Schéma indukčnej pece urobte si sám. Tavenie kovu doma v indukčnej elektrickej peci. Pec na tavenie kovu na zváracom invertore

Princípom indukčného ohrevu je premena energie elektromagnetického poľa absorbovaného elektricky vodivým ohrievaným predmetom na tepelnú energiu.

V indukčných vykurovacích zariadeniach je elektromagnetické pole vytvárané induktorom, ktorým je viacotáčková valcová cievka (solenoid). Cez induktor prechádza striedavý elektrický prúd, v dôsledku čoho okolo induktora vzniká časovo premenné striedavé magnetické pole. Ide o prvú transformáciu energie elektromagnetického poľa opísanú prvou Maxwellovou rovnicou.

Predmet, ktorý sa má ohrievať, je umiestnený vo vnútri alebo v blízkosti induktora. Meniaci sa (v čase) tok vektora magnetickej indukcie vytvorený induktorom preniká do vyhrievaného predmetu a indukuje elektrické pole. Elektrické čiary tohto poľa sú umiestnené v rovine kolmej na smer magnetického toku a sú uzavreté, t.j. elektrické pole vo vyhrievanom objekte má vírový charakter. Pôsobením elektrického poľa podľa Ohmovho zákona vznikajú vodivé prúdy (vírivé prúdy). Ide o druhú transformáciu energie elektromagnetického poľa opísanú druhou Maxwellovou rovnicou.

Vo vykurovanom objekte sa energia indukovaného striedavého elektrického poľa nevratne premieňa na teplo. Takýto tepelný rozptyl energie, ktorý vedie k zahrievaniu objektu, je určený existenciou vodivých prúdov (vírivých prúdov). Ide o tretiu transformáciu energie elektromagnetického poľa a energetický pomer tejto transformácie popisuje Lenz-Jouleov zákon.

Opísané transformácie energie elektromagnetického poľa umožňujú:
1) preniesť elektrickú energiu induktora na vyhrievaný predmet bez použitia kontaktov (na rozdiel od odporových pecí)
2) uvoľňovanie tepla priamo vo vykurovanom objekte (tzv. "pec s vnútorným zdrojom vykurovania" v terminológii prof. N. V. Okorokova), v dôsledku čoho je využitie tepelnej energie najdokonalejšie a vykurovanie rýchlosť sa výrazne zvyšuje (v porovnaní s takzvanými " pecami s externým zdrojom ohrevu).

Veľkosť intenzity elektrického poľa vo vyhrievanom objekte je ovplyvnená dvoma faktormi: veľkosťou magnetického toku, t. j. počtom siločiar magnetického poľa prenikajúcich objektom (alebo spojených s vyhrievaným objektom) a frekvenciou dodávky. prúd, t.j. frekvencia zmien (v čase) magnetického toku viazaného na vyhrievaný predmet.

To umožňuje vykonávať dva typy indukčných vykurovacích zariadení, ktoré sa líšia dizajnom aj prevádzkovými vlastnosťami: indukčné inštalácie s jadrom a bez jadra.

Indukčné vykurovacie zariadenia sa podľa technologického účelu delia na taviace pece na tavenie kovov a vykurovacie zariadenia na tepelné spracovanie (kalenie, popúšťanie), na priebežný ohrev obrobkov pred plastickou deformáciou (kovanie, lisovanie), na zváranie, spájkovanie a naváranie, pre produkty chemického a tepelného spracovania atď.

Podľa frekvencie zmeny prúdu dodávajúceho indukčné vykurovacie zariadenie existujú:
1) zariadenia s priemyselnou frekvenciou (50 Hz), napájané priamo zo siete alebo cez transformátory na zníženie napätia;
2) inštalácie so zvýšenou frekvenciou (500-10000 Hz), napájané elektrickými alebo polovodičovými frekvenčnými meničmi;
3) vysokofrekvenčné inštalácie (66 000-440 000 Hz a viac), napájané elektrónkovými elektronickými generátormi.

Jadrové indukčné vykurovacie jednotky

V taviacej peci (obr. 1) je na uzavretom jadre z elektrooceľového plechu (hrúbka plechu 0,5 mm) namontovaný valcový viacotáčkový induktor z medenej profilovanej rúrky. Žiaruvzdorná keramická výstelka je umiestnená okolo induktora s úzkym prstencovým kanálom (horizontálnym alebo vertikálnym), kde sa nachádza tekutý kov. Nevyhnutnou podmienkou prevádzky je uzavretý elektricky vodivý krúžok. Preto nie je možné v takejto peci roztaviť jednotlivé kusy pevného kovu. Na spustenie pece je potrebné naliať časť tekutého kovu z inej pece do kanála alebo nechať časť tekutého kovu z predchádzajúcej taveniny (zvyšková kapacita pece).

Obr.1. Schéma zariadenia indukčnej kanálovej pece: 1 - indikátor; 2 - kov; 3 - kanál; 4 - magnetický obvod; Ф - hlavný magnetický tok; Ф 1р a Ф 2р - magnetické toky rozptylu; U 1 a I 1 - napätie a prúd v obvode induktora; I 2 - vodivý prúd v kove

V oceľovom magnetickom obvode indukčnej kanálovej pece je uzavretý veľký pracovný magnetický tok a len malá časť celkového magnetického toku vytvoreného induktorom je uzavretá vzduchom vo forme rozptylového toku. Preto takéto pece úspešne pracujú pri priemyselnej frekvencii (50 Hz).

V súčasnosti je vo VNIIETO vyvinutých veľké množstvo typov a prevedení takýchto pecí (jednofázové a viacfázové s jedným a viacerými kanálmi, s vertikálnymi a horizontálnymi uzavretými kanálmi rôznych tvarov). Tieto pece sa používajú na tavenie neželezných kovov a zliatin s relatívne nízkou teplotou tavenia, ako aj na výrobu vysoko kvalitnej liatiny. Pri tavení liatiny sa pec používa buď ako hromadič (mixér) alebo ako taviaca jednotka. Konštrukcia a technické charakteristiky moderných indukčných pecí sú uvedené v špeciálnej literatúre.

Bezjadrové indukčné vykurovacie jednotky

V taviacej peci (obr. 2) je roztavený kov umiestnený v keramickom tégliku umiestnenom vo vnútri valcového viacotáčkového induktora. vyrobené z medenej profilovanej rúrky, cez ktorú prechádza chladiaca voda. Môžete sa dozvedieť viac o konštrukcii induktora.

Neprítomnosť oceľového jadra vedie k prudkému zvýšeniu únikového magnetického toku; počet magnetických siločiar spojených s kovom v tégliku bude extrémne malý. Táto okolnosť vyžaduje zodpovedajúce zvýšenie frekvencie zmeny (v čase) elektromagnetického poľa. Preto je pre efektívnu prevádzku indukčných kelímkových pecí potrebné napájať ich prúdmi so zvýšenou a v niektorých prípadoch aj vysokou frekvenciou z vhodných prúdových meničov. Takéto pece majú veľmi nízky prirodzený účinník (cos φ=0,03-0,10). Preto je potrebné použiť kondenzátory na kompenzáciu jalového (indukčného) výkonu.

V súčasnosti je vo VNIIETO vyvinutých niekoľko typov indukčných téglikových pecí vo forme vhodných veľkostných rozsahov (z hľadiska kapacity) vysokej, vysokej a priemyselnej frekvencie, na tavenie ocele (typ IST).

Ryža. 2. Schéma zariadenia indukčnej kelímkovej pece: 1 - induktor; 2 - kov; 3 - téglik (šípky ukazujú trajektóriu cirkulácie tekutého kovu v dôsledku elektrodynamických javov)

Výhody téglikových pecí sú nasledovné: teplo sa uvoľňuje priamo v kove, vysoká rovnomernosť kovu v chemickom zložení a teplote, žiadne zdroje kontaminácie kovu (okrem výstelky téglika), jednoduchá kontrola a regulácia procesu tavenia, hygienická práca podmienky. Okrem toho sa indukčné téglikové pece vyznačujú: vyššou produktivitou v dôsledku vysokého špecifického (na jednotku kapacity) vykurovacieho výkonu; schopnosť roztaviť pevnú vsádzku bez opustenia kovu z predchádzajúcej taveniny (na rozdiel od kanálových pecí); nízka hmotnosť obloženia v porovnaní s hmotnosťou kovu, ktorá znižuje akumuláciu tepelnej energie vo výmurovke téglika, znižuje tepelnú zotrvačnosť pece a robí taviace pece tohto typu mimoriadne vhodnými na periodickú prevádzku s prestávkami medzi taveninami, najmä pre tvarovne a zlievarne strojárskych závodov; kompaktnosť pece, ktorá umožňuje jednoducho izolovať pracovný priestor od okolia a vykonávať tavenie vo vákuu alebo v plynnom médiu daného zloženia. Preto sú vákuové indukčné téglikové pece (typ ISV) široko používané v metalurgii.

Spolu s výhodami majú indukčné kelímkové pece nasledujúce nevýhody: prítomnosť relatívne studených trosiek (teplota trosky je nižšia ako teplota kovu), ktoré sťažujú vykonávanie rafinačných procesov pri tavení vysokokvalitných ocelí; zložité a drahé elektrické zariadenia; nízka trvanlivosť výstelky pri prudkých teplotných výkyvoch v dôsledku malej tepelnej zotrvačnosti výstelky téglika a erodačného účinku tekutého kovu pri elektrodynamických javoch. Preto sa takéto pece používajú na pretavovanie legovaného odpadu, aby sa znížilo plytvanie prvkami.

Referencie:
1. Egorov A.V., Morzhin A.F. Elektrické pece (na výrobu ocele). M.: "Hutníctvo", 1975, 352 s.

Indukčnú pec možno použiť na tavenie malého množstva kovu, oddeľovanie a rafináciu drahých kovov a ohrievanie kovových výrobkov na kalenie alebo temperovanie.

Okrem toho sa takéto kachle navrhujú na vykurovanie domu. Indukčné pece sú komerčne dostupné, ale je zaujímavejšie a lacnejšie vyrobiť takúto rúru vlastnými rukami.

Princíp činnosti indukčnej pece je založený na ohreve materiálu pomocou vírivých prúdov.

Na získanie takýchto prúdov sa používa takzvaný induktor, čo je induktor obsahujúci len niekoľko závitov hrubého drôtu.

Induktor je napájaný zo siete striedavého prúdu 50 Hz (niekedy cez znižovací transformátor) alebo z vysokofrekvenčného generátora.

Striedavý prúd pretekajúci cez induktor generuje striedavé magnetické pole, ktoré preniká priestorom. Ak sa v tomto priestore nájde nejaký materiál, tak sa v ňom indukujú prúdy, ktoré začnú tento materiál ohrievať. Ak je týmto materiálom voda, potom jeho teplota stúpne, a ak je to kov, potom sa po chvíli začne topiť.

Indukčné pece sú dvoch typov:

• pece s magnetickým jadrom;
• pece bez magnetického obvodu.

Zásadný rozdiel medzi týmito dvoma typmi pecí spočíva v tom, že v prvom prípade je induktor umiestnený vo vnútri taviaceho sa kovu av druhom - vonku. Prítomnosť magnetického obvodu zvyšuje hustotu magnetického poľa prenikajúceho do kovu umiestneného v tégliku, čo uľahčuje jeho zahrievanie.

Príkladom indukčnej pece s magnetickým jadrom je kanálová indukčná pec. Schéma takejto pece zahŕňa uzavretý magnetický obvod vyrobený z transformátorovej ocele, na ktorom je umiestnené primárne vinutie - tlmivka a prstencový téglik, v ktorom je umiestnený materiál na tavenie. Téglik je vyrobený z tepelne odolného dielektrika. Napájanie takejto inštalácie sa vykonáva zo siete striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz alebo generátora so zvýšenou frekvenciou 400 Hz.

Takéto pece sa používajú na tavenie duralu, neželezných kovov alebo výrobu kvalitnej liatiny.

Kelímkové pece, ktoré nemajú magnetický obvod, sú bežnejšie. Neprítomnosť magnetického obvodu v peci vedie k tomu, že magnetické pole vytvorené priemyselnými frekvenčnými prúdmi je silne rozptýlené v okolitom priestore. A aby sa zvýšila hustota magnetického poľa v dielektrickom tégliku s taviacim sa materiálom, je potrebné použiť vyššie frekvencie. Uvažuje sa, že ak je indukčný obvod naladený na rezonanciu s frekvenciou napájacieho napätia a priemer téglika je úmerný rezonančnej vlnovej dĺžke, potom až 75 % energie elektromagnetického poľa môže byť sústredených v oblasť téglika.

Schéma výroby indukčnej pece

Štúdie ukázali, že na zabezpečenie efektívneho tavenia kovov v téglikovej peci je žiaduce, aby frekvencia napätia napájajúceho induktor prevyšovala rezonančnú frekvenciu 2-3 krát. To znamená, že takáto pec pracuje na druhej alebo tretej harmonickej frekvencii. Navyše pri prevádzke na takýchto vyšších frekvenciách dochádza k lepšiemu premiešaniu zliatiny, čo zlepšuje jej kvalitu. Režim využívajúci ešte vyššie frekvencie (piata alebo šiesta harmonická) je možné použiť na povrchové nauhličovanie alebo kalenie kovu, ktoré je spojené s výskytom skinefektu, teda vytlačením vysokofrekvenčného elektromagnetického poľa na povrch obrobok.

Závery pre sekciu:

1. Existujú dve verzie indukčnej pece - s magnetickým obvodom a bez magnetického obvodu.
2. Kanálová pec, ktorá patrí k prvej verzii pecí, je konštrukčne zložitejšia, ale môže byť napájaná priamo z 50 Hz siete alebo 400 Hz siete so zvýšenou frekvenciou.
3. Tégliková pec, ktorá patrí k peciam druhého typu, je konštrukčne jednoduchšia, ale na napájanie induktora vyžaduje vysokofrekvenčný generátor.

Ak je sporák vykurovacím zariadením pre praktické potreby, potom je pre dekoráciu a pohodlie potrebný krb. , ako aj príklad objednania krbu s oblúkom.

Prečítajte si o tom, ako si vybrať správny elektrický vykurovací kotol.

A tu sa dozviete, ako funguje automatizácia pre plynové vykurovacie kotly. Kotly podľa spôsobu inštalácie a typov prchavých systémov.

Konštrukcia a parametre indukčných pecí

Suchšie

Jednou z možností výroby indukčnej pece vlastnými rukami je kanál.

Na jeho výrobu môžete použiť bežný zvárací transformátor pracujúci pri frekvencii 50 Hz.

V tomto prípade musí byť sekundárne vinutie transformátora nahradené prstencovým téglikom.

V takejto peci sa môže roztaviť až 300-400 g neželezných kovov a spotrebuje 2-3 kW energie. Takáto pec bude mať vysokú účinnosť a umožní taviť vysoko kvalitný kov.

Hlavnou ťažkosťou pri výrobe kanálovej indukčnej pece vlastnými rukami je získanie vhodného téglika.

Na výrobu téglika by sa mal použiť materiál s vysokými dielektrickými vlastnosťami a vysokou pevnosťou. Ako napríklad elektroporcelán. Ale takýto materiál nie je ľahké nájsť, ale ešte ťažšie sa spracuje doma.

téglik

Najdôležitejšie prvky kelímkovej pece indukčného typu sú:

• induktor;
• generátor napájacieho napätia.

Ako induktor pre téglikové pece do 3 kW môžete použiť medenú rúrku alebo drôt s priemerom 10 mm alebo medenú zbernicu s prierezom 10 mm². Priemer induktora môže byť približne 100 mm. Počet otočení je od 8 do 10.

V tomto prípade existuje veľa modifikácií induktora. Môže byť napríklad vyrobený vo forme osmičky, trojlístka alebo iného tvaru.

Počas prevádzky sa induktor zvyčajne veľmi zahrieva. V priemyselných vzorkách pre induktor sa používa vodné chladenie závitov.

Doma je použitie tejto metódy ťažké, ale induktor môže normálne fungovať 20-30 minút, čo je dosť na domácu úlohu.

Tento režim činnosti induktora však spôsobuje výskyt vodného kameňa na jeho povrchu, čo výrazne znižuje účinnosť pece. Preto je potrebné z času na čas vymeniť induktor za nový. Niektorí odborníci odporúčajú zakryť induktor tepelne odolným materiálom na ochranu pred prehriatím.

Vysokofrekvenčný alternátor je ďalším dôležitým prvkom kelímkovej pece indukčného typu. Je možné zvážiť niekoľko typov takýchto generátorov:

• tranzistorový generátor;
• tyristorový generátor;
• MOSFET generátor.

Najjednoduchším alternátorom na napájanie tlmivky je generátor s vlastným budením, ktorého obvod má jeden tranzistor typu KT825, dva odpory a spätnú cievku. Takýto generátor môže generovať výkon až 300 W a výkon generátora sa upravuje zmenou konštantného napätia zdroja energie. Napájanie musí poskytovať až 25 A.

Generátor na báze tyristora navrhnutý pre téglikovú pec obsahuje tyristor typu T122-10-12, dinistor KN102E, množstvo diód a impulzný transformátor v obvode. Tyristor pracuje v pulznom režime.

DIY indukčná pec

Takéto mikrovlnné žiarenie môže nepriaznivo ovplyvniť ľudské zdravie. V súlade s ruskými bezpečnostnými normami je povolené pracovať s vysokofrekvenčnými vibráciami pri hustote toku elektromagnetickej energie maximálne 1-30 mW / m². Pre tento generátor, ako ukazujú výpočty, toto žiarenie vo vzdialenosti 2,5 m od zdroja dosahuje 1,5 W / m². Táto hodnota je neprijateľná.

Obvod oscilátora MOSFET obsahuje štyri MOSFETy typu IRF520 a IRFP450 a je to push-pull oscilátor s nezávislým budením a tlmivkou, ktorá je súčasťou mostíkového obvodu. Ako hlavný oscilátor sa používa čip IR2153. Na chladenie tranzistorov je potrebný radiátor s plochou najmenej 400 cm² a prúdenie vzduchu.
Tento generátor dokáže dodať výkon až 1 kW a meniť frekvenciu kmitov od 10 kHz do 10 MHz. Vďaka tomu môže pec s generátorom tohto typu pracovať v režime tavenia aj v povrchovom ohreve.

Sporák s dlhým horením môže pracovať na jednej karte 10 až 20 hodín. Pri výrobe je potrebné vziať do úvahy konštrukčné vlastnosti tak, aby vydávalo maximum tepla s minimálnou spotrebou energie. Informácie o tom, ako správne zostaviť rúru, nájdete na našej webovej stránke.

Možno vás bude zaujímať informácia o plynových ohrievačoch garáže. Čo by to malo byť, aby sa zabezpečilo teplo a bezpečnosť, prečítajte si materiál.

Použitie kúrenia

Na vykurovanie domu sa kachle tohto typu zvyčajne používajú v spojení s teplovodným kotlom.

Jednou z možností domáceho teplovodného kotla indukčného typu je prevedenie, ktoré ohrieva potrubie s pretekajúcou vodou pomocou tlmivky, ktorá je napájaná zo siete pomocou RF zváracieho invertora.

Ako však ukazuje analýza takýchto systémov, v dôsledku veľkých strát energie elektromagnetického poľa v dielektrickej trubici je účinnosť takýchto systémov extrémne nízka. Okrem toho je na vykurovanie domu potrebné veľmi veľké množstvo elektriny, čo spôsobuje, že takéto vykurovanie je ekonomicky nerentabilné.

Z tejto časti môžeme vyvodiť záver:

1. Najprijateľnejšou možnosťou pre indukčnú pec pre domácich majstrov je verzia téglika s tranzistorovým generátorom energie MOS.
2. Používanie indukčnej pece pre domácich majstrov na vykurovanie vášho domova nie je ekonomicky výhodné. V tomto prípade je lepšie zakúpiť továrenský systém.

Prevádzkové vlastnosti

Dôležitou otázkou pri používaní indukčnej rúry je bezpečnosť.

Ako bolo uvedené vyššie, pece téglikového typu používajú vysokofrekvenčné napájacie zdroje.

Preto pri prevádzke indukčnej pece musí byť induktor umiestnený vertikálne, pred zapnutím pece musí byť na induktor nasadený uzemnený štít. Keď je pec zapnutá, je potrebné z diaľky pozorovať procesy prebiehajúce v tégliku a po dokončení práce ju ihneď vypnúť.

Pri prevádzke vlastnej indukčnej pece musíte:

1. Vykonajte kroky na ochranu používateľa rúry pred možným vysokofrekvenčným žiarením.
2. Berte do úvahy možnosť popálenia induktorom.

Pri práci s rúrou treba počítať aj s tepelným nebezpečenstvom. Dotyk horúceho induktora na pokožku môže spôsobiť vážne popáleniny.

Indukčný ohrev nie je možný bez použitia troch hlavných prvkov:

• induktor;
• generátor;
• vykurovacie teleso.

Induktor je cievka, zvyčajne vyrobená z medeného drôtu, ktorá vytvára magnetické pole. Alternátor sa používa na výrobu vysokofrekvenčného prúdu zo štandardného 50 Hz prúdu pre domácnosť. Ako vykurovacie teleso sa používa kovový predmet, ktorý je schopný absorbovať tepelnú energiu pod vplyvom magnetického poľa.

Ak tieto prvky správne pripojíte, môžete získať vysokovýkonné zariadenie, ktoré je ideálne na ohrev kvapalného chladiva a vykurovanie domu. Pomocou generátora sa do induktora privádza elektrický prúd s potrebnými charakteristikami, t.j. na medenej cievke. Pri prechode cez ňu vytvára prúd nabitých častíc magnetické pole.

Princíp činnosti indukčných ohrievačov je založený na výskyte elektrických prúdov vo vnútri vodičov, ktoré sa objavujú pod vplyvom magnetických polí.

Zvláštnosťou poľa je, že má schopnosť meniť smer elektromagnetických vĺn pri vysokých frekvenciách. Ak sa do tohto poľa umiestni akýkoľvek kovový predmet, začne sa bez priameho kontaktu s induktorom pod vplyvom vytvorených vírivých prúdov zahrievať.

Vysokofrekvenčný elektrický prúd prúdiaci z meniča do indukčnej cievky vytvára magnetické pole s neustále sa meniacim vektorom magnetických vĺn. Kov umiestnený v tomto poli sa rýchlo zahrieva

Nedostatok kontaktu umožňuje, aby boli straty energie pri prechode z jedného typu na druhý zanedbateľné, čo vysvetľuje zvýšenú účinnosť indukčných kotlov.

Na ohrev vody pre vykurovací okruh stačí zabezpečiť jej kontakt s kovovým ohrievačom. Často sa ako vykurovacie teleso používa kovová rúrka, cez ktorú jednoducho prechádza prúd vody. Voda súčasne ochladzuje ohrievač, čo výrazne zvyšuje jeho životnosť.

Elektromagnet indukčného zariadenia sa získa navinutím drôtu okolo jadra feromagnetika. Výsledná indukčná cievka sa zahrieva a odovzdáva teplo ohrievanému telesu alebo chladiacej kvapaline prúdiacej v blízkosti cez výmenník tepla

Literatúra

• Babat G. I., Svenchansky A. D. Elektrické priemyselné pece. - M. : Gosenergoizdat, 1948. - 332 s.
• Burak Ya. I., Ogirko I. V. Optimálny ohrev valcového plášťa s teplotne závislými charakteristikami materiálu // Mat. metódy a fiz.-mekh. poliach. - 1977. - Vydanie. 5. - S. 26-30.
• Vasiliev A.S. Lampové generátory pre vysokofrekvenčný ohrev. - L.: Mashinostroenie, 1990. - 80 s. - (Knižnica vysokofrekvenčného termistu; Vydanie 15). - 5300 kópií. - ISBN 5-217-00923-3.
• Vlasov V.F. Kurz rádiotechniky. - M. : Gosenergoizdat, 1962. - 928 s.
• Izyumov N. M., Linde D. P. Základy rádiotechniky. - M. : Gosenergoizdat, 1959. - 512 s.
• Lozinský M.G. Priemyselné využitie indukčného ohrevu. - M.: Vydavateľstvo Akadémie vied ZSSR, 1948. - 471 s.
• Využitie vysokofrekvenčných prúdov v elektrotermii / Ed. A. E. Sluchotskij. - L.: Mashinostroenie, 1968. - 340 s.
• Slukhotsky A. E. Induktory. - L.: Mashinostroenie, 1989. - 69 s. - (Knižnica vysokofrekvenčného termistu; Vydanie 12). - 10 000 kópií. - ISBN 5-217-00571-8.
• Vogel A.A. Indukčná metóda na udržiavanie tekutých kovov v suspenzii / Ed. A. N. Šamová. - 2. vyd., opravené. - L.: Mashinostroenie, 1989. - 79 s. - (Knižnica vysokofrekvenčného termistu; Vydanie 11). - 2950 kópií. -

Princíp fungovania

Posledná možnosť, ktorá sa najčastejšie používa vo vykurovacích kotloch, sa stala žiadanou kvôli jednoduchosti jej implementácie. Princíp činnosti indukčnej vykurovacej jednotky je založený na prenose energie magnetického poľa do chladiacej kvapaliny (vody). Magnetické pole sa vytvára v induktore. Striedavý prúd prechádzajúci cievkou vytvára vírivé prúdy, ktoré premieňajú energiu na teplo.

Princíp fungovania inštalácie indukčného ohrevu

Voda privádzaná spodným potrubím do kotla sa ohrieva prenosom energie a vystupuje cez horné potrubie a dostáva sa ďalej do vykurovacieho systému. Na vytvorenie tlaku sa používa vstavané čerpadlo. Neustále cirkulujúca voda v kotle neumožňuje prehriatie prvkov. Okrem toho počas prevádzky nosič tepla vibruje (pri nízkej hladine hluku), v dôsledku čoho nie je možné usadzovať vodný kameň na vnútorných stenách kotla.

Indukčné ohrievače je možné realizovať rôznymi spôsobmi.

Výpočet výkonu

Pretože indukčná metóda tavenia ocele je lacnejšia ako podobné metódy založené na použití vykurovacieho oleja, uhlia a iných nosičov energie, výpočet indukčnej pece začína výpočtom výkonu jednotky.

Výkon indukčnej pece je rozdelený na aktívny a užitočný, každý z nich má svoj vlastný vzorec.

Ako počiatočné údaje potrebujete vedieť:

• kapacita pece, v uvažovanom prípade, sa napríklad rovná 8 tonám;
• výkon jednotky (berie sa jeho maximálna hodnota) - 1300 kW;
• frekvencia prúdu - 50 Hz;
• produktivita pece je 6 ton za hodinu.

Je tiež potrebné vziať do úvahy roztavený kov alebo zliatinu: podľa stavu je to zinok. Toto je dôležitý bod, tepelná bilancia tavenia liatiny v indukčnej peci, ako aj iných zliatin.

Užitočná sila, ktorá sa prenáša na tekutý kov:

• Рpol \u003d Wteor × t × P,
• Wtheor - merná spotreba energie, je teoretická a ukazuje prehriatie kovu o 10C;
• P - produktivita pece, t/h;
• t - teplota prehriatia zliatiny alebo kovového bloku v kúpeľovej peci, 0C
• Рpol \u003d 0,298 × 800 × 5,5 \u003d 1430,4 kW.

Aktívny výkon:

• P \u003d Rpol / Yuterm,
• Rpol - prevzaté z predchádzajúceho vzorca, kW;
• Yuterm - účinnosť zlievarenskej pece, jej limity sú od 0,7 do 0,85, v priemere zaberajú 0,76.
• P \u003d 1311,2 / 0,76 \u003d 1892,1 kW, hodnota sa zaokrúhli nahor na 1900 kW.

V záverečnej fáze sa vypočíta výkon induktora:

• Kôra \u003d P / N,
• P je aktívny výkon pece, kW;
• N je počet induktorov umiestnených na peci.
• Kôra \u003d 1900 / 2 \u003d 950 kW.

Spotreba energie indukčnej pece pri tavení ocele závisí od jej výkonu a typu induktora.

Komponenty pece

Ak teda máte záujem o indukčnú minirúru pre domácich majstrov, potom je dôležité vedieť, že jej hlavným prvkom je vykurovacia špirála. V prípade domácej verzie stačí použiť tlmivku z holej medenej rúrky s priemerom 10 mm

Pre induktor sa používa vnútorný priemer 80-150 mm a počet závitov je 8-10. Je dôležité, aby sa zákruty nedotýkali a vzdialenosť medzi nimi bola 5-7 mm. Časti induktora sa nesmú dotýkať jeho tienidla, minimálna vzdialenosť musí byť 50 mm.

Ak sa chystáte urobiť si indukčnú pec vlastnými rukami, mali by ste vedieť, že voda alebo nemrznúca zmes chladia induktory v priemyselnom meradle. V prípade nízkeho výkonu a krátkej prevádzky vytvoreného zariadenia je možné zaobísť sa bez chladenia. Počas prevádzky sa však induktor veľmi zahrieva a vodný kameň na medi môže nielen drasticky znížiť účinnosť zariadenia, ale tiež viesť k úplnej strate jeho výkonu. Nie je možné vyrobiť induktor s chladením svojpomocne, preto bude potrebné ho pravidelne vymieňať. Nemalo by sa používať nútené chladenie vzduchom, pretože prípad ventilátora umiestneného blízko cievky k sebe „pritiahne“ EMF, čo povedie k prehriatiu a zníženiu účinnosti pece.

Problém indukčného ohrevu obrobkov z magnetických materiálov

Ak invertor na indukčný ohrev nie je samooscilátor, nemá samoladiaci obvod (PLL) a pracuje z externého hlavného oscilátora (pri frekvencii blízkej rezonančnej frekvencii oscilačnej "induktorovej - kompenzačnej kondenzátorovej banky" obvod). V momente, keď sa do induktora vloží obrobok vyrobený z magnetického materiálu (ak sú rozmery obrobku dostatočne veľké a úmerné rozmerom induktora), indukčnosť induktora sa prudko zvýši, čo vedie k prudkému poklesu prirodzenej rezonancie. frekvencia oscilačného obvodu a jej odchýlka od frekvencie hlavného oscilátora. Obvod vypadne z rezonancie s hlavným oscilátorom, čo vedie k zvýšeniu jeho odporu a prudkému zníženiu výkonu prenášaného na obrobok. Ak je výkon jednotky riadený externým zdrojom, potom prirodzenou reakciou obsluhy je zvýšenie napájacieho napätia jednotky. Keď sa obrobok zahreje na Curieho bod, jeho magnetické vlastnosti zmiznú, vlastná frekvencia oscilačného obvodu sa vráti späť na frekvenciu hlavného oscilátora. Odpor obvodu prudko klesá, spotreba prúdu prudko stúpa. Ak obsluha nestihne odstrániť zvýšené napájacie napätie, jednotka sa prehrieva a zlyhá.
Ak je inštalácia vybavená automatickým riadiacim systémom, potom by riadiaci systém mal monitorovať prechod cez Curieov bod a automaticky znížiť frekvenciu hlavného oscilátora, pričom ho prispôsobí rezonancii s oscilačným obvodom (alebo zníži dodávaný výkon, ak frekvencia zmena je neprijateľná).

Ak sa zahrievajú nemagnetické materiály, potom na vyššie uvedenom nezáleží. Zavedením obrobku z nemagnetického materiálu do tlmivky sa prakticky nemení indukčnosť tlmivky a neposúva sa rezonančná frekvencia pracovného oscilačného obvodu a nie je potrebný riadiaci systém.

Ak sú rozmery obrobku oveľa menšie ako rozmery induktora, potom to tiež výrazne neposúva rezonanciu pracovného obvodu.

indukčné variče

Hlavný článok: Indukčný varič

Indukčný varič- elektrický kuchynský sporák, ktorý ohrieva kovové riady indukovanými vírivými prúdmi generovanými vysokofrekvenčným magnetickým poľom, s frekvenciou 20-100 kHz.

Takýto sporák má vysokú účinnosť v porovnaní s vykurovacími prvkami elektrických sporákov, pretože na ohrev skrine sa spotrebuje menej tepla a okrem toho nedochádza k zrýchleniu a ochladzovaniu (keď sa plytvá generovaná energia, ktorá nie je absorbovaná riadom). ).

Indukčné taviace pece

Hlavný článok: Indukčná kelímková pec

Indukčné (bezkontaktné) taviace pece - elektrické pece na tavenie a prehrievanie kovov, v ktorých dochádza k ohrevu v dôsledku vírivých prúdov, ktoré sa vyskytujú v kovovom tégliku (a kove), alebo len v kove (ak nie je téglik vyrobený z kovu); tento spôsob ohrevu je účinnejší, ak je téglik zle izolovaný).

Používa sa v zlievarňach tovární, ako aj v presných odlievacích dielňach a opravovniach strojárskych závodov na získanie vysoko kvalitných oceľových odliatkov. V grafitovom tégliku je možné taviť neželezné kovy (bronz, mosadz, hliník) a ich zliatiny. Indukčná pec funguje na princípe transformátora, v ktorom je primárne vinutie vodou chladená tlmivka, sekundárne a zároveň záťaž je kov v tégliku. K zahrievaniu a taveniu kovu dochádza v dôsledku prúdov v ňom, ktoré vznikajú pod vplyvom elektromagnetického poľa vytvoreného induktorom.

História indukčného ohrevu

Objav elektromagnetickej indukcie v roku 1831 patrí Michaelovi Faradayovi. Pri pohybe vodiča v poli magnetu sa v ňom indukuje EMF, rovnako ako pri pohybe magnetu, ktorého siločiary pretínajú vodivý obvod. Prúd v obvode sa nazýva indukčný. Vynálezy mnohých zariadení sú založené na zákone elektromagnetickej indukcie, vrátane tých určujúcich - generátorov a transformátorov, ktoré vyrábajú a distribuujú elektrickú energiu, ktorá je základným základom celého elektrotechnického priemyslu.

V roku 1841 James Joule (a nezávisle od neho Emil Lenz) sformuloval kvantitatívny odhad tepelného účinku elektrického prúdu: „Sila tepla uvoľneného na jednotku objemu média počas toku elektrického prúdu je úmerná produktu. hustoty elektrického prúdu a veľkosti intenzity elektrického poľa“ (Jouleov zákon - Lenz). Tepelný účinok indukovaného prúdu dal podnet k hľadaniu zariadení na bezkontaktné zahrievanie kovov. Prvé pokusy na ohrev ocele pomocou indukčného prúdu uskutočnil E. Colby v USA.

Prvý úspešne fungujúci tzv. Kanálová indukčná pec na tavenie ocele bola postavená v roku 1900 spoločnosťou Benedicks Bultfabrik v Gysingu vo Švédsku. V úctyhodnom časopise tej doby "THE ENGINEER" sa 8. júla 1904 objavil slávny, kde švédsky vynálezca inžinier F. A. Kjellin hovorí o svojom vývoji. Pec bola napájaná jednofázovým transformátorom. Tavenie prebiehalo v tégliku vo forme prstenca, kov v ňom predstavoval sekundárne vinutie transformátora napájaného prúdom 50-60 Hz.

Prvá 78 kW pec bola uvedená do prevádzky 18. marca 1900 a ukázala sa ako veľmi neekonomická, keďže kapacita tavenia bola len 270 kg ocele za deň. Ďalšia pec bola vyrobená v novembri toho istého roku s výkonom 58 kW a kapacitou 100 kg na oceľ. Pec vykazovala vysokú rentabilitu, kapacita tavenia bola od 600 do 700 kg ocele za deň. Opotrebenie vplyvom teplotných výkyvov však bolo na neprijateľnej úrovni, časté výmeny obloženia znižovali výslednú účinnosť.

Vynálezca dospel k záveru, že pre maximálny výkon tavenia je potrebné ponechať značnú časť taveniny počas vypúšťania, čím sa predíde mnohým problémom vrátane opotrebovania obloženia. Tento spôsob tavenia ocele so zvyškom, ktorý sa začal nazývať „bažina“, sa v niektorých odvetviach, kde sa používajú veľkokapacitné pece, zachoval dodnes.

V máji 1902 bola uvedená do prevádzky výrazne vylepšená pec s kapacitou 1800 kg, výtlak bol 1000-1100 kg, bilancia 700-800 kg, výkon 165 kW, kapacita tavenia ocele mohla dosiahnuť až 4100 kg za deň! Takýto výsledok spotreby energie 970 kWh/t zaujme svojou účinnosťou, ktorá nie je o nič nižšia ako moderná produktivita okolo 650 kWh/t. Podľa výpočtov vynálezcu zo spotreby energie 165 kW išlo do strát 87,5 kW, užitočný tepelný výkon bol 77,5 kW a dosiahla sa veľmi vysoká celková účinnosť 47 %. Ziskovosť sa vysvetľuje prstencovým dizajnom téglika, ktorý umožnil vyrobiť viacotáčkovú tlmivku s nízkym prúdom a vysokým napätím - 3000 V. Moderné pece s valcovým téglikom sú oveľa kompaktnejšie, vyžadujú menšie kapitálové investície, sú jednoduchšie prevádzkovať, vybavené mnohými vylepšeniami počas sto rokov ich vývoja, ale účinnosť je zvýšená bezvýznamne. Je pravda, že vynálezca vo svojej publikácii ignoroval skutočnosť, že elektrina sa neplatí za činný výkon, ale za plný výkon, ktorý je pri frekvencii 50-60 Hz približne dvakrát vyšší ako činný výkon. A v moderných peciach je jalový výkon kompenzovaný kondenzátorovou bankou.

Inžinier F. A. Kjellin svojim vynálezom položil základ pre vývoj priemyselných kanálových pecí na tavenie neželezných kovov a ocele v priemyselných krajinách Európy a Ameriky. Prechod z 50-60 Hz kanálových pecí na moderné vysokofrekvenčné téglikové pece trval od roku 1900 do roku 1940.

Vykurovací systém

Na výrobu indukčného ohrievača používajú skúsení remeselníci jednoduchý zvárací invertor, ktorý premieňa jednosmerné napätie na striedavé napätie. Pre takéto prípady sa používa kábel s prierezom 6-8 mm, ale nie je štandardom pre zváracie stroje 2,5 mm.

Takéto vykurovacie systémy musia byť nevyhnutne uzavretého typu a riadenie je automatické. Pre ďalšiu bezpečnosť potrebujete čerpadlo, ktoré bude cirkulovať v systéme, ako aj odvzdušňovací ventil. Takýto ohrievač musí byť chránený pred dreveným nábytkom, ako aj od podlahy a stropu najmenej 1 meter.

Realizácia doma

Indukčný ohrev si zatiaľ dostatočne nepodmanil trh kvôli vysokým nákladom na samotný vykurovací systém. Napríklad pre priemyselné podniky bude takýto systém stáť 100 000 rubľov, pre domáce použitie - od 25 000 rubľov. a vyššie. Preto je záujem o obvody, ktoré vám umožňujú vytvoriť si domáci indukčný ohrievač vlastnými rukami, celkom pochopiteľný.

ohrev indukčný kotol

Na základe transformátora

Hlavným prvkom indukčného vykurovacieho systému s transformátorom bude samotné zariadenie, ktoré má primárne a sekundárne vinutie. V primárnom vinutí sa vytvoria vírivé prúdy a vytvoria elektromagnetické indukčné pole. Toto pole ovplyvní sekundárny, ktorým je v skutočnosti indukčný ohrievač, fyzicky realizovaný vo forme telesa vykurovacieho kotla. Je to sekundárne skratované vinutie, ktoré prenáša energiu do chladiacej kvapaliny.

Sekundárne skratované vinutie transformátora

Hlavné prvky inštalácie indukčného vykurovania sú:

• jadro;
• navíjanie;
• dva druhy izolácie - tepelná a elektrická izolácia.

Jadrom sú dve ferimagnetické rúrky rôznych priemerov s hrúbkou steny minimálne 10 mm, navzájom zvarené. Pozdĺž vonkajšej trubice je vytvorené toroidné vinutie medeného drôtu. Je potrebné uložiť 85 až 100 otáčok s rovnakou vzdialenosťou medzi zákrutami. Striedavý prúd, meniaci sa v čase, vytvára v uzavretom okruhu vírivé prúdy, ktoré ohrievajú jadro a tým aj chladivo indukčným ohrevom.

Použitie vysokofrekvenčného zváracieho invertoru

Indukčný ohrievač je možné vytvoriť pomocou zváracieho invertora, kde hlavnými komponentmi obvodu sú alternátor, induktor a vykurovacie teleso.

Generátor sa používa na premenu štandardnej frekvencie siete 50 Hz na prúd vyššej frekvencie. Tento modulovaný prúd sa aplikuje na valcovú tlmivku, kde sa ako vinutie používa medený drôt.

Medený drôt na navíjanie

Cievka vytvára striedavé magnetické pole, ktorého vektor sa mení s frekvenciou nastavenou generátorom. Vytvorené vírivé prúdy, indukované magnetickým poľom, ohrievajú kovový prvok, ktorý odovzdáva energiu chladiacej kvapaline. Takto sa implementuje ďalšia schéma indukčného ohrevu „urob si sám“.

Vyhrievacie teleso je možné vytvoriť aj vlastnými rukami z narezaného kovového drôtu dlhého asi 5 mm a kúska polymérovej rúrky, do ktorej je umiestnený kov. Pri inštalácii ventilov v hornej a spodnej časti potrubia skontrolujte hustotu plnenia - nemal by byť žiadny voľný priestor. Podľa schémy je asi 100 závitov medeného vedenia navrstvených na hornú časť potrubia, čo je tlmivka pripojená ku svorkám generátora. K indukčnému ohrevu medeného drôtu dochádza v dôsledku vírivých prúdov generovaných striedavým magnetickým poľom.

Poznámka: Indukčné ohrievače pre domácich majstrov môžu byť vyrobené podľa akejkoľvek schémy, hlavnou vecou je pamätať na to, že je dôležité vykonať spoľahlivú tepelnú izoláciu, inak sa účinnosť vykurovacieho systému výrazne zníži. .

Výhody a nevýhody zariadenia

„Plusy“ vírivého indukčného ohrievača sú početné. Jedná sa o jednoduchý obvod pre vlastnú výrobu, zvýšenú spoľahlivosť, vysokú účinnosť, relatívne nízke náklady na energiu, dlhú životnosť, nízku pravdepodobnosť porúch atď.

Výkon zariadenia môže byť významný, jednotky tohto typu sa úspešne používajú v hutníckom priemysle. Pokiaľ ide o rýchlosť ohrevu chladiacej kvapaliny, zariadenia tohto typu s istotou konkurujú tradičným elektrickým kotlom, teplota vody v systéme rýchlo dosiahne požadovanú úroveň.

Počas prevádzky indukčného kotla ohrievač mierne vibruje. Tieto vibrácie otriasajú vodný kameň a iné možné nečistoty zo stien kovovej rúry, takže takéto zariadenie je len zriedka potrebné čistiť. Samozrejme, vykurovací systém musí byť pred týmito nečistotami chránený mechanickým filtrom.

Indukčná cievka ohrieva kov (rúrka alebo kúsky drôtu) umiestnený vo vnútri pomocou vysokofrekvenčných vírivých prúdov, kontakt nie je potrebný

Neustály kontakt s vodou tiež minimalizuje pravdepodobnosť vyhorenia ohrievača, čo je pomerne častý problém tradičných kotlov s vykurovacími telesami. Napriek vibráciám pracuje kotol mimoriadne ticho, nie je potrebná dodatočná hluková izolácia v mieste inštalácie zariadenia.

Indukčné kotly sú tiež dobré, pretože takmer nikdy neunikajú, ak je inštalácia systému vykonaná správne. Neprítomnosť netesností je spôsobená bezkontaktným spôsobom prenosu tepelnej energie do ohrievača. Chladivo pomocou technológie opísanej vyššie sa môže zohriať takmer do stavu pary.

To poskytuje dostatočnú tepelnú konvekciu na stimuláciu účinného pohybu chladiacej kvapaliny cez potrubia. Vo väčšine prípadov nebude musieť byť vykurovací systém vybavený obehovým čerpadlom, aj keď všetko závisí od vlastností a usporiadania konkrétneho vykurovacieho systému.

Niekedy je potrebné obehové čerpadlo. Inštalácia zariadenia je pomerne jednoduchá. Aj keď to bude vyžadovať určité zručnosti pri inštalácii elektrických spotrebičov a vykurovacích potrubí.

Toto pohodlné a spoľahlivé zariadenie má však množstvo nedostatkov, ktoré by sa tiež mali zvážiť. Napríklad kotol ohrieva nielen chladiacu kvapalinu, ale aj celý pracovný priestor, ktorý ho obklopuje. Pre takúto jednotku je potrebné prideliť samostatnú miestnosť a odstrániť z nej všetky cudzie predmety. Pre človeka môže byť nebezpečný aj dlhý pobyt v bezprostrednej blízkosti fungujúceho kotla.

Indukčné ohrievače vyžadujú na prevádzku elektrickú energiu. Domáce aj továrenské zariadenia sú pripojené k domácej sieti striedavého prúdu.

Zariadenie potrebuje na prevádzku elektrickú energiu. V oblastiach, kde nie je voľný prístup k tejto výhode civilizácie, bude indukčný kotol zbytočný. Áno, a tam, kde dochádza k častým výpadkom prúdu, prejaví nízku účinnosť.

Ak sa s prístrojom nebude zaobchádzať opatrne, môže dôjsť k výbuchu.

Ak je chladiaca kvapalina prehriata, zmení sa na paru. V dôsledku toho sa tlak v systéme dramaticky zvýši, čo potrubia jednoducho nemôžu vydržať, prasknú. Preto by pre normálnu prevádzku systému malo byť zariadenie vybavené aspoň manometrom a ešte lepšie - núdzovým vypínacím zariadením, termostatom atď.

To všetko môže výrazne zvýšiť náklady na domáci indukčný kotol. Aj keď sa zariadenie považuje za prakticky tiché, nie vždy to tak je. Niektoré modely môžu z rôznych dôvodov stále vydávať určitý hluk. Pri vlastnoručne vyrobenom zariadení sa pravdepodobnosť takéhoto výsledku zvyšuje.

Pri konštrukcii továrenských aj domácich indukčných ohrievačov prakticky neexistujú žiadne opotrebované komponenty. Vydržia dlho a fungujú bezchybne.

Domáce indukčné kotly

Najjednoduchšia schéma zariadenia, ktoré je zostavené, pozostáva z kusu plastovej rúrky, do ktorej dutiny sú uložené rôzne kovové prvky, aby sa vytvorilo jadro. Môže to byť tenký nerezový drôt stočený do guľôčok, nasekaný na malé kúsky drôtu - drôtenka s priemerom 6-8 mm, alebo aj vrták s priemerom zodpovedajúcim vnútornej veľkosti potrubia. Vonku sú na ňu prilepené sklolaminátové tyčinky a na nich je v sklenenej izolácii navinutý drôt s hrúbkou 1,5-1,7 mm. Dĺžka drôtu je asi 11 m. Výrobnú technológiu je možné študovať sledovaním videa:

Potom sa otestoval podomácky vyrobený indukčný ohrievač naplnením vodou a pripojením na továrenskú indukčnú varnú dosku ORION s výkonom 2 kW namiesto bežnej tlmivky. Výsledky testu sú uvedené v nasledujúcom videu:

Iní majstri odporúčajú vziať ako zdroj zvárací invertor s nízkym výkonom pripojením svoriek sekundárneho vinutia k svorkám cievky. Ak si pozorne preštudujete prácu autora, dôjde k nasledujúcim záverom:

• Autor odviedol dobrú prácu a jeho produkt, samozrejme, funguje.
• Pre hrúbku drôtu, počet a priemer závitov cievky neboli vykonané žiadne výpočty. Parametre vinutia boli prijaté analogicky s varnou doskou, respektíve indukčný ohrievač vody nebude vyšší ako 2 kW.
• V najlepšom prípade bude domáca jednotka schopná ohrievať vodu pre dva vykurovacie radiátory po 1 kW, čo stačí na vykurovanie jednej miestnosti. V najhoršom prípade bude zahrievanie slabé alebo úplne zmizne, pretože testy boli vykonané bez prietoku chladiacej kvapaliny.

Pre nedostatok informácií o ďalších testoch zariadenia je ťažké vyvodiť presnejšie závery. Ďalší spôsob, ako nezávisle organizovať indukčný ohrev vody na vykurovanie, je uvedený v nasledujúcom videu:

Radiátor zvarený z niekoľkých kovových rúrok pôsobí ako vonkajšie jadro pre vírivé prúdy vytvárané cievkou tej istej indukčnej varnej dosky. Závery sú nasledovné:

• Tepelný výkon výsledného ohrievača nepresahuje elektrický výkon panelu.
• Počet a veľkosť rúrok boli zvolené náhodne, ale poskytovali dostatočný povrch na prenos tepla generovaného vírivými prúdmi.
• Táto schéma indukčného ohrievača sa osvedčila pre konkrétny prípad, keď je byt obklopený priestormi iných vykurovaných bytov. Okrem toho autor neukázal prevádzku inštalácie v chladnom období s fixáciou teploty vzduchu v miestnostiach.

Na potvrdenie prijatých záverov sa navrhuje pozrieť si video, kde sa autor pokúsil použiť podobný ohrievač v samostatnej izolovanej budove:

Princíp fungovania

Indukčný ohrev je ohrev materiálov elektrickými prúdmi, ktoré sú indukované striedavým magnetickým poľom. Ide teda o ohrev výrobkov z vodivých materiálov (vodičov) magnetickým poľom induktorov (zdrojov striedavého magnetického poľa).

Indukčný ohrev sa vykonáva nasledovne. Elektricky vodivý (kovový, grafitový) obrobok je umiestnený v takzvanom induktore, čo je jeden alebo viac závitov drôtu (najčastejšie medi). V tlmivke sa pomocou špeciálneho generátora indukujú silné prúdy rôznych frekvencií (od desiatok Hz do niekoľkých MHz), v dôsledku čoho okolo tlmivky vzniká elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole indukuje vírivé prúdy v obrobku. Vírivé prúdy ohrievajú obrobok pôsobením Joulovho tepla.

Systém induktor-blank je bezjadrový transformátor, v ktorom je induktor primárnym vinutím. Obrobok je, ako keby, sekundárne vinutie, skratované. Magnetický tok medzi vinutiami sa vo vzduchu uzatvára.

Vírivé prúdy sú pri vysokej frekvencii vytláčané nimi vytvoreným magnetickým poľom do tenkých povrchových vrstiev obrobku Δ (efekt pokožky), v dôsledku čoho sa ich hustota prudko zvyšuje a obrobok sa zahrieva. Podkladové vrstvy kovu sa zahrievajú v dôsledku tepelnej vodivosti. Nie je dôležitý prúd, ale vysoká prúdová hustota. Vo vrstve kože Δ sa prúdová hustota zvyšuje v e krát vzhľadom na prúdovú hustotu v obrobku, pričom 86,4 % tepla z celkového uvoľneného tepla sa uvoľní vo vrstve pokožky. Hĺbka vrstvy kože závisí od frekvencie žiarenia: čím vyššia je frekvencia, tým je vrstva kože tenšia. Závisí to aj od relatívnej magnetickej permeability μ materiálu obrobku.

Pre železo, kobalt, nikel a magnetické zliatiny pri teplotách pod  Curieovým bodom má μ hodnotu od niekoľkých stoviek až po desiatky tisíc. Pre ostatné materiály (taveniny, neželezné kovy, tekuté nízkotaviteľné eutektiká, grafit, elektricky vodivá keramika atď.) sa μ rovná približne jednej.

Vzorec na výpočet hĺbky pokožky v mm:

Δ=103ρμπf(\displaystyle \Delta =10^(3)(\sqrt (\frac (\rho )(\mu \pi f)))),

kde ρ - špecifický elektrický odpor materiálu obrobku pri teplote spracovania, Ohm m, f- frekvencia elektromagnetického poľa generovaného induktorom, Hz.

Napríklad pri frekvencii 2 MHz je hĺbka kože pre meď asi 0,047 mm, pre železo ≈ 0,0001 mm.

Induktor sa počas prevádzky veľmi zahrieva, pretože absorbuje svoje vlastné žiarenie. Okrem toho absorbuje tepelné žiarenie z horúceho obrobku. Tlmivky vyrábajú z medených rúrok chladených vodou. Voda je dodávaná odsávaním - to zaisťuje bezpečnosť v prípade popálenia alebo iného odtlakovania tlmivky.

Princíp fungovania

Taviaca jednotka indukčnej pece sa používa na ohrev širokej škály kovov a zliatin. Klasický dizajn pozostáva z nasledujúcich prvkov:

1. Vypúšťacie čerpadlo.
2. Vodou chladený induktor.
3. Rám z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka.
4. Kontaktná oblasť.
5. Ohnisko zo žiaruvzdorného betónu.
6. Podpera s hydraulickým valcom a ložiskovou jednotkou.

Princíp činnosti je založený na vytváraní vírivých Foucaultových prúdov. Pri prevádzke domácich spotrebičov spravidla takéto prúdy spôsobujú poruchy, ale v tomto prípade sa používajú na ohrev náboja na požadovanú teplotu. Takmer všetka elektronika sa počas prevádzky začne zahrievať. Tento negatívny faktor pri využívaní elektrickej energie sa využíva naplno.

Výhody zariadenia

Indukčná taviaca pec sa používa relatívne nedávno. Na výrobných miestach sú inštalované známe otvorené pece, vysoké pece a iné typy zariadení. Takáto pec na tavenie kovov má nasledujúce výhody:

1. Aplikácia princípu indukcie vám umožňuje urobiť zariadenie kompaktným. Preto nie sú problémy s ich umiestnením v malých miestnostiach. Príkladom sú vysoké pece, ktoré je možné inštalovať len v pripravených priestoroch.
2. Výsledky vykonaných štúdií naznačujú, že účinnosť je takmer 100%.
3. Vysoká rýchlosť tavenia. Vysoký index účinnosti určuje, že zahriatie kovu v porovnaní s inými pecami trvá oveľa menej času.
4. Niektoré pece počas tavenia môžu viesť k zmene chemického zloženia kovu. Indukcia je na prvom mieste z hľadiska čistoty taveniny. Generované Foucaultove prúdy ohrievajú obrobok zvnútra, čím sa eliminuje možnosť dostať sa do zloženia rôznych nečistôt.

Práve posledná uvedená výhoda určuje rozšírenie indukčnej pece v šperkoch, pretože aj malá koncentrácia cudzích nečistôt môže nepriaznivo ovplyvniť výsledok.

Vďaka tomu, že M. Faraday objavil fenomén elektromagnetickej indukcie už v roku 1831, svet videl veľké množstvo zariadení, ktoré ohrievajú vodu a iné médiá.

Pretože tento objav bol realizovaný, ľudia ho používajú denne v každodennom živote:

• Rýchlovarná kanvica s kotúčovým ohrievačom na ohrev vody;
• Multivarková rúra;
• indukčná varná doska;
• Mikrovlnné rúry (sporáky);
• ohrievač;
• Vyhrievací stĺp.

Otvor sa tiež aplikuje na extrudér (nie mechanický). Predtým bol široko používaný v metalurgii a iných odvetviach súvisiacich so spracovaním kovov. Továrenský indukčný kotol funguje na princípe pôsobenia vírivých prúdov na špeciálne jadro umiestnené vo vnútri cievky. Foucaultove vírivé prúdy sú povrchové, preto je lepšie brať ako jadro dutú kovovú rúrku, cez ktorú prechádza prvok chladiacej kvapaliny.

Výskyt elektrických prúdov nastáva v dôsledku dodávania striedavého napätia do vinutia, čo spôsobuje výskyt striedavého elektrického magnetického poľa, ktoré mení potenciály 50-krát / s. pri štandardnej priemyselnej frekvencii 50 Hz.

Indukčná cievka Ruhmkorff je zároveň navrhnutá tak, aby sa dala pripojiť priamo k elektrickej sieti striedavého prúdu. Vo výrobe sa na takéto zahrievanie používajú vysokofrekvenčné elektrické prúdy - až do 1 MHz, takže je pomerne ťažké dosiahnuť prevádzku zariadenia pri 50 Hz. Hrúbka drôtu a počet závitov vinutia používaných zariadením sa vypočítajú samostatne pre každú jednotku podľa špeciálnej metódy pre požadovaný tepelný výkon. Výkonná jednotka domácej výroby musí fungovať efektívne, rýchlo ohrievať vodu pretekajúcu potrubím a nezohrievať sa.

Organizácie značne investujú do vývoja a implementácie takýchto produktov, tzv:

• Všetky úlohy sú úspešne vyriešené;
• Účinnosť vykurovacieho zariadenia je 98%;
• Funguje bez prerušenia.

Okrem najvyššej účinnosti nemožno prilákať rýchlosť, akou prebieha ohrev média prechádzajúceho jadrom. Na obr. navrhuje sa schéma fungovania indukčného ohrievača vody vytvoreného v závode. Takáto schéma má jednotku značky VIN, ktorú vyrába závod v Iževsku.

Ako dlho bude jednotka fungovať, závisí výlučne od toho, ako tesné je puzdro a nie je poškodená izolácia závitov drôtu, čo je podľa výrobcu pomerne významné obdobie - až 30 rokov.

Za všetky tieto výhody, ktoré má zariadenie 100%, musíte zaplatiť veľa peňazí, induktor, magnetický ohrievač vody je najdrahší zo všetkých typov vykurovacích zariadení. Preto mnohí remeselníci uprednostňujú zostavenie ultraekonomickej jednotky na vykurovanie sami.

Pravidlá pre výrobu zariadení nezávisle

Aby inštalácia indukčného ohrevu fungovala správne, prúd pre takýto výrobok musí zodpovedať výkonu (musí byť najmenej 15 ampérov, v prípade potreby môže byť aj viac).

• Drôt by mal byť narezaný na kusy nie väčšie ako päť centimetrov. To je nevyhnutné pre efektívne vykurovanie vo vysokofrekvenčnom poli.
• Telo nesmie mať menší priemer ako pripravený drôt a hrubé steny.
• Na pripevnenie k vykurovacej sieti je na jednej strane konštrukcie pripevnený špeciálny adaptér.
• Na spodok potrubia by mala byť umiestnená sieť, aby sa zabránilo vypadnutiu drôtu.
• Ten je potrebný v takom množstve, aby vyplnil celý vnútorný priestor.
• Dizajn je uzavretý, je umiestnený adaptér.
• Potom sa z tohto potrubia skonštruuje cievka. Aby ste to urobili, zabaľte ho už pripraveným drôtom. Je potrebné dodržať počet otáčok: minimálne 80, maximálne 90.
• Po pripojení k vykurovaciemu systému sa do zariadenia naleje voda. Cievka je pripojená k pripravenému meniču.
• Je nainštalované vodné čerpadlo.
• Regulátor teploty je nainštalovaný.

Výpočet indukčného ohrevu teda bude závisieť od nasledujúcich parametrov: dĺžka, priemer, teplota a čas spracovania

Dávajte pozor na indukčnosť pneumatík vedúcich k induktoru, ktorá môže byť oveľa vyššia ako samotná induktor.

Vysoko presný indukčný ohrev

Takéto vykurovanie má najjednoduchší princíp, pretože je bezkontaktné. Vysokofrekvenčný pulzný ohrev umožňuje dosiahnuť najvyššie teplotné podmienky, pri ktorých je možné spracovávať najťažšie kovy pri tavení. Na vykonanie indukčného ohrevu je potrebné vytvoriť požadované napätie 12V (voltov) a frekvenciu indukčnosti v elektromagnetických poliach.

To sa dá urobiť v špeciálnom zariadení - induktore. Je napájaný elektrickou energiou z priemyselného zdroja s frekvenciou 50 Hz.

K tomu je možné použiť individuálne napájacie zdroje - meniče / generátory. Najjednoduchším zariadením pre nízkofrekvenčné zariadenie je špirála (izolovaný vodič), ktorá môže byť umiestnená vo vnútri kovovej rúry alebo okolo nej navinutá. Idúce prúdy ohrievajú rúrku, ktorá v budúcnosti dodáva teplo do obývacej izby.

Použitie indukčného ohrevu pri minimálnych frekvenciách nie je častým javom. Najbežnejšie spracovanie kovov vyššou alebo strednou frekvenciou. Takéto zariadenia sa vyznačujú tým, že magnetická vlna ide na povrch, kde sa rozpadá. Energia sa premieňa na teplo. Aby bol efekt lepší, obe zložky musia mať podobný tvar. Kde sa teplo aplikuje?

Dnes je rozšírené používanie vysokofrekvenčného ohrevu:

• Na tavenie kovov a ich spájkovanie bezkontaktným spôsobom;
• Strojársky priemysel;
• Obchod so šperkami;
• Vytváranie malých prvkov (dosiek), ktoré sa môžu poškodiť pri použití iných techník;
• Kalenie povrchov dielov, rôzne konfigurácie;
• Tepelné spracovanie dielov;
• Lekárska prax (dezinfekcia prístrojov/nástrojov).

Kúrenie môže vyriešiť veľa problémov.

Čo je indukčný ohrev

Ako funguje indukčný ohrievač vody.

Indukčné zariadenie pracuje na energii generovanej elektromagnetickým poľom. Je absorbovaný nosičom tepla a potom ho dáva do priestorov:

1. Induktor vytvára v takomto ohrievači vody elektromagnetické pole. Jedná sa o viacotáčkovú valcovú drôtenú cievku.
2. Pretekajúci cez ňu, striedavý elektrický prúd okolo cievky vytvára magnetické pole.
3. Jeho čiary sú umiestnené kolmo na vektor elektromagnetického toku. Keď sa presunú, znovu vytvoria uzavretý kruh.
4. Vírivé prúdy vytvorené striedavým prúdom premieňajú energiu elektriny na teplo.

Tepelná energia počas indukčného ohrevu sa minie šetrne a pri nízkej rýchlosti ohrevu. Vďaka tomu indukčné zariadenie privedie v krátkom čase vodu pre vykurovací systém na vysokú teplotu.

Funkcie zariadenia

Elektrický prúd je pripojený k primárnemu vinutiu.

Indukčný ohrev sa vykonáva pomocou transformátora. Skladá sa z dvojice vinutí:

• externé (primárne);
• skratovaný vnútorný (sekundárny).

V hlbokej časti transformátora sa vyskytujú vírivé prúdy. Presmerujú vznikajúce elektromagnetické pole do sekundárneho okruhu. Súčasne vykonáva funkciu tela a pôsobí ako vykurovací prvok pre vodu.

So zvyšovaním hustoty vírových prúdov smerujúcich do jadra sa najskôr zahrieva sám, potom celý tepelný článok.

Na dodávanie studenej vody a odstraňovanie pripravenej chladiacej kvapaliny do vykurovacieho systému je indukčný ohrievač vybavený dvojicou potrubí:

1. Spodný je inštalovaný na vstupe prívodu vody.
2. Horné odbočné potrubie - do napájacej časti vykurovacieho systému.

Z akých prvkov sa zariadenie skladá a ako funguje

Indukčný ohrievač vody pozostáva z nasledujúcich konštrukčných prvkov:

Fotka	Štrukturálny uzol
	Induktor. Skladá sa z mnohých cievok medeného drôtu. Vytvárajú elektromagnetické pole.
	Vyhrievacie teleso. Jedná sa o rúrku vyrobenú z kovových alebo oceľových drôtených odrezkov umiestnených vo vnútri induktora.
	Generátor. Premieňa elektrickú energiu v domácnosti na vysokofrekvenčný elektrický prúd. Úlohu generátora môže zohrávať invertor zo zváracieho stroja.

Schéma prevádzky vykurovacieho systému s indukčným ohrievačom vody.

Pri interakcii všetkých komponentov zariadenia vzniká tepelná energia a prenáša sa do vody. Prevádzková schéma jednotky je nasledovná:

1. Generátor produkuje vysokofrekvenčný elektrický prúd. Potom ho prenesie do indukčnej cievky.
2. Keď vníma prúd, premieňa ho na elektrické magnetické pole.
3. Ohrievač umiestnený vo vnútri cievky sa ohrieva pôsobením vírivých prúdov, ktoré sa objavujú v dôsledku zmeny vektora magnetického poľa.
4. Voda cirkulujúca vo vnútri prvku sa ním ohrieva. Potom vstupuje do vykurovacieho systému.

Výhody a nevýhody metódy indukčného ohrevu

Jednotka je kompaktná a zaberá málo miesta.

Indukčné ohrievače sú vybavené takýmito výhodami:

• vysoká úroveň účinnosti;
• nepotrebujú častú údržbu;
• zaberajú málo voľného miesta;
• v dôsledku vibrácií magnetického poľa sa v nich neusadzuje vodný kameň;
• zariadenia sú tiché;
• sú bezpečné;
• v dôsledku tesnosti krytu nedochádza k netesnostiam;
• prevádzka ohrievača je plne automatizovaná;
• jednotka je šetrná k životnému prostrediu, nevypúšťa sadze, sadze, oxid uhoľnatý atď.

Na fotografii - továrenský indukčný kotol na ohrev vody.

Hlavnou nevýhodou zariadenia sú vysoké náklady na jeho továrenské modely..

Túto nevýhodu však možno vyrovnať, ak zostavíte indukčný ohrievač vlastnými rukami. Jednotka je namontovaná z ľahko prístupných prvkov, ich cena je nízka.

Výhody použitia všetkých typov indukčných ohrievačov

Indukčný ohrievač má nepochybné výhody a je lídrom medzi všetkými typmi zariadení. Táto výhoda pozostáva z nasledovného:

• Spotrebuje menej elektriny a neznečisťuje životné prostredie.
• Ľahko sa obsluhuje, poskytuje vysokokvalitnú prácu a umožňuje vám kontrolovať proces.
• Zahrievanie cez steny komory poskytuje špeciálnu čistotu a schopnosť získať ultračisté zliatiny, zatiaľ čo tavenie sa môže vykonávať v rôznych atmosférach, vrátane inertných plynov a vo vákuu.
• S jeho pomocou je možné rovnomerné zahrievanie detailov akejkoľvek formy alebo selektívne zahrievanie.
• Napokon, indukčné ohrievače sú univerzálne, čo umožňuje ich použitie všade a nahrádzajú zastarané energeticky náročné a neefektívne inštalácie.

Pri výrobe indukčného ohrievača vlastnými rukami sa musíte obávať o bezpečnosť zariadenia. Na tento účel je potrebné riadiť sa nasledujúcimi pravidlami, ktoré zvyšujú úroveň spoľahlivosti celého systému:

1. Do horného odpaliska by mal byť vložený poistný ventil na uvoľnenie nadmerného tlaku. V opačnom prípade, ak obehové čerpadlo zlyhá, jadro jednoducho praskne pod vplyvom pary. Takéto momenty spravidla poskytuje schéma jednoduchého indukčného ohrievača.
2. Striedač je pripojený k sieti iba cez RCD. Toto zariadenie funguje v kritických situáciách a pomôže vyhnúť sa skratu.
3. Zvárací invertor musí byť uzemnený vedením kábla do špeciálneho kovového obvodu namontovaného v zemi za stenami konštrukcie.
4. Telo indukčného ohrievača musí byť umiestnené vo výške 80 cm nad podlahou. Okrem toho by vzdialenosť od stropu mala byť najmenej 70 cm a od ostatných kusov nábytku - viac ako 30 cm.
5. Indukčný ohrievač je zdrojom veľmi silného elektromagnetického poľa, preto by sa toto zariadenie malo držať mimo obytných priestorov a priestorov s domácimi zvieratami.

Schéma indukčného ohrievača

Vďaka objavu fenoménu elektromagnetickej indukcie M. Faradayom v roku 1831 sa v našom modernom živote objavilo mnoho zariadení, ktoré ohrievajú vodu a iné médiá. Každý deň používame rýchlovarnú kanvicu s kotúčovým ohrievačom, multivark, indukčnú varnú dosku, keďže tento objav sa nám podarilo zrealizovať pre každodenný život až v našej dobe. Predtým sa používal v hutníctve a iných odvetviach kovospracujúceho priemyslu.

Továrenský indukčný kotol využíva vo svojej práci princíp pôsobenia vírivých prúdov na kovové jadro umiestnené vo vnútri cievky. Foucaultove vírivé prúdy sú povrchového charakteru, preto má zmysel použiť ako jadro dutú kovovú rúrku, cez ktorú prúdi ohriata chladiaca kvapalina.

Princíp činnosti indukčného ohrievača

Výskyt prúdov je spôsobený dodávkou striedavého elektrického napätia do vinutia, čo spôsobuje výskyt striedavého elektromagnetického poľa, ktoré mení potenciál 50-krát za sekundu pri bežnej priemyselnej frekvencii 50 Hz. Indukčná cievka je zároveň navrhnutá tak, aby sa dala pripojiť priamo k elektrickej sieti AC. V priemysle sa na takéto zahrievanie používajú vysokofrekvenčné prúdy - až do 1 MHz, takže nie je ľahké dosiahnuť prevádzku zariadenia pri frekvencii 50 Hz.

Hrúbka medeného drôtu a počet závitov vinutia používaných indukčnými ohrievačmi vody sa vypočítajú samostatne pre každú jednotku pomocou špeciálnej metódy pre požadovaný tepelný výkon. Výrobok musí fungovať efektívne, rýchlo ohrievať vodu pretekajúcu potrubím a zároveň sa neprehrievať. Podniky investujú veľa peňazí do vývoja a implementácie takýchto produktov, takže všetky úlohy sú úspešne vyriešené a ukazovateľ účinnosti ohrievača je 98%.

Okrem vysokej účinnosti je atraktívna najmä rýchlosť, ktorou sa ohrieva médium prúdiace jadrom. Na obrázku je znázornená schéma činnosti indukčného ohrievača vyrobeného v továrni. Takáto schéma sa používa v jednotkách známej ochrannej známky "VIN", vyrábanej závodom Iževsk.

Schéma prevádzky ohrievača

Trvanlivosť generátora tepla závisí iba od tesnosti puzdra a celistvosti izolácie závitov drôtu, čo je podľa výrobcov pomerne dlhé obdobie - až 30 rokov. Za všetky tieto výhody, ktoré tieto zariadenia skutočne majú, musíte zaplatiť veľa peňazí, indukčný ohrievač vody je najdrahší zo všetkých typov vykurovacích elektrických inštalácií. Z tohto dôvodu sa niektorí remeselníci pustili do výroby domáceho zariadenia, aby ho mohli použiť na vykurovanie domu.

DIY výrobný proces

Nasledujúce nástroje budú užitočné pre prácu:

• zvárací invertor;
• zvárací generátorový prúd s výkonom 15 ampérov.

Budete tiež potrebovať medený drôt, ktorý je navinutý okolo tela jadra. Zariadenie bude fungovať ako induktor. Drôtové kontakty sú pripojené na svorky meniča tak, aby nedochádzalo k skrúteniu. Kus materiálu potrebný na zostavenie jadra musí mať správnu dĺžku. V priemere je počet závitov 50, priemer drôtu je 3 milimetre.

Medený drôt rôznych priemerov na navíjanie

Teraz prejdime k jadru. V jeho úlohe bude polymérová rúrka vyrobená z polyetylénu. Tento typ plastu odolá pomerne vysokým teplotám. Priemer jadra - 50 milimetrov, hrúbka steny - najmenej 3 mm. Táto časť sa používa ako meradlo, na ktorom je navinutý medený drôt tvoriaci tlmivku. Najjednoduchší indukčný ohrievač vody dokáže zostaviť takmer každý.

Na videu uvidíte spôsob - ako samostatne organizovať indukčný ohrev vody na vykurovanie:

Prvá možnosť

Drôt je narezaný na segmenty 50 mm, je ním naplnená plastová trubica. Aby ste zabránili jeho vyliatiu z potrubia, upchajte konce drôteným pletivom. Na koncoch sú adaptéry umiestnené z potrubia, v mieste pripojenia ohrievača.

Na tele druhého je navinuté vinutie medeným drôtom. Na tento účel potrebujete asi 17 metrov drôtu: musíte urobiť 90 otáčok, priemer potrubia je 60 milimetrov. 3,14×60×90=17 m.

Je dôležité vedieť! Pri kontrole činnosti zariadenia sa uistite, že je v ňom voda (chladiaca kvapalina). V opačnom prípade sa telo zariadenia rýchlo roztopí.
. Potrubie narazí do potrubia

Ohrievač je pripojený k meniču. Zostáva naplniť zariadenie vodou a zapnúť ho. Všetko je pripravené!

Potrubie narazí do potrubia. Ohrievač je pripojený k meniču. Zostáva naplniť zariadenie vodou a zapnúť ho. Všetko je pripravené!

Druhá možnosť

Táto možnosť je oveľa jednoduchšia. Na vertikálnej časti potrubia sa vyberie rovný úsek veľkosti metra. Mal by byť starostlivo očistený od farby pomocou brúsneho papiera. Ďalej je táto časť potrubia pokrytá tromi vrstvami elektrickej tkaniny. Indukčná cievka je navinutá medeným drôtom. Celý spojovací systém je dobre izolovaný. Teraz môžete pripojiť zvárací invertor a proces montáže je dokončený.

Indukčná cievka obalená medeným drôtom

Predtým, ako začnete vyrábať ohrievač vody vlastnými rukami, je vhodné zoznámiť sa s charakteristikami továrenských výrobkov a preštudovať si ich výkresy. Pomôže to pochopiť počiatočné údaje domáceho zariadenia a vyhnúť sa možným chybám.

Tretia možnosť

Aby bol ohrievač týmto komplikovanejším spôsobom, musíte použiť zváranie. Ak chcete pracovať, stále potrebujete trojfázový transformátor. Dve rúrky musia byť navzájom zvarené, čo bude fungovať ako ohrievač a jadro. Na tele induktora je navinuté vinutie. To zvyšuje výkon zariadenia, ktoré má kompaktné rozmery, čo je veľmi výhodné pre jeho domáce použitie.

Vinutie na tele tlmivky

Pre prívod a odvod vody sú do tela tlmivky privarené 2 odbočné rúrky. Aby sa nestratilo teplo a zabránilo sa prípadnému úniku prúdu, treba urobiť izoláciu. Odstráni vyššie opísané problémy a úplne eliminuje výskyt hluku počas prevádzky kotla.

V závislosti od konštrukčných prvkov sa rozlišujú podlahové a stolové indukčné pece. Bez ohľadu na to, ktorá možnosť bola zvolená, existuje niekoľko základných pravidiel pre inštaláciu:

1. Keď je zariadenie v prevádzke, elektrická sieť je vystavená vysokému zaťaženiu. Aby sa vylúčila možnosť skratu v dôsledku opotrebovania izolácie, počas inštalácie sa musí vykonať kvalitné uzemnenie.
2. Konštrukcia má vodný chladiaci okruh, ktorý eliminuje možnosť prehriatia hlavných prvkov. Preto je potrebné zabezpečiť spoľahlivý vzostup vody.
3. Ak sa inštaluje stolová rúra, je potrebné venovať pozornosť stabilite použitej základne.
4. Kovová taviaca pec je zložitý elektrický spotrebič, ktorého inštalácia musí dodržiavať všetky odporúčania výrobcu. Osobitná pozornosť sa venuje parametrom zdroja energie, ktorý musí zodpovedať modelu zariadenia.
5. Nezabudnite, že okolo sporáka by malo byť dosť voľného miesta. Počas prevádzky môže aj malá tavenina z hľadiska objemu a hmotnosti náhodne vystreknúť z formy. Pri teplotách nad 1000 stupňov Celzia spôsobí nenapraviteľné škody na rôznych materiáloch a môže spôsobiť aj požiar.

Zariadenie sa môže počas prevádzky veľmi zohriať. Preto by sa v blízkosti nemali nachádzať žiadne horľavé alebo výbušné látky. Okrem toho by podľa predpisov požiarnej bezpečnosti mala byť v blízkosti byť inštalovaný protipožiarny štít.

Bezpečnostné predpisy

pri vykurovacích systémoch, ktoré využívajú indukčný ohrev, je dôležité dodržiavať niekoľko pravidiel, aby sa predišlo únikom, strate účinnosti, spotrebe energie, nehodám. . Indukčné vykurovacie systémy vyžadujú bezpečnostný ventil na uvoľnenie vody a pary v prípade zlyhania čerpadla.


Aby sa predišlo poruchám v prevádzke elektrickej siete, odporúča sa pripojiť svojpomocný kotol s indukčným ohrevom podľa navrhnutých schém na samostatné prívodné vedenie, ktorého prierez kábla bude minimálne 5 mm2.

Bežná kabeláž nemusí vydržať požadovanú spotrebu energie.

1. Indukčné vykurovacie systémy vyžadujú bezpečnostný ventil na uvoľnenie vody a pary v prípade zlyhania čerpadla.
2. Pre bezpečnú prevádzku vykurovacieho systému s vlastnými rukami je potrebný manometer a RCD.
3. Prítomnosť uzemnenia a elektrickej izolácie celého indukčného vykurovacieho systému zabráni úrazu elektrickým prúdom.
4. Aby sa predišlo škodlivým účinkom elektromagnetického poľa na ľudské telo, je lepšie vziať takéto systémy mimo obytnej zóny, kde by sa mali dodržiavať pravidlá inštalácie, podľa ktorých by malo byť indukčné zariadenie umiestnené vo vzdialenosti 80 cm od vodorovných (podlaha a strop) a 30 cm od zvislých plôch.
5. Pred zapnutím systému nezabudnite skontrolovať prítomnosť chladiacej kvapaliny.
6. Aby sa predišlo poruchám v elektrickej sieti, odporúča sa pripojiť indukčný vykurovací kotol pre domácich majstrov podľa navrhnutých schém k ​​samostatnému prívodnému vedeniu, ktorého prierez kábla bude najmenej 5 mm2. Bežná kabeláž nemusí vydržať požadovanú spotrebu energie.

Vytváranie sofistikovaných zariadení

Je ťažšie vytvoriť inštaláciu vykurovania HDTV vlastnými rukami, ale podlieha rádioamatérom, pretože na jeho zber budete potrebovať multivibračný obvod. Princíp činnosti je podobný - vírivé prúdy vznikajúce pri interakcii kovovej výplne v strede cievky a jej vlastného vysoko magnetického poľa ohrievajú povrch.

Návrh HDTV inštalácií

Keďže aj malé cievky produkujú prúd okolo 100 A, bude potrebné ich pripojiť pomocou rezonančnej kapacity, aby sa vyrovnal indukčný ťah. Existujú 2 typy pracovných okruhov na ohrev HDTV pri 12 V:

• pripojený k elektrickej sieti.

• cielené elektrické;
• pripojený k elektrickej sieti.

V prvom prípade sa mini HDTV inštalácia dá zmontovať za hodinu. Aj pri absencii 220 V siete môžete takýto generátor použiť kdekoľvek, ale ak máte ako zdroje energie autobatérie. Samozrejme, nie je dostatočne výkonný na roztavenie kovu, ale je schopný zahriať sa na vysoké teploty potrebné pre jemnú prácu, ako je ohrev nožov a skrutkovačov do modra. Ak ho chcete vytvoriť, musíte si zakúpiť:

• tranzistory s efektom poľa BUZ11, IRFP460, IRFP240;
• autobatéria od 70 A / h;
• vysokonapäťové kondenzátory.

Prúd napájacieho zdroja 11 A je počas procesu zahrievania znížený na 6 A kvôli odporu kovu, ale zostáva potreba hrubých drôtov, ktoré vydržia prúd 11-12 A, aby sa zabránilo prehriatiu.

Druhý okruh pre inštaláciu indukčného ohrevu v plastovom puzdre je zložitejší, založený na ovládači IR2153, ale je pohodlnejšie vybudovať nad regulátorom 100k rezonanciu. Okruh je nutné ovládať cez sieťový adaptér s napätím 12 V a viac.. Napájaciu jednotku je možné pripojiť priamo do hlavnej siete 220 V pomocou diódového mostíka. Rezonančná frekvencia je 30 kHz. Budú sa vyžadovať tieto položky:

• feritové jadro 10 mm a tlmivka 20 otáčok;
• medená rúrka ako HDTV cievka s 25 otáčkami na tŕň 5–8 cm;
• kondenzátory 250V.

Vírivé ohrievače

Výkonnejšiu inštaláciu, schopnú zahriať skrutky na žltú, je možné zostaviť podľa jednoduchej schémy. Ale počas prevádzky bude tvorba tepla dosť veľká, preto sa odporúča inštalovať radiátory na tranzistory. Budete tiež potrebovať tlmivku, ktorú si môžete požičať z napájacieho zdroja akéhokoľvek počítača, a nasledujúce pomocné materiály:

• oceľový feromagnetický drôt;
• medený drôt 1,5 mm;
• tranzistory a diódy s efektom poľa pre spätné napätie od 500 V;
• zenerove diódy s výkonom 2-3 W s výpočtom 15 V;
• jednoduché odpory.

V závislosti od požadovaného výsledku je navíjanie drôtu na medenej základni od 10 do 30 otáčok. Nasleduje montáž obvodu a príprava základnej cievky ohrievača z cca 7 závitov medeného drôtu 1,5 mm. Pripája sa k okruhu a potom k elektrine.

Remeselníci oboznámení so zváraním a prevádzkou trojfázového transformátora môžu ďalej zvýšiť účinnosť zariadenia a zároveň znížiť hmotnosť a veľkosť. Aby ste to urobili, musíte zvárať základne dvoch rúrok, ktoré budú slúžiť ako jadro aj ohrievač, a po navinutí privariť dve rúry do tela na prívod a odvod chladiacej kvapaliny.

Výhody a nevýhody

Po zaoberaní sa princípom fungovania indukčného ohrievača môžete zvážiť jeho pozitívne a negatívne stránky. Vzhľadom na vysokú popularitu tohto typu generátorov tepla možno predpokladať, že má oveľa viac výhod ako nevýhod. Medzi najvýznamnejšie výhody patria:

• Jednoduchosť dizajnu.
• Vysoká miera účinnosti.
• Dlhá životnosť.
• Malé riziko poškodenia zariadenia.
• Výrazná úspora energie.

Keďže ukazovateľ výkonu indukčného kotla je v širokom rozmedzí, je možné bez problémov vybrať jednotku pre konkrétny vykurovací systém budovy. Tieto zariadenia sú schopné rýchlo zohriať chladiacu kvapalinu na vopred stanovenú teplotu, čo z nich robí dôstojného konkurenta tradičným kotlom.

Počas prevádzky indukčného ohrievača sa pozorujú mierne vibrácie, v dôsledku ktorých sa vodný kameň otriasa z rúrok. V dôsledku toho je možné jednotku čistiť menej často. Keďže chladiaca kvapalina je v neustálom kontakte s vykurovacím telesom, riziká jeho zlyhania sú relatívne malé.

Časť 1. DIY INDUKČNÝ KOTOL - je to jednoduché. Nástavec na indukčnú varnú dosku.

Ak počas inštalácie indukčného kotla nedošlo k žiadnym chybám, potom je únik prakticky vylúčený. Je to spôsobené bezkontaktným prenosom tepelnej energie do ohrievača. Použitie technológie indukčného ohrevu vody umožňuje priviesť ho takmer do plynného stavu. Tým sa dosiahne efektívny pohyb vody potrubím a v niektorých situáciách je dokonca možné upustiť od použitia obehových čerpacích jednotiek.

Bohužiaľ, ideálne zariadenia dnes neexistujú. Spolu s veľkým množstvom výhod majú indukčné ohrievače aj množstvo nevýhod. Keďže jednotka potrebuje na prevádzku elektrickú energiu, nebude schopná fungovať s maximálnou účinnosťou v regiónoch s častými výpadkami elektriny. Keď sa chladiaca kvapalina prehreje, tlak v systéme sa prudko zvýši a potrubia sa môžu zlomiť. Aby sa tomu zabránilo, musí byť indukčný ohrievač vybavený zariadením na núdzové vypnutie.

DIY indukčný ohrievač

Princíp činnosti indukčného ohrevu

Prevádzka indukčného ohrievača využíva energiu elektromagnetického poľa, ktoré ohrievaný predmet absorbuje a premieňa na teplo. Na generovanie magnetického poľa sa používa induktor, to znamená viacotáčková valcová cievka. Prechádzajúc týmto induktorom vytvára striedavý elektrický prúd okolo cievky striedavé magnetické pole.

Podomácky vyrobený invertorový ohrievač vám umožní zahriať sa rýchlo a na veľmi vysoké teploty. Pomocou takýchto zariadení môžete nielen ohriať vodu, ale dokonca aj roztaviť rôzne kovy.

Ak je vyhrievaný predmet umiestnený vo vnútri alebo v blízkosti induktora, bude prerazený tokom vektora magnetickej indukcie, ktorý sa neustále mení v čase. V tomto prípade vzniká elektrické pole, ktorého čiary sú umiestnené kolmo na smer magnetického toku a pohybujú sa v začarovanom kruhu. Vďaka týmto vírovým prúdom sa elektrická energia premieňa na tepelnú energiu a objekt sa zahrieva.

Elektrická energia induktora sa teda prenáša na objekt bez použitia kontaktov, ako sa to deje v odporových peciach. V dôsledku toho sa tepelná energia vynakladá efektívnejšie a rýchlosť ohrevu sa výrazne zvyšuje. Tento princíp je široko používaný v oblasti spracovania kovov: jeho tavenie, kovanie, tvrdé spájkovanie atď. S nemenej úspechom možno na ohrev vody použiť vírivý indukčný ohrievač.

Vysokofrekvenčné indukčné ohrievače

Najširší rozsah použitia je pre vysokofrekvenčné indukčné ohrievače. Ohrievače sa vyznačujú vysokou frekvenciou 30-100 kHz a širokým rozsahom výkonu 15-160 kW. Vysokofrekvenčný typ poskytuje malú hĺbku ohrevu, ale to stačí na zlepšenie chemických vlastností kovu.

Vysokofrekvenčné indukčné ohrievače sa ľahko obsluhujú a sú ekonomické, pričom ich účinnosť môže dosiahnuť 95 %. Všetky typy pracujú nepretržite po dlhú dobu a dvojbloková verzia (pri umiestnení vysokofrekvenčného transformátora v samostatnom bloku) umožňuje nepretržitú prevádzku. Ohrievač má 28 druhov ochrán, z ktorých každý zodpovedá za svoju funkciu. Príklad: kontrola tlaku vody v chladiacom systéme.

• Indukčný ohrievač 60 kW Dovol
• Indukčný ohrievač 65 kW Novosibirsk
• Indukčný ohrievač 60 kW Krasnojarsk
• Indukčný ohrievač 60 kW Kaluga
• Indukčný ohrievač 100 kW Novosibirsk
• Indukčný ohrievač 120 kW Jekaterinburg
• Indukčný ohrievač 160 kW Samara

Aplikácia:

• povrchovo tvrdené ozubenie
• kalenie hriadeľa
• kalenie žeriavového kolesa
• zahrievanie častí pred ohýbaním
• spájkovanie fréz, fréz, vrtákov
• zahrievanie obrobku počas lisovania za tepla
• pristátie skrutky
• zváranie a naváranie kovov
• obnovenie detailov.

Indukčné tavenie je proces široko používaný v železnej a neželeznej metalurgii. Tavenie v indukčných vykurovacích zariadeniach je často lepšie ako tavenie na palivo, pokiaľ ide o energetickú účinnosť, kvalitu produktu a flexibilitu výroby. Tieto pred-

moderné elektrotechnické technológie

vlastnosti sú spôsobené špecifickými fyzikálnymi vlastnosťami indukčných pecí.

Pri indukčnom tavení sa tuhá látka pod vplyvom elektromagnetického poľa prenesie do kvapalnej fázy. Rovnako ako v prípade indukčného ohrevu sa teplo vytvára v roztavenom materiáli v dôsledku Jouleovho efektu z indukovaných vírivých prúdov. Primárny prúd prechádzajúci cez induktor vytvára elektromagnetické pole. Bez ohľadu na to, či je elektromagnetické pole koncentrované magnetickými obvodmi alebo nie, systém viazanej induktorovej záťaže môže byť reprezentovaný ako transformátor s magnetickým obvodom alebo ako vzduchový transformátor. Elektrická účinnosť systému vo veľkej miere závisí od charakteristík ovplyvňujúcich pole feromagnetických konštrukčných prvkov.

Spolu s elektromagnetickými a tepelnými javmi zohrávajú v procese indukčného tavenia dôležitú úlohu elektrodynamické sily. S týmito silami treba počítať najmä pri tavení vo výkonných indukčných peciach. Interakcia indukovaných elektrických prúdov v tavenine s výsledným magnetickým poľom spôsobuje mechanickú silu (Lorentzova sila)

Tlak Tavenina tečie

Ryža. 7.21. Pôsobenie elektromagnetických síl

Napríklad silovo vyvolaný turbulentný pohyb taveniny má veľký význam ako pre dobrý prenos tepla, tak aj pre miešanie a priľnavosť nevodivých častíc v tavenine.

Existujú dva hlavné typy indukčných pecí: indukčné kelímkové pece (ITF) a indukčné kanálové pece (IKP). Pri ITP sa roztavený materiál zvyčajne nakladá po častiach do téglika (obr. 7.22). Induktor pokrýva téglik a roztavený materiál. V dôsledku absencie koncentračného poľa magnetického obvodu je elektromagnetické spojenie medzi

moderné elektrotechnické technológie

induktor a zaťaženie silne závisí od hrúbky steny keramického téglika. Na zabezpečenie vysokej elektrickej účinnosti by mala byť izolácia čo najtenšia. Na druhej strane musí byť obloženie dostatočne hrubé, aby odolalo tepelnému namáhaniu a

kovový pohyb. Preto by sa mal hľadať kompromis medzi elektrickými a pevnostnými kritériami.

Dôležitými charakteristikami indukčného tavenia v IHF sú pohyb taveniny a menisku v dôsledku pôsobenia elektromagnetických síl. Pohyb taveniny zabezpečuje rovnomerné rozloženie teploty a homogénne chemické zloženie. Miešací efekt v blízkosti povrchu taveniny znižuje straty materiálu pri prekládke malých dávok a prísad. Napriek použitiu lacného materiálu reprodukcia taveniny konštantného zloženia zaisťuje vysokú kvalitu odlievania.

V závislosti od veľkosti, typu materiálu, ktorý sa má taviť a oblasti použitia, ITP pracujú na priemyselnej frekvencii (50 Hz) alebo strednej

moderné elektrotechnické technológie

pri frekvenciách do 1000 Hz. Posledne menované sa stávajú čoraz dôležitejšími kvôli ich vysokej účinnosti pri tavení liatiny a hliníka. Pretože pohyb taveniny pri konštantnom výkone je tlmený so zvyšujúcou sa frekvenciou, sú k dispozícii vyššie špecifické výkony pri vyšších frekvenciách a v dôsledku toho vyššia produktivita. Vďaka vyššiemu výkonu sa skracuje čas tavenia, čo vedie k zvýšeniu účinnosti procesu (v porovnaní s pecami pracujúcimi na priemyselnej frekvencii). Berúc do úvahy ďalšie technologické výhody, ako je flexibilita pri zmene tavených materiálov, sú stredofrekvenčné IHF navrhnuté ako výkonné taviace jednotky, ktoré v súčasnosti dominujú v zlievarni železa. Moderné vysokovýkonné stredofrekvenčné ITP na tavenie železa majú kapacitu až 12 ton a výkon až 10 MW. Priemyselné frekvenčné ITP sú určené pre väčšie kapacity ako stredofrekvenčné, do 150 ton na tavenie železa. Intenzívne miešanie kúpeľa má osobitný význam pri tavení homogénnych zliatin, ako je mosadz, preto sa v tejto oblasti široko používajú ITP s priemyselnou frekvenciou. Spolu s použitím téglikových pecí na tavenie sa v súčasnosti používajú aj na zadržiavanie tekutého kovu pred liatím.

V súlade s energetickou bilanciou ITP (obr. 7.23) je úroveň elektrickej účinnosti takmer pre všetky typy pecí okolo 0,8. Približne 20% pôvodnej energie sa stratí v induktore vo forme Joe - tepla. Pomer tepelných strát cez steny téglika k elektrickej energii indukovanej v tavenine dosahuje 10 %, takže celková účinnosť pece je asi 0,7.

Druhým rozšíreným typom indukčných pecí sú ICP. Používajú sa na odlievanie, držanie a najmä tavenie v železnej a neželeznej metalurgii. ICP vo všeobecnosti pozostáva z keramického kúpeľa a jednej alebo viacerých indukčných jednotiek (obr. 7.24). AT

Princíp indukčnej jednotky môže byť reprezentovaný ako transformačný

Princíp činnosti ICP vyžaduje trvalo uzavretý sekundárny okruh, takže tieto pece pracujú s tekutým zvyškom taveniny. Užitočné teplo vzniká hlavne v kanáli s malým prierezom. Cirkulácia taveniny pôsobením elektromagnetických a tepelných síl zabezpečuje dostatočný prenos tepla do objemu taveniny v kúpeli. Doteraz boli ICP navrhnuté pre priemyselnú frekvenciu, ale výskumné práce sa vykonávajú aj pre vyššie frekvencie. Vďaka kompaktnej konštrukcii pece a veľmi dobrej elektromagnetickej väzbe dosahuje jej elektrická účinnosť 95% a celková účinnosť dosahuje 80% až 90% v závislosti od taveného materiálu.

V súlade s technologickými podmienkami v rôznych oblastiach použitia ICP sú potrebné rôzne konštrukcie indukčných kanálov. Jednokanálové pece sa používajú hlavne na držanie a odlievanie,

moderné elektrotechnické technológie

tavenie vzácnejších ocelí pri inštalovaných výkonoch do 3 MW. Na tavenie a namáčanie neželezných kovov sa uprednostňujú dvojkanálové konštrukcie pre lepšie využitie energie. V hutách hliníka sú kanály rovné, aby sa dali ľahko čistiť.

Výroba hliníka, medi, mosadze a ich zliatin je hlavnou oblasťou použitia ICP. Dnes najvýkonnejšie ICP s kapacitou o

na tavenie hliníka sa používa do 70 ton a výkon do 3 MW. Spolu s vysokou elektrickou účinnosťou pri výrobe hliníka sú veľmi dôležité nízke straty taveniny, čo predurčuje výber ICP.

Sľubnými aplikáciami technológie indukčného tavenia je výroba kovov vysokej čistoty, ako je titán a jeho zliatiny v indukčných peciach so studeným téglikom a tavenie keramiky, ako je kremičitan zirkoničitý a oxid zirkoničitý.

Pri tavení v indukčných peciach sa jasne prejavia výhody indukčného ohrevu, ako je vysoká hustota energie a produktivita, homogenizácia taveniny vďaka miešaniu, presné

moderné elektrotechnické technológie

reguláciu energie a teploty, ako aj jednoduchosť automatického riadenia procesu, jednoduchosť manuálneho ovládania a veľkú flexibilitu. Vysoká elektrická a tepelná účinnosť v kombinácii s nízkymi stratami taveniny, a tým aj úsporou surovín, vedie k nízkej špecifickej spotrebe energie a environmentálnej konkurencieschopnosti.

Prevaha indukčných taviacich zariadení oproti palivovým neustále narastá vďaka praktickému výskumu podporenému numerickými metódami riešenia elektromagnetických a hydrodynamických problémov. Ako príklad si môžeme všimnúť vnútorné potiahnutie medenými pásikmi oceľového plášťa ICP na tavenie medi. Zníženie strát z vírivých prúdov zvýšilo účinnosť pece o 8% a dosiahla 92%.

Ďalšie zlepšenie ekonomiky indukčného tavenia je možné prostredníctvom aplikácie moderných riadiacich technológií, ako je tandemové alebo duálne riadenie podávania. Dva tandemové ITP majú jeden zdroj energie a kým v jednom prebieha tavenie, v druhom sa roztavený kov drží na odlievanie. Prepínanie zdroja energie z jednej rúry na druhú zvyšuje jej využitie. Ďalším vývojom tohto princípu je duálne riadenie podávania (obr. 7.25), ktoré zabezpečuje nepretržitú súčasnú prevádzku pecí bez prepínania pomocou špeciálnej automatizácie riadenia procesu. Treba tiež poznamenať, že neoddeliteľnou súčasťou ekonomiky tavenia je kompenzácia celkového jalového výkonu.

Na záver, na demonštráciu výhod energeticky a materiálovo úspornej indukčnej technológie možno porovnať palivové a elektrotermické metódy tavenia hliníka. Ryža. 7.26 ukazuje výrazné zníženie spotreby energie na tonu hliníka pri tavení

Kapitola 7

□ strata kovu; Shch topenie

moderné elektrotechnické technológie

indukčná kanálová pec s kapacitou 50 ton Konečná spotrebovaná energia sa zníži o cca 60% a primárna energia o 20%. Zároveň sa výrazne znížia emisie CO2. (Všetky výpočty sú založené na typickej nemeckej premene energie a emisiách CO2 zo zmiešaných elektrární). Získané výsledky zdôrazňujú špeciálny efekt strát kovu pri tavení spojených s jeho oxidáciou. Ich kompenzácia si vyžaduje veľký dodatočný výdaj energie. Je pozoruhodné, že pri výrobe medi sú straty kovu počas tavenia tiež veľké a mali by sa brať do úvahy pri výbere jednej alebo druhej technológie tavenia.

Indukčné pece sú široko používané v metalurgickom priemysle. Takéto pece sa často vyrábajú nezávisle. Aby ste to dosiahli, musíte poznať ich princíp fungovania a konštrukčné prvky. Princíp fungovania takýchto pecí bol známy už pred dvoma storočiami.

Indukčné pece sú schopné riešiť nasledujúce úlohy:

• Tavenie kovov.
• Tepelné spracovanie kovových častí.
• Čistenie drahých kovov.

Takéto funkcie sú dostupné v priemyselných peciach. Pre domáce podmienky a vykurovanie sú kachle špeciálneho dizajnu.

Princíp fungovania

Úlohou indukčnej pece je ohrievať materiály pomocou vlastností vírivých prúdov. Na vytvorenie takýchto prúdov sa používa špeciálny induktor, ktorý pozostáva z induktora s niekoľkými závitmi drôtu veľkého prierezu.

K induktoru je pripojený AC zdroj. V induktore vytvára striedavý prúd magnetické pole, ktoré sa mení s frekvenciou siete a preniká do vnútra induktora. Keď je materiál umiestnený v tomto priestore, vznikajú v ňom vírivé prúdy, ktoré ho zahrievajú.

Voda v pracovnom induktore sa zahrieva a vrie a kov sa začne topiť, keď sa dosiahne vhodná teplota. Podmienečne je možné rozdeliť indukčné pece na typy:

• Pece s magnetickým jadrom.
• Bez magnetického obvodu.

Prvý typ pece obsahuje induktor uzavretý v kovu, ktorý vytvára špeciálny efekt, ktorý zvyšuje hustotu magnetického poľa, takže ohrev sa vykonáva efektívne a rýchlo. V peciach bez magnetického obvodu je induktor umiestnený vonku.

Typy a vlastnosti pecí

Indukčné pece možno rozdeliť na typy, ktoré majú svoje vlastné charakteristiky práce a charakteristické vlastnosti. Niektoré sa používajú na prácu v priemysle, iné sa používajú v každodennom živote, na varenie.

Vákuové indukčné pece

Táto pec je určená na tavenie a odlievanie zliatin indukciou. Pozostáva z hermeticky uzavretej komory obsahujúcej téglikovú indukčnú pec s formou.

Vo vákuu je možné zabezpečiť dokonalé metalurgické procesy a získať vysokokvalitné odliatky. V súčasnosti vákuová výroba prešla na nové technologické postupy z kontinuálnych reťazcov vo vákuovom prostredí, čo umožňuje vytvárať nové produkty a znižovať výrobné náklady.

Výhody vákuového tavenia

• Tekutý kov môže byť dlho udržiavaný vo vákuu.
• Zvýšené odplyňovanie kovov.
• Počas procesu tavenia je možné kedykoľvek preložiť pec a ovplyvniť proces rafinácie a dezoxidácie.
• Možnosť nepretržitého sledovania a úpravy teploty zliatiny a jej chemického zloženia počas prevádzky.
• Odliatky s vysokou čistotou.
• Rýchle zahrievanie a rýchlosť topenia.
• Zvýšená homogenita zliatiny vďaka kvalitnému miešaniu.
• Akákoľvek forma suroviny.
• Ekologická čistota a hospodárnosť.

Princíp činnosti vákuovej pece spočíva v tom, že v tégliku sa vo vákuu pomocou vysokofrekvenčného induktora roztaví tuhá vsádzka a tekutý kov sa prečistí. Vákuum vzniká odčerpávaním vzduchu pumpami. Vákuovým tavením sa dosiahne veľké zníženie vodíka a dusíka.

Kanálové indukčné pece

Elektromagnetické jadrové pece (kanálové) sú široko používané v zlievarniach neželezných a železných kovov ako udržiavacie pece, miešačky.

1 - Kúpeľ
2 - Kanál
3 - Magnetické jadro
4 - Primárna cievka

Premenlivý magnetický tok prechádza magnetickým obvodom, obrys kanála vo forme krúžku tekutého kovu. V prstenci je vybudený elektrický prúd, ktorý zahrieva tekutý kov. Magnetický tok je generovaný primárnym vinutím napájaným striedavým prúdom.

Na zvýšenie magnetického toku sa používa uzavretý magnetický obvod, ktorý je vyrobený z transformátorovej ocele. Priestor pece je spojený dvoma otvormi s kanálom, preto pri plnení pece tekutým kovom vzniká uzavretý okruh. Pec nebude môcť pracovať bez uzavretého okruhu. V takýchto prípadoch je odpor obvodu veľký a preteká v ňom malý prúd, ktorý sa nazýva prúd naprázdno.

V dôsledku prehriatia kovu a pôsobenia magnetického poľa, ktoré má tendenciu vytláčať kov z kanála, sa tekutý kov v kanáli neustále pohybuje. Pretože kov v kanáli sa zahrieva vyššie ako v kúpeli pece, kov neustále stúpa do kúpeľa, z ktorého vstupuje kov s nižšou teplotou.

Ak je kov odvádzaný pod prípustnú normu, potom bude tekutý kov vyvrhnutý z kanála elektrodynamickou silou. V dôsledku toho sa rúra samovoľne vypne a elektrický obvod sa preruší. Aby sa predišlo takýmto prípadom, pece nechávajú určité množstvo kovu v tekutej forme. Hovoria tomu močiar.

Kanálové pece sa delia na:

• Taviace pece.
• Miešačky.
• Distribučné pece.

Na akumuláciu určitého množstva tekutého kovu, spriemerovania jeho chemického zloženia a expozície, použite mixéry. Objem miešačky sa vypočíta ako rovný aspoň dvojnásobku hodinového výkonu pece.

Kanálové pece sú rozdelené do tried podľa umiestnenia kanálov:

• Vertikálne.
• Horizontálne.

Podľa tvaru pracovnej komory:

• Bubnové indukčné pece.
• Cylindrické indukčné pece.

Bubnová pec je vyrobená vo forme oceľového zváraného valca s dvoma stenami na koncoch. Na otáčanie pece sa používajú hnacie valce. Na otáčanie pece je potrebné zapnúť pohon elektromotorom s dvomi rýchlosťami a reťazový pohon. Motor má lamelové brzdy.

Na koncových stenách je sifón na nalievanie kovu. Sú tu otvory na nakladanie prísad a odstraňovanie trosky. K dispozícii je tiež kanál na vydávanie kovu. Kanálový blok pozostáva z pecného induktora s kanálikmi tvaru V, vytvorenými vo výmurovke pomocou šablón. Pri prvom zahriatí sa tieto šablóny roztavia. Vinutie a jadro sú chladené vzduchom, telo bloku je chladené vodou.

Ak má kanálová pec iný tvar, potom sa kov dávkuje naklonením kúpeľa pomocou hydraulických valcov. Niekedy je kov vytlačený nadmerným tlakom plynu.

Výhody kanálových pecí

• Nízka spotreba energie vďaka nízkym tepelným stratám vane.
• Zvýšená elektrická účinnosť induktora.
• Nízke náklady.

Nevýhody kanálových pecí

• Zložitosť úpravy chemického zloženia kovu, pretože prítomnosť ponechaného tekutého kovu v peci spôsobuje ťažkosti pri prechode z jedného zloženia na druhé.
• Nízka rýchlosť pohybu kovu v peci znižuje možnosť technológie tavenia.

Dizajnové prvky

Rám pece je vyrobený z nízkouhlíkového oceľového plechu s hrúbkou 30 až 70 mm. V spodnej časti rámu sú okná s pripevnenými tlmivkami. Induktor je vyrobený vo forme oceľového puzdra, primárnej cievky, magnetického obvodu a obloženia. Jeho telo je odnímateľné a diely sú izolované tesnením, takže diely tela nevytvárajú uzavretú slučku. V opačnom prípade sa vytvorí vírivý prúd.

Magnetický obvod je vyrobený z platní zo špeciálnej elektroocele 0,5 mm. Dosky sú od seba izolované, aby sa znížili straty spôsobené vírivými prúdmi.

Cievka je vyrobená z medeného vodiča s prierezom v závislosti od záťažového prúdu a spôsobu chladenia. Pri vzduchovom chladení je povolený prúd 4 ampéry na mm 2, pri vodnom chladení je povolený prúd 20 ampérov na mm 2. Medzi výstelkou a cievkou je namontovaná clona, ​​ktorá je chladená vodou. Obrazovka je vyrobená z magnetickej ocele alebo medi. Na odstránenie tepla z cievky je namontovaný ventilátor. Na získanie presných rozmerov kanála sa používa šablóna. Je vyrobený vo forme dutého oceľového odliatku. Šablóna je umiestnená v induktore, kým nie je naplnená žiaruvzdornou hmotou. Počas zahrievania a sušenia obloženia je v induktore.

Na obloženie sa používajú vlhké a suché žiaruvzdorné hmoty. Vlhké hmoty sa používajú vo forme plniacich alebo plniacich materiálov. Liatie betónu sa používa pre zložité tvary induktorov, ak nie je možné zhutniť hmotu v celom objeme induktora.

Induktor je naplnený takouto hmotou a zhutnený vibrátormi. Suché hmoty sa zhutňujú vysokofrekvenčnými vibrátormi, ubíjacie hmoty sa zhutňujú pneumatickými ubíjačkami. Ak sa liatina taví v peci, potom je obloženie vyrobené z oxidu horečnatého. Kvalita obloženia je určená teplotou chladiacej vody. Najúčinnejšou metódou kontroly obloženia je kontrola hodnoty indukčného a aktívneho odporu. Tieto merania sa vykonávajú pomocou kontrolných zariadení.

Elektrické vybavenie pece zahŕňa:

• Transformátor.
• Kondenzátorová banka na kompenzáciu strát elektrickej energie.
• Tlmivka na pripojenie 1-fázovej tlmivky do 3-fázovej siete.
• Riadiace dosky.
• Napájacie káble.

Aby pec fungovala normálne, je napojená na 10 kilovoltový zdroj, ktorý má na sekundárnom vinutí 10 napäťových stupňov na nastavenie výkonu pece.

Výplňové materiály podšívky obsahujú:

• 48% suchého kremeňa.
• 1,8 % kyselina boritá, preosiata cez jemné sito s 0,5 mm bunkami.

Hmota na obloženie sa pripraví v suchej forme pomocou mixéra a potom sa preoseje cez sito. Pripravená zmes by sa po príprave nemala skladovať dlhšie ako 15 hodín.

Obloženie téglika je vyrobené utesnením pomocou vibrátorov. Elektrické vibrátory sa používajú na obloženie veľkých pecí. Vibrátory sa ponoria do priestoru šablóny a hmota sa zhutní cez steny. Počas zhutňovania sa vibrátor pohybuje pomocou žeriavu a otáča sa vertikálne.

Kelímkové indukčné pece

Hlavnými komponentmi téglikovej pece sú induktor a generátor. Na výrobu induktora sa používa medená rúrka vo forme navinutých 8-10 závitov. Formy induktorov môžu byť rôznych typov.

Tento typ rúry je najbežnejší. V konštrukcii pece nie je žiadne jadro. Bežnou formou pece je valec vyrobený z ohňovzdorného materiálu. Téglik je umiestnený v dutine induktora. Je napájaný striedavým prúdom.

Výhody téglikových pecí

• Pri vkladaní materiálu do pece sa uvoľňuje energia, takže pomocné vykurovacie telesá nie sú potrebné.
• Dosahuje sa vysoká homogenita viaczložkových zliatin.
• V peci je možné bez ohľadu na tlak vytvárať redukčnú, oxidačnú reakciu.
• Vysokovýkonné pece vďaka zvýšenej hustote výkonu pri akejkoľvek frekvencii.
• Prestávky v tavení kovu neovplyvňujú efektivitu práce, pretože na vykurovanie nie je potrebné veľa elektriny.
• Možnosť ľubovoľného nastavenia a jednoduché ovládanie s možnosťou automatizácie.
• Nedochádza k lokálnemu prehrievaniu, teplota sa vyrovnáva v celom objeme kúpeľa.
• Rýchle tavenie na vytvorenie kvalitných zliatin s dobrou rovnomernosťou.
• Environmentálna bezpečnosť. Vonkajšie prostredie nie je vystavené žiadnym škodlivým vplyvom rúry. Topenie tiež neškodí prírode.

Nevýhody téglikových pecí

• Nízka teplota trosky používanej na spracovanie zrkadla taveniny.
• Nízka odolnosť obloženia pri náhlych zmenách teploty.

Napriek existujúcim nedostatkom si téglikové indukčné pece získali veľkú obľubu vo výrobe a iných oblastiach.

Indukčné pece na vykurovanie priestorov

Najčastejšie je takáto rúra inštalovaná v kuchyni. Vo svojom dizajne je hlavnou časťou zvárací invertor. Konštrukcia pece je zvyčajne kombinovaná s kotlom na ohrev vody, čo umožňuje vykurovať všetky miestnosti v budove. Do objektu je možné pripojiť aj prívod teplej vody.

Účinnosť takéhoto zariadenia je malá, ale často sa takéto zariadenie stále používa na vykurovanie domu.

Konštrukcia vykurovacej časti indukčného kotla je podobná transformátoru. Vonkajší obvod sú vinutia určitého druhu transformátora, ktoré sú pripojené k sieti. Druhým vnútorným okruhom je zariadenie na výmenu tepla. Cirkuluje chladiacu kvapalinu. Po pripojení napájania cievka vytvára premennú. V dôsledku toho sa vo výmenníku tepla indukujú prúdy, ktoré vykonávajú jeho ohrev. Kov ohrieva chladiacu kvapalinu, ktorá zvyčajne pozostáva z vody.

Na rovnakom princípe je založená aj prevádzka indukčných sporákov pre domácnosť, pri ktorých riad zo špeciálneho materiálu pôsobí ako sekundárny okruh. Takáto pec je vďaka absencii tepelných strát oveľa ekonomickejšia ako bežné kachle.

Ohrievač vody kotla je vybavený ovládacími zariadeniami, ktoré umožňujú udržiavať teplotu nosiča tepla na určitej úrovni.

Vykurovanie elektrinou je drahé potešenie. Nemôže konkurovať tuhým palivám a plynu, motorovej nafte a skvapalnenému plynu. Jedným zo spôsobov zníženia nákladov je inštalácia tepelného akumulátora, ako aj nočné pripojenie kotla, keďže v noci je najčastejšie zvýhodnená elektrina.

Aby ste sa mohli rozhodnúť pre inštaláciu indukčného kotla pre domácnosť, je potrebné získať radu od profesionálnych špecialistov na tepelnú techniku. Indukčný kotol nemá v porovnaní s bežným kotlom prakticky žiadne výhody. Nevýhodou sú vysoké náklady na zariadenie. Bežné kotly s vykurovacími prvkami sa predávajú pripravené na inštaláciu a indukčný ohrievač vyžaduje ďalšie vybavenie a nastavenia. Preto pred zakúpením takéhoto indukčného kotla je potrebné vykonať starostlivý ekonomický výpočet a plánovanie.

Obloženie indukčných pecí

Proces vymurovania je potrebný na zabezpečenie ochrany telesa pece pred zvýšenými teplotami. Umožňuje výrazne znížiť tepelné straty, zvýšiť účinnosť tavenia kovu alebo ohrevu materiálu.

Na výstelku sa používa kremenec, čo je modifikácia oxidu kremičitého. Na obkladové materiály existujú určité požiadavky.

Takýto materiál by mal poskytovať 3 zóny stavov materiálu:

• Monolitický.
• Buffer.
• Stredne pokročilý.

Iba prítomnosť troch vrstiev v povlaku je schopná chrániť plášť pece. Výstelka je nepriaznivo ovplyvnená nesprávnym umiestnením materiálu, nízkou kvalitou materiálu a drsnými prevádzkovými podmienkami pece.