Materiale fra Wikipedia - det frie leksikonet
Denne artikkelen eller delen inneholder eller eksterne referanser, men kildene til individuelle utsagn forblir uklare på grunn av mangelen på fotnoter.
Historie om induksjonsoppvarmingOppdagelsen av elektromagnetisk induksjon i 1831 tilhører Faraday. Når en leder beveger seg i feltet til en magnet, induseres en EMF i den, akkurat som når en magnet beveger seg, hvis feltlinjer krysser den ledende kretsen. Strømmen i kretsen kalles indusert. Oppfinnelsen av mange enheter er basert på loven om elektromagnetisk induksjon, inkludert de definerende - generatorer og transformatorer som genererer og distribuerer elektrisk energi, som er det grunnleggende grunnlaget for hele elektrobransjen. I 1841 formulerte James Joule (og uavhengig Emil Lenz) en kvantitativ vurdering av den termiske effekten av elektrisk strøm: "Kraften til varme som frigjøres per volumenhet av et medium under strømmen av elektrisk strøm er proporsjonal med produktet av tettheten til den elektriske strømmen og størrelsen på den elektriske feltstyrken» (Joules lov - Lenz). Termisk effekt indusert strøm ga opphav til letingen etter apparater for berøringsfri oppvarming av metaller. De første eksperimentene med oppvarming av stål ved bruk av induksjonsstrøm ble gjort av E. Colby i USA. Den første vellykket drift såkalte. Kanalinduksjonsovnen for smelting av stål ble bygget i 1900 av Benedicks Bultfabrik i Gysing, Sverige. I datidens respektable magasin «THE ENGINEER» 8. juli 1904 dukket det kjente opp, hvor den svenske oppfinneringeniøren F. A. Kjellin forteller om sin utvikling. Ovnen ble drevet av en enfaset transformator. Smelting ble utført i en digel i form av en ring, metallet i den representerte sekundærviklingen til en transformator matet med en strøm på 50–60 Hz. Den første ovnen med en kapasitet på 78 kW ble satt i drift 18. mars 1900 og viste seg å være svært uøkonomisk, siden smeltekapasiteten bare var 270 kg stål per dag. Den neste ovnen ble produsert i november samme år med en effekt på 58 kW og en stålkapasitet på 100 kg. Ovnen viste høy effektivitet smeltekapasiteten var fra 600 til 700 kg stål per dag. Imidlertid viste slitasje på foringen på grunn av termiske svingninger å være på et uakseptabelt nivå, hyppige utskiftninger foringer reduserte den endelige effektiviteten. Oppfinneren kom til den konklusjon at for maksimal ytelse Ved smelting av smelter er det nødvendig å legge igjen en betydelig del av smelten, noe som unngår mange problemer, inkludert slitasje på foringen. Denne metoden for å smelte stål med en rest, som ble kalt "sump", er fortsatt bevart i noen bransjer som bruker ovner med stor kapasitet. I mai 1902 ble en betydelig forbedret ovn med en kapasitet på 1800 kg satt i drift, utslippet var 1000–1100 kg, resten 700–800 kg, effekt 165 kW, stålsmeltekapasitet kunne nå 4100 kg per dag! Dette resultatet i energiforbruk på 970 kWh/t er imponerende i sin effektivitet, som ikke er mye dårligere enn moderne produktivitet på rundt 650 kWh/t. I følge oppfinnerens beregninger, av et strømforbruk på 165 kW, gikk 87,5 kW i tap, nyttig termisk kraft utgjorde 77,5 kW, ble en meget høy total virkningsgrad på 47 % oppnådd. Kostnadseffektiviteten forklares av den ringformede utformingen av digelen, som gjorde det mulig å lage en multi-turn induktor med lav strøm og høy spenning - 3000 V. Moderne ovner med en sylindrisk digel er mye mer kompakt, krever mindre kapitalinvestering , er enklere å betjene, er utstyrt med mange forbedringer over hundre år av utviklingen, men effektiviteten er økt uvesentlig. Riktignok ignorerte oppfinneren i sin publikasjon det faktum at elektrisitet ikke betales for aktiv kraft, men for total effekt, som ved en frekvens på 50–60 Hz er omtrent dobbelt så høy som aktiv effekt. Og i moderne ovner kompenseres reaktiv effekt av en kondensatorbank. Med sin oppfinnelse la ingeniør F. A. Kjellin grunnlaget for utviklingen av industrielle kanalovner for smelting av ikke-jernholdige metaller og stål i industrilandene i Europa og Amerika. Overgangen fra 50–60 Hz kanalovner til moderne høyfrekvente digelovner varte fra 1900 til 1940. DriftsprinsippInduksjonsoppvarming er oppvarming av materialer med elektriske strømmer som induseres av et vekslende magnetfelt. Følgelig er dette oppvarming av produkter laget av ledende materialer (ledere) av magnetfeltet til induktorer (AC-kilder) magnetisk felt). Induksjonsoppvarming utføres som følger. Et elektrisk ledende (metall, grafitt) arbeidsstykke plasseres i en såkalt induktor, som er en eller flere omdreininger med tråd (oftest kobber). Kraftige strømmer med forskjellige frekvenser (fra titalls Hz til flere MHz) induseres i induktoren ved hjelp av en spesiell generator, som et resultat av at et elektromagnetisk felt vises rundt induktoren. Det elektromagnetiske feltet induserer virvelstrømmer i arbeidsstykket. Virvelstrømmer varmer opp arbeidsstykket under påvirkning av Joule-varme. Induktor-blank-systemet er en kjerneløs transformator der induktoren er primærviklingen. Arbeidsstykket er som en sekundærvikling, kortsluttet. Den magnetiske fluksen mellom viklingene lukkes gjennom luften. Ved høye frekvenser forskyves virvelstrømmer av magnetfeltet de selv genererer til tynne overflatelag av arbeidsstykket Δ (hudeffekt), som et resultat av at deres tetthet øker kraftig, og arbeidsstykket varmes opp. De underliggende lagene av metall varmes opp på grunn av termisk ledningsevne. Det er ikke strømmen som er viktig, men den høye strømtettheten. I hudlaget Δ øker strømtettheten med ganger i forhold til strømtettheten i arbeidsstykket, mens 86,4 % av varmen av den totale varmeavgivelsen frigjøres i hudlaget. Dybden på hudlaget avhenger av strålingsfrekvensen: jo høyere frekvens, jo tynnere hudlag. Det avhenger også av den relative magnetiske permeabiliteten μ til arbeidsstykkematerialet. For jern, kobolt, nikkel og magnetiske legeringer ved temperaturer under Curie-punktet har μ en verdi fra flere hundre til titusenvis. For andre materialer (smelter, ikke-jernholdige metaller, flytende lavtsmeltende eutektikk, grafitt, elektrisk ledende keramikk, etc.) er μ omtrent lik enhet. Formel for beregning av huddybde i mm: , Hvor μ 0 = 4π⋅10 −7 - magnetisk konstant H/m, ρ - spesifikk elektrisk motstand til arbeidsstykkematerialet ved prosesseringstemperatur, Ohm*m, f- frekvensen til det elektromagnetiske feltet generert av induktoren, Hz. For eksempel, ved en frekvens på 2 MHz, er huddybden for kobber omtrent 0,25 mm, for jern ≈ 0,001 mm. Induktoren blir veldig varm under drift, da den absorberer sin egen stråling. I tillegg absorberer den termisk stråling fra det varme arbeidsstykket. Induktorer er laget av kobberrør avkjølt med vann. Vann tilføres ved sug - dette sikrer sikkerhet i tilfelle utbrenning eller annen trykkavlastning av induktoren. Søknad
Fordeler
Feil
LevitasjonsoppvarmingInduksjonsvarmeapparaterInduksjonsstrømgeneratorerVarmeinduktoren er en induktor som er en del av en fungerende oscillerende krets med en kompenserende kondensatorbank. Kretsen pumpes enten ved hjelp av elektronrør eller halvleder elektroniske nøkler. For installasjoner med en driftsfrekvens på opptil 300 kHz, benyttes invertere basert på IGBT-sammenstillinger eller MOSFET-transistorer. Slike installasjoner er designet for oppvarming av store deler. For å varme opp små deler brukes høye frekvenser (opptil 5 MHz, mellom- og kortbølgeområde), innstillinger høy frekvens er bygget på vakuumrør. For å varme opp små deler bygges høyfrekvente installasjoner med MOSFET-transistorer for driftsfrekvenser opp til 1,7 MHz. Å kontrollere transistorer og beskytte dem ved høyere frekvenser byr på visse vanskeligheter, så høyere frekvensinnstillinger er fortsatt ganske dyre. Induktoren for oppvarming av små deler er liten i størrelse og har lav induktans, noe som fører til en reduksjon i kvalitetsfaktoren til den fungerende oscillerende kretsen ved lave frekvenser og en reduksjon i effektivitet, og utgjør også en fare for masteroscillatoren (ved lav) frekvenser den induktive reaktansen til induktoren (spolen til oscillerende krets) er liten, og kortslutning langs spolen (induktor). Kvalitetsfaktoren til en oscillerende krets er proporsjonal med L/C en oscillerende krets med lav kvalitetsfaktor er svært dårlig "pumpet" med energi. For å øke kvalitetsfaktoren til oscillerende krets, brukes to måter:
Siden induktoren fungerer mest effektivt ved høye frekvenser, fikk induksjonsoppvarming industriell anvendelse etter utvikling og produksjonsstart av høyeffekts generatorlamper. Før første verdenskrig hadde induksjonsoppvarming begrenset bruk. Høyfrekvente maskingeneratorer (verk av V.P. Vologdin) eller gnistutladningsinstallasjoner ble da brukt som generatorer. Generatorkretsen kan i prinsippet være hva som helst (multivibrator, RC-generator, generator med uavhengig eksitasjon, ulike avspenningsgeneratorer), som opererer på en last i form av en induktorspole og har tilstrekkelig effekt. Det er også nødvendig at oscillasjonsfrekvensen er høy nok. For eksempel å "klippe" på noen få sekunder ståltråd med en diameter på 4 mm kreves en oscillerende effekt på minst 2 kW ved en frekvens på minst 300 kHz. Ordningen er valgt i henhold til følgende kriterier: pålitelighet; vibrasjonsstabilitet; stabiliteten til kraften som frigjøres i arbeidsstykket; enkel produksjon; enkelt oppsett; minimum antall deler for å redusere kostnadene; bruk av deler som til sammen gir reduksjon i vekt og dimensjoner mv. I mange tiår ble en induktiv trepunktsgenerator (Hartley-generator, generator med autotransformator) brukt som en generator for høyfrekvente oscillasjoner. tilbakemelding, krets basert på en induktiv sløyfespenningsdeler). Dette er en selvspennende parallell strømforsyningskrets for anoden og en frekvensselektiv krets laget på en oscillerende krets. Den har blitt brukt med hell og blir fortsatt brukt i laboratorier, smykkeverksteder, industribedrifter, så vel som i amatørpraksis. For eksempel, under andre verdenskrig, ble overflateherding av T-34-tankrullene utført på slike installasjoner. Ulemper med trepunkt:
Under ledelse av Babat, Lozinsky og andre forskere ble to- og trekretsgeneratorkretser utviklet som har høyere effektivitet (opptil 70%) og som også bedre opprettholder driftsfrekvensen. Prinsippet for deres operasjon er som følger. På grunn av bruk av koblede kretser og svekkelse av forbindelsen mellom dem, medfører ikke en endring i induktansen til driftskretsen en sterk endring i frekvensen til frekvensinnstillingskretsen. Radiosendere er designet etter samme prinsipp. Moderne HDTV-generatorer er invertere basert på IGBT-enheter eller kraftige MOSFET-transistorer, vanligvis laget i henhold til en bro- eller halvbrokrets. Fungerer ved frekvenser opp til 500 kHz. Transistorportene åpnes ved hjelp av et mikrokontrollerkontrollsystem. Kontrollsystemet, avhengig av oppgaven, lar deg automatisk holde:
For eksempel, når et magnetisk materiale varmes opp over Curie-punktet, øker tykkelsen på hudlaget kraftig, strømtettheten faller, og arbeidsstykket begynner å varmes opp verre. De magnetiske egenskapene til materialet forsvinner også og magstopper - arbeidsstykket begynner å varmes opp verre. Problemet med induksjonsoppvarming av arbeidsstykker laget av magnetiske materialer: Hvis omformeren for induksjonsoppvarming ikke er en selvgenerator, ikke har en automatisk frekvenskontrollkrets og opererer fra en ekstern masteroscillator (med en frekvens nær resonansfrekvensen til oscillatorkretsen "induktor - kompenserende kondensatorbank"). I det øyeblikket et arbeidsstykke laget av magnetisk materiale blir introdusert i induktoren (hvis dimensjonene til arbeidsstykket er store nok og samsvarer med dimensjonene til induktoren), øker induktansen til induktoren kraftig, noe som fører til en plutselig reduksjon i induktoren. naturlig resonansfrekvens til oscillatorkretsen og dens avvik fra frekvensen til masteroscillatoren. Kretsen går ut av resonans med masteroscillatoren, noe som fører til en økning i motstanden og en plutselig reduksjon i kraften som overføres til arbeidsstykket. Hvis kraften til installasjonen reguleres av en ekstern strømkilde, er den naturlige reaksjonen til operatøren å øke forsyningsspenningen til installasjonen. Når arbeidsstykket varmes opp til Curie-punktet, forsvinner dets magnetiske egenskaper, og den naturlige frekvensen til oscillerende krets går tilbake til frekvensen til masteroscillatoren. Kretsmotstanden avtar kraftig, og strømforbruket øker kraftig. Hvis operatøren ikke har tid til å fjerne den økte forsyningsspenningen, vil installasjonen overopphetes og mislykkes. Hvis installasjonen er utstyrt automatisk system kontroll, så må kontrollsystemet overvåke overgangen gjennom Curie-punktet og automatisk redusere frekvensen til masteroscillatoren, justere den til resonans med oscillasjonskretsen (eller redusere den tilførte effekten hvis frekvensendringen er uakseptabel). Hvis ikke-magnetiske materialer varmes opp, betyr det ikke noe ovenfor. Innføringen av et arbeidsstykke laget av ikke-magnetisk materiale i induktoren endrer praktisk talt ikke induktansen til induktoren og forskyver ikke resonansfrekvensen til den fungerende oscillerende kretsen, og det er ikke behov for et kontrollsystem. Hvis det er mange arbeidsstykkestørrelser mindre størrelser induktor, så forskyver den heller ikke resonansen til driftskretsen i stor grad. InduksjonskomfyrerInduksjonskomfyr- en elektrisk kjøkkenkomfyr som varmer opp metallredskaper av induserte virvelstrømmer skapt av et høyfrekvent magnetfelt med en frekvens på 20-100 kHz. En slik komfyr har en høyere effektivitet sammenlignet med elektriske varmeelementer, siden det brukes mindre varme på å varme opp kroppen, og i tillegg er det ingen akselerasjons- og avkjølingsperiode (når energien som genereres, men ikke absorberes av kokekaret, er bortkastet). InduksjonssmelteovnerInduksjon (berøringsfri) smelteovner - elektriske ovner for smelting av metaller, der oppvarming skjer på grunn av virvelstrømmer som oppstår i metalldigelen (og metall), eller bare i metallet (hvis digelen ikke er laget av metall; denne oppvarmingsmetoden er mer effektiv hvis digelen er dårlig isolert) . Notater
Se ogsåSkriv en anmeldelse om artikkelen "Induksjonsvarme"LinkerLitteratur
Induksjonsmetode for å holde flytende metaller i suspensjon / Red. A.N. Shamova. - 2. utgave, rev. - L.: Maskinteknikk, 1989. - 79 s. - (Bibliotek av høyfrekvent termist; utgave 11). - 2950 eksemplarer.- ISBN 5-217-00572-6.Et utdrag som beskriver induksjonsoppvarming - Vel, grevinne! For en saute au madere [sauté på Madeira] vil være fra hasselryper, ma chere! Jeg prøvde det; Det er ikke for ingenting at jeg ga tusen rubler for Taraska. Kostnader! Han satte seg ved siden av sin kone, la armene tappert på knærne og rufset det grå håret. - Hva bestiller du, grevinne? - Så, min venn, hva er det du har skittent her? – sa hun og pekte på vesten. "Det er sote, det stemmer," la hun til og smilte. - Det var det, grev: Jeg trenger penger. Ansiktet hennes ble trist. - Å, grevinne! Og greven begynte å mase og tok frem lommeboken. "Jeg trenger mye, grev, jeg trenger fem hundre rubler." Og hun tok frem et cambric-lommetørkle og gned mannens vest med det. - Nå, nå. Hei, hvem er der? – ropte han med en stemme som bare folk roper når de er sikre på at de de ringer vil skynde seg hodestups til samtalen deres. - Send Mitenka til meg! Mitenka, den edle sønnen oppdratt av greven, som nå hadde ansvaret for alle hans saker, kom inn i rommet med stille skritt. "Det var det, min kjære," sa greven til den respektfulle unge mannen som kom inn. "Ta med meg..." tenkte han. - Ja, 700 rubler, ja. Men se, ikke ta med noe revet og skittent som den gang, men godt til grevinnen. "Ja, Mitenka, vær så snill, hold dem rene," sa grevinnen og sukket trist. - Deres eksellense, når vil du bestille den levert? - sa Mitenka. "Hvis du vær så snill å vite at ... Men vær så snill, ikke bekymre deg," la han til, og la merke til hvordan greven allerede hadde begynt å puste tungt og raskt, noe som alltid var et tegn på begynnende sinne. - Jeg glemte... Vil du bestille den levert i øyeblikket? – Ja, ja, da, ta det med. Gi det til grevinnen. "Denne Mitenka er så gull," la greven til og smilte da den unge mannen dro. – Nei, det er ikke mulig. Jeg orker ikke dette. Alt er mulig. Da Anna Mikhailovna kom tilbake fra Bezukhoy, hadde grevinnen allerede penger, alt i splitter nye papirbiter, under et skjerf på bordet, og Anna Mikhailovna la merke til at grevinnen ble forstyrret av noe. - Vel, hva, min venn? – spurte grevinnen. – Å, for en forferdelig situasjon han er i! Det er umulig å gjenkjenne ham, han er så dårlig, så dårlig; Jeg ble i et minutt og sa ikke to ord... «Annette, for guds skyld, ikke nekt meg,» sa grevinnen plutselig rødmet, noe som var så rart med tanke på hennes middelaldrende, tynne og viktige ansikt som tok penger under skjerfet. Anna Mikhailovna forsto øyeblikkelig hva som skjedde, og bøyde seg allerede ned for å klemme grevinnen behendig i rett øyeblikk. - Her er til Boris fra meg, for å sy en uniform... Anna Mikhailovna klemte henne allerede og gråt. Grevinnen gråt også. De gråt at de var venner; og at de er gode; og at de, ungdomsvenner, er opptatt med et så lavt emne - penger; og at ungdommen deres var over... Men begges tårer var hyggelige... Grevinne Rostova med døtrene sine og allerede et stort antall gjester satt i stua. Greven førte de mannlige gjestene inn på kontoret hans og tilbød dem sin jaktsamling av tyrkiske piper. Av og til gikk han ut og spurte: har hun kommet? De ventet på Marya Dmitrievna Akhrosimova, kalt i samfunnet le forferdelig drage, [en forferdelig drage], en dame kjent ikke for rikdom, ikke for æresbevisninger, men for hennes direkte sinn og ærlige enkelhet. Marya Dmitrievna var kjent av kongefamilien, hele Moskva og hele St. Petersburg kjente henne, og begge byene, overrasket av henne, lo i hemmelighet av hennes frekkhet og fortalte vitser om henne; likevel, alle uten unntak respekterte og fryktet henne. Det var den gang før et middagsselskap da de forsamlede gjestene ikke begynner en lang samtale i påvente av oppfordringen om forretter, men samtidig anser det som nødvendig å bevege seg og ikke tie for å vise at de ikke er det i det hele tatt. utålmodig etter å sette seg ved bordet. Eierne kaster et blikk på døren og av og til på hverandre. Fra disse blikkene prøver gjestene å gjette hvem eller hva annet de venter på: en viktig slektning som er forsinket, eller mat som ennå ikke er moden. Ved den mannlige enden av bordet ble samtalen mer og mer livlig. Obersten sa at manifestet som erklærte krig allerede var publisert i St. Petersburg og at kopien som han selv hadde sett nå var levert med kurer til øverstkommanderende. Boston-bordene ble flyttet fra hverandre, festene ble satt opp, og grevens gjester slo seg ned i to stuer, et sofarom og et bibliotek. |
Induksjonsvannvarmer - ny alternativ måte oppvarming av boliger. Dens grunnleggende funksjon er basert på prinsippet om intelligent bruk av induktiv energi. Det er miljøvennlig, helt ufarlig, trygt, avgir ikke sot og krever ikke tilberedning av kull eller ved. En induksjonsvarmegenerator brukes med hell til å varme opp vann i et system individuell oppvarming. I tillegg til at en slik fabrikklaget kjele kan kjøpes i en butikkkjede, kan du også lage den selv. Noe som vil føre til betydelige besparelser over tid familiebudsjett.
Driften av en induksjonsvarmer er basert på energien til det elektromagnetiske feltet, som absorberes av kjølevæsken og omdanner den til varme. Magnetfeltet i denne varmeren genereres av en induktor, som er representert av en sylindrisk spole med flere svinger. Passerer gjennom denne spolen, alternerende elektrisk strøm skaper et vekslende magnetfelt i nærheten av den.
Linjene i dette elektriske feltet er plassert vinkelrett på retningen til den magnetiske fluksen, og når de beveger seg dannes de ond sirkel. Vortexstrømmer generert av vekselstrøm transformerer elektrisk energi til varme. Som et resultat blir den elektriske energien til induktoren kontaktløst overført til det oppvarmede objektet.
Termisk energi under induksjonsoppvarming forbrukes svært effektivt selv ved lave oppvarmingshastigheter. Derfor varmer en gjør-det-selv induksjonsvannvarmer vannet i løpet av kort tid til betydelig høye temperaturer ny indikatorer.
For å organisere individuell oppvarming kan en transformator bestående av to viklinger brukes som en induksjonsvarmer for dette systemet:
Vortexstrømmer her dannes i den interne komponenten. De styrer resultatet elektrisk felt til sekundærkretsen. Det er han som utfører den samtidige rollen som et hus og et varmeelement for kjølevæsken. Med en økning i tettheten av virvelstrømmer som er rettet mot kjernen, begynner hele overflaten til å begynne med å varmes opp, og deretter hele elementet.
For forsyning kaldt vann og utløpet av den oppvarmede kjølevæsken, induksjonskjeler er utstyrt med to rør.
For de som ønsker å lage slikt utstyr med egne hender, må du gi følgende:
Varmen som genereres av kjelen overføres til kjølevæsken som sirkulerer i varmesystemet. Pga hydrostatisk trykk, strømmer det oppvarmede vannet direkte gjennom tilførselsrøret inn i allmenningen varmesystem og fjernes konstant på grunn av injeksjon av kjølevæske inn i den. Derfor er muligheten for overoppheting av utstyr helt utelukket her.
Konstant vibrasjon under drift av induksjonssystemet forhindrer dannelse av kalk og dets harde avsetninger på rørledningens indre vegger. Induksjonsvarmer har ikke standard elektrisk varmeelementer, så sannsynligheten for kostbare sammenbrudd i dem reduseres til null. I tillegg er det ingen avtakbare koblinger som kan true uplanlagte og ubehagelige lekkasjer. Et positivt trekk ved denne kjelen er fraværet av støy under drift, noe som gjør at den kan installeres i alle boliglokaler.
Å lage en induksjonsvannvarmer selv er ikke vanskelig. Selv en relativt nybegynner mester kan takle denne oppgaven. For å utføre dette arbeidet må du først ha:
Når du setter opp et induksjonsvannvarmesystem, må du kjenne til og følge de grunnleggende reglene:
Induksjonsvarmer er utstyrt i et lukket individuelt varmesystem, utstyrt med en plastrørledning. Etter utløpsrøret, for sikkerhets skyld, er det tilrådelig å montere en gruppe elementer, som er representert av:
I utgangspunktet kan en induksjonsvannvarmer være vanskelig og tidkrevende å lage med egne hender. Imidlertid vil det bare gi fordeler til familiebudsjettet, og redusere kostnadene for dyr strøm betydelig. Siden, takket være designfunksjonene til denne enheten, varmer den opp kjølevæsken mye raskere enn med samme energiforbruk for drift av elektriske varmeenheter.
I dag lager noen håndverkere en induksjonsvarmer fra en elektromagnetisk transformator, som er basert på to kraftige transistorer. Induksjonsoppvarming i den utføres ved å utsette metallet for Foucault-strømmer.
Under drift av dette utstyret er det ingen utslipp skadelige produkter forfall eller forbrenning av drivstoff, som har en gunstig effekt på tilstanden til den omkringliggende atmosfæren. Det riktige arrangementet av et varmesystem med en induksjonsvannvarmer for enhver familie er udiskutabelt økonomisk alternativ med 25 års upåklagelig arbeid.
Metallsmelting ved induksjon er mye brukt i ulike bransjer: metallurgi, maskinteknikk, smykker. Du kan sette sammen en enkel induksjonsovn for smelting av metall hjemme med egne hender.
Oppvarming og smelting av metaller i induksjonsovner skjer på grunn av intern oppvarming og endringer i metallets krystallgitter når høyfrekvente virvelstrømmer passerer gjennom dem. Denne prosessen er basert på fenomenet resonans, der virvelstrømmer har en maksimal verdi.
For å få virvelstrømmer til å strømme gjennom det smeltede metallet, plasseres det i handlingssonen til det elektromagnetiske feltet til en induktor - en spole. Det kan være i form av en spiral, figur åtte eller trefoil. Formen på induktoren avhenger av størrelsen og formen på det oppvarmede arbeidsstykket.
Induktorspolen er koblet til en vekselstrømkilde. I industrielle smelteovner brukes industrielle frekvensstrømmer på 50 Hz for å smelte små mengder metaller i smykker, høyfrekvente generatorer brukes da de er mer effektive.
Virvelstrømmer er lukket langs en krets begrenset av magnetfeltet til induktoren. Derfor er oppvarming av de ledende elementene mulig både inne i spolen og på utsiden.
Kanalovn for stor og designet for industrielle volumer av metallsmelting. Det brukes til smelting av støpejern, aluminium og andre ikke-jernholdige metaller.
Digelovn Den er ganske kompakt, den brukes av gullsmeder og radioamatører en slik komfyr kan monteres med egne hender og brukes hjemme.
Digelen er plassert i en induktor, endene av viklingen er koblet til en strømkilde. Når strømmen flyter gjennom viklingen, vises et elektromagnetisk felt med en variabel vektor rundt seg. I et magnetfelt oppstår det virvelstrømmer, rettet vinkelrett på vektoren og passerer lukket sløyfe inne i viklingen. De passerer gjennom metallet som er plassert i digelen, og varmer det opp til smeltepunktet.
Fordeler med en induksjonsovn:
En sveisevekselretter kan brukes som generator for en induksjonsovn for smelting av metall. Du kan også sette sammen en generator ved hjelp av diagrammene nedenfor med egne hender.
Denne utformingen er enkel og sikker, siden alle omformere er utstyrt med intern overbelastningsbeskyttelse. Hele monteringen av ovnen i dette tilfellet kommer ned til å lage en induktor med egne hender.
Det utføres vanligvis i form av en spiral fra et tynnvegget kobberrør med en diameter på 8-10 mm. Den bøyes i henhold til en mal med ønsket diameter, og plasserer svingene i en avstand på 5-8 mm. Antall omdreininger er fra 7 til 12, avhengig av omformerens diameter og egenskaper. Den totale motstanden til induktoren må være slik at den ikke forårsaker overstrøm i omformeren, ellers vil den bli slått av av den interne beskyttelsen.
Induktoren kan festes i et hus laget av grafitt eller tekstolitt og en digel kan installeres inni. Du kan ganske enkelt plassere induktoren på en varmebestandig overflate. Huset må ikke lede strøm, ellers vil det gå virvelstrøm gjennom det og kraften til installasjonen reduseres. Av samme grunn anbefales det ikke å plassere fremmedlegemer i smeltesonen.
Ved drift fra en sveiseomformer må huset være jordet! Uttaket og ledningene må være klassifisert for strømmen som trekkes av omformeren.
Varmesystemet til et privat hjem er basert på driften av en komfyr eller kjele, hvis høy ytelse og lange uavbrutt levetid avhenger både av merke og installasjon av selve varmeanordningene, og på riktig installasjon skorstein.
finner du anbefalinger for valg fast brensel kjele, og i den neste vil du bli kjent med typene og reglene:
Det er mange forskjellige måter å bygge din egen på. Et ganske enkelt og velprøvd diagram av en ovn for smelting av metall er vist i figuren:
DIY-monteringssekvens:
Induksjonsvarmer for metallsmelting: video
En kraftigere induksjonsovn for smelting av metaller kan monteres med egne hender ved hjelp av elektroniske rør. Enhetsdiagrammet er vist i figuren.
For å generere høyfrekvent strøm brukes 4 strålelamper koblet parallelt. Som induktor brukes et kobberrør med en diameter på 10 mm. Installasjonen er utstyrt med en tuning kondensator for å regulere kraften. Utgangsfrekvensen er 27,12 MHz.
For å sette sammen kretsen trenger du:
Sette sammen enheten selv:
For alle elskere av delikatesser tilberedt ved hjelp av kaldrøykingsmetoden, foreslår vi at du lærer hvordan du raskt og enkelt lager et røykhus med egne hender, og blir kjent med foto- og videoinstruksjonene for å lage en røykgenerator for kaldrøyking.
Industrielle smelteverk er utstyrt med et tvungen kjølesystem som bruker vann eller frostvæske. Å utføre vannkjøling hjemme vil kreve ekstra kostnader som i pris kan sammenlignes med kostnadene for selve metallsmelteinstallasjonen.
Luftkjøling med vifte er mulig, forutsatt at viften er plassert langt nok unna. Ellers vil metallviklingen og andre elementer i viften tjene som en ekstra krets for å lukke virvelstrømmer, noe som vil redusere effektiviteten til installasjonen.
Elementer av elektroniske og lampekretser kan også aktivt varmes opp. For å avkjøle dem, er det kjøleribber.En ovn for smelting av metaller hjemme kan også brukes til å raskt varme opp metallelementer, for eksempel når du fortinner eller former dem. Driftsegenskapene til de presenterte installasjonene kan justeres til en spesifikk oppgave ved å endre parametrene til induktoren og utgangssignalet til generatorsettene - på denne måten kan du oppnå maksimal effektivitet.
Og i enheter frigjøres varme i den oppvarmede enheten av strømmer som oppstår i det vekslende elektromagnetiske feltet inne i enheten. De kalles induksjon. Som et resultat av deres handling øker temperaturen. Induksjonsoppvarming av metaller er basert på to hovedlover:
I metalllegemer, når de plasseres i et vekselfelt, begynner elektriske virvelfelt å oppstå.
Alt skjer som følger. Under påvirkning av en variabel endres den elektromotoriske kraften (EMF) av induksjon.
EMF virker på en slik måte at virvelstrømmer flyter inne i legemer, som frigjør varme i full overensstemmelse med Joule-Lenz-loven. EMF genererer også AC i metall. I dette tilfellet frigjøres termisk energi, noe som fører til en økning i temperaturen på metallet.
Denne typen oppvarming er den enkleste, siden den er berøringsfri. Det lar deg nå svært høye temperaturer som du kan behandle
For å gi induksjonsoppvarming er det nødvendig å skape en viss spenning og frekvens i elektromagnetiske felt. Dette kan gjøres i en spesiell enhet - en induktor. Den drives av industrielt nettverk ved 50 Hz. Du kan bruke individuelle strømkilder til dette - omformere og generatorer.
Den enkleste enheten for en lavfrekvent induktor er en spiral (isolert leder), som kan plasseres inne i et metallrør eller vikles rundt det. Passerende strømmer varmer opp røret, som igjen overfører varme til miljø.
Bruk av induksjonsoppvarming ved lave frekvenser er ganske sjelden. Metallbehandling ved middels og høye frekvenser er mer vanlig.
Slike enheter utmerker seg ved at den magnetiske bølgen treffer overflaten, hvor den er dempet. Kroppen omdanner energien til denne bølgen til varme. Å oppnå maksimal effekt begge komponentene skal være tett i form.
Påføring av induksjonsvarme i moderne verden utbredt. Bruksområde:
Denne metoden har mange fordeler:
Systemet har følgende ulemper:
For å arrangere individuell oppvarming, kan du vurdere et alternativ som induksjonsoppvarming.
Enheten vil være en transformator som består av viklinger av to typer: primær og sekundær (som igjen er kortsluttet).
Driftsprinsippet til en konvensjonell induktor: virvelstrømmer passerer inn og leder det elektriske feltet til det andre legemet.
For at vann skal passere gjennom en slik kjele, er to rør koblet til den: for det kalde vannet som kommer inn, og ved utløpet av varmt vann - det andre røret. På grunn av trykk sirkulerer vann konstant, noe som eliminerer muligheten for å varme induktorelementet. Tilstedeværelsen av skala er utelukket her, siden konstante vibrasjoner forekommer i induktoren.
Et slikt element vil være rimelig å vedlikeholde. Den største fordelen er at enheten fungerer stille. Den kan installeres i alle rom.
Installasjon av induksjonsvarme er ikke veldig vanskelig. Selv noen som ikke har erfaring vil takle oppgaven etter grundige studier. Før du begynner, må du fylle på med følgende nødvendige varer:
For at induksjonsvarmeinstallasjonen skal fungere riktig, må strømmen for et slikt produkt tilsvare effekten (den må være minst 15 ampere, om nødvendig, mer).
Dermed vil beregningen av induksjonsvarme avhenge av følgende parametere: lengde, diameter, temperatur og behandlingstid. Vær oppmerksom på induktansen til bussene som fører til induktoren, som kan være mye større enn selve induktoren.
En annen hjemmebruk enn varmesystemet er denne typen oppvarming funnet i kokeplater plater
Denne overflaten ser ut som en vanlig transformator. Spolen er skjult under overflaten av panelet, som kan være glass eller keramikk. Strøm går gjennom den. Dette er den første delen av spolen. Men den andre er rettene der maten skal tilberedes. Virvelstrømmer dannes i bunnen av kokekaret. De varmer først oppvasken, og deretter maten i dem.
Varmen frigjøres kun når tallerkener plasseres på overflaten av panelet.
Hvis den mangler, skjer ingen handling. Induksjonsvarmesonen vil tilsvare diameteren på kokekaret som er plassert på den.
For slike ovner trenger du spesielle retter. De fleste ferromagnetiske metaller kan samhandle med induksjonsfeltet: aluminium, rustfritt og emaljert stål, støpejern. De eneste som ikke er egnet for slike overflater er: kobber, keramikk, glass og redskaper laget av ikke-ferromagnetiske metaller.
Naturligvis vil den bare slå seg på når passende servise er installert på den.
Moderne komfyrer er utstyrt med en elektronisk kontrollenhet, som lar deg gjenkjenne tomme og uegnede kokekar. De viktigste fordelene med komfyrer er: sikkerhet, enkel rengjøring, hastighet, effektivitet og kostnadseffektivitet. Du bør aldri bli brent på overflaten av panelet.
Så vi fant ut hvor denne typen oppvarming (induksjon) brukes.
Induksjonsvarme er elektrisk oppvarming ved bruk av elektromagnetisk induksjon. Hvis du plasserer en gjenstand laget av elektrisk ledende materiale inne i en spole gjennom viklingen som en vekselstrøm passerer, induseres virvelstrømmer i gjenstanden som føres inn i spolens hulrom av det vekslende magnetfeltet. I hovedsak snakker vi om en transformator der sekundærviklingen er emnet (kortsluttet vikling) og primærviklingen er spolen, som i induksjonsvarmer kalt en induktor. Virvelstrømmer varmer opp den innsatte gjenstanden (arbeidsstykket). Varme tilføres arbeidsstykket av et vekslende magnetfelt, og ikke av en temperaturgradient, som ved indirekte oppvarming, og skjer direkte i arbeidsstykket. Alt annet rundt kan være kaldt. Dette er en betydelig fordel med induksjonsoppvarming.
Varme i arbeidsstykket genereres ikke jevnt over hele tverrsnittet. For eksempel: ved oppvarming av et sylindrisk arbeidsstykke vil den høyeste strømtettheten være på overflaten, og mot midten avtar den omtrent eksponentielt. Dette fenomenet kalles hudeffekten.
Dybden der strømtettheten synker til verdien J o /e, dvs. med 0,368 av overflatetettheten, kalles penetrasjonsdybden δ
I praksis er det tilrådelig å justere dette forholdet:
I et overflatelag med tykkelse på én inntrengningsdybde, genereres 86,5 % av all varme, i et lag med to inntrengningsdybder δ 98 %, i et lag på 3δ 99,8 % (refererer til en sylinder med en diameter på mer enn 8 δ ).
Det er åpenbart at penetrasjonsdybden avhenger av frekvensen til induktorstrømmen og av resistiviteten og den relative permeabiliteten til arbeidsstykkematerialet ved driftstemperatur blanks.
For klarhet presenterer vi penetrasjonsdybden til kobber og karbonstål (mm):
hyppighet | 50 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | 10000 | 20000 | 50000 |
kobber 40°C | 10 | 3,2 | 2,3 | 1,6 | 1,1 | 0,8 | 0,7 | 0,5 | 0,3 |
stål 1200°C | 78 | 25 | 17,5 | 12,3 | 8,6 | 6,2 | 5,5 | 3,9 | 2,5 |
Med tanke på driftskostnadene er varmeeffektivitet av interesse. Omtrent effektiviteten η kan estimeres ved å bruke relasjonen
Effektiviteten avtar når D/d-forholdet øker fordi koblingen av induktorens magnetfelt til arbeidsstykket avtar. Derfor er det ikke fordelaktig å bruke én induktor for et stort utvalg av arbeidsstykkediametre. Effektiviteten avtar også med økende δ/d-forhold. En lav δ/d-verdi brukes for eksempel ved overflateherding, hvor det skjer en rask oppvarmingsprosess og deretter avkjøling av et tynt overflatelag.
For støping (smiing) er det nødvendig at materialet varmes opp så jevnt som mulig. Derfor velges langsommere oppvarming slik at varmen kan spre seg til midten av arbeidsstykket. En økning i inntrengningsdybde bidrar også til jevn oppvarming. Et frekvenskompromiss velges for å oppnå den nødvendige oppvarmingen med god energioverføringseffektivitet fra induktoren til arbeidsstykket.
Praksis har vist at for oppvarming av karbonstål til 1200 °C, er følgende utvalg av arbeidsstykkestørrelser økonomisk:
hyppighet |
arbeidsstykkets diameter [mm] |
rektangulær side [mm] |
50 | 200-600 | 180-550 |
250 | 90-250 | 80-225 |
500 | 65-180 | 60-160 |
1000 | 50-140 | 45-125 |
2000 | 35-100 | 30-80 |
4000 | 22-65 | 20-60 |
8000 | 16-50 | 15-45 |
10000 | 15-40 | 14-35 |
20000 | 10-30 | 9-25 |
Ved arbeidsstykket flat form Dekktykkelsen bør være mer enn 2,5 ganger penetrasjonsdybden. Med liten tykkelse oppstår såkalt permeabilitet og varmeeffekten reduseres, noe som må tas i betraktning ved valg av utstyr.
For å drive induktoren med en frekvens høyere enn i distribusjonsnettverket (50 Hz), brukes statiske frekvensomformere - tyristor eller transistor.
G. Choteborg produserer frekvensomformere med tyristorer fra 25 til 1200 kW med en frekvens på opptil 8 kHz og med transistorer opp til 200 kW med en frekvens på opptil 25 kHz.
Induksjonsoppvarming lar deg stabilisere temperaturen på oppvarmede gjenstander godt. Fritt programmerbare automatiske maskiner brukes hovedsakelig til å kontrollere prosessen. Temperaturen måles i de fleste tilfeller ikke-kontakt - pyrometre. Ved oppvarming av aluminium og dets legeringer brukes også termoelementer.
En av fordelene med induksjonsoppvarming er muligheten for dens mekanisering, og i noen tilfeller automatisering. Sistnevnte reduserer behovet for menneskelig arbeidskraft og er rett og slett nødvendig for svært kraftig utstyr.
I praksis brukes induksjonsvarme på følgende områder:
14.12.2018 Takk for samarbeidet i 2018 og vi ønsker deg stor suksess i ditt arbeid og privatliv på det nye året 2019. Godt nytt år 2019 og god jul ønsker ROBOTERM Chotěboř!
kayabaparts.ru - Gang, kjøkken, stue. Hage. Stoler. Soverom