Indukčný ohrievač: schémy „urob si sám“. Indukčný ohrev - čo to je, jeho princíp

Z Wikipédie, voľnej encyklopédie

7.1.3. INDUKČNÝ KÚR

Počiatočné obdobie. Indukčný ohrev vodičov je založený na fyzikálny jav elektromagnetická indukcia, ktorú objavil M. Faraday v roku 1831. Teóriu indukčného ohrevu začali rozvíjať O. Heaviside (Anglicko, 1884), S. Ferranti, S. Thompson, Ewing. Ich práca bola základom pre vytvorenie technológie indukčného ohrevu. Keďže pri indukčnom ohreve sa teplo uvoľňuje vo vodivom tele - vrstve, ktorá sa rovná hĺbke prieniku elektromagnetického poľa, potom existujú možnosti na presnú reguláciu teploty na zabezpečenie vysokokvalitného ohrevu pri vysokej produktivite. Ďalšou výhodou je bezdotykové vyhrievanie.

Indukčné kanálové pece s otvorený kanál. Jeden z prvých známych návrhov pece s indukčným kanálom (ICF) navrhol S. Ferranti (Taliansko) v roku 1887. Pec mala keramický kanál a nad a pod týmto kanálom boli umiestnené ploché indukčné cievky. V roku 1890 E.A. Colby (USA) navrhol dizajn pece, v ktorom induktor pokrýva kruhový kanál zvonku.

Prvú priemyselnú pec s oceľovým jadrom a induktorom umiestneným vo vnútri kanála (obr. 7.7) vytvoril v roku 1900 Kjellin (Švédsko). Výkon pece 170 kW, kapacita do 1800 kg, frekvencia 15 Hz. Poháňaný špeciálnym podfrekvenčným generátorom, ktorý je potrebný kvôli nízkemu účinníku. Do roku 1907 bolo v prevádzke 14 takýchto pecí.

Ryža. 7.7. Náčrt indukčnej pece s otvoreným kanálom, ktorú navrhol Kjelly 1 - kanál; 2 - induktor; 3 - magnetické jadro

V roku 1905 navrhol Röcheling-Rodenhauser (Nemecko) viacfázové kanálové pece (s dvoma a tromi induktormi), v ktorých sú kanály spojené s vaňou, napájanou sieťou 50 Hz. V ďalších návrhoch pecí sa na tavenie neželezných kovov používali aj uzavreté kanály. V roku 1918 W. Ron (Nemecko) zostrojil vákuovú ICP podobnú Kjellinovej peci (tlak 2–5 mm Hg), ktorá umožnila získať kov s lepšími mechanickými vlastnosťami.

Vzhľadom na množstvo výhod pecí s uzavretým kanálom sa vývoj pecí s otvoreným kanálom zastavil. Boli však urobené pokusy použiť takéto pece na tavenie ocele.

V 30. rokoch v USA na pretavovanie šrotu z nehrdzavejúcej ocele bol použitý jednofázový ICP s kapacitou 6 ton s otvoreným kanálom a napájaním z generátora s výkonom 800 kW a frekvenciou 8,57 Hz. Pec bola prevádzkovaná v duplexnom procese s oblúkovou pecou. V 40. a 50. rokoch 20. storočia sa v Taliansku ICP s otvoreným kanálom používali na tavenie ocele s kapacitou 4–12 ton, vyrábané spoločnosťou Tagliaferri. V budúcnosti sa od používania takýchto pecí upustilo, pretože boli svojimi charakteristikami horšie ako oblúkové a indukčné téglikové pece na tavenie ocele.

Indukčné kanálové pece s uzavretým kanálom. Od roku 1916 sa začali vyvíjať najskôr experimentálne a potom komerčné ICP s uzavretým kanálom. Séria ICP s uzavretým kanálom bola vyvinutá spoločnosťou Ajax-Watt (USA). Ide o šachtové jednofázové pece s vertikálnym kanálom na tavenie zliatin medi a zinku s výkonom 75 a 170 kVA a objemom 300 a 600 kg. Tvorili základ pre rozvoj mnohých firiem.

V tých istých rokoch sa vo Francúzsku vyrábali šachtové pece s horizontálnou trojfázovou indukčnou jednotkou (výkon 150, 225 a 320 kW). V Anglicku spoločnosť General Electric Limited navrhla úpravu pece s dvoma kanálmi na induktor s ich asymetrickým usporiadaním, ktoré spôsobuje cirkuláciu taveniny a znižuje prehrievanie.

Pece od E. Russa (Nemecko) boli vyrobené s dvomi a tromi kanálmi na induktor (vertikálne a horizontálne verzie). E. Russ navrhol aj návrh dvojitej indukčnej jednotky (IE) napojenej na dve fázy.

V ZSSR sa v 30. rokoch začali v Moskovskej elektrárni vyrábať ICP podobné pecám Ajax-Watt. V 50-tych rokoch OKB „Elektropech“ vyvinuli pece na tavenie medi a jej zliatin s kapacitou 0,4–6,0 t a potom 16 t. V roku 1955 ICP na tavenie hliníka s kapacitou 6 t.

V 50. rokoch 20. storočia v USA a západná Európa ICP sa stali široko používanými ako mixéry pri tavení liatiny v duplexnom procese s kupolovou alebo elektrickou oblúkovou pecou. Na zvýšenie výkonu a zníženie prehrievania kovu v kanáli boli vyvinuté konštrukcie IE s jednosmerným pohybom taveniny (Nórsko). Súčasne boli vyvinuté odpojiteľné IE. V 70. rokoch vyvinul Ajax Magnethermic dvojité IE, ktoré majú v súčasnosti až 2000 kW. Podobný vývoj sa uskutočnil aj vo VNIIETO v tých istých rokoch. Pri vývoji ICP rôzne druhy aktívne sa zúčastnil N.V. Veselovský, E.P. Leonova, M.Ya. Stolov a ďalší.

Rozvoj ICP u nás i v zahraničí smeroval v 80. rokoch 20. storočia k rozšíreniu oblastí použitia a rozšíreniu technologických možností, napríklad využitie ICP na výrobu rúr z neželezných kovov ťahaním z taveniny.

Indukčné téglikové pece. Keďže nízkokapacitné indukčné téglikové pece (ITF) môžu efektívne pracovať len pri frekvenciách nad 50 Hz, ich vytvorenie sa zdržalo kvôli nedostatku vhodných zdrojov energie - frekvenčných meničov. Napriek tomu v rokoch 1905-1906. množstvo firiem a vynálezcov navrhlo a patentovalo ITP, medzi ne patrí firma "Schneider - Creso" (Francúzsko), O. Zander (Švédsko), Gerden (Anglicko). Súčasne dizajn ITP vyvinul A.N. Lodygin (Rusko).

Prvý priemyselný ITP s iskrovým vysokofrekvenčným generátorom vyvinul v roku 1916 E.F. Northrup (USA). Od roku 1920 tieto pece vyrába spoločnosť Ajax Electrothermia. V rovnakom čase vyvinul J. Ribot (Francúzsko) ITP poháňaný rotačným iskriskom. Firma "Metropolitan - Vickers" vytvorila ITP vysokú a priemyselnú frekvenciu. Namiesto generátorov iskier boli použité strojové meniče s frekvenciou do 3000 Hz a výkonom 150 kVA.

V.P. Vologdin v rokoch 1930-1932 vytvoril priemyselný ITP s kapacitou 10 a 200 kg, poháňaný strojným frekvenčným meničom. V roku 1937 zostrojil aj ITP poháňaný lampovým generátorom. V roku 1936 A.V. Donskoy vyvinul univerzálnu indukčnú pec s lampovým generátorom s výkonom 60 kVA.

V roku 1938 použila spoločnosť Brown-Boveri na napájanie ITP (výkon 300 kW, frekvencia 1000 Hz) invertor na báze viacanódového ortuťového ventilu. Od 60. rokov sa na napájanie indukčných inštalácií používajú tyristorové meniče. S nárastom kapacity ITP bolo možné efektívne využívať napájanie s priemyselným frekvenčným prúdom.

V 40. a 60. rokoch OKB „Elektropech“ vyvinulo niekoľko typov IHF: zvýšená frekvencia na tavenie hliníka s kapacitou 6 ton (1959), liatina s kapacitou 1 tona (1966). V roku 1980 bola v závode v Baku vyrobená pec na tavenie liatiny s kapacitou 60 ton (navrhnutá VNIIETO na základe licencie od Brown-Boveri). E.P. Leonová, V.I. Kryzental, A.A. Prostyakov a ďalší.

V roku 1973 Ajax Magnetermic spolu s výskumným laboratóriom General Motors vyvinuli a uviedli do prevádzky horizontálnu kontinuálnu téglikovú pec na tavenie liatiny s kapacitou 12 ton a výkonom 11 MW.

Od 50. rokov 20. storočia sa začali rozvíjať špeciálne typy indukčné tavenie kovov:

vákuum v keramickom tégliku;

vákuum v rímse;

vákuum v studenom tégliku;

v elektromagnetickom tégliku;

v pozastavenom stave;

pomocou kombinovaného vykurovania.

Vákuové indukčné pece (VIP) sa do roku 1940 používali len v laboratórnych podmienkach. V 50-tych rokoch začali niektoré firmy, najmä Hereus, rozvíjať priemyselný VIP, ktorého jednotková kapacita sa začala rýchlo zvyšovať: 1958 - 1–3 tony, 1961–5 ton, 1964–15–27 ton, 1970–60 v r. V roku 1947 MosZETO vyrobilo prvú vákuovú pec s kapacitou 50 kg av roku 1949 začala sériovú výrobu VIP s kapacitou 100 kg. V polovici 80. rokov výrobné združenie Sibelektroterm na základe vývoja VNIIETO vyrábalo modernizované VIP s kapacitou 160, 600 a 2500 kg na tavenie špeciálnych ocelí.

Indukčné tavenie reaktívnych zliatin v lebkových peciach a peciach s medeným vodou chladeným (studeným) téglikom sa začalo používať v 50. rokoch 20. storočia. Pec s práškovanou lebkou vyvinul N.P. Gluchanov, R.P. Zhezherin a ďalší v roku 1954 a pec s monolitickou lebkou - M.G. Kogan v roku 1967. Myšlienka indukčného tavenia v studenom tégliku bola navrhnutá už v roku 1926 v Nemecku spoločnosťou Siemens-Halske, ale nenašla uplatnenie. V roku 1958 v IMET spolu s Všeruským výskumným ústavom vysokofrekvenčných prúdov. V.P. Vologdin (VNI-ITVCH) pod vedením A.A. Vogel robil experimenty na indukčné tavenie titán v studenom tégliku.

Túžba znížiť kontamináciu kovov a strata tepla v studenom tégliku viedlo k použitiu elektromagnetických síl na odtláčanie kovu od stien, t.j. k vytvoreniu „elektromagnetického téglika“ (L.L. Tir, VNIIETO, 1962)

Tavenie kovov v pozastavenom stave na získanie vysoko čistých kovov bolo navrhnuté v Nemecku (O. Muck) už v roku 1923, ale pre nedostatok zdrojov energie sa nerozšírilo. V 50. rokoch sa táto metóda začala rozvíjať v mnohých krajinách. V ZSSR v tomto smere veľa pracovali zamestnanci VNIITVCH pod vedením A.A. Vogel.

Tavenie ICP a ICP kombinovaného ohrevu sa začali používať od 50-tych rokov, spočiatku využívali olejové a plynové horáky, napríklad ICP na pretavovanie hliníkových hoblín (Taliansko) a ICP na liatinu (Japonsko). Neskôr sa plazmovo-indukčné téglikové pece rozšírili, napríklad séria pilotných pecí vyvinutých VNIIETO v roku 1985 s kapacitou 0,16–1,0 tony.

Zariadenia na indukčné povrchové kalenie. Prvé experimenty s indukčným povrchovým kalením uskutočnil v roku 1925 V.P. Vologdin z iniciatívy inžiniera závodu Putilov N.M. Belyaev, ktoré boli považované za neúspešné, pretože v tom čase sa usilovali o kalenie. V 30. rokoch V.P. Vologdin a B.Ya. Romanovci pokračovali v tejto práci a v roku 1935 dostali patenty na kalenie pomocou vysokofrekvenčných prúdov. V roku 1936 V.P. Vologdin a A.A. Vogel dostal patent na induktor na kalenie ozubených kolies. V.P. Vologdin a jeho zamestnanci vyvinuli všetky prvky kaliarne: rotačný frekvenčný menič, induktory a transformátory (obr. 7.8).

Ryža. 7.8. Kaliareň na progresívne kalenie

1 - tvrdený výrobok; 2 - induktor; 3 - kaliaci transformátor; 4 - menič frekvencie; 5 - kondenzátor

Od roku 1936 G.I. Babat a M.G. Lozinsky v závode "Svetlana" (Leningrad) skúmal proces indukčného kalenia pomocou vysokých frekvencií pri napájaní z generátora lampy. Od roku 1932 začalo kalenie strednofrekvenčným prúdom zavádzať TOKKO (USA).

V Nemecku v roku 1939 G.V. Zeulen vykonal povrchové kalenie kľukových hriadeľov v továrňach AEG. V roku 1943 navrhol K. Kegel špeciálna forma indukčný drôt na kalenie ozubených kolies.

Široké používanie povrchového kalenia sa začalo koncom 40. rokov 20. storočia. Za 25 rokov od roku 1947 vyvinul VNIITVCH viac ako 300 kaliacich zariadení vrátane automatickej linky na kalenie kľukových hriadeľov a závodu na kalenie železničných koľajníc po celej dĺžke (1965). V roku 1961 bola spustená prvá inštalácia na kalenie ozubených kolies z ocele s nízkou prekaliteľnosťou v automobilke pomenovanej po ňom. Likhachev (ZIL) (technológia vyvinutá K.Z. Shepelyakovskym).

Jedným zo smerov vývoja indukčného tepelného spracovania v posledné roky technológie na kalenie a popúšťanie potrubného tovaru pre ropné krajiny a plynovodov veľkého priemeru (820–1220 mm), budovanie armovacích tyčí, ako aj kalenie železničných koľajníc.

Prostredníctvom vykurovacích zariadení. Využitie indukčného ohrevu kovov na rôzne účely okrem tavenia v prvej fáze malo prieskumný charakter. V roku 1918 M.A. Bonch-Bruevich a potom V.P. Vologdin použil vysokofrekvenčné prúdy na ohrev anód elektrónok pri ich evakuácii (odplyňovaní). Koncom 30-tych rokov sa v laboratóriu závodu Svetlana uskutočnili experimenty s využitím indukčného ohrevu na teplotu 800–900 °C pri spracovaní oceľového hriadeľa s priemerom 170 a dĺžkou 800 mm. na sústruhu. Použitý bol elektrónkový generátor s výkonom 300 kW a frekvenciou 100–200 kHz.

Od roku 1946 sa v ZSSR začalo pracovať na využití indukčného ohrevu pri tlakovej úprave. V roku 1949 bol v ZIL (ZIS) uvedený do prevádzky prvý ohrievač kovania. Prevádzka prvej indukčnej vyhne bola spustená v moskovskom závode malých automobilov (MZMA, neskôr AZLK) v roku 1952. Zaujímavá dvojfrekvenčná inštalácia (60 a 540 Hz) na ohrev oceľových predvalkov (úsek - štvorcový 160x160 mm) na tlak liečba bola spustená v Kanade v roku 1956. Podobné nastavenie bolo vyvinuté vo VNIITVCH (1959). Priemyselná frekvencia sa používa na ohrev až po Curieov bod.

V roku 1963 VNIITVCH vyrobil doskový ohrievač (rozmery 2,5x0,38x1,2 m) s výkonom 2000 kW pri frekvencii 50 Hz pre valcovaciu výrobu.

V roku 1969 v metalurgickom závode spoločnosti Maclaut steel corp. (USA) aplikoval indukčný ohrev oceľových dosiek s hmotnosťou asi 30 ton (rozmery 7,9x0,3x1,5 m) pomocou šiestich výrobných liniek (18 priemyselných frekvenčných induktorov s celkovou kapacitou 210 MW).

Induktory mali špeciálny tvar, ktorý zaisťoval rovnomerný ohrev dosky. Práce na využití indukčného ohrevu v metalurgii sa realizovali aj vo VNIIETO (P.M. Chaikin, S.A. Yaitskov, A.E. Erman).

Koncom 80. rokov 20. storočia sa v ZSSR indukčný ohrev používal v približne 60 kováčskych dielňach (predovšetkým v automobilovom a obrannom priemysle) s celkovou kapacitou indukčných ohrievačov do 1 milióna kW.

Nízkoteplotné vykurovanie pri priemyselnej frekvencii. V rokoch 1927-1930 v jednom z uralských obranných závodov sa začali práce na indukčnom ohreve na priemyselnej frekvencii (N.M. Rodigin). V roku 1939 tam úspešne fungovali pomerne výkonné indukčné vykurovacie zariadenia na tepelné spracovanie výrobkov z legovanej ocele.

V TsNIITmash (V.V. Aleksandrov) sa pracovalo aj na využití priemyselnej frekvencie na tepelné spracovanie, vykurovanie na pestovanie atď. Množstvo prác na nízkoteplotnom vykurovaní bolo realizovaných pod vedením A.V. Donskoy. Vo Výskumnom ústave železobetónu (NIIZhB), Frunzeho polytechnickom inštitúte a ďalších organizáciách sa pracovalo na tepelnom spracovaní v 60.–70. železobetónové výrobky pomocou indukčného ohrevu s frekvenciou 50 Hz. VNIIETO tiež vyvinulo množstvo priemyselné inštalácie nízkoteplotné vykurovanie na podobné účely. Vývoj MPEI (A.B. Kuvaldin) v oblasti indukčného ohrevu feromagnetickej ocele bol využitý v zariadeniach na ohrev dielov na povrchovú úpravu, tepelné spracovanie ocele a železobetónu, ohrev chemických reaktorov, foriem a pod. (70–80 roky).

Vysokofrekvenčné zónové tavenie polovodičov. Metóda zónového tavenia bola navrhnutá v roku 1952 (W.G. Pfann, USA). Práce na vysokofrekvenčnom zónovom tavení bez téglika sa u nás začali v roku 1956 a na VNIITVCH bol získaný kremíkový monokryštál s priemerom 18 mm. Vznikli rôzne modifikácie inštalácií typu „Crystal“ s induktorom vo vákuovej komore (Yu.E. Nedzvetsky). V 50. rokoch 20. storočia boli v závode Platinopribor (Moskva) spolu so Štátnym ústavom vzácnych kovov (Giredmet) vyrobené zariadenia na vertikálne zónové tavenie kremíka bez téglika s induktorom mimo vákuovej komory (kremenná trubica). Začiatok sériovej výroby zariadení Kristall na pestovanie monokryštálov kremíka sa datuje do roku 1962 (v Taganrog ZETO). Priemer získaných monokryštálov dosiahol 45 mm (1971) a neskôr viac ako 100 mm (1985)

Vysokofrekvenčné tavenie oxidov. Začiatkom 60. rokov F.K. Monfort (USA) realizoval tavenie oxidov v indukčnej peci (pestovanie monokryštálov feritu pomocou vysokofrekvenčných prúdov - rádiových frekvencií). Zároveň A. T. Chapman a G.V. Clark (USA) navrhol technológiu pretavenia bloku polykryštalického oxidu v studenom tégliku. V roku 1965 J. Ribot (Francúzsko) získal taveniny oxidov uránu, tória a zirkónu pomocou rádiových frekvencií. K topeniu týchto oxidov dochádza pri vysoké teploty ah (1700–3250 °C), a preto je potrebný veľký zdroj energie.

V ZSSR bola technológia vysokofrekvenčného tavenia oxidov vyvinutá vo Fyzikálnom ústave Akadémie vied ZSSR (A.M. Prokhorov, V.V. Osiko). Zariadenie bolo vyvinuté VNIITVCH a Leningradským elektrotechnickým inštitútom (LETI) (Yu.B. Petrov, A.S. Vasiliev, V.I. Dobrovolskaya). Závody Kristall, ktoré vytvorili v roku 1990, mali celkovú kapacitu viac ako 10 000 kW a produkovali stovky ton vysoko čistých oxidov ročne.

Vysokofrekvenčný ohrev plazmou. Fenomén vysokofrekvenčného výboja v plyne je známy už od 80. rokov minulého storočia. V rokoch 1926-1927 J J. Thomson (Anglicko) ukázal, že bezelektródový výboj v plyne vzniká indukovanými prúdmi a J. Townsend (Anglicko, 1928) vysvetlil výboj v plyne pôsobením elektrického poľa. Všetky tieto štúdie sa uskutočnili pri zníženom tlaku.

V rokoch 1940-1941 G.I. Babat v závode Svetlana pozoroval plazmový výboj pri odplyňovaní elektrónových trubíc pomocou vysokofrekvenčného ohrevu a potom prvýkrát dostal výboj pri atmosférickom tlaku.

V 50. rokoch 20. storočia sa v rôznych krajinách vykonávali práce na vysokofrekvenčnej plazme (T. B. Reid, J. Ribot, G. Barkhoff a ďalší). V ZSSR boli vedené od konca 50. rokov na Leningradskom polytechnickom inštitúte (A.V. Donskoy, S.V. Dresvin), MPEI (M.Ya. Smelyansky, S.V. Kononov), VNITVCH (I.P. Daškevič) a i.. Výboje v rôznych plynoch študovali sa návrhy plazmatrónov a technológie s ich využitím. Boli vytvorené vysokofrekvenčné plazmové horáky s kremennými a kovovými (pre výkon do 100 kW) vodou chladenými (vytvorené v roku 1963) komorami.

V 80. rokoch sa vysokofrekvenčné plazmové horáky s výkonom až 1000 kW pri frekvenciách 60 kHz - 60 MHz používali na výrobu ultračistého kremenného skla, pigmentového oxidu titaničitého, nových materiálov (napríklad nitridov a karbidov), ultračisté ultrajemné prášky a rozklad toxických látok.

Z knihy Dejiny elektrotechniky autora Kolektív autorov

7.1.1. ODPOROVÝ VYKUROVANIE Počiatočné obdobie. Prvé pokusy s vykurovacími vodičmi elektrickým prúdom sa datujú do 18. storočia. V roku 1749 B. Franklin (USA) pri štúdiu výboja Leydenskej nádoby objavil zahrievanie a tavenie kovových drôtov a neskôr podľa jeho

Z knihy autora

7.1.2. VYKUROVANIE ELEKTRICKÝM OBLÚKOM Počiatočné obdobie. V rokoch 1878-1880 W. Siemens (Anglicko) vykonal množstvo prác, ktoré tvorili základ pre vytvorenie oblúkových pecí priameho a nepriameho ohrevu, vrátane jednofázovej oblúkovej pece s kapacitou 10 kg. Boli požiadaní, aby použili magnetické pole

Z knihy autora

Z knihy autora

7.7.5. PLAZMOVÝ OHRIEV Počiatočné obdobie. Začiatok prác na plazmovom ohreve sa datuje do 20. rokov minulého storočia. Samotný pojem "plazma" zaviedol I. Langmuir (USA) a pojem "kvázi-neutrálny" - W. Schottky (Nemecko). V roku 1922 X. Gerdien a A. Lotz (Nemecko) uskutočnili pokusy s plazmou získanou r.

Z knihy autora

7.1.6. VYKUROVANIE ELEKTRONOVÝM LÚČKOM Počiatočné obdobie. Technológia ohrevu elektrónovým lúčom (tavenie a rafinácia kovov, rozmerové spracovanie, zváranie, tepelné spracovanie, naparovanie, dekoratívna povrchová úprava) je založená na výdobytkoch fyziky,

Z knihy autora

7.1.7. LASEROVÝ KÚR Počiatočné obdobie. Laser (skratka z anglického Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) vznikol v druhej polovici 20. storočia. a našiel uplatnenie v elektrotechnike. Myšlienku procesu stimulovanej emisie vyslovil A. Einstein v roku 1916. V 40. rokoch V.A.

Tavenie kovu indukciou je široko používané v rôznych odvetviach: metalurgia, strojárstvo, klenotníctvo. jednoduchá rúra indukčný typ na tavenie kovu doma, môžete si ho zostaviť sami.

K ohrevu a taveniu kovov v indukčných peciach dochádza v dôsledku vnútorného ohrevu a zmien v kryštálovej mriežke kovu, keď nimi prechádzajú vysokofrekvenčné vírivé prúdy. Tento proces je založený na fenoméne rezonancie, pri ktorom majú vírivé prúdy maximálnu hodnotu.

Aby vyvolal prúdenie vírivých prúdov cez roztavený kov, je umiestnený v zóne pôsobenia elektromagnetického poľa induktora - cievky. Môže byť vo forme špirály, osmičky alebo trojlístka. Tvar induktora závisí od veľkosti a tvaru ohrievaného obrobku.

Indukčná cievka je pripojená k zdroju striedavého prúdu. V priemyselných taviacich peciach sa používajú priemyselné frekvenčné prúdy 50 Hz, na tavenie malých objemov kovov v šperkoch sa používajú vysokofrekvenčné generátory, ktoré sú efektívnejšie.

Druhy

Vírivé prúdy sú uzavreté pozdĺž obvodu obmedzeného magnetickým poľom induktora. Preto je ohrev vodivých prvkov možný vo vnútri cievky aj z jej vonkajšej strany.

    Preto sú indukčné pece dvoch typov:
  • kanál, v ktorom kanály umiestnené okolo induktora sú nádobou na tavenie kovov a jadro je umiestnené v ňom;
  • téglik, používajú špeciálna nádoba- téglik vyrobený zo žiaruvzdorného materiálu, zvyčajne vyberateľný.

kanálová pec príliš celkové a určené pre priemyselné objemy tavenia kovov. Používa sa pri tavení liatiny, hliníka a iných neželezných kovov.
tégliková pec pomerne kompaktný, používajú ho klenotníci, rádioamatéri, takáto rúra môže byť zostavená vlastnými rukami a používaná doma.

Zariadenie

    Domáca pec na tavenie kovov má pomerne jednoduchý dizajn a pozostáva z troch hlavných blokov umiestnených v spoločnom kryte:
  • vysokofrekvenčný alternátor;
  • induktor - špirálové vinutie vyrobené z medeného drôtu alebo rúrky, vyrobené ručne;
  • téglik.

Téglik je umiestnený v induktore, konce vinutia sú pripojené k zdroju prúdu. Keď prúd preteká vinutím, vzniká okolo neho elektromagnetické pole s premenlivým vektorom. V magnetickom poli vznikajú vírivé prúdy smerované kolmo na jeho vektor a prechádzajúce uzavretou slučkou vo vnútri vinutia. Prechádzajú cez kov umiestnený v tégliku, pričom ho zahrievajú na teplotu topenia.

Výhody indukčnej pece:

  • rýchle a rovnomerné zahrievanie kovu ihneď po zapnutí inštalácie;
  • smerovosť vykurovania - zahrieva sa iba kov a nie celá inštalácia;
  • vysoká rýchlosť topenia a homogenita taveniny;
  • nedochádza k odparovaniu legujúcich zložiek kovu;
  • inštalácia je šetrná k životnému prostrediu a bezpečná.

Zvárací invertor možno použiť ako generátor indukčnej pece na tavenie kovu. Generátor môžete zostaviť aj vlastnými rukami podľa nižšie uvedených schém.

Pec na tavenie kovu na zváracom invertore

Tento dizajn je jednoduchý a bezpečný, pretože všetky meniče sú vybavené vnútornou ochranou proti preťaženiu. Celá zostava pece v tomto prípade spočíva na výrobe induktora vlastnými rukami.

Zvyčajne sa vykonáva vo forme špirály z medenej tenkostennej rúrky s priemerom 8-10 mm. Ohýba sa podľa šablóny požadovaného priemeru, pričom zákruty sú umiestnené vo vzdialenosti 5-8 mm. Počet závitov je od 7 do 12 v závislosti od priemeru a vlastností meniča. Celkový odpor tlmivky musí byť taký, aby nespôsobil nadprúd v meniči, inak dôjde k jeho vypnutiu internou ochranou.

Induktor môže byť namontovaný v puzdre vyrobenom z grafitu alebo textolitu a vo vnútri môže byť inštalovaný téglik. Induktor môžete jednoducho položiť na tepelne odolný povrch. Puzdro nesmie viesť prúd, inak ním prejde obvod s vírivým prúdom a zníži sa výkon inštalácie. Z rovnakého dôvodu sa neodporúča umiestňovať cudzie predmety do zóny topenia.

Pri práci z zvárací invertor jeho telo musí byť uzemnené! Zásuvka a vedenie musia byť dimenzované na prúd odoberaný meničom.


Vykurovací systém súkromného domu je založený na prevádzke kachlí alebo kotla, vysoký výkon a dlhá neprerušovaná životnosť, ktorá závisí tak od značky a inštalácie samotných vykurovacích zariadení, ako aj od správna inštalácia komín.
nájdete odporúčania na výber kotol na tuhé palivo a ďalej - zoznámte sa s typmi a pravidlami:

Tranzistorová indukčná pec: obvod

Je ich veľa rôznymi spôsobmi zostaviť vlastnými rukami. Pomerne jednoduchá a osvedčená schéma pece na tavenie kovu je znázornená na obrázku:

    Na zostavenie inštalácie vlastnými rukami budete potrebovať nasledujúce diely a materiály:
  • dva tranzistory s efektom poľa typu IRFZ44V;
  • dve diódy UF4007 (môžete použiť aj UF4001);
  • odpor 470 Ohm, 1 W (môžete vziať dva sériovo zapojené 0,5 W každý);
  • filmové kondenzátory pre 250 V: 3 kusy s kapacitou 1 mikrofarad; 4 kusy - 220 nF; 1 kus - 470 nF; 1 kus - 330 nF;
  • medený drôt vinutia v smaltovanej izolácii Ø1,2 mm;
  • medený drôt vinutia v smaltovanej izolácii Ø2 mm;
  • dva krúžky z tlmiviek odobratých z napájania počítača.

Postup montáže vlastnými rukami:

  • Tranzistory s efektom poľa sú namontované na radiátoroch. Pretože sa okruh počas prevádzky veľmi zahrieva, radiátor musí byť dostatočne veľký. Môžete ich nainštalovať aj na jeden radiátor, ale potom musíte tranzistory izolovať od kovu pomocou tesnení a podložiek vyrobených z gumy a plastu. Pinout tranzistorov s efektom poľa je znázornený na obrázku.

  • Je potrebné urobiť dve tlmivky. Na ich výrobu je medený drôt s priemerom 1,2 mm navinutý okolo krúžkov odobratých z napájacieho zdroja akéhokoľvek počítača. Tieto prstene sú vyrobené z práškového feromagnetického železa. Musia byť navinuté zo 7 až 15 závitov drôtu, pričom sa snažia zachovať vzdialenosť medzi závitmi.

  • Vyššie uvedené kondenzátory sú zostavené do batérie s celkovou kapacitou 4,7 mikrofaradov. Zapojenie kondenzátorov - paralelné.

  • Vinutie tlmivky je vyrobené z medeného drôtu s priemerom 2 mm. 7-8 závitov vinutia je navinutých na valcový predmet vhodný pre priemer téglika, pričom zostávajú dostatočne dlhé konce na pripojenie k obvodu.
  • Pripojte prvky na doske podľa schémy. Ako zdroj energie je použitá batéria 12 V, 7,2 A/h. Prúd spotrebovaný pri prevádzke je cca 10 A, kapacita batérie v tomto prípade vystačí na cca 40 minút.V prípade potreby je teleso pece vyrobené z tepelne odolného materiálu, napríklad textolitu.Výkon zariadenia je možné meniť zmenou počtu závitov vinutia induktora a ich priemeru.
Počas dlhšej prevádzky môže dôjsť k prehriatiu vykurovacích telies! Na ich chladenie môžete použiť ventilátor.

Indukčný ohrievač na tavenie kovu: video

Lampová indukčná rúra

Výkonnejšia indukčná pec na tavenie kovov sa dá zostaviť ručne na vákuových trubiciach. Schéma zariadenia je znázornená na obrázku.

Na generovanie vysokofrekvenčného prúdu sa používajú 4 paralelne zapojené výbojky. Ako tlmivka je použitá medená rúrka s priemerom 10 mm. Jednotka je vybavená trimovacím kondenzátorom na nastavenie výkonu. Výstupná frekvencia je 27,12 MHz.

Na zostavenie obvodu potrebujete:

  • 4 vákuové trubice - tetrody, môžete použiť 6L6, 6P3 alebo G807;
  • 4 tlmivky pre 100 ... 1000 μH;
  • 4 kondenzátory pri 0,01 uF;
  • neónová kontrolka;
  • ladiaci kondenzátor.

Zostavenie zariadenia vlastnými rukami:

  1. Induktor je vyrobený z medenej rúrky, ktorá sa ohýba do tvaru špirály. Priemer závitov je 8-15 cm, vzdialenosť medzi závitmi je minimálne 5 mm. Konce sú pocínované na spájkovanie do obvodu. Priemer induktora musí byť o 10 mm väčší ako priemer téglika umiestneného vo vnútri.
  2. Umiestnite induktor do krytu. Môže byť vyrobený z tepelne odolného nevodivého materiálu alebo z kovu, ktorý poskytuje tepelnú a elektrickú izoláciu od prvkov obvodu.
  3. Kaskády svietidiel sú zostavené podľa schémy s kondenzátormi a tlmivkami. Kaskády sú zapojené paralelne.
  4. Pripojte neónovú kontrolku - bude signalizovať pripravenosť obvodu na prevádzku. Svietidlo je privedené do inštalačného krytu.
  5. V obvode je zahrnutý ladiaci kondenzátor s premenlivou kapacitou, jeho rukoväť je tiež zobrazená na puzdre.


Pre všetkých milovníkov lahôdok údených za studena vám odporúčame naučiť sa, ako rýchlo a ľahko vyrobiť udiareň vlastnými rukami, a zoznámiť sa s fotografickými a video pokynmi na výrobu generátora dymu údeného za studena.

Chladenie okruhu

Priemyselné taviarne sú vybavené systémom nútené chladenie voda alebo nemrznúca zmes. Vodné chladenie doma si bude vyžadovať dodatočné náklady, porovnateľné s cenou samotnej tavby kovov.

Chladenie vzduchom pomocou ventilátora je možné za predpokladu, že je ventilátor dostatočne vzdialený. V opačnom prípade bude kovové vinutie a ďalšie prvky ventilátora slúžiť ako dodatočný obvod na uzatváranie vírivých prúdov, čo zníži účinnosť inštalácie.

Prvky elektronických a svetelných obvodov sú tiež schopné aktívne sa zahrievať. Na ich chladenie sú k dispozícii radiátory odvádzajúce teplo.

Opatrenia bezpečnosti práce

  • Hlavným nebezpečenstvom počas prevádzky je riziko popálenia ohrievanými prvkami inštalácie a roztaveným kovom.
  • Obvod svietidla obsahuje prvky s vysokým napätím, preto ho treba umiestniť uzavretý prípad, čím sa eliminuje náhodný dotyk prvkov.
  • Elektromagnetické pole môže ovplyvňovať predmety, ktoré sa nachádzajú mimo krytu zariadenia. Preto sa pred prácou radšej obliecť bez kovové prvky, odstráňte zložité zariadenia z oblasti pokrytia: telefóny, digitálne fotoaparáty.
Neodporúča sa používať prístroj osobám s implantovaným kardiostimulátorom!

Domáca pec na tavenie kovov sa môže použiť aj na rýchle zahriatie kovových prvkov, napríklad keď sú pocínované alebo tvarované. Charakteristiky prezentovaných inštalácií je možné prispôsobiť konkrétnu úlohu, zmenou parametrov tlmivky a výstupného signálu generátorových súprav - takto môžete dosiahnuť ich maximálnu účinnosť.

Spotrebiče, ktoré vykurujú elektrinou a nie plynom, sú bezpečné a pohodlné. Takéto ohrievače neprodukujú sadze a nepríjemný zápach, ale spotrebúvajú veľký počet elektriny. Vynikajúcou cestou je zostaviť indukčný ohrievač vlastnými rukami. To šetrí peniaze a prispieva do rodinného rozpočtu. Existuje veľa jednoduchých schém, podľa ktorých môže byť induktor zostavený nezávisle.

Aby sme uľahčili pochopenie obvodov a správne zostavenie konštrukcie, bolo by užitočné pozrieť sa do histórie elektriny. Spôsoby vykurovania kovové konštrukcie elektromagnetické prúdové cievky sú široko používané v priemyselnej výrobe domácich spotrebičov - kotlov, ohrievačov a sporákov. Ukazuje sa, že funkčný a odolný indukčný ohrievač si môžete vyrobiť vlastnými rukami.

Princíp činnosti zariadení

Princíp činnosti zariadení

Slávny britský vedec z 19. storočia Faraday strávil 9 rokov výskumom premeny magnetických vĺn na elektrinu. V roku 1931 bol konečne urobený objav, tzv elektromagnetická indukcia. Drôtové vinutie cievky, v strede ktorej je magnetické kovové jadro, vytvára pod silou striedavého prúdu magnetické pole. Pri pôsobení vírivých prúdov sa jadro zahrieva.

Dôležitou nuansou je, že k zahrievaniu dôjde, ak striedavý prúd napájajúci cievku zmení vektor a znamienko poľa pri vysokých frekvenciách.

Faradayov objav sa začal využívať ako v priemysle, tak aj pri výrobe podomácky vyrobených motorov a elektrických ohrievačov. Prvá zlieváreň založená na vírivom induktore bola otvorená v roku 1928 v Sheffielde. Neskôr, podľa toho istého princípu, boli dielne tovární vykurované a na ohrev vody, kovové povrchy fajnšmekri zostavili induktor vlastnými rukami.

Schéma vtedajšieho zariadenia je platná aj dnes. Klasickým príkladom je indukčný kotol, ktorý zahŕňa:

  • kovové jadro;
  • rám;
  • tepelná izolácia.

Nízka hmotnosť, menšie rozmery a vyššia účinnosť je dosiahnutá prostredníctvom tenkých oceľových rúrok, ktoré tvoria základ jadra. AT kuchynské obklady induktor je sploštená cievka umiestnená v blízkosti varnej dosky.

Vlastnosti obvodu na zrýchlenie frekvencie prúdu sú nasledovné:

  • priemyselná frekvencia 50 Hz nie je vhodná pre domáce zariadenia;
  • priame pripojenie induktora k sieti povedie k bzučaniu a nízkemu ohrevu;
  • efektívne zahrievanie sa vykonáva pri frekvencii 10 kHz.

Montáž podľa schém

Každý, kto pozná fyzikálne zákony, môže zostaviť indukčný ohrievač vlastnými rukami. Zložitosť zariadenia sa bude líšiť od stupňa pripravenosti a skúseností majstra.

Existuje mnoho video tutoriálov, podľa ktorých môžete vytvoriť efektívne zariadenie. Takmer vždy je potrebné použiť tieto základné komponenty:

  • oceľový drôt s priemerom 6-7 mm;
  • medený drôt pre induktor;
  • kovová sieťka (na držanie drôtu vo vnútri puzdra);
  • adaptéry;
  • rúrky pre telo (vyrobené z plastu alebo ocele);
  • vysokofrekvenčný menič.

To bude stačiť na zostavenie indukčnej cievky vlastnými rukami a je to ona, kto je v srdci prietokový ohrievač vody. Po príprave potrebné prvky môžete prejsť priamo do výrobného procesu zariadenia:

  • narežte drôt na segmenty 6-7 cm;
  • zakryte vnútornú stranu potrubia kovovou sieťkou a naplňte drôt až po vrch;
  • podobne zatvorte otvor potrubia zvonku;
  • omotajte medený drôt okolo plastového puzdra aspoň 90-krát pre cievku;
  • vložte štruktúru do vykurovacieho systému;
  • pomocou meniča pripojte cievku k elektrine.

Je vhodné najprv menič uzemniť a pripraviť nemrznúcu kvapalinu alebo vodu.

Podľa podobného algoritmu môžete ľahko zostaviť indukčný kotol, pre ktorý by ste mali:

  • vyrežte polotovary z oceľovej rúry 25 x 45 mm so stenou hrubšou ako 2 mm;
  • zvarte ich dohromady a spojte ich s menšími priemermi;
  • privarte železné kryty na konce a vyvŕtajte otvory pre závitové rúry;
  • vytvorte držiak pre indukčný sporák zvarením dvoch rohov na jednej strane;
  • vložte varnú dosku do držiaka z rohov a pripojte k elektrickej sieti;
  • pridajte chladiacu kvapalinu do systému a zapnite kúrenie.

Mnoho induktorov pracuje pri výkone nie vyššom ako 2 - 2,5 kW. Takéto ohrievače sú určené pre miestnosť 20 - 25 m². Ak sa generátor používa v autoservise, môžete ho pripojiť k zváračke, ale Je dôležité zvážiť určité nuansy:

  • Potrebujete striedavý prúd, nie jednosmerný prúd ako menič. Zváračka budete musieť preskúmať prítomnosť bodov, kde napätie nemá priamy smer.
  • Počet závitov drôtu s väčším prierezom sa volí matematickým výpočtom.
  • Bude potrebné chladenie pracovných prvkov.

Vytváranie sofistikovaných zariadení

Je ťažšie vytvoriť inštaláciu vykurovania HDTV vlastnými rukami, ale podlieha rádioamatérom, pretože na jeho zber budete potrebovať multivibračný obvod. Princíp činnosti je podobný - vírivé prúdy vznikajúce pri interakcii kovovej výplne v strede cievky a jej vlastného vysoko magnetického poľa ohrievajú povrch.

Návrh HDTV inštalácií

Keďže aj malé cievky produkujú prúd okolo 100 A, bude k nim potrebné pripojiť rezonančnú kapacitu, aby sa vyrovnal indukčný ťah. Existujú 2 typy pracovných okruhov na ohrev HDTV pri 12 V:

  • pripojený k elektrickej sieti.

  • cielené elektrické;
  • pripojený k elektrickej sieti.

V prvom prípade sa mini HDTV inštalácia dá zmontovať za hodinu. Dokonca aj pri absencii siete 220 V môžete takýto generátor použiť kdekoľvek, ale ak máte autobatérie ako zdroje energie. Samozrejme, nie je dostatočne výkonný na roztavenie kovu, ale je schopný zahriať sa na vysoké teploty potrebné pre jemnú prácu, napríklad nahrievanie nožov a skrutkovačov. modrej farby. Ak ho chcete vytvoriť, musíte si zakúpiť:

  • tranzistory s efektom poľa BUZ11, IRFP460, IRFP240;
  • autobatéria od 70 A / h;
  • vysokonapäťové kondenzátory.

Prúd napájacieho zdroja 11 A je počas procesu zahrievania znížený na 6 A kvôli odporu kovu, ale zostáva potreba hrubých drôtov, ktoré vydržia prúd 11-12 A, aby sa zabránilo prehriatiu.

Druhý okruh pre inštaláciu indukčného ohrevu v plastovom puzdre je zložitejší, založený na budiči IR2153, ale je pohodlnejšie vybudovať nad regulátorom 100k rezonanciu. Okruh je potrebné ovládať cez sieťový adaptér s napätím 12 V a viac.. Napájaciu jednotku je možné pripojiť priamo do hlavnej siete 220 V pomocou diódového mostíka. Rezonančná frekvencia je 30 kHz. Budú sa vyžadovať tieto položky:

  • feritové jadro 10 mm a tlmivka 20 otáčok;
  • medená rúrka ako HDTV cievka s 25 otáčkami na tŕň 5–8 cm;
  • kondenzátory 250V.

Vírivé ohrievače

Výkonnejšiu inštaláciu, schopnú zahriať skrutky na žltú, je možné zostaviť podľa jednoduchej schémy. Ale počas prevádzky bude tvorba tepla dosť veľká, preto sa odporúča inštalovať radiátory na tranzistory. Budete tiež potrebovať tlmivku, ktorú si môžete požičať z napájacieho zdroja akéhokoľvek počítača, a nasledujúce pomocné materiály:

  • oceľový feromagnetický drôt;
  • medený drôt 1,5 mm;
  • tranzistory a diódy s efektom poľa pre spätné napätie od 500 V;
  • zenerove diódy s výkonom 2-3 W s výpočtom 15 V;
  • jednoduché odpory.

V závislosti od požadovaného výsledku je navíjanie drôtu na medenej základni od 10 do 30 otáčok. Nasleduje montáž obvodu a príprava základnej cievky ohrievača z cca 7 závitov medeného drôtu 1,5 mm. Pripája sa k okruhu a potom k elektrine.

Remeselníci, ktorí poznajú zváranie a obsluhu trojfázového transformátora, sa môžu ďalej zlepšovať Účinnosť zariadenia pri súčasnom znížení hmotnosti a veľkosti. Aby ste to urobili, musíte zvárať základne dvoch rúrok, ktoré budú slúžiť ako jadro aj ohrievač, a po navinutí privariť dve rúry do tela na prívod a odvod chladiacej kvapaliny.

Zameraním na schémy môžete rýchlo zostaviť induktory rôznych výkonov na ohrev vody, kovov, vykurovanie domu, garáže a autoservisu. Je tiež potrebné pamätať na bezpečnostné pravidlá pre efektívnu obsluhu ohrievačov tohto typu, pretože únik chladiacej kvapaliny z domáceho zariadenia môže spôsobiť požiar.

Existujú určité podmienky na organizáciu práce:

  • vzdialenosť medzi indukčným kotlom, stenami, elektrickými spotrebičmi by mala byť aspoň 40 cm a je lepšie ustúpiť 1 m od podlahy a stropu;
  • pomocou manometra a odvzdušňovacieho zariadenia je za výstupným potrubím zabezpečený bezpečnostný systém;
  • používať zariadenia prednostne v uzavreté okruhy s núteným obehom chladiacej kvapaliny;
  • je možná aplikácia v plastových potrubiach.

Vlastná montáž indukčných generátorov bude lacná, ale nie zadarmo, pretože potrebujete dostatok komponentov dobrá kvalita. Ak osoba nemá špeciálne znalosti a skúsenosti v oblasti rádiového inžinierstva a zvárania, nemali by ste samostatne zostavovať ohrievač veľká plocha, pretože vykurovací výkon nepresiahne 2,5 kW.

Avšak vlastná montáž induktor možno vnímať ako sebavzdelávanie a zdokonaľovanie majiteľa domu v praxi. Môžete začať s malými zariadeniami podľa jednoduchých schém a keďže princíp fungovania v zložitejších zariadeniach je rovnaký, pridávajú sa iba ďalšie prvky a frekvenčné meniče, bude ľahké a pomerne lacné zvládnuť to postupne.

V kontakte s

Popis metódy

Indukčný ohrev je ohrev materiálov elektrickými prúdmi, ktoré sú indukované striedavým magnetickým poľom. Ide teda o ohrev výrobkov z vodivých materiálov (vodičov) magnetickým poľom induktorov (zdrojov striedavého magnetického poľa). Indukčný ohrev sa vykonáva nasledovne. Elektricky vodivý (kovový, grafitový) obrobok je umiestnený v takzvanom induktore, čo je jeden alebo viac závitov drôtu (najčastejšie medi). V tlmivke sa pomocou špeciálneho generátora indukujú silné prúdy rôznych frekvencií (od desiatok Hz do niekoľkých MHz), v dôsledku čoho okolo tlmivky vzniká elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole indukuje vírivé prúdy v obrobku. Vírivé prúdy ohrievajú obrobok pôsobením Jouleovho tepla (pozri Joule-Lenzov zákon).

Systém induktor-blank je bezjadrový transformátor, v ktorom je induktor primárnym vinutím. Obrobok je sekundárne vinutie skratované. Magnetický tok medzi vinutiami sa vo vzduchu uzatvára.

Pri vysokej frekvencii sú vírivé prúdy vytláčané magnetickým poľom, ktoré tvoria, do tenkých povrchových vrstiev obrobku Δ ​​(Povrchový efekt), v dôsledku čoho sa ich hustota prudko zvyšuje a obrobok sa zahrieva. Podkladové vrstvy kovu sa zahrievajú v dôsledku tepelnej vodivosti. Nie je dôležitý prúd, ale vysoká prúdová hustota. Vo vrstve kože Δ prúdová hustota klesá v e krát vzhľadom na prúdovú hustotu na povrchu obrobku, pričom 86,4 % tepla sa uvoľní vo vrstve pokožky (z celkového uvoľneného tepla. Hĺbka vrstvy pokožky závisí od frekvencie žiarenia: čím vyššia frekvencia, tým tenšia povrchová vrstva.Závisí aj od relatívnej magnetickej permeability μ materiálu obrobku.

Pre železo, kobalt, nikel a magnetické zliatiny pri teplotách pod Curieovým bodom má μ hodnotu od niekoľkých stoviek až po desiatky tisíc. Pre ostatné materiály (taveniny, neželezné kovy, tekuté nízkotaviteľné eutektiká, grafit, elektrolyty, elektricky vodivá keramika atď.) sa μ rovná približne jednej.

Vzorec na výpočet hĺbky pokožky v mm:

,

kde μ 0 = 4π 10 −7 je magnetická konštanta H/m, a ρ - špecifický elektrický odpor materiálu obrobku pri teplote spracovania.

Napríklad pri frekvencii 2 MHz je hĺbka kože pre meď asi 0,25 mm, pre železo ≈ 0,001 mm.

Induktor sa počas prevádzky veľmi zahrieva, pretože absorbuje svoje vlastné žiarenie. Okrem toho absorbuje tepelné žiarenie z horúceho obrobku. Tlmivky vyrábajú z medených rúrok chladených vodou. Voda je dodávaná odsávaním - to zaisťuje bezpečnosť v prípade popálenia alebo iného odtlakovania tlmivky.

Aplikácia

  • Ultra čisté bezkontaktné tavenie, spájkovanie a zváranie kovov.
  • Získavanie prototypov zliatin.
  • Ohýbanie a tepelné spracovanie strojných dielov.
  • Bižutéria.
  • Obrábanie malých dielov, ktoré sa môžu poškodiť plameňom alebo oblúkovým ohrevom.
  • Povrchové kalenie.
  • Kalenie a tepelné spracovanie dielov zložitého tvaru.
  • Dezinfekcia lekárskych nástrojov.

Výhody

  • Vysokorýchlostný ohrev alebo tavenie akéhokoľvek elektricky vodivého materiálu.
  • Ohrev je možný v ochrannej plynovej atmosfére, v oxidačnom (alebo redukčnom) médiu, v nevodivej kvapaline, vo vákuu.
  • Ohrev cez steny ochrannej komory zo skla, cementu, plastov, dreva - tieto materiály veľmi slabo absorbujú elektromagnetické žiarenie a počas prevádzky inštalácie zostávajú studené. Ohrieva sa len elektricky vodivý materiál – kov (aj roztavený), uhlík, vodivá keramika, elektrolyty, tekuté kovy atď.
  • Vplyvom vznikajúcich MHD síl sa tekutý kov intenzívne premiešava, až zostane suspendovaný vo vzduchu alebo ochrannom plyne – takto sa získavajú ultračisté zliatiny v malých množstvách (tavenie levitáciou, tavenie v elektromagnetickom tégliku).
  • Pretože ohrev prebieha pomocou elektromagnetického žiarenia, nedochádza k znečisteniu obrobku produktmi horenia horáka v prípade ohrevu plynovým plameňom alebo materiálom elektródy v prípade ohrevu oblúkom. Umiestnením vzoriek do atmosféry inertného plynu a vysokej rýchlosti ohrevu sa eliminuje tvorba vodného kameňa.
  • Jednoduché použitie vďaka malej veľkosti induktora.
  • Induktor môže byť vyrobený v špeciálnom tvare - to umožní rovnomerné zahrievanie častí komplexnej konfigurácie po celom povrchu bez toho, aby to viedlo k ich deformácii alebo lokálnemu nezahrievaniu.
  • Je ľahké vykonávať lokálne a selektívne vykurovanie.
  • Keďže k najintenzívnejšiemu ohrevu dochádza v tenkých horných vrstvách obrobku a spodné vrstvy sa vďaka tepelnej vodivosti zahrievajú jemnejšie, metóda je ideálna na povrchové vytvrdzovanie dielov (jadro zostáva viskózne).
  • Jednoduchá automatizácia zariadení - ohrievacie a chladiace cykly, kontrola a udržiavanie teploty, podávanie a odoberanie obrobkov.

nevýhody

  • Zvýšená zložitosť zariadenia si vyžaduje nastavenie a opravu kvalifikovaného personálu.
  • V prípade zlej koordinácie induktora s obrobkom je potrebný väčší vykurovací výkon ako v prípade použitia vykurovacích telies, elektrických oblúkov atď. na rovnakú úlohu.

Indukčné vykurovacie zariadenia

Na inštaláciách s prevádzkovou frekvenciou do 300 kHz sa používajú invertory na zostavách IGBT alebo tranzistory MOSFET. Takéto inštalácie sú určené na vykurovanie veľkých častí. Na ohrev malých dielov sa používajú vysoké frekvencie (do 5 MHz, rozsah stredných a krátkych vĺn), vysokofrekvenčné inštalácie sú postavené na elektrónkách.

Na ohrev malých častí sú tiež vysokofrekvenčné inštalácie postavené na tranzistoroch MOSFET pre prevádzkové frekvencie až do 1,7 MHz. Riadenie a ochrana tranzistorov pri vyšších frekvenciách predstavuje určité ťažkosti, takže nastavenie vyšších frekvencií je stále dosť drahé.

Induktor na ohrievanie malých častí má malú veľkosť a malú indukčnosť, čo vedie k zníženiu kvalitatívneho faktora pracovného rezonančného obvodu pri nízkych frekvenciách a zníženiu účinnosti a tiež predstavuje nebezpečenstvo pre hlavný oscilátor (faktor kvality rezonančného obvodu je úmerný L/C, rezonančný obvod s nízkym činiteľom kvality je príliš dobre „napumpovaný“ energiou, vytvorí skrat v tlmivke a vyradí hlavný oscilátor). Na zvýšenie faktora kvality oscilačného obvodu sa používajú dva spôsoby:

  1. zvýšenie prevádzkovej frekvencie, čo vedie k zložitosti a nákladom na inštaláciu;
  2. použitie feromagnetických vložiek v induktore; prilepenie induktora panelmi z feromagnetického materiálu.

Keďže induktor pracuje najefektívnejšie pri vysokých frekvenciách, indukčný ohrev dostal priemyselné uplatnenie po vývoji a spustení výroby výkonných generátorových lámp. Pred prvou svetovou vojnou bol indukčný ohrev obmedzený. V tom čase sa ako generátory používali vysokofrekvenčné strojové generátory (práce V.P. Vologdina) alebo iskrové výboje.

Zapojenie generátora môže byť v princípe ľubovoľné (multivibrátor, RC generátor, nezávisle budený generátor, rôzne relaxačné generátory) pracujúce na záťaži vo forme indukčnej cievky a s dostatočným výkonom. Je tiež potrebné, aby frekvencia oscilácií bola dostatočne vysoká.

Napríklad na to, aby sa oceľový drôt s priemerom 4 mm „prerezal“ za pár sekúnd, je potrebný oscilačný výkon aspoň 2 kW pri frekvencii aspoň 300 kHz.

Schéma sa vyberá podľa nasledujúcich kritérií: spoľahlivosť; stabilita kolísania; stabilita výkonu uvoľneného v obrobku; jednoduchosť výroby; jednoduchosť nastavenia; minimálny počet dielov na zníženie nákladov; použitie dielov, ktoré celkovo znižujú hmotnosť a rozmery atď.

Po mnoho desaťročí sa ako generátor vysokofrekvenčných kmitov používa indukčný trojbodový generátor ( Hartleyho generátor, generátor so spätnou väzbou autotransformátoru, obvod založený na deliči napätia v indukčnej slučke). Toto je samobudený paralelný napájací obvod pre anódu a frekvenčne selektívny obvod vytvorený na oscilačnom obvode. S úspechom sa používal a používa v laboratóriách, klenotníckych dielňach, priemyselných podnikoch, ako aj v amatérskej praxi. Napríklad počas druhej svetovej vojny sa na takýchto zariadeniach uskutočnilo povrchové kalenie valcov tanku T-34.

Nevýhody troch bodov:

  1. Nízka účinnosť (menej ako 40% pri použití lampy).
  2. Silná frekvenčná odchýlka v momente ohrevu obrobkov z magnetických materiálov nad Curieovým bodom (≈700С) (zmeny μ), čo mení hĺbku vrstvy pokožky a nepredvídateľne mení režim tepelného spracovania. Pri tepelnom spracovaní kritických častí to môže byť neprijateľné. Výkonné RF inštalácie musia tiež fungovať v úzkom rozsahu frekvencií povolených Rossvyazokhrankulturou, keďže so slabým tienením sú vlastne rádiovými vysielačmi a môžu rušiť televízne a rozhlasové vysielanie, pobrežné a záchranné služby.
  3. Pri výmene polotovarov (napríklad z menších na väčšie) sa mení indukčnosť systému induktor-blank, čo vedie aj k zmene frekvencie a hĺbky vrstvy kože.
  4. Pri zmene jednootáčkových tlmiviek na viacotáčkové, na väčšie alebo menšie sa mení aj frekvencia.

Pod vedením Babata, Lozinského a ďalších vedcov boli vyvinuté dvoj- a trojokruhové generátorové obvody, ktoré majú vyššiu účinnosť (až 70%) a tiež lepšie udržujú prevádzkovú frekvenciu. Princíp ich konania je nasledovný. V dôsledku použitia združených obvodov a oslabenia spojenia medzi nimi, zmena indukčnosti pracovného obvodu nespôsobí silnú zmenu frekvencie obvodu nastavenia frekvencie. Rádiové vysielače sú konštruované podľa rovnakého princípu.

Moderné vysokofrekvenčné generátory sú invertory založené na zostavách IGBT alebo výkonných tranzistoroch MOSFET, zvyčajne vyrobené podľa schémy mostíka alebo polovičného mostíka. Pracujte pri frekvenciách do 500 kHz. Brány tranzistorov sa otvárajú pomocou riadiaceho systému mikrokontroléra. Riadiaci systém vám v závislosti od úlohy umožňuje automaticky držať
a) konštantná frekvencia
b) konštantný výkon uvoľnený v obrobku
c) maximálna účinnosť.
Napríklad, keď sa magnetický materiál zahreje nad Curieov bod, hrúbka vrstvy kože sa prudko zvýši, prúdová hustota klesne a obrobok sa začne horšie zahrievať. Zmiznú aj magnetické vlastnosti materiálu a zastaví sa proces obrátenia magnetizácie - obrobok sa začne horšie zahrievať, záťažový odpor sa náhle zníži - to môže viesť k "rozostupu" generátora a jeho poruche. Riadiaci systém sleduje prechod cez bod Curie a automaticky zvyšuje frekvenciu s prudkým poklesom záťaže (alebo znižuje výkon).

Poznámky

  • Induktor by mal byť umiestnený čo najbližšie k obrobku, ak je to možné. To nielen zvyšuje hustotu elektromagnetického poľa v blízkosti obrobku (v pomere k druhej mocnine vzdialenosti), ale tiež zvyšuje účinník Cos (φ).
  • Zvýšením frekvencie sa dramaticky zníži účinník (v pomere k tretej mocnine frekvencie).
  • Pri zahrievaní magnetických materiálov sa uvoľňuje aj dodatočné teplo v dôsledku obrátenia magnetizácie, ich zahrievanie na Curieov bod je oveľa efektívnejšie.
  • Pri výpočte tlmivky je potrebné vziať do úvahy indukčnosť pneumatík vedúcich k tlmivke, ktorá môže byť oveľa väčšia ako indukčnosť samotnej tlmivky (ak je tlmivka vyrobená vo forme jednej otáčky malého priemer alebo dokonca časť otáčky - oblúk).
  • Niekedy sa ako vysokofrekvenčný generátor používali vyradené výkonné rádiové vysielače, kde bol anténny obvod nahradený vyhrievacou tlmivkou.

pozri tiež

Odkazy

Literatúra

  • Babat G. I., Svenchansky A. D. Elektrické priemyselné pece. - M .: Gosenergoizdat, 1948. - 332 s.
  • Burak Ya. I., Ogirko I. V. Optimálny ohrev valcového plášťa s materiálovými charakteristikami závislými od teploty // Mat. metódy a fiz.-mekh. poliach. - 1977. - V. 5. - S. 26-30.
  • Vasiliev A.S. Lampové generátory pre vysokofrekvenčný ohrev. - L.: Mashinostroenie, 1990. - 80 s. - (Knižnica vysokofrekvenčného termistu; Vydanie 15). - 5300 kópií. - ISBN 5-217-00923-3
  • Vlasov V.F. Kurz rádiotechniky. - M .: Gosenergoizdat, 1962. - 928 s.
  • Izyumov N. M., Linde D. P. Základy rádiotechniky. - M .: Gosenergoizdat, 1959. - 512 s.
  • Ložinský M.G. Priemyselné využitie indukčného ohrevu. - M .: Vydavateľstvo Akadémie vied ZSSR, 1948. - 471 s.
  • Využitie vysokofrekvenčných prúdov v elektrotermii / Ed. A. E. Slukhotsky. - L.: Mashinostroenie, 1968. - 340 s.
  • Slukhotsky A. E. Induktory. - L.: Mashinostroenie, 1989. - 69 s. - (Knižnica vysokofrekvenčného termistu; Vydanie 12). - 10 000 kópií. -