Indukcijski grelec: sheme naredi sam. Indukcijsko ogrevanje - kaj je to, njegov princip

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

7.1.3. INDUKCIJSKO OGREVANJE

Začetno obdobje. Indukcijsko segrevanje prevodnikov temelji na fizikalni pojav elektromagnetne indukcije, ki jo je odkril M. Faraday leta 1831. Teorijo indukcijskega segrevanja so začeli razvijati O. Heaviside (Anglija, 1884), S. Ferranti, S. Thompson, Ewing. Njihovo delo je bilo osnova za ustvarjanje tehnologije indukcijskega ogrevanja. Ker se med indukcijskim segrevanjem toplota sprošča v prevodnem telesu - plasti, ki je enaka globini prodiranja elektromagnetnega polja, potem obstajajo možnosti za natančno regulacijo temperature, da se zagotovi kakovostno ogrevanje pri visoki produktivnosti. Druga prednost je brezkontaktno ogrevanje.

Indukcijske kanalske peči z odprt kanal. Eno prvih znanih zasnov indukcijske kanalske peči (ICF) je predlagal S. Ferranti (Italija) leta 1887. Peč je imela keramični kanal, nad in pod tem kanalom pa so bile nameščene ploščate induktorske tuljave. Leta 1890 E.A. Colby (ZDA) je predlagal zasnovo peči, v kateri induktor pokriva krožni kanal od zunaj.

Prvo industrijsko peč z jeklenim jedrom in induktorjem, nameščenim v kanalu (slika 7.7), je leta 1900 izdelal Kjellin (Švedska). Moč peči 170 kW, nosilnost do 1800 kg, frekvenca 15 Hz. Napaja ga poseben podfrekvenčni generator, ki je nujen zaradi nizkega faktorja moči. Do leta 1907 je delovalo 14 takšnih peči.

riž. 7.7. Skica indukcijske peči z odprtim kanalom, ki jo je zasnoval Kjelly 1 - kanal; 2 - induktor; 3 - magnetno vezje

Leta 1905 je Röcheling-Rodenhauser (Nemčija) zasnoval večfazne kanalske peči (z dvema in tremi induktorji), pri katerih so kanali povezani s kopeljo, ki jo napaja omrežje 50 Hz. V kasnejših zasnovah peči so zaprti kanali uporabljali tudi za taljenje barvnih kovin. Leta 1918 je W. Ron (Nemčija) zgradil vakuumski ICP, podoben Kjellinovi peči (tlak 2–5 mm Hg), kar je omogočilo pridobitev kovine z boljšimi mehanskimi lastnostmi.

Zaradi številnih prednosti zaprtih kanalskih peči je razvoj odprtih kanalskih peči zastal. Vendar so bili narejeni poskusi uporabe takšnih peči za taljenje jekla.

V 30. letih v ZDA za pretaljenje odpadkov iz nerjavečega jekla uporabljen je bil enofazni ICP nosilnosti 6 ton z odprtim kanalom, ki ga je napajal generator z močjo 800 kW in frekvenco 8,57 Hz. Peč je delovala v duplex procesu z obločno pečjo. V 40. in 50. letih 20. stoletja so v Italiji uporabljali ICP z odprtim kanalom za taljenje jekla s kapaciteto 4–12 ton, proizvajalca Tagliaferri. V prihodnosti je bila uporaba takšnih peči opuščena, saj so bile po svojih značilnostih slabše od obločnih in indukcijskih peči za taljenje jekla.

Indukcijske kanalske peči z zaprtim kanalom. Od leta 1916 so začeli razvijati najprej eksperimentalne in nato industrijske ICP z zaprtim kanalom. Serijo ICP z zaprtim kanalom je razvil Ajax-Watt (ZDA). Gre za gredne enofazne peči z vertikalnim kanalom za taljenje bakro-cinkovih zlitin z močjo 75 in 170 kVA ter nosilnostjo 300 in 600 kg. Bili so osnova za razvoj številnih podjetij.

V istih letih so bile v Franciji izdelane jaščne peči s horizontalno trifazno indukcijsko enoto (moč 150, 225 in 320 kW). V Angliji je podjetje General Electric Limited predlagalo modifikacijo peči z dvema kanaloma na induktor, z njuno asimetrično razporeditvijo, ki povzroči kroženje taline in zmanjša pregrevanje.

Peči E. Russ (Nemčija) so bile izdelane z dvema in tremi kanali na induktor (vertikalna in horizontalna različica). E. Russ je predlagal tudi zasnovo dvojne indukcijske enote (IE), povezane z dvema fazama.

V ZSSR so v tridesetih letih 20. stoletja v Moskovski električni tovarni začeli proizvajati ICP, podobne peči Ajax-Watt. V petdesetih letih 20. stoletja je OKB Elektropech razvil peči za taljenje bakra in njegovih zlitin z zmogljivostjo 0,4–6,0 ton, nato pa 16 ton, leta 1955 pa ICP za taljenje aluminija s kapaciteto 6 t.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja v ZDA in Zahodna Evropa ICP so se pogosto uporabljali kot mešalniki pri taljenju litega železa v dupleksnem procesu s kupolno ali elektroobločno pečjo. Za povečanje moči in zmanjšanje pregretja kovine v kanalu so bile razvite izvedbe IE z enosmernim gibanjem taline (Norveška). Istočasno so bili razviti snemljivi IE. V 1970-ih je Ajax Magnetermic razvil dvojne IE, ki trenutno dosegajo 2000 kW. Podoben razvoj je bil v istih letih izveden v VNIIETO. Pri razvoju ICP različne vrste aktivno sodeloval N.V. Veselovski, E.P. Leonova, M.Y. Stolov in drugi.

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bil razvoj ICP pri nas in v tujini usmerjen v razširitev področij uporabe in razširitev tehnoloških zmogljivosti, na primer uporaba ICP za izdelavo cevi iz barvnih kovin z vlečenjem iz taline.

Indukcijske lončene peči. Ker lahko indukcijske peči z majhno zmogljivostjo (ITF) učinkovito delujejo le pri frekvencah nad 50 Hz, je bila njihova izdelava zadržana zaradi pomanjkanja ustreznih virov energije - frekvenčnih pretvornikov. Kljub temu je v letih 1905-1906. številna podjetja in izumitelji so predlagali in patentirali ITP, med njimi so podjetje "Schneider - Creso" (Francija), O. Zander (Švedska), Gerden (Anglija). Hkrati je zasnovo ITP razvil A.N. Lodygin (Rusija).

Prvi industrijski ITP z visokofrekvenčnim generatorjem iskre je leta 1916 razvil E.F. Northrup (ZDA). Od leta 1920 te peči izdeluje Ajax Electrothermia. Istočasno je J. Ribot (Francija) razvil ITP s pogonom na rotacijsko iskrišče. Podjetje "Metropolitan - Vickers" je ustvarilo ITP visoke in industrijske frekvence. Namesto generatorjev isker so bili uporabljeni strojni pretvorniki frekvence do 3000 Hz in moči 150 kVA.

V.P. Vologdin v letih 1930–1932 ustvaril industrijski ITP z zmogljivostjo 10 in 200 kg, ki ga poganja strojni frekvenčni pretvornik. Leta 1937 je zgradil tudi ITP, ki ga je napajal generator žarnice. Leta 1936 je A.V. Donskoy je razvil univerzalno indukcijsko peč z generatorjem svetilke z močjo 60 kVA.

Leta 1938 je podjetje Brown-Boveri za napajanje ITP (moč 300 kW, frekvenca 1000 Hz) uporabilo pretvornik na osnovi večanodnega živosrebrnega ventila. Od 60-ih let prejšnjega stoletja se tiristorski pretvorniki uporabljajo za napajanje indukcijskih naprav. S povečanjem zmogljivosti ITP je postalo mogoče učinkovito uporabljati napajanje s tokom industrijske frekvence.

V 40. in 60. letih 20. stoletja je OKB "Elektropech" razvil več vrst IHF: povečano frekvenco za taljenje aluminija z zmogljivostjo 6 ton (1959), litoželezo z zmogljivostjo 1 tone (1966). Leta 1980 je bila v tovarni v Bakuju izdelana peč s kapaciteto 60 ton za taljenje litega železa (zasnoval VNIIETO po licenci Brown-Boveri). E.P. Leonova, V.I. Kryzental, A.A. Prostyakov in drugi.

Leta 1973 je Ajax Magnetermic skupaj z raziskovalnim laboratorijem General Motors razvil in zagnal horizontalno neprekinjeno peč za taljenje litega železa z zmogljivostjo 12 ton in močjo 11 MW.

Od leta 1950 so se začeli razvijati posebne vrste indukcijsko taljenje kovin:

vakuum v keramičnem lončku;

vakuum v robu;

vakuum v hladnem lončku;

v elektromagnetnem lončku;

v suspendiranem stanju;

s kombiniranim ogrevanjem.

Vakuumske indukcijske peči (VIP) so do leta 1940 uporabljali le v laboratorijskih pogojih. V 50. letih so nekatera podjetja, zlasti Hereus, začela razvijati industrijski VIP, katerega zmogljivost na enoto se je začela hitro povečevati: 1958 - 1–3 tone, 1961–5 ton, 1964–15–27 ton, 1970–60 v 1947 je MosZETO izdelal prvo vakuumsko peč s kapaciteto 50 kg, leta 1949 pa je začela serijska proizvodnja VIP s kapaciteto 100 kg. Sredi 80-ih je proizvodno združenje Sibelektroterm na podlagi razvoja VNIIETO izdelalo posodobljene VIP z zmogljivostjo 160, 600 in 2500 kg za taljenje posebnih jekel.

Indukcijsko taljenje reaktivnih zlitin v lobanjskih pečeh in pečeh z bakrenim vodno hlajenim (hladnim) lončkom se je začelo uporabljati v 50. letih. Peč z lobanjo v prahu je razvil N.P. Gluhanov, R.P. Zhezherin in drugi leta 1954 ter peč z monolitno lobanjo - M.G. Kogan leta 1967. Zamisel o indukcijskem taljenju v hladnem lončku je že leta 1926 v Nemčiji predlagal Siemens-Halske, vendar ni našel uporabe. Leta 1958 v IMET, skupaj z Vse-ruskim raziskovalnim inštitutom za visokofrekvenčne tokove. V.P. Vologdin (VNI-ITVCH) pod vodstvom A.A. Vogel je izvajal poskuse na indukcijsko taljenje titana v hladnem lončku.

Želja po zmanjšanju onesnaženosti kovin in izguba toplote v hladnem lončku je povzročila uporabo elektromagnetnih sil za potiskanje kovine stran od sten, tj. do ustvarjanja "elektromagnetnega lončka" (L.L. Tir, VNIIETO, 1962)

Taljenje kovin v suspendiranem stanju za pridobivanje zelo čistih kovin je bilo predlagano v Nemčiji (O. Muck) že leta 1923, vendar zaradi pomanjkanja virov energije ni postalo razširjeno. V petdesetih letih prejšnjega stoletja se je ta metoda začela razvijati v mnogih državah. V ZSSR so zaposleni v VNIITVCH veliko delali v tej smeri pod vodstvom A.A. Vogel.

Talilni ICP in ICP kombiniranega ogrevanja so začeli uporabljati od 50-ih let prejšnjega stoletja, sprva z uporabo oljnih in plinskih gorilnikov, na primer ICP za pretaljenje aluminijastih ostružkov (Italija) in ICP za lito železo (Japonska). Kasneje so postale razširjene peči z indukcijo plazme, na primer serija pilotnih peči, ki jih je razvil VNIIETO leta 1985 z zmogljivostjo 0,16–1,0 tone.

Naprave za indukcijsko površinsko kaljenje. Prve poskuse indukcijskega površinskega utrjevanja je leta 1925 izvedel V.P. Vologdin na pobudo inženirja tovarne Putilov N.M. Belyaeva, ki so veljali za neuspešne, saj so si takrat prizadevali za utrjevanje. V 30. letih je V.P. Vologdin in B.Ya. Romanovi so nadaljevali s tem delom in leta 1935 prejeli patente za kaljenje z uporabo visokofrekvenčnih tokov. Leta 1936 je V.P. Vologdin in A.A. Vogel je prejel patent za induktor za kaljenje zobnikov. V.P. Vologdin in njegovo osebje so razvili vse elemente naprave za kaljenje: rotacijski frekvenčni pretvornik, induktorje in transformatorje (slika 7.8).

riž. 7.8. Kalilec za progresivno kaljenje

1 - utrjen izdelek; 2 - induktor; 3 - utrjevalni transformator; 4 - frekvenčni pretvornik; 5 - kondenzator

Od leta 1936 je G.I. Babat in M.G. Lozinsky v tovarni "Svetlana" (Leningrad) je raziskoval postopek indukcijskega utrjevanja z uporabo visokih frekvenc pri napajanju generatorja svetilke. Od leta 1932 je TOKKO (ZDA) začel uvajati kaljenje s srednjefrekvenčnim tokom.

V Nemčiji je leta 1939 G.V. Zeulen je v tovarnah AEG izvedel površinsko utrjevanje ročičnih gredi. Leta 1943 je K. Kegel predlagal posebna oblika induktivna žica za kaljenje zobnikov.

Široka uporaba površinskega utrjevanja se je začela v poznih štiridesetih letih prejšnjega stoletja. V 25 letih od leta 1947 je VNIITVCH razvil več kot 300 utrjevalnih naprav, vključno z avtomatsko linijo za utrjevanje ročičnih gredi in obratom za utrjevanje železniških tirnic po celotni dolžini (1965). Leta 1961 je bila v avtomobilski tovarni poimenovana prva naprava za kaljenje zobnikov iz jekla z nizko kaljivostjo. Likhachev (ZIL) (tehnologija, ki jo je razvil K.Z. Shepelyakovsky).

Ena od smeri razvoja indukcijske toplotne obdelave v Zadnja leta tehnologije za utrjevanje in popuščanje cevnega blaga iz naftnih držav in plinovodov velikega premera (820–1220 mm), gradnjo armaturnih palic, kot tudi utrjevanje železniških tirnic.

Preko ogrevalnih inštalacij. Uporaba indukcijskega segrevanja kovin za različne namene, razen za taljenje, je bila na prvi stopnji raziskovalne narave. Leta 1918 je M.A. Bonch-Bruevich, nato pa V.P. Vologdin je z visokofrekvenčnimi tokovi segreval anode elektronskih cevi med njihovim praznjenjem (razplinjevanjem). Konec tridesetih let prejšnjega stoletja so v laboratoriju tovarne Svetlana izvajali poskuse z uporabo indukcijskega ogrevanja na temperaturo 800–900 ° C pri obdelavi jeklene gredi s premerom 170 in dolžino 800 mm. na stružnici. Uporabljen je bil cevni generator z močjo 300 kW in frekvenco 100–200 kHz.

Od leta 1946 so se v ZSSR začela dela na uporabi indukcijskega ogrevanja pri tlačni obdelavi. Leta 1949 je na ZIL (ZIS) začel delovati prvi kovaški grelec. Prva indukcijska kovačnica je začela delovati v moskovski tovarni malih avtomobilov (MZMA, kasneje AZLK) leta 1952. Zanimiva je dvofrekvenčna naprava (60 in 540 Hz) za segrevanje jeklenih gredic (presek - kvadrat 160x160 mm) za tlak. zdravljenje je bilo uvedeno v Kanadi leta 1956. Podobno postavitev so razvili na VNIITVCH (1959). Industrijska frekvenca se uporablja za ogrevanje do Curiejeve točke.

Leta 1963 je VNIITVCH izdelal grelnik plošč (dimenzije 2,5x0,38x1,2 m) z močjo 2000 kW pri frekvenci 50 Hz za valjarsko proizvodnjo.

Leta 1969 je v metalurškem obratu Maclaut steel corp. (ZDA) uporabili indukcijsko segrevanje jeklenih plošč, težkih okoli 30 ton (dimenzij 7,9x0,3x1,5 m) z uporabo šestih proizvodnih linij (18 induktorjev industrijske frekvence s skupno močjo 210 MW).

Induktorji so imeli posebno obliko, ki je zagotavljala enakomerno segrevanje plošče. Delo o uporabi indukcijskega ogrevanja v metalurgiji je potekalo tudi na VNIIETO (P.M. Chaikin, S.A. Yaitskov, A.E. Erman).

Konec osemdesetih let prejšnjega stoletja v ZSSR je bilo indukcijsko ogrevanje uporabljeno v približno 60 kovačijah (predvsem v avtomobilski traktorski in obrambni industriji) s skupno zmogljivostjo indukcijskih grelnikov do 1 milijon kW.

Nizkotemperaturno ogrevanje pri industrijski frekvenci. V letih 1927–1930 v enem od uralskih obrambnih obratov so se začela dela na indukcijskem ogrevanju na industrijski frekvenci (N. M. Rodigin). Leta 1939 so tam uspešno delovale precej močne indukcijske grelne naprave za toplotno obdelavo izdelkov iz legiranega jekla.

TsNIITmash (V.V. Alexandrov) je izvajal tudi dela o uporabi industrijske frekvence za toplotno obdelavo, ogrevanje za sajenje itd. Številna dela na nizkotemperaturnem ogrevanju so bila izvedena pod vodstvom A.V. Donskoy. V Raziskovalnem inštitutu za armirani beton (NIIZhB), Politehničnem inštitutu Frunze in drugih organizacijah so v 60.–70. letih potekala dela na toplotni obdelavi. izdelki iz armiranega betona z uporabo indukcijskega ogrevanja pri frekvenci 50 Hz. VNIIETO je razvil tudi številne industrijske instalacije nizkotemperaturno ogrevanje za podobne namene. Razvoj MPEI (A. B. Kuvaldin) na področju indukcijskega ogrevanja feromagnetnega jekla je bil uporabljen v napravah za ogrevanje delov za navarjanje, toplotno obdelavo jekla in armiranega betona, ogrevanje kemičnih reaktorjev, kalupov itd. (70–80).

Visokofrekvenčno consko taljenje polprevodnikov. Metoda conskega taljenja je bila predlagana leta 1952 (W.G. Pfann, ZDA). Delo na visokofrekvenčnem taljenju brez cone v lončku se je v naši državi začelo leta 1956, na VNIITVCH pa je bil pridobljen monokristal silicija s premerom 18 mm. Ustvarjene so bile različne modifikacije naprav tipa "Crystal" z induktorjem znotraj vakuumske komore (Yu.E. Nedzvetsky). V petdesetih letih 20. stoletja so v tovarni Platinopribor (Moskva) skupaj z Državnim inštitutom za redke kovine (Giredmet) izdelali naprave za navpično consko taljenje silicija brez lončka z induktorjem zunaj vakuumske komore (kvarčna cev). Začetek serijske proizvodnje naprav Kristall za gojenje monokristalov silicija sega v leto 1962 (v Taganrog ZETO). Premer pridobljenih monokristalov je dosegel 45 mm (1971), kasneje pa več kot 100 mm (1985).

Visokofrekvenčno taljenje oksidov. V zgodnjih 60-ih je F.K. Monfort (ZDA) je izvedel taljenje oksidov v indukcijski peči (gojenje monokristalov feritov z uporabo visokofrekvenčnih tokov - radijskih frekvenc). Istočasno sta A.T. Chapman in G.V. Clark (ZDA) je predlagal tehnologijo za pretaljenje bloka polikristalnega oksida v hladnem lončku. Leta 1965 je J. Ribot (Francija) z uporabo radijskih frekvenc dobil taline uranovih, torijevih in cirkonijevih oksidov. Taljenje teh oksidov poteka pri visoke temperature ah (1700–3250 °C), zato je potreben velik vir energije.

V ZSSR je bila tehnologija visokofrekvenčnega taljenja oksidov razvita na Fizikalnem inštitutu Akademije znanosti ZSSR (A. M. Prohorov, V. V. Osiko). Opremo sta razvila VNIITVCH in Leningrajski elektrotehniški inštitut (LETI) (Yu.B. Petrov, A.S. Vasiliev, V.I. Dobrovolskaya). Tovarne Kristall, ki so jih ustvarili leta 1990, so imele skupno zmogljivost več kot 10.000 kW in proizvedle na stotine ton oksidov visoke čistosti na leto.

Visokofrekvenčno segrevanje plazme. Pojav visokofrekvenčne razelektritve v plinu je znan že od osemdesetih let prejšnjega stoletja. V letih 1926–1927 J.J. Thomson (Anglija) je pokazal, da brezelektrodno razelektritev v plinu ustvarjajo inducirani tokovi, J. Townsend (Anglija, 1928) pa je razelektritev v plinu razložil z delovanjem električnega polja. Vse te študije so bile izvedene pri znižanih tlakih.

V letih 1940–1941 G.I. Babat v tovarni Svetlana je med razplinjevanjem vakuumskih cevi z visokofrekvenčnim segrevanjem opazoval razelektritev plazme in nato prvič prejel razelektritev pri atmosferskem tlaku.

V petdesetih letih 20. stoletja so v različnih državah potekala dela na visokofrekvenčni plazmi (T. B. Reid, J. Ribot, G. Barkhoff in drugi). V ZSSR so jih izvajali od konca 50-ih let na Leningradskem politehničnem inštitutu (A.V. Donskoy, S.V. Dresvin), MPEI (M.Ya. Smelyansky, S.V. Kononov), VNITVCh (I.P. Dashkevich ) in drugi.. Izpusti v različnih plinih , so bile preučene zasnove plazmatronov in tehnologije z njihovo uporabo. Nastali so visokofrekvenčni plazemski gorilniki s kvarčnimi in kovinskimi (za moč do 100 kW) vodno hlajenimi komorami (izdelane leta 1963).

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so visokofrekvenčne plazemske gorilnike z močjo do 1000 kW pri frekvencah 60 kHz - 60 MHz uporabljali za proizvodnjo ultra čistega kremenčevega stekla, pigmenta titanovega dioksida, novih materialov (na primer nitridov in karbidov), ultra čisti ultrafini praški in razgradnja strupenih snovi.

Iz knjige Zgodovina elektrotehnike avtor Ekipa avtorjev

7.1.1. UPOROVNO OGREVANJE Začetno obdobje. Prvi poskusi ogrevanja vodnikov z električnim tokom segajo v 18. stoletje. Leta 1749 je B. Franklin (ZDA) med preučevanjem praznjenja leydenskega kozarca odkril segrevanje in taljenje kovinskih žic, kasneje pa po njegovem

Iz avtorjeve knjige

7.1.2. ELEKTROOBLOČNO OGREVANJE Začetno obdobje. V letih 1878–1880 W. Siemens (Anglija) je izvedel številna dela, ki so bila osnova za ustvarjanje obločnih peči neposrednega in indirektnega ogrevanja, vključno z enofazno obločno pečjo z zmogljivostjo 10 kg. Prosili so jih za uporabo magnetnega polja

Iz avtorjeve knjige

Iz avtorjeve knjige

7.7.5. PLAZMA OGREVANJE Začetno obdobje. Začetek dela na področju plazemskega segrevanja sega v dvajseta leta prejšnjega stoletja. Sam izraz "plazma" je uvedel I. Langmuir (ZDA), koncept "kvazi-nevtralnega" pa W. Schottky (Nemčija). Leta 1922 sta X. Gerdien in A. Lotz (Nemčija) izvedla poskuse s plazmo, pridobljeno z

Iz avtorjeve knjige

7.1.6. OGREVANJE Z ELEKTRONSKIM ŽARKOM Začetno obdobje. Tehnologija ogrevanja z elektronskim žarkom (taljenje in rafiniranje kovin, dimenzijska obdelava, varjenje, toplotna obdelava, naparjevalni nanos, dekorativna površinska obdelava) temelji na dosežkih fizike,

Iz avtorjeve knjige

7.1.7. LASERSKO OGREVANJE Začetno obdobje. Laser (okrajšava angleškega Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je nastal v drugi polovici 20. stoletja. in našel nekaj uporabe v električni tehnologiji.Zamisel o procesu stimulirane emisije je izrazil A. Einstein leta 1916. V 40. letih je V.A.

Taljenje kovin z indukcijo se pogosto uporablja v različnih panogah: metalurgiji, strojništvu, nakitu. preprosta pečica indukcijski tip za taljenje kovine doma, ga lahko sestavite sami.

Segrevanje in taljenje kovin v indukcijskih pečeh nastane zaradi notranjega segrevanja in sprememb v kristalni mreži kovine, ko skozi njih prehajajo visokofrekvenčni vrtinčni tokovi. Ta proces temelji na pojavu resonance, pri katerem imajo vrtinčni tokovi največjo vrednost.

Da bi povzročili pretok vrtinčnih tokov skozi staljeno kovino, jo postavimo v območje delovanja elektromagnetnega polja induktorja - tuljave. Lahko je v obliki spirale, osmice ali trolista. Oblika induktorja je odvisna od velikosti in oblike segrevanega obdelovanca.

Induktorska tuljava je priključena na vir izmeničnega toka. V industrijskih talilnih pečeh se uporabljajo tokovi industrijske frekvence 50 Hz, za taljenje majhnih količin kovin v nakitu pa se uporabljajo visokofrekvenčni generatorji, saj so bolj učinkoviti.

Vrste

Vrtinčni tokovi so sklenjeni vzdolž tokokroga, omejenega z magnetnim poljem induktorja. Zato je ogrevanje prevodnih elementov možno tako znotraj tuljave kot z njene zunanje strani.

    Zato so indukcijske peči dveh vrst:
  • kanal, v katerem so kanali, ki se nahajajo okoli induktorja, posoda za taljenje kovin, jedro pa se nahaja znotraj njega;
  • lonček, uporabljajo posebna posoda- lonček iz toplotno odpornega materiala, običajno odstranljiv.

kanalska peč preveč splošen in zasnovan za industrijske količine taljenja kovin. Uporablja se pri taljenju litega železa, aluminija in drugih neželeznih kovin.
lončna peč precej kompakten, uporabljajo ga draguljarji, radijski amaterji, takšno pečico lahko sestavite z lastnimi rokami in jo uporabljate doma.

Naprava

    Domača peč za taljenje kovin ima dokaj preprosto zasnovo in je sestavljena iz treh glavnih blokov, nameščenih v skupnem ohišju:
  • visokofrekvenčni alternator;
  • induktor - spiralno navitje iz bakrene žice ali cevi, izdelano ročno;
  • lonček.

Lonček je nameščen v induktorju, konci navitja so povezani z virom toka. Ko skozi navitje teče tok, okoli njega nastane elektromagnetno polje s spremenljivim vektorjem. V magnetnem polju nastanejo vrtinčni tokovi, usmerjeni pravokotno na njegov vektor in potekajo skozi zaprto zanko znotraj navitja. Prehajajo skozi kovino v lončku, medtem ko jo segrejejo do tališča.

Prednosti indukcijske peči:

  • hitro in enakomerno segrevanje kovine takoj po vklopu namestitve;
  • usmerjenost ogrevanja - segreva se samo kovina in ne celotna instalacija;
  • visoka stopnja taljenja in homogenost taline;
  • ni izhlapevanja legirnih komponent kovine;
  • namestitev je okolju prijazna in varna.

Varilni inverter se lahko uporablja kot generator indukcijske peči za taljenje kovine. Generator lahko sestavite tudi z lastnimi rokami po spodnjih diagramih.

Peč za taljenje kovine na varilnem inverterju

Ta zasnova je preprosta in varna, saj so vsi pretvorniki opremljeni z notranjo zaščito pred preobremenitvijo. Celotna montaža peči se v tem primeru zmanjša na izdelavo induktorja z lastnimi rokami.

Običajno se izvaja v obliki spirale iz bakrene tankostenske cevi s premerom 8-10 mm. Upognjen je po predlogi želenega premera, pri čemer se zavoji postavijo na razdalji 5-8 mm. Število ovojev je od 7 do 12, odvisno od premera in lastnosti pretvornika. Skupni upor induktorja mora biti tolikšen, da ne povzroči prevelikega toka v pretvorniku, sicer ga bo sprožila notranja zaščita.

Induktor je mogoče namestiti v ohišje iz grafita ali tekstolita in v njem namestiti lonček. Induktor lahko preprosto postavite na toplotno odporno površino. Ohišje ne sme prevajati toka, sicer bo skozenj stekel vrtinčni tokokrog in zmanjšala se bo moč napeljave. Iz istega razloga ni priporočljivo postavljati tujih predmetov v območje taljenja.

Pri delu iz varilni inverter njegovo telo mora biti ozemljeno! Vtičnica in napeljava morata biti ocenjena za tok, ki ga porabi pretvornik.


Ogrevalni sistem zasebne hiše temelji na delovanju peči ali kotla, visokozmogljivo in dolgo neprekinjeno življenjsko dobo, ki je odvisna tako od znamke in vgradnje samih grelnih naprav kot od pravilno namestitev dimnik.
boste našli priporočila za izbiro kotel na trda goriva, in v naslednjem - se seznanite z vrstami in pravili:

Tranzistorska indukcijska peč: vezje

Veliko jih je različne poti sestavite z lastnimi rokami. Precej preprosta in preizkušena shema peči za taljenje kovine je prikazana na sliki:

    Za sestavljanje instalacije z lastnimi rokami boste potrebovali naslednje dele in materiale:
  • dva poljska tranzistorja tipa IRFZ44V;
  • dve diodi UF4007 (lahko uporabite tudi UF4001);
  • upor 470 Ohm, 1 W (lahko vzamete dva zaporedno povezana po 0,5 W);
  • filmski kondenzatorji za 250 V: 3 kosi z zmogljivostjo 1 mikrofarad; 4 kosi - 220 nF; 1 kos - 470 nF; 1 kos - 330 nF;
  • bakrena žica za navijanje v emajlirani izolaciji Ø1,2 mm;
  • bakrena žica za navijanje v emajlirani izolaciji Ø2 mm;
  • dva zvonca iz dušilk, vzetih iz računalniškega napajalnika.

Zaporedje sestavljanja naredi sam:

  • Tranzistorji z učinkom polja so nameščeni na radiatorjih. Ker se tokokrog med delovanjem zelo segreje, mora biti radiator dovolj velik. Lahko jih namestite tudi na en radiator, potem pa morate tranzistorje izolirati iz kovine s tesnili in podložkami iz gume in plastike. Pinout tranzistorjev z efektom polja je prikazan na sliki.

  • Potrebno je narediti dve dušilki. Za njihovo izdelavo je bakrena žica s premerom 1,2 mm navita okoli obročev, vzetih iz napajalnika katerega koli računalnika. Ti obroči so narejeni iz feromagnetnega železa v prahu. Naviti jih je treba od 7 do 15 zavojev žice, pri čemer poskušajo ohraniti razdaljo med zavoji.

  • Zgoraj navedeni kondenzatorji so sestavljeni v baterijo s skupno kapaciteto 4,7 mikrofarada. Povezava kondenzatorjev - vzporedna.

  • Navitje induktorja je izdelano iz bakrene žice s premerom 2 mm. 7-8 ovojev navitja se navije na cilindrični predmet, ki ustreza premeru lončka, pri čemer ostanejo dovolj dolgi konci za povezavo z vezjem.
  • Povežite elemente na plošči v skladu s shemo. Kot vir napajanja se uporablja baterija 12 V, 7,2 A/h. Tok, porabljen med delovanjem, je približno 10 A, zmogljivost baterije v tem primeru zadostuje za približno 40 minut.Če je potrebno, je telo peči izdelano iz toplotno odpornega materiala, na primer tekstolita.Moč naprave je mogoče spremeniti s spreminjanjem števila obratov navitja induktorja in njihovega premera.
Med dolgotrajnim delovanjem se lahko grelni elementi pregrejejo! Za hlajenje lahko uporabite ventilator.

Indukcijski grelec za taljenje kovin: video

Indukcijska pečica z žarnico

Močnejšo indukcijsko peč za taljenje kovin lahko sestavite ročno z uporabo elektronskih svetilk. Diagram naprave je prikazan na sliki.

Za ustvarjanje visokofrekvenčnega toka se uporabljajo 4 vzporedno povezane žarnice. Kot induktor se uporablja bakrena cev s premerom 10 mm. Enota je opremljena s trimer kondenzatorjem za prilagajanje moči. Izhodna frekvenca je 27,12 MHz.

Za sestavljanje vezja potrebujete:

  • 4 vakuumske cevi - tetrode, lahko uporabite 6L6, 6P3 ali G807;
  • 4 dušilke za 100 ... 1000 μH;
  • 4 kondenzatorji na 0,01 uF;
  • neonska indikatorska svetilka;
  • nastavitveni kondenzator.

Sestavljanje naprave naredi sam:

  1. Induktor je izdelan iz bakrene cevi, ki jo upogne v obliki spirale. Premer zavojev je 8-15 cm, razdalja med zavoji je najmanj 5 mm. Konci so pocinkani za spajkanje na vezje. Premer induktorja mora biti 10 mm večji od premera lončka, nameščenega v notranjosti.
  2. Namestite induktor v ohišje. Lahko je izdelan iz toplotno odpornega neprevodnega materiala ali iz kovine, ki zagotavlja toplotno in električno izolacijo elementov vezja.
  3. Kaskade svetilk so sestavljene po shemi s kondenzatorji in dušilkami. Kaskade so povezane vzporedno.
  4. Priključite neonsko indikatorsko svetilko - to bo signaliziralo pripravljenost vezja za delovanje. Svetilka se pripelje do namestitvenega ohišja.
  5. V vezju je vključen nastavitveni kondenzator spremenljive kapacitivnosti, njegov ročaj je prikazan tudi na ohišju.


Za vse ljubitelje hladno prekajenih dobrot predlagamo, da se naučite, kako hitro in enostavno narediti kadilnico z lastnimi rokami, in se seznanite s foto in video navodili za izdelavo generatorja hladnega prekajenega dima.

Hlajenje vezja

Industrijske talilnice so opremljene s sistemom prisilno hlajenje vodo ali antifriz. Vodno hlajenje doma bo zahtevalo dodatne stroške, ki so po ceni primerljivi s stroški same talilnice kovin.

Zračno hlajenje z ventilatorjem je možno pod pogojem, da je ventilator dovolj oddaljen. V nasprotnem primeru bodo kovinski navitji in drugi elementi ventilatorja služili kot dodatno vezje za zapiranje vrtinčnih tokov, kar bo zmanjšalo učinkovitost napeljave.

Elementi elektronskih in svetilnih vezij se lahko tudi aktivno segrevajo. Za njihovo hlajenje so predvideni radiatorji za odvajanje toplote.

Varnostni ukrepi pri delu

  • Glavna nevarnost med delovanjem je nevarnost opeklin zaradi segretih elementov napeljave in staljene kovine.
  • Vezje svetilke vključuje elemente z visoko napetostjo, zato ga je treba namestiti zaprt primer, odpravlja nenamerno dotikanje elementov.
  • Elektromagnetno polje lahko vpliva na predmete, ki so zunaj ohišja naprave. Zato je pred delom bolje obleči brez kovinski elementi, odstranite zapletene naprave iz območja pokritosti: telefone, digitalne fotoaparate.
Uporaba naprave ni priporočljiva za osebe z vsajenimi srčnimi spodbujevalniki!

Domača talilna peč za kovine se lahko uporablja tudi za hitro segrevanje kovinskih elementov, na primer pri kositrenju ali oblikovanju. Lastnosti predstavljenih inštalacij se lahko prilagajajo določeno nalogo, spreminjanje parametrov induktorja in izhodnega signala generatorskih sklopov - na ta način lahko dosežete njihovo največjo učinkovitost.

Naprave, ki grejejo na elektriko in ne na plin, so varne in priročne. Takšni grelci ne proizvajajo saj in neprijetnih vonjav, ampak porabljajo veliko število elektrika. Odličen izhod je sestavljanje indukcijskega grelnika z lastnimi rokami. To prihrani denar in prispeva k družinskemu proračunu. Obstaja veliko preprostih shem, s katerimi je mogoče samostojno sestaviti induktor.

Da bi lažje razumeli vezja in pravilno sestavili strukturo, bi bilo koristno pogledati v zgodovino elektrike. Metode ogrevanja kovinske konstrukcije tuljave elektromagnetnega toka se pogosto uporabljajo v industrijski proizvodnji gospodinjskih aparatov - kotlov, grelnikov in peči. Izkazalo se je, da lahko z lastnimi rokami naredite delujoč in vzdržljiv indukcijski grelec.

Načelo delovanja naprav

Načelo delovanja naprav

Slavni britanski znanstvenik iz 19. stoletja Faraday je 9 let raziskoval pretvorbo magnetnih valov v elektriko. Leta 1931 je končno prišlo do odkritja, imenovanega elektromagnetna indukcija. Žično navitje tuljave, v središču katerega je jedro iz magnetne kovine, ustvarja magnetno polje pod močjo izmeničnega toka. Pod delovanjem vrtinčnih tokov se jedro segreje.

Pomemben odtenek je, da se segrevanje pojavi, če izmenični tok, ki napaja tuljavo, spremeni vektor in znak polja pri visokih frekvencah.

Faradayevo odkritje se je začelo uporabljati tako v industriji kot pri izdelavi domačih motorjev in električnih grelnikov. Prva livarna na osnovi vortex induktorja je bila odprta leta 1928 v Sheffieldu. Kasneje so po istem principu ogrevali tovarniške delavnice, za ogrevanje vode pa kovinske površine poznavalci so sestavili induktor z lastnimi rokami.

Shema naprave tistega časa velja danes. Klasičen primer je indukcijski kotel, ki vključuje:

  • kovinsko jedro;
  • okvir;
  • toplotna izolacija.

Manjša teža, manjša velikost in večja učinkovitost so doseženi z uporabo tankih jeklenih cevi, ki tvorijo osnovo jedra. AT kuhinjske ploščice induktor je sploščena tuljava, ki se nahaja v bližini kuhalne plošče.

Značilnosti vezja za pospeševanje frekvence toka so naslednje:

  • industrijska frekvenca 50 Hz ni primerna za domače naprave;
  • neposredna povezava induktorja z omrežjem bo povzročila brnenje in nizko ogrevanje;
  • učinkovito ogrevanje se izvaja pri frekvenci 10 kHz.

Montaža po shemah

Vsakdo, ki pozna zakone fizike, lahko z lastnimi rokami sestavi induktivni grelec. Kompleksnost naprave se bo razlikovala od stopnje pripravljenosti in izkušenj mojstra.

Obstaja veliko video vaj, po katerih lahko ustvarite učinkovito napravo. Skoraj vedno je treba uporabiti naslednje osnovne komponente:

  • jeklena žica s premerom 6-7 mm;
  • bakrena žica za induktor;
  • kovinska mreža (za držanje žice v ohišju);
  • adapterji;
  • cevi za telo (iz plastike ali jekla);
  • visokofrekvenčni pretvornik.

To bo dovolj za sestavljanje indukcijske tuljave z lastnimi rokami, in prav ona je v središču pretočni grelnik vode. Po pripravi potrebne elemente lahko greste neposredno na proizvodni proces naprave:

  • razrežite žico na segmente 6-7 cm;
  • pokrijte notranjost cevi s kovinsko mrežo in napolnite žico do vrha;
  • podobno zaprite odprtino cevi od zunaj;
  • navijte bakreno žico okoli plastičnega ohišja vsaj 90-krat za tuljavo;
  • vstavite strukturo v ogrevalni sistem;
  • s pomočjo pretvornika priključite tuljavo na elektriko.

Priporočljivo je, da najprej ozemljite inverter in pripravite antifriz ali vodo.

Po podobnem algoritmu lahko preprosto sestavite indukcijski kotel, za katerega morate:

  • izrežite surovce iz jeklene cevi 25 x 45 mm s steno, ki ni debelejša od 2 mm;
  • zvarite jih skupaj in jih povežite z manjšimi premeri;
  • privarite železne pokrove na konce in izvrtajte luknje za navojne cevi;
  • naredite nosilec za indukcijsko peč z varjenjem dveh vogalov na eni strani;
  • vstavite kuhalno ploščo v nosilec iz vogalov in jo priključite na električno omrežje;
  • dodajte hladilno tekočino v sistem in vklopite ogrevanje.

Številni induktorji delujejo z močjo, ki ni višja od 2 - 2,5 kW. Takšni grelniki so zasnovani za sobo 20 - 25 m². Če se generator uporablja v avtomobilskem servisu, ga lahko priključite na varilni stroj, vendar Pomembno je upoštevati nekatere nianse:

  • Potrebujete AC, ne DC kot pretvornik. Varilnik raziskati boste morali prisotnost točk, kjer napetost nima neposredne smeri.
  • Število obratov na žico večjega preseka se izbere z matematičnim izračunom.
  • Potrebno bo hlajenje delovnih elementov.

Ustvarjanje prefinjenih napeljav

Težje je narediti ogrevalno napravo HDTV z lastnimi rokami, vendar je predmet radijskih amaterjev, saj boste za njeno zbiranje potrebovali multivibratorsko vezje. Načelo delovanja je podobno - vrtinčni tokovi, ki izhajajo iz interakcije kovinskega polnila v središču tuljave in lastnega močno magnetnega polja, segrejejo površino.

Načrtovanje HDTV instalacij

Ker tudi majhne tuljave proizvajajo tok približno 100 A, bo treba z njimi povezati resonančno kapacitivnost, da se uravnoteži indukcijski potisk. Obstajata 2 vrsti delovnih tokokrogov za ogrevanje HDTV pri 12 V:

  • priključen na električno omrežje.

  • usmerjena elektrika;
  • priključen na električno omrežje.

V prvem primeru je mini HDTV namestitev mogoče sestaviti v eni uri. Tudi v odsotnosti omrežja 220 V lahko tak generator uporabite kjer koli, vendar če ga imate avtomobilski akumulatorji kot vire energije. Seveda ni dovolj zmogljiv za taljenje kovine, vendar se lahko segreje na visoke temperature, potrebne za fino delo, na primer segrevanje nožev in izvijačev za modre barve. Če ga želite ustvariti, morate kupiti:

  • poljski tranzistorji BUZ11, IRFP460, IRFP240;
  • avtomobilska baterija od 70 A / h;
  • visokonapetostni kondenzatorji.

Tok napajalnika 11 A se med postopkom segrevanja zmanjša na 6 A zaradi odpornosti kovine, vendar ostaja potreba po debelih žicah, ki lahko prenesejo tok 11-12 A, da se prepreči pregrevanje.

Drugo vezje za indukcijsko ogrevanje v plastičnem ohišju je bolj zapleteno, temelji na gonilniku IR2153, vendar je z njegovo pomočjo bolj priročno zgraditi resonanco 100k nad regulatorjem. Tokokrog je potrebno krmiliti prek omrežnega adapterja z napetostjo 12 V ali več.Napajalno enoto lahko priključite neposredno na glavno omrežje 220 V z diodnim mostom. Resonančna frekvenca je 30 kHz. Zahtevani bodo naslednji elementi:

  • feritno jedro 10 mm in dušilka 20 obratov;
  • bakrena cev kot tuljava HDTV s 25 zavoji na trn 5–8 cm;
  • kondenzatorji 250 V.

Vortex grelniki

Močnejšo namestitev, ki lahko segreje vijake do rumene barve, je mogoče sestaviti po preprosti shemi. Toda med delovanjem bo proizvodnja toplote precej velika, zato je priporočljivo namestiti radiatorje na tranzistorje. Potrebovali boste tudi dušilko, ki si jo lahko izposodite iz napajalnika katerega koli računalnika, in naslednje pomožne materiale:

  • jeklena feromagnetna žica;
  • bakrena žica 1,5 mm;
  • poljski tranzistorji in diode za povratno napetost od 500 V;
  • zener diode z močjo 2-3 W z izračunom 15 V;
  • enostavni upori.

Odvisno od želenega rezultata je navijanje žice na bakreno podlago od 10 do 30 obratov. Sledi sestavljanje vezja in priprava osnovne tuljave grelnika iz približno 7 ovojev 1,5 mm bakrene žice. Priključi se na tokokrog in nato na elektriko.

Obrtniki, ki so seznanjeni z varjenjem in upravljanjem trifaznega transformatorja, se lahko še izboljšajo Učinkovitost naprave ob zmanjšanju teže in velikosti. Če želite to narediti, morate zvariti osnove dveh cevi, ki bosta služili kot jedro in grelec, in po navijanju v telo zavariti dve cevi za dovod in odvod hladilne tekočine.

Če se osredotočite na sheme, lahko hitro sestavite induktorje različnih zmogljivosti za ogrevanje vode, kovin, ogrevanje hiše, garaže in avtomobilskega servisa. Prav tako je treba zapomniti varnostna pravila za učinkovito delovanje grelnikov te vrste, saj lahko puščanje hladilne tekočine iz domače naprave povzroči požar.

Obstajajo določeni pogoji za organizacijo dela:

  • razdalja med indukcijskim kotlom, stenami, električnimi napravami mora biti najmanj 40 cm, od tal in stropa pa je bolje, da se umaknete 1 m;
  • s pomočjo manometra in naprave za izpust zraka je za odvodno cevjo zagotovljen varnostni sistem;
  • uporabljati naprave po možnosti v zaprtih tokokrogov s prisilnim kroženjem hladilne tekočine;
  • Možna je uporaba v plastičnih cevovodih.

Samosestavljanje indukcijskih generatorjev bo poceni, vendar ne brezplačno, saj potrebujete dovolj komponent dobra kakovost. Če oseba nima posebnega znanja in izkušenj na področju radijske tehnike in varjenja, potem ne bi smeli samostojno sestaviti grelnika za velika površina, ker grelna moč ne bo presegla 2,5 kW.

Vendar samomontaža induktor lahko razumemo kot samoizobraževanje in napredno usposabljanje lastnika hiše v praksi. Začnete lahko z majhnimi napravami po preprostih shemah in ker je načelo delovanja v bolj zapletenih napravah enako, dodani so le dodatni elementi in frekvenčni pretvorniki, bo enostavno in precej proračunsko obvladati postopno.

V stiku z

Opis metode

Indukcijsko segrevanje je segrevanje materialov z električnimi tokovi, ki jih inducira izmenično magnetno polje. Gre torej za segrevanje izdelkov iz prevodnih materialov (prevodnikov) z magnetnim poljem induktorjev (viri izmeničnega magnetnega polja). Indukcijsko ogrevanje se izvaja na naslednji način. Električno prevoden (kovinski, grafitni) obdelovanec je nameščen v tako imenovani induktor, ki je en ali več ovojev žice (najpogosteje bakrene). V induktorju se s posebnim generatorjem inducirajo močni tokovi različnih frekvenc (od deset Hz do nekaj MHz), zaradi česar okoli induktorja nastane elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje inducira vrtinčne tokove v obdelovancu. Vrtinčni tokovi segrejejo obdelovanec pod delovanjem Joulove toplote (glej Joule-Lenzov zakon).

Sistem induktor-prazen je transformator brez jedra, v katerem je induktor primarno navitje. Obdelovanec je sekundarno navitje v kratkem stiku. Magnetni pretok med navitji se v zraku sklene.

Pri visoki frekvenci se vrtinčni tokovi premaknejo z magnetnim poljem, ki ga tvorijo, v tanke površinske plasti obdelovanca Δ ​​(površinski učinek), zaradi česar se njihova gostota močno poveča in obdelovanec se segreje. Spodnji sloji kovine se segrejejo zaradi toplotne prevodnosti. Ni pomemben tok, ampak velika gostota toka. V kožni plasti Δ se gostota toka zmanjša e krat glede na gostoto toka na površini obdelovanca, medtem ko se 86,4 % toplote sprosti v kožni plasti (od celotnega sproščanja toplote. Globina kožne plasti je odvisna od frekvence sevanja: višja kot je frekvenca, tanjša Odvisen je tudi od relativne magnetne prepustnosti μ materiala obdelovanca.

Za železo, kobalt, nikelj in magnetne zlitine pri temperaturah pod Curiejevo točko ima μ vrednost od nekaj sto do deset tisoč. Za druge materiale (taline, neželezne kovine, tekoče evtektike z nizkim tališčem, grafit, elektroliti, električno prevodna keramika itd.) je μ približno enaka ena.

Formula za izračun globine kože v mm:

,

kje μ 0 = 4π 10 −7 je magnetna konstanta H/m in ρ - specifični električni upor materiala obdelovanca pri temperaturi obdelave.

Na primer, pri frekvenci 2 MHz je globina kože za baker približno 0,25 mm, za železo ≈ 0,001 mm.

Induktor se med delovanjem močno segreje, saj absorbira lastno sevanje. Poleg tega absorbira toplotno sevanje vročega obdelovanca. Induktorje izdelujejo iz bakrenih cevi, hlajenih z vodo. Voda se dovaja s sesanjem - to zagotavlja varnost v primeru opeklin ali drugega zmanjšanja tlaka induktorja.

Aplikacija

  • Ultra čisto brezkontaktno taljenje, spajkanje in varjenje kovine.
  • Pridobivanje poskusnih vzorcev zlitin.
  • Upogibanje in toplotna obdelava strojnih delov.
  • Posel z nakitom.
  • Obdelava majhnih delov, ki jih lahko poškoduje plamen ali segrevanje obloka.
  • Površinsko utrjevanje.
  • Utrjevanje in toplotna obdelava delov kompleksne oblike.
  • Dezinfekcija medicinskih instrumentov.

Prednosti

  • Hitro segrevanje ali taljenje katerega koli električno prevodnega materiala.
  • Ogrevanje je možno v atmosferi zaščitnega plina, v oksidacijskem (ali redukcijskem) mediju, v neprevodni tekočini, v vakuumu.
  • Ogrevanje skozi stene zaščitne komore iz stekla, cementa, plastike, lesa - ti materiali zelo slabo absorbirajo elektromagnetno sevanje in med delovanjem naprave ostanejo hladni. Segreva se samo električno prevoden material - kovina (vključno staljena), ogljik, prevodna keramika, elektroliti, tekoče kovine itd.
  • Zaradi nastajajočih sil MHD se tekoča kovina intenzivno meša, vse do zadrževanja v zraku ali zaščitnem plinu - tako se pridobivajo ultračiste zlitine v majhnih količinah (levitacijsko taljenje, taljenje v elektromagnetnem lončku).
  • Ker se ogrevanje izvaja z elektromagnetnim sevanjem, pri segrevanju s plinskim plamenom ne pride do onesnaženja obdelovanca s produkti zgorevanja gorilnika, pri obločnem pa z materialom elektrode. Postavitev vzorcev v atmosfero inertnega plina in visoka stopnja segrevanja bosta preprečila nastanek vodnega kamna.
  • Enostavnost uporabe zaradi majhne velikosti induktorja.
  • Induktor je lahko izdelan v posebni obliki - to bo omogočilo enakomerno segrevanje delov kompleksne konfiguracije po celotni površini, ne da bi prišlo do njihovega zvijanja ali lokalnega neogrevanja.
  • Enostavno je izvesti lokalno in selektivno ogrevanje.
  • Ker je segrevanje najintenzivnejše v tankih zgornjih plasteh obdelovanca, spodnje plasti pa se zaradi toplotne prevodnosti segrevajo bolj nežno, je metoda idealna za površinsko utrjevanje delov (jedro ostane viskozno).
  • Enostavna avtomatizacija opreme - cikli ogrevanja in hlajenja, nadzor temperature in zadrževanje, podajanje in odvzem obdelovancev.

Napake

  • Povečana kompleksnost opreme, zahteva usposobljeno osebje za nastavitev in popravilo.
  • V primeru slabe usklajenosti induktorja z obdelovancem je potrebna večja grelna moč kot v primeru uporabe grelnih elementov, električnih oblokov ipd. za isto nalogo.

Indukcijske grelne naprave

Na napravah z delovno frekvenco do 300 kHz se uporabljajo pretvorniki na sklopih IGBT ali tranzistorjih MOSFET. Takšne naprave so namenjene ogrevanju velikih delov. Za ogrevanje majhnih delov se uporabljajo visoke frekvence (do 5 MHz, območje srednjih in kratkih valov), visokofrekvenčne naprave so zgrajene na elektronskih ceveh.

Tudi za ogrevanje majhnih delov so visokofrekvenčne instalacije zgrajene na MOSFET tranzistorjih za delovne frekvence do 1,7 MHz. Krmiljenje in varovanje tranzistorjev pri višjih frekvencah predstavlja določene težave, zato so nastavitve višjih frekvenc še vedno precej drage.

Induktor za ogrevanje majhnih delov je majhen in ima majhno induktivnost, kar vodi do zmanjšanja faktorja kakovosti delovnega resonančnega kroga pri nizkih frekvencah in zmanjšanja učinkovitosti, predstavlja pa tudi nevarnost za glavni oscilator (faktor kakovosti resonančnega tokokroga sorazmeren z L/C, je resonančni tokokrog z nizkim faktorjem kakovosti predobro "črpan" z energijo, povzroči kratek stik v induktorju in onemogoči glavni oscilator). Za povečanje faktorja kakovosti oscilatornega kroga se uporabljata dva načina:

  1. povečanje delovne frekvence, kar vodi do zapletenosti in stroškov namestitve;
  2. uporaba feromagnetnih vložkov v induktorju; lepljenje induktorja s ploščami iz feromagnetnega materiala.

Ker induktor najučinkoviteje deluje pri visokih frekvencah, je indukcijsko ogrevanje dobilo industrijsko uporabo po razvoju in začetku proizvodnje močnih generatorskih žarnic. Pred prvo svetovno vojno je bilo indukcijsko ogrevanje omejeno. Takrat so kot generatorje uporabljali visokofrekvenčne strojne generatorje (dela V.P. Vologdina) ali naprave z iskrico.

Generatorsko vezje je načeloma lahko katero koli (multivibrator, RC generator, generator z neodvisnim vzbujanjem, različni relaksacijski generatorji), ki deluje na breme v obliki induktorske tuljave in ima zadostno moč. Prav tako mora biti frekvenca nihanja dovolj visoka.

Na primer, da bi v nekaj sekundah "prerezali" jekleno žico s premerom 4 mm, je potrebna nihajna moč najmanj 2 kW pri frekvenci najmanj 300 kHz.

Shema je izbrana glede na naslednja merila: zanesljivost; stabilnost nihanja; stabilnost sproščene moči v obdelovancu; enostavnost izdelave; enostavnost nastavitve; najmanjše število delov za zmanjšanje stroškov; uporaba delov, ki skupaj zmanjšajo težo in dimenzije itd.

Že več desetletij se kot generator visokofrekvenčnih nihanj uporablja induktivni tritočkovni generator (Hartleyjev generator, generator z avtotransformatorsko povratno zvezo, vezje na osnovi induktivnega zančnega delilnika napetosti). To je samovzbujeno vzporedno napajalno vezje za anodo in frekvenčno selektivno vezje, narejeno na oscilacijskem krogu. Uspešno se uporablja in se še naprej uporablja v laboratorijih, nakitnih delavnicah, industrijskih podjetjih, pa tudi v amaterski praksi. Na primer, med drugo svetovno vojno je bilo na takih napravah izvedeno površinsko utrjevanje valjev tanka T-34.

Slabosti treh točk:

  1. Nizka učinkovitost (manj kot 40% pri uporabi svetilke).
  2. Močno frekvenčno odstopanje v trenutku segrevanja surovcev iz magnetnih materialov nad Curiejevo točko (≈700С) (μ spremembe), ki spremeni globino kožne plasti in nepredvidljivo spremeni način toplotne obdelave. Pri toplotni obdelavi kritičnih delov je to lahko nesprejemljivo. Poleg tega morajo zmogljive RF naprave delovati v ozkem razponu frekvenc, ki jih dovoljuje Rossvyazokhrankultura, saj so s slabo zaščito dejansko radijski oddajniki in lahko motijo ​​televizijsko in radijsko oddajanje, obalne in reševalne službe.
  3. Pri menjavi slepcev (na primer iz manjših na večje) se spremeni induktivnost sistema induktor-slepka, kar povzroči tudi spremembo frekvence in globine kožne plasti.
  4. Pri menjavi enoobratnih induktorjev v večobratne, v večje ali manjše, se spremeni tudi frekvenca.

Pod vodstvom Babata, Lozinskega in drugih znanstvenikov so bila razvita dvo- in trikrožna generatorska vezja, ki imajo večjo učinkovitost (do 70%) in tudi bolje ohranjajo delovno frekvenco. Načelo njihovega delovanja je naslednje. Zaradi uporabe sklopljenih vezij in oslabitve povezave med njimi sprememba induktivnosti delovnega vezja ne povzroči močne spremembe frekvence vezja za nastavitev frekvence. Radijski oddajniki so zgrajeni po istem principu.

Sodobni visokofrekvenčni generatorji so pretvorniki na osnovi IGBT sklopov ali močnih MOSFET tranzistorjev, običajno izdelanih po shemi mostu ali pol mostu. Delujejo na frekvencah do 500 kHz. Vrata tranzistorjev se odpirajo s pomočjo mikrokontrolerskega krmilnega sistema. Nadzorni sistem, odvisno od naloge, omogoča samodejno držanje
a) konstantna frekvenca
b) konstantna moč, sproščena v obdelovancu
c) največja učinkovitost.
Na primer, ko se magnetni material segreje nad Curiejevo točko, se debelina kožne plasti močno poveča, gostota toka pade in obdelovanec se začne slabše segrevati. Izginejo tudi magnetne lastnosti materiala in ustavi se proces obračanja magnetizacije - obdelovanec se začne slabše segrevati, odpornost na obremenitev se nenadoma zmanjša - to lahko privede do "razmika" generatorja in njegove okvare. Nadzorni sistem spremlja prehod skozi Curiejevo točko in samodejno poveča frekvenco z nenadnim zmanjšanjem obremenitve (ali zmanjša moč).

Opombe

  • Induktor mora biti nameščen čim bližje obdelovancu, če je to mogoče. To ne poveča le gostote elektromagnetnega polja v bližini obdelovanca (sorazmerno s kvadratom razdalje), ampak tudi poveča faktor moči Cos(φ).
  • Povečanje frekvence dramatično zmanjša faktor moči (sorazmerno s kocko frekvence).
  • Pri segrevanju magnetnih materialov se zaradi obrata magnetizacije sprošča tudi dodatna toplota, njihovo segrevanje do Curiejeve točke je veliko učinkovitejše.
  • Pri izračunu induktorja je treba upoštevati induktivnost pnevmatik, ki vodijo do induktorja, ki je lahko veliko večja od induktivnosti samega induktorja (če je induktor izdelan v obliki enega obrata majhnega premera ali celo del zavoja - lok).
  • Včasih so bili kot visokofrekvenčni generator uporabljeni odsluženi močni radijski oddajniki, kjer je bilo antensko vezje nadomeščeno z grelno tuljavo.

Poglej tudi

Povezave

Literatura

  • Babat G. I., Svenchansky A. D. Električne industrijske pečice. - M .: Gosenergoizdat, 1948. - 332 str.
  • Burak Ya. I., Ogirko I. V. Optimalno segrevanje cilindrične lupine s temperaturno odvisnimi materialnimi značilnostmi // Mat. metode in fiz.-meh. polja. - 1977. - V. 5. - S. 26-30.
  • Vasiljev A.S. Generatorji žarnic za visokofrekvenčno ogrevanje. - L.: Mašinostroenie, 1990. - 80 str. - (Knjižnica visokofrekvenčnega termista ; št. 15). - 5300 izvodov. - ISBN 5-217-00923-3
  • Vlasov V.F. Tečaj radijskega inženirstva. - M .: Gosenergoizdat, 1962. - 928 str.
  • Izyumov N.M., Linde D.P. Osnove radijske tehnike. - M .: Gosenergoizdat, 1959. - 512 str.
  • Lozinsky M. G. Industrijska uporaba indukcijskega ogrevanja. - M .: Založba Akademije znanosti ZSSR, 1948. - 471 str.
  • Uporaba visokofrekvenčnih tokov v elektrotermiji / Ed. A. E. Sluhotskega. - L.: Mašinostroenie, 1968. - 340 str.
  • Sluhotski A. E. Induktorji. - L.: Mašinostroenie, 1989. - 69 str. - (Knjižnica visokofrekvenčnega termista ; št. 12). - 10.000 izvodov. -