Încălzire prin inducție. Bazele. Cum să faci un încălzitor cu inducție cu propriile mâini

Înainte de a vorbi despre cum să asamblați un de casă încălzire prin inducție Atelier, trebuie să aflați ce este și pe ce principiu funcționează.

Istoria încălzitoarelor cu inducție

În perioada 1822-1831, celebrul om de știință englez Faraday a efectuat o serie de experimente, al căror scop a fost de a realiza transformarea magnetismului în energie electrica. A petrecut mult timp în laboratorul său. Până când într-o zi, în 1831, Michael Faraday și-a atins în sfârșit scopul. Omul de știință a reușit în sfârșit să obțină un curent electric în înfășurarea primară a firului, care a fost înfășurat pe un miez de fier. Așa a fost descoperită inducția electromagnetică.

Putere de inducție

Această descoperire a început să fie folosită în industrie, în transformatoare, diverse motoare și generatoare.

Cu toate acestea, această descoperire a devenit cu adevărat populară și necesară doar 70 de ani mai târziu. În timpul ascensiunii și dezvoltării industriei metalurgice, noi, metode moderne topirea metalelor în condiţii de producţie metalurgică. Apropo, prima topitorie care a folosit un încălzitor cu inducție vortex a fost lansată în 1927. Fabrica era situată în micul oraș englez Sheffield.

Atât în coadă, cât și în coamă

În anii 80, principiul inducției era deja aplicat program complet. Inginerii au reușit să creeze încălzitoare care funcționau pe același principiu de inducție ca un cuptor metalurgic pentru topirea metalelor. Atelierele fabricilor erau încălzite cu astfel de dispozitive. Puțin mai târziu au început să se elibereze aparate de uz casnic. Și unii meșteri nu le-au cumpărat, ci au asamblat încălzitoare cu inducție cu propriile mâini.

Principiul de funcționare

Daca dezasamblati centrala tip de inducție, apoi acolo vei găsi miezul, electric și izolatie termica, apoi corpul. Diferența dintre acest încălzitor și cele folosite în industrie este înfășurarea toroidală cu conductori de cupru. Este situat între două țevi sudate între ele. Aceste țevi sunt fabricate din oțel feromagnetic. Peretele unei astfel de țevi este mai mare de 10 mm. Ca rezultat al acestui design, încălzitorul are mult mai puțină greutate, mai mult randament ridicat, precum și dimensiuni mici. O țeavă cu înfășurare acționează ca miez aici. Iar celălalt servește direct la încălzirea lichidului de răcire.

Curentul de inducție, care este generat de un câmp magnetic frecventa inalta de la înfășurarea exterioară la țeavă, încălzește lichidul de răcire. Acest proces provoacă vibrații ale pereților. Datorită acestui fapt, scara nu se depune pe ele.

Încălzirea are loc datorită faptului că miezul se încălzește în timpul funcționării. Temperatura acestuia crește din cauza curenților turbionari. Acestea din urmă se formează datorită câmp magnetic, care, la rândul său, este generat de curenți de înaltă tensiune. Așa funcționează un încălzitor de apă cu inducție și multe cazane moderne.

Putere de inducție DIY

Dispozitivele de încălzire care folosesc electricitatea ca energie sunt cât mai convenabile și confortabile de utilizat. Sunt mult mai sigure decât echipamentele pe gaz. În plus, în acest caz nu există funingine sau funingine.

Unul dintre dezavantajele unui astfel de încălzitor este consumul ridicat de energie electrică. Pentru a economisi cumva bani, meșterii au învățat să asambleze încălzitoarele cu inducție cu propriile mâini. Rezultatul este un dispozitiv excelent care necesită mult mai puțină energie electrică pentru a funcționa.

Procesul de fabricație

Pentru a realiza singur un astfel de dispozitiv, nu trebuie să aveți cunoștințe serioase în inginerie electrică și orice persoană se poate ocupa de asamblarea structurii.

Pentru aceasta avem nevoie de o bucată de pereți groși teava de plastic. Va funcționa ca corpul unității noastre. În continuare, aveți nevoie de sârmă de oțel cu un diametru de cel mult 7 mm. De asemenea, dacă trebuie să conectați încălzitorul la încălzirea într-o casă sau apartament, este recomandabil să achiziționați adaptoare. De asemenea, aveți nevoie de o plasă metalică care să țină sârmă de oțelîn interiorul carcasei. Desigur, este nevoie de sârmă de cupru pentru a crea inductorul. De asemenea, aproape toată lumea are un invertor de înaltă frecvență în garaj. Ei bine, în sectorul privat astfel de echipamente pot fi găsite fără dificultate. În mod surprinzător, poți folosi mijloace improvizate fără costuri speciale faceți încălzitoare cu inducție cu propriile mâini.

Mai întâi trebuie să efectuați munca pregatitoare pentru sârmă. O tăiem în bucăți de 5-6 cm lungime. Fundul țevii trebuie acoperit cu o plasă, iar bucățile de sârmă tăiate trebuie turnate în interior. Partea superioară a țevii trebuie, de asemenea, acoperită cu o plasă. Trebuie să presărați suficientă sârmă pentru a umple țeava de jos în sus.

Când piesa este gata, trebuie să o instalați în sistemul de încălzire. Bobina poate fi apoi conectată la electricitate printr-un invertor. Se crede că un încălzitor cu inducție realizat dintr-un invertor este un dispozitiv foarte simplu și extrem de rentabil.

Nu trebuie să testați dispozitivul dacă nu există alimentare cu apă sau antigel. Pur și simplu vei topi țeava. Înainte de a porni acest sistem, este recomandabil să faceți o conexiune la pământ pentru invertor.

Incalzitor modern

Aceasta este a doua opțiune. Implică utilizarea dispozitivelor electronice moderne. Un astfel de încălzitor cu inducție, a cărui diagramă este prezentată mai jos, nu trebuie configurat.

Acest circuit folosește principiul rezonanței în serie și poate dezvolta o putere decentă. Dacă utilizați diode mai puternice și condensatoare mai mari, puteți crește performanța unității la un nivel serios.

Asamblarea unui încălzitor cu inducție vortex

Pentru a asambla acest dispozitiv, veți avea nevoie de o sufocă. Poate fi găsit dacă deschideți sursa de alimentare a unui computer obișnuit. Apoi, trebuie să înfășurați un fir de oțel feromagnetic și un fir de cupru de 1,5 mm. În funcție de parametrii necesari, pot fi necesare între 10 și 30 de ture. Apoi trebuie să selectați tranzistori cu efect de câmp. Acestea sunt selectate pe baza rezistenței maxime a joncțiunii deschise. În ceea ce privește diodele, acestea trebuie să fie luate sub o tensiune inversă de nu mai puțin de 500 V, în timp ce curentul va fi undeva în jurul valorii de 3-4 A. Veți avea nevoie și de diode zener proiectate pentru 15-18 V. Și puterea lor ar trebui să fie aproximativ 2-3 mar Rezistoare - până la 0,5 W.

Apoi, trebuie să asamblați circuitul și să faceți bobina. Aceasta este baza pe care se bazează întregul încălzitor cu inducție VIN. Bobina va fi formată din 6-7 spire de sârmă de cupru de 1,5 mm. Apoi piesa trebuie inclusă în circuit și conectată la electricitate.

Dispozitivul este capabil să încălziți șuruburi până la galben. Circuitul este extrem de simplu, dar în timpul funcționării sistemul generează multă căldură, așa că este mai bine să instalați radiatoare pe tranzistoare.

Design mai complex

Pentru a asambla această unitate, trebuie să puteți lucra cu sudură, iar un transformator trifazat va fi de asemenea util. Designul este prezentat sub forma a două țevi care trebuie sudate una în cealaltă. În același timp, acestea vor acționa ca miez și încălzitor. Înfășurarea este înfășurată pe carcasă. În acest fel, puteți crește semnificativ productivitatea și, în același timp, puteți obține mici dimensiunile de gabarit si greutate redusa.

Pentru a furniza și îndepărta lichidul de răcire, este necesar să sudați două țevi în corpul dispozitivului.

Se recomanda izolarea cazanului pentru a elimina pe cat posibil eventualele pierderi de caldura, precum si pentru a va proteja de eventualele scurgeri de curent. Va elimina apariția zgomotelor inutile, în special în timpul lucrului intens.

Este recomandabil să folosiți astfel de sisteme în circuite închise de încălzire în care există circulație forțată lichid de răcire. Este permisă utilizarea unor astfel de unități pentru conductele din plastic. Cazanul trebuie instalat astfel încât distanța dintre acesta și pereți, altele aparate electrice a fost de minim 30 cm De asemenea, este indicat sa se pastreze o distanta de 80 cm fata de podea si tavan. Pentru aceasta sunt potrivite un manometru, un dispozitiv de eliberare a aerului și o supapă de explozie.

Acesta este modul în care puteți asambla cu ușurință și ieftin încălzitoarele cu inducție cu propriile mâini. Acest echipament vă poate servi bine de multi aniși încălzește-ți casa.

Așadar, am aflat cum să facem un încălzitor cu inducție cu propriile mâini. Schema de asamblare nu este foarte complicată, așa că o puteți finaliza în câteva ore.

Încălzirea prin inducție sau înaltă frecvență este înțeleasă ca încălzire în timpul transmiterii fără contact a energiei electrice în piesa de prelucrat printr-un câmp electromagnetic care apare în jurul unui conductor prin care trece curentul alternativ.

Utilizarea încălzirii prin inducție pentru prelucrarea plastică și termică a oțelurilor înalt aliate și a metalelor neferoase este recomandabilă pentru producția de masă. Eficacitatea metodei este determinată de viteza mare de încălzire, în urma căreia oxidarea metalului este aproape complet eliminată, permițând oțelului să rețină granulele fine, ceea ce asigură o plasticitate ridicată a piesei de prelucrat, ceea ce reduce consumul de energie pentru tratarea sa sub presiune și crește durata de viață a echipamentelor de forjare. Unitățile de inducție în sine ocupă puțin spațiu în atelier și sunt ușor de integrat în liniile de producție.

Metoda are și dezavantaje, cum ar fi consumul crescut de energie și cost ridicat echipamente.

Teorie, încălzire prin inducție și mai întâi instalatii industriale creat de V.P. Vologdin.

Partea principală a oricărei instalații de inducție este inductorul - un conductor de curent electric, căruia i se poate da orice formă. Este de obicei realizat din tuburi dreptunghiulare de cupru sub forma unei spirale cilindrice. Inductorul poate fi cu o singură tură sau cu mai multe ture. În fig. 6.5 prezintă (conform lui V.N. Bogdanov și S.E. Ryskin) un inductor pentru încălzirea pieselor cilindrice. Produse incalzite 3 situat în interiorul spiralei 1, realizate din tuburi de cupru. Are protectie termica 2 din tuburi de argilă. Piesele de prelucrat încălzite se deplasează în interiorul inductorului de-a lungul ghidajelor răcite cu apă 4. Spirala este ținută din exterior blocuri de lemn 5, cuprins între plăci de azbociment 6. Spirala este răcită de apa care curge în interiorul ei.

Orez. 6.5. Inductor pentru încălzirea pieselor cilindrice

La trecere AC Un câmp electromagnetic alternativ apare prin tuburile din interiorul spiralei. Într-o piesă de prelucrat plasată într-un inductor sunt induși (induși) curenți alternativi (curenți Foucault) având aceeași frecvență cu frecvența curentului din spirală. Acești curenți încălzesc piesa de prelucrat. În ea, energia electrică este transformată în energie termică.

Curentul alternativ în secțiunea transversală a conductorului este distribuit neuniform, prin urmare, în firul inductor și în piesa de prelucrat, densitatea maximă de curent va fi la suprafață. Mai adânc în conductor, densitatea curentului scade exponențial. Este convențional acceptat că curentul se propagă într-o anumită grosime, care se numește adâncimea de penetrare a curentului, unde se eliberează 90% din căldură. Valoarea depinde de frecvența curentului, permeabilitatea magnetică și conductivitatea electrică a materialului.

Toate metalele și aliajele proprietăți magnetice sunt împărțite în două grupe: feromagnetice și paramagnetice. Materialele feromagnetice (oțeluri carbon, fier, nichel și cobalt) au o permeabilitate magnetică ridicată. Materialele paramagnetice (oțeluri termorezistente și inoxidabile, alamă, cupronickel etc.) au o permeabilitate magnetică apropiată de permeabilitatea magnetică a vidului.

Când materialul încălzit atinge o temperatură corespunzătoare punctului de transformare magnetică (punctul critic sau punctul Curie), valoarea permeabilității magnetice a materialelor feromagnetice scade de 100-200 de ori și scade la valoarea permeabilității magnetice a vidului, ceea ce este însoțită de o creștere a adâncimii de penetrare a curentului. Punctul critic al unui anumit material corespunde complet anumită temperatură corpuri. Pentru oțel este egal cu 768 °C. Prin urmare, se disting două adâncimi de penetrare a curentului: până la punctul Curie și după acesta (adâncimea de penetrare a curentului „fierbinte”), m Pentru cuprul încălzit la 60 °C, . Pentru oțel la temperaturi de 1100 - 1200 °C.

Energia electrică furnizată inductorului este parțial transferată pieselor de prelucrat încălzite, iar o parte mai mică este cheltuită pentru încălzirea firului inductorului. Raportul dintre cantitatea de energie transferată piesei de prelucrat și cantitatea totală de energie furnizată inductorului se numește eficiența electrică a inductorului. Valoarea sa depinde în principal de raportul dintre diametrul piesei de prelucrat și adâncimea de penetrare a curentului, adică este determinată de frecvența curentului. Eficiența electrică crește odată cu creșterea frecvenței și atinge valoarea maximă la .

Fig.6.6. Dependența electrică(/), termică (2) și completă (3) Eficienţă "

inductor pe raportul dintre diametrul piesei de prelucrat și adâncimea de penetrare în oțelul încălzit

Raportul dintre cantitatea de energie cheltuită pentru încălzirea piesei de prelucrat și cantitatea de energie transferată acesteia de inductor se numește termic sau eficienta termica g\t. Depinde nu numai de temperatura și durata de încălzire, ci și de dimensiunea suprafeței de eliberare a căldurii. Pe măsură ce valoarea crește, aceasta scade. Eficiența totală a inductorului

Natura modificărilor tuturor celor trei coeficienți este prezentată în Fig. 6.6. Eficiența generală a inductorului depinde de frecvența curentului. Mai jos sunt frecvențele recomandate pentru încălzirea pieselor din oțel de diferite diametre.

f, Hz 50 500 1000 2500 8000 Mai mult de 1000

mm 150 70-160 50-120 30-80 15-40 20

Se poate observa că piesele de prelucrat cilindrice de același diametru pot fi încălzite prin curent de două sau trei frecvențe adiacente. Se recomandă încălzirea pieselor de prelucrat cu un diametru mai mare de 50-60 mm până la punctul Curie cu un curent de frecvență industrială, iar deasupra acestui punct cu un curent de înaltă frecvență. Încălzirea cu curenți de două frecvențe face posibilă obținerea suficiente valori mari randamentul electric.

In aceste instalatii se cunosc doua moduri de incalzire: la temperatura constanta la suprafata (metodica) si normala.

Orez. 6.7. Diagrama unei instalații de inducție cu un generator de mașină:

1 - starter magnetic;

2- autotransformator;

3 - motor;

4 - redresor;

5 - reostat;

6 - generator de inalta frecventa;

7 - autotransformator;

8 - transformator;

9 - condensator;

10 - inductor

Pentru a implementa primul mod, la începutul încălzirii, piesa de prelucrat este furnizată o putere crescută, iar atunci când metalul este încălzit la o temperatură dată la întreaga adâncime de penetrare a curentului, puterea este redusă la o valoare suficientă pentru a menține suprafața. constantă de temperatură. Densitatea fluxului de căldură și, prin urmare, puterea de pe suprafața piesei de prelucrat este proporțională cu pătratul numărului de spire de amperi pe unitatea de lungime a inductorului. Prin urmare, cu metoda de încălzire metodică, numărul de spire ale inductorului variază de-a lungul lungimii. La capătul „rece” al inductorului, unde sunt alimentate piesele de prelucrat, pasul spiralei inductorului este minim, iar la capătul „fierbinte” este maxim. Puterea curentului în inductor și viteza de împingere a piesei de prelucrat în acest mod rămân neschimbate. Alimentarea cu energie a pieselor staționare în modul normalîncălzirea este reglată prin modificarea puterii curentului în inductor prin schimbarea tensiunii folosind un transformator. Durata de încălzire a pieselor de prelucrat depinde de puterea furnizată și de frecvența curentului. Se calculează folosind legile conductivității termice nestaționare sau luate din date experimentale. Mai jos sunt date despre durata de încălzire a semifabricatelor din oțel de diferite diametre pentru tratarea sub presiune a metalelor cu un curent de 1000 și 2500 Hz, desemnate respectiv și:

mm 60 90 120

C 60/45 180/115 450/215

De la 100/50 300/130 540/240

Numerele din numărător corespund încălzirii normale, iar numerele din numitor corespund încălzirii accelerate, la o temperatură constantă a suprafeței.

Generatoarele de mașini electrice și convertoarele statice de frecvență sunt utilizate ca surse de curent de înaltă frecvență pentru alimentarea instalațiilor de inducție.

Convertoarele de mașini electrice constau dintr-un generator inductor de înaltă frecvență, al cărui rotor este antrenat de un motor trifazat. Generatoarele sunt produse la frecvențe de 800, 1000, 2500, 8000, 10000 Hz și cu o putere de până la 2500 kW. Acestea permit alimentarea în grup a mai multor instalații. De obicei sunt instalate în spații speciale. Aceasta este cea mai scumpă parte a instalației de inducție.

Generatoarele de tuburi convertesc curentul de frecvență industrială în frecvență înaltă (de la 60 kHz la câțiva megaherți). Conversia curentului în generator se efectuează de două ori: mai întâi, curentul de frecvență industrial este redresat, iar apoi curentul continuu este convertit în curent alternativ de înaltă frecvență. Cele mai simple convertoare constau dintr-un redresor cu un transformator anod, un tub generator (triodă) și un circuit oscilant. Puterea unor astfel de generatoare este măsurată în zeci de kilowați. Ele sunt de obicei folosite pentru călirea produselor din oțel.

Convertizoarele de frecvență statice includ convertoare tiristoare și ionice, care permit recepția curentului cu o frecvență de până la 10 kHz.

Convertizoarele de frecvență cu tiristoare combină două procese: rectificarea și inversarea (conversia DCîn curent de înaltă frecvență). Cel mai adesea, se efectuează rectificarea și inversarea grupuri diferite tiristoare.

Încălzitoarele cu inducție funcționează pe principiul „generării curentului din magnetism”. Un câmp magnetic alternativ de mare putere este generat într-o bobină specială, care generează curenți electrici turbionari într-un conductor închis.

Conductorul închis în aragazul cu inducție este o tigaie metalică, care este încălzită de curenți electrici turbionari. În general, principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive nu este complicat și, dacă aveți puține cunoștințe de fizică și inginerie electrică, asamblarea unui încălzitor cu inducție cu propriile mâini nu va fi dificilă.

Următoarele dispozitive pot fi realizate independent:

Dispozitive pentru încălzire într-un cazan de încălzire.
Minicuptoare pentru topirea metalelor.
farfurii pentru gătit.

Un aragaz cu inducție de bricolaj trebuie realizat cu respectarea tuturor regulilor și reglementărilor de funcționare a acestor dispozitive. Dacă în afara carcasei sunt emise materiale periculoase pentru oameni în direcţiile laterale radiatii electromagnetice, atunci folosirea unui astfel de dispozitiv este strict interzisă.

În plus, marea dificultate în proiectarea unui aragaz constă în alegerea materialului pentru baza plitei, care trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

În mod ideal, conduc radiația electromagnetică.
Nu este un material conductor.
Rezistă la sarcină la temperaturi ridicate.

În aragazele de uz casnic suprafețe de inducție folosit ceramica scumpa, când sunt făcute acasă aragaz cu inductie, găsiți o alternativă demnă acest tip de material este destul de dificil. Prin urmare, mai întâi ar trebui să proiectați ceva mai simplu, de exemplu, un cuptor cu inducție pentru călirea metalelor.

Instructiuni de fabricatie

Desene

Figura 1. Schema electricaîncălzitor cu inducție

Figura 2. Dispozitiv.

Figura 3. Schema unui încălzitor simplu cu inducție

Pentru a face un cuptor veți avea nevoie următoarele materiale si instrumente:

lipire;
placa de textolit.
mini burghiu.
radioelemente.
pasta termica.
reactivi chimici pentru gravarea plăcii.

Materiale suplimentare și caracteristicile acestora:

Pentru realizarea unei bobine care va emite câmpul magnetic alternativ necesar încălzirii, este necesară pregătirea unui segment tub de cupru cu diametrul de 8 mm și lungimea de 800 mm.
Tranzistoare de putere puternice sunt partea cea mai scumpă a unei instalații de inducție de casă. Pentru a instala circuitul generator de frecvență, trebuie să pregătiți 2 astfel de elemente. Tranzistoarele următoarelor mărci sunt potrivite pentru aceste scopuri: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. La fabricarea circuitului, se folosesc 2 tranzistoare cu efect de câmp identice dintre cele enumerate.
Pentru fabricarea unui circuit oscilator veți avea nevoie de condensatoare ceramice cu o capacitate de 0,1 mF și o tensiune de funcționare de 1600 V. Pentru a se forma curent alternativ de mare putere în bobină, vor fi necesari 7 astfel de condensatoare.
Când lucrezi așa dispozitiv de inducție , tranzistoarele cu efect de câmp se vor încinge foarte mult și, dacă radiatoarele din aliaj de aluminiu nu sunt conectate la ele, atunci după doar câteva secunde de funcționare putere maxima, aceste elemente vor eșua. Tranzistoarele ar trebui să fie plasate pe radiatoare strat subțire pastă termică, altfel eficacitatea unei astfel de răciri va fi minimă.
Diode, care sunt utilizate într-un încălzitor cu inducție, trebuie să aibă o acțiune ultra-rapidă. Cele mai potrivite diode pentru acest circuit sunt: MUR-460; UF-4007; EA – 307.
Rezistoarele utilizate în circuitul 3: 10 kOhm putere 0,25 W – 2 buc. și putere de 440 ohmi - 2 W. Diode Zener: 2 buc. cu o tensiune de funcționare de 15 V. Puterea diodelor zener trebuie să fie de cel puțin 2 W. Un șoc pentru conectarea la bornele de putere ale bobinei este utilizat cu inducție.
Pentru a alimenta întregul dispozitiv veți avea nevoie de o sursă de alimentare cu o putere de până la 500 W. și tensiune 12 - 40 V. Acest dispozitiv poate fi alimentat de la baterie auto, dar nu va fi posibilă obținerea celor mai mari citiri de putere la această tensiune.

Procesul de fabricație al generatorului electronic și al bobinei în sine durează puțin timp și se desfășoară în următoarea secvență:

Din teava de cupru se face o spirală cu diametrul de 4 cm Pentru a face o spirală, înșurubați un tub de cupru pe o tijă suprafata plana 4 cm în diametru Spirala trebuie să aibă 7 spire, care să nu se atingă. Inelele de fixare sunt lipite la cele 2 capete ale tubului pentru conectarea la radiatoarele tranzistorului.
Placa de circuit imprimat este realizată conform diagramei. Dacă este posibil să instalați condensatori din polipropilenă, atunci datorită faptului că astfel de elemente au pierderi minime și funcționare stabilă la amplitudini mari ale fluctuațiilor de tensiune, dispozitivul va funcționa mult mai stabil. Condensatorii din circuit sunt instalați în paralel pentru a forma un circuit oscilant cu o bobină de cupru.
Încălzirea metalului apare în interiorul bobinei după ce circuitul este conectat la sursa de alimentare sau la baterie. Când încălziți metalul, trebuie să aveți grijă să nu o faceți scurt-circuitînfăşurări de primăvară. Dacă atingeți 2 spire ale bobinei în același timp cu metal încălzit, tranzistoarele se vor defecta instantaneu.

Nuanțe

La efectuarea experimentelor de încălzire și întărire a metalelor, în interiorul bobinei de inducție temperatura poate fi semnificativă și se ridică la 100 de grade Celsius. Acest efect de încălzire termică poate fi folosit pentru a încălzi apa pentru uz casnic sau pentru încălzirea unei locuințe.
Diagrama încălzitorului discutată mai sus (Figura 3), la sarcina maxima capabil să furnizeze o radiație de energie magnetică în interiorul bobinei egală cu 500 W. Această putere nu este suficientă pentru a încălzi un volum mare de apă, iar construcția unei bobine de inducție de mare putere va necesita fabricarea unui circuit în care va fi necesară utilizarea unor elemente radio foarte scumpe.
Soluție bugetară pentru organizarea încălzirii prin inducție a lichidelor, este utilizarea mai multor dispozitive descrise mai sus, situate în serie. În acest caz, spiralele trebuie să fie pe aceeași linie și să nu aibă un conductor metalic comun.
Cao teava din oţel inoxidabil cu diametrul de 20 mm. Mai multe spirale de inducție sunt „înșirate” pe țeavă, astfel încât schimbătorul de căldură să fie în mijlocul spiralei și să nu intre în contact cu spirele acesteia. Când 4 astfel de dispozitive sunt pornite simultan, puterea de încălzire va fi de aproximativ 2 kW, ceea ce este deja suficient pentru încălzire în flux lichide cu o circulație mică a apei, la valori care să permită utilizarea acestui design în aprovizionare apă caldă casă mică.
Dacă conectați un astfel de element de încălzire la un rezervor bine izolat, care va fi amplasat deasupra încălzitorului, va rezulta un sistem de boiler în care lichidul va fi încălzit în interiorul unei conducte inoxidabile, apa încălzită se va ridica în sus, iar locul ei va fi luat de un lichid mai rece.
Dacă suprafața casei este semnificativă, atunci numărul bobinelor de inducție poate fi crescut la 10 bucăți.
Puterea unui astfel de cazan poate fi reglată cu ușurință prin oprirea sau pornirea spiralelor. Cu cât mai multe secțiuni sunt pornite în același timp, cu atât puterea persoanei care lucrează în acest fel va fi mai mare. dispozitiv de încălzire.
Pentru a alimenta un astfel de modul, veți avea nevoie de o sursă de alimentare puternică. Dacă invertorul este disponibil aparat de sudura DC, apoi se poate face din acesta un convertor de tensiune cu puterea necesară.
Datorită faptului că sistemul funcționează pe curent electric constant, care nu depășește 40 V, funcționarea unui astfel de dispozitiv este relativ sigură, principalul lucru este de a furniza un bloc de siguranțe în circuitul de alimentare al generatorului, care, în cazul unui scurtcircuit, va dezactiva sistemul, eliminând astfel posibilitatea unui incendiu.
Puteți organiza în acest fel încălzirea casei „gratuită”., sub rezerva instalării pentru alimentarea dispozitivelor de inducție baterii, care va fi încărcat folosind energia solară și eoliană.
Bateriile trebuie combinate în secțiuni de câte 2, conectate în serie. Ca urmare, tensiunea de alimentare cu o astfel de conexiune va fi de cel puțin 24 V, ceea ce va asigura că cazanul funcționează la putere mare. Pe langa asta, conexiune serială va reduce curentul din circuit și va crește durata de viață a bateriilor.

Operațiunea dispozitive de casăîncălzire prin inducție, nu elimină întotdeauna răspândirea radiațiilor electromagnetice dăunătoare pentru oameni, prin urmare cazanul cu inducție trebuie instalat în spații nerezidențialeși ecranat cu oțel galvanizat.
Obligatoriu atunci când lucrați cu energie electrică trebuie respectate regulile de siguranțăși, în special, acest lucru se aplică rețelelor de curent alternativ cu o tensiune de 220 V.
Ca experiment se poate face plită pentru gătit conform schemei specificate în articol, dar funcționează acest dispozitiv permanent nerecomandat din cauza imperfectiunilor făcut singur ecranare a acestui dispozitiv, din această cauză, corpul uman poate fi expus la radiații electromagnetice dăunătoare care pot afecta negativ sănătatea.

Încălzirea prin inducție este o metodă de tratare termică fără contact a metalelor, capabilă să conducă energia electrică sub influența curenților de înaltă frecvență. a început să fie din ce în ce mai utilizat în întreprinderile de prelucrare la temperatură înaltă a metalelor. Astăzi, echipamentele de inducție au reușit să ocupe o poziție de lider, deplasând metode alternativeîncălzire

Cum funcționează încălzirea prin inducție?

Principiul de funcționare al încălzirii prin inducție este extrem de simplu. Încălzirea este produsă prin transformarea energiei electrice într-un câmp electromagnetic, care are putere mare. Produsul este încălzit atunci când câmpul magnetic al inductorilor pătrunde în produsul capabil să conducă energia electrică.

Piesa de prelucrat (confecţionată în mod necesar dintr-un material care conduce energia electrică) este plasată în inductor sau în imediata apropiere a acestuia. Inductorul este de obicei realizat sub forma uneia sau mai multor spire de sârmă. Cel mai adesea, tuburi groase de cupru (firele) sunt folosite pentru a face un inductor. Un generator special de energie electrică o furnizează inductorului, inducând curenți de înaltă frecvență care pot varia de la 10 Hz la câțiva MHz. Ca urmare a inducerii curenților de înaltă frecvență în inductor, se formează un câmp electromagnetic puternic în jurul acestuia. Curenți turbionari câmpul electromagnetic rezultat pătrunde în produs și este transformat în interiorul acestuia în energie termicăîn timpul încălzirii.

În timpul funcționării, inductorul se încălzește destul de puternic datorită absorbției propriei radiații, așa că trebuie să fie răcit cu siguranță în timpul procesului de lucru prin apă tehnică curentă. Apa pentru răcire este furnizată instalației prin aspirație, această metodă vă permite să asigurați instalația dacă apare brusc o ardere sau depresurizare a inductorului.

Aplicarea încălzirii prin inducție în producție

După cum se poate înțelege deja din cele descrise mai sus, încălzirea prin inducție este utilizată destul de activ în producție. Astăzi, echipamentele de inducție au reușit să ocupe o poziție de lider, înlocuind metodele concurente de prelucrare a metalelor în fundal.

Topirea prin inducție a metalelor

Încălzirea prin inducție este utilizată pentru efectuarea operațiunilor de topire. Utilizare activă cuptoare cu inducție a început datorită faptului că încălzirea HDTV este capabilă să prelucreze în mod unic toate tipurile de metale care există astăzi.
Un cuptor de topire cu inducție topește rapid metalul. Temperatura de încălzire a instalației este suficientă chiar și pentru topirea celor mai solicitante metale. Principalul avantaj al inducției cuptoare de topire este că sunt capabili să producă topirea curată a metalului cu formare minimă de zgură. Lucrarea este finalizată într-o perioadă scurtă de timp. De regulă, timpul pentru topirea a 100 de kilograme de metal este de 45 de minute.

Întărire cu curenți de înaltă frecvență (curenți de înaltă frecvență)

Călirea se realizează cel mai adesea pe produse din oțel, dar poate fi aplicată și pe cupru și alte produse metalice. Se obișnuiește să se facă distincția între două tipuri de călire de înaltă frecvență: călirea la suprafață și călirea profundă.
Principalul avantaj pe care încălzirea prin inducție îl are în raport cu lucrările de călire este posibilitatea pătrunderii căldurii până în adâncime (călire adâncă). Astăzi, întărirea de înaltă frecvență a devenit destul de des efectuată în echipamentele de inducție.
Încălzirea prin inducție permite nu numai călirea materialelor de înaltă frecvență, dar oferă și rezultatului final un produs care va fi de o calitate excelentă. Atunci când utilizați încălzirea prin inducție pentru a efectua lucrări de întărire, numărul de defecte în producție este redus semnificativ.

lipire HDTV

Încălzirea prin inducție este utilă nu numai pentru prelucrarea metalelor, ci și pentru conectarea unei părți a unui produs la alta. Astăzi, lipirea de înaltă frecvență a devenit destul de populară și a reușit să împingă sudarea în fundal. Ori de câte ori devine posibil să înlocuiți sudarea cu lipire, producătorii o fac. Ce anume a cauzat această dorință? Totul este extrem de simplu. Lipirea de înaltă frecvență face posibilă obținerea unui produs complet care va avea o rezistență ridicată.
Lipirea de înaltă frecvență este completă datorită pătrunderii directe (fără contact) a căldurii în produs. Încălzirea metalului nu necesită intervenția terților în structura sa, ceea ce are un efect pozitiv asupra calității produs finitși în timpul duratei sale de viață.

Tratament termic al sudurilor

Tratamentul termic al sudurilor este un alt proces tehnologic important pe care un încălzitor cu inducție îl poate gestiona perfect. Tratamentul termic se efectuează pentru a oferi produsului o rezistență sporită și a netezi stresul metalic, care, de regulă, se formează la îmbinări.
Tratamentul termic prin încălzire prin inducție se efectuează în trei etape. Fiecare dintre ele este foarte important, pentru că dacă îți scapă ceva, atunci calitatea produsului va deveni ulterior diferită și durata de viață a acestuia va scădea.
Încălzirea prin inducție are un efect pozitiv asupra metalului, permițându-i acestuia să pătrundă uniform la o anumită adâncime și să netezeze stresul generat în timpul sudării.

Forjare, plastic, deformare

Un încălzitor de forjă este unul dintre tipurile de instalații bazate pe încălzire prin inducție. Un încălzitor de forjă este utilizat pentru a deforma metalul, precum și în scopuri de ștanțare etc.
Încălzirea prin inducție încălzește metalul în mod uniform, vă permite să-l îndoiți în locurile potrivite și să dați produsului forma necesară.
Astăzi, tot mai multe întreprinderi au început să folosească un încălzitor de forjare pentru ștanțarea și plastificarea produselor.
Încălzirea prin inducție poate face față tuturor operațiunilor necesare de tratare termică a metalelor, dar este folosită cel mai adesea în cazurile descrise mai sus.

Avantajele și dezavantajele încălzirii prin inducție

Fiecare lucru are avantaje și dezavantaje, părți bune și rele. Încălzirea prin inducție nu este diferită și are atât avantaje, cât și dezavantaje. Cu toate acestea, dezavantajele încălzirii prin inducție sunt atât de nesemnificative încât nu sunt vizibile în culise. o sumă imensă beneficii.
Deoarece încălzirea prin inducție are mai puține dezavantaje, le vom enumera imediat:

Unele instalatii sunt destul de complexe si programarea lor necesita personal calificat care poate face service instalatia (reparatie, curatare, programare).
Dacă inductorul și piesa de prelucrat sunt prost potrivite, atunci veți avea nevoie mai multa putereîncălzire decât dacă executați o sarcină similară într-o instalație electrică.

După cum puteți vedea, există într-adevăr puține dezavantaje și nu au o influență puternică asupra deciziei în favoarea folosirii sau nu a încălzirii prin inducție.
Încălzirea prin inducție are mult mai multe avantaje, dar le vom indica doar pe cele principale:

Rata de încălzire a produsului este foarte mare. Încălzirea prin inducție începe procesarea aproape imediat produs metalic, nu sunt necesare etape intermediare de încălzire a echipamentului.
Produsul poate fi încălzit în orice mediu recreat: în atmosferă de gaz protector, în oxidant, reducător, în vid și în lichid neconductor.
Instalația de inducție are relativ de dimensiuni mici, făcându-l destul de convenabil de utilizat. Dacă este nevoie, echipamentul de inducție poate fi transportat la locul de muncă.
Metalul este încălzit prin pereții camerei de protecție, care este realizată din materiale capabile să treacă curenții turbionari, absorbind o cantitate mică. În timpul funcționării, echipamentul de inducție nu se încălzește, deci este recunoscut ca fiind ignifug.
Deoarece metalul este încălzit folosind radiații electromagnetice, nu există nicio contaminare a piesei de prelucrat sau a atmosferei înconjurătoare. Încălzirea prin inducție a fost recunoscută pe bună dreptate ca fiind ecologică. Nu provoacă absolut niciun prejudiciu angajaților companiei care se vor afla în atelier în timp ce instalația funcționează.
Inductorul poate fi realizat în aproape orice fel formă complexă, ceea ce vă va permite să îl ajustați la dimensiunile și forma produsului pentru a asigura o încălzire mai bună.
Încălzirea prin inducție permite o încălzire selectivă simplă. Dacă trebuie să încălziți o anumită zonă și nu întregul produs, atunci va fi suficient să plasați numai acea zonă în inductor.
Calitatea procesării prin încălzire prin inducție este excelentă. Numărul de defecte în producție este redus semnificativ.
Încălzirea prin inducție economisește energie electrică și alte resurse de producție.

După cum puteți vedea, încălzirea prin inducție are o mulțime de avantaje. Mai sus au fost indicate doar cele principale, care au avut un impact grav asupra deciziei multor proprietari de a achiziționa instalații de inducție pentru tratarea termică a metalelor.

Popularitatea încălzitorului cu inducție IR2153 poate fi explicată prin faptul că o persoană este mereu în căutare - o căutare nesfârșită de către o persoană pentru surse de căldură pentru a-și încălzi casa, care va fi: economică, ecologică și funcțională. Mulți au îndrăznit chiar și din motive întemeiate să facă un încălzitor cu inducție cu propriile mâini pentru a-l conecta la sistemul de încălzire al casei lor. Articolul va descrie în detaliu cum să faci un încălzitor cu inductor pentru a cheltui un minim numerar si timp.

Circuit de încălzire cu inducție

Datorită faptului că M. Faraday a descoperit fenomenul inducției electromagnetice încă din 1831, lumea a văzut număr mare dispozitive care încălzesc apa și alte medii.

Pentru că această descoperire a fost realizată, oamenii o folosesc în viața de zi cu zi:

Fierbător electric cu încălzitor cu disc pentru încălzirea apei;
Cuptor multicooker;
Plita cu inductie;
Cuptoare cu microunde (aragaz);
Încălzitor;
Coloana de incalzire.

Deschiderea este folosită și pentru un extruder (nu mecanic). Anterior, a fost utilizat pe scară largă în metalurgie și în alte industrii legate de prelucrarea metalelor. Un cazan cu inducție fabricat din fabrică funcționează pe principiul acțiunii curenților turbionari asupra unui miez special situat în partea internă a bobinei. Curenții turbionari Foucault sunt superficiali, deci este mai bine să luați o țeavă metalică goală ca miez prin care trece elementul de răcire.

Apariția curenților electrici se produce datorită alimentării înfășurării cu tensiune electrică alternativă, determinând apariția unui câmp magnetic electric alternativ, care modifică potențialele de 50 de ori/sec. la o frecvență industrială standard de 50 Hz.

În acest caz, bobina de inducție Ruhmkorff este proiectată în așa fel încât să poată fi conectată direct la o sursă de curent alternativ. În producție, pentru o astfel de încălzire se folosesc curenți electrici de înaltă frecvență - până la 1 MHz, deci este destul de dificil să se realizeze funcționarea dispozitivului la 50 Hz. Grosimea firului și numărul de spire de înfășurare utilizate de dispozitiv, încălzitorul de apă, sunt calculate separat pentru fiecare unitate folosind o metodă specială pentru puterea termică necesară. O unitate de casă, puternică, trebuie să funcționeze eficient, să încălzească rapid apa care curge prin țeavă și să nu se încălzească.

Prin urmare, organizațiile investesc fonduri serioase în dezvoltarea și implementarea unor astfel de produse:

Toate problemele sunt rezolvate cu succes;
Eficienţă dispozitiv de încălzire are 98%;
Functioneaza fara intrerupere.

Cu excepţia cea mai mare eficienta Nu pot să nu fiu atras de viteza cu care mediul care trece prin miez este încălzit. În fig. Este propusă o diagramă a funcționării unui încălzitor de apă cu inducție creat la instalație. O astfel de schemă are o unitate a mărcii „VIN”, care este produsă de uzina Izhevsk.

Cât timp va funcționa unitatea depinde numai de cât de etanșată este carcasa și de modul în care izolația firului nu este deteriorată, iar aceasta este o perioadă destul de semnificativă, conform producătorului - până la 30 de ani.

Pentru toate aceste avantaje, pe care le are dispozitivul 100%, trebuie să plătești o mulțime de bani, un inductor, boilerul magnetic este cel mai scump dintre toate tipurile de instalații de încălzire. Prin urmare, mulți meșteri preferă să monteze ei înșiși o unitate de încălzire ultra-economică.

Realizarea unui încălzitor cu inducție cu propriile mâini

A face o invenție nu este dificil, dacă ai abilitățile, o poți face aparat bun. Cea mai simplă unitate, care este asamblată manual, constă dintr-o bucată de țeavă (plastic), în interiorul căreia sunt dispuse diverse elemente (metal) pentru a crea un miez.

Ar putea fi:

Sârmă din oțel inoxidabil;
Sârmă rulată în bile, tăiate în bucăți mici - sârmă, al cărei diametru este de 8 mm;
Găuriți în funcție de diametrul țevii.

CU exterior bețișoarele din fibră de sticlă sunt lipite de el și trebuie înfășurat în jurul lor un fir izolator de 1,7 mm grosime. Lungimea firului este de aproximativ 11 m Apoi încălzitorul cu inducție trebuie testat umplându-l cu apă și conectându-l, de exemplu, la o inducție plită marca ORION a cărei putere este de 2 kW în locul unui inductor standard. Un radiator vortex sudat din mai multe țevi metalice acționează ca un miez extern pentru curenții electrici turbionari creați de o bobină a aceluiași panou.

Drept urmare, putem trage următoarea concluzie:

Puterea termică a dispozitivului de încălzire fabricat este mai mare decât puterea electrică a panoului.
Numărul și dimensiunea tuburilor au fost alese la întâmplare, dar au oferit o suprafață suficientă pentru a furniza căldura generată de curenții turbionari.
Acest design de încălzire a apei s-a dovedit a fi de succes pentru un caz specific când spațiul apartamentului este înconjurat de alte apartamente care sunt încălzite.

Aparatul funcționează corect, așa că dacă aveți dorința, experiența și cunoștințele, puteți da viață acestei idei. Pentru modelele complexe, poate fi necesară utilizarea unui transformator trifazat.

Încălzire prin inducție de înaltă precizie

Această încălzire are cel mai simplu principiu, deoarece este fără contact. Încălzirea cu impulsuri de înaltă frecvență face posibilă realizarea celor mai înalte condiții de temperatură, la care este posibilă prelucrarea celor mai dificile metale de topit. Pentru a efectua încălzirea prin inducție, trebuie să creați câmpuri electromagnetice tensiunea necesară este de 12V (volți) și frecvența inductanței.

Acest lucru se poate face în dispozitiv special– inductor. Este alimentat cu energie electrică de la o sursă de alimentare industrială la 50 Hz.

Este posibil să se utilizeze surse individuale de alimentare pentru aceasta – convertoare/generatoare. Cel mai simplu dispozitiv pentru un dispozitiv de joasă frecvență este o spirală (conductor izolat), care poate fi plasată în interiorul unei țevi metalice sau înfășurată în jurul acesteia. Curenții care curg încălzesc tubul, care ulterior furnizează căldură spațiului de locuit.

Utilizarea încălzirii prin inducție la frecvențe minime nu este obișnuită. Cea mai comună prelucrare a metalelor este la frecvențe mai mari sau medii. Astfel de dispozitive se disting prin faptul că unda magnetică călătorește la suprafață, unde se atenuează. Energia este transformată în căldură. Pentru cel mai bun efect, ambele componente trebuie să aibă o formă similară. Unde se aplică căldura?

Aplicație astăzi încălzire de înaltă frecvență răspândită:

Pentru topirea metalelor și lipirea lor folosind o metodă fără contact;
Industria ingineriei mecanice;
Bijuterii;
Crearea de elemente mici (plăci) care pot fi deteriorate la utilizarea altor tehnici;
Întărirea suprafețelor pieselor de diferite configurații;
Tratament termic al pieselor;
Practica medicala (dezinfectia aparatelor/instrumentelor).

Încălzirea poate rezolva multe probleme.

Avantaje: încălzirea prin inducție a metalului

Încălzirea are multe beneficii. Cu ajutorul acestuia, este posibil să încălziți și să topiți rapid orice material conductiv până la o stare lichidă. Face posibilă efectuarea încălzirii în orice mediu care nu conduce curentul, adică funcția de topire-lucrare.

Pentru că doar conductorul se încălzește, pereții rămân reci. Acest tip de încălzire nu poluează mediul. Dacă arzătoarele cu gaz poluează aerul, atunci încălzirea prin inducție elimină acest lucru, din cauza modului în care funcționează radiația electromagnetică. Dimensiuni compacte ale inductorului. Posibilitatea de a crea un dispozitiv de orice formă.

Încălzirea este indispensabilă dacă trebuie să încălziți doar o zonă selectată de la suprafață. Dispozitivul poate configura, de asemenea, un astfel de echipament special în modul dorit și îl poate regla.

Cum se face un încălzitor cu inducție dintr-o sursă de alimentare a computerului

Încălzitorul poate fi realizat din unitate de calculator nutriţie.

Va avea nevoie:

Accelerație de la unitatea computerului;
Fier de lipit;
Aparat de sudura;
Dispozitive de tăiat sârmă;
Sarma inox 6 mm;
Plat emailat fir de cupru 2 mm;
Tevi de otel 25 mm;
Teava plastic 50 mm;
Accesorii sanitare durabile;
Supapă de explozie;
Piese pentru asamblarea circuitului.

Cazanul este alcătuit dintr-o bobină, schimbător de căldură, cutie de borne, dulap de comandă, conducte de intrare și ieșire. Instalarea este simplă, principalul lucru este să urmați diagrama. O sursă bună de alimentare de laborator poate fi dezvoltată într-o zi și implementată într-o zi. Dispozitivele sunt conectate printr-un punct de transformare.

Inductor simplu DIY

Un inductor HDTV poate fi adesea util în viața de acasă.

Acest dispozitiv este adesea folosit pentru a încălzi blocat:

Piulițe/șuruburi;
Cadre și grinzi pentru mașini;
Piese pentru service auto, inclusiv rulmenți și diferite bucșe.

Astfel de dispozitive pot fi cumpărate într-un magazin specializat, la fel ca orice alt echipament, de exemplu, un aparat de aer condiționat chinezesc invertor, un senzor seismic, dar sunt foarte scumpe. Cu toate acestea, există o cale de ieșire, este foarte posibil să creați un încălzitor cu inducție acasă. Pentru asamblare veți avea nevoie de un transformator, acesta poate fi realizat din 2 inele. Calitatea de ferită poate fi utilizată M 2000 NM.

Înfășurarea primară trebuie să conțină aproximativ 26 de spire de sârmă cu un diametru de 0,75 mm. Înfășurarea primară este conectată acolo unde iese invertorul. A doua înfășurare constă dintr-o buclă dintr-un tub de cupru cu un diametru de 6 mm, care este și ieșirea tubului inductor, care trece prin centrul părții inelare a transformatorului.

Inductorul în sine este o bobină de câteva spire ale unui tub de cupru - 4 mm.

Condensatorul, împreună cu dispozitivul, efectuează activitatea unui circuit de oscilație care creează o frecvență de rezonanță (rezonanță) la care este reglat invertorul. Dacă o piesă de prelucrat este plasată în partea centrală a spiralei de cupru, aceasta va oferi rezistență activă. Frecvențele de înaltă frecvență apar în bobina în sine, astfel încât tubul cu bobine devine foarte fierbinte, ceea ce înseamnă că trebuie să fie obligatoriu cool, pentru asta poți folosi apă plată din conducte.

Pentru alimentarea inductorului, este necesar să folosiți tuburi dielectrice, deoarece circuitul se dezvoltă înaltă tensiune. Pentru apă curgătoare, care răcește inductorul, necesită monitorizare constantă, astfel încât în canalizare este instalată o inserție specială, la care sunt atașate un termocuplu și un tester pentru a controla regimul de temperatură. Dispozitivul ar trebui să folosească un condensator puternic; poate fi asamblat de la patruzeci condensatoare de înaltă tensiune cu 0,033 µF fiecare.

Încălzitor cu inducție DIY (video)

După cum puteți vedea, realizarea unui inductor cu propriile mâini nu este dificilă, principalul lucru este să urmați diagrama, puteți, de asemenea, să creați un corn de inducție sau să asamblați un circuit folosind tiristoare sau orice alt, de exemplu, conținutul intern al unui tranzistor.