Ako vyrobiť pec na tavenie kovu. Podomácky vyrobená indukčná pec na tavenie kovu Princíp činnosti indukčnej pece na tavenie kovu

Vonkajší valec pripevnite na kovové dno. To možno vykonať zváraním alebo skrutkovaním. Ak je veľkosť dna oveľa väčšia ako priemer valca, štruktúra bude stabilnejšia a bezpečnejšia.

Spodnú časť vonkajšieho valca položte na žiaruvzdorné tehly tak, aby bola čo najstabilnejšia. Tieto tepelne odolné tehly podporia vašu pec pri tavení a izolujú jej horúce dno.

Vložte vnútorný valec do vonkajšieho, pričom dbajte na to, aby presne zapadol do stredu. Priestor medzi stenami valcov môže byť vyplnený žiaruvzdornou vápennou maltou alebo suchým pieskom, čo dodá konštrukcii ab o väčšia stabilita; valce môžete jednoducho upevniť voči sebe pomocou kovových klinov.

Vyvŕtajte alebo vyrežte otvor s priemerom asi 6 cm (2 1/4 palca) do vonkajšieho a vnútorného valca blízko dna, šikmo dovnútra a nahor, aby vzduch voľne prúdil do téglika a poskytoval kyslík do horiaceho paliva.

Odrežte kovovú rúrku s priemerom 6 cm a dĺžkou pol metra alebo viac (vhodná je tenkostenná kovová rúrka na drôty) - bude slúžiť ako prívod vzduchu do taviacej komory; privarte ho k otvoru vo vonkajšom valci alebo ho pripevnite skrutkami.

Vyrežte kruh z plechu dostatočne veľký, aby úplne zakryl vrch komory. Do tohto kruhu vyrežte otvor 15X15 cm (6X6 palcov), ktorý bude slúžiť na voľnú cirkuláciu vzduchu a na pridávanie kovu do téglika; odrezaný kus bude slúžiť ako obal. Pre pohodlie môžete veko pripevniť reťazou na vonkajšiu stenu rúry a tiež pripevniť rukoväť na veko.

Vytvorte téglik (taviaci hrniec). Môžete použiť kovovú fľašu vhodnej veľkosti zo starej termosky, alebo nerezový bojler. Aby bolo možné vylievať roztavený kov z téglika, pripevnite naň oceľovú rukoväť, ktorá by vyčnievala z hornej časti taviacej komory.

Pripojte dúchadlo ku kovovej rúrke, ktorá bola predtým postavená v blízkosti spodnej časti krytu. Na odfúknutie listov môžete použiť starý sušič vlasov alebo stroj s nízkym výkonom, ktorý pripevníte k trubici páskou. Ak nemáte fén alebo fén, postačí akékoľvek zariadenie, ktoré zabezpečí potrebné prúdenie vzduchu cez trubicu. Zároveň nezabúdajte, že prílišné prúdenie vzduchu môže viesť k intenzívnemu a rýchlemu spaľovaniu uhlia a nedostatočné prúdenie vzduchu potláča spaľovanie a nezabezpečí vám požadovanú teplotu.

Indukčná pec sa často používa v oblasti metalurgie, takže tento pojem je dobre známy ľuďom, ktorí sú viac či menej spojení s procesom tavenia rôznych kovov. Zariadenie umožňuje premieňať elektrickú energiu generovanú magnetickým poľom na teplo.

Takéto zariadenia sa predávajú v obchodoch za pomerne vysokú cenu, ale ak máte minimálne zručnosti pri používaní spájkovačky a viete čítať elektronické obvody, môžete sa pokúsiť vyrobiť indukčnú pec vlastnými rukami.

Je nepravdepodobné, že domáce zariadenie bude vhodné pre zložité úlohy, ale zvládne základné funkcie. Zariadenie môžete zostaviť na základe funkčného zváracieho invertora z tranzistorov alebo na lampy. Najproduktívnejšie je v tomto prípade zariadenie na svietidlách kvôli vysokej účinnosti.

Princíp činnosti indukčnej pece

K ohrevu kovu umiestneného vo vnútri zariadenia dochádza prechodom elektromagnetických impulzov na tepelnú energiu. Elektromagnetické impulzy sú produkované cievkou so závitmi medeného drôtu alebo rúrky.

Schéma indukčnej pece a schémy vykurovania

Keď je zariadenie pripojené, cez cievku začne prechádzať elektrický prúd a okolo neho sa objaví elektrické pole, ktoré časom mení svoj smer. Prvýkrát výkon takejto inštalácie opísal James Maxwell.

Predmet, ktorý sa má ohrievať, musí byť umiestnený vo vnútri cievky alebo blízko nej. Cieľový objekt bude prepichnutý tokom magnetickej indukcie a vnútri sa objaví magnetické pole vírového typu. Indukčná energia sa teda zmení na teplo.

Odrody

Pece na indukčnej cievke sa zvyčajne delia na dva typy v závislosti od typu konštrukcie:

• kanál;
• Téglik.

V prvých zariadeniach je kov na tavenie umiestnený pred indukčnou cievkou a v peciach druhého typu je umiestnený v nej.

Rúru môžete zostaviť podľa nasledujúcich krokov:

1. Medenú rúrku ohýbame vo forme špirály. Celkovo je potrebné urobiť asi 15 otáčok, pričom vzdialenosť medzi nimi by mala byť aspoň 5 mm. Vo vnútri špirály by mal byť voľne umiestnený téglik, kde bude prebiehať proces tavenia;
2. Vyrábame spoľahlivé puzdro pre zariadenie, ktoré by nemalo viesť elektrický prúd a musí odolávať vysokým teplotám vzduchu;
3. Tlmivky a kondenzátory sú zostavené podľa schémy uvedenej vyššie;
4. K obvodu je pripojená neónová lampa, ktorá bude signalizovať, že zariadenie je pripravené na prevádzku;
5. Na nastavenie kapacity je tiež prispájkovaný kondenzátor.

Použitie kúrenia

Indukčné pece tohto typu možno použiť aj na vykurovanie priestorov. Najčastejšie sa používajú spolu s kotlom, ktorý navyše vyrába ohrev studenej vody. V skutočnosti sa konštrukcie používajú veľmi zriedkavo, pretože v dôsledku strát elektromagnetickej energie je účinnosť zariadenia minimálna.

Ďalšia nevýhoda je založená na spotrebe veľkého množstva elektriny zariadením počas prevádzky, pretože zariadenie je klasifikované ako ekonomicky nerentabilné.

Chladenie systému

Vlastnoručne zmontované zariadenie musí byť vybavené chladiacim systémom, pretože počas prevádzky budú všetky komponenty vystavené vysokým teplotám, konštrukcia sa môže prehriať a zlomiť. Rúry zakúpené v obchode sú chladené vodou alebo nemrznúcou zmesou.

Pri výbere chladiča do domácnosti sa uprednostňujú možnosti, ktoré sú z ekonomického hľadiska pre realizáciu najvýhodnejšie.

Pre domáce rúry môžete skúsiť použiť konvenčný ventilátor s lopatkami. Venujte pozornosť tomu, že zariadenie by nemalo byť príliš blízko rúry, pretože kovové časti ventilátora negatívne ovplyvňujú výkon zariadenia a môžu tiež otvárať vírové prúdy a znižovať výkon celého systému.

Bezpečnostné opatrenia pri používaní zariadenia

Pri práci so zariadením musíte dodržiavať nasledujúce pravidlá:

• Niektoré prvky inštalácie, ako aj kov, ktorý sa topí, sú vystavené silnému teplu, v dôsledku čoho existuje riziko popálenia;
• Pri použití lampovej pece ju umiestnite do uzavretého puzdra, inak existuje vysoká pravdepodobnosť úrazu elektrickým prúdom;
• Pred prácou so zariadením odstráňte všetky kovové prvky a zložité elektronické zariadenia z pracovnej oblasti zariadenia. Toto zariadenie by nemali používať ľudia, ktorí majú nainštalovaný kardiostimulátor.

Indukčná pec na tavenie kovov sa môže použiť na pocínovanie a tvarovanie kovových častí.

Podomácky vyrobenú inštaláciu je možné jednoducho upraviť tak, aby fungovala v špecifických podmienkach zmenou niektorých nastavení. Ak pri montáži konštrukcie dodržiavate uvedené schémy a dodržiavate základné bezpečnostné pravidlá, domáce zariadenie prakticky nebude horšie ako domáce spotrebiče zakúpené v obchode.

Indukčná taviaca pec sa v posledných desaťročiach používa na tavenie kovov a zliatin. Zariadenie je široko používané v metalurgickej a strojárskej oblasti, ako aj v klenotníctve. V prípade potreby je možné jednoduchú verziu tohto zariadenia vyrobiť ručne. Zvážte podrobnejšie princíp činnosti a vlastnosti použitia indukčnej pece.

Princíp indukčného ohrevu

Aby kov prešiel z jedného stavu agregácie do druhého, je potrebné ho zahriať na dostatočne vysokú teplotu. Okrem toho má každý kov a zliatina svoj vlastný bod topenia, ktorý závisí od chemického zloženia a ďalších faktorov. Indukčná taviaca pec vedie ohrev materiálu zvnútra vytváraním vírivých prúdov, ktoré prechádzajú cez kryštálovú mriežku. Uvažovaný proces je spojený s fenoménom rezonancie, ktorý spôsobuje zvýšenie sily vírivých prúdov.

Princíp činnosti zariadenia má nasledujúce vlastnosti:

1. Priestor, ktorý je vytvorený vo vnútri cievky, slúži na umiestnenie obrobku. V priemyselných podmienkach je možné použiť tento spôsob ohrevu len vtedy, ak sa vytvorí veľké zariadenie, do ktorého bude možné umiestniť vsádzku rôznych veľkostí.
2. Inštalovaná cievka môže mať iný tvar, napríklad číslo osem, ale najbežnejšia je špirála. Treba mať na pamäti, že tvar cievky sa vyberá v závislosti od charakteristík obrobku vystaveného zahrievaniu.

Aby sa vytvorilo striedavé magnetické pole, zariadenie je pripojené k domácej elektrickej sieti. Na zlepšenie kvality získanej zliatiny s vysokou tekutosťou sa používajú vysokofrekvenčné generátory.

Zariadenie a aplikácia indukčnej pece

V prípade potreby môžete vytvoriť indukčnú pec na tavenie kovu z improvizovaných materiálov. Klasický dizajn má tri bloky:

1. Generátor, ktorý vytvára vysokofrekvenčný prúd striedavého typu. Práve on vytvára elektrický prúd, ktorý sa mení na magnetické pole prechádzajúce materiálom a urýchľujúce pohyb častíc. V dôsledku toho dochádza k prechodu kovu alebo zliatin z pevného do kvapalného stavu.
2. Induktor je zodpovedný za vytvorenie magnetického poľa, ktoré ohrieva kov.
3. Téglik je určený na roztavenie materiálu. Je umiestnený v induktore a vinutie je pripojené k zdrojom prúdu.

Proces premeny elektrického prúdu na magnetické pole sa dnes používa v širokej škále priemyselných odvetví.

Medzi hlavné výhody induktora patria nasledujúce body:

1. Moderné zariadenie je schopné usmerňovať magnetické pole, čím zvyšuje účinnosť. Inými slovami, zahrieva sa náboj, nie zariadenie.
2. Vďaka rovnomernému rozloženiu magnetického poľa sa obrobok rovnomerne zahrieva. V tomto prípade sa od okamihu zapnutia zariadenia až po roztavenie náplne strávi malé množstvo času.
3. Rovnomernosť výslednej zliatiny, ako aj jej vysoká kvalita.
4. Pri zahrievaní a tavení kovu nevznikajú žiadne výpary.
5. Samotná inštalácia je bezpečná na používanie, nespôsobuje tvorbu toxických látok.

Existuje jednoducho obrovské množstvo rôznych verzií domácich indukčných pecí, z ktorých každá má svoje špecifické vlastnosti.

Typy indukčných pecí

Vzhľadom na klasifikáciu zariadení poznamenávame, že ohrievanie obrobkov sa môže uskutočňovať vo vnútri aj mimo cievky. Preto existujú dva typy indukčných pecí:

1. kanál. Tento druh zariadenia má malé kanály, ktoré sú umiestnené okolo induktora. Na vytvorenie striedavého magnetického poľa je vnútri umiestnené jadro.
2. Téglik. Tento dizajn sa vyznačuje prítomnosťou špeciálnej nádoby, ktorá sa nazýva téglik. Je vyrobený zo žiaruvzdorného kovu s vysokým bodom topenia.

Je dôležité, aby kanálové indukčné pece mali veľké celkové rozmery a boli určené na priemyselné tavenie kovov. Vďaka kontinuálnemu procesu tavenia je možné získať veľké množstvo roztaveného kovu. Kanálové indukčné pece sa používajú na tavenie hliníka a liatiny, ako aj iných neželezných zliatin.

Kelímkové indukčné pece sa vyznačujú relatívne malými rozmermi. Vo väčšine prípadov sa tento druh zariadenia používa v šperkoch, ako aj pri tavení kovu doma.

Vytvorením pece s vlastnými rukami môžete nastaviť výkon, pre ktorý sa mení počet závitov. Treba mať na pamäti, že so zvýšením výkonu zariadenia je potrebná väčšia batéria, pretože sa zvyšuje indikátor spotreby energie. Na zníženie teploty hlavných konštrukčných prvkov je nainštalovaný ventilátor. Počas dlhodobej prevádzky pece sa jej hlavné prvky môžu výrazne zahriať, čo by sa malo vziať do úvahy.

Indukčné pece s lampami sú tiež široko používané. Podobný dizajn môže byť vyrobený nezávisle. Proces montáže má nasledujúce vlastnosti:

1. Medená rúrka sa používa na vytvorenie tlmivky, pre ktorú je zahnutá do špirály. Konce musia byť tiež veľké, čo je potrebné na pripojenie zariadenia k zdroju prúdu.
2. Induktor by mal byť umiestnený v kryte. Je vyrobený z tepelne odolného materiálu, ktorý dokáže odrážať teplo.
3. Kaskády lámp sú zapojené podľa schémy s kondenzátormi a tlmivkami.
4. Je pripojená neónová kontrolka. Je súčasťou obvodu a označuje, že zariadenie je pripravené na prevádzku.
5. K systému je pripojený ladiaci kondenzátor s premenlivou kapacitou.

Dôležitým bodom je spôsob chladenia systému. Počas prevádzky takmer všetkých indukčných pecí sa hlavné konštrukčné prvky môžu zahriať na vysoké teploty. Priemyselné zariadenia majú systém núteného chladenia, ktorý beží na vode alebo nemrznúcej zmesi. Na vytvorenie dizajnu vodného chladenia vlastnými rukami je potrebných dosť peňazí.

Doma je nainštalovaný systém chladenia vzduchom. Na tento účel sú nainštalované ventilátory. Mali by byť umiestnené tak, aby poskytovali nepretržitý prúd studeného vzduchu k hlavným prvkom konštrukcie pece.

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 na 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 mimoriadny význam pri tavení homogénnych zliatin, ako je mosadz, takže priemyselné frekvenčné ITP sú v tejto oblasti široko používané. 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 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 zreteľne prejavujú 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.

© Pri použití materiálov stránky (citáty, obrázky) musí byť uvedený zdroj.

Indukčnú pec vynašiel už dávno, v roku 1887, S. Farranti. Prvý priemyselný závod uviedol do prevádzky v roku 1890 Benedicks Bultfabrik. Po dlhú dobu boli indukčné pece v priemysle exotické, ale nie kvôli vysokým nákladom na elektrickú energiu, potom to nebolo drahšie ako teraz. V procesoch prebiehajúcich v indukčných peciach bolo stále veľa nezrozumiteľností a elementová základňa elektroniky neumožňovala vytvoriť pre ne efektívne riadiace obvody.

V oblasti indukčných pecí sa dnes doslova pred našimi očami odohrala revolúcia, a to predovšetkým vďaka objaveniu sa mikrokontrolérov, ktorých výpočtový výkon pred desiatimi rokmi prevyšuje osobné počítače. Po druhé, vďaka ... mobilnej komunikácii. Jeho vývoj si vyžadoval uvedenie na predaj lacných tranzistorov schopných dodávať niekoľko kW výkonu pri vysokých frekvenciách. Tie zasa vznikli na báze polovodičových heteroštruktúr, za výskum ktorých dostal ruský fyzik Zhores Alferov Nobelovu cenu.

Indukčné sporáky sa v konečnom dôsledku nielen úplne zmenili v priemysle, ale vstúpili aj do každodenného života. Záujem o túto tému vyvolal množstvo domácich výrobkov, ktoré by v zásade mohli byť užitočné. Ale väčšina autorov návrhov a nápadov (v zdrojoch je oveľa viac popisov ako použiteľných produktov) má zlú predstavu o základoch fyziky indukčného ohrevu a o potenciálnom nebezpečenstve negramotných návrhov. Cieľom tohto článku je objasniť niektoré z najviac mätúcich bodov. Materiál je postavený na zvážení špecifických štruktúr:

1. Priemyselná kanálová pec na tavenie kovu a možnosť vlastného vytvorenia.
2. Kelímkové pece indukčného typu, najjednoduchšie na vykonávanie a najobľúbenejšie medzi domácimi ľuďmi.
3. Indukčné teplovodné kotly, rýchlo nahrádzajúce kotly s vykurovacími telesami.
4. Indukčné spotrebiče na varenie pre domácnosť, ktoré konkurujú plynovým sporákom a v množstve parametrov predčia mikrovlnky.

Poznámka: všetky uvažované zariadenia sú založené na magnetickej indukcii vytvorenej induktorom (induktorom), a preto sa nazývajú indukcia. Je možné v nich roztaviť/zohriať len elektricky vodivé materiály, kovy a pod. Existujú aj elektrické indukčné kapacitné pece na báze elektrickej indukcie v dielektriku medzi doskami kondenzátora, používajú sa na „šetrné“ tavenie a elektrické tepelné spracovanie plastov. Ale sú oveľa menej bežné ako induktory, ich zváženie si vyžaduje samostatnú diskusiu, takže to teraz nechajme.

Princíp fungovania

Princíp činnosti indukčnej pece je znázornený na obr. napravo. V podstate ide o elektrický transformátor so sekundárnym vinutím nakrátko:

• Generátor striedavého napätia G vytvára striedavý prúd I1 v induktore L (ohrievacia cievka).
• Kondenzátor C spolu s L tvoria oscilačný obvod naladený na pracovnú frekvenciu, čo vo väčšine prípadov zvyšuje technické parametre inštalácie.
• Ak je generátor G samokmitavý, potom je C často vylúčený z obvodu a namiesto toho používa vlastnú kapacitu induktora. Pri nižšie popísaných vysokofrekvenčných tlmivkách je to niekoľko desiatok pikofarád, čo práve zodpovedá rozsahu pracovnej frekvencie.
• Induktor v súlade s Maxwellovými rovnicami vytvára v okolitom priestore striedavé magnetické pole so silou H. Magnetické pole tlmivky môže byť buď uzavreté cez samostatné feromagnetické jadro, alebo môže existovať vo voľnom priestore.
• Magnetické pole, prenikajúce do obrobku (alebo taviacej sa náplne) W umiestneného v induktore, v ňom vytvára magnetický tok F.
• Ф, ak je W elektricky vodivé, indukuje v ňom sekundárny prúd I2, potom rovnaké Maxwellove rovnice.
• Ak je Ф dostatočne masívny a pevný, potom sa I2 uzavrie vo vnútri W a vytvorí vírivý prúd alebo Foucaultov prúd.
• Vírivé prúdy podľa Joule-Lenzovho zákona uvoľňujú energiu, ktorú dostáva cez induktor a magnetické pole z generátora, pričom ohrieva obrobok (náboj).

Z hľadiska fyziky je elektromagnetická interakcia dosť silná a má pomerne vysoký dosah na veľké vzdialenosti. Preto aj napriek viacstupňovej premene energie je indukčná pec schopná vykazovať na vzduchu alebo vo vákuu účinnosť až 100 %.

Poznámka: v neideálnom dielektrickom prostredí s permitivitou >1 klesá potenciálne dosiahnuteľná účinnosť indukčných pecí a v médiu s magnetickou permeabilitou >1 je ľahšie dosiahnuť vysokú účinnosť.

kanálová pec

Kanálová indukčná taviaca pec je prvá používaná v priemysle. Konštrukčne je podobný transformátoru, pozri obr. napravo:

1. Primárne vinutie, napájané priemyselným (50/60 Hz) alebo zvýšeným (400 Hz) frekvenčným prúdom, je vyrobené z medenej rúrky chladenej zvnútra tekutým nosičom tepla;
2. Sekundárne vinutie nakrátko - tavenina;
3. Prstencový téglik vyrobený z tepelne odolného dielektrika, v ktorom je umiestnená tavenina;
4. Typové nastavenie dosiek z transformátorovej ocele magnetického jadra.

Kanálové pece sa používajú na pretavovanie duralu, špeciálnych neželezných zliatin a výrobu vysokokvalitnej liatiny. Priemyselné kanálové pece vyžadujú siatie taveniny, inak sa "sekundárny" neskratuje a nedôjde k zahrievaniu. Alebo medzi omrvinami nálože dôjde k oblúkovým výbojom a celá tavenina jednoducho exploduje. Preto sa pred spustením pece do téglika naleje trochu taveniny a pretavená časť sa úplne nevyleje. Hutníci hovoria, že kanálová pec má zvyškovú kapacitu.

Z priemyselného frekvenčného zváracieho transformátora možno vyrobiť aj potrubnú pec s výkonom do 2-3 kW. V takejto peci možno roztaviť až 300-400 g zinku, bronzu, mosadze alebo medi. Tavit dural je možné, len je potrebné nechať odliatok po vychladnutí zostarnúť od niekoľkých hodín do 2 týždňov podľa zloženia zliatiny, aby získal pevnosť, húževnatosť a elasticitu.

Poznámka: dural bol vo všeobecnosti vynájdený náhodou. Vývojári, nahnevaní, že nie je možné legovať hliník, hodili do laboratória ďalšiu „nie“ vzorku a od smútku vyrazili na šialenstvo. Vytriezvený, vrátený – ale nikto nezmenil farbu. Skontrolovaný - a získal silu takmer ako oceľ a zostal ľahký ako hliník.

„Primár“ transformátora je štandardne ponechaný, je už navrhnutý na prácu v skratovom režime sekundáru so zváracím oblúkom. „Sekundárny“ sa odstráni (potom sa dá vrátiť späť a transformátor sa môže použiť na určený účel) a namiesto toho sa nasadí prstencový téglik. Ale pokus o premenu zváracieho vysokofrekvenčného meniča na kanálovú pec je nebezpečný! Jeho feritové jadro sa prehreje a rozbije sa na kúsky v dôsledku skutočnosti, že dielektrická konštanta feritu >> 1, pozri vyššie.

Problém zvyškovej kapacity v peci s nízkym výkonom zmizne: drôt z rovnakého kovu, ohnutý do krúžku a so skrútenými koncami, sa umiestni do vsádzky na siatie. Priemer drôtu – od 1 mm/kW výkon pece.

Ale s prstencovým téglikom je problém: jediným vhodným materiálom pre malý téglik je elektroporcelán. Doma je nemožné to spracovať sami, ale kde môžem získať zakúpený vhodný? Iné žiaruvzdorné materiály nie sú vhodné kvôli vysokým dielektrickým stratám v nich alebo pórovitosti a nízkej mechanickej pevnosti. Preto hoci kanálová pec dáva najkvalitnejšiu taveninu, nevyžaduje elektroniku a jej účinnosť už pri výkone 1 kW presahuje 90 %, domáci ich nepoužívajú.

Pod bežným téglikom

Zostatková kapacita dráždila metalurgov - tavili sa drahé zliatiny. Akonáhle sa teda v 20. rokoch minulého storočia objavili dostatočne výkonné rádiové elektrónky, okamžite sa zrodil nápad: hodiť naň magnetický obvod (nebudeme opakovať profesionálne idiómy drsných mužov) a vložiť obyčajný téglik priamo do induktor, pozri obr.

Pri priemyselnej frekvencii sa to nedá, nízkofrekvenčné magnetické pole bez magnetického obvodu, ktorý ho sústredí, sa rozšíri (toto je takzvané bludné pole) a odovzdá svoju energiu kdekoľvek, len nie do taveniny. Bludné pole možno kompenzovať zvýšením frekvencie na vysokú: ak je priemer induktora úmerný vlnovej dĺžke pracovnej frekvencie a celý systém je v elektromagnetickej rezonancii, potom až 75 % alebo viac energie jeho elektromagnetické pole bude sústredené vo vnútri „bezcitnej“ cievky. Účinnosť bude zodpovedať.

Už v laboratóriách sa však ukázalo, že autori nápadu prehliadli očividnú okolnosť: tavenina v tlmivke je síce diamagnetická, ale elektricky vodivá, vplyvom vlastného magnetického poľa z vírivých prúdov mení indukčnosť ohrievacej špirály. . Počiatočná frekvencia musela byť nastavená pod studenou náplňou a menená, keď sa roztavila. Navyše, v rámci väčších limitov, tým väčší je obrobok: ak pre 200 g ocele vystačíte s rozsahom 2-30 MHz, potom pre polotovar so železničnou cisternou bude počiatočná frekvencia asi 30-40 Hz. a pracovná frekvencia bude až niekoľko kHz.

Je ťažké urobiť vhodnú automatizáciu na lampách, „vytiahnuť“ frekvenciu za polotovar - je potrebná vysokokvalifikovaná obsluha. Navyše pri nízkych frekvenciách sa rozptylové pole prejavuje najsilnejšie. Tavenina, ktorá je v takejto peci zároveň jadrom cievky, do určitej miery zbiera magnetické pole v jej blízkosti, no na dosiahnutie prijateľnej účinnosti bolo potrebné celú pec obklopiť výkonným feromagnetickým sitom. .

Avšak vďaka svojim vynikajúcim výhodám a jedinečným vlastnostiam (pozri nižšie) sú téglikové indukčné pece široko používané ako v priemysle, tak aj u domácich majstrov. Preto sa budeme podrobnejšie zaoberať tým, ako to správne urobiť vlastnými rukami.

Trochu teórie

Pri navrhovaní domácej "indukcie" musíte pevne pamätať: minimálna spotreba energie nezodpovedá maximálnej účinnosti a naopak. Kachle budú odoberať minimálny výkon zo siete pri prevádzke na hlavnej rezonančnej frekvencii, poz. 1 na obr. V tomto prípade polotovar/náboj (a pri nižších predrezonančných frekvenciách) funguje ako jedna skratovaná cievka a v tavenine je pozorovaný iba jeden konvekčný článok.

V režime hlavnej rezonancie v peci s výkonom 2 až 3 kW možno roztaviť až 0,5 kg ocele, ale zahrievanie vsádzky / predvalku bude trvať až hodinu alebo viac. V súlade s tým bude celková spotreba elektriny zo siete veľká a celková účinnosť bude nízka. Na predrezonančných frekvenciách - ešte nižšie.

Výsledkom je, že indukčné pece na tavenie kovov najčastejšie pracujú na 2., 3. a iných vyšších harmonických (poz. 2 na obrázku) Zvyšuje sa výkon potrebný na ohrev / tavenie; na rovnakú libru ocele na 2. bude potrebných 7-8 kW, na 3. 10-12 kW. Ale zahrievanie nastáva veľmi rýchlo, v minútach alebo zlomkoch minút. Preto je účinnosť vysoká: kachle nemajú čas „jesť“ veľa, pretože taveninu už možno naliať.

Pece na harmonických majú najdôležitejšiu, dokonca jedinečnú výhodu: v tavenine sa objaví niekoľko konvekčných buniek, ktoré ju okamžite a dôkladne premiešajú. Preto je možné viesť tavenie v tzv. rýchle nabíjanie, čím sa získajú zliatiny, ktoré je v podstate nemožné taviť v iných taviacich peciach.

Ak sa však frekvencia „zdvihne“ 5-6-krát alebo viackrát vyššia ako hlavná, potom sa účinnosť o niečo (mierne) zníži, ale objaví sa ďalšia pozoruhodná vlastnosť harmonickej indukcie: povrchové zahrievanie v dôsledku kožného efektu, ktorý vytláča EMF na povrch obrobku, poz. 3 na obr. Na tavenie sa tento režim používa málo, ale na ohrev polotovarov na povrchové nauhličovanie a kalenie je to fajn vec. Moderná technológia bez takéhoto spôsobu tepelného spracovania by bola jednoducho nemožná.

O levitácii v induktore

A teraz urobme trik: naviňte prvé 1-3 otáčky tlmivky, potom ohnite rúrku / zbernicu o 180 stupňov a zvyšok vinutia naviňte v opačnom smere (poz. 4 na obrázku). generátor, vložte téglik do induktora v náboji, dajte prúd. Počkáme na roztopenie, téglik vyberieme. Tavenina v induktore sa bude zhromažďovať do gule, ktorá tam zostane visieť, kým nevypneme generátor. Potom to spadne.

Účinok elektromagnetickej levitácie taveniny sa využíva na čistenie kovov zónovým tavením, na získanie vysoko presných kovových guľôčok a mikroguľôčok atď. Ale pre správny výsledok musí byť tavenie uskutočnené vo vysokom vákuu, takže tu je levitácia v induktore uvedená len pre informáciu.

Prečo induktor doma?

Ako vidíte, aj indukčný sporák s nízkym výkonom pre domáce rozvody a limity spotreby je pomerne výkonný. Prečo sa to oplatí robiť?

Po prvé, na čistenie a separáciu drahých, neželezných a vzácnych kovov. Vezmite si napríklad starý sovietsky rádiový konektor s pozlátenými kontaktmi; zlatom / striebrom na pokovovanie sa vtedy nešetrilo. Kontakty vložíme do úzkeho vysokého téglika, vložíme ich do induktora, roztavíme pri hlavnej rezonancii (odborne povedané, pri nulovom režime). Pri tavení postupne znižujeme frekvenciu a výkon, pričom necháme polotovar tuhnúť 15 minút - pol hodiny.

Po vychladnutí rozbijeme téglik a čo vidíme? Mosadzný stĺpik s jasne viditeľnou zlatou špičkou, ktorú treba iba odstrihnúť. Bez ortuti, kyanidov a iných smrtiacich činidiel. To sa nedá dosiahnuť žiadnym zahrievaním taveniny zvonku, konvekcia v nej nebude fungovať.

Nuž, zlato je zlato a čierny šrot už neleží na ceste. Ale tu sa vždy nájde potreba rovnomerného alebo presne dávkovaného povrchu / objemu / teploty ohrevu kovových dielov pre vysokokvalitné kalenie od domáceho kutila alebo individuálneho podnikateľa. A tu opäť pomôže indukčný sporák a spotreba elektriny bude pre rodinný rozpočet uskutočniteľná: koniec koncov, hlavný podiel vykurovacej energie pripadá na latentné teplo tavenia kovov. A zmenou výkonu, frekvencie a umiestnenia dielu v tlmivke môžete ohriať presne to správne miesto presne tak, ako má, viď obr. vyššie.

Nakoniec vytvorením špeciálne tvarovanej tlmivky (pozri obrázok vľavo) môžete kalenú časť uvoľniť na správnom mieste bez toho, aby ste porušili nauhličovanie s kalením na konci/koncoch. Potom, kde je to potrebné, ohneme, vypľujeme a zvyšok zostane pevný, viskózny, elastický. Na konci ho môžete opäť nahriať tam, kde sa uvoľnil a opäť vytvrdnúť.

Začnime sporák: čo potrebujete vedieť

Elektromagnetické pole (EMF) pôsobí na ľudské telo, prinajmenšom ho celé zahrieva, ako mäso v mikrovlnke. Preto pri práci s indukčnou pecou ako dizajnér, majster alebo operátor musíte jasne pochopiť podstatu nasledujúcich pojmov:

PES je hustota toku energie elektromagnetického poľa. Určuje celkový fyziologický účinok EMP na organizmus bez ohľadu na frekvenciu žiarenia, pretože. EMF PES rovnakej intenzity sa zvyšuje s frekvenciou žiarenia. Podľa hygienických noriem rôznych krajín je povolená hodnota PES od 1 do 30 mW na 1 štvorcový. m.povrchu tela pri konštantnej (viac ako 1 hodinu denne) expozícii a trikrát až päťkrát viac pri jedinej krátkodobej, do 20 minút.

Poznámka: Spojené štáty sú oddelené, majú povolený PES 1000 mW (!) na km štvorcový. m., telo. Američania totiž jeho vonkajšie prejavy považujú za začiatok fyziologického dopadu, kedy už človek ochorie a dlhodobé následky pôsobenia EMP sú úplne ignorované.

PES so vzdialenosťou od bodového zdroja žiarenia padá na druhú mocninu vzdialenosti. Jednovrstvové tienenie s pozinkovaným alebo jemne pozinkovaným pletivom znižuje PES 30-50 krát. V blízkosti cievky pozdĺž jej osi bude PES 2-3 krát vyšší ako na boku.

Vysvetlíme si to na príklade. K dispozícii je tlmivka pre 2 kW a 30 MHz s účinnosťou 75 %. Preto z neho pôjde 0,5 kW alebo 500 W. Vo vzdialenosti 1 m od nej (plocha gule s polomerom 1 m je 12,57 m2) na 1 m2. m. bude mať 500 / 12,57 \u003d 39,77 W a asi 15 W na osobu, to je veľa. Induktor musí byť umiestnený vertikálne, pred zapnutím pece naň nasadiť uzemnený tieniaci uzáver, proces sledovať z diaľky a po dokončení pec okamžite vypnúť. Pri frekvencii 1 MHz sa PES zníži o faktor 900 a tienenú tlmivku možno prevádzkovať bez špeciálnych opatrení.

SHF - ultravysoké frekvencie. V rádiovej elektronike sa o mikrovlnách uvažuje s tzv. Q-pásmo, ale podľa fyziológie mikrovlnky začína na cca 120 MHz. Dôvodom je elektrický indukčný ohrev bunkovej plazmy a rezonančné javy v organických molekulách. Mikrovlnná rúra má špecificky nasmerovaný biologický účinok s dlhodobými následkami. Stačí získať 10-30 mW po dobu pol hodiny, aby sa podkopalo zdravie a / alebo reprodukčná kapacita. Individuálna citlivosť na mikrovlny je veľmi variabilná; pri práci s ním musíte pravidelne absolvovať špeciálne lekárske vyšetrenie.

Je veľmi ťažké zastaviť mikrovlnné žiarenie, ako hovoria profesionáli, „sifónuje“ cez najmenšiu trhlinu na obrazovke alebo pri najmenšom narušení kvality pôdy. Účinný boj proti mikrovlnnému žiareniu zariadení je možný len na úrovni jeho dizajnu vysokokvalifikovanými odborníkmi.

Komponenty pece

Induktor

Najdôležitejšou časťou indukčnej pece je jej ohrievacia cievka, induktor. Pre domáce kachle pôjde tlmivka z holej medenej rúrky s priemerom 10 mm alebo holá medená zbernica s prierezom aspoň 10 metrov štvorcových do výkonu 3 kW. mm. Vnútorný priemer tlmivky je 80-150 mm, počet závitov je 8-10. Závity by sa nemali dotýkať, vzdialenosť medzi nimi je 5-7 mm. Žiadna časť induktora by sa tiež nemala dotýkať jeho obrazovky; minimálna vzdialenosť je 50 mm. Preto, aby sa vedenie cievky dostalo ku generátoru, je potrebné zabezpečiť okno na obrazovke, ktoré nezasahuje do jeho odstránenia / inštalácie.

Tlmivky priemyselných pecí sú chladené vodou alebo nemrznúcou zmesou, ale pri výkone do 3 kW vyššie opísaná tlmivka nevyžaduje nútené chladenie pri prevádzke do 20-30 minút. Zároveň sa však veľmi zahrieva a vodný kameň na medi prudko znižuje účinnosť pece až do straty jej účinnosti. Nie je možné vyrobiť kvapalinou chladený induktor sami, takže ho bude potrebné z času na čas zmeniť. Nie je možné použiť nútené chladenie vzduchom: plastové alebo kovové puzdro ventilátora v blízkosti cievky „pritiahne“ EMP k sebe, prehreje sa a účinnosť pece klesne.

Poznámka: pre porovnanie, induktor do taviacej pece na 150 kg ocele je ohnutý z medenej rúry s vonkajším priemerom 40 mm a vnútorným priemerom 30 mm. Počet závitov je 7, priemer cievky vo vnútri 400 mm, výška tiež 400 mm. Na jeho nahromadenie v nulovom režime je potrebných 15-20 kW v prítomnosti uzavretého chladiaceho okruhu s destilovanou vodou.

Generátor

Druhou hlavnou časťou pece je alternátor. Nemá cenu skúšať vyrobiť indukčnú pec bez znalosti základov rádioelektroniky aspoň na úrovni stredne skúseného rádioamatéra. Prevádzkujte - tiež, pretože ak kachle nie sú pod kontrolou počítača, môžete ich nastaviť do režimu iba pocitom okruhu.

Pri výbere obvodu generátora by ste sa mali všetkými možnými spôsobmi vyhnúť riešeniam, ktoré poskytujú tvrdé prúdové spektrum. Ako antipríklad uvádzame celkom bežný obvod založený na tyristorovom spínači, pozri obr. vyššie. Výpočet, ktorý má odborník k dispozícii podľa priloženého oscilogramu od autora, ukazuje, že PES pri frekvenciách nad 120 MHz z takto napájanej tlmivky presahuje 1 W / sq. m vo vzdialenosti 2,5 m od inštalácie. Zabijácka jednoduchosť, nič nepovieš.

Ako nostalgickú zaujímavosť uvádzame aj schému starodávneho lampového generátora, viď obr. napravo. Tie vyrobili sovietski rádioamatéri ešte v 50. rokoch, obr. napravo. Nastavenie do režimu - vzduchovým kondenzátorom premenlivej kapacity C, s medzerou medzi doskami minimálne 3 mm. Funguje iba v nulovom režime. Indikátor ladenia je neónová žiarovka L. Charakteristickým znakom obvodu je veľmi mäkké, „elektrónkové“ spektrum žiarenia, takže tento generátor môžete používať bez akýchkoľvek špeciálnych opatrení. Ale - žiaľ! - lampy k nemu teraz nenájdete a pri výkone v tlmivke cca 500 W je spotreba energie zo siete viac ako 2 kW.

Poznámka: frekvencia 27,12 MHz uvedená v diagrame nie je optimálna, bola zvolená z dôvodov elektromagnetickej kompatibility. V ZSSR to bola voľná („odpadková“) frekvencia, na ktorú nebolo potrebné povolenie, pokiaľ zariadenie nikomu nerušilo. Vo všeobecnosti môže C prestavať generátor v pomerne širokom rozsahu.

Na nasledujúcom obr. vľavo - najjednoduchší generátor s vlastným budením. L2 - induktor; L1 - cievka spätnej väzby, 2 závity smaltovaného drôtu s priemerom 1,2-1,5 mm; L3 - prázdny alebo nabitý. Vlastná kapacita tlmivky sa používa ako kapacita slučky, takže tento obvod nevyžaduje ladenie, automaticky prejde do režimu nula. Spektrum je mäkké, ale ak je fázovanie L1 nesprávne, tranzistor okamžite vyhorí, pretože. je v aktívnom režime s jednosmerným skratom v kolektorovom obvode.

Tranzistor sa tiež môže jednoducho spáliť zmenou vonkajšej teploty alebo samozahrievaním kryštálu - nie sú poskytnuté žiadne opatrenia na stabilizáciu jeho režimu. Vo všeobecnosti, ak sa vám niekde povaľuje starý KT825 alebo podobne, môžete začať experimentovať s indukčným ohrevom z tejto schémy. Tranzistor musí byť inštalovaný na radiátore s plochou najmenej 400 metrov štvorcových. vidieť s prúdením vzduchu z počítača alebo podobného ventilátora. Úprava kapacity v tlmivke, do 0,3 kW - zmenou napájacieho napätia v rozsahu 6-24 V. Jej zdroj musí poskytovať prúd minimálne 25 A. Stratový výkon rezistorov základného deliča napätia je pri. najmenej 5 W.

Ďalej schéma. ryža. vpravo - multivibrátor s indukčným zaťažením na výkonných tranzistoroch s efektom poľa (450 V Uk, najmenej 25 A Ik). Vďaka použitiu kapacity v obvode oscilačného obvodu poskytuje pomerne mäkké spektrum, ale mimo režimu, preto je vhodný na ohrev dielov do 1 kg na kalenie / temperovanie. Hlavnou nevýhodou obvodu sú vysoké náklady na komponenty, výkonné poľné zariadenia a vysokorýchlostné (medzná frekvencia najmenej 200 kHz) vysokonapäťové diódy v ich základných obvodoch. Bipolárne výkonové tranzistory v tomto obvode nefungujú, prehrievajú sa a vyhoria. Radiátor je tu rovnaký ako v predchádzajúcom prípade, ale prúdenie vzduchu už nie je potrebné.

Nasledujúca schéma už tvrdí, že je univerzálna, s výkonom do 1 kW. Jedná sa o push-pull generátor s nezávislým budením a premostenou tlmivkou. Umožňuje vám pracovať v režime 2-3 alebo v režime plošného vykurovania; frekvencia je regulovaná premenným odporom R2 a frekvenčné rozsahy sú prepínané kondenzátormi C1 a C2, od 10 kHz do 10 MHz. Pre prvý rozsah (10-30 kHz) by sa kapacita kondenzátorov C4-C7 mala zvýšiť na 6,8 uF.

Transformátor medzi kaskádami je na feritovom prstenci s plochou prierezu magnetického obvodu od 2 m2. pozri Vinutia - zo smaltovaného drôtu 0,8-1,2 mm. Tranzistorový chladič - 400 m2. pozri štyri s prietokom vzduchu. Prúd v tlmivke je takmer sínusový, takže spektrum žiarenia je mäkké a nie sú potrebné žiadne dodatočné ochranné opatrenia pri všetkých prevádzkových frekvenciách za predpokladu, že pracuje až 30 minút denne po 2 dňoch 3.

Video: domáci indukčný ohrievač v práci

Indukčné kotly

Indukčné kotly nepochybne nahradia kotly s vykurovacími telesami všade tam, kde je elektrina lacnejšia ako iné druhy paliva. No ich nepopierateľné prednosti dali vzniknúť aj mase domácich produktov, z ktorých sa odborníkovi niekedy doslova ježia vlasy dupkom.

Povedzme toto prevedenie: tlmivka obklopuje propylénovú rúrku s tečúcou vodou a je napájaná zváracím RF invertorom 15-25 A. Možnosť - dutá šiška (torus) je vyrobená z tepelne odolného plastu, voda prechádza cez potrubia cez to, a omotané okolo pre ohrev zbernice, tvoriace vinutý induktor.

EMF prenesie svoju energiu do studne s vodou; má dobrú elektrickú vodivosť a anomálne vysokú (80) dielektrickú konštantu. Pamätajte, ako kvapky vlhkosti zostávajúce na riade vystreľujú v mikrovlnnej rúre.

Po prvé, na plnohodnotné vykurovanie bytu alebo v zime je potrebných najmenej 20 kW tepla so starostlivou izoláciou zvonku. 25 A pri 220 V dáva len 5,5 kW (a koľko táto elektrina stojí podľa našich taríf?) Pri 100% účinnosti. Dobre, povedzme, že sme vo Fínsku, kde je elektrina lacnejšia ako plyn. Ale limit spotreby na bývanie je stále 10 kW a za bustu musíte zaplatiť zvýšenú sadzbu. A rozvody bytu nevydržia 20 kW, z rozvodne musíte vytiahnuť samostatný podávač. Čo by taká práca stála? Ak sú elektrikári ešte ďaleko od prevalcovania okresu a povolia.

Potom samotný výmenník tepla. Musí to byť buď masívny kovový, potom bude fungovať iba indukčný ohrev kovu, alebo vyrobený z plastu s nízkymi dielektrickými stratami (propylén, mimochodom, nie je jedným z nich, vhodný je iba drahý fluoroplast), potom bude voda priamo absorbovať energiu EMF. V každom prípade sa však ukazuje, že induktor ohrieva celý objem výmenníka tepla a iba jeho vnútorný povrch odovzdáva teplo vode.

Výsledkom je, že za cenu množstva práce s rizikom pre zdravie získame kotol s účinnosťou jaskynného ohňa.

Priemyselný indukčný vykurovací kotol je usporiadaný úplne iným spôsobom: jednoduchý, ale nerealizovateľný doma, pozri obr. napravo:

• Masívna medená tlmivka je pripojená priamo k sieti.
• Jeho EMF je tiež vyhrievaný masívnym kovovým labyrint-výmenníkom tepla vyrobeným z feromagnetického kovu.
• Labyrint súčasne izoluje induktor od vody.

Takýto kotol stojí niekoľkonásobne viac ako bežný kotol s vykurovacím telesom a je vhodný na inštaláciu iba na plastové potrubia, ale na oplátku poskytuje veľa výhod:

1. Nikdy nevyhorí - nie je v ňom horúca elektrická špirála.
2. Masívny labyrint spoľahlivo tieni tlmivku: PES v bezprostrednej blízkosti 30 kW indukčného kotla je nulový.
3. Účinnosť - viac ako 99,5%
4. Je absolútne bezpečný: jeho vlastná časová konštanta cievky s veľkou indukčnosťou je viac ako 0,5 s, čo je 10-30 krát dlhšie ako vypínací čas RCD alebo stroja. Urýchľuje ho aj "spätný ráz" z prechodného javu pri poruche indukčnosti na skrini.
5. Samotné zlyhanie v dôsledku „dubnosti“ konštrukcie je mimoriadne nepravdepodobné.
6. Nevyžaduje samostatné uzemnenie.
7. Ľahostajný k úderu blesku; nedokáže napáliť masívnu cievku.
8. Veľká plocha labyrintu zaisťuje efektívnu výmenu tepla s minimálnym teplotným spádom, čím sa takmer eliminuje tvorba vodného kameňa.
9. Vysoká životnosť a jednoduchosť použitia: indukčný kotol spolu s hydromagnetickým systémom (HMS) a filtrom vane funguje bez údržby minimálne 30 rokov.

O domácich kotloch na zásobovanie teplou vodou

Tu na obr. je znázornená schéma nízkovýkonového indukčného ohrievača pre teplovodné systémy so zásobníkom. Je založený na akomkoľvek výkonovom transformátore 0,5-1,5 kW s primárnym vinutím 220 V. Veľmi vhodné sú duálne transformátory zo starých trubicových televízorov - „rakvy“ na dvojtyčovom magnetickom jadre typu PL.

Sekundárne vinutie sa z takého odstráni, primárne sa navinie na jednu tyč, čím sa zvýši počet jeho závitov, aby fungoval v režime blízkom skratu (skratu) v sekundáre. Samotné sekundárne vinutie je voda v kolene tvaru U z rúrky prekrývajúcej ďalšiu tyč. Plastová rúrka alebo kov - na priemyselnej frekvencii nezáleží, ale kovová rúrka musí byť izolovaná od zvyšku systému pomocou dielektrických vložiek, ako je znázornené na obrázku, aby sa sekundárny prúd uzatváral iba cez vodu.

V každom prípade je takýto ohrievač vody nebezpečný: možný únik susedí s vinutím pod sieťovým napätím. Ak podstúpime takéto riziko, potom v magnetickom obvode je potrebné vyvŕtať otvor pre uzemňovaciu skrutku a predovšetkým pevne do zeme, uzemniť transformátor a nádrž oceľovou zbernicou s rozlohou najmenej 1,5 m2. . pozri (nie mm štvorcových!).

Ďalej sa transformátor (mal by byť umiestnený priamo pod nádržou), s pripojeným sieťovým vodičom s dvojitou izoláciou, uzemňovacou elektródou a cievkou na ohrev vody, naliaty do jednej „bábiky“ so silikónovým tmelom, ako je akváriový filter. motor čerpadla. Nakoniec je veľmi žiaduce pripojiť celú jednotku k sieti prostredníctvom vysokorýchlostného elektronického RCD.

Video: „indukčný“ kotol na báze dlaždíc pre domácnosť

Induktor v kuchyni

Indukčné varné dosky do kuchyne sa udomácnili, pozri obr. Podľa princípu činnosti ide o rovnaký indukčný sporák, iba dno akejkoľvek kovovej varnej nádoby funguje ako skratované sekundárne vinutie, pozri obr. vpravo, a to nielen z feromagnetického materiálu, ako často píšu ľudia, ktorí to nevedia. Ide len o to, že hliníkové náčinie sa prestáva používať; lekári dokázali, že voľný hliník je karcinogén a meď a cín sa už dlho nepoužívajú kvôli toxicite.

Indukčné sporáky pre domácnosť sú produktom high-tech veku, hoci myšlienka ich vzniku sa zrodila v rovnakom čase ako indukčné taviace pece. Po prvé, na izoláciu induktora od varenia bolo potrebné silné, odolné, hygienické dielektrikum bez EMF. Vhodné sklokeramické kompozity sa vyrábajú pomerne nedávno a horná doska sporáka predstavuje významnú časť jeho nákladov.

Potom sú všetky varné nádoby iné a ich obsah mení svoje elektrické parametre a odlišné sú aj režimy varenia. Opatrné skrútenie rukovätí do požadovaného módu tu a špecialista neurobí, potrebujete vysoko výkonný mikrokontrolér. Nakoniec, prúd v induktore musí byť podľa hygienických požiadaviek čistá sínusoida a jeho veľkosť a frekvencia sa musia komplexne meniť podľa stupňa pripravenosti misky. To znamená, že generátor musí byť s generovaním digitálneho výstupného prúdu riadený rovnakým mikrokontrolérom.

Nemá zmysel vyrábať kuchynský indukčný sporák sami: len za elektronické komponenty za maloobchodné ceny to bude stáť viac peňazí ako za hotové dobré kachličky. A stále je ťažké spravovať tieto zariadenia: kto ich má, vie, koľko tlačidiel alebo senzorov je tam s nápismi: „Stew“, „Roast“ atď. Autor tohto článku videl dlaždicu so slovami „Navy Borscht“ a „Pretanière Soup“ uvedené samostatne.

Indukčné sporáky však majú oproti iným mnoho výhod:

• Takmer nula, na rozdiel od mikrovlniek, PES, dokonca si na túto dlaždicu sadnite sami.
• Možnosť programovania na prípravu tých najzložitejších jedál.
• Roztopenie čokolády, roztopenie rybieho a vtáčieho tuku, vytvorenie karamelu bez najmenších známok pripálenia.
• Vysoká ekonomická účinnosť vďaka rýchlemu ohrevu a takmer úplnej koncentrácii tepla v nádobe.

K poslednému bodu: pozrite sa na obr. vpravo sú grafy ohrevu varenia na indukčnom variči a plynovom horáku. Tí, ktorí sú oboznámení s integráciou, okamžite pochopia, že induktor je o 15-20% úspornejší a nedá sa porovnávať s liatinovou „palacinkou“. Náklady na energiu pri varení väčšiny jedál na indukčnom sporáku sú porovnateľné s plynovým sporákom a ešte menej na dusenie a varenie hustých polievok. Induktor je stále horší ako plyn iba počas pečenia, keď je potrebné rovnomerné zahrievanie zo všetkých strán.

Video: neúspešný ohrievač indukčného sporáka

Konečne

Takže je lepšie kúpiť hotové indukčné elektrické spotrebiče na ohrev vody a varenie, bude to lacnejšie a jednoduchšie. Nebude však na škodu spustiť domácu indukčnú kelímkovú pec v domácej dielni: budú dostupné jemné metódy tavenia a tepelného spracovania kovov. Stačí si pamätať na PES s mikrovlnnou rúrou a prísne dodržiavať pravidlá dizajnu, výroby a prevádzky.