Grijanje na vrtložne struje. Indukcijski grijač: jednostavni dijagrami za DIY implementaciju
INDUKCIJSKO GRIJANJE, zagrijavanje vodljivih (uglavnom metalnih) tijela i ioniziranih plinova kao rezultat oslobađanja topline vrtložnim (indukcijskim) strujama pobuđenim naizmjeničnim elektromagnetskim poljem. Pruža beskontaktnu metodu prijenosa energije iz izvora elektromagnetno polje(induktor) u zagrijano tijelo s njegovom transformacijom u toplinu direktno u tijelu; većina efikasna metoda grejanje. Kod indukcijskog zagrijavanja toplina koja se oslobađa u zagrijanom tijelu (prema Joule-Lenz-ovom zakonu) ovisi o njegovoj veličini i fizička svojstva, učestalost i jakost magnetskog polja. Značajka indukcijskog zagrijavanja je neravnomjerna raspodjela snage u zagrijanom tijelu, zbog rasipanja energije polja i slabljenja elektromagnetskog vala. Takvo slabljenje karakterizira ekvivalentna dubina δ e (m), odnosno dubina površinskog sloja ravnog tijela, pri čemu se oslobađa 86,5% snage elektromagnetskog vala: δ e ≈ 500√p / ( μ r ∙ f), gdje je p specifični električni otpor (Ohm m), μ r - relativna magnetska propusnost tijela, f - frekvencija promjene polja (Hz). Za indukcijsko zagrijavanje koriste se struje različitih frekvencija - industrijske (50 Hz), povećane (150 i 250 Hz), srednje (od 0,5 do 10 kHz), visoke (67 i 440 kHz), ultra visoke (1,76 i 5,28 MHz).
Indukcijsko grijanje koristi se: u instalacijama za indukcijsko grijanje-za zagrijavanje praznih dijelova za preradu plastike (duboko ili indukcijskim zagrijavanjem) i dijelova za kemijsko-termičku obradu (lokalno ili površinsko indukcijsko grijanje), uključujući za površinsko stvrdnjavanje visokofrekventnim strujama; u indukcijskim pećima-za taljenje željeznih i obojenih metala i legura, kao i za zonsko taljenje, suspendirano taljenje, za dobijanje niskotemperaturne plazme (vidi Plasmatron). Induktor (glavni strukturni element indukcijskih instalacija i peći) stvara naizmjenično magnetsko polje (jakosti 10 5 -10 6 A / m). Materijal koji se zagrijava može biti u obliku čvrstog masivnog tijela (u instalacijama za indukcijsko grijanje), tekućeg tijela (u indukcijskim pećima za taljenje) i ioniziranog plina (u mikrovalnim plazma-kemijskim instalacijama). Prva industrijska indukcijska peć za zagrijavanje tekućeg čelika (do 80 kg) u otvorenom vodoravnom prstenastom kanalu puštena je u rad u Švedskoj 1900. godine; u SSSR -u su se takve peći počele graditi 1930 -ih.
U sistemima za indukcijsko grijanje uglavnom koriste induktore 2 vrste: čahure - okrugle ili kvadratne poprečni presjek za zagrijavanje slijepih dijelova po cijeloj dužini, prorezanih i ovalnih dijelova za lokalno zagrijavanje krajeva dugih praznina (slika 1), kao i s poprečnim magnetskim poljem (za lima materijala) i zatvoreni magnetni krug (za slijepe prstenove); otvrdnjavanje - jednookretni (za vanjske cilindrične površine), petlja, cik -cak i u obliku ravne spirale (za ravne površine), prstenasti solenoid (za unutrašnje cilindrične površine). Rashladna tekućina (voda, ulje, razne emulzije) dovodi se na površinu dijela za stvrdnjavanje kroz rupe u induktoru ili pomoću raspršivača.
Indukcijska peć za topljenje može biti kanalski, koji radi na industrijskoj frekvenciji, kapaciteta do 150 tona i kapaciteta do 4,0 MBA, i lončić - s kapacitetom na prosječnoj frekvenciji do 25 tona i na industrijskoj frekvenciji (s punjenjem tekućine ) do 60 tona.U kanalnoj peći (slika 2) temperatura metala u kadi (rudnik) raste zbog prijenosa topline iz tekućeg metala u kanalu. Jedna ili više okomitih ili vodoravni kanali(pravougaonog ili okrugli presjek), koji se nalazi u vatrostalnoj oblozi-takozvanom kamenu ognjištu, pokriva zatvoreni magnetski krug s više zavojnim cilindričnim induktorom. U kanalu, tečni metal sa više visoke temperature pod utjecajem elektromagnetskih sila i slobodne toplinske konvekcije, intenzivno cirkulira, ulazeći kroz ušće kanala u kadu (okno). Kanalne indukcijske peći uglavnom se koriste u obojenoj metalurgiji za kontinuirane tehnološke procese kao jedinice za topljenje i miješalice.
Pirinač. 2. Shema peći s indukcijskim kanalom (presjek): 1 - kupka (vratilo); 2-cilindrični induktor; 3- zatvoreni magnetski krug; 4 - obloga kanala (ognjište); 5 - okomiti prstenasti kanal; 6 - ušće kanala.
U ložištu(Sl. 3) metal se nalazi u vatrostalnom lončiću smještenom unutar cilindričnog višestrukog zavojnika. Odvojeni otvoreni magnetski krugovi djeluju kao feromagnetni štitovi za zaštitu kućišta peći od elektromagnetskih valova koje stvara induktor. Energija se troši na zagrijavanje metala i intenzivno miješanje. Dvosmjerna cirkulacija metala događa se u loncu s formiranjem konveksnog meniskusa (visina 5-15% dubine metala), što otežava stvaranje sloja troske i ograničava specifična snaga(ne više od 300 kW / t). Peći sa loncem su eksplozivne (zbog niske izdržljivosti obloge lončića), opremljene su indikatorom stanja obloge. Indukcijske ložišne peći naširoko se koriste u proizvodnji čelika za periodični rad pri pretapanju legiranih čelika; za taljenje visokokvalitetnih čelika-vakuumske i indukciono-plazma peći; za taljenje visoko čistih metala i legura-peći sa vodeno hlađenim ("hladnim") loncem u obliku električno izoliranih dijelova cijevi (tzv. prerezani lončić) .
Pirinač. 3. Dijagram peći za indukcijski lončić (presjek): 1 - lončić; 2 - cilindrični induktor; 3 - feromagnetni štit; 4 - kućište; 5 - pokazatelj stanja obloge lončića; strelice - putanja kretanja tekućeg metala.
Lit.: Weinberg A.M. Indukcijske peći za topljenje. M., 1967; Toplotno inženjerstvo metalurške proizvodnje. M., 2002. Svezak 1: Teorijske osnove... T. 2: Projektovanje i rad peći; Indukcijske ložišne peći. 2nd ed. Jekaterinburg, 2002.
Topljenje metala indukcijom ima široku primjenu u raznim industrijama: metalurgiji, strojarstvu, nakitu. Jednostavna pećnica indukcijski tip za topljenje metala kod kuće možete ga sami sastaviti.
Zagrijavanje i topljenje metala u indukcijskim pećima nastaje uslijed unutarnjeg zagrijavanja i promjena u kristalnoj rešetki metala kada kroz njih prolaze visokofrekventne vrtložne struje. Ovaj proces se temelji na fenomenu rezonancije, u kojoj vrtložne struje imaju najveću vrijednost.
Kako bi izazvao protok vrtložnih struja kroz rastaljeni metal, on se postavlja u zonu djelovanja elektromagnetskog polja induktora - zavojnicu. Može biti u obliku spirale, osmice ili trolista. Oblik prigušnice ovisi o veličini i obliku obratka koji se zagrijava.
Zavojnica induktora je spojena na izvor izmjenične struje. U industrijskim topionicama koriste se struje industrijske frekvencije od 50 Hz; za topljenje malih količina metala u nakitu koriste se visokofrekventni generatori, jer su oni učinkovitiji.
Pregledi
Vrtložne struje zatvorene su u krugu ograničenom magnetskim poljem induktora. Stoga je zagrijavanje elemenata koji nose struju moguće i unutar zavojnice i izvana.
- Stoga su indukcijske peći dvije vrste:
- kanal, u kojem su kapaciteti za taljenje metala kanali smješteni oko induktora, a jezgra se nalazi unutar njega;
- loncu, koriste posebnu posudu - lončić od materijala otpornog na toplinu, obično uklonjivog.
Kanalna pećnica previše velika i dizajnirana za industrijske količine topljenja metala. Koristi se za taljenje lijevanog željeza, aluminija i drugih obojenih metala.
Peć za lončanje prilično kompaktan, koriste ga draguljari, radio -amateri, takva peć se može sastaviti vlastitim rukama i koristiti kod kuće.
Uređaj
- Domaća peć za topljenje metala ima prilično jednostavan dizajn i sastoji se od tri glavna bloka smještena u zajedničku zgradu:
- alternator visoka frekvencija;
- induktor - spiralni namot od bakrene žice ili cijevi, ručno izrađen;
- lončić.
Lončić je postavljen u induktor, krajevi namota su spojeni na izvor struje. Kada struja teče kroz namot, oko njega nastaje elektromagnetsko polje s promjenjivim vektorom. Vrtložne struje nastaju u magnetskom polju, usmjerene okomito na njegov vektor i prolazeći kroz zatvorenu petlju unutar namota. Prolaze kroz metal stavljen u lončić, zagrijavajući ga do tačke topljenja.
Prednosti indukcione peći:
- brzo i jednoliko zagrijavanje metala odmah nakon uključivanja jedinice;
- smjer zagrijavanja - grije se samo metal, a ne cijela instalacija;
- velika brzina topljenja i homogenost taline;
- nema isparavanja legiranih metalnih komponenti;
- instalacija je ekološki prihvatljiva i sigurna.
Pretvarač za zavarivanje može se koristiti kao generator indukcijske peći za taljenje metala. Generator također možete sastaviti vlastitim rukama prema donjim shemama.
Peć za topljenje metala na zavarivačkom pretvaraču
Ovaj dizajn je jednostavan i siguran jer su svi pretvarači opremljeni unutarnjom zaštitom od preopterećenja. U ovom slučaju, cijeli sklop peći svodi se na izradu induktora vlastitim rukama.
Obično se izvodi u obliku spirale od tankozidne bakrene cijevi promjera 8-10 mm. Sklopljena je prema šablonu potreban prečnik, postavljajući zavoje na udaljenost od 5-8 mm. Broj okreta je od 7 do 12, ovisno o promjeru i karakteristikama pretvarača. Ukupni otpor prigušnice mora biti takav da ne uzrokuje pretjeranu struju u pretvaraču, u protivnom će se aktivirati unutarnja zaštita.
Induktor se može pričvrstiti u grafitno ili PCB kućište i instalirati unutar lončića. Induktor možete jednostavno postaviti na površinu otpornu na toplinu. Kućište ne smije provoditi struju, inače će krug vrtložne struje proći kroz njega, a snaga instalacije će se smanjiti. Iz istog razloga, ne preporučuje se postavljanje stranih predmeta u zonu topljenja.
Prilikom rada s pretvaračem za zavarivanje, njegovo kućište mora biti uzemljeno! Utičnica i ožičenje moraju biti ocijenjeni prema trenutnom napajanju pretvarača.
Sustav grijanja privatne kuće temelji se na radu peći ili kotla, visokim performansama i dugim neprekidnim vijekom trajanja koji ovisi i o marki i o samoj instalaciji. uređaji za grijanje, te od pravilne ugradnje dimnjaka.
pronaći ćete preporuke za odabir kotla na čvrsto gorivo, a u sljedećem ćete se upoznati s vrstama i pravilima:
Tranzistorska indukcijska peć: krug
Ima ih mnogo Različiti putevi uradi sam. Prilično jednostavna i provjerena shema peći za taljenje metala prikazana je na slici:
- Da biste sami sastavili instalaciju, trebat će vam sljedeći dijelovi i materijali:
- dva tranzistora sa efektom polja tipa IRFZ44V;
- dvije diode UF4007 (možete koristiti i UF4001);
- otpornik 470 Ohm, 1 W (možete uzeti dva 0,5 W spojena u seriju);
- filmski kondenzatori za 250 V: 3 komada kapaciteta 1 μF; 4 komada - 220 nF; 1 komad - 470 nF; 1 komad - 330 nF;
- bakrena žica za namatanje u emajliranoj izolaciji Ø1,2 mm;
- bakrena žica za namatanje u emajliranoj izolaciji Ø2 mm;
- dva prstena iz prigušnica uklonjena iz računarska jedinica prehrana.
Slijed sastavljanja „uradi sam“:
- Tranzistori s efektom polja ugrađeni su u radijatore. Budući da se krug tijekom rada jako zagrijava, radijator mora biti dovoljno velik. Možete ih instalirati na jedan radijator, ali tada morate izolirati tranzistore od metala pomoću brtvi i podloška od gume i plastike. Ispis tranzistora s efektom polja prikazan je na slici.
- Potrebno je napraviti dva gušenja. Za njihovu proizvodnju, bakrena žica promjera 1,2 mm namotana je na prstenove izvađene iz jedinice za napajanje bilo kojeg računala. Ovi prstenovi su sastavljeni od feromagnetnog gvožđa u prahu. Na njih je potrebno namotati 7 do 15 zavoja žice, pokušavajući održavati udaljenost između zavoja.
- Gore navedene kondenzatore sakupite u bateriju ukupnog kapaciteta 4,7 μF. Kondenzatori su spojeni paralelno.
- Namotavanje induktora napravljeno je od bakrene žice promjera 2 mm. Omotajte 7-8 okreta namota na cilindrični predmet prikladan za promjer lončića, ostavite dovoljno dugi krajevi za povezivanje na kolo.
- Spojite elemente na ploči u skladu sa shemom. Kao izvor napajanja koristi se baterija od 12 V, 7,2 A / h. Trenutna potrošnja u načinu rada je oko 10 A, kapacitet baterije u ovom slučaju bit će dovoljan za otprilike 40 minuta. Ako je potrebno, tijelo peći je izrađeno od materijala otpornog na toplinu, na primjer, PCB-a. Snaga uređaja mogu se promijeniti promjenom broja zavoja namota induktora i njihovog promjera.
Indukcijski grijač za topljenje metala: video
Lampa indukcijska pećnica
Snažnija indukcijska peć za taljenje metala može se sastaviti vlastitim rukama na elektronskim cijevima. Dijagram uređaja prikazan je na slici.
Za generiranje visokofrekventne struje koriste se 4 paralelno spojene žarulje. Kao induktor se koristi bakrena cijev promjera 10 mm. Uređaj je opremljen trimer -kondenzatorom za regulaciju snage. Izdata frekvencija je 27,12 MHz.
Za sastavljanje kola potrebno vam je:
- 4 elektronske cijevi - tetrode, možete koristiti 6L6, 6P3 ili G807;
- 4 prigušnice za 100 ... 1000 μH;
- 4 kondenzatora na 0,01 μF;
- neonska indikatorska lampa;
- trimer kondenzator.
DIY montaža uređaja:
- Induktor je izrađen od bakrene cijevi koja ga savija u obliku spirale. Promjer petlji je 8-15 cm, udaljenost između petlji je najmanje 5 mm. Krajevi su kalajisani za lemljenje u kolo. Promjer induktora trebao bi biti 10 mm veći od promjera lončića postavljenog unutra.
- Postavite induktor u kućište. Može se napraviti od materijala otpornog na toplinu, neprovodljivog, ili od metala, koji osigurava toplinsku i električnu izolaciju od elemenata kruga.
- Kaskade svjetiljki sastavljene su prema shemi s kondenzatorima i prigušnicama. Kaskade su povezane paralelno.
- Priključena je neonska indikatorska lampica - to će signalizirati da je krug spreman za rad. Lampa se izvlači do kućišta instalacije.
- Krug uključuje trimer sa promjenjivim kondenzatorom, njegova ručka je također izvedena do kućišta.
Za sve ljubitelje hladno dimljenih delicija predlažemo da naučite kako brzo i jednostavno napraviti pušnicu vlastitim rukama i upoznati se s foto i video uputama za izradu generatora dima za hladno pušenje.
Rashladni krug
Industrijske topionice opremljene su sistemom prisilnog hlađenja na bazi vode ili antifriza. Izvođenje vodenog hlađenja kod kuće zahtijevat će dodatne troškove, uporedive po cijeni sa cijenom same topionice metala.
Zračno hlađenje pomoću ventilatora moguće je ako je ventilator dovoljno udaljen. Inače, metalni namot i drugi elementi ventilatora poslužit će kao dodatni krug za zatvaranje vrtložnih struja, što će smanjiti učinkovitost jedinice.
Elementi elektroničkih kola i lampe također se mogu aktivno zagrijati. Za njihovo hlađenje predviđeni su hladnjaci.Mjere zaštite na radu
- Glavna opasnost tijekom rada je opasnost od opeklina od zagrijanih elemenata instalacije i rastopljenog metala.
- Krug lampe uključuje visokonaponske elemente, pa se mora staviti u zatvorenu kutiju, isključujući slučajno dodirivanje elemenata.
- Elektromagnetsko polje može utjecati na objekte izvan kućišta uređaja. Stoga je prije rada bolje obući odjeću bez metalnih elemenata, ukloniti je s područja pokrivanja. složeni uređaji: telefoni, digitalni fotoaparati.
Peć za topljenje kod kuće može se koristiti i za brzo zagrijavanje metalnih elemenata, na primjer, pri kalajisanju ili oblikovanju. Karakteristike predstavljenih instalacija mogu se prilagoditi specifičnom zadatku promjenom parametara induktora i izlaznog signala generatorskih sklopova - na ovaj način možete postići njihovu maksimalnu efikasnost.
Električno grijanje ima jednu važnu prednost - povećanu sigurnost. Unatoč mogućnosti strujnog udara i prisutnosti vode u sistemu, električni kotlovi ostaju traženi kao oprema za grijanje (sa ispravna instalacija i neće oštetiti vezu). Neki električni kotlovi koriste indukcijsko grijanje, koje se smatra još sigurnijim. Na čemu se zasniva ovaj princip grijanja i kako se koristi u grijaćoj opremi?
Šta je indukcijsko grijanje
U klasičnim električnim kotlovima, poput kotlova Proterm, postoje najobičniji grijaći elementi uronjeni u rashladnu tekućinu. Dovodi im se električna energija, grijaći elementi se zagrijavaju i počinju zagrijavati vodu u sustavu grijanja. Ova shema grijanja ima nekoliko nedostataka:
- stvaranje kamenca - tijekom rada grijaćih elemenata na grijaćim elementima se formira kamenac, što smanjuje efikasnost opreme;
- prisustvo direktnog kontakta sa vodom - Grijaći elementi nalaze se direktno u vodi, pa električni kvar može dovesti do strujnog udara(u odsustvu normalnog uzemljenja);
- niska pouzdanost grijaćih elemenata - unatoč prisutnosti posebno otpornih grijaćih tijela, u velikoj većini kotlova postoje stari grijaći elementi koji se ne odlikuju pouzdanošću.
Indukcijsko zagrijavanje vode omogućuje vam da se riješite gore navedenih nedostataka. oprema za grijanje ispada da je složeniji, ali i učinkovitiji i pouzdaniji.
Grijaći element u takvim kotlovima je zavojnica.
Krug indukcijskog grijanja u električnim kotlovima za grijanje osigurava sljedeće elemente - to su elektronika za upravljanje i proizvodnju, induktori i cijev sa rashladnom tekućinom. Od ovih elemenata se sastoji (shematski) jednostavan indukcijski kotao. Rashladna tekućina ulazi u cijev koja prolazi kroz prigušnice, zagrijava se do određena temperatura i poslati nazad u sistem grijanja.
Koje su prednosti indukcijskog grijanja?
- Nema stvaranja kamenca - nema direktnog kontakta grejni element sa rashladnom tečnošću, pa kamen ovdje zaista nedostaje.
- Trajnost opreme - sam proces nastaje zbog visokofrekventnih struja koje generira elektronika... Unatoč povećanoj složenosti opreme, vrlo je pouzdana.
- Minimalno curenje - rashladna tekućina teče kroz čvrstu cijev koja prolazi kroz prigušnice. Stoga su curenja moguća samo izvan indukcijskih kotlova, ali ne i u njima.
- Mogućnost dugotrajnog rada u najintenzivnijem načinu rada - ovaj princip rada čini električne kotlove izuzetno izdržljivim.
Indukcijsko grijanje se dokazalo sa najbolja strana, ali još nije moguće u potpunosti zamijeniti bojlere grijaćih elemenata - to utječe visoka cijena opreme i njene glomaznosti. Ali indukcijski kotao možete sami napraviti.
Princip indukcijskog grijanja
Ova se tehnologija široko koristi u metalurškoj industriji.
Indukcijsko grijanje staro je više od 100 godina, pa se ne može nazvati novošću. Koristi se u mnogim područjima, posebno u industriji. Instalacije za indukcijsko grijanje aktivno se koriste u metaloprerađivačkim radnjama. Ranije se ugljen koristio za topljenje metala ili prirodni gas, sada to rade struje visoke frekvencije. Ova tehnologija u odnosu na metale omogućuje vam da smanjite dimenzije peći i postignete njihovu visoku produktivnost.
Kako indukcijsko grijanje općenito funkcionira? Princip rada grijača je vrlo jednostavan - zagrijavanje se vrši zbog stvaranja visokofrekventnih struja koje napajaju prigušnice. Sami induktori su snažni zavojnici unutar kojih se stvara naizmjenično magnetsko polje... Zavojnice nemaju jezgre - umjesto toga ovdje rade zagrijani materijali. Na primjer, indukcijska peć za topljenje metala je velika zavojnica unutar koje se postavlja metalne praznine za dalju obradu.
Uključivanjem generatora dolazi do stvaranja snažnih vrtložnih tokova magnetske indukcije, uslijed čega se metali smješteni unutar induktora počinju zagrijavati. Što se tiče kotlova za grijanje, ovdje je jezgra induktora metalna cijev kroz koju teče rashladna tekućina - pod utjecajem vrtložnih struja cijev i rashladna tekućina se zagrijavaju i šalju toplinu u sustav grijanja.
Prolazeći kroz zavojnicu, rashladna tekućina se zagrijava i prenosi toplinu do radijatora grijanja.
Tehnologija indukcijskog grijanja izuzetno je jednostavna i efikasna. Na svojoj osnovi, moderno kotlovi za grijanje koji ne zahtijevaju često održavanje i imaju dug vijek trajanja. Istina, njihove zasluge se obično precenjuju, zbog čega ljudi stvaraju mnogo lažnih utisaka. Evo nekoliko primjera.
- Prodavači često govore o učinkovitosti kotlova za indukcijsko grijanje - to je djelomično istina, ali vjerojatno neće uštedjeti više od nekoliko posto. U isto vrijeme, robne marke govore o uštedi do 20-30%.
- Brzina zagrijavanja - indukcijski kotlovi zagrijati rashladnu tekućinu malo brže od analoga grijaćih elemenata. Ali ta se brzina ne može nazvati revolucionarnom.
- Novost tehnologije - kao što smo rekli, ovu tehnologiju poznata je više od sto godina.
Grijanje zasnovano na ovoj tehnologiji zadovoljava dugim vijekom trajanja, bez potrebe za dodatnim održavanjem i bez kamenca - u tom pogledu spremni su konkurirati bilo kojim drugim električnim kotlovima.
Indukcijsko grijanje 14.03.2015
U indukcijskim pećima i uređajima toplina u električno provodljivom zagrijanom tijelu oslobađa se strujama koje u njemu inducira naizmjenično elektromagnetsko polje. Dakle, ovdje se vrši direktno zagrijavanje.
Indukcijsko zagrijavanje metala temelji se na dva fizička zakona: Faraday-Maxwellov zakon elektromagnetske indukcije i Joule-Lenzov zakon. Metalna tijela (obratci, dijelovi itd.) Smještena su u naizmjenično magnetsko polje koje pobuđuje vrtlog električno polje... EMF indukcije određen je brzinom promjene magnetskog toka. Pod djelovanjem EMF indukcije, vrtložne struje (zatvorene unutar tijela) teku u tijelima, emitirajući toplinu prema Joule-Lenz-ovom zakonu. Ovaj EMF stvara u metalu naizmjenična struja, toplinska energija koju oslobađaju ove struje uzrok je zagrijavanja metala. Indukcijsko grijanje je direktno i beskontaktno. Omogućuje vam da postignete temperaturu dovoljnu za taljenje većine vatrostalnih metala i legura.
Ispod reza video sa uređajem snage 12 vati
Indukcijsko zagrijavanje i otvrdnjavanje metala Intenzivno indukcijsko zagrijavanje moguće je samo u elektromagnetskim poljima visokog intenziteta i frekvencije, koja stvaraju posebni uređaji - induktori. Induktori se napajaju iz mreže od 50 Hz (industrijske frekvencijske instalacije) ili iz pojedinačnih izvora napajanja - generatora i pretvarača srednje i visoke frekvencije.
Najjednostavniji induktor uređaja za indirektno indukcijsko zagrijavanje niske frekvencije je izolirani vodič (izdužen ili namotan), postavljen unutra metalna cijev ili postavljeni na njegovu površinu. Kada struja teče kroz vodič-induktor, vrtložne struje koje je zagrijavaju induciraju se u cijevi. Toplina iz cijevi (može biti i lončić, posuda) prenosi se u zagrijani medij (voda koja teče kroz cijev, zrak itd.).
Najčešće korišteno direktno indukcijsko zagrijavanje metala na srednjim i visokim frekvencijama. Za to se koriste prigušnice posebnog dizajna. Induktor emitira elektromagnetski val koji pada na zagrijano tijelo i prigušen je u njemu. Energija apsorbiranog vala se u tijelu pretvara u toplinu. Za grijanje ravna tela koristite ravne prigušnice, cilindrične praznine - cilindrične (solenoidne) prigušnice. V opšti slučaj možda jesu kompleksnog oblika zbog potrebe koncentriranja elektromagnetske energije u željenom smjeru.
Značajka unosa indukcijske energije je mogućnost reguliranja prostorne lokacije zone protoka vrtložne struje. Prvo, vrtložne struje teku unutar područja koje pokriva induktor. Zagrijava samo onaj dio tijela koji je u magnetskoj vezi s induktorom, bez obzira na to ukupne dimenzije telo. Drugo, dubina zone cirkulacije vrtložnih struja i, prema tome, zona oslobađanja energije ovisi, između ostalih faktora, o frekvenciji struje induktora (povećava se na niskim frekvencijama i smanjuje se sa povećanjem frekvencije). Učinkovitost prijenosa energije s induktora na zagrijanu struju ovisi o veličini razmaka između njih i povećava se s njenim smanjenjem.
Indukcijsko grijanje koristi se za površinsko stvrdnjavanje čeličnih proizvoda, zagrijavanjem za plastične deformacije (kovanje, štancanje, prešanje itd.), Taljenje metala, toplinsku obradu (žarenje, kaljenje, normalizacija, kaljenje), zavarivanje, navarivanje, lemljenje metala.
Za grijanje se koristi indirektno indukcijsko grijanje tehnološke opreme(cjevovodi, kontejneri itd.), zagrijavanje tekućih medija, sušenje premaza, materijala (na primjer, drvo). Najvažniji parametar instalacije za indukcijsko grijanje - učestalost. Za svaki proces (površinsko očvršćavanje, zagrijavanjem) postoji optimalan raspon frekvencija koji pruža najbolje tehnološke i ekonomski pokazatelji... Za indukcijsko zagrijavanje koriste se frekvencije od 50 Hz do 5 MHz.
Prednosti indukcijskog grijanja
1) Prijenos električne energije direktno u zagrijano tijelo omogućava direktno zagrijavanje provodljivih materijala. U tom se slučaju brzina zagrijavanja povećava u usporedbi s instalacijama indirektnog djelovanja, u kojima se proizvod zagrijava samo s površine.
2) Za prijenos električne energije direktno u zagrijano tijelo nisu potrebni kontaktni uređaji. Pogodan je u uvjetima automatizirane linijske proizvodnje, pri upotrebi vakuumske i zaštitne opreme.
3) Zbog pojave površinskog efekta, maksimalna snaga se oslobađa u površinskom sloju zagrijanog proizvoda. Stoga indukcijsko zagrijavanje tijekom kaljenja osigurava brzo zagrijavanje površinskog sloja proizvoda. To omogućava postizanje visoke površinske tvrdoće dijela sa relativno viskoznom sredinom. Površinski proces indukciono kaljenje brži i ekonomičniji od ostalih metoda površinskog očvršćavanja proizvoda.
4) Indukcijsko grijanje u većini slučajeva poboljšava produktivnost i poboljšava radne uvjete.
Evo još jednog neobičnog efekta: podsjetit ću vas i na to. Također smo razgovarali o i Originalni članak se nalazi na web stranici InfoGlaz.rf Link do članka iz kojeg je napravljena ova kopija je
Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Ovaj članak ili odjeljak sadrži ili vanjske reference, ali izvori pojedinačnih tvrdnji nisu jasni zbog nedostatka fusnota.
Istorija indukcionog grejanjaOtkriće elektromagnetske indukcije 1831. pripada Faradayu. Kada se vodič kreće u polju magneta, u njemu se inducira EMF, baš kao i pri kretanju magneta, čije linije sile sijeku provodno kolo. Struja petlje naziva se inducirana. Izumi mnogih uređaja temelje se na zakonu elektromagnetske indukcije, uključujući i one koji određuju - generatore i transformatore koji stvaraju i distribuiraju električnu energiju, što je temeljna osnova čitave elektroindustrije. 1841. godine James Joule (i nezavisno od njega Emil Lenz) formulirao je kvantitativnu procjenu toplinskog učinka električne struje: "Snaga topline koja se oslobađa po jedinici volumena medija tijekom protoka električne struje proporcionalna je proizvodu gustoće električne struje prema veličini električnog polja "(Jouleov zakon - Lenz). Toplinsko djelovanje inducirana struja dovela je do potrage za uređajima za beskontaktno zagrijavanje metala. Prve pokuse zagrijavanja čelika indukcijskom strujom napravio je E. Colby u SAD -u. Prvi uspješno funkcionirajući tzv. Indukcijska peć od čeličnog kanala izgrađena je 1900. godine u Benedicks Bultfabriku u Gysingu u Švedskoj. U uglednom časopisu tog doba "INŽENJER" 8. jula 1904. pojavio se poznati, gdje švedski pronalazač, inženjer F. A. Kjellin govori o svom razvoju. Peć se napajala jednofaznim transformatorom. Topljenje je provedeno u loncu u obliku prstena, metal u njemu predstavlja sekundarni namot transformatora koji se napaja strujom 50-60 Hz. Prva peć od 78 kW puštena je u rad 18. marta 1900. godine i pokazala se vrlo neekonomičnom, budući da je kapacitet topljenja bio samo 270 kg čelika dnevno. Sljedeća peć je proizvedena u novembru iste godine sa snagom od 58 kW i kapacitetom od 100 kg za čelik. Peć je pokazala visoku efikasnost, kapacitet topljenja je bio od 600 do 700 kg čelika dnevno. Međutim, pokazalo se da je trošenje obloge od toplinskih vibracija na neprihvatljivoj razini, a česta zamjena obloge smanjila je ukupnu učinkovitost. Izumitelj je došao do zaključka da je za maksimalne performanse taljenja potrebno ostaviti značajan dio taline prilikom odvodnje, čime se izbjegavaju mnogi problemi, uključujući trošenje obloge. Ova metoda taljenja čelika s ostatkom, koja je nazvana "močvara", preživjela je do danas u nekim industrijama gdje se koriste peći velikog kapaciteta. U svibnju 1902. puštena je u rad značajno poboljšana peć kapaciteta 1800 kg, ispuštanje 1000-1100 kg, ostatak 700-800 kg, snaga 165 kW, kapacitet topljenja čelika mogao je doseći 4100 kg po dan! Ovaj rezultat u potrošnji energije od 970 kWh / t je impresivan po svojoj efikasnosti, što ne zaostaje mnogo za trenutnom produktivnošću od oko 650 kWh / t. Prema proračunima izumitelja, od potrošnje energije od 165 kW izgubljeno je 87,5 kW, korisno toplotna snaga iznosio je 77,5 kW, postignuta je vrlo visoka ukupna efikasnost, jednaka 47%. Učinkovitost se objašnjava prstenastim dizajnom lončića, koji je omogućio izradu višeokretnog induktora niske struje i visokog napona - 3000 V. Suvremene peći s cilindričnim loncem mnogo su kompaktnije, zahtijevaju manje kapitalnih ulaganja, lakši su za rukovanje, opremljeni mnogim poboljšanjima tokom sto godina razvoja, ali je efikasnost nevažna. Istina, izumitelj je u svojoj publikaciji zanemario činjenicu da se električna energija ne plaća za aktivnu snagu, već za punu snagu, koja je na frekvenciji od 50-60 Hz približno dvostruko veća od aktivne snage. I unutra savremene peći reaktivnu snagu kompenzira kondenzatorska banka. Svojim izumom inženjer F. A. Kjellin inicirao je razvoj industrijskih kanalskih peći za taljenje obojenih metala i čelika u industrijskim zemljama Evrope i Amerike. Prijelaz iz kanalskih peći 50-60 Hz u moderne visokofrekventne lončane peći trajao je od 1900. do 1940. godine. Princip radaIndukcijsko zagrijavanje je zagrijavanje materijala električnim strujama induciranim izmjeničnim magnetskim poljem. Posljedično, ovo je zagrijavanje proizvoda od vodljivih materijala (vodiča) pomoću magnetskog polja induktora (izvori izmjeničnog magnetskog polja). Indukcijsko zagrijavanje se vrši na sljedeći način. Električno vodljivi (metalni, grafitni) komad smješten je u takozvani induktor, koji je jedan ili više zavoja žice (najčešće bakrene). Snažne struje induciraju se u induktoru pomoću posebnog generatora različite frekvencije(od deset Hz do nekoliko MHz), uslijed čega oko induktora nastaje elektromagnetsko polje. Elektromagnetsko polje izaziva vrtložne struje u izratku. Vrtložne struje zagrijavaju obradak pod utjecajem Joulove topline. Sustav induktora radnog komada je transformator bez jezgre u kojem je induktor primarni namot. Obradak je poput kratko spojenog sekundarnog namota. Magnetski tok između namotaja zatvoren je u zraku. Na velikoj frekvenciji vrtložne struje istiskuju magnetsko polje koje oni stvaraju u tanke površinske slojeve obratka Δ (učinak kože), zbog čega se njihova gustoća naglo povećava, a radni predmet se zagrijava. Donji metalni slojevi zagrijavaju se zbog toplinske vodljivosti. Nije važna struja, već velika gustoća struje. U sloju kože Δ, gustoća struje se povećava za puta u odnosu na gustoću struje u izratku, dok se 86,4% topline iz ukupnog oslobađanja topline oslobađa u sloju kože. Dubina sloja kože ovisi o frekvenciji zračenja: što je veća frekvencija, tanji je sloj kože. Takođe zavisi od relativne magnetske propustljivosti μ materijala obratka. Za željezo, kobalt, nikal i magnetske legure na temperaturama ispod Kirijeve točke μ ima vrijednost od nekoliko stotina do desetina hiljada. Za ostale materijale (taline, obojeni metali, tekuća nisko topljiva eutektika, grafit, električno provodljiva keramika itd.) Μ je približno jednak jedinici. Formula za izračunavanje dubine kože u mm: , gdje μ 0 = 4π⋅10 −7 - magnetska konstanta H / m, ρ - električni otpor materijala obradaka pri temperaturi obrade, Ohm * m, f- frekvencija elektromagnetskog polja koje generira induktor, Hz. Na primjer, na frekvenciji od 2 MHz, dubina sloja kože za bakar iznosi oko 0,25 mm, za željezo ≈ 0,001 mm. Induktor se tijekom rada jako zagrijava jer apsorbira vlastito zračenje. Osim toga, upija toplotnog zračenja iz usijanog obratka. Induktori su izrađeni od bakrenih cijevi hlađenih vodom. Voda se dovodi usisavanjem - to osigurava sigurnost u slučaju prodiranja ili drugog smanjenja tlaka u induktoru. Aplikacija
Prednosti
nedostatke
Levitacijsko grijanjeUređaji za indukcijsko grijanjeGeneratori indukcijske strujeZagrijavanje grijanja je induktivna zavojnica koja je dio radnog oscilatornog kruga s kompenzacijskom baterijom kondenzatora. Njihanje kruga provodi se ili uz pomoć elektroničkih cijevi ili uz pomoć poluvodičkih elektroničkih ključeva. U instalacijama s radnom frekvencijom do 300 kHz koriste se pretvarači na IGBT sklopovima ili MOSFET tranzistori. Takve instalacije namijenjene su zagrijavanju velikih dijelova. Za zagrijavanje malih dijelova koriste se visoke frekvencije (do 5 MHz, raspon srednjih i kratkih valova), visokofrekventne instalacije izgrađene su na elektronskim cijevima. Također, za grijanje malih dijelova grade se instalacije povećane frekvencije na MOSFET tranzistorima za radne frekvencije do 1,7 MHz. Upravljanje tranzistorima i njihova zaštita na višim frekvencijama predstavlja određene poteškoće, pa su postavke veće frekvencije i dalje prilično skupe. Induktor za zagrijavanje malih dijelova ima malu veličinu i nizak induktivitet, što dovodi do smanjenja faktora kvalitete radnog oscilatornog kruga na niskim frekvencijama i smanjenja efikasnosti, a predstavlja i opasnost za glavni oscilator (pri niskim frekvencijama induktivna reaktivnost induktora (zavojnica oscilirajućeg kruga) je mala, a kratki spoj na zavojnici (induktor). Faktor kvalitete oscilirajućeg kruga proporcionalan je L / C, oscilirajući krug s niskim faktorom kvalitete je vrlo slabo "napumpano" energijom. Za povećanje faktora kvalitete oscilirajućeg kruga koriste se dva načina:
Budući da induktor najefikasnije radi na visokim frekvencijama, indukcijsko zagrijavanje dobilo je industrijsku primjenu nakon razvoja i početka proizvodnje snažnih generatorskih svjetiljki. Prije Prvog svjetskog rata indukcijsko grijanje je bilo ograničene upotrebe. U to vrijeme kao generatori su korišteni strojni generatori povećane frekvencije (rad V.P. Vologdina) ili instalacije za pražnjenje iskri. Krug generatora može biti, u načelu, bilo koji (multivibrator, RC-generator, generator s neovisnom pobudom, različiti generatori opuštanja), koji radi na opterećenju u obliku zavojnice-induktora i ima dovoljnu snagu. Takođe je potrebno da frekvencija vibracija bude dovoljno visoka. Na primjer, za "rezanje" u nekoliko sekundi čelična žica promjera 4 mm potrebna je oscilatorna snaga od najmanje 2 kW pri frekvenciji od najmanje 300 kHz. Odaberite shemu prema sledećim kriterijumima: pouzdanost; stabilnost fluktuacija; stabilnost snage koja se oslobađa u izratku; jednostavnost proizvodnje; jednostavnost prilagođavanja; minimalni broj dijelova za smanjenje troškova; korištenje dijelova koji zajedno smanjuju težinu i dimenzije itd. Dugi niz desetljeća induktivna trotočka korištena je kao generator visokofrekventnih oscilacija (Hartley generator, generator s autotransformatorom povratne informacije, kolo na razdjelniku napona induktivne petlje). Ovo je samopobudni krug paralelnog napajanja anode i sklop za odabir frekvencije napravljen na oscilatornom krugu. Uspješno se koristi i nastavlja se koristiti u laboratorijima, nakitnim radionicama, industrijska preduzeća kao i u amaterskoj praksi. Na primjer, tijekom Drugog svjetskog rata na takvim je instalacijama izvršeno površinsko očvršćavanje valjaka tenka T-34. Nedostaci tri tačke:
Pod vodstvom Babata, Lozinskog i drugih znanstvenika razvijena su generatorska kola s dva i tri kruga s više visoka efikasnost(do 70%), kao i bolje držanje radne frekvencije. Njihov princip rada je sljedeći. Zbog upotrebe spojenih krugova i slabljenja veze između njih, promjena induktivnosti radnog kruga ne povlači za sobom snažnu promjenu frekvencije kruga za podešavanje frekvencije. Radio predajnici su dizajnirani po istom principu. Moderni HDTV generatori su pretvarači zasnovani na IGBT sklopovima ili moćnim MOSFET tranzistorima, obično izrađeni u shemi mosta ili polumosta. Radite na frekvencijama do 500 kHz. Kapije tranzistora se otvaraju pomoću upravljačkog sistema mikrokontrolera. Sustav upravljanja, ovisno o zadatku koji vam predstoji, omogućuje vam automatsko držanje:
Na primjer, kada se magnetski materijal zagrije iznad Curie točke, debljina sloja kože naglo se povećava, gustoća struje opada, a radni predmet počinje se grijati lošije. Također, magnetska svojstva materijala nestaju i proces preokreta magnetizacije prestaje - radni predmet počinje se gore zagrijavati. Problem indukcijskog zagrijavanja obratka izrađenih od magnetskih materijala: Ako pretvarač za indukcijsko grijanje nije autogenerator, nema automatski krug za upravljanje frekvencijom i radi od vanjskog glavnog oscilatora (na frekvenciji bliskoj rezonantnoj frekvenciji titrajnog kruga "induktor - kompenzacijska kondenzatorska banka"). U trenutku uvođenja obratka iz magnetskog materijala u induktor (ako je veličina obratka dovoljno velika i razmjerna veličini induktora), induktivnost induktora naglo raste, što dovodi do naglog smanjenja frekvencija sopstvene rezonance oscilatornog kola i njeno odstupanje od frekvencije glavnog oscilatora. Krug izlazi iz rezonance s glavnim oscilatorom, što dovodi do povećanja njegovog otpora i naglog smanjenja snage koja se prenosi na obradak. Ako je snaga instalacije regulirana vanjskim napajanjem, prirodna reakcija operatera je povećanje napona napajanja instalacije. Kad se radni predmet zagrije do Curie točke, njegova magnetska svojstva nestaju, prirodna frekvencija oscilatornog kruga vraća se na frekvenciju glavnog oscilatora. Otpor kruga naglo se smanjuje, potrošena struja naglo raste. Ako operater nema vremena ukloniti povećani napon napajanja, instalacija se pregrijava i ne uspijeva. Ako je instalacija opremljena automatskim upravljačkim sistemom, tada upravljački sistem mora pratiti prijelaz kroz Kirijevu točku i automatski smanjiti frekvenciju glavnog oscilatora, prilagođavajući ga rezonanciji s oscilirajućim krugom (ili smanjiti isporučenu snagu ako je frekvencija promjena je neprihvatljiva). Ako se zagrijavaju nemagnetni materijali, gore navedeno nije važno. Uvođenje obratka iz nemagnetskog materijala u induktor praktično ne mijenja induktivitet induktora i ne pomiče rezonantnu frekvenciju radnog oscilatornog kruga, a nema ni potrebe za upravljačkim sistemom. Ako su dimenzije obratka mnoge manje veličine induktor, onda također ne mijenja jako rezonanciju radnog kruga. Indukcijski štednjaciIndukcijsko kuhalo-kuhinjski električni štednjak koji zagrijava metalne posude induciranim vrtložnim strujama generiranim visokofrekventnim magnetskim poljem, frekvencije 20-100 kHz. Takva peć ima visoku učinkovitost u odnosu na grijaće elemente s električnim štednjacima, jer se manje topline troši na zagrijavanje kućišta, a osim toga nema ubrzanja i perioda hlađenja (kada se energija koja se generira, ali koju posuđe ne apsorbira troši uzalud). Indukcijska peć za topljenjeIndukcijske (beskontaktne) peći za topljenje su električne peći za taljenje metala u kojima se zagrijavanje događa zbog vrtložnih struja koje nastaju u metalnom loncu (i metalu) ili samo u metalu (ako lončić nije izrađen od metala; ovaj način grijanja je više efikasan ako je lončić loše izoliran). Primjedbe
vidi takođeNapišite recenziju članka "Indukcijsko grijanje"LinkoviKnjiževnost
Odlomak iz indukcijskog grijanja- Pa, grofice! Kakvo će sote biti od lješnjaka, ma chere! Pokušao sam; Nisam dao hiljadu rubalja za Tarasku nizašta. Troškovi!Sjeo je pored svoje žene, bacivši hrabre ruke na koljena i razbarušivši sijedu kosu. - Šta želite, grofice? - To je ono, prijatelju, - šta si to uprljao ovde? Rekla je, pokazujući na prsluk. "To je strašno, zar ne", dodala je smiješeći se. - Evo šta, računajte: treba mi novac. Lice joj je postalo tužno. - Ah, grofice! ... Grof se mučio, vadeći novčanik. - Treba mi mnogo, grofe, treba mi petsto rubalja. A ona je, izvadivši maramicu od kambrije, protrljala njome prsluk svog muža. - Sad. Hej, ko je tamo? - povikao je takvim glasom kao što viču samo ljudi, uvjereni da će oni koje zovu bezglavo požuriti na njihov poziv. - Pošalji mi Mitenku! Mitenka, sin tog plemića, odgojen od strane grofa, koji je sada vodio sve njegove poslove, ušao je u sobu tihim koracima. "To je ono, draga moja", rekao je grof poštovanom mladiću kad je ušao. "Dovedite mi ..." razmišljao je. - Da, 700 rubalja, da. Gle, nemojte donositi tako otrcane i prljave kao ono vrijeme, već dobre, za groficu. "Da, Mitenka, molim te, budi čist", reče grofica, tužno uzdahnuvši. - Vaša ekselencijo, kada ćete naručiti dostavu? - rekla je Mitenka. "Ako vam je to poznato ... Međutim, nemojte se toliko brinuti", dodao je, primijetivši kako je grof već počeo teško i ubrzano disati, što je uvijek bio znak početka bijesa. - Bio sam i zaboravio ... Hoćete li ovog trenutka naručiti isporuku? - Da, da, onda donesi. Dajte ga grofici. "Kakvo zlato imam, ova Mitenka", dodao je grof, smiješeći se kad je mladić otišao. - Nije da je to nemoguće. Ne mogu to podnijeti. Sve je moguće. - Ah, novac, grof, novac, koliko tuge imaju na svijetu! Rekla je grofica. - I stvarno mi treba ovaj novac. "Vi ste, grofice, dobro poznati kolut", reče grof i poljubivši ženinu ruku, vrati se u radnu sobu. Kad se Anna Mikhailovna ponovno vratila iz Bezuhoja, grofica je već imala novac, sav u potpuno novim papirićima, ispod rupčića na stolu, a Anna Mikhailovna je primijetila da je groficu nešto uznemirilo. - Pa, prijatelju? - upita grofica. - Oh, u kakvom je užasnom položaju! Ne možete ga prepoznati, tako je loš, tako loš; Ostao sam minutu i nisam rekao dvije riječi ... "Annette, zaboga, ne odbijaj me", reče grofica iznenada, pocrvenjevši, što je bilo toliko čudno na njenom sredovečnom, mršavom i važnom licu, uzimajući novac ispod marame. Anna Mikhailovna je odmah shvatila o čemu se radi i sagnula se da spretno zagrli groficu u pravom trenutku. - Evo Borisa od mene, za šivenje uniforme ... Anna Mikhailovna ju je već grlila i plakala. Grofica je takođe plakala. Plakali su da su prijateljski nastrojeni; i da su ljubazni; i da su oni, prijatelji mladosti, zauzeti tako niskom temom - novcem; i da im je mladost prošla ... Ali suze obojice bile su ugodne ... Grofica Rostova sa svojim kćerima i već sa veliki broj gosti su sjedili u dnevnoj sobi. Grof je poveo muške goste u svoju radnu sobu, ponudivši im svoju lovačku zbirku turskih lula. Povremeno bi izlazio i pitao: je li stigla? Očekivali su Mariju Dmitrievnu Akhrosimovu, nadimkom strašni zmaj u društvu, [strašnog zmaja] damu poznatu ne po svom bogatstvu, ne po časti, već po svojoj neposrednosti uma i iskrenoj jednostavnosti adrese. Marija Dmitrijevna znala je kraljevsko porodično ime, poznavala je celu Moskvu i ceo Peterburg, a oba grada, začuđena nad njom, potajno se smejala njenoj grubosti, pričala viceve o njoj; ipak, svi, bez izuzetka, poštovali su je i plašili je se. Bilo je vremena prije večere kada okupljeni gosti nisu započeli dugi razgovor u očekivanju poziva na užinu, ali su istovremeno smatrali da je potrebno promiješati se i ne šutjeti kako bi pokazali da nisu nimalo nestrpljivi da sednem za sto. Vlasnici bacaju pogled na vrata i s vremena na vrijeme međusobno pogledaju. Ovim izgledom gosti pokušavaju pogoditi koga ili šta još čekaju: važnog kasnog rođaka ili hranu koja još nije sazrela. Na muškom kraju stola razgovor je postajao sve življi. Pukovnik je rekao da je manifest o objavi rata već objavljen u Sankt Peterburgu i da je kopija koju je sam vidio sada dostavljena kurirom glavnokomandujućem. Bostonski stolovi bili su razmaknuti, priređene zabave, a grofovi gosti smješteni su u dvije salone, sofi i biblioteci. |