Metoda indukcijskega ogrevanja. Ogrevanje z indukcijsko opremo

7.1.3. INDUKCIJSKO OGREVANJE

Začetno obdobje. Indukcijsko ogrevanje prevodnikov temelji na fizični pojav elektromagnetna indukcija, ki ga 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 elektromagnetno polje, potem obstajajo možnosti za natančno regulacijo temperature za zagotavljanje visokokakovostnega ogrevanja pri visokozmogljivo. 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 tuljave induktorja. Leta 1890 E.A. Colby (ZDA) je predlagal zasnovo peči, pri kateri induktor pokriva krožni kanal od zunaj.

Prvo industrijsko peč z jeklenim jedrom in induktorjem, nameščenim znotraj kanala (slika 7.7), je leta 1900 ustvaril Kjellin (Švedska). Moč peči 170 kW, zmogljivost do 1800 kg, frekvenca 15 Hz. Poganja ga poseben podfrekvenčni generator, ki je potreben zaradi nizkega faktorja moči. Do leta 1907 je delovalo 14 takšnih peči.

riž. 7.7. Skica odprtokanalne indukcijske peči, 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), v katerih so kanali povezani s kopeljo, ki jo napaja omrežje 50 Hz. V poznejših zasnovah peči so bili zaprti kanali uporabljeni tudi za taljenje barvnih kovin. Leta 1918 je W. Ron (Nemčija) zgradil vakuumski ICP, podoben Kjellinovi peči (tlak 2–5 mm Hg), ki je omogočil pridobitev kovine z boljšimi mehanskimi lastnostmi.

Zaradi številnih prednosti zaprtih kanalskih peči se je razvoj odprtih kanalnih peči ustavil. Vendar so bili poskusi uporabe takšnih peči za taljenje jekla.

V 30-ih letih v ZDA za pretakanje ostankov iz nerjavnega jekla uporabljen je bil enofazni ICP z zmogljivostjo 6 ton z odprtim kanalom, ki ga napaja generator z močjo 800 kW in frekvenco 8,57 Hz. Peč je delovala v dupleksnem procesu z obločno pečjo. V 40-ih in 50-ih 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 lastnostih slabše od obločnih in indukcijskih lončnic za taljenje jekla.

Indukcijske kanalske peči z zaprtim kanalom. Od leta 1916 so se začeli razvijati najprej eksperimentalni in nato komercialni ICP z zaprtim kanalom. Serijo ICP z zaprtim kanalom je razvil Ajax-Watt (ZDA). Gre za jaščne enofazne peči z navpičnim kanalom za taljenje bakreno-cinkovih zlitin z zmogljivostjo 75 in 170 kVA ter zmogljivostjo 300 in 600 kg. Predstavili so osnovo za razvoj številnih podjetij.

V istih letih so bile v Franciji izdelane jaške peči z vodoravno trifazno indukcijsko enoto (zmogljivosti 150, 225 in 320 kW). V Angliji je General Electric Limited predlagal modifikacijo peči z dvema kanaloma na induktor, z njihovo asimetrično razporeditvijo, ki povzroči kroženje taline in zmanjša pregrevanje.

Peči E. Russa (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), ki je povezana z dvema fazama.

V ZSSR so v tridesetih letih prejšnjega stoletja v moskovski električni tovarni začeli izdelovati ICP, podobne Ajax-Watt peči. V 50. letih 20. stoletja je OKB "Elektropech" razvil peči za taljenje bakra in njegovih zlitin s kapaciteto 0,4–6,0 ton, nato pa 16 ton. Leta 1955 je bil ICP za taljenje aluminija s kapaciteto 6 t.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja v ZDA in Zahodna Evropa ICP so se široko uporabljali kot mešalniki pri taljenju litega železa v dupleksnem procesu s kupolo ali električno obločno pečjo. Za povečanje moči in zmanjšanje pregrevanja kovine v kanalu so bili razviti IE dizajni z enosmernim gibanjem taline (Norveška). Hkrati so bili razviti ločljivi IE. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Ajax Magnetermic razvil dvojne IE, ki trenutno dosegajo 2000 kW. Podoben razvoj je bil izveden v VNIIETO v istih letih. Pri razvoju ICP različne vrste aktivno sodelovala N.V. Veselovsky, E.P. Leonova, M.Ya. Stolov in drugi.

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

Indukcijske lončene peči. Ker lahko indukcijske lončene peči (ITF) z nizko zmogljivostjo delujejo učinkovito le pri frekvencah nad 50 Hz, je bilo njihovo ustvarjanje zadržano zaradi pomanjkanja ustreznih virov energije – frekvenčnih pretvornikov. Kljub temu je v letih 1905-1906. številna podjetja in izumitelji so predlagala in patentirala 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. Hkrati je J. Ribot (Francija) razvil ITP, ki ga poganja vrtljiva iskriška reža. Podjetje "Metropolitan - Vickers" je ustvarilo ITP visoke in industrijske frekvence. Namesto generatorjev isker so bili uporabljeni strojni pretvorniki s frekvenco do 3000 Hz in močjo 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 poganja generator žarnice. Leta 1936 je A.V. Donskoy je razvil univerzalno indukcijsko peč z generatorjem žarnic z močjo 60 kVA.

Leta 1938 je podjetje Brown-Boveri za napajanje ITP (moč 300 kW, frekvenca 1000 Hz) uporabilo pretvornik na osnovi večanodnega živosrebrovega ventila. Od 60. let prejšnjega stoletja se tiristorski pretvorniki uporabljajo za napajanje indukcijskih instalacij. S povečanjem zmogljivosti ITP je to postalo mogoče učinkovita aplikacija napajalni tok industrijske frekvence.

V 40-ih in 60-ih letih 20. stoletja je OKB "Elektropech" razvil več vrst IHF: povečana frekvenca za taljenje aluminija s kapaciteto 6 ton (1959), litega železa z zmogljivostjo 1 tone (1966). Leta 1980 je bila v tovarni v Bakuju izdelana peč z zmogljivostjo 60 ton za taljenje litega železa (ki jo je 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 lončeno peč za taljenje litega železa z zmogljivostjo 12 ton in močjo 11 MW.

Od 50. let prejšnjega stoletja so se začele razvijati posebne vrste indukcijskega taljenja kovin:

vakuum v keramičnem lončku;

vakuum v polici;

vakuum v hladnem lončku;

v elektromagnetnem lončku;

v suspendiranem stanju;

z uporabo kombiniranega ogrevanja.

Vakuumske indukcijske peči (VIP) so do leta 1940 uporabljali le v laboratorijskih pogojih. V 50-ih letih so nekatera podjetja, zlasti Hereus, začela razvijati industrijski VIP, katerega enotna zmogljivost se je začela hitro povečevati: 1958 - 1–3 tone, 1961–5 ton, 1964–15–27 ton, 1970–60 v Leta 1947 je MosZETO izdelal prvo vakuumsko peč s kapaciteto 50 kg, leta 1949 pa je začel množično proizvodnjo VIP s kapaciteto 100 kg. Sredi 80. let je proizvodno združenje Sibelektroterm na podlagi razvoja VNIIETO izdelalo posodobljene VIP-je 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) loncem se je začelo uporabljati v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Peč z lobanjo v prahu je razvil N.P. Glukhanov, R.P. Zhezherin in drugi leta 1954 ter peč z monolitno lobanjo - M.G. Kogan leta 1967. Idejo o indukcijskem taljenju v hladnem lončku je že leta 1926 v Nemčiji predlagal Siemens-Halske, vendar ni našla uporabe. Leta 1958 v IMET skupaj z Vseruskim raziskovalnim inštitutom za visokofrekvenčne tokove. V.P. Vologdin (VNI-ITVCH) pod vodstvom A.A. Vogel je izvedel poskuse indukcijskega taljenja titana v hladnem lončku.

Želja po zmanjšanju onesnaženja kovin in toplotne izgube v hladnem lončku je privedlo do uporabe elektromagnetnih sil za potiskanje kovine stran od sten, t.j. k ustvarjanju "elektromagnetnega lončka" (L.L. Tir, VNIIETO, 1962)

Taljenje kovin v suspendiranem stanju za pridobivanje visoko čistih kovin je bilo predlagano v Nemčiji (O. Muck) že leta 1923, vendar se zaradi pomanjkanja virov energije ni razširilo. 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.

Taljenje ICP in ICP kombiniranega ogrevanja sta se začela uporabljati od 50. let prejšnjega stoletja, sprva so se uporabljali naftni in plinski gorilniki, na primer ICP za taljenje aluminijastih ostružkov (Italija) in ICP za lito železo (Japonska). Kasneje so postale zelo razširjene plazemsko-indukcijske lončnice, na primer serija pilotnih peči, ki jo je razvil VNIIETO leta 1985 z zmogljivostjo 0,16–1,0 tone.

Instalacije za indukcijsko površinsko utrjevanje. 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-ih letih je V.P. Vologdin in B.Ya. Romanovi so nadaljevali s tem delom in leta 1935 prejeli patente za utrjevanje z uporabo visokofrekvenčnih tokov. Leta 1936 je V.P. Vologdin in A.A. Vogel je prejel patent za induktor za utrjevanje zobnikov. V.P. Vologdin in njegovo osebje sta razvila vse elemente naprave za utrjevanje: rotacijski frekvenčni pretvornik, induktorje in transformatorje (slika 7.8).

riž. 7.8. Kalilna naprava 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 raziskal proces indukcijskega utrjevanja z uporabo visokih frekvenc, ki jih napaja generator žarnice. Od leta 1932 je TOKKO (ZDA) začel uvajati utrjevanje s srednjefrekvenčnim tokom.

V Nemčiji je leta 1939 G.V. Zeulen je izvajal površinsko utrjevanje ročičnih gredi v tovarnah AEG. Leta 1943 je K. Kegel predlagal posebna oblika induktivna žica za utrjevanje 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 naprav za utrjevanje, vključno z avtomatsko linijo za utrjevanje ročičnih gredi in obratom za utrjevanje tirnic po celotni dolžini (1965). Leta 1961 je bila v avtomobilski tovarni poimenovana prva naprava za utrjevanje zobnikov iz jekla z nizko kaljivostjo. Lihačov (ZIL) (tehnologija, ki jo je razvil K.Z. Shepelyakovsky).

Ena od smeri razvoja indukcijske toplotne obdelave v Zadnja leta tehnologije kaljenja in popuščanja jekla za cevasto blago in plinovode velik premer(820–1220 mm), gradnja armaturnih palic, pa tudi krepitev 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 uporabljal visokofrekvenčne tokove za segrevanje anod elektronskih cevi med njihovo evakuacijo (razplinjevanjem). Konec 30-ih let so bili v laboratoriju tovarne Svetlana izvedeni poskusi o uporabi indukcijskega segrevanja na temperaturo 800–900 ° C pri obdelavi jeklene gredi s premerom 170 in dolžino 800 mm za stružnica. 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 v ZIL (ZIS) začel delovati prvi kovaški grelnik. Delovanje prve indukcijske kovačnice se je začelo v moskovski tovarni malih avtomobilov (MZMA, kasneje AZLK) leta 1952. Zanimiva dvofrekvenčna inštalacija (60 in 540 Hz) za ogrevanje jeklenih gredic (prerez - kvadrat 160x160 mm) za tlak zdravljenje je bilo uvedeno v Kanadi leta 1956. Podobno postavitev je bila razvita v VNIITVCH (1959). Industrijska frekvenca se uporablja za ogrevanje do Curiejeve točke.

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

Leta 1969 je v metalurški tovarni jekla Maclaut Corp. (ZDA) aplicirano indukcijsko ogrevanje jeklenih plošč težkih 30 ton (dimenzije 7,9x0,3x1,5 m) s pomočjo šestih proizvodnih linij (18 industrijskih frekvenčnih induktorjev s skupno močjo 210 MW).

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

Konec 80-ih let prejšnjega stoletja je bilo v ZSSR indukcijsko ogrevanje uporabljeno v približno 60 kovačnicah (predvsem v avtotraktorskih in obrambna industrija) s skupno zmogljivostjo indukcijskih grelnikov do 1 milijon kW.

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

TsNIITmash (V.V. Alexandrov) je izvajal tudi dela na uporabi industrijske frekvence za toplotno obdelavo, ogrevanje za sajenje itd. Izvedena so bila številna dela na nizkotemperaturnem ogrevanju pod vodstvom A.V. Donskoy. V Raziskovalnem inštitutu za armirani beton (NIIZhB), Politehničnem inštitutu Frunze in drugih organizacijah v 60-70-ih letih so potekala dela na toplotni obdelavi armiranobetonskih izdelkov z uporabo indukcijskega segrevanja s frekvenco 50 Hz. VNIIETO je za podobne namene razvil tudi številne industrijske nizkotemperaturne ogrevalne naprave. Razvoj MPEI (A.B. Kuvaldin) na področju indukcijskega segrevanja 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-ih).

Visokofrekvenčno consko taljenje polprevodnikov. Metoda conskega taljenja je bila predlagana leta 1952 (W.G. Pfann, ZDA). Pri nas so se leta 1956 začela dela na visokofrekvenčnem taljenju brez lončkov, pri VNIITVCH pa je bil pridobljen monokristal silicija s premerom 18 mm. Ustvarjene so bile različne modifikacije instalacij tipa "Crystal" z induktorjem znotraj vakuumske komore (Yu.E. Nedzvetsky). V 50. letih prejšnjega stoletja so v tovarni Platinopribor (Moskva) skupaj z Državnim inštitutom za redke kovine (Giredmet) izdelovali naprave za vertikalno consko taljenje silicija brez lončkov z induktorjem izven vakuumske komore (kvarčna cev). Začetek serijske proizvodnje Kristallovih inštalacij za gojenje monokristalov silicija sega v leto 1962 (v Taganrog ZETO). Premer dobljenih monokristalov je dosegel 45 mm (1971), kasneje pa več kot 100 mm (1985)

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

V ZSSR so tehnologijo visokofrekvenčnega taljenja oksidov razvili na Fizikalnem inštitutu Akademije znanosti ZSSR (A.M. Prokhorov, V.V. Osiko). Opremo sta razvila VNIITVCH in Leningradski elektrotehnični inštitut (LETI) (Yu.B. Petrov, A.S. Vasiliev, V.I. Dobrovolskaya). Kristallove tovarne, 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 plazemsko ogrevanje. Pojav visokofrekvenčnega razelektritve v plinu je znan že od osemdesetih let prejšnjega stoletja. V letih 1926–1927 J.J. Thomson (Anglija) je pokazal, da razelektritev brez elektrod v plinu nastane z induciranimi tokovi, J. Townsend (Anglija, 1928) pa je razelektritev v plinu razložil z delovanjem električno polje. Vse te študije so bile izvedene pri znižanih tlakih.

V letih 1940–1941 G.I. Babat v tovarni Svetlana je med razplinjevanjem elektronskih cevi z visokofrekvenčnim segrevanjem opazil izpust plazme, nato pa je prvič prejel razelektritev pri atmosferskem tlaku.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja so dela na visokofrekvenčni plazmi izvajali v različnih državah (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 drugih. Izpusti v različnih plinih. , so bile proučene zasnove plazmatronov in tehnologije z njihovo uporabo. Ustvarjeni so bili visokofrekvenčni plazemski gorilniki s kremenovo in kovinsko (za moč do 100 kW) vodno hlajenimi (ustvarjeni leta 1963) komorami.

V 80. letih so bile visokofrekvenčne plazemske gorilnike z močjo do 1000 kW pri frekvencah 60 kHz - 60 MHz uporabljene za proizvodnjo ultra čistega kremenovega stekla, pigmenta titanovega dioksida, novih materialov (na primer nitridov in karbidov), ultra čisti ultrafini praški in razgradnja strupenih snovi.

Iz knjige Zgodovina elektrotehnike avtor Avtorska ekipa

7.1.1. UOPOVNO OGREVANJE Začetno obdobje. Prvi poskusi na grelnih vodnikih z električnim tokom segajo v 18. stoletje. Leta 1749 je B. Franklin (ZDA) med preučevanjem izpusta leydenskega kozarca odkril segrevanje in taljenje kovinskih žic, kasneje pa po njegovih

Iz avtorjeve knjige

7.1.2. ELEKTRIČNO OGREVANJE Začetno obdobje. V letih 1878–1880 W. Siemens (Anglija) je izvedel številna dela, ki so bila osnova za izdelavo obločnih peči neposrednega in posrednega ogrevanja, vključno z enofazno obločno pečjo s kapaciteto 10 kg. Prosili so jih, naj uporabijo magnetno polje

Iz avtorjeve knjige

Iz avtorjeve knjige

7.7.5. PLAZMA OGREVANJE Začetno obdobje. Začetek dela na plazemskem ogrevanju sega v dvajseta leta 19. stoletja. Sam izraz "plazma" je uvedel I. Langmuir (ZDA), koncept "kvazi nevtralne" 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. ELEKTRONSKO OGREVANJE Začetno obdobje. Tehnologija segrevanja z elektronskim snopom (taljenje in rafiniranje kovin, dimenzionalna obdelava, varjenje, toplotna obdelava, evaporacijski premaz, dekorativna površinska obdelava) temelji na dosežkih fizike,

Iz avtorjeve knjige

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

Indukcijski ogrevalni kotli so naprave, ki imajo zelo visok izkoristek. V primerjavi s tradicionalnimi napravami, opremljenimi z grelnimi elementi, lahko znatno zmanjšajo stroške energije.

Modeli industrijska proizvodnja ni poceni. Vendar pa vsak domači obrtnik, ki ima v lasti preprost komplet orodja. Nudimo mu pomoč natančen opis načelo delovanja in montaža učinkovitega grelnika.

Indukcijsko ogrevanje ni mogoče brez uporabe treh glavnih elementov:

  • induktor;
  • generator;
  • grelni element.

Induktor je tuljava, običajno izdelana iz bakrene žice, ki ustvarja magnetno polje. Generator izmenični tok uporablja za pridobivanje visokofrekvenčnega toka iz standardnega 50 Hz gospodinjskega električnega toka.

Kot grelni element se uporablja kovinski predmet, ki je sposoben absorbirati termalna energija pod vplivom magnetnega polja. Če te elemente pravilno povežete, lahko dobite visoko zmogljivo napravo, ki je kot nalašč za ogrevanje tekočega hladila in.

S pomočjo generatorja se na induktor dovaja električni tok s potrebnimi lastnostmi, t.j. na bakreni tuljavi. Pri prehodu skozi njo tok nabitih delcev tvori magnetno polje.

Načelo delovanja indukcijskih grelnikov temelji na pojavu električnih tokov znotraj prevodnikov, ki se pojavijo pod vplivom magnetnih polj.

Posebnost polja je, da ima sposobnost spreminjanja smeri elektromagnetnih valov pri visokih frekvencah. Če v to polje postavite kateri koli kovinski predmet, se bo pod vplivom ustvarjenih vrtinčnih tokov začel segrevati brez neposrednega stika z induktorjem.

Visokofrekvenčni električni tok, ki teče od pretvornika do indukcijske tuljave, ustvarja magnetno polje s stalno spreminjajočim se vektorjem magnetnih valov. Kovina, postavljena v to polje, se hitro segreje

Pomanjkanje stika omogoča, da so izgube energije pri prehodu iz ene vrste v drugo zanemarljive, kar pojasnjuje povečano učinkovitost indukcijskih kotlov.

Za ogrevanje vode za ogrevalni krog je dovolj, da zagotovite njen stik s kovinskim grelcem. Pogosto se kot grelni element uporablja kovinska cev, skozi katero se preprosto pretaka tok vode. Voda hkrati hladi grelec, kar znatno podaljša njegovo življenjsko dobo.

Elektromagnet indukcijske naprave se pridobi z navijanjem žice okoli jedra feromagneta. Nastala indukcijska tuljava se segreje in prenaša toploto na segreto telo ali na hladilno tekočino, ki teče v bližini skozi toplotni izmenjevalnik

Prednosti in slabosti naprave

"Plusi" vrtinčnega indukcijskega grelnika so številni. To je preprosto vezje za samoproizvodnjo, večjo zanesljivost, visoko učinkovitost, relativno nizke stroške energije, dolgoročno delovanje, majhna verjetnost okvar itd.

Učinkovitost naprave je lahko pomembna, enote te vrste se uspešno uporabljajo metalurško industrijo. Glede na stopnjo segrevanja hladilne tekočine takšne naprave samozavestno tekmujejo s tradicionalnimi. električni kotli, temperatura vode v sistemu hitro doseže zahtevano raven.

Med delovanjem indukcijskega kotla grelnik rahlo vibrira. Ta vibracija otrese stene kovinska cev vodni kamen in druge morebitne onesnaževalce, zato je treba takšno napravo redko čistiti. Seveda je treba ogrevalni sistem pred temi onesnaževalci zaščititi z mehanskim filtrom.

Indukcijska tuljava z visokofrekvenčnimi vrtinčnimi tokovi segreva kovino (cev ali koščke žice), nameščeno v njej, kontakt ni potreben

Stalni stik z vodo tudi zmanjša verjetnost izgorevanja grelnika, kar je dokaj pogosta težava tradicionalnih kotlov z grelnimi elementi. Kljub tresljajem je kotel izjemno tih, dodatna zvočna izolacija na mestu namestitve naprave ni potrebna.

Več indukcijski kotli dobra stvar je, da skoraj nikoli ne puščajo, razen če je namestitev sistema opravljena pravilno. To je zelo dragocena kakovost, saj odpravlja ali bistveno zmanjša verjetnost nevarnih situacij.

Odsotnost puščanja je posledica brezkontaktne metode prenosa toplotne energije na grelec. Hladilno sredstvo z uporabo zgoraj opisane tehnologije se lahko segreje skoraj do parnega stanja.

To zagotavlja zadostno toplotno konvekcijo, da spodbudi učinkovito gibanje hladilne tekočine skozi cevi. V večini primerov ogrevalnega sistema ne bo treba opremiti z obtočno črpalko, čeprav je vse odvisno od značilnosti in postavitve določenega ogrevalnega sistema.

Zaključki in koristen video na to temo

Valjak #1. Pregled načel indukcijskega ogrevanja:

Valjak #2. Zanimiva možnost izdelava indukcijskega grelnika:

Za namestitev indukcijskega grelnika vam ni treba pridobiti dovoljenja regulativnih organov, industrijski modeli takšnih naprav so precej varni, primerni so tako za zasebno hišo kot za navadno stanovanje. Toda lastniki domačih enot ne smejo pozabiti na varnost.

Indukcijsko ogrevanje je električno ogrevanje z uporabo elektromagnetne indukcije. Če je predmet iz električno prevodnega materiala nameščen v tuljavo, skozi navitje katere teče izmenični tok, se v predmetu, ki ga v votlino tuljave vstavi izmenično magnetno polje, inducirajo vrtinčni tokovi. Pravzaprav, govorimo o transformatorju, pri katerem je sekundarno navitje obdelovanec (navitje s kratkim stikom), primarno navitje pa tuljava, ki se v indukcijskih grelnikih imenuje induktor. Vrtinčeni tokovi segrevajo vgrajen predmet (obdelovanec). Toplota se obdelovancu dovaja z izmeničnim magnetnim poljem in ne s temperaturnim gradientom, kot pri posrednem segrevanju, in se pojavi neposredno v obdelovancu. Vse drugo okoli je lahko hladno. To je pomembna prednost indukcijskega ogrevanja.

Toplota v obdelovancu se ne ustvarja enakomerno po celotnem prerezu. Na primer: pri segrevanju valjastega obdelovanca bo največja gostota toka na površini, proti sredini pa se zmanjša približno eksponentno. Ta pojav se imenuje kožni učinek.

Globina, na kateri se gostota toka zmanjša na vrednost J o /e, to je za 0,368 gostote na površini, se imenuje globina penetracije δ

  • ω = 2πf kotna frekvenca, f - frekvenca
  • ρ upornost material obdelovanca
  • µ o vakuumska prepustnost (4π x 10-7Hm-1)
  • µ r je specifična prepustnost materiala obdelovanca.

V praksi je priporočljivo popraviti to razmerje:

V površinskem sloju debeline ene globine prodiranja nastane 86,5 % vse toplote, v sloju dveh prodornih globin δ 98 %, v sloju 3δ 99,8 % (nanaša se na valj s premerom več kot 8 δ ).

Očitno je globina penetracije odvisna od frekvence induktorskega toka ter od upornosti in relativne prepustnosti materiala obdelovanca pri delovna temperatura praznine.

Zaradi jasnosti podajamo globino prodiranja bakra in ogljikovega jekla (mm):

frekvenco 50 500 1000 2000 4000 8000 10000 20000 50000
baker 40°C 10 3,2 2,3 1,6 1,1 0,8 0,7 0,5 0,3
jeklo 1200°C 78 25 17,5 12,3 8,6 6,2 5,5 3,9 2,5

Z vidika obratovalnih stroškov je zanimiva učinkovitost ogrevanja. Približno lahko učinkovitost η ocenimo z uporabo razmerja

  • D notranji premer tuljave induktorja
  • d premer obdelovanca
  • δ globina penetracije
  • ρ 1 specifična upornost materiala induktorja
  • ρ 2 upornost materiala obdelovanca
  • µ r je relativna prepustnost materiala obdelovanca.

Učinkovitost se zmanjša, ko se razmerje D/d poveča, ker se zmanjša vezava magnetnega polja induktorja na obdelovanec. Zato ni koristno uporabljati enega induktorja za velik razpon premerov obdelovanca. Učinkovitost se zmanjša tudi z naraščanjem razmerja δ/d. Nizka vrednost δ/d se uporablja na primer za površinsko utrjevanje, pri katerem pride do hitrega segrevanja in nato ohlajanja tanke površinske plasti.

Za oblikovanje (kovanje) je potrebno čim bolj enakomerno segreti material. Zato je izbrano počasnejše segrevanje, da se lahko toplota razprši na sredino obdelovanca. Povečanje globine prodiranja prispeva tudi k enakomernemu ogrevanju. Frekvenčni kompromis je izbran za doseganje zahtevanega segrevanja z dobro učinkovitostjo prenosa energije od induktorja do obdelovanca.

Praksa je pokazala, da je za segrevanje ogljikovega jekla do 1200°C ekonomičen naslednji razpon velikosti obdelovanca:

frekvenco
premer obdelovanca
[mm]
pravokotna stran
[mm]
50 200-600 180-550
250 90-250 80-225
500 65-180 60-160
1000 50-140 45-125
2000 35-100 30-80
4000 22-65 20-60
8000 16-50 15-45
10000 15-40 14-35
20000 10-30 9-25

Pri ravnem obdelovancu mora biti debelina pnevmatike več kot 2,5-krat večja od globine prodiranja. Z majhno debelino pride do tako imenovane prepustnosti in zmanjša se učinek ogrevanja, kar je treba upoštevati pri izbiri opreme.

Za napajanje induktorja pri višji frekvenci kot v distribucijskem omrežju (50 Hz) se uporabljajo statični frekvenčni pretvorniki - tiristorski ali tranzistorski.

G. Hoteborg proizvaja frekvenčne pretvornike s tiristorji od 25 do 1200 kW s frekvenco do 8 kHz in s tranzistorji do 200 kW s frekvenco do 25 kHz.

Indukcijsko ogrevanje vam omogoča, da dobro stabilizirate temperaturo ogrevanih predmetov. Prosto programirljivi avtomati se uporabljajo predvsem za nadzor procesa. Temperaturo v večini primerov merimo z brezkontaktno metodo - pirometri. Pri segrevanju aluminija in njegovih zlitin se uporabljajo tudi termoelementi.

Ena od prednosti indukcijskega ogrevanja je možnost njegove mehanizacije, v nekaterih primerih pa tudi avtomatizacije. Slednje zmanjšuje potrebo po človeškem delu in je preprosto potrebno za zelo zmogljivo opremo.

V praksi se indukcijsko ogrevanje uporablja na naslednjih področjih:

  • za oblikovanje – morda najširši spekter uporabe, pomembno je enakomerno segrevanje obdelovanca
  • za taljenje železa in železove kovine, z nizko in srednjo frekvenco
  • za površinsko utrjevanje - , Choteboř sodeluje s povabljenimi tehnologi tudi pri izdelavi opreme za kaljenje
  • za spajkanje - med spajkanimi kovinski deli vstavi se spajka, deli se dajo v induktor in spajka se stopi
  • za vroče stiskanje - rabljeno toplotno raztezanje kovine
  • posebne tehnologije - varjenje, plazma, vakuumsko taljenje, vzdrževanje temperature staljenega stekla. Mesto Choteborz se s temi tehnologijami še ni ukvarjalo.

Relevantnost

PF 2019

14.12.2018 Zahvaljujemo se vam za sodelovanje v letu 2018 in vam v novem letu 2019 želim veliko uspehov pri vašem delu in osebnem življenju. Srečno novo leto 2019 in vesel božič želimo ROBOTERM Chotěboř!

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Veliko ljudi pritegne električno ogrevanje, ker deluje avtonomno in ga ni treba nenehno skrbeti. Negativna stran takšnih ogrevalnih kotlov so stroški in tehnične zahteve.

Ponekod jih preprosto ni mogoče uporabiti. Toda mnogi lastniki se tega ne bojijo in verjamejo, da je enostavnost upravljanja tista, ki pokriva vse pomanjkljivosti.

Še posebej, ko so se na trgih pojavili novi tipi z induktivnimi tuljavami in ne TEN. Objekt segrejejo s trenutno hitrostjo in gospodarno ogrevajo objekt, pravijo lastniki enot. Nova vrsta kotlov se imenuje indukcijski.

Nova vrsta grelnikov je priročna za uporabo. Veljajo za varne, v primerjavi s plinskimi grelniki ni saj in saj, česar ne moremo reči o napravah na trda goriva. In najpomembnejša prednost - ni potrebe po žetvi trdo gorivo(premog, drva,).

In takoj, ko so se pojavili indukcijski grelniki, so se takoj pojavili obrtniki, ki, da bi prihranili denar, poskušajo takšno namestitev ustvariti z lastnimi rokami.

V tem članku vam bomo pomagali oblikovati ogrevalno napravo sami.

Imenuje se naprava, pri kateri se kovine in podobni izdelki segrevajo brez stika indukcijski grelec. Delo nadzira izmenično indukcijsko polje, ki deluje na kovino, in tokovi v notranjosti tvorijo toploto.

Visokofrekvenčni tokovi poleg izolacije vplivajo na izdelke, zato je dizajn v primerjavi z drugimi vrstami ogrevanja izjemen.

V današnjih indukcijskih grelnikih so polprevodniški reduktorji frekvence. Ta vrsta ogrevanja se pogosto uporablja pri toplotni obdelavi površin iz jekla ter različnih spojin in zlitin.

Kompaktnost opreme se uporablja v inovativnih tehnologijah, hkrati pa ima velik gospodarski učinek. Različni modeli pomagajo pri implementaciji prilagodljivih in avtomatiziranih kombinacij, vključno z vsestranskimi tranzistorskimi frekvenčnimi reduktorji in povezovalnimi bloki, kadar je zaželeni indukcijski sistem.

Opis


Grelna naprava

Sestava tipičnega grelnega elementa vključuje naslednje komponente:

  1. Grelni element v obliki palice ali kovinske cevi.
  2. Induktor- To je bakrena žica, ki uokvirja tuljavo z zavoji. Med delovanjem igra vlogo generatorja.
  3. Alternator. Ločena struktura, kjer se standardni tok pretvori v vrednost z visoko frekvenco.

Na praksi, indukcijske instalacije so bili uporabljeni pred kratkim. Teoretične študije so daleč naprej. To je mogoče razložiti z eno oviro - pridobivanjem visoke frekvence magnetnih polj. Dejstvo je, da uporaba nizkofrekvenčnih nastavitev velja za neučinkovito. Takoj, ko so se pojavile z visoko frekvenco, je bila težava odpravljena.

HDTV generatorji so prestali svoje evolucijsko obdobje; od svetilk do sodobni modeli temelji na IGBT. Zdaj so učinkovitejši, imajo majhno težo in dimenzije. Njihova frekvenčna omejitev je 100 kHz zaradi dinamičnih izgub tranzistorjev.

Načelo delovanja in obseg

Generator poveča frekvenco toka in svojo energijo prenaša na tuljavo. Induktor pretvarja visokofrekvenčni tok v izmenično elektromagnetno polje. Elektromagnetno valovanje se spreminja z visoko frekvenco.

Ogrevanje nastane zaradi segrevanja vrtinčnih tokov, ki jih izzovejo spremenljivi vrtinčni vektorji elektromagnetnega polja. Energija z visokim izkoristkom se prenaša skoraj brez izgub in energije je dovolj za ogrevanje hladilne tekočine in še več.

Energija baterije se prenese na hladilno tekočino, ki se nahaja znotraj cevi. Toplotni nosilec pa je hladilnik grelnega elementa. Posledično se življenjska doba podaljša.

Industrija je najbolj aktiven porabnik indukcijskih grelnikov, saj številni modeli vključujejo visoko toplotno obdelavo. Z njihovo uporabo se moč izdelkov poveča.

V visokofrekvenčnih kovačnicah so nameščene naprave z veliko močjo.

Podjetja za kovanje in stiskanje, ki uporabljajo takšne enote, povečajo produktivnost dela in zmanjšajo obrabo matric, zmanjšajo porabo kovin. Instalacije s pretočnim ogrevanjem lahko pokrijejo določeno število obdelovancev hkrati.

V primeru površinskega utrjevanja delov uporaba takšnega ogrevanja omogoča večkratno povečanje odpornosti proti obrabi in doseganje pomembnega gospodarskega učinka.

Splošno sprejeto področje uporabe naprav je spajkanje, taljenje, segrevanje pred deformacijo, HDTV utrjevanje. Še vedno pa obstajajo cone, kjer se pridobivajo monokristalni polprevodniški materiali, gradijo epitaksalni filmi, materiali se penijo v el. polje, visokofrekvenčno varjenje lupin in cevi.

Prednosti in slabosti

Prednosti:

  1. Visoko kakovostno ogrevanje.
  2. Visoka natančnost nadzora in fleksibilnost.
  3. Zanesljivost. Lahko deluje samostojno z avtomatizacijo.
  4. Ogreva katero koli tekočino.
  5. Učinkovitost naprave je 90%.
  6. Dolga življenjska doba(do 30 let).
  7. Enostavnost montaže.
  8. Grelnik ne nabira vodnega kamna.
  9. Zaradi avtomatizacije, varčevanja z energijo.

minusi:

  1. Visoki stroški modelov z avtomatizacijo.
  2. Odvisnost od napajanja.
  3. Nekateri modeli so hrupni.

Kako to narediti sami?

Shema ožičenja indukcijskega grelnika

Recimo, da se odločite za izdelavo indukcijskega grelnika sami, za to pripravimo cev, vanjo vlijemo majhne koščke jeklene žice (dolžine 9 cm).

Cev je lahko plastična ali kovinska, kar je najpomembneje, z debelimi stenami. Nato se z vseh strani zapre s posebnimi adapterji.

Nato nanjo navijemo bakreno žico do 100 obratov in jo položimo v osrednji del cevi. Rezultat je induktor. Na to navitje priključimo izhodni del pretvornika. Kot pomočnik se zatekamo k.

Cev deluje kot grelec.

Pripravimo generator in sestavimo celotno konstrukcijo.

Potrebni materiali in orodja:

  • žica ali žica iz nerjavečega jekla (premer 7 mm);
  • voda;
  • emajlirana bakrena žica;
  • kovinska mreža z majhnimi luknjami;
  • adapterji;
  • plastična cev z debelimi stenami;


Vodnik:

  1. Modna žica na koščke, dolžina 50 mm.
  2. Pripravimo lupino za grelec. Uporabljamo debelostensko cev (premer 50 mm).
  3. Spodnji in zgornji del ohišja zapremo z mrežo.
  4. Priprava indukcijske tuljave. bakrena žica na telo navijemo 90 obratov in jih postavimo na sredino lupine.
  5. Izrežite del cevi iz cevovoda in namestite indukcijski kotel.
  6. Tuljavo priključimo na pretvornik in lonec napolnite z vodo.
  7. Nastalo strukturo zmeljemo.
  8. Preverimo delovanje sistema. Ne uporabljajte brez vode, ker se plastična cev lahko stopi.

Iz varilnega pretvornika


Najpreprostejši proračunska možnost je izdelava indukcijskega grelnika z uporabo varilnega pretvornika:

  1. Če želite to narediti, vzemite polimerno cev, njegove stene morajo biti debele. S koncev montiramo 2 ventila in priključimo ožičenje.
  2. Nalijte koščke v cev(premer 5 mm) kovinsko žico in montirajte zgornji ventil.
  3. Nato naredimo 90 zavojev okoli cevi z bakreno žico, dobimo induktor. Grelni element je cev, kot generator uporabljamo varilni stroj.
  4. Naprava mora biti v načinu AC. z visoko frekvenco.
  5. Bakreno žico priključimo na drogove varilnik in preveri delo.

Kot induktor bo sevalo magnetno polje, medtem ko bodo vrtinčni tokovi segreli sesekljano žico, kar bo povzročilo vrelo vodo v polimerni cevi

.


  1. Odprte dele konstrukcije je treba iz varnostnih razlogov izolirati.
  2. Uporaba indukcijskega grelnika je priporočljiva samo za zaprti sistemi ogrevanje, kjer je opremljena črpalka za kroženje hladilne tekočine.
  3. Zasnova z indukcijskim grelcem je nameščena 800 mm od stropa, 300 mm od pohištva in sten.
  4. Namestitev merilnika tlaka bo zagotovila vašo zasnovo.
  5. Zaželeno je, da grelno napravo opremite z avtomatskim krmilnim sistemom.
  6. Grelec mora biti priključen na električno omrežje s posebnimi adapterji.