fémek olvasztására szolgálnak formázott öntvényekhez szakaszos működés közben, valamint – az üzemmódtól függetlenül – bizonyos ötvözetek, például bronzok olvasztására, amelyek hátrányosan befolyásolják a csatornakemencék bélését.
Az indukciós fűtőelem nagy teljesítményű nagyfrekvenciás forrásból és egy induktort tartalmazó oszcilláló áramkörből áll (1. ábra). A felmelegítendő munkadarab az induktor váltakozó mágneses terébe kerül. A munkadarab anyagától, annak térfogatától és hevítési mélységétől függően a működési frekvencia széles skáláját alkalmazzák, 50 Hz-től több tíz MHz-ig. Alacsony, 100-10000 Hz-es nagyságrendű frekvencián az iparban elektromos gépi átalakítók és tirisztoros inverterek használhatók. MHz-es nagyságrendű frekvenciákon vákuumcsövek használhatók. 10-300 kHz nagyságrendű közepes frekvenciákon célszerű IGBT / MOSFET tranzisztorokat használni.
1. ábra Általános séma
Fizika
Az elektromágneses indukció törvénye szerint, ha a vezető változó (váltakozó) mágneses térben van, akkor abban elektromotoros erő (EMF) indukálódik (indukálódik), amelynek iránya merőleges erővonalak mágneses mező keresztezi a vezetőt. Ebben az esetben az EMF amplitúdója arányos annak a mágneses fluxusnak a változási sebességével, amelyben a vezető található.
beszél egyszerű nyelv, ha egy vezető anyagból készült munkadarabot végtelen számú rövidre zárt áramkörnek tekintünk, akkor az induktorba helyezve váltakozó mágneses tér hatására áramok (ún. örvény- vagy Foucault-áramok) ezekben az áramkörökben indukálódnak. Ezek az áramok viszont a Joule-Lenz törvény szerint a munkadarab felmelegedését okozzák, mivel anyagának elektromos ellenállása van.
2. ábra Hogyan működik
Mind a váltakozó áramú fémvezetőkön való áthaladáskor, mind a fémek nagyfrekvenciás árammal történő hevítésekor felületi hatás (bőrhatás) figyelhető meg. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a vezető vastagságában az örvényáramok kiszorítják a főáramot a felületre. A fém indukciós melegítése a felület közelében intenzívebb, mint a közepén. A bőrréteg mélysége az anyag fajlagos ellenállásától, mágneses áteresztőképességétől függ, és fordítottan arányos a térfrekvenciával. Ezért a gyakoriságtól függően ez a módszer a fűtés fémolvasztásra és felületedzésre egyaránt használható.
Koordináció
Olyan inverterhez, amely feszültségforrás téglalap alakú, Az LC áramkör alacsony impedanciájú terhelés. Az illesztéshez nagyfrekvenciás transzformátorokat vagy fojtótekercseket használnak.
Az inverter és az áramkör közötti vezetékszakadásban található lezáró fojtótekercs a rezonáns kondenzátorral együtt LC szűrőt alkot. Így a rezonáns kondenzátor kapacitásának egy kis részét elvonva az induktor kevés hatással van az áramkör frekvenciamenetére. Az ilyen fojtó általában légrés ferrit magon készül, amelynek értékének változtatásával szabályozható az induktor tápellátása.
A nagyfrekvenciás transzformátor párhuzamosan és sorosan is működhet. Az első esetben a transzformátor nagymértékben befolyásolja az áramkör rezonanciafrekvenciáját. A második esetben a soros áramkör rezonáns módban maximális teljesítményt fogyaszt üres induktorral (terhelés nélkül), mivel feszültségrezonancia esetén az LC áramkör reaktanciája nullára hajlik, és az ilyen áramkörök aktív ellenállása általában nagyon kicsi. Szerkezetileg a megfelelő transzformátor egy ferritgyűrűre készül (vagy többből van összeállítva), és az induktor vezetékére kerül.
Ha az impedanciák nem illeszkednek, akkor az ilyen fűtőelem hatékonysága jelentősen csökken, és nő a tápforrás meghibásodásának kockázata. Nál nél helyes beállítás generátor, frekvenciájának meg kell egyeznie a kimeneti áramkör rezonanciafrekvenciájával, vagy valamivel nagyobb lehet, mint a rezonáns. Ebben az esetben a tápátalakító kapcsolói a legkedvezőbb üzemmódban működnek. Nem kívánatos olyan helyzeteket megengedni, amikor az inverter kapcsolási frekvenciája a rezonáns alatt van, pl. az ellenállás kapacitív lesz.
A fűtött test tömegének vagy anyagának változásával az oszcillációs kör rezonanciafrekvenciája megváltozik. A beállításhoz alkalmazza különféle módszerek: kondenzátor bank kapacitás kapcsolás, automatikus frekvencia állítás, kézi frekvencia állítás, önoszcillátorok.
Egy bizonyos anyaghőmérséklet (Curie-pont) elérésekor az anyag elveszíti mágneses tulajdonságait, aminek következtében az áramkör rezonanciafrekvenciája drámaian megváltozik, és a bőrréteg vastagsága is megnő.
Az áramköri elemek kiválasztásakor figyelembe kell venni, hogy az áramkörben rezonancia esetén nagy amplitúdójú áramok és feszültségek érhetők el, amelyek több tízszeresen meghaladhatják a tápfeszültséget. Az induktornak rézhuzalból vagy megfelelő keresztmetszetű csőből kell készülnie. Még kis teljesítményen is (kb. 200-500 W) az induktor a saját mező hatására erősen felmelegszik. Egy ilyen induktor működni fog, de rövid időn belül nagyon túlmelegszik.
A hő eltávolítására általában vízhűtést alkalmaznak, ekkor az induktor rézcsőből készül.
Hurokkondenzátorként megfelelő meddőteljesítményű, kis dielektromos veszteséggel rendelkező nagyfeszültségű kondenzátorokat kell választani, gyűjtősínekkel/vezetékekkel összekötve. legrövidebb hosszaés az induktivitás, az induktor közelében. Vannak speciális kondenzátorok az ilyen telepítésekhez, de viszonylag alacsony fogyasztású(kW egység) polipropilén kondenzátorok akkumulátorait sikeresen használják.