Cuptor de pâine cu inducție DIY. Principiul de funcționare al cuptoarelor cu inducție. Principiul încălzirii prin inducție. Video: încălzitor cu inducție eșuat de la o sobă de bucătărie

Cuptoarele cu inducție au fost inventate în 1887. Și în trei ani a apărut prima dezvoltare industrială, cu ajutorul căreia au fost topite diferite metale. Aș dori să remarc că în acei ani de început aceste sobe erau o noutate. Chestia este că oamenii de știință din acea vreme nu prea înțelegeau ce procese aveau loc în ea. Astăzi ne-am dat seama. În acest articol vom fi interesați de subiectul - cuptor cu inducție bricolaj. Cât de simplu este designul său, este posibil să asamblați această unitate acasă?

Principiul de funcționare

Trebuie să începeți asamblarea prin înțelegerea principiului de funcționare și a structurii dispozitivului. Să începem cu asta. Atenție la figura de mai sus, o vom înțelege în funcție de ea.

Aparatul include:

• Generatorul G, care produce curent alternativ.
• Condensatorul C, împreună cu bobina L, creează un circuit oscilant, care asigură instalației o temperatură ridicată.
  

  Atenţie! Unele modele folosesc un așa-numit generator auto-oscilant. Acest lucru face posibilă îndepărtarea condensatorului din circuit.

• Bobina din spațiul înconjurător formează un câmp magnetic în care există o tensiune, indicată în figura noastră prin litera „H”. Câmpul magnetic în sine există în spațiul liber și poate fi închis printr-un miez feromagnetic.
• De asemenea, acționează asupra sarcinii (W), în care creează un flux magnetic (F). Apropo, în loc de încărcare, poate fi instalat un fel de gol.
• Fluxul magnetic induce o tensiune secundară de 12 V. Dar acest lucru se întâmplă numai dacă W este un element conductiv electric.
• Dacă piesa de prelucrat încălzită este mare și solidă, atunci așa-numitul curent Foucault începe să funcționeze în interiorul acesteia. Este de tip vortex.
• În acest caz, curenții turbionari transmit energie termică de la generator printr-un câmp magnetic, încălzind astfel piesa de prelucrat.

Câmpul electromagnetic este destul de larg. Și chiar și conversia energiei în mai multe etape, care este prezentă în cuptoarele cu inducție de casă, are o eficiență maximă - până la 100%.

Cuptor cu creuzet

Soiuri

Există două modele principale de cuptoare cu inducție:

• Conductă.
• Creuzet.

Nu vom descrie aici toate trăsăturile lor distinctive. Rețineți că versiunea canalului este un design similar cu o mașină de sudură. În plus, pentru a topi metalul în astfel de cuptoare, a fost necesar să lăsați puțin topitură, fără de care procesul pur și simplu nu ar funcționa. A doua opțiune este o schemă îmbunătățită care utilizează tehnologia fără topire reziduală. Adică, creuzetul este pur și simplu instalat direct în inductor.

Cum funcţionează asta

De ce ai nevoie de o astfel de sobă acasă?

În general, întrebarea este destul de interesantă. Să ne uităm la această situație. Există un număr destul de mare de dispozitive electrice și electronice sovietice care foloseau contacte de aur sau argint. Aceste metale pot fi îndepărtate în diferite moduri. Una dintre ele este o sobă cu inducție.

Adică iei contactele, le pui într-un creuzet îngust și lung, pe care îl instalezi în inductor. După 15-20 de minute, scăzând puterea, răcind aparatul și spargând creuzetul, vei obține o tijă, la capătul căreia vei găsi un vârf auriu sau argintiu. Tăiați-l și duceți-l la o casă de amanet.

Deși trebuie menționat că cu ajutorul acestei unități de casă puteți efectua diverse procese cu metale. De exemplu, vă puteți întări sau tempera.

Bobina cu baterie (generator)

Componentele aragazului

În secțiunea Principiul de funcționare, am menționat deja toate părțile unui cuptor cu inducție. Și dacă totul este clar cu generatorul, atunci inductorul (bobina) trebuie rezolvat. Un tub de cupru este potrivit pentru el. Dacă asamblați un dispozitiv cu o putere de 3 kW, atunci veți avea nevoie de un tub cu un diametru de 10 mm. Bobina în sine este răsucită cu un diametru de 80-150 mm, cu un număr de spire de la 8 la 10.

Vă rugăm să rețineți că spirele tubului de cupru nu trebuie să se atingă. Distanța optimă dintre ele este de 5-7 mm. Bobina în sine nu ar trebui să atingă ecranul. Distanța dintre ele este de 50 mm.

De obicei, cuptoarele industriale cu inducție au o unitate de răcire. Este imposibil să faci asta acasă. Dar pentru o unitate de 3 kW, lucrul până la jumătate de oră nu amenință cu nimic. Adevărat, în timp, pe tub se va forma depuneri de cupru, ceea ce reduce eficiența dispozitivului. Deci bobina va trebui schimbată periodic.

Generator

În principiu, realizarea unui generator cu propriile mâini nu este o problemă. Dar acest lucru este posibil doar dacă aveți cunoștințe suficiente în electronică radio la nivelul unui radioamator mediu. Dacă nu aveți astfel de cunoștințe, atunci uitați de aragazul cu inducție. Cel mai important lucru este că, de asemenea, trebuie să operați cu pricepere acest dispozitiv.

Dacă vă confruntați cu dilema de a alege un circuit generator, atunci luați un singur sfat - nu ar trebui să aibă un spectru de curent greu. Pentru a fi mai clar despre ce vorbim, vă oferim cel mai simplu circuit generator pentru un cuptor cu inducție în fotografia de mai jos.

Circuitul generatorului

Cunoștințe necesare

Câmpul electromagnetic afectează toate ființele vii. Un exemplu este carnea la microunde. Prin urmare, merită să aveți grijă de siguranță. Și nu contează dacă asamblați aragazul și îl testați sau lucrați la ea. Există un indicator precum densitatea fluxului de energie. Deci depinde de câmpul electromagnetic. Și cu cât frecvența radiațiilor este mai mare, cu atât este mai rău pentru corpul uman.

Multe țări au adoptat măsuri de siguranță care țin cont de densitatea fluxului de energie. Există limite acceptabile dezvoltate. Aceasta este 1-30 mW pe 1 m² de corpul uman. Acești indicatori sunt validi dacă expunerea nu are loc mai mult de o oră pe zi. Apropo, ecranul galvanizat instalat reduce densitatea tavanului de 50 de ori.

Nu uitați să evaluați articolul.

Cuptoarele cu inducție sunt folosite pentru topirea metalelor și se disting prin faptul că încălzirea în ele are loc prin curent electric. Curentul este excitat în inductor, sau mai precis într-un câmp constant.

În astfel de structuri, energia este convertită de mai multe ori (în această secvență):

• în electromagnetic;
• electric;
• termic

Astfel de sobe vă permit să utilizați căldura cu o eficiență maximă, ceea ce nu este surprinzător, deoarece sunt cele mai avansate dintre toate modelele existente care funcționează cu energie electrică.

Fiţi atenți! Modelele de inducție vin în două tipuri - cu sau fără miez. În primul caz, metalul este plasat într-un jgheab tubular, care este situat în jurul inductorului. Miezul este situat în inductorul propriu-zis. A doua opțiune se numește creuzet, deoarece metalul și creuzetul sunt deja în interiorul indicatorului. Desigur, nu se poate vorbi despre niciun nucleu în acest caz.

În articolul de astăzi vom vorbi despre cum se faceCuptor cu inducție DIY.

Dintre numeroasele avantaje, merită subliniate următoarele:

• curățenia și siguranța mediului;
• omogenitate crescută a topiturii datorită mișcării active a metalului;
• viteza – cuptorul poate fi folosit aproape imediat dupa pornire;
• orientare energetică zonală și focalizată;
• viteză mare de topire;
• fără fum de la substanțe de aliere;
• posibilitatea de reglare a temperaturii;
• numeroase posibilitati tehnice.

Dar există și dezavantaje.

1. Zgura este încălzită de metal, drept urmare are o temperatură scăzută.
2. Dacă zgura este rece, atunci este foarte dificil să îndepărtați fosforul și sulful din metal.
3. Câmpul magnetic este disipat între bobină și metalul care se topește, deci va fi necesară o reducere a grosimii căptușelii. Acest lucru va duce în curând la defectarea căptușelii în sine.

Video – Cuptor cu inducție

Aplicație industrială

Ambele modele sunt folosite la topirea fontei, aluminiului, oțelului, magneziului, cuprului și metalelor prețioase. Volumul util al unor astfel de structuri poate varia de la câteva kilograme la câteva sute de tone.

Cuptoarele industriale sunt împărțite în mai multe tipuri.

1. Proiectările cu frecvență medie sunt utilizate în mod obișnuit în inginerie mecanică și metalurgie. Cu ajutorul lor, oțelul este topit, iar când se folosesc creuzete de grafit, metalele neferoase sunt topite.
2. Modelele industriale de frecvență sunt utilizate în topirea fierului.
3. Structurile de rezistență sunt destinate topirii aluminiului, aliajelor de aluminiu și zincului.

Fiţi atenți! Tehnologia de inducție a fost cea care a stat la baza dispozitivelor mai populare - cuptoarele cu microunde.

Uz casnic

Din motive evidente, un cuptor cu inducție pentru topire nu este adesea folosit în viața de zi cu zi. Dar tehnologia descrisă în articol se găsește în aproape toate casele și apartamentele moderne. Acestea includ cuptoarele cu microunde menționate mai sus, mașinile de gătit cu inducție și cuptoarele electrice.

Luați în considerare, de exemplu, plăcile. Acestea încălzesc vasele datorită curenților turbionari de inducție, drept urmare încălzirea are loc aproape instantaneu. Este tipic că este imposibil să porniți un arzător care nu are vase de gătit pe el.

Eficiența mașinilor de gătit cu inducție ajunge la 90%. Spre comparație: pentru sobele electrice este de aproximativ 55-65%, iar pentru sobele cu gaz nu este mai mare de 30-50%. Dar, în mod corect, merită remarcat faptul că sunt necesare ustensile speciale pentru a opera sobele descrise.

Cuptor cu inducție de casă

Nu cu mult timp în urmă, radioamatorii autohtoni au demonstrat în mod clar că puteți face singur un cuptor cu inducție. Astăzi există o mulțime de scheme și tehnologii de fabricație diferite, dar am prezentat doar cele mai populare dintre ele, ceea ce înseamnă cele mai eficiente și mai ușor de implementat.

Cuptor cu inducție realizat din generator de înaltă frecvență

Mai jos este un circuit electric pentru fabricarea unui dispozitiv de casă dintr-un generator de înaltă frecvență (27,22 megaherți).

În plus față de generator, asamblarea va necesita patru becuri de mare putere și o lampă grea pentru indicatorul de pregătire.

Fiţi atenți! Principala diferență între o sobă realizată conform acestei scheme este mânerul condensatorului - în acest caz este situat în exterior.

În plus, metalul situat în bobină (inductor) se va topi într-un dispozitiv de cea mai mică putere.

În timpul producției, este necesar să ne amintim câteva puncte importante care afectează viteza de tăiere a metalului. Acest:

• putere;
• frecvenţă;
• pierderi turbioare;
• intensitatea transferului de căldură;
• pierderi de histerezis.

Aparatul va fi alimentat de la o rețea standard de 220 V, dar cu un redresor preinstalat. Dacă cuptorul este destinat încălzirii unei încăperi, atunci se recomandă utilizarea unei spirale de nicrom, iar dacă pentru topire, atunci perii de grafit. Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre modele.

Video - Construcția unui invertor de sudare

Esența designului este următoarea: se instalează o pereche de perii de grafit și se toarnă pulbere de granit între ele, după care se realizează conexiunea la transformatorul descendente. Este caracteristic că în timpul topirii nu este nevoie să vă temeți de șoc electric, deoarece nu este nevoie să folosiți 220 V.

Tehnologia de asamblare

Pasul 1. Baza este asamblată - o cutie de cărămidă din argilă refractă de 10x10x18 cm, așezată pe plăci rezistente la foc.

Pasul 2. Cutia este finisată cu carton de azbest. După umezirea cu apă, materialul se înmoaie, ceea ce permite să i se dea orice formă. Dacă se dorește, structura poate fi înfășurată cu sârmă de oțel.

Fiţi atenți! Dimensiunile cutiei pot varia in functie de puterea transformatorului.

Pasul 3. Cea mai bună opțiune pentru un cuptor cu grafit este un transformator de la o mașină de sudură cu o putere de 0,63 kW. Dacă transformatorul este proiectat pentru 380 V, atunci poate fi rebobinat, deși mulți electricieni cu experiență susțin că puteți lăsa totul așa cum este

Pasul 4. Transformatorul este învelit cu aluminiu subțire - în acest fel structura nu se va încinge prea mult în timpul funcționării.

Pasul 5. Se instalează perii de grafit, se instalează un substrat de argilă pe fundul cutiei - în acest fel metalul topit nu se va răspândi.

Principalul avantaj al unui astfel de cuptor este temperatura sa ridicată, care este potrivită chiar și pentru topirea platinei sau paladiului. Dar printre dezavantaje se numără încălzirea rapidă a transformatorului, volum mic (nu mai mult de 10 g pot fi topite la un moment dat). Din acest motiv, va fi necesar un design diferit pentru topituri cu volum mai mare.

Deci, pentru a topi cantități mari de metal, veți avea nevoie de un cuptor cu sârmă de nicrom. Principiul de funcționare al designului este destul de simplu: curentul electric este furnizat unei spirale de nicrom, care se încălzește și topește metalul. Există o mulțime de formule diferite pe Internet pentru a calcula lungimea unui fir, dar toate sunt, în principiu, la fel.

Pasul 1. Pentru spirală se folosește nicrom ø0,3 mm cu o lungime de aproximativ 11 m.

Pasul 2. Firul trebuie înfășurat. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de un tub drept de cupru ø5 mm - spirala este înfășurată pe el.

Pasul 3. O țeavă ceramică mică de ø1,6 cm și 15 cm lungime este folosită ca creuzet. Un capăt al țevii este astupat cu fir de azbest - în acest fel metalul topit nu va curge.

Pasul 4. După verificarea funcționalității, spirala este așezată în jurul țevii. În acest caz, același fir de azbest este plasat între spire - va preveni scurtcircuitele și va limita accesul oxigenului.

Pasul 5. Bobina finită este plasată într-un soclu de lampă de mare putere. Astfel de cartușe sunt de obicei ceramice și au dimensiunea necesară.

Avantajele acestui design:

• productivitate ridicată (până la 30 g per trecere);
• încălzire rapidă (aproximativ cinci minute) și răcire lungă;
• ușurință în utilizare - este convenabil să turnați metal în matrițe;
• înlocuirea promptă a spiralei în caz de epuizare.

Dar există, desigur, dezavantaje:

• nicromul se arde, mai ales dacă spirala este prost izolată;
• nesiguranță - dispozitivul este conectat la o sursă de alimentare de 220 V.

Fiţi atenți! Nu puteți adăuga metal la sobă dacă porțiunea anterioară a fost deja topită acolo. În caz contrar, tot materialul se va împrăștia prin încăpere, în plus, vă poate răni ochii.

Ca o concluzie

După cum puteți vedea, puteți încă să faceți singur un cuptor cu inducție. Dar să fiu sincer, designul descris (ca toate cele disponibile pe Internet) nu este tocmai o sobă, ci un invertor de laborator Kukhtetsky. Este pur și simplu imposibil să asamblați o structură de inducție cu drepturi depline acasă.

Cel mai avansat tip de încălzire este cel în care căldura este creată direct în corpul încălzit. Această metodă de încălzire este foarte bine realizată prin trecerea unui curent electric prin corp. Cu toate acestea, includerea directă a unui corp încălzit într-un circuit electric nu este întotdeauna posibilă din motive tehnice și practice.

În aceste cazuri, tipul perfect de încălzire poate fi realizat folosind încălzirea prin inducție, în care căldura este creată și în corpul încălzit în sine, ceea ce elimină consumul de energie inutil, de obicei mare, în pereții cuptorului sau în alte elemente de încălzire. Prin urmare, în ciuda eficienței relativ scăzute de generare a curenților de frecvențe înalte și înalte, eficiența generală a încălzirii prin inducție este adesea mai mare decât.

Metoda de inducție permite, de asemenea, încălzirea rapidă a corpurilor nemetalice în mod uniform pe întreaga lor grosime. Conductibilitatea termică slabă a unor astfel de corpuri exclude posibilitatea încălzirii rapide a straturilor lor interne în mod obișnuit, adică prin furnizarea de căldură din exterior. Prin metoda inducției, căldura este generată în mod egal atât în ​​stratul exterior cât și în cel interior și poate exista chiar pericolul de supraîncălzire a acestuia din urmă dacă nu se realizează izolarea termică necesară a straturilor exterioare.

O proprietate deosebit de valoroasă a încălzirii prin inducție este posibilitatea unei concentrații foarte mari de energie în corpul încălzit, care este ușor de adaptat la dozare precisă. Este posibil să se obțină doar aceeași ordine de densitate a energiei, totuși, această metodă de încălzire este dificil de controlat.

Caracteristicile și avantajele binecunoscute ale încălzirii prin inducție au creat posibilități largi de utilizare în multe industrii. În plus, vă permite să creați noi tipuri de structuri care nu sunt deloc fezabile folosind metode convenționale de tratament termic.

Procesul fizic

În cuptoarele și dispozitivele cu inducție, căldura dintr-un corp încălzit conductiv de electricitate este eliberată de curenții induși în acesta de un câmp electromagnetic alternativ. Astfel, aici are loc încălzirea directă.

Încălzirea prin inducție a metalelor se bazează pe două legi fizice: și legea Joule-Lenz. În ele sunt plasate corpuri metalice (blankuri, piese etc.), ceea ce excită un vârtej în ele. FEM indusă este determinată de viteza de modificare a fluxului magnetic. Sub influența emf indusă, curenții turbionari (închiși în interiorul corpurilor) curg în corpuri, eliberând căldură. Acest EMF creează în metal, energia termică eliberată de acești curenți determină încălzirea metalului. Încălzirea prin inducție este directă și fără contact. Vă permite să atingeți temperaturi suficiente pentru a topi cele mai refractare metale și aliaje.

Încălzirea intensă prin inducție este posibilă numai în câmpuri electromagnetice de mare intensitate și frecvență, care sunt create de dispozitive speciale - inductori. Inductoarele sunt alimentate de la o rețea de 50 Hz (setări de frecvență industrială) sau de la surse de alimentare individuale - generatoare și convertoare de frecvențe medii și înalte.

Cel mai simplu inductor pentru dispozitivele de încălzire indirectă prin inducție de joasă frecvență este un conductor izolat (alungit sau spiralat) plasat în interiorul unei țevi metalice sau plasat pe suprafața acesteia. Când curentul trece prin conductorul inductor, încălzitoarele sunt induse în conductă. Căldura din țeavă (poate fi și creuzet, recipient) este transferată în mediul încălzit (apa care curge prin țeavă, aer etc.).

Încălzirea prin inducție și întărirea metalelor

Cea mai utilizată este încălzirea directă prin inducție a metalelor la frecvențe medii și înalte. În acest scop, se folosesc inductori special proiectați. Inductorul emite , care cade pe corpul încălzit și este amortizat în el. Energia undei absorbite este transformată în căldură în corp. Cu cât tipul de undă electromagnetică emisă (plată, cilindrică etc.) este mai aproape de forma corpului, cu atât eficiența de încălzire este mai mare. Prin urmare, inductoarele plate sunt folosite pentru a încălzi corpurile plate, iar inductoarele cilindrice (solenoide) sunt folosite pentru a încălzi piesele de prelucrat cilindrice. În general, pot avea o formă complexă, datorită necesității de a concentra energia electromagnetică în direcția dorită.

O caracteristică a intrării de energie inductivă este capacitatea de a regla locația spațială a zonei de curgere.

În primul rând, curenții turbionari curg în zona acoperită de inductor. Doar acea parte a corpului care se află în legătură magnetică cu inductorul este încălzită, indiferent de dimensiunile totale ale corpului.

În al doilea rând, adâncimea zonei de circulație a curenților turbionari și, în consecință, zona de eliberare a energiei depinde, printre alți factori, de frecvența curentului inductor (crește la frecvențe joase și scade odată cu creșterea frecvenței).

Eficiența transferului de energie de la inductor la curentul încălzit depinde de mărimea decalajului dintre ele și crește pe măsură ce acesta scade.

Încălzirea prin inducție este utilizată pentru călirea suprafeței produselor din oțel, prin încălzire pentru deformarea plastică (forjare, ștanțare, presare etc.), topirea metalelor, tratament termic (recoace, revenire, normalizare, călire), sudare, suprafață și lipire a metalelor. metale.

Încălzirea indirectă prin inducție este utilizată pentru încălzirea echipamentelor de proces (conducte, containere etc.), încălzirea mediilor lichide, uscarea acoperirilor și a materialelor (de exemplu, lemn). Cel mai important parametru al instalațiilor de încălzire prin inducție este frecvența. Pentru fiecare proces (călire la suprafață, prin încălzire) există o gamă optimă de frecvență care oferă cele mai bune performanțe tehnologice și economice. Pentru încălzirea prin inducție se folosesc frecvențe de la 50Hz la 5MHz.

Avantajele încălzirii prin inducție

1) Transferul de energie electrică direct către corpul încălzit permite încălzirea directă a materialelor conductoare. In acelasi timp, rata de incalzire creste fata de instalatiile indirecte, in care produsul este incalzit doar de la suprafata.

2) Transferul energiei electrice direct către corpul încălzit nu necesită dispozitive de contact. Acest lucru este convenabil în condiții de producție automată a liniilor de producție, atunci când se utilizează vid și echipamente de protecție.

3) Datorită fenomenului de efect de suprafață, puterea maximă este eliberată în stratul de suprafață al produsului încălzit. Prin urmare, încălzirea prin inducție în timpul întăririi asigură încălzirea rapidă a stratului de suprafață al produsului. Acest lucru face posibilă obținerea unei durități ridicate a suprafeței piesei cu un miez relativ vâscos. Procesul de întărire prin inducție a suprafeței este mai rapid și mai economic decât alte metode de întărire a suprafeței unui produs.

4) Încălzirea prin inducție în majoritatea cazurilor permite creșterea productivității și îmbunătățirea condițiilor de lucru.

Cuptoare de topire cu inducție

Un cuptor sau un dispozitiv cu inducție poate fi considerat un fel de transformator, în care înfășurarea primară (inductorul) este conectată la o sursă de curent alternativ, iar corpul încălzit în sine servește ca înfășurare secundară.

Procesul de lucru al cuptoarelor de topire cu inducție se caracterizează prin mișcarea electrodinamică și termică a metalului lichid într-o baie sau creuzet, ceea ce contribuie la obținerea unui metal de compoziție omogenă și temperatură uniformă a acestuia pe întreg volumul, precum și deșeuri metalice reduse (de mai multe ori). mai puţin decât în ​​cuptoarele cu arc).

Cuptoarele de topire cu inducție sunt utilizate în producția de piese turnate, inclusiv modelate, din oțel, fontă, metale neferoase și aliaje.

Cuptoarele de topire cu inducție pot fi împărțite în cuptoare industriale cu canale de frecvență și cuptoare industriale, cu creuzet de frecvență medie și înaltă.

Un cuptor cu inducție cu canal este un transformator, de obicei de frecvență industrială (50 Hz). Înfășurarea secundară a transformatorului este o bobină de metal topit. Metalul este închis într-un canal inelar refractar.

Fluxul magnetic principal induce un EMF în metalul canalului, EMF creează un curent, curentul încălzește metalul, prin urmare, un cuptor cu canal de inducție este similar cu un transformator care funcționează în modul de scurtcircuit.

Inductoarele cuptoarelor cu canal sunt realizate dintr-un tub longitudinal de cupru, este răcit cu apă, partea de canal a pietrei de vatră este răcită de un ventilator sau de la un sistem de aer centralizat.

Cuptoarele cu canal de inducție sunt proiectate pentru funcționare continuă cu tranziții rare de la un grad de metal la altul. Cuptoarele cu inducție cu canal sunt utilizate în principal pentru topirea aluminiului și a aliajelor acestuia, precum și a cuprului și a unora dintre aliajele sale. Alte serii de cuptoare sunt specializate ca mixere pentru reținerea și supraîncălzirea fontei lichide, metalelor neferoase și aliajelor înainte de turnarea în matrițe.

Funcționarea unui cuptor cu creuzet cu inducție se bazează pe absorbția energiei electromagnetice dintr-o sarcină conductivă. Cușca este plasată în interiorul unei bobine cilindrice - un inductor. Din punct de vedere electric, un cuptor cu creuzet cu inducție este un transformator de aer scurtcircuitat a cărui înfășurare secundară este o sarcină conductivă.

Cuptoarele cu creuzet cu inducție sunt utilizate în primul rând pentru topirea metalelor pentru piese turnate modelate în regim discontinuu și, de asemenea, indiferent de modul de funcționare, pentru topirea unor aliaje, precum bronzul, care au un efect dăunător asupra căptușelii cuptoarelor cu canal.

Articolul discută proiectele de cuptoare industriale de topire cu inducție (canal și creuzet) și instalații de călire prin inducție alimentate de mașini și convertoare statice de frecvență.

Diagrama unui cuptor cu canal de inducție

Aproape toate modelele de cuptoare de inducție cu conducte industriale sunt realizate cu unități de inducție detașabile. Unitatea de inducție este un transformator de cuptor electric cu un canal căptușit pentru a găzdui metalul topit. Unitatea de inducție este formată din următoarele elemente: carcasă, miez magnetic, căptușeală, inductor.

Unitățile de inducție sunt realizate ca monofazate sau bifazate (duale) cu unul sau două canale per inductor. Unitatea de inducție este conectată la partea secundară (partea BT) a transformatorului cuptorului electric folosind contactoare cu dispozitive de suprimare a arcului. Uneori sunt porniți doi contactori cu contacte de putere de funcționare paralele în circuitul principal.

În fig. Figura 1 prezintă schema de alimentare pentru o unitate de inducție monofazată a unui cuptor cu canal. Releele de curent maxim PM1 și PM2 sunt folosite pentru a controla și opri cuptorul în caz de suprasarcină și scurtcircuite.

Transformatoarele trifazate sunt utilizate pentru alimentarea cuptoarelor trifazate sau bifazate care au fie un miez magnetic trifazat comun, fie două sau trei miezuri magnetice separate de tip miez.

Pentru a alimenta cuptorul în perioada de rafinare a metalului și pentru a menține modul de repaus, se folosesc autotransformatoare pentru a regla mai precis puterea în perioada de finisare a metalului la compoziția chimică dorită (într-un mod calm, fără fierbere, de topire) , precum și pentru pornirile inițiale ale cuptorului în timpul primelor topiri, care se efectuează cu un volum mic de metal în baie pentru a asigura uscarea treptată și sinterizarea căptușelii. Puterea autotransformatorului este aleasă în 25-30% din puterea transformatorului principal.

Pentru a controla temperatura apei și a aerului de răcire a inductorului și a carcasei unității de inducție, sunt instalate termometre electrice de contact care emit un semnal atunci când temperatura o depășește pe cea admisibilă. Alimentarea cuptorului este oprită automat când cuptorul este pornit pentru a scurge metalul. Pentru a controla poziția cuptorului, se folosesc întrerupătoare de limită interblocate cu acționarea electrică a cuptorului. Pentru cuptoare și mixere continue, la scurgerea metalului și la încărcarea unor noi porțiuni de încărcare, unitățile de inducție nu sunt oprite.

Orez. 1. Schema schematică a sursei de alimentare a unității de inducție a unui cuptor cu canal: VM - comutator de alimentare, CL - contactor, Tr - transformator, C - baterie condensatoare, I - inductor, TN1, TN2 - transformatoare de tensiune, 777, TT2 - transformatoare de curent, P - separator, PR - sigurante, PM1, PM2 - releu de curent maxim.

Pentru a asigura o alimentare fiabilă în timpul funcționării și în cazuri de urgență, motoarele de antrenare ale mecanismelor de înclinare ale cuptorului cu inducție, ventilatorul, dispozitivele de încărcare și descărcare și sistemele de control sunt alimentate de la un transformator auxiliar separat.

Diagrama unui cuptor cu creuzet cu inducție

Cuptoarele industriale cu creuzet cu inducție cu o capacitate mai mare de 2 tone și o putere de peste 1000 kW sunt alimentate de transformatoare descendente trifazate cu reglare secundară a tensiunii sub sarcină, conectate la o rețea de frecvență industrială de înaltă tensiune.

Cuptoarele sunt monofazate, iar pentru a asigura o încărcare uniformă a fazelor de rețea, la circuitul secundar de tensiune este conectat un dispozitiv balun, format dintr-un reactor L cu reglare a inductanței prin modificarea întrefierului din circuitul magnetic și un banc de condensatori Cc , conectat cu un inductor conform unei diagrame triunghiulare (vezi ARIS în Fig. .2). Transformatoarele de putere cu o capacitate de 1000, 2500 și 6300 kV-A au 9 - 23 trepte de tensiune secundară cu control automat al puterii la nivelul dorit.

Cuptoarele de capacitate și putere mai mici sunt alimentate de transformatoare monofazate cu o putere de 400 - 2500 kV-A cu un consum de putere de peste 1000 kW, sunt instalate și dispozitive balun, dar pe partea HV a transformatorului de putere. Cu o putere mai mică a cuptorului și alimentarea cu energie dintr-o rețea de înaltă tensiune de 6 sau 10 kV, puteți abandona dispozitivul balun dacă fluctuațiile de tensiune la pornirea și oprirea cuptorului sunt în limite acceptabile.

În fig. Figura 2 prezintă schema de alimentare pentru un cuptor cu inducție de frecvență industrială. Cuptoarele sunt echipate cu regulatoare de mod electric ARIR, care, în limitele specificate, asigură menținerea tensiunii, puterii Рп și cosphi prin modificarea numărului de trepte de tensiune ale transformatorului de putere și conectarea secțiunilor suplimentare ale bancului de condensatori. Regulatoarele și echipamentele de măsurare sunt amplasate în dulapuri de control.

Orez. 2. Circuitul de alimentare pentru un cuptor cu creuzet cu inducție de la un transformator de putere cu un dispozitiv balun și regulatoare de mod de cuptor: PSN - comutator de trepte de tensiune, C - capacitate balun, L - reactorul dispozitivului balun, S-St - banc de condensatori de compensare, I - inductor cuptor, ARIS - regulator balun, ARIR - regulator de mod, 1K-NK - contactoare de control al capacitatii bateriei, TT1, TT2 - transformatoare de curent.

În fig. Figura 3 prezintă o diagramă schematică a alimentării cuptoarelor cu creuzet cu inducție de la un convertor de mașină de frecvență medie. Cuptoarele sunt echipate cu regulatoare automate de mod electric, un sistem de alarmă de „mâncare” a creuzetului (pentru cuptoare de înaltă temperatură), precum și o alarmă pentru defecțiunea de răcire a elementelor răcite cu apă ale instalației.

Orez. 3. Circuit de alimentare pentru un cuptor cu creuzet cu inducție dintr-un convertor de mașină de medie frecvență cu o diagramă bloc a controlului automat al modului de topire: M - motor de antrenare, G - generator de frecvență medie, 1K-NK - demaroare magnetice, TI - transformator de tensiune , TT - transformator de curent, IP - cuptor cu inducție, C - condensatoare, DF - senzor de fază, PU - dispozitiv de comutare, UFR - amplificator-regulator de fază, 1KL, 2KL - contactoare liniare, BS - unitate de comparație, BZ - unitate de protecție, OV - înfăşurare de excitaţie, RN - regulator de tensiune.

Schema instalației de călire prin inducție

În fig. Figura 4 prezintă o diagramă schematică a sursei de alimentare a unei mașini de călire prin inducție de la un convertor de frecvență al mașinii. Pe lângă sursa de alimentare M-G, circuitul include un contactor de putere K, un transformator de întărire TrZ, la înfășurarea secundară a căruia este conectat un inductor I, o bancă de condensatoare compensatoare Sk, transformatoare de tensiune și curent TN și 1TT, 2TT, de măsurare. instrumente (voltmetru V, wattmetru W, contor de fază) și ampermetre pentru curentul generatorului și curentul de excitație, precum și releele de curent maxim 1РМ, 2РМ pentru a proteja sursa de alimentare de scurtcircuite și suprasarcini.

Orez. 4. Schema electrică schematică a unei instalații de călire prin inducție: M - motor de antrenare, G - generator, TN, TT - transformatoare de tensiune și curent, K - contactor, 1PM, 2RM, ZRM - releu de curent, Rk - descărcător, A, V, W - instrumente de măsură, TRZ - transformator de întărire, OVG - înfășurare de excitație a generatorului, RR - rezistență de descărcare, PB - contacte rele de excitație, PC - rezistență reglabilă.

Pentru alimentarea vechilor instalații de inducție pentru tratarea termică a pieselor, se folosesc convertizoare de frecvență a mașinii electrice - un motor de antrenare de tip sincron sau asincron și un generator de frecvență medie de tip inductor în instalațiile noi de inducție - convertoare statice de frecvență.

În Fig. 5. Circuitul convertorului de frecvență tiristor este format dintr-un redresor, un bloc de bobine, un convertor (invertor), circuite de control și componente auxiliare (reactoare, schimbătoare de căldură etc.). Conform metodei de excitare, invertoarele sunt realizate cu excitație independentă (de la oscilatorul principal) și cu autoexcitare.

Convertizoarele cu tiristoare pot funcționa stabil atât cu o schimbare a frecvenței într-o gamă largă (cu un circuit oscilator cu auto-reglare în funcție de modificarea parametrilor de sarcină), cât și la o frecvență constantă cu o gamă largă de modificări ale parametrilor de sarcină datorită modificărilor rezistența activă a metalului încălzit și proprietățile sale magnetice (pentru piesele feromagnetice).

Orez. 5. Schema schematică a circuitelor de putere ale unui convertor tiristor tip TPC-800-1: L - reactor de netezire, BP - unitate de pornire, VA - comutator automat.

Avantajele convertoarelor cu tiristoare sunt absența maselor rotative, sarcini mici pe fundație și influența mică a factorului de utilizare a puterii asupra reducerii randamentului este de 92 - 94% la sarcină maximă, iar la 0,25 scade doar cu; 1 - 2%. În plus, deoarece frecvența poate fi schimbată cu ușurință într-un anumit interval, nu este nevoie să ajustați capacitatea pentru a compensa puterea reactivă a circuitului oscilant.

O sobă cu inducție de uz casnic vă poate încălzi cu ușurință casa. În industrie, aceste dispozitive sunt utilizate în topirea diferitelor metale. În plus, pot participa la tratamentul termic al pieselor, precum și la întărirea acestora. Principalul avantaj al unui cuptor cu inducție este ușurința în utilizare. În plus, sunt ușor de întreținut și nu necesită inspecții periodice, ceea ce este foarte important.

Nu este absolut necesar să alocați o cameră separată pentru a instala acest dispozitiv. Performanța acestor dispozitive este foarte bună. Acest lucru se datorează în mare măsură faptului că designul nu conține părți care sunt supuse uzurii mecanice. În general, cuptoarele cu inducție sunt sigure pentru sănătatea umană și nu prezintă niciun pericol în timpul funcționării.

Cum funcţionează asta?

Funcționarea unui cuptor cu inducție începe cu alimentarea generatorului cu curent alternativ. În același timp, trece printr-un inductor special, care se află în interiorul structurii. Apoi, dispozitivul folosește un condensator. Sarcina sa principală este formarea unui circuit oscilator. În acest caz, întregul sistem este reglat la frecvența de operare. Inductorul din cuptor creează un câmp magnetic alternativ. În acest moment, tensiunea din dispozitiv crește la 200 V.

Pentru a închide circuitul, sistemul are un miez feromagnetic, dar nu este instalat la toate modelele. Ulterior, câmpul magnetic interacționează cu piesa de prelucrat și creează un flux puternic. Apoi, elementul conductiv electric este indus și apare o tensiune secundară. În acest caz, în condensator se formează un curent turbionar. Conform legii Joule-Lenz, acesta își dă energia inductorului. Ca rezultat, piesa de prelucrat din cuptor se încălzește.

Cuptoare cu inducție de casă

Un cuptor cu inducție de bricolaj este realizat strict conform desenelor, cu respectarea regulilor de siguranță. Corpul dispozitivului ar trebui să fie selectat din aliaj de aluminiu. O platformă mare ar trebui să fie prevăzută în partea de sus a structurii. Grosimea acestuia trebuie să fie de cel puțin 10 mm. Un șablon de oțel este cel mai adesea folosit pentru a umple creuzetul. Pentru a scurge metalul topit, veți avea nevoie de o cavitate de căptușeală sub formă de gura de scurgere. În acest caz, structura trebuie să aibă o zonă de umplutură.

Pentru secțiuni, deasupra șablonului este instalat un suport izolator. Direct sub acesta va fi un suport cu balamale. Pentru a răci inductorul, trebuie să existe un fiting în cuptor. Tensiunea este furnizată dispozitivului prin punte, care este situată în partea de jos a dispozitivului. Pentru a înclina containerul, un cuptor cu inducție fabricat singur trebuie să aibă o cutie de viteze separată. În acest caz, cel mai bine este să faci un mâner, astfel încât să poți scurge metalul manual.

Cuptoare ale firmei Termolit

Cuptoarele cu inducție pentru topirea metalelor de această marcă au o putere acceptabilă a convertorului. Cu toate acestea, capacitatea camerelor din modele poate varia foarte mult. Viteza medie de topire a metalului este de 0,4 t/h. În acest caz, tensiunea nominală a rețelei de alimentare fluctuează în jurul valorii de 0,3 V. Consumul de apă într-un cuptor cu inducție depinde de sistemul de răcire. De obicei, acest parametru este de 10 metri cubi/oră. În același timp, consumul specific de energie este destul de mare.

Caracteristicile cuptorului Termolit TM1

Acest cuptor de topire (inductie) are o capacitate totala de 0,03 tone. În același timp, puterea convertorului este de numai 50 kW, iar viteza medie de topire este de 0,04 tone pe oră. Tensiunea de alimentare trebuie sa fie de minim 0,38 V. Consumul de apa pentru racire in acest model este nesemnificativ. Acest lucru se datorează în mare măsură puterii scăzute a dispozitivului.

Unul dintre dezavantaje este consumul mare de energie. În medie, cuptorul consumă aproximativ 650 kW pe oră de funcționare. Convertorul de frecvență din acest model este din clasa „TFC-50”. În general, Termolit TM1 este un echipament economic, dar cu performanțe slabe.

Cuptor cu inducție "TG-2"

Cuptoarele de topire cu inducție din seria „TG” sunt produse cu o capacitate a camerei de 0,6 tone. Puterea nominală a dispozitivului este de 100 kW. Mai mult, într-o oră de funcționare continuă este posibilă topirea a 0,16 tone de metale neferoase. Acest model este alimentat de la o rețea cu o tensiune de 0,3 V.

Consumul de apă al cuptorului cu inducție „TG-2” este destul de semnificativ și se consumă în medie până la 10 metri cubi de lichid pe oră de funcționare. Toate acestea se datorează nevoii de răcire intensivă a cutiei de viteze. Partea pozitivă este consumul moderat de energie. De obicei, se consumă până la 530 kW de energie electrică pe oră de funcționare. Convertorul de frecvență din modelul TG-2 este instalat în clasa TFC-100.

Cuptoare „Thermo Pro”

Principalele modificări ale echipamentelor acestei companii sunt cuptoarele de topire cu inducție „SAT 05”, „SAK-1” și „SOT 05”. Punctul lor de topire nominal mediu este de 900 de grade. În același timp, puterea dispozitivelor fluctuează în jurul valorii de 150 kW. În plus, trebuie remarcată performanța lor bună. Într-o oră de lucru, metalele neferoase pot fi topite 80 kg. În același timp, multe modele Thermo Pro sunt fabricate pentru o utilizare strict vizată. Unele sunt concepute exclusiv pentru lucrul cu aluminiu, în timp ce altele sunt concepute pentru a topi plumbul sau staniul.

Modificare „SAT 05”

Acest cuptor cu inducție este conceput pentru a topi aluminiul. Puterea acestui dispozitiv este de exact 20 kW. În același timp, pe oră de funcționare pot fi trecute până la 20 kg de metal. Capacitatea camerei în modelul „SAT 05” este de 50 kg, iar convertizorul de frecvență este din clasa „TFC”.

Bateriile din dispozitiv sunt de tip condensator. Producătorul a instalat un cablu special răcit cu apă în partea inferioară a structurii. Acest model are un panou de control. Printre altele, merită remarcat setul mare de sobe SAT 05. Include toate accesoriile de instalare, precum și documentele de funcționare.

Parametrii cuptorului SAK-1

Acest cuptor cu inducție este cel mai adesea folosit pentru topirea plumbului, precum și a staniului. În unele cazuri, este permisă utilizarea cuprului, dar productivitatea scade semnificativ. Temperatura medie de topire oscileaza in jur de 1000 de grade, acest aparat are o putere de 250 kW. Într-o oră de funcționare continuă, se pot trece până la 400 kg de metale neferoase. Totodată, capacitatea echipamentului permite încărcarea până la 1000 kg de material. Tensiunea de alimentare este de 0,3 kV.

Consumul de apă pentru răcirea modelului SAK-1 este nesemnificativ. Cuptorul consumă aproximativ 10 metri cubi de lichid pe oră. Consumul specific de energie electrică este, de asemenea, mic și se ridică la 530 kW. Convertorul de frecvență din acest design este de marca TPCH-400. În general, modelul SAK-1 s-a dovedit a fi economic și ușor de utilizat.

Revizuirea modelului „SAK 05”

Cuptoarele cu inducție pentru topirea metalelor "SAK 05" se disting printr-o capacitate mare - 0,5 tone. În același timp, puterea convertorului de alimentare este de 400 kW. Viteza de topire de funcționare în acest cuptor este destul de mare. Tensiunea nominală a dispozitivului este de 0,3 kV. Pe parcursul unei ore de funcționare se consumă aproximativ 11 metri cubi de apă pentru răcirea sistemului. De asemenea, trebuie menționat că consumul de energie electrică este considerabil și se ridică la 530 kW. Convertorul de frecvență din dispozitiv este din clasa TFC-400. În același timp, este capabil să crească temperatura maximă la 800 de grade. Cuptorul cu inducție „SAK 05” este destinat exclusiv topirii aluminiului și bronzului. Dulapul de schimb de căldură a fost instalat de producătorul mărcii „IM”. Un alt lucru demn de remarcat este telecomanda convenabilă. Există un sistem de alarmă și o stație hidraulică în sistem.

Printre altele, kitul standard include un set de anvelope turbo și accesorii de montare. În general, modelul „SAK 05” s-a dovedit a fi destul de protejat și îl puteți folosi fără riscuri pentru sănătate. Acest lucru a fost realizat în mare parte datorită tijelor care sunt montate pe cilindri hidraulici. În acest caz, metalul practic nu stropește. Reglarea directă a frecvenței în timpul funcționării are loc în modul automat. Condensatorii sunt utilizați în acest model de medie tensiune.