Cómo hacer un horno para fundir metal. Horno de inducción casero para fundir metal Horno de inducción para fundir metal principio de funcionamiento

Fije el cilindro exterior al fondo de metal. Esto se puede hacer soldando o atornillando. Si el tamaño del fondo es mucho mayor que el diámetro del cilindro, la estructura será más estable y segura.

Coloque la parte inferior del cilindro exterior sobre los ladrillos refractarios, de forma que quede lo más estable posible. Estos ladrillos resistentes al calor soportarán su horno durante el derretimiento y aislarán su parte inferior caliente.

Inserte el cilindro interior en el exterior, asegurándose de que encaje exactamente en el medio. El espacio entre las paredes de los cilindros se puede rellenar con mortero refractario de cal o arena seca, lo que le dará a la estructura a b sobre mayor estabilidad; simplemente puede fijar los cilindros entre sí con cuñas de metal.

Taladre o corte un orificio de unos 6 cm (2 1/4 pulgadas) de diámetro en los cilindros exterior e interior cerca del fondo, inclinado hacia adentro y hacia arriba para que el aire fluya libremente hacia el crisol, proporcionando oxígeno al combustible en llamas.

Corte un tubo de metal con un diámetro de 6 cm y una longitud de medio metro o más (es adecuado un tubo de metal de pared delgada para alambres); esto servirá como suministro de aire a la cámara de fusión; soldarlo al orificio en el cilindro exterior o fijarlo con tornillos.

Corta un círculo de lámina de metal lo suficientemente grande como para cubrir completamente la parte superior de la cámara. Haga un agujero de 15X15 cm (6X6 pulgadas) en este círculo, que servirá para la libre circulación del aire y para agregar metal al crisol; la pieza cortada servirá como tapa. Para mayor comodidad, puede colocar la tapa con una cadena en la pared exterior del horno y también colocar un asa en la tapa.

Hacer un crisol (crisol). Puede usar un cilindro de metal de tamaño adecuado de un termo viejo o una caldera de acero inoxidable. Para poder verter el metal fundido del crisol, coloque un mango de acero en él, que sobresaldría de la parte superior de la cámara de fusión.

Conecte el soplador al tubo de metal construido anteriormente cerca de la parte inferior de la carcasa. Puede usar un secador de pelo viejo o una máquina de baja potencia para soplar las hojas uniéndolas al tubo con cinta adhesiva. Si no tiene un secador de cabello o un secador de cabello, cualquier dispositivo que proporcione el flujo de aire necesario a través del tubo servirá. Al mismo tiempo, recuerde que demasiado flujo de aire puede provocar una combustión intensa y rápida del carbón, y un flujo de aire insuficiente suprimirá la combustión y no le proporcionará la temperatura requerida.

El horno de inducción se usa a menudo en el campo de la metalurgia, por lo que este concepto es bien conocido por las personas que están más o menos relacionadas con el proceso de fundición de varios metales. El dispositivo le permite convertir la electricidad generada por un campo magnético en calor.

Dichos dispositivos se venden en las tiendas a un precio bastante alto, pero si tiene habilidades mínimas para usar un soldador y puede leer circuitos electrónicos, puede intentar hacer un horno de inducción con sus propias manos.

Es poco probable que un dispositivo casero sea adecuado para tareas complejas, pero se encargará de las funciones básicas. Puede ensamblar el dispositivo sobre la base de un inversor de soldadura en funcionamiento a partir de transistores o en lámparas. El más productivo en este caso es el dispositivo en las lámparas debido a la alta eficiencia.

El principio de funcionamiento del horno de inducción.

El calentamiento del metal colocado dentro del dispositivo se produce por la transición de pulsos electromagnéticos en energía térmica. Los impulsos electromagnéticos son producidos por una bobina con vueltas de alambre o tubería de cobre.

Esquema del horno de inducción y esquemas de calentamiento.

Cuando el dispositivo está conectado, una corriente eléctrica comienza a pasar a través de la bobina y aparece un campo eléctrico a su alrededor, cambiando su dirección con el tiempo. Por primera vez, James Maxwell describió el funcionamiento de una instalación de este tipo.

El objeto a calentar debe colocarse dentro de la bobina o cerca de ella. El objeto objetivo será atravesado por un flujo de inducción magnética y aparecerá un campo magnético tipo vórtice en su interior. Por lo tanto, la energía inductiva se convertirá en calor.

Variedades

Los hornos en una bobina de inducción generalmente se dividen en dos tipos según el tipo de construcción:

• Canal;
• Crisol.

En los primeros dispositivos, el metal para fundir se ubica frente a la bobina de inducción, y en los hornos del segundo tipo se coloca dentro de ella.

Puede armar el horno siguiendo los siguientes pasos:

1. Doblamos el tubo de cobre en forma de espiral. En total, es necesario realizar unas 15 vueltas, cuya distancia debe ser de al menos 5 mm. Dentro de la espiral, se debe ubicar libremente un crisol, donde se llevará a cabo el proceso de fundición;
2. Hacemos un caso confiable para el dispositivo, que no debe conducir corriente eléctrica y debe soportar altas temperaturas del aire;
3. Los choques y condensadores se ensamblan de acuerdo con el esquema indicado anteriormente;
4. Se conecta una lámpara de neón al circuito, que indicará que el dispositivo está listo para funcionar;
5. También se suelda un condensador para ajustar la capacitancia.

Uso de calefacción

Los hornos de inducción de este tipo también se pueden utilizar para calentar espacios. La mayoría de las veces se usan junto con una caldera, que además produce calentamiento de agua fría. De hecho, los diseños se usan muy raramente debido al hecho de que, como resultado de las pérdidas de energía electromagnética, la eficiencia del dispositivo es mínima.

Otro inconveniente se basa en el consumo de grandes cantidades de electricidad por parte del dispositivo durante su funcionamiento, ya que el dispositivo está clasificado como económicamente poco rentable.

Refrigeración del sistema

Un dispositivo autoensamblado debe estar equipado con un sistema de enfriamiento, ya que durante la operación todos los componentes estarán expuestos a altas temperaturas, la estructura puede sobrecalentarse y romperse. Los hornos comprados en tiendas se enfrían con agua o anticongelante.

Al elegir un enfriador para el hogar, se da preferencia a las opciones que son más beneficiosas para la implementación desde un punto de vista económico.

Para los hornos domésticos, puede intentar usar un ventilador de aspas convencional. Preste atención al hecho de que el dispositivo no debe estar demasiado cerca del horno, ya que las partes metálicas del ventilador afectan negativamente el rendimiento del dispositivo y también pueden abrir los flujos de vórtice y reducir el rendimiento de todo el sistema.

Precauciones para el uso del dispositivo

Cuando trabaje con el dispositivo, debe cumplir con las siguientes reglas:

• Algunos elementos de la instalación, así como el metal que se funde, están expuestos a un fuerte calor, por lo que existe el riesgo de quemarse;
• Cuando use un horno con lámpara, asegúrese de colocarlo en una caja cerrada, de lo contrario, existe una alta probabilidad de descarga eléctrica;
• Antes de trabajar con el dispositivo, retire todos los elementos metálicos y dispositivos electrónicos complejos del área de trabajo del dispositivo. El dispositivo no debe ser utilizado por personas que tengan instalado un marcapasos.

El horno de fundición de metales de tipo inducción se puede utilizar para estañar y formar piezas metálicas.

Una instalación casera es fácil de ajustar para trabajar en condiciones específicas cambiando algunas configuraciones. Si sigue los esquemas indicados al ensamblar la estructura, así como las reglas elementales de seguridad, un dispositivo hecho en casa prácticamente no será inferior a los electrodomésticos comprados en la tienda.

El horno de fusión por inducción se ha utilizado para fundir metales y aleaciones durante las últimas décadas. El dispositivo es ampliamente utilizado en los campos de la metalurgia y la ingeniería, así como en joyería. Si lo desea, se puede hacer a mano una versión simple de este equipo. Considere el principio de funcionamiento y las características del uso de un horno de inducción con más detalle.

Principio de calentamiento por inducción

Para que el metal pase de un estado de agregación a otro, se requiere calentarlo a una temperatura suficientemente alta. Además, cada metal y aleación tiene su propio punto de fusión, que depende de la composición química y otros factores. El horno de fusión por inducción calienta el material desde el interior creando corrientes de Foucault que pasan a través de la red cristalina. El proceso en consideración está asociado con el fenómeno de resonancia, que provoca un aumento en la fuerza de las corrientes de Foucault.

El principio de funcionamiento del dispositivo tiene las siguientes características:

1. El espacio que se forma dentro de la bobina sirve para acomodar la pieza de trabajo. Es posible utilizar este método de calentamiento en condiciones industriales solo si se crea un dispositivo grande en el que será posible colocar una carga de varios tamaños.
2. La bobina instalada puede tener una forma diferente, por ejemplo, en forma de ocho, pero la más común es la espiral. Debe tenerse en cuenta que la forma de la bobina se selecciona según las características de la pieza de trabajo sujeta a calentamiento.

Para crear un campo magnético alterno, el dispositivo se conecta a una red de suministro eléctrico doméstico. Se utilizan generadores de alta frecuencia para mejorar la calidad de la aleación obtenida con alta fluidez.

El dispositivo y la aplicación del horno de inducción.

Si lo desea, puede crear un horno de inducción para fundir metal a partir de materiales improvisados. El diseño clásico tiene tres bloques:

1. Un generador que crea una corriente de tipo alterna de alta frecuencia. Es él quien crea una corriente eléctrica, que se convierte en un campo magnético que atraviesa el material y acelera el movimiento de las partículas. Debido a esto, se produce la transición del metal o aleaciones del estado sólido al líquido.
2. El inductor es responsable de crear un campo magnético, que calienta el metal.
3. El crisol está diseñado para fundir el material. Se coloca en un inductor y el devanado se conecta a fuentes de corriente.

El proceso de convertir la corriente eléctrica en un campo magnético se utiliza hoy en día en una amplia variedad de industrias.

Las principales ventajas del inductor incluyen los siguientes puntos:

1. Un dispositivo moderno es capaz de dirigir un campo magnético, aumentando así la eficiencia. En otras palabras, se calienta la carga, no el dispositivo.
2. Debido a la distribución uniforme del campo magnético, la pieza de trabajo se calienta uniformemente. En este caso, se gasta una pequeña cantidad de tiempo desde el momento en que se enciende el dispositivo hasta la fusión de la carga.
3. La uniformidad de la aleación resultante, así como su alta calidad.
4. Al calentar y fundir el metal, no se forman humos.
5. La instalación en sí es segura de usar, no provoca la formación de sustancias tóxicas.

Simplemente hay una gran cantidad de versiones diferentes de hornos de inducción caseros, cada uno con sus propias características específicas.

Tipos de hornos de inducción.

Teniendo en cuenta la clasificación de los dispositivos, observamos que el calentamiento de las piezas de trabajo puede tener lugar tanto dentro como fuera de la bobina. Es por ello que existen dos tipos de hornos de inducción:

1. Canal. Este tipo de dispositivo tiene pequeños canales que se encuentran alrededor del inductor. Para generar un campo magnético alterno, se ubica un núcleo en su interior.
2. Crisol. Este diseño se caracteriza por la presencia de un recipiente especial, que se llama crisol. Está hecho de metal refractario con un alto punto de fusión.

Es importante que los hornos de inducción de canal tengan grandes dimensiones generales y estén destinados a la fusión industrial de metales. Debido al proceso de fusión continuo, se puede obtener un gran volumen de metal fundido. Los hornos de inducción de canal se utilizan para fundir aluminio y hierro fundido, así como otras aleaciones no ferrosas.

Los hornos de inducción de crisol se caracterizan por sus dimensiones relativamente pequeñas. En la mayoría de los casos, este tipo de dispositivo se usa en joyería, así como para fundir metal en el hogar.

Al crear un horno con sus propias manos, puede ajustar la potencia, para lo cual cambia el número de vueltas. Debe tenerse en cuenta que con un aumento en la potencia del dispositivo, se requiere una batería de mayor capacidad, ya que aumenta el indicador de consumo de energía. Para reducir la temperatura de los principales elementos estructurales, se instala un ventilador. Durante la operación a largo plazo del horno, sus elementos principales pueden calentarse significativamente, lo que debe tenerse en cuenta.

También se utilizan ampliamente los hornos de inducción con lámparas. Un diseño similar se puede hacer de forma independiente. El proceso de montaje tiene las siguientes características:

1. Se usa un tubo de cobre para crear un inductor, para lo cual se dobla en espiral. Los extremos también deben ser grandes, lo que se requiere para conectar el dispositivo a una fuente de corriente.
2. El inductor debe colocarse en la carcasa. Está hecho de material resistente al calor que puede reflejar el calor.
3. Las cascadas de lámparas están conectadas de acuerdo con el esquema con condensadores y estranguladores.
4. Una lámpara indicadora de neón está conectada. Se incluye en el circuito para indicar que el dispositivo está listo para funcionar.
5. Un condensador de sintonización de capacitancia variable está conectado al sistema.

Un punto importante es cómo se puede enfriar el sistema. Durante el funcionamiento de casi todos los hornos de inducción, los principales elementos estructurales pueden calentarse a altas temperaturas. Los equipos industriales cuentan con un sistema de enfriamiento forzado que funciona con agua o anticongelante. Para crear un diseño de refrigeración por agua con sus propias manos, se requiere bastante dinero.

En casa, se instala un sistema de refrigeración por aire. Para esto, se instalan ventiladores. Deben colocarse de manera que proporcionen un flujo continuo de aire frío a los elementos principales de la estructura del horno.

La fusión por inducción es un proceso ampliamente utilizado en la metalurgia ferrosa y no ferrosa. La fusión en dispositivos de calentamiento por inducción suele ser superior a la fusión con combustible en términos de eficiencia energética, calidad del producto y flexibilidad de producción. Estos pre-

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propiedades se deben a las características físicas específicas de los hornos de inducción.

Durante la fusión por inducción, un material sólido se transfiere a una fase líquida bajo la influencia de un campo electromagnético. Como en el caso del calentamiento por inducción, el calor se genera en el material fundido debido al efecto Joule de las corrientes parásitas inducidas. La corriente primaria que pasa a través del inductor crea un campo electromagnético. Independientemente de si el campo electromagnético está concentrado por circuitos magnéticos o no, el sistema inductor-carga acoplado se puede representar como un transformador con un circuito magnético o como un transformador de aire. La eficiencia eléctrica del sistema depende en gran medida de las características de influencia del campo de los elementos estructurales ferromagnéticos.

Junto con los fenómenos electromagnéticos y térmicos, las fuerzas electrodinámicas juegan un papel importante en el proceso de fusión por inducción. Estas fuerzas deben tenerse en cuenta, especialmente en el caso de fusión en hornos de inducción potentes. La interacción de las corrientes eléctricas inducidas en la masa fundida con el campo magnético resultante provoca una fuerza mecánica (fuerza de Lorentz)

Flujos de fusión a presión

Arroz. 7.21. La acción de las fuerzas electromagnéticas.

Por ejemplo, el movimiento turbulento inducido por la fuerza de la masa fundida es de gran importancia tanto para una buena transferencia de calor como para la mezcla y adhesión de partículas no conductoras en la masa fundida.

Hay dos tipos principales de hornos de inducción: hornos de crisol de inducción (ITF) y hornos de canal de inducción (IKP). En ITP, el material fundido generalmente se carga en piezas en el crisol (Fig. 7.22). El inductor cubre el crisol y el material fundido. Debido a la ausencia de un campo concentrador del circuito magnético, la conexión electromagnética entre

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El inductor y la carga dependen en gran medida del grosor de la pared del crisol de cerámica. Para garantizar una alta eficiencia eléctrica, el aislamiento debe ser lo más delgado posible. Por otro lado, el revestimiento debe ser lo suficientemente grueso para soportar los esfuerzos térmicos y

movimiento metalico. Por lo tanto, debe buscarse un compromiso entre los criterios eléctricos y de resistencia.

Características importantes de la fusión por inducción en IHF son el movimiento de la masa fundida y del menisco como resultado de la acción de fuerzas electromagnéticas. El movimiento de la masa fundida proporciona tanto una distribución de temperatura uniforme como una composición química homogénea. El efecto de mezcla en la superficie fundida reduce las pérdidas de material durante la recarga de pequeños lotes y aditivos. A pesar del uso de material económico, la reproducción de una masa fundida de composición constante asegura una alta calidad de fundición.

Según el tamaño, el tipo de material a fundir y el campo de aplicación, los ITP funcionan a una frecuencia industrial (50 Hz) o media

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a frecuencias de hasta 1000 Hz. Estos últimos cobran cada vez más importancia debido a su alta eficiencia en la fundición de hierro fundido y aluminio. Dado que el movimiento de la masa fundida a potencia constante se atenúa con el aumento de la frecuencia, se dispone de potencias específicas más altas a frecuencias más altas y, como resultado, una mayor productividad. Debido a la mayor potencia, se acorta el tiempo de fusión, lo que conduce a un aumento de la eficiencia del proceso (en comparación con los hornos que funcionan a frecuencia industrial). Teniendo en cuenta otras ventajas tecnológicas, como la flexibilidad para cambiar los materiales que se funden, los IHF de frecuencia media están diseñados como las poderosas unidades de fusión que actualmente dominan la fundición de hierro. Los modernos ITP de alta potencia y media frecuencia para fundición de hierro tienen una capacidad de hasta 12 toneladas y una potencia de hasta 10 MW. Los ITP de frecuencia industrial están diseñados para capacidades mayores que los de frecuencia media, hasta 150 toneladas para fundición de hierro. La mezcla intensiva del baño es de particular importancia en la fundición de aleaciones homogéneas, como el latón, por lo que los ITP de frecuencia industrial se utilizan ampliamente en esta área. Junto con el uso de hornos de crisol para fundir, también se utilizan actualmente para contener metal líquido antes del vertido.

De acuerdo con el balance energético de ITP (Fig. 7.23), el nivel de eficiencia eléctrica para casi todos los tipos de hornos es de aproximadamente 0,8. Aproximadamente el 20% de la energía original se pierde en el inductor en forma de Joe - calor. La relación entre las pérdidas de calor a través de las paredes del crisol y la energía eléctrica inducida en la masa fundida alcanza el 10%, por lo que la eficiencia total del horno es de aproximadamente 0,7.

El segundo tipo más extendido de hornos de inducción son los ICP. Se utilizan para colar, sujetar y, especialmente, fundir en metalurgia ferrosa y no ferrosa. El ICP generalmente consta de un baño de cerámica y una o más unidades de inducción (Fig. 7.24). A

principio, la unidad de inducción se puede representar como un transformador

El principio de funcionamiento del ICP requiere un circuito secundario permanentemente cerrado, por lo que estos hornos funcionan con el residuo líquido de la masa fundida. El calor útil se genera principalmente en el canal que tiene una pequeña sección transversal. La circulación de la masa fundida bajo la acción de fuerzas electromagnéticas y térmicas asegura una transferencia de calor suficiente a la mayor parte de la masa fundida en el baño. Hasta ahora, los ICP se han diseñado para frecuencia industrial, pero también se está investigando para frecuencias más altas. Gracias al diseño compacto del horno y al muy buen acoplamiento electromagnético, su eficiencia eléctrica alcanza el 95%, y la eficiencia global alcanza el 80% e incluso el 90%, dependiendo del material que se esté fundiendo.

De acuerdo con las condiciones tecnológicas en diferentes áreas de aplicación de ICP, se requieren diferentes diseños de canales de inducción. Los hornos de un solo canal se utilizan principalmente para mantenimiento y fundición,

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fundición de acero más rara a capacidades instaladas de hasta 3 MW. Para fundir y remojar metales no ferrosos, se prefieren los diseños de dos canales para una mejor utilización de la energía. En las fundiciones de aluminio, los canales son rectos para facilitar la limpieza.

La producción de aluminio, cobre, latón y sus aleaciones es el principal campo de aplicación del ICP. Hoy en día, los ICP más potentes con una capacidad de

para la fundición de aluminio se utilizan hasta 70 toneladas y potencias de hasta 3 MW. Junto con la alta eficiencia eléctrica en la producción de aluminio, las bajas pérdidas por fusión son muy importantes, lo que predetermina la elección de ICP.

Las aplicaciones prometedoras de la tecnología de fusión por inducción son la producción de metales de alta pureza como el titanio y sus aleaciones en hornos de inducción de crisol frío y la fusión de cerámicas como el silicato de circonio y el óxido de circonio.

Cuando se funde en hornos de inducción, las ventajas del calentamiento por inducción se manifiestan claramente, como alta densidad de energía y productividad, homogeneización de la masa fundida debido a la agitación, precisión

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control de energía y temperatura, así como facilidad de control automático de procesos, facilidad de control manual y gran flexibilidad. Las altas eficiencias eléctricas y térmicas, combinadas con bajas pérdidas por fusión y, por lo tanto, ahorros en materias primas, dan como resultado un bajo consumo específico de energía y competitividad ambiental.

La superioridad de los dispositivos de fusión por inducción sobre los de combustible aumenta constantemente debido a la investigación práctica, respaldada por métodos numéricos para resolver problemas electromagnéticos e hidrodinámicos. Como ejemplo, podemos señalar el recubrimiento interno con tiras de cobre de la carcasa de acero del ICP para fusión de cobre. La reducción de pérdidas por corrientes de Foucault aumentó la eficiencia del horno en un 8% y alcanzó el 92%.

Es posible mejorar aún más la economía de la fusión por inducción mediante la aplicación de tecnologías de control modernas, como el control de alimentación en tándem o doble. Dos ITP en tándem tienen una fuente de energía y, mientras se está derritiendo en uno, el metal fundido se mantiene en el otro para verterlo. Cambiar la fuente de energía de un horno a otro aumenta su utilización. Un desarrollo adicional de este principio es el control de alimentación dual (Fig. 7.25), que garantiza el funcionamiento simultáneo continuo de los hornos sin necesidad de cambiar mediante la automatización especial del control de procesos. También se debe tener en cuenta que una parte integral de la economía de fundición es la compensación de la potencia reactiva total.

En conclusión, para demostrar las ventajas de la tecnología de inducción que ahorra energía y materiales, se pueden comparar los métodos electrotérmicos y de combustible de fundición de aluminio. Arroz. 7.26 muestra una reducción significativa en el consumo de energía por tonelada de aluminio cuando se funde en

Capítulo 7

□ pérdida de metal; Shch derritiéndose

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horno de canal de inducción con una capacidad de 50 toneladas, la energía final consumida se reduce en un 60% aproximadamente y la energía primaria en un 20%. Al mismo tiempo, las emisiones de CO2 se reducen significativamente. (Todos los cálculos se basan en la conversión de energía típica alemana y las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas mixtas). Los resultados obtenidos destacan el efecto especial de las pérdidas de metal durante la fusión asociadas a su oxidación. Su compensación requiere un gran gasto adicional de energía. Es de destacar que en la producción de cobre, las pérdidas de metal durante la fusión también son grandes y deben tenerse en cuenta al elegir una u otra tecnología de fusión.

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El horno de inducción fue inventado hace mucho tiempo, allá por 1887, por S. Farranti. La primera planta industrial fue puesta en funcionamiento en 1890 por Benedicks Bultfabrik. Durante mucho tiempo, los hornos de inducción fueron exóticos en la industria, pero no por el alto costo de la electricidad, entonces no era más caro que ahora. Todavía había mucha incomprensión en los procesos que tenían lugar en los hornos de inducción, y la base de elementos de la electrónica no permitía crear circuitos de control efectivos para ellos.

En el ámbito de los hornos de inducción, hoy se ha producido literalmente una revolución ante nuestros ojos, gracias a la aparición, en primer lugar, de los microcontroladores, cuya potencia de cálculo supera a la de los ordenadores personales hace diez años. En segundo lugar, gracias a... las comunicaciones móviles. Su desarrollo requirió la aparición a la venta de transistores económicos capaces de entregar varios kW de potencia a altas frecuencias. Ellos, a su vez, se crearon sobre la base de heteroestructuras semiconductoras, por cuya investigación el físico ruso Zhores Alferov recibió el Premio Nobel.

En última instancia, las estufas de inducción no solo cambiaron por completo en la industria, sino que también entraron ampliamente en la vida cotidiana. El interés por el tema dio lugar a una gran cantidad de productos caseros, que, en principio, podrían ser útiles. Pero la mayoría de los autores de diseños e ideas (hay muchas más descripciones en las fuentes que productos viables) tienen una idea pobre tanto de los conceptos básicos de la física del calentamiento por inducción como del peligro potencial de los diseños analfabetos. Este artículo pretende aclarar algunos de los puntos más confusos. El material se basa en la consideración de estructuras específicas:

1. Un horno de canal industrial para fundir metal y la posibilidad de crearlo usted mismo.
2. Hornos de crisol del tipo de inducción, los más fáciles de realizar y los más populares entre los caseros.
3. Calderas de agua caliente por inducción, reemplazando rápidamente las calderas con elementos calefactores.
4. Aparatos domésticos de inducción para cocinar que compiten con las estufas de gas y superan a las microondas en una serie de parámetros.

Nota: todos los dispositivos en consideración se basan en la inducción magnética creada por el inductor (inductor) y, por lo tanto, se denominan inducción. En ellos solo se pueden fundir/calentar materiales eléctricamente conductores, metales, etc. También existen hornos capacitivos de inducción eléctrica basados ​​en la inducción eléctrica en el dieléctrico entre las placas del capacitor; se utilizan para la fusión “suave” y el tratamiento térmico eléctrico de plásticos. Pero son mucho menos comunes que los inductores, su consideración requiere una discusión por separado, así que dejémoslo por ahora.

Principio de operación

El principio de funcionamiento del horno de inducción se ilustra en la fig. a la derecha. En esencia, es un transformador eléctrico con un devanado secundario cortocircuitado:

• El generador de voltaje alterno G crea una corriente alterna I1 en el inductor L (bobina de calentamiento).
• El condensador C junto con L forman un circuito oscilatorio sintonizado a la frecuencia de operación, esto en la mayoría de los casos aumenta los parámetros técnicos de la instalación.
• Si el generador G es autooscilante, entonces C a menudo se excluye del circuito, utilizando en su lugar la propia capacitancia del inductor. Para los inductores de alta frecuencia que se describen a continuación, son varias decenas de picofaradios, lo que corresponde exactamente al rango de frecuencia de funcionamiento.
• El inductor, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, crea en el espacio circundante un campo magnético alterno con fuerza H. El campo magnético del inductor puede cerrarse a través de un núcleo ferromagnético separado o existir en el espacio libre.
• El campo magnético, que penetra en la pieza de trabajo (o carga de fusión) W colocada en el inductor, crea un flujo magnético F en ella.
• Ф, si W es eléctricamente conductor, induce una corriente secundaria I2 en él, luego las mismas ecuaciones de Maxwell.
• Si Ф es lo suficientemente masivo y sólido, entonces I2 se cierra dentro de W, formando una corriente de Foucault o corriente de Foucault.
• Las corrientes de Foucault, según la ley de Joule-Lenz, emiten la energía recibida a través del inductor y el campo magnético del generador, calentando la pieza de trabajo (carga).

Desde el punto de vista de la física, la interacción electromagnética es bastante fuerte y tiene una acción de largo alcance bastante alta. Por lo tanto, a pesar de la conversión de energía en varias etapas, el horno de inducción puede mostrar una eficiencia de hasta el 100 % en aire o vacío.

Nota: en un medio dieléctrico no ideal con permitividad >1, la eficiencia potencialmente alcanzable de los hornos de inducción cae, y en un medio con permeabilidad magnética >1, es más fácil lograr una alta eficiencia.

horno de canal

El horno de fusión por inducción de canal es el primero utilizado en la industria. Es estructuralmente similar a un transformador, ver fig. a la derecha:

1. El devanado primario, alimentado por corriente de frecuencia industrial (50/60 Hz) o aumentada (400 Hz), está compuesto por un tubo de cobre enfriado interiormente por un líquido portador de calor;
2. Devanado secundario en cortocircuito - fusión;
3. Un crisol anular hecho de un dieléctrico resistente al calor en el que se coloca la masa fundida;
4. Tipificación de placas de núcleo magnético de acero de transformador.

Los hornos de canal se utilizan para refundir duraluminio, aleaciones especiales no ferrosas y producir hierro fundido de alta calidad. Los hornos de canal industrial requieren siembra de fusión, de lo contrario, el "secundario" no provocará un cortocircuito y no habrá calentamiento. O se producirán descargas de arco entre las migajas de la carga, y todo el fundido simplemente explotará. Por lo tanto, antes de poner en marcha el horno, se vierte un poco de masa fundida en el crisol y la parte refundida no se vierte por completo. Los metalúrgicos dicen que el horno de canal tiene una capacidad residual.

También se puede fabricar un horno de conducto con una potencia de hasta 2-3 kW a partir de un transformador de soldadura de frecuencia industrial. En un horno de este tipo, se pueden fundir hasta 300-400 g de zinc, bronce, latón o cobre. Es posible fundir duraluminio, solo se debe dejar envejecer la fundición después del enfriamiento, desde varias horas hasta 2 semanas, dependiendo de la composición de la aleación, para ganar resistencia, tenacidad y elasticidad.

Nota: el duraluminio generalmente se inventó por accidente. Los desarrolladores, enojados porque era imposible alear aluminio, arrojaron otra muestra "no" al laboratorio y se fueron de juerga por el dolor. Se puso serio, regresó, pero ninguno cambió de color. Comprobado, y ganó fuerza casi de acero, permaneciendo ligero como el aluminio.

El “primario” del transformador se deja como estándar, ya está diseñado para trabajar en el modo de cortocircuito del secundario con un arco de soldadura. Se quita el "secundario" (luego se puede volver a colocar y el transformador se puede usar para el propósito previsto), y en su lugar se coloca un crisol anular. ¡Pero tratar de convertir un inversor de RF de soldadura en un horno de canal es peligroso! Su núcleo de ferrita se sobrecalentará y se romperá en pedazos debido a que la constante dieléctrica de la ferrita >> 1, ver arriba.

El problema de la capacidad residual en un horno de baja potencia desaparece: un alambre del mismo metal, doblado en un anillo y con extremos retorcidos, se coloca en la carga para la siembra. Diámetro del alambre – a partir de 1 mm/kW de potencia del horno.

Pero hay un problema con el crisol anular: el único material adecuado para un crisol pequeño es la electroporcelana. En casa, es imposible procesarlo usted mismo, pero ¿dónde puedo comprar uno adecuado? Otros refractarios son inadecuados debido a las altas pérdidas dieléctricas que presentan oa la porosidad y baja resistencia mecánica. Por lo tanto, aunque el horno de canal proporciona una fusión de la más alta calidad, no requiere electrónica y su eficiencia ya supera el 90% a una potencia de 1 kW, no son utilizados por personas caseras.

Bajo el crisol habitual

La capacidad residual irritó a los metalúrgicos: se derritieron aleaciones caras. Por lo tanto, tan pronto como aparecieron los tubos de radio suficientemente potentes en los años 20 del siglo pasado, nació una idea de inmediato: arroje un circuito magnético (no repetiremos los modismos profesionales de los hombres duros) y coloque un crisol ordinario directamente en el inductor, ver fig.

No puede hacer esto a una frecuencia industrial, un campo magnético de baja frecuencia sin un circuito magnético que lo concentre se propagará (este es el llamado campo errante) y entregará su energía en cualquier lugar, pero no en la masa fundida. El campo de dispersión se puede compensar aumentando la frecuencia a una alta: si el diámetro del inductor es proporcional a la longitud de onda de la frecuencia de funcionamiento y todo el sistema está en resonancia electromagnética, entonces hasta el 75 % o más de la energía de su campo electromagnético se concentrará dentro de la bobina "sin corazón". La eficiencia será correspondiente.

Sin embargo, ya en los laboratorios resultó que los autores de la idea pasaron por alto la circunstancia obvia: la fusión en el inductor, aunque diamagnético, pero eléctricamente conductor, debido a su propio campo magnético de corrientes de Foucault, cambia la inductancia de la bobina de calentamiento. . La frecuencia inicial tuvo que establecerse bajo la carga fría y cambiarse a medida que se derretía. Además, dentro de los límites más grandes, cuanto más grande sea la pieza de trabajo: si para 200 g de acero puede arreglárselas con un rango de 2-30 MHz, entonces para un espacio en blanco con un tanque de ferrocarril, la frecuencia inicial será de aproximadamente 30-40 Hz. , y la frecuencia de trabajo será de hasta varios kHz.

Es difícil hacer una automatización adecuada en las lámparas, "tirar" de la frecuencia detrás del espacio en blanco; necesita un operador altamente calificado. Además, a bajas frecuencias, el campo de dispersión se manifiesta de la manera más fuerte. La masa fundida, que en un horno de este tipo es también el núcleo de la bobina, en cierta medida acumula un campo magnético cerca de él, pero de todos modos, para obtener una eficiencia aceptable, fue necesario rodear todo el horno con un poderoso escudo ferromagnético. .

Sin embargo, debido a sus ventajas sobresalientes y cualidades únicas (ver más abajo), los hornos de inducción de crisol son ampliamente utilizados tanto en la industria como por los aficionados al bricolaje. Por lo tanto, nos detendremos con más detalle en cómo hacer esto correctamente con sus propias manos.

un poco de teoria

Al diseñar una "inducción" casera, debe recordar firmemente: el consumo mínimo de energía no corresponde a la máxima eficiencia, y viceversa. La estufa tomará la mínima potencia de la red cuando funcione a la frecuencia de resonancia principal, Pos. 1 en la fig. En este caso, la carga/vacío (ya frecuencias prerresonantes más bajas) funciona como una bobina en cortocircuito y solo se observa una celda convectiva en la masa fundida.

En el modo de resonancia principal en un horno de 2-3 kW, se pueden fundir hasta 0,5 kg de acero, pero la carga/palanquilla tardará hasta una hora o más en calentarse. En consecuencia, el consumo total de electricidad de la red será grande y la eficiencia general será baja. En frecuencias pre-resonantes, incluso más bajas.

Como resultado, los hornos de inducción para la fusión de metales funcionan con mayor frecuencia en el segundo, tercer y otros armónicos más altos (Pos. 2 en la figura) La potencia requerida para calentar/fundir aumenta; para la misma libra de acero en el segundo se necesitarán 7-8 kW, en el tercero 10-12 kW. Pero el calentamiento ocurre muy rápidamente, en minutos o fracciones de minutos. Por lo tanto, la eficiencia es alta: la estufa no tiene tiempo para "comer" mucho, ya que la masa fundida ya se puede verter.

Los hornos de armónicos tienen la ventaja más importante, incluso única: aparecen varias celdas convectivas en la masa fundida, mezclándola instantánea y completamente. Por lo tanto, es posible realizar la fusión en el llamado. carga rápida, obteniendo aleaciones que son fundamentalmente imposibles de fundir en cualquier otro horno de fusión.

Sin embargo, si la frecuencia se “eleva” 5-6 veces o más que la principal, entonces la eficiencia cae algo (ligeramente) pero aparece otra propiedad notable de la inducción armónica: el calentamiento de la superficie debido al efecto piel, que desplaza el EMF a la superficie de la pieza de trabajo, pos. 3 en la fig. Para fundir, este modo rara vez se usa, pero para calentar espacios en blanco para cementación y endurecimiento de superficies, es algo bueno. La tecnología moderna sin tal método de tratamiento térmico sería simplemente imposible.

Acerca de la levitación en el inductor.

Y ahora hagamos el truco: enrolle las primeras 1-3 vueltas del inductor, luego doble el tubo / bus 180 grados y enrolle el resto del bobinado en la dirección opuesta (Pos 4 en la figura). el generador, inserte el crisol en el inductor en la carga, dé corriente. Esperemos a que se derrita, retiramos el crisol. La masa fundida en el inductor se acumulará en una esfera, que permanecerá suspendida allí hasta que apaguemos el generador. Entonces se caerá.

El efecto de levitación electromagnética del fundido se aprovecha para purificar metales por fusión zonal, para obtener bolas y microesferas metálicas de alta precisión, etc. Pero para un resultado adecuado, la fusión debe llevarse a cabo en un alto vacío, por lo que aquí se menciona la levitación en el inductor solo a título informativo.

¿Por qué un inductor en casa?

Como puede ver, incluso una estufa de inducción de baja potencia para cableado residencial y límites de consumo es bastante potente. ¿Por qué vale la pena hacerlo?

En primer lugar, para la purificación y separación de metales preciosos, no ferrosos y raros. Tomemos, por ejemplo, un viejo conector de radio soviético con contactos chapados en oro; el oro/plata para el enchapado no se salvó entonces. Ponemos los contactos en un crisol estrecho y alto, los ponemos en un inductor, los fundimos en la resonancia principal (hablando profesionalmente, en el modo cero). Al derretir, reducimos gradualmente la frecuencia y la potencia, permitiendo que el blanco se solidifique durante 15 minutos, media hora.

Después de enfriar, rompemos el crisol y ¿qué vemos? Bolardo de latón con una punta dorada claramente visible que solo necesita ser cortada. Sin mercurio, cianuros y otros reactivos mortales. Esto no se puede lograr calentando la masa fundida desde el exterior de ninguna manera, la convección no funcionará.

Bueno, el oro es oro, y ahora la chatarra negra no está tirada en el camino. Pero aquí siempre se encontrará la necesidad de un calentamiento uniforme o dosificado con precisión sobre la superficie / volumen / temperatura de las piezas metálicas para un endurecimiento de alta calidad por parte de un aficionado al bricolaje o un empresario individual. Y aquí nuevamente la estufa inductora ayudará, y el consumo de electricidad será factible para el presupuesto familiar: después de todo, la parte principal de la energía de calefacción recae en el calor latente de la fusión de metales. Y al cambiar la potencia, la frecuencia y la ubicación de la parte en el inductor, puede calentar exactamente el lugar correcto exactamente como debería, vea la fig. arriba.

Finalmente, al hacer un inductor de forma especial (ver figura a la izquierda), puede liberar la parte endurecida en el lugar correcto, sin romper la carburación con endurecimiento en el extremo / extremos. Luego, donde sea necesario, doblamos, escupimos y el resto permanece sólido, viscoso, elástico. Al final, puede volver a calentarlo, donde se soltó, y volver a endurecerlo.

Encendamos la estufa: lo que necesitas saber

El campo electromagnético (CEM) afecta al cuerpo humano, al menos calentándolo en su totalidad, como la carne en un microondas. Por lo tanto, cuando trabaje con un horno de inducción como diseñador, capataz u operador, debe comprender claramente la esencia de los siguientes conceptos:

PES es la densidad de flujo de energía del campo electromagnético. Determina el efecto fisiológico general de los campos electromagnéticos en el cuerpo, independientemente de la frecuencia de la radiación, porque. El EMF PES de la misma intensidad aumenta con la frecuencia de radiación. De acuerdo con las normas sanitarias de diferentes países, el valor de PES permitido es de 1 a 30 mW por 1 metro cuadrado. m de la superficie del cuerpo con una exposición constante (más de 1 hora por día) y de tres a cinco veces más con una sola exposición a corto plazo, hasta 20 minutos.

Nota: Los Estados Unidos se destacan, tienen un PES permitido de 1000 mW (!) por kilómetro cuadrado. cuerpo m. De hecho, los estadounidenses consideran que sus manifestaciones externas son el comienzo del impacto fisiológico, cuando una persona ya se enferma, y ​​las consecuencias a largo plazo de la exposición a los CEM se ignoran por completo.

PES con distancia desde una fuente puntual de radiación cae en el cuadrado de la distancia. El blindaje de una sola capa con malla galvanizada o de malla fina reduce el PES entre 30 y 50 veces. Cerca de la bobina a lo largo de su eje, el PES será 2-3 veces más alto que en el costado.

Vamos a explicar con un ejemplo. Se tiene un inductor para 2 kW y 30 MHz con una eficiencia del 75%. Por lo tanto, saldrán 0,5 kW o 500 W. A una distancia de 1 m (el área de una esfera con un radio de 1 m es 12,57 m2) por 1 m2. m tendrá 500 / 12.57 \u003d 39.77 W, y alrededor de 15 W por persona, esto es mucho. El inductor debe colocarse verticalmente, antes de encender el horno, coloque una tapa de protección con conexión a tierra, controle el proceso desde lejos e inmediatamente apague el horno una vez que se haya completado. A una frecuencia de 1 MHz, el PES se reducirá en un factor de 900 y se puede operar un inductor blindado sin precauciones especiales.

SHF - frecuencias ultra altas. En radioelectrónica, las microondas se consideran con los llamados. banda Q, pero de acuerdo con la fisiología de las microondas, comienza alrededor de los 120 MHz. La razón es el calentamiento por inducción eléctrica del plasma celular y los fenómenos de resonancia en las moléculas orgánicas. El microondas tiene un efecto biológico específicamente dirigido con consecuencias a largo plazo. Es suficiente obtener 10-30 mW durante media hora para socavar la salud y/o la capacidad reproductiva. La susceptibilidad individual a las microondas es muy variable; trabajando con él, debe someterse regularmente a un examen médico especial.

Es muy difícil detener la radiación de microondas, como dicen los profesionales, se "sifona" a través de la más mínima grieta en la pantalla o ante la menor violación de la calidad del suelo. Una lucha efectiva contra la radiación de microondas de los equipos solo es posible en el nivel de su diseño por parte de especialistas altamente calificados.

Componentes del horno

Inductor

La parte más importante de un horno de inducción es su serpentín de calentamiento, el inductor. Para estufas caseras, un inductor hecho de un tubo de cobre desnudo con un diámetro de 10 mm o un bus de cobre desnudo con una sección transversal de al menos 10 metros cuadrados alcanzará una potencia de hasta 3 kW. milímetro El diámetro interior del inductor es de 80-150 mm, el número de vueltas es de 8-10. Las vueltas no deben tocarse, la distancia entre ellas es de 5-7 mm. Además, ninguna parte del inductor debe tocar su pantalla; la distancia mínima es de 50 mm. Por lo tanto, para pasar los cables de la bobina al generador, es necesario proporcionar una ventana en la pantalla que no interfiera con su remoción/instalación.

Los inductores de los hornos industriales se enfrían con agua o anticongelante, pero a una potencia de hasta 3 kW, el inductor descrito anteriormente no requiere enfriamiento forzado cuando funciona hasta 20-30 minutos. Sin embargo, al mismo tiempo, él mismo se calienta mucho y las incrustaciones en el cobre reducen drásticamente la eficiencia del horno, hasta la pérdida de su eficiencia. Es imposible hacer un inductor enfriado por líquido usted mismo, por lo que deberá cambiarse de vez en cuando. No se puede usar el enfriamiento por aire forzado: la carcasa de plástico o metal del ventilador cerca de la bobina "atraerá" los campos electromagnéticos hacia sí mismo, se sobrecalentará y la eficiencia del horno disminuirá.

Nota: a modo de comparación, un inductor para un horno de fusión de 150 kg de acero se dobla a partir de un tubo de cobre con un diámetro exterior de 40 mm y un diámetro interior de 30 mm. El número de vueltas es 7, el diámetro de la bobina interior es de 400 mm, la altura también es de 400 mm. Para su acumulación en el modo cero, se necesitan 15-20 kW en presencia de un circuito de refrigeración cerrado con agua destilada.

Generador

La segunda parte principal del horno es el alternador. No vale la pena intentar hacer un horno de inducción sin conocer los conceptos básicos de la electrónica de radio, al menos al nivel de un radioaficionado de habilidad media. Opere, también, porque si la estufa no está bajo el control de la computadora, puede configurarla en el modo solo sintiendo el circuito.

Al elegir un circuito generador, se deben evitar de todas las formas posibles las soluciones que dan un espectro de corriente fuerte. Como anti-ejemplo, presentamos un circuito bastante común basado en un interruptor de tiristor, vea la fig. arriba. El cálculo disponible para un especialista según el oscilograma adjunto por el autor muestra que el PES a frecuencias superiores a 120 MHz de un inductor alimentado de esta manera supera 1 W / sq. m a una distancia de 2,5 m de la instalación. Sencillez asesina, no dirás nada.

Como curiosidad nostálgica, también damos un diagrama de un generador de lámpara antiguo, ver fig. a la derecha. Estos fueron hechos por radioaficionados soviéticos allá por los años 50, fig. a la derecha. Ajuste al modo - por un condensador de aire de capacidad variable C, con un espacio entre las placas de al menos 3 mm. Funciona solo en modo cero. El indicador de sintonización es una bombilla de luz de neón L. Una característica del circuito es un espectro de radiación de "tubo" muy suave, por lo que puede usar este generador sin precauciones especiales. ¡Pero Ay! - ahora no encontrará lámparas para él, y con una potencia en el inductor de aproximadamente 500 W, el consumo de energía de la red es más de 2 kW.

Nota: la frecuencia de 27,12 MHz indicada en el diagrama no es óptima, se eligió por razones de compatibilidad electromagnética. En la URSS, era una frecuencia gratuita ("basura"), para la cual no se requería permiso, siempre que el dispositivo no interfiriera con nadie. En general, C puede reconstruir el generador en un rango bastante amplio.

En la siguiente fig. a la izquierda, el generador más simple con autoexcitación. L2 - inductor; L1 - bobina de retroalimentación, 2 vueltas de alambre esmaltado con un diámetro de 1,2-1,5 mm; L3 - en blanco o carga. La propia capacitancia del inductor se utiliza como capacitancia de bucle, por lo que este circuito no requiere sintonización, ingresa automáticamente al modo de modo cero. El espectro es suave, pero si la fase de L1 es incorrecta, el transistor se quema instantáneamente, porque. está en modo activo con un cortocircuito de CC en el circuito del colector.

Además, el transistor puede quemarse simplemente por un cambio en la temperatura exterior o por el autocalentamiento del cristal; no se proporcionan medidas para estabilizar su modo. En general, si tiene un viejo KT825 o similar en algún lugar, puede comenzar a experimentar con el calentamiento por inducción a partir de este esquema. El transistor debe instalarse en un radiador con un área de al menos 400 metros cuadrados. ver con el flujo de aire de una computadora o ventilador similar. Ajuste de capacidad en el inductor, hasta 0,3 kW, cambiando el voltaje de suministro en el rango de 6-24 V. Su fuente debe proporcionar una corriente de al menos 25 A. La disipación de potencia de las resistencias del divisor de voltaje base está en menos 5 w.

Esquema a continuación. arroz. a la derecha, un multivibrador con una carga inductiva en potentes transistores de efecto de campo (450 V Uk, al menos 25 A Ik). Debido al uso de capacitancia en el circuito del circuito oscilatorio, da un espectro bastante suave, pero fuera de moda, por lo que es adecuado para calentar piezas de hasta 1 kg para temple / revenido. El principal inconveniente del circuito es el alto costo de los componentes, los potentes dispositivos de campo y los diodos de alto voltaje de alta velocidad (frecuencia de corte de al menos 200 kHz) en sus circuitos base. Los transistores de potencia bipolares en este circuito no funcionan, se sobrecalientan y se queman. El radiador aquí es el mismo que en el caso anterior, pero ya no se necesita flujo de aire.

El siguiente esquema ya pretende ser universal, con una potencia de hasta 1 kW. Este es un generador push-pull con excitación independiente y un inductor puenteado. Le permite trabajar en modo 2-3 o en modo suelo radiante; la frecuencia está regulada por una resistencia variable R2, y los rangos de frecuencia están conmutados por los condensadores C1 y C2, de 10 kHz a 10 MHz. Para el primer rango (10-30 kHz), la capacitancia de los capacitores C4-C7 debe aumentarse a 6,8 uF.

El transformador entre las cascadas está en un anillo de ferrita con un área de sección transversal del circuito magnético de 2 metros cuadrados. ver Devanados: de alambre esmaltado de 0,8-1,2 mm. Disipador de calor de transistor - 400 pies cuadrados consulte para cuatro con flujo de aire. La corriente en el inductor es casi sinusoidal, por lo que el espectro de radiación es suave y no se requieren medidas de protección adicionales en todas las frecuencias de funcionamiento, siempre que trabaje hasta 30 minutos al día después de 2 días el 3.

Video: calentador de inducción casero en el trabajo.

Calderas de inducción

Las calderas de inducción sin duda sustituirán a las calderas con elementos calefactores allí donde la electricidad sea más barata que otros tipos de combustible. Pero sus innegables ventajas también han dado lugar a una gran cantidad de productos caseros, de los cuales un especialista a veces literalmente pone los pelos de punta.

Digamos este diseño: un inductor rodea una tubería de propileno con agua corriente y está alimentado por un inversor de RF de soldadura de 15-25 A. Opción: una rosquilla hueca (toroide) está hecha de plástico resistente al calor, el agua pasa a través del tubos a través de él, y envuelto alrededor para el bus de calefacción, formando un inductor en espiral.

El EMF transferirá su energía al pozo de agua; tiene una buena conductividad eléctrica y una constante dieléctrica anómalamente alta (80). Recuerde cómo las gotas de humedad que quedan en los platos se disparan en el microondas.

Pero, en primer lugar, para la calefacción completa de un apartamento o en invierno, se necesitan al menos 20 kW de calor, con un aislamiento cuidadoso desde el exterior. 25 A a 220 V dan solo 5,5 kW (¿y cuánto cuesta esta electricidad según nuestras tarifas?) al 100% de eficiencia. Bien, digamos que estamos en Finlandia, donde la electricidad es más barata que el gas. Pero el límite de consumo para la vivienda sigue siendo de 10 kW, y hay que pagar el busto a una tarifa mayor. Y el cableado del apartamento no soportará 20 kW, debe extraer un alimentador separado de la subestación. ¿Cuánto costaría un trabajo así? Si los electricistas todavía están lejos de dominar el distrito y lo permitirán.

Luego, el propio intercambiador de calor. Debe ser de metal macizo, entonces solo funcionará el calentamiento por inducción del metal, o hecho de plástico con bajas pérdidas dieléctricas (el propileno, por cierto, no es uno de estos, solo es adecuado el costoso fluoroplástico), entonces el agua entrará directamente absorber la energía EMF. Pero, en cualquier caso, resulta que el inductor calienta todo el volumen del intercambiador de calor y solo su superficie interna cede calor al agua.

Como resultado, a costa de mucho trabajo con riesgo para la salud, obtenemos una caldera con la eficiencia de un fuego de cueva.

Una caldera de calentamiento por inducción industrial está dispuesta de una manera completamente diferente: simple, pero no factible en el hogar, vea la fig. a la derecha:

• Un inductor de cobre masivo está conectado directamente a la red.
• Su EMF también se calienta mediante un intercambiador de calor de laberinto de metal masivo hecho de metal ferromagnético.
• El laberinto aísla simultáneamente el inductor del agua.

Una caldera de este tipo cuesta varias veces más que una convencional con un elemento calefactor y es adecuada para su instalación solo en tuberías de plástico, pero a cambio brinda muchos beneficios:

1. Nunca se quema, no tiene una bobina eléctrica caliente.
2. El laberinto masivo protege de manera confiable el inductor: PES en las inmediaciones de la caldera de inducción de 30 kW es cero.
3. Eficiencia - más del 99,5%
4. Es absolutamente seguro: su propia constante de tiempo de una bobina con una gran inductancia es superior a 0,5 s, que es de 10 a 30 veces mayor que el tiempo de disparo del RCD o de la máquina. También es acelerado por el "retroceso" del transitorio durante la ruptura de la inductancia en la caja.
5. El colapso en sí mismo debido al "roble" de la estructura es extremadamente improbable.
6. No requiere conexión a tierra separada.
7. Indiferente a la caída de un rayo; ella no puede quemar una bobina masiva.
8. La gran superficie del laberinto asegura un intercambio de calor eficiente con un gradiente de temperatura mínimo, lo que casi elimina la formación de incrustaciones.
9. Gran durabilidad y facilidad de uso: una caldera de inducción, junto con un sistema hidromagnético (HMS) y un filtro de sumidero, ha estado funcionando sin mantenimiento durante al menos 30 años.

Sobre calderas caseras para suministro de agua caliente.

Aquí en la fig. se muestra un diagrama de un calentador de inducción de baja potencia para sistemas de agua caliente con un tanque de almacenamiento. Se basa en cualquier transformador de potencia de 0,5-1,5 kW con un devanado primario de 220 V. Los transformadores duales de televisores a color de tubo antiguos son muy adecuados para "ataúdes" en un núcleo magnético de dos varillas del tipo PL.

El devanado secundario se elimina de tal, el primario se rebobina en una varilla, aumentando el número de vueltas para operar en un modo cercano a un cortocircuito (cortocircuito) en el secundario. El devanado secundario en sí es agua en un codo en forma de U de una tubería que cubre otra varilla. Tubo de plástico o metal - no importa a la frecuencia industrial, pero el tubo de metal debe estar aislado del resto del sistema con insertos dieléctricos, como se muestra en la figura, para que la corriente secundaria se cierre solo a través del agua.

En cualquier caso, un calentador de agua de este tipo es peligroso: una posible fuga se encuentra junto al devanado bajo tensión de red. Si corremos ese riesgo, entonces en el circuito magnético es necesario perforar un orificio para el perno de conexión a tierra y, en primer lugar, firmemente, en el suelo, conectar a tierra el transformador y el tanque con un bus de acero de al menos 1,5 metros cuadrados. . ver (no sq. mm!).

A continuación, el transformador (debe estar ubicado directamente debajo del tanque), con un cable de alimentación con doble aislamiento conectado, un electrodo de tierra y una bobina de calentamiento de agua, se vierte en una "muñeca" con sellador de silicona, como un filtro de acuario motor de bomba. Finalmente, es muy conveniente conectar toda la unidad a la red a través de un RCD electrónico de alta velocidad.

Video: caldera de "inducción" basada en azulejos domésticos.

Inductor en la cocina.

Las placas de inducción para la cocina se han vuelto familiares, ver fig. De acuerdo con el principio de funcionamiento, esta es la misma estufa de inducción, solo el fondo de cualquier recipiente de cocción de metal actúa como un devanado secundario en cortocircuito, vea la fig. a la derecha, y no solo de un material ferromagnético, como suele escribir gente que no sabe. Es que los utensilios de aluminio están cayendo en desuso; los médicos han demostrado que el aluminio libre es cancerígeno, y el cobre y el estaño han dejado de utilizarse durante mucho tiempo debido a su toxicidad.

Las cocinas de inducción domésticas son un producto de la era de la alta tecnología, aunque la idea de su origen nació al mismo tiempo que los hornos de fusión por inducción. En primer lugar, para aislar el inductor de la cocción, se necesitaba un dieléctrico fuerte, resistente, higiénico y libre de CEM. Los compuestos de vitrocerámica adecuados son de producción relativamente reciente, y la placa superior de la cocina representa una parte significativa de su costo.

Entonces, todos los recipientes de cocción son diferentes, y su contenido cambia sus parámetros eléctricos, y los modos de cocción también son diferentes. Gire cuidadosamente los mangos de la manera deseada aquí y el especialista no lo hará, necesita un microcontrolador de alto rendimiento. Finalmente, la corriente en el inductor debe ser, según los requisitos sanitarios, una sinusoide pura, y su magnitud y frecuencia deben variar de forma compleja según el grado de preparación del plato. Es decir, el generador debe ser con salida digital de generación de corriente, controlado por el mismo microcontrolador.

No tiene sentido hacer una cocina de inducción de cocina usted mismo: se necesitará más dinero solo para los componentes electrónicos a precios minoristas que para un buen azulejo listo para usar. Y todavía es difícil manejar estos dispositivos: quien tiene uno sabe cuántos botones o sensores hay con las inscripciones: "Ragú", "Asado", etc. El autor de este artículo vio un mosaico con las palabras "Navy Borscht" y "Pretanière Soup" enumeradas por separado.

Sin embargo, las cocinas de inducción tienen muchas ventajas frente a otras:

• Casi cero, a diferencia de las microondas, PES, incluso siéntese usted mismo en este mosaico.
• Posibilidad de programación para la elaboración de los platos más complejos.
• Derretir chocolate, derretir pescado y grasa de ave, hacer caramelo sin el menor signo de quemado.
• Alta eficiencia económica como resultado del calentamiento rápido y la concentración casi completa del calor en los utensilios de cocina.

Hasta el último punto: mira la fig. a la derecha, hay gráficos para calentar la cocción en una cocina de inducción y un quemador de gas. Aquellos que estén familiarizados con la integración comprenderán de inmediato que el inductor es un 15-20% más económico y no se puede comparar con un "panqueque" de hierro fundido. El costo del dinero por energía al cocinar la mayoría de los platos para una cocina de inducción es comparable a una estufa de gas, e incluso menos para guisar y cocinar sopas espesas. El inductor sigue siendo inferior al gas solo durante el horneado, cuando se requiere un calentamiento uniforme desde todos los lados.

Video: calentador de cocina de inducción fallido

Finalmente

Por lo tanto, es mejor comprar aparatos eléctricos de inducción listos para usar para calentar agua y cocinar, será más barato y más fácil. Pero no estará de más poner en marcha un horno de crisol de inducción casero en un taller casero: estarán disponibles métodos sutiles de fusión y tratamiento térmico de metales. Solo debe recordar PES con microondas y seguir estrictamente las reglas de diseño, fabricación y operación.