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 ekipa7.1.1. 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 knjige7.1.2. 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 knjige7.7.5. 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 knjige7.1.6. 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 knjige7.1.7. 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
V tem članku ali razdelku so ali zunanje reference, vendar viri posameznih navedb ostajajo nejasni zaradi pomanjkanja opomb.
Zgodovina indukcijskega ogrevanjaOdkritje elektromagnetne indukcije leta 1831 pripada Faradayju. Ko se prevodnik premika v polju magneta, se v njem inducira EMF, tako kot pri premikanju magneta, katerega silne črte sekajo prevodno vezje. Tok v vezju se imenuje induciran. Izumi številnih naprav temeljijo na zakonu elektromagnetne indukcije, vključno z odločilnimi - generatorji in transformatorji, ki ustvarjajo in distribuirajo električna energija, ki je temeljna osnova celotne elektroindustrije. Leta 1841 je James Joule (in neodvisno od njega Emil Lenz) oblikoval kvantitativno oceno toplotnega učinka električnega toka: »Moč toplote, ki se sprosti na enoto prostornine medija med pretokom električnega toka, je sorazmerna z izdelkom gostote električnega toka in velikosti jakosti električnega polja« (Jouleov zakon - Lenz). Toplotni učinek induciranega toka je povzročil iskanje naprav za brezkontaktno segrevanje kovin. Prve poskuse segrevanja jekla z induktivnim tokom je opravil E. Colby v ZDA. Prvi uspešno delujoči t.i. Kanalsko indukcijsko peč za taljenje jekla je leta 1900 zgradil Benedicks Bultfabrik v Gysingu na Švedskem. V ugledni reviji tistega časa "The ENGINEER" se je 8. julija 1904 pojavil slavni, kjer o svojem razvoju govori švedski izumitelj inženir F. A. Kjellin. Peč je napajal enofazni transformator. Taljenje je bilo izvedeno v lončku v obliki obroča, kovina v njem je bila sekundarno navitje transformatorja, ki ga napaja tok 50–60 Hz. Prva peč z močjo 78 kW je bila zagnana 18. marca 1900 in se je izkazala za zelo neekonomično, saj je bila talilna zmogljivost le 270 kg jekla na dan. Naslednja peč je bila izdelana novembra istega leta z zmogljivostjo 58 kW in zmogljivostjo 100 kg za jeklo. Peč je pokazala visoko donosnost, zmogljivost taljenja je bila od 600 do 700 kg jekla na dan. Vendar se je izkazalo, da je obraba obloge zaradi toplotnih nihanj na nesprejemljivi ravni, pogoste menjave oblog pa so zmanjšale posledično učinkovitost. Izumitelj je prišel do zaključka, da je za maksimalno učinkovitost taljenja potrebno pustiti znaten del taline med praznjenjem, s čimer se izognemo številnim težavam, vključno z obrabo obloge. Ta način taljenja jekla z ostankom, ki so ga začeli imenovati "bog", se je ohranil do danes v nekaterih panogah, kjer se uporabljajo peči velike zmogljivosti. Maja 1902 je začela delovati bistveno izboljšana peč s kapaciteto 1800 kg, odtok je bil 1000–1100 kg, bilanca je bila 700–800 kg, moč je bila 165 kW, zmogljivost taljenja jekla je lahko dosegla do 4100 kg na dan! Takšen rezultat porabe energije 970 kWh/t navdušuje s svojo učinkovitostjo, ki ni veliko slabša od sodobne produktivnosti okoli 650 kWh/t. Po izumiteljevim izračunu je od porabe energije 165 kW šlo 87,5 kW v izgube, uporabne toplotna moč je bila 77,5 kW, je bil dosežen zelo visok skupni izkoristek 47 %. Dobičkonosnost je razložena z obročno zasnovo lončka, ki je omogočila izdelavo večobratne induktorje z nizkim tokom in visoko napetostjo - 3000 V. Sodobne peči z valjastim loncem so veliko bolj kompaktne, zahtevajo manj kapitalskih naložb, so enostavnejše. za delovanje, opremljen s številnimi izboljšavami v sto letih svojega razvoja, vendar se učinkovitost poveča nepomembno. Res je, izumitelj je v svoji publikaciji prezrl dejstvo, da se električna energija ne plača za aktivno moč, ampak za polno moč, ki je pri frekvenci 50–60 Hz približno dvakrat višja od aktivne moči. In v sodobnih pečicah jalove moči kompenzirana s kondenzatorsko banko. Inženir F. A. Kjellin je s svojim izumom postavil temelje za razvoj industrijskih kanalskih peči za taljenje barvnih kovin in jekla v industrijskih državah Evrope in Amerike. Prehod s kanalskih peči s frekvenco 50–60 Hz na sodobne visokofrekvenčne lončene peči je trajal od leta 1900 do 1940. Načelo delovanjaIndukcijsko ogrevanje je segrevanje materialov z električnimi tokovi, ki jih inducira izmenično magnetno polje. Zato je to 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 navojev žice (najpogosteje bakrene). V induktorju se s posebnim generatorjem inducirajo močni tokovi drugačna frekvenca(od deset Hz do nekaj MHz), zaradi česar se okoli induktorja pojavi elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje inducira vrtinčne tokove v obdelovancu. Vrtljivi tokovi segrevajo obdelovanec pod vplivom Joulove toplote. Sistem induktor-prazna je transformator brez jedra, v katerem je induktor primarno navitje. Obdelovanec je tako rekoč sekundarno navitje, v kratkem stiku. Magnetni tok med navitji se v zraku zapre. Pri visoki frekvenci se vrtinčni tokovi premaknejo z magnetnim poljem, ki ga tvorijo, v tanke površinske plasti obdelovanca Δ (učinek kože), zaradi česar se njihova gostota močno poveča in obdelovanec se segreje. Spodnje plasti kovine se segrejejo zaradi toplotne prevodnosti. Ni pomemben tok, temveč visoka gostota toka. V kožni plasti Δ se gostota toka poveča krat glede na gostoto toka v obdelovancu, medtem ko se 86,4 % toplote iz celotnega sproščanja toplote sprosti v sloju kože. Globina kožnega sloja je odvisna od frekvence sevanja: višja kot je frekvenca, tanjša je plast kože. Odvisno 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, tekoči nizko talilni evtektiki, grafit, električno prevodna keramika itd.) je μ približno enaka ena. Formula za izračun globine kože v mm: , kje μ 0 = 4π⋅10 −7 - magnetna konstanta H/m, ρ - specifična električni upor material obdelovanca pri temperaturi obdelave, Ohm * m, f- frekvenca elektromagnetnega polja, ki ga ustvarja induktor, Hz. Na primer, pri frekvenci 2 MHz je globina kože za baker približno 0,25 mm, za železo ≈ 0,001 mm. Induktor se med delovanjem zelo segreje, saj absorbira lastno sevanje. Poleg tega absorbira toplotno sevanje iz vročega obdelovanca. Naredite induktorje iz bakrene cevi ohlajeno z vodo. Voda se dovaja s sesanjem - to zagotavlja varnost v primeru opekline ali druge razbremenitve induktorja. Aplikacija
Prednosti
slabosti
Levitacijsko ogrevanjeNaprave za indukcijsko ogrevanjeGeneratorji indukcijskega tokaGrelni induktor je induktor, ki je del delovnega nihajnega kroga z kompenzacijsko kondenzatorsko banko. Sestavljanje vezja se izvaja bodisi s pomočjo elektronskih cevi bodisi s pomočjo polprevodniških elektronskih ključev. Na napravah z delovno frekvenco do 300 kHz se uporabljajo pretvorniki na sklopih IGBT ali MOSFET tranzistorji. Takšne instalacije so zasnovane za ogrevanje velikih delov. Za ogrevanje majhnih delov se uporabljajo visoke frekvence (do 5 MHz, obseg srednjih in kratkih valov), visokofrekvenčne instalacije 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 zaščita 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 nihajnega kroga pri nizkih frekvencah in zmanjšanja učinkovitosti ter predstavlja tudi nevarnost za glavni oscilator (pri nizkih frekvencah). , je induktivna upornost induktorja (tuljava nihajnega kroga) majhna in kratek stik v tuljavi (induktorju). Faktor kakovosti nihajnega kroga je sorazmeren z L / C, nihajno vezje z nizkim faktorjem kakovosti je zelo slabo "načrpano" z energijo. Za povečanje faktorja kakovosti nihajnega kroga se uporabljata dva načina:
Ker induktor deluje najbolj učinkovito pri visokih frekvencah, je indukcijsko ogrevanje dobilo industrijsko uporabo po razvoju in začetku proizvodnje močnih generatorskih svetilk. Pred prvo svetovno vojno je bilo indukcijsko ogrevanje v omejeni uporabi. Takrat so bili kot generatorji uporabljeni visokofrekvenčni strojni generatorji (delo V.P. Vologdina) ali naprave za iskre. Generatorsko vezje je načeloma lahko poljubno (multivibrator, RC generator, neodvisno vzbujeni generator, različni relaksacijski generatorji), ki deluje na breme v obliki tuljave induktorja in ima zadostno moč. Prav tako je potrebno, da je frekvenca nihanja dovolj visoka. Na primer, da bi v nekaj sekundah "prerezali" jekleno žico s premerom 4 mm, je potrebna oscilatorna moč najmanj 2 kW pri frekvenci najmanj 300 kHz. Shema je izbrana po naslednjih merilih: zanesljivost; stabilnost nihanja; stabilnost moči, ki se sprosti v obdelovancu; enostavnost izdelave; enostavnost nastavitve; minimalno 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 (generator Hartley, generator s povratno informacijo avtotransformatorja, vezje na osnovi induktivnega razdelilnika napetosti). To je samovzbujajoče vzporedno napajalno vezje za anodo in frekvenčno selektivno vezje, izdelano na oscilatornem krogu. Uspešno se uporablja in se še naprej uporablja v laboratorijih, nakitnih delavnicah, industrijska podjetja, pa tudi v amaterski praksi. Na primer, med drugo svetovno vojno je bilo na takšnih napravah izvedeno površinsko utrjevanje valjev tanka T-34. Tri točke slabosti:
Pod vodstvom Babata, Lozinskega in drugih znanstvenikov so bila razvita dvo- in trikrožna generatorska vezja z večjim izkoristkom (do 70%) in boljšim zadrževanjem delovna frekvenca. 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. Po enakem principu so izdelani radijski oddajniki. Sodobni visokofrekvenčni generatorji so pretvorniki, ki temeljijo na IGBT sklopih ali močnih MOSFET tranzistorjih, običajno izdelani po mostni ali polmostni shemi. Delujejo pri frekvencah do 500 kHz. Vrata tranzistorjev se odpirajo s pomočjo krmilnega sistema mikrokrmilnika. Nadzorni sistem, odvisno od naloge, omogoča samodejno držanje:
Na primer, ko se magnetni material segreje nad Curiejevo točko, se debelina plasti kože močno poveča, gostota toka pade in obdelovanec se začne slabše segrevati. tudi izginejo magnetne lastnosti material in proces obrata magnetizacije se ustavi - obdelovanec se začne slabše segrevati. Problem indukcijskega segrevanja obdelovancev iz magnetnih materialov:Če pretvornik za indukcijsko ogrevanje ni samooscilator, nima vezja za samodejno uravnavanje in deluje od zunanjega glavnega oscilatorja (s frekvenco blizu resonančne frekvence nihajnega kroga "induktor - kompenzacijski kondenzator". V trenutku, ko se v induktor vnese obdelovanec iz magnetnega materiala (če so dimenzije obdelovanca dovolj velike in sorazmerne z dimenzijami induktorja), se induktivnost induktorja močno poveča, kar vodi do nenadnega zmanjšanja naravne resonance. frekvenco nihajnega kroga in njegovo odstopanje od frekvence glavnega oscilatorja. Vezje izstopi iz resonance z glavnim oscilatorjem, kar vodi do povečanja njegove upornosti in nenadnega zmanjšanja moči, ki se prenaša na obdelovanec. Če je moč enote regulirana z zunanjim napajalnikom, je naravna reakcija operaterja povečanje napajalne napetosti enote. Ko se obdelovanec segreje do Curiejeve točke, njegove magnetne lastnosti izginejo, naravna frekvenca nihajnega kroga se vrne nazaj na frekvenco glavnega oscilatorja. Upornost vezja se močno zmanjša, poraba toka se močno poveča. Če operater nima časa odstraniti povečane napajalne napetosti, se enota pregreje in odpove. Če je enota opremljena avtomatski sistem nadzora, potem mora krmilni sistem spremljati prehod skozi Curiejevo točko in samodejno zmanjšati frekvenco glavnega oscilatorja ter jo prilagoditi na resonanco z nihajnim krogom (ali zmanjšati dobavljeno moč, če je sprememba frekvence nesprejemljiva). Če se segrevajo nemagnetni materiali, potem zgoraj navedeno ni pomembno. Vnos obdelovanca iz nemagnetnega materiala v induktor praktično ne spremeni induktivnosti induktorja in ne premakne resonančne frekvence delovnega nihajnega kroga in ni potrebe po krmilnem sistemu. Če so dimenzije obdelovanca veliko manjše od dimenzij induktorja, potem tudi resonanca delovnega vezja ne premakne močno. indukcijski štedilnikiIndukcijski štedilnik- kuhinjski električni štedilnik, ki segreva kovinske pripomočke z induciranimi vrtinčnimi tokovi, ki jih ustvarja visokofrekvenčno magnetno polje, s frekvenco 20-100 kHz. Takšna peč ima večji izkoristek v primerjavi z grelnimi elementi električnih peči, saj manj toplote gre za ogrevanje ohišja, poleg tega pa ni obdobja pospeševanja in hlajenja (ko se energija, ki nastane, vendar je posoda ne absorbira, zapravi). Indukcijske talilne pečiIndukcijske (brezkontaktne) talilne peči - električne pečice za taljenje kovin, pri katerih pride do segrevanja zaradi vrtinčnih tokov, ki nastanejo v kovinskem lončku (in kovini) ali samo v kovini (če lonček ni kovinski; ta način segrevanja je učinkovitejši, če je lonček slabo izoliran). Opombe
Poglej tudiNapišite oceno o članku "Indukcijsko ogrevanje"PovezaveLiteratura
Izvleček, ki opisuje indukcijsko ogrevanje- No, grofica! Kakšen bo saute au madere [saute na Madeiri] ruščkov, ma chere! Poskusil sem; Za Tarasko sem dal tisoč rubljev ne zastonj. Stroški!Usedel se je poleg svoje žene, pogumno se je naslonil z rokami na kolena in si razmrl sive lase. - Kaj želite, grofica? - Evo kaj, prijatelj - kaj imaš tu umazanega? je rekla in pokazala na telovnik. "To je sote, kajne," je dodala in se nasmehnila. - Tukaj je stvar, grof: potrebujem denar. Njen obraz je postal žalosten. - Oh, grofica! ... In grof se je začel razburjati in vzeti denarnico. - Potrebujem veliko, štejte, potrebujem petsto rubljev. In ona, ko je vzela cambric robec, z njim podrgnila možev telovnik. - Zdaj. Hej, kdo je tam? je zavpil z glasom, ki ga kričijo samo ljudje, prepričan, da bodo tisti, ki jih kličejo, brezglavo hiteli na njihov klic. - Pošlji mi Mitenko! Mitenka, tisti plemeniti sin, ki ga je vzgojil grof, ki je bil zdaj zadolžen za vse njegove zadeve, je stopil s tihimi koraki v sobo. »To je tisto, draga moja,« je rekel grof spoštljivemu mladeniču, ki je vstopil. "Prinesi mi ..." je pomislil. - Da, 700 rubljev, da. Ja, glej, ne pripelji tako raztrganih in umazanih kot takrat, ampak dobrih, za grofico. »Ja, Mitenka, prosim, čiste,« je rekla grofica in žalostno zavzdihnila. "Vaša ekscelenca, kdaj želite, da ga dostavim?" je rekel Mitenka. »Če to, prosim, veš ... Vendar, prosim, ne skrbi,« je dodal in opazil, kako je grof že začel močno in hitro dihati, kar je bilo vedno znak nastajajoče jeze. - Bil sem in pozabil ... Ali boste naročili dostavo to minuto? - Da, da, potem ga prinesi. Daj grofici. »Kakšno zlato imam to Mitenko,« je nasmejan dodal grof, ko je mladenič odšel. - Ni nemogočega. ne prenesem. Vse je mogoče. "Ah, denar, štej, denar, koliko žalosti povzročajo na svetu!" je rekla grofica. »Ta denar res potrebujem. »Vi, grofica, ste znani navijalec,« je rekel grof in, poljubivši ženino roko, odšel nazaj v delovno sobo. Ko se je Ana Mihajlovna spet vrnila iz Bezuhoja, je grofica že imela denar, ves v čisto novem papirju, pod robčkom na mizi, in Anna Mihajlovna je opazila, da je grofica nekako vznemirjena. - No, moj prijatelj? je vprašala grofica. Oh, v kakšnem groznem stanju je! Ne moreš ga prepoznati, tako slab je, tako slab; Ostal sem minuto in nisem rekel dveh besed ... »Annette, za božjo voljo, ne zavrni me,« je nenadoma rekla grofica in zardela, kar je bilo tako čudno z njenim srednjim, suhim in pomembnim obrazom, da je jemala denar izpod robčka. Anna Mihajlovna je takoj razumela, v čem je stvar, in se že sklonila, da bi spretno objela grofico ob pravem času. - Tukaj je Boris od mene, za šivanje uniforme ... Anna Mihajlovna jo je že objela in jokala. Tudi grofica je jokala. Jokali so, da so prijazni; in da so prijazni; in da se oni, mladinske prijateljice, ukvarjajo s tako nizko temo - denarjem; in da je njuna mladost minila ... Toda solze obeh so bile prijetne ... Grofica Rostova je sedela s hčerkami in že z velikim številom gostov v salonu. Grof je moške goste uvedel v svojo delovno sobo in jim ponudil svojo lovsko zbirko turških pipic. Občasno je prišel ven in vprašal: ali je prišla? Čakali so na Marijo Dmitrievno Akhrosimovo, ki so jo v družbi imenovali grozni zmaj, [grozni zmaj], damo, ki ni znana po bogastvu, ne po častih, ampak po svoji neposrednosti in odkriti preprostosti nagovora. Marija Dmitrijevna je poznala kraljevo družino, poznala je vso Moskvo in ves Sankt Peterburg, in obe mesti, presenečeni nad njo, sta se na skrivaj smejali njeni nesramnosti, pripovedovali šale o njej; vendar so jo vsi brez izjeme spoštovali in se je bali. Bil je tisti čas pred večerjo, ko se zbrani gostje ne začenjajo dolgega pogovora v pričakovanju klica po predjed, a se jim obenem zdi potrebno mešati in ne molčati, da bi pokazali, da niso pri vsi nestrpni, da bi se usedli za mizo. Lastniki se ozrejo na vrata in si občasno izmenjajo poglede. Iz teh pogledov poskušajo gostje uganiti, koga ali kaj še čakajo: pomembnega pokojnega sorodnika ali hrano, ki še ni dozorela. Na moškem koncu mize je postajal pogovor vedno bolj živ. Polkovnik je rekel, da je bil manifest, ki napoveduje vojno, že izdan v Petersburgu in da je bil izvod, ki ga je sam videl, zdaj po kurirju dostavljen vrhovnemu poveljniku. Bostonske mize so razstavili, pripravili zabave, grofove goste pa so nastanili v dveh dnevnih sobah, kavču in knjižnici. |
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
![](https://i2.wp.com/househill.ru/wp-content/uploads/2015/12/ustroistvo-indukcionnogo-nagrevateya.jpg)
Sestava tipičnega grelnega elementa vključuje naslednje komponente:
- Grelni element v obliki palice ali kovinske cevi.
- Induktor- To je bakrena žica, ki uokvirja tuljavo z zavoji. Med delovanjem igra vlogo generatorja.
- 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:
- Visoko kakovostno ogrevanje.
- Visoka natančnost nadzora in fleksibilnost.
- Zanesljivost. Lahko deluje samostojno z avtomatizacijo.
- Ogreva katero koli tekočino.
- Učinkovitost naprave je 90%.
- Dolga življenjska doba(do 30 let).
- Enostavnost montaže.
- Grelnik ne nabira vodnega kamna.
- Zaradi avtomatizacije, varčevanja z energijo.
minusi:
- Visoki stroški modelov z avtomatizacijo.
- Odvisnost od napajanja.
- Nekateri modeli so hrupni.
Kako to narediti sami?
![](https://i2.wp.com/househill.ru/wp-content/uploads/2015/12/ndukcionnyj-nagrevatel-iz-svarochnogo-invertora-300x168.jpg)
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:
- Modna žica na koščke, dolžina 50 mm.
- Pripravimo lupino za grelec. Uporabljamo debelostensko cev (premer 50 mm).
- Spodnji in zgornji del ohišja zapremo z mrežo.
- Priprava indukcijske tuljave. bakrena žica na telo navijemo 90 obratov in jih postavimo na sredino lupine.
- Izrežite del cevi iz cevovoda in namestite indukcijski kotel.
- Tuljavo priključimo na pretvornik in lonec napolnite z vodo.
- Nastalo strukturo zmeljemo.
- 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:
- Če želite to narediti, vzemite polimerno cev, njegove stene morajo biti debele. S koncev montiramo 2 ventila in priključimo ožičenje.
- Nalijte koščke v cev(premer 5 mm) kovinsko žico in montirajte zgornji ventil.
- Nato naredimo 90 zavojev okoli cevi z bakreno žico, dobimo induktor. Grelni element je cev, kot generator uporabljamo varilni stroj.
- Naprava mora biti v načinu AC. z visoko frekvenco.
- 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
.
- Odprte dele konstrukcije je treba iz varnostnih razlogov izolirati.
- Uporaba indukcijskega grelnika je priporočljiva samo za zaprti sistemi ogrevanje, kjer je opremljena črpalka za kroženje hladilne tekočine.
- Zasnova z indukcijskim grelcem je nameščena 800 mm od stropa, 300 mm od pohištva in sten.
- Namestitev merilnika tlaka bo zagotovila vašo zasnovo.
- Zaželeno je, da grelno napravo opremite z avtomatskim krmilnim sistemom.
- Grelec mora biti priključen na električno omrežje s posebnimi adapterji.