Domáce indukčné pece. Indukčná pec na tavenie kovov. Ako zostaviť indukčnú pec - schémy a pokyny

Mnoho ľudí verí, že proces tavenia kovu si vyžaduje obrovské zariadenia, prakticky továrne s veľkým počtom zamestnancov. Existuje však aj taká profesia ako klenotník a kovy ako zlato, striebro, platina a iné sa používajú na výrobu jemných a nádherných šperkov, z ktorých niektoré sú právom považované za skutočné umelecké diela. Šperkárska dielňa je podnik, ktorý netoleruje nadmerný rozsah. A proces tavenia v nich je jednoducho potrebný. Preto je tu potrebná indukčná pec na tavenie kovu. Nie je veľký, je veľmi efektívny a ľahko sa s ním manipuluje.

Princíp činnosti indukčnej pece je nádherným príkladom toho, ako sa so zvýšenou účinnosťou využíva nežiaduci jav. Takzvané Foucaultove vírivé prúdy, ktoré zvyčajne zasahujú do akéhokoľvek druhu elektrotechniky, sú tu zamerané len na pozitívny výsledok.

Aby sa kovová konštrukcia začala zahrievať a potom topiť, musí byť umiestnená pod tie isté Foucaultove prúdy, ktoré sa tvoria v indukčnej cievke, ktorá je vo všeobecnosti pecou.

Jednoducho povedané, každý vie, že počas prevádzky sa akýkoľvek elektrický spotrebič začne zahrievať. Indukčná pec na tavenie kovov plne využíva tento inak nežiaduci efekt.

Výhody oproti iným typom taviacich pecí

Indukčné pece nie sú jediným vynálezom používaným na tavenie kovov. Známe sú aj otvorené ohniská, vysoké pece a iné typy. Pec, o ktorej uvažujeme, má však oproti všetkým ostatným množstvo nepopierateľných výhod.

• Indukčné rúry môžu byť pomerne kompaktné a ich umiestnenie nespôsobí žiadne ťažkosti.
• Vysoká rýchlosť tavenia. Ak iné pece na tavenie kovov vyžadujú na zahriatie niekoľko hodín, indukcia sa s tým vyrovná niekoľkonásobne rýchlejšie.
• Účinnosť je len o niečo nižšia ako 100 %.
• Podľa čistoty taveniny je indukčná pec s istotou na prvom mieste. V iných zariadeniach je obrobok pripravený na taveninu v priamom kontakte s vykurovacím telesom, čo často vedie ku kontaminácii. Foucaultove prúdy ohrievajú obrobok zvnútra, ovplyvňujú molekulárnu štruktúru kovu a nedostanú sa do neho žiadne bočné prvky.

Posledná výhoda je podstatná pri šperkoch, kde frekvencia materiálu umocňuje jeho hodnotu a jedinečnosť.

Umiestnenie pece

Kompaktná indukčná pec, v závislosti od veľkosti, môže byť podlahová a stolová. Bez ohľadu na to, ktorú možnosť si vyberiete, existuje niekoľko základných pravidiel pre výber miesta, kde ju umiestnite.

• Napriek ľahkej manipulácii s rúrou ide stále o elektrický spotrebič, ktorý si vyžaduje bezpečnostné opatrenia. A prvá vec, ktorú treba zvážiť pri inštalácii, je dostupnosť správneho zdroja energie zodpovedajúceho modelu zariadenia.
• Schopnosť vykonávať vysokokvalitné uzemnenie.
• Zabezpečenie inštalácie s prívodom vody.
• Stolové pece vyžadujú stabilnú základňu.
• Ale čo je najdôležitejšie, nič by nemalo prekážať pri práci. Aj keď tavenina nie je objemovo ani hmotne príliš veľká, jej teplota je viac ako 1000 stupňov a jej náhodné vystrekovanie z formy znamená veľmi ťažké zranenie buď sebe, alebo tomu, čo je nablízku.

Nedá sa povedať nič o tom, že v blízkosti fungujúcej indukčnej pece by sa nemali nachádzať žiadne horľavé a najmä výbušné materiály. Ale požiarny štít v pešej vzdialenosti je absolútne nevyhnutný.

Typy indukčných pecí

Široko sa používajú dva typy indukčných pecí: kanálové a téglikové. Líšia sa len spôsobom fungovania. Vo všetkých ostatných ohľadoch, vrátane výhod, sú takéto taviace pece veľmi podobné. Zvážme každú možnosť samostatne:

• Kanálová rúra. Hlavnou výhodou tohto typu je nepretržitý cyklus. Priamo počas ohrevu môžete naložiť novú porciu surovín a vyložiť už roztavený kov. Jediný problém môže nastať pri spustení. Kanál, ktorým sa bude tekutý kov odstraňovať z pece, musí byť naplnený.
• Kelímková pec. Na rozdiel od prvej možnosti bude musieť byť každá časť kovu naložená samostatne. Toto je pointa. Surovina sa umiestni do tepelne odolného téglika a umiestni sa do induktora. Po roztavení kovu sa z téglika vypustí a až potom sa naloží ďalšia porcia. Takáto pec je ideálna pre malé dielne, kde nie sú potrebné veľké množstvá roztavených surovín.

Hlavnou výhodou oboch možností je rýchlosť výroby. Aj tu však víťazí tégliková pec. Okrem toho je celkom možné urobiť si to sami doma.

Podomácky vyrobená indukčná pec neobsahuje žiadne ťažkosti, aby ju bežný človek aspoň trochu znalý elektrotechniky nezvládol zostaviť. Má iba tri hlavné bloky:

• Generátor.
• Induktor.
• Téglik.

Induktor je medené vinutie, ktoré si môžete vyrobiť sami. Téglik budete musieť hľadať buď v príslušných obchodoch, alebo ho zohnať inými spôsobmi. A ako generátor možno použiť: zvárací invertor, osobne zostavený tranzistor alebo obvod lampy.

Indukčná pec na zváracom invertore

Najjednoduchšia a najpoužívanejšia možnosť. Úsilie bude potrebné vynaložiť len na konštrukciu induktora. Odoberie sa medená tenkostenná rúrka s priemerom 8-10 cm a ohne sa podľa požadovaného vzoru. Závity by mali byť umiestnené vo vzdialenosti 5-8 mm a ich počet závisí od charakteristík a priemeru meniča. Induktor je upevnený v textolitovom alebo grafitovom puzdre a vo vnútri inštalácie je umiestnený téglik.

tranzistorová indukčná pec

V tomto prípade budete musieť pracovať nielen rukami, ale aj hlavou. A behajte po obchodoch a zháňajte potrebné náhradné diely. Koniec koncov, budete potrebovať tranzistory rôznych kapacít, pár diód, odpory, filmové kondenzátory, dva medené drôty rôznych hrúbok a pár krúžkov z tlmiviek.

• Pred montážou je potrebné mať na pamäti, že výsledný okruh bude počas prevádzky veľmi horúci. Preto je potrebné použiť pomerne veľké chladiče.
• Kondenzátory sa zhromažďujú paralelne v batérii.
• Na škrtiacich krúžkoch je navinutý medený drôt s priemerom 1,2 mm. V závislosti od výkonu by otáčky mali byť od 7 do 15.
• Na valcovitý predmet, vhodný v priemere k veľkosti téglika, je navinutých 7-8 závitov medeného drôtu s priemerom 2 mm. Konce drôtu sú ponechané dostatočne dlhé na pripojenie.
• Podľa špeciálnej schémy je všetko namontované na doske.
• Zdrojom energie môže byť 12-voltová batéria.
• V prípade potreby môžete vyrobiť puzdro z textolitu alebo grafitu.
• Výkon zariadenia je regulovaný zvyšovaním alebo znižovaním závitov vinutia induktora.

Nie je jednoduché zostaviť takéto zariadenie svojpomocne. A túto prácu môžete prevziať iba vtedy, keď máte dôveru v správnosť svojich činov.

Lampová indukčná rúra

Na rozdiel od tranzistorovej sa lampová pec ukáže byť oveľa výkonnejšia, čo znamená, že s ňou aj s obvodom budete musieť byť opatrnejší.

• 4 paralelne zapojené lampy budú generovať vysokofrekvenčné prúdy.
• Medený drôt je ohnutý do špirály. Vzdialenosť medzi závitmi je 5 mm alebo viac. Samotné závity majú priemer 8-16 cm. Induktor musí mať takú veľkosť, aby sa do nej ľahko zmestil téglik.
• Induktor je umiestnený v puzdre z nevodivého materiálu (textolit, grafit).
• Na puzdro môžete umiestniť neónovú kontrolku.
• Do obvodu môžete zahrnúť aj ladiaci kondenzátor.

Výroba oboch obvodov si vyžaduje určité znalosti, ktoré je možné získať, ale je lepšie, ak to urobí skutočný špecialista.

Chladenie

Táto otázka je pravdepodobne najťažšia zo všetkých, ktoré sú predložené osobe, ktorá sa rozhodne samostatne zostaviť taviace zariadenie založené na indukčnom princípe. Faktom je, že sa neodporúča umiestniť ventilátor priamo do blízkosti rúry. Kovové a elektrické časti chladiacej jednotky môžu nepriaznivo ovplyvniť prevádzku kachlí. Ďaleko umiestnený ventilátor nemusí poskytovať potrebné chladenie, čo povedie k prehriatiu.

Druhou možnosťou je vodné chladenie. Nie je však len náročné vykonávať ho doma kvalitatívne a správne, ale nie je ani finančne rentabilné. V tomto prípade stojí za zváženie: nebolo by hospodárnejšie kúpiť priemyselnú verziu indukčnej pece vyrobenú v továrni pri dodržaní všetkých potrebných technológií?

Bezpečnostné opatrenia pri tavení kovu v indukčnej peci

Túto tému nie je potrebné rozširovať, keďže základné bezpečnostné predpisy pozná takmer každý. Je potrebné venovať sa iba tým otázkam, ktoré sú pre tento typ zariadenia jedinečné.

• Začnime s osobnou bezpečnosťou. Pri práci s indukčnou pecou je potrebné si uvedomiť, že teploty sú tu veľmi vysoké, čo predstavuje riziko popálenia. Zariadenie je tiež elektrické a vyžaduje si zvýšenú pozornosť.
• Ak ste si kúpili hotovú rúru, mali by ste venovať pozornosť polomeru vplyvu elektromagnetického poľa. V opačnom prípade môžu hodinky, telefóny, videokamery a iné elektronické zariadenia začať zlyhávať alebo sa dokonca pokaziť.
• Pracovný odev by sa mal vyberať s nekovovými spojovacími prvkami. Ich prítomnosť naopak ovplyvní prevádzku pece.
• V tomto ohľade by sa mala venovať osobitná pozornosť rúre na lampu. Všetky prvky s vysokým napätím musia byť skryté v puzdre.

Samozrejme, je nepravdepodobné, že takéto zariadenie príde vhod v mestskom byte, ale rádioamatéri, ktorí sa neustále zaoberajú cínovaním a šperkami, sa nezaobídu bez indukčnej pece. Pre nich je táto vec veľmi užitočná, dalo by sa povedať nenahraditeľná a ako im pomáha v práci, je lepšie sa ich opýtať sami.

Indukčné pece boli vynájdené už v roku 1887. A o tri roky neskôr sa objavil prvý priemyselný rozvoj, pomocou ktorého sa tavili rôzne kovy. Chcel by som poznamenať, že v tých vzdialených rokoch boli tieto pece kuriozitou. Ide o to, že vedci tej doby celkom nechápali, aké procesy v ňom prebiehajú. Dnes som na to prišiel. V tomto článku nás bude zaujímať téma - indukčná pec typu „urob si sám“. Aký jednoduchý je jeho dizajn, je možné túto jednotku zostaviť doma?

Princíp činnosti

Je potrebné spustiť montáž po pochopení princípu činnosti a zariadenia zariadenia. Začnime týmto. Venujte pozornosť obrázku vyššie, pochopíme to.

Zariadenie obsahuje:

• Generátor G, ktorý vytvára striedavý prúd.
• Kondenzátor C spolu s cievkou L vytvára oscilačný obvod, ktorý dodáva inštalácii vysokú teplotu.
  

  Pozor! Niektoré konštrukcie používajú takzvaný samooscilačný generátor. To umožňuje odstrániť kondenzátor z obvodu.

• Cievka v okolitom priestore tvorí magnetické pole, v ktorom je napätie, označené na našom obrázku písmenom „H“. Samotné magnetické pole existuje vo voľnom priestore a môže byť uzavreté cez feromagnetické jadro.
• Pôsobí aj na zmes (W), v ktorej vytvára magnetický tok (F). Mimochodom, namiesto náboja je možné nainštalovať nejaký obrobok.
• Magnetický tok indukuje sekundárne napätie 12 V. Ale to sa deje len vtedy, ak je W elektricky vodivý prvok.
• Ak je ohrievaný obrobok veľký a pevný, potom v ňom začne pôsobiť takzvaný Foucaultov prúd. Je vírového typu.
• V tomto prípade vírivé prúdy prenášajú tepelnú energiu z generátora cez magnetické pole, čím ohrievajú obrobok.

Elektromagnetické pole je dosť široké. A dokonca aj viacstupňová premena energie, ktorá je prítomná v domácich indukčných peciach, má maximálnu účinnosť - až 100%.

tégliková pec

Odrody

Existujú dve hlavné konštrukcie indukčných pecí:

• kanál.
• Téglik.

Nebudeme tu popisovať všetky ich charakteristické črty. Len si všimnite, že kanálová verzia je dizajn podobný zváraciemu stroju. Okrem toho, aby sa kov roztavil v takýchto peciach, bolo potrebné nechať trochu taveniny, bez ktorej proces jednoducho nefungoval. Druhou možnosťou je pokročilá schéma, ktorá využíva technológiu bez zvyškov taveniny. To znamená, že téglik sa jednoducho inštaluje priamo do induktora.

Ako to funguje

Prečo potrebujete takúto rúru doma?

Vo všeobecnosti je otázka celkom zaujímavá. Pozrime sa na túto situáciu. Existuje pomerne veľké množstvo sovietskych elektrických a elektronických zariadení, ktoré používali zlaté alebo strieborné kontakty. Tieto kovy možno odstrániť rôznymi spôsobmi. Jedným z nich je indukčný sporák.

To znamená, že zoberiete kontakty, vložíte ich do úzkeho a dlhého téglika, ktorý nainštalujete do tlmivky. Po 15-20 minútach, znížení výkonu, ochladení aparatúry a rozbití téglika dostanete tyč, na konci ktorej nájdete zlatý alebo strieborný hrot. Odrežte ho a odneste do záložne.

Aj keď je potrebné poznamenať, že pomocou tejto domácej jednotky je možné vykonávať rôzne procesy s kovmi. Môžete napríklad vytvrdnúť alebo odísť.

Cievka s batériou (generátor)

Komponenty kachlí

V časti "Princíp činnosti" sme už spomenuli všetky časti indukčnej pece. A ak je všetko jasné s generátorom, potom by sa malo riešiť induktor (cievka). Na to je vhodná medená trubica. Ak montujete zariadenie s výkonom 3 kW, potom budete potrebovať rúrku s priemerom 10 mm. Samotná cievka je skrútená s priemerom 80-150 mm, s počtom závitov od 8 do 10.

Upozorňujeme, že cievky medenej rúrky sa nesmú navzájom dotýkať. Optimálna vzdialenosť medzi nimi je 5-7 mm. Samotná cievka sa nesmie dotýkať obrazovky. Vzdialenosť medzi nimi je 50 mm.

Priemyselné indukčné pece majú zvyčajne chladiacu jednotku. Nie je možné to urobiť doma. No agregátu s výkonom 3 kW práca do pol hodiny nič neohrozuje. Je pravda, že časom sa na trubici vytvorí medený kameň, ktorý znižuje účinnosť zariadenia. Takže cievka sa bude musieť pravidelne meniť.

Generátor

V zásade nie je problém vyrobiť generátor vlastnými rukami. Ale to je možné len vtedy, ak máte dostatočné znalosti v rádioelektronike na úrovni priemerného rádioamatéra. Ak takéto znalosti neexistujú, zabudnite na indukčný sporák. Najdôležitejšie je, že toto zariadenie musíte vedieť aj zručne ovládať.

Ak stojíte pred dilemou výberu obvodu generátora, vezmite si jednu radu - nemal by mať tvrdé prúdové spektrum. Aby bolo jasnejšie, čo je v stávke, ponúkame najjednoduchší generátorový obvod pre indukčnú pec na fotografii nižšie.

Obvod generátora

Požadované znalosti

Elektromagnetické pole pôsobí na všetko živé. Príkladom je mäso v mikrovlnke. Preto sa oplatí postarať sa o bezpečnosť. A je jedno, či kachle zložíte a otestujete, alebo na nich budete pracovať. Existuje taký indikátor ako hustota toku energie. Záleží teda na elektromagnetickom poli. A čím vyššia je frekvencia žiarenia, tým horšie je ľudské telo.

Mnohé krajiny prijali bezpečnostné opatrenia, ktoré zohľadňujú energetickú hustotu. Existujú vyvinuté tolerančné limity. To je 1-30 mW na 1 m² ľudského tela. Tieto indikátory sú platné, ak k expozícii nedochádza viac ako jednu hodinu denne. Mimochodom, inštalovaná pozinkovaná obrazovka znižuje hustotu stropu 50-krát.

Nezabudnite ohodnotiť článok.

Starovekí hrnčiari, ktorí vypaľovali keramiku v peciach, niekedy našli na dne pecí lesklé tvrdé kusy s nezvyčajnými vlastnosťami. Od chvíle, keď sa začali zamýšľať nad tým, čo sú to za úžasné látky, ako sa tam objavujú a kde sa dajú s úžitkom využiť, zrodila sa hutníctvo - remeslo a umenie spracovania kovov.

A hlavným nástrojom na získavanie nových mimoriadne užitočných materiálov z rudy boli termotaviace kováčne. Ich návrhy prešli dlhou cestou vývoja: od primitívnych jednorazových hlinených kupol vykurovaných palivovým drevom až po moderné elektrické pece s automatickým riadením procesu tavenia.

Kovotaviace agregáty potrebujú nielen giganti železnej metalurgie, ktorí využívajú kuplovne, vysoké pece, otvorené nístejové pece a regenerátorové konvertory s produkciou niekoľko stoviek ton na cyklus.
Takéto hodnoty sú typické pre tavenie železa a ocele, ktoré tvoria až 90 % priemyselnej výroby všetkých kovov.
V metalurgii neželezných kovov a sekundárnom spracovaní sú objemy oveľa menšie. A svetový obrat výroby kovov vzácnych zemín sa vo všeobecnosti odhaduje na niekoľko kilogramov ročne.

Potreba tavenia kovových výrobkov však vzniká nielen pri jeho hromadnej výrobe. Významným sektorom kovospracujúceho trhu je zlievarenská výroba, kde sú potrebné kovotaviace agregáty relatívne malého výkonu - od niekoľkých ton až po desiatky kilogramov. A na kusovú remeselnú a umelecko-remeselnú výrobu a šperky sa používajú taviace stroje s výťažnosťou niekoľkých kilogramov.

Všetky typy zariadení na tavenie kovov možno rozdeliť podľa typu zdroja energie pre ne:

1. Termálne. Nosičom tepla sú spaliny alebo silne ohriaty vzduch.
2. Elektrické. Používajú sa rôzne tepelné účinky elektrického prúdu:
   • Muffle. Ohrev materiálov umiestnených v tepelne izolovanom puzdre so špirálovým vykurovacím telesom.
   • odpor. Ohrev vzorky prechodom veľkého prúdu cez ňu.
   • Arc. Využíva sa vysoká teplota elektrického oblúka.
   • Indukcia. Tavenie kovových surovín vnútorným teplom z pôsobenia vírivých prúdov.
3. Streaming. Exotické plazmové a katódové zariadenia.

In-line pec na tavenie s elektrónovým lúčom Tepelná pec s otvoreným krbom Elektrická oblúková pec

Pri malých objemoch výroby je najvhodnejšie a najhospodárnejšie použitie elektrickej energie, najmä indukčné taviace pece(IPP).

Zariadenie indukčných elektrických pecí

Stručne povedané, ich pôsobenie je založené na fenoméne Foucaultových prúdov - vírivých prúdov indukovaných vo vodiči. Vo väčšine prípadov ich elektrotechnici riešia ako škodlivý jav.
Napríklad práve kvôli nim sú jadrá transformátorov vyrobené z oceľových dosiek alebo pásky: v pevnom kuse kovu môžu tieto prúdy dosiahnuť značné hodnoty, čo vedie k zbytočným stratám energie na jeho ohrev.

V indukčnej taviacej peci sa tento jav dobre využíva. V skutočnosti ide o druh transformátora, v ktorom úlohu skratovaného sekundárneho vinutia a v niektorých prípadoch aj jadra zohráva roztavená kovová vzorka. Je kovový - môžu sa v ňom zohrievať len materiály, ktoré vedú elektrinu, pričom dielektriká zostanú studené. Úlohu tlmivky - primárneho vinutia transformátora vykonáva niekoľko závitov hrubej medenej rúrky zvinutej do cievky, cez ktorú cirkuluje chladivo.

Mimochodom, na rovnakom princípe fungujú aj mimoriadne obľúbené kuchynské varné dosky s vysokofrekvenčným indukčným ohrevom. Kúsok ľadu položený na nich sa ani neroztopí a nastavené kovové náčinie sa zahreje takmer okamžite.

Konštrukčné vlastnosti indukčných tepelných pecí

Existujú dva hlavné typy PPI:

Pre oba typy jednotiek na tavenie kovov neexistujú žiadne zásadné rozdiely v type pracovných surovín: úspešne tavia železné aj neželezné kovy. Je len potrebné zvoliť vhodný prevádzkový režim a typ téglika.

Možnosti výberu

Hlavnými kritériami pre výber jedného alebo druhého typu tepelnej pece sú teda objem a kontinuita výroby. Napríklad pre malú zlieváreň je vo väčšine prípadov vhodná kelímková elektrická pec a kanálová pec je vhodná pre recyklačný podnik.

Okrem toho medzi hlavné parametre téglikovej tepelnej pece patrí objem jedného tepla, na základe ktorého by sa mal zvoliť konkrétny model. Dôležitými charakteristikami sú tiež maximálny prevádzkový výkon a typ prúdu: jednofázový alebo trojfázový.

Výber miesta montáže

Umiestnenie indukčnej pece v dielni alebo dielni by malo poskytnúť voľný prístup k nej pre bezpečný výkon všetkých technologických operácií počas procesu tavenia:

• nakladanie surovín;
• manipulácie počas pracovného cyklu;
• vyloženie hotovej taveniny.

Miesto inštalácie musí byť vybavené potrebnými elektrickými sieťami s požadovaným prevádzkovým napätím a počtom fáz, ochranným uzemnením s možnosťou rýchleho núdzového vypnutia bloku. Inštalácia musí byť tiež vybavená prívodom vody na chladenie.

Stolové konštrukcie malých rozmerov však musia byť inštalované na pevných a spoľahlivých individuálnych základoch, ktoré nie sú určené na iné operácie. Podlahové jednotky tiež musia poskytovať pevný vystužený základ.

V oblasti výtoku taveniny je zakázané umiestňovať horľavé a výbušné materiály. V blízkosti umiestnenia kachlí musí byť zavesený protipožiarny štít s hasiacimi prostriedkami.

Návod na inštaláciu

Priemyselné termotaviace jednotky sú zariadenia s vysokou spotrebou energie. Ich inštaláciu a zapojenie musia vykonávať kvalifikovaní odborníci. Zapojenie malých jednotiek s nosnosťou do 150 kg môže vykonať kvalifikovaný elektrikár pri dodržaní bežných pravidiel pre elektroinštaláciu.

Napríklad pec IPP-35 s výkonom 35 kW s objemom výroby železných kovov 12 kg a neželezných kovov - do 40 má hmotnosť 140 kg. V súlade s tým bude jeho inštalácia pozostávať z nasledujúcich krokov:

1. Výber vhodného umiestnenia s pevným základom pre tavnú jednotku a vodou chladenú vysokonapäťovú indukčnú jednotku s kondenzátorovou bankou. Umiestnenie jednotky musí spĺňať všetky prevádzkové požiadavky a predpisy pre elektrickú a požiarnu bezpečnosť.
2. Zabezpečenie inštalácie s vodným chladiacim vedením. Opísaná elektrická taviaca pec sa nedodáva s chladiacim zariadením, ktoré je potrebné zakúpiť samostatne. Najlepším riešením by bola dvojokruhová chladiaca veža s uzavretým okruhom.
3. Pripojenie ochranného uzemnenia.
   

   Prevádzka akejkoľvek elektrickej taviacej pece bez uzemnenia je prísne zakázaná.

4. Pripojenie samostatného elektrického vedenia káblom, ktorého prierez poskytuje príslušné zaťaženie. Výkonový štít musí tiež poskytovať požadované zaťaženie s výkonovou rezervou

Pre malé dielne a domáce použitie sa vyrábajú minipece, napr. UPI-60-2, s výkonom 2 kW s objemom téglika 60 cm³ na tavenie neželezných kovov: meď, mosadz, bronz ~ 0,6 kg , striebro ~ 0,9 kg, zlato ~ 1,2 kg. Hmotnosť samotnej inštalácie je 11 kg, rozmery - 40x25x25 cm Jej inštalácia spočíva v umiestnení na kovový pracovný stôl, pripojení prúdiaceho vodného chladenia a zapojení do elektrickej zásuvky.

Technológia použitia

Pred začatím prác s téglikovou elektrickou pecou je nutné bezpodmienečne skontrolovať stav téglikov a obloženia - vnútorná ochranná tepelná izolácia. Ak je určený na použitie dvoch typov téglikov: keramického a grafitového, je potrebné zvoliť vhodný zaťažený materiál podľa návodu.

Zvyčajne sa keramické tégliky používajú na železné kovy, grafit - na neželezné.

Operačný postup:

• Vložte téglik do induktora a po vložení pracovného materiálu ho zakryte tepelne izolačným krytom.
• Zapnite vodné chladenie. Mnoho modelov elektrických taviacich jednotiek sa nespustí, ak nie je potrebný tlak vody.

• Proces tavenia v tégliku IPP začína jeho zaradením a prístupom do prevádzkového režimu. Ak je k dispozícii regulátor výkonu, pred zapnutím ho nastavte do minimálnej polohy.
• Pomaly zvyšujte výkon na pracovný výkon zodpovedajúci naloženému materiálu.
• Po roztavení kovu znížte výkon na štvrtinu pracovného, ​​aby sa materiál udržal v roztavenom stave.
• Pred nalievaním otočte regulátor na minimum.
• Na konci tavenia - odpojte zariadenie od napájania. Po vychladnutí vodné chladenie vypnite.

Celý čas tavenia jednotky musí byť pod dohľadom. Akékoľvek manipulácie s téglikami by sa mali vykonávať pomocou klieští a v ochranných rukaviciach. V prípade požiaru treba zariadenie okamžite vypnúť a plamene uhasiť plachtou alebo uhasiť akýmkoľvek hasiacim prístrojom okrem kyseliny. Plnenie vodou je prísne zakázané.

Výhody indukčných pecí

• Vysoká čistota výslednej taveniny. V iných typoch tepelných pecí na tavenie kovov zvyčajne dochádza k priamemu kontaktu nosiča tepla s materiálom a v dôsledku toho k jeho kontaminácii. V IPP sa ohrev vytvára absorpciou elektromagnetického poľa induktora vnútornou štruktúrou vodivých materiálov. Preto sú takéto pece ideálne na výrobu šperkov.
  

  Pre tepelné pece je hlavným problémom zníženie obsahu fosforu a síry v taveninách železných kovov, ktoré zhoršujú ich kvalitu.

• Vysoká účinnosť indukčno-taviacich zariadení, dosahujúca až 98%.
• Vysoká rýchlosť tavenia vďaka ohrevu vzorky zvnútra a v dôsledku toho vysoká produktivita IPP, najmä pri malých pracovných objemoch do 200 kg.
  

  Vykurovanie muflovej elektrickej pece s nákladom 5 kg sa vyskytuje v priebehu niekoľkých hodín, IPP - nie viac ako hodinu.

• Zariadenia s nosnosťou do 200 kg sa jednoducho umiestňujú, inštalujú a obsluhujú.

Hlavnou nevýhodou elektrických taviacich zariadení a indukčné zariadenia nie sú výnimkou, sú relatívne vysoké náklady na elektrickú energiu ako chladiacu kvapalinu. Ale napriek tomu vysoká účinnosť a dobrý výkon IPP do značnej miery platia za ne počas prevádzky.

Video zobrazuje indukčnú pec počas prevádzky.

Indukčné ohrievače fungujú na princípe „dostávania prúdu z magnetizmu“. V špeciálnej cievke sa vytvára vysokovýkonné striedavé magnetické pole, ktoré v uzavretom vodiči vytvára vírivé elektrické prúdy.

Uzavretý vodič v indukčných varičoch je kovový riad, ktorý je ohrievaný vírivými elektrickými prúdmi. Vo všeobecnosti nie je princíp fungovania takýchto zariadení zložitý a s malými znalosťami vo fyzike a elektrotechnike nebude ťažké zostaviť indukčný ohrievač vlastnými rukami.

Nasledujúce zariadenia môžu byť vyrobené nezávisle:

1. Zariadenia na vykurovanie vo vykurovacom kotli.
2. Mini rúry na tavenie kovov.
3. Dosky na varenie jedla.

Indukčný varič pre domácich majstrov musí byť vyrobený v súlade so všetkými normami a pravidlami pre prevádzku týchto zariadení. Ak je elektromagnetické žiarenie nebezpečné pre ľudí vyžarované mimo skrinky v bočných smeroch, potom je prísne zakázané používať takéto zariadenie.

Okrem toho veľký problém pri konštrukcii kachlí spočíva vo výbere materiálu pre základňu varnej dosky, ktorá musí spĺňať nasledujúce požiadavky:

1. Ideálne na vedenie elektromagnetického žiarenia.
2. Nie je vodivý.
3. Odolá vysokej teplote.

V indukčných varných doskách pre domácnosť sa používa drahá keramika, pri výrobe indukčného sporáka doma je dosť ťažké nájsť dôstojnú alternatívu k takémuto materiálu. Preto by ste mali na začiatok navrhnúť niečo jednoduchšie, napríklad indukčnú pec na kalenie kovov.

Návod na výrobu

Plány

Na výrobu pece budete potrebovať nasledujúce materiály a nástroje:

• spájka;
• textolitová doska.
• mini vŕtačka.
• rádioelementy.
• teplovodivá pasta.
• chemické činidlá na leptanie dosiek.

Ďalšie materiály a ich vlastnosti:

1. Na vytvorenie cievky, ktorý bude vyžarovať striedavé magnetické pole potrebné na ohrev, je potrebné pripraviť kus medenej rúrky s priemerom 8 mm a dĺžkou 800 mm.
2. Výkonné výkonové tranzistory sú najdrahšou súčasťou domácej indukčnej inštalácie. Na montáž obvodu generátora frekvencie je potrebné pripraviť 2 takéto prvky. Na tieto účely sú vhodné tranzistory značiek: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Pri výrobe obvodu sú použité 2 identické z uvedených tranzistorov s efektom poľa.
3. Na výrobu oscilačného obvodu budete potrebovať keramické kondenzátory s kapacitou 0,1 mF a prevádzkovým napätím 1600 V. Aby sa v cievke vytvoril striedavý prúd s vysokým výkonom, je potrebných 7 takýchto kondenzátorov.
4. Počas prevádzky takéhoto indukčného zariadenia tranzistory s efektom poľa sa veľmi zahrejú a ak k nim nie sú pripevnené radiátory z hliníkovej zliatiny, po niekoľkých sekundách prevádzky pri maximálnom výkone tieto prvky zlyhajú. Tranzistory by mali byť umiestnené na chladičoch cez tenkú vrstvu tepelnej pasty, inak bude účinnosť takéhoto chladenia minimálna.
5. Diódy, ktoré sa používajú v indukčnom ohrievači, musia mať ultrarýchly účinok. Najvhodnejšie pre tento obvod, diódy: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Rezistory použité v okruhu 3: 10 kOhm s výkonom 0,25 W - 2 ks. a výkon 440 ohmov - 2 watty. Zenerove diódy: 2 ks. s prevádzkovým napätím 15 V. Výkon zenerových diód musí byť minimálne 2 watty. Pri indukcii sa používa tlmivka na pripojenie k výkonovým výstupom cievky.
7. Na napájanie celého zariadenia budete potrebovať napájací zdroj s kapacitou až 500.W. a napätie 12 - 40 V. Toto zariadenie môžete napájať z autobatérie, ale pri tomto napätí nedosiahnete najvyšší výkon.

Samotný proces výroby elektronického generátora a cievky trvá trochu času a vykonáva sa v nasledujúcom poradí:

1. Z medenej rúrky vyrobí sa špirála s priemerom 4 cm.Na výrobu špirály by sa mala medená trubica navinúť na tyč s rovným povrchom s priemerom 4 cm.Špirála by mala mať 7 závitov, ktoré by sa nemali dotýkať. Montážne krúžky sú prispájkované na 2 konce trubice pre pripojenie k tranzistorovým radiátorom.
2. Doska s plošnými spojmi je vyrobená podľa schémy. Ak je možné dodať polypropylénové kondenzátory, potom vzhľadom na skutočnosť, že takéto prvky majú minimálne straty a stabilnú prevádzku pri veľkých amplitúdach kolísania napätia, zariadenie bude pracovať oveľa stabilnejšie. Kondenzátory v obvode sú inštalované paralelne a tvoria oscilačný obvod s medenou cievkou.
3. Kovové vykurovanie sa vyskytuje vo vnútri cievky po pripojení obvodu k zdroju napájania alebo batérii. Pri zahrievaní kovu je potrebné zabezpečiť, aby nedošlo k skratu vinutia pružiny. Ak sa súčasne dotknete vyhrievaného kovu 2 otáčkami cievky, tranzistory okamžite zlyhajú.

Nuansy

1. Pri vykonávaní experimentov na zahrievanie a kalenie kovov Vo vnútri indukčnej cievky môže byť teplota značná a dosahuje 100 stupňov Celzia. Tento vykurovací efekt možno využiť na ohrev úžitkovej vody alebo na vykurovanie domu.
2. Schéma ohrievača diskutovaná vyššie (obrázok 3), pri maximálnom zaťažení je schopný poskytnúť vyžarovanie magnetickej energie vo vnútri cievky rovnajúcej sa 500 wattom. Takýto výkon nestačí na ohrev veľkého objemu vody a konštrukcia vysokovýkonnej indukčnej cievky bude vyžadovať výrobu obvodu, v ktorom bude potrebné použiť veľmi drahé rádiové prvky.
3. Rozpočtové riešenie na organizáciu indukčného ohrevu kvapaliny, je použitie niekoľkých zariadení opísaných vyššie, usporiadaných v sérii. V tomto prípade musia byť špirály na rovnakej linke a nesmú mať spoločný kovový vodič.
4. Akoje použitá nerezová rúrka s priemerom 20 mm. Na potrubí je „navlečených“ niekoľko indukčných špirál, takže výmenník tepla je v strede špirály a neprichádza do kontaktu s jej závitmi. Pri súčasnom zahrnutí 4 takýchto zariadení bude vykurovací výkon asi 2 kW, čo už stačí na prietokový ohrev kvapaliny s malou cirkuláciou vody, na hodnoty umožňujúce použitie tohto dizajnu v dodávanie teplej vody do malého domu.
5. Ak takéto vykurovacie teleso pripojíte k dobre izolovanej nádrži, ktorý bude umiestnený nad ohrievačom, výsledkom bude kotlový systém, v ktorom bude ohrev kvapaliny prebiehať vo vnútri nerezovej rúry, ohriata voda bude stúpať hore a na jej miesto nastúpi chladnejšia kvapalina.
6. Ak je plocha domu významná, počet indukčných cievok je možné zvýšiť až na 10 kusov.
7. Výkon takéhoto kotla sa dá jednoducho nastaviť vypnutím alebo zapnutím špirál. Čím viac sekcií je súčasne zapnutých, tým väčší bude výkon vykurovacieho zariadenia pracujúceho týmto spôsobom.
8. Na napájanie takéhoto modulu potrebujete výkonný zdroj. Ak je k dispozícii jednosmerný invertorový zvárací stroj, potom z neho možno vyrobiť menič napätia požadovaného výkonu.
9. Vzhľadom k tomu, že systém funguje na jednosmerný elektrický prúd, ktorá nepresahuje 40 V, prevádzka takéhoto zariadenia je relatívne bezpečná, hlavnou vecou je zabezpečiť poistkový blok v napájacom obvode generátora, ktorý v prípade skratu odpojí systém od napájania, čím sa eliminuje možnosť požiaru.
10. Týmto spôsobom je možné organizovať „bezplatné“ vykurovanie domu, za predpokladu, že sú nainštalované batérie na napájanie indukčných zariadení, ktoré sa budú nabíjať pomocou solárnej a veternej energie.
11. Batérie by sa mali kombinovať v sekciách po 2, zapojené do série. V dôsledku toho bude napájacie napätie s takýmto pripojením najmenej 24 V., čo zabezpečí prevádzku kotla pri vysokom výkone. Okrem toho sériové pripojenie zníži prúd v obvode a zvýši životnosť batérie.

1. Prevádzka domácich indukčných vykurovacích zariadení, nie vždy umožňuje vylúčiť šírenie elektromagnetického žiarenia škodlivého pre človeka, preto by mal byť indukčný kotol inštalovaný v nebytovom priestore a tienený pozinkovanou oceľou.
2. Povinné pri práci s elektrinou je potrebné dodržiavať bezpečnostné predpisy a najmä pre siete 220 V AC.
3. Ako experiment môžete urobiť varnú dosku na varenie podľa schémy uvedenej v článku, ale neodporúča sa neustále prevádzkovať toto zariadenie z dôvodu nedokonalosti vlastnej výroby tienenia tohto zariadenia, z tohto dôvodu môže byť ľudské telo vystavené škodlivému elektromagnetickému žiareniu, ktoré môže nepriaznivo ovplyvňujú zdravie.

Svet už vytvoril dobre zavedené technológie na výrobu kovu a ocele, ktoré dnes používajú hutnícke podniky. Patria sem: konvertorová metóda na výrobu kovu, valcovanie, ťahanie, odlievanie, razenie, kovanie, lisovanie atď. V moderných podmienkach je však najbežnejšie pretavovanie kovu a ocele v konvektoroch, otvorených peciach a elektrických peciach. Každá z týchto technológií má množstvo nevýhod a výhod. Najvyspelejšou a najnovšou technológiou súčasnosti je však výroba ocele v elektrických peciach. Hlavnými výhodami týchto technológií oproti iným technológiám sú vysoká produktivita a šetrnosť k životnému prostrediu. Zvážte, ako zostaviť zariadenie, kde sa kov roztaví doma, vlastnými rukami.

Malá indukčná elektrická pec na domáce tavenie kovov

Tavenie kovov doma je možné, ak máte elektrickú pec, ktorú môžete urobiť sami. Zvážte vytvorenie indukčnej malej elektrickej pece na výrobu homogénnych zliatin (OS). V porovnaní s analógmi sa bude vytvorená inštalácia líšiť v nasledujúcich vlastnostiach:

• nízke náklady (do 10 000 rubľov), zatiaľ čo náklady na analógy sú od 150 000 rubľov;
• možnosť regulácie teploty;
• možnosť vysokorýchlostného tavenia kovov v malých objemoch, čo umožňuje použitie inštalácie nielen vo vedeckej oblasti, ale napríklad aj v klenotníctve, dentálnej oblasti atď.
• rovnomernosť a rýchlosť ohrevu;
• možnosť umiestnenia pracovného telesa do pece vo vákuu;
• relatívne malé rozmery;
• nízka hladina hluku, takmer úplná absencia dymu, čo zvýši produktivitu práce pri práci s inštaláciou;
• schopnosť pracovať z jednofázovej aj z trojfázovej siete.

Výber typu schémy

Najčastejšie sa pri stavbe indukčných ohrievačov používajú tri hlavné typy obvodov: polovičný most, asymetrický most a úplný most. Pri návrhu tejto inštalácie boli použité dva typy obvodov - polovičný mostík a plný mostík s frekvenčnou reguláciou. Táto voľba bola motivovaná potrebou regulácie účinníka. Problém nastal s udržaním rezonančného režimu v obvode, pretože práve s jeho pomocou je možné nastaviť požadovanú hodnotu výkonu. Existujú dva spôsoby ovládania rezonancie:

• zmenou kapacity;
• zmenou frekvencie.

V našom prípade je rezonancia udržiavaná úpravou frekvencie. Práve táto vlastnosť spôsobila výber typu obvodu s frekvenčnou reguláciou.

Analýza komponentov obvodu

Pri analýze prevádzky indukčnej pece na tavenie kovu doma (IP) možno rozlíšiť tri hlavné časti: generátor, napájaciu jednotku a napájaciu jednotku. Na zabezpečenie potrebnej frekvencie počas prevádzky zariadenia sa používa generátor, ktorý je k nim pripojený cez galvanické riešenie vo forme transformátora, aby sa zabránilo rušeniu inými jednotkami zariadenia. Na zabezpečenie obvodu napájacieho napätia je potrebná napájacia jednotka, ktorá zaisťuje bezpečnú a spoľahlivú prevádzku výkonových prvkov konštrukcie. V skutočnosti je to výkonová jednotka, ktorá generuje potrebné výkonné signály na vytvorenie požadovaného účinníka na výstupe obvodu.

Obrázok 1 zobrazuje všeobecný schematický diagram indukčnej inštalácie.

Vytvorte schému zapojenia

Schéma zapojenia (inštalácia) zobrazuje pripojenia komponentov produktu a určuje vodiče, káble, ktoré tieto spojenia vytvárajú, ako aj miesta ich pripojenia.

Pre pohodlie ďalšej inštalácie inštalácie bola vyvinutá schéma zapojenia, ktorá odráža hlavné kontakty medzi funkčnými blokmi pece (obr. 2).

Frekvenčný generátor

Najzložitejším blokom IP je generátor. Poskytuje požadovanú frekvenciu prevádzky inštalácie a vytvára počiatočné podmienky na získanie rezonančného obvodu. Ako zdroj kmitov slúži špecializovaný regulátor elektronických impulzov typu KR1211EU1 (obr. 3). Táto voľba bola spôsobená schopnosťou tohto mikroobvodu pracovať v pomerne širokom frekvenčnom rozsahu (do 5 MHz), čo umožňuje získať vysokú hodnotu výkonu na výstupe výkonového bloku obvodu.

Obrázky 4.5 znázorňujú schematický diagram frekvenčného generátora a diagram elektrickej dosky.

Mikroobvod KR1211EU1 generuje signály danej frekvencie, ktoré je možné meniť pomocou riadiaceho odporu inštalovaného mimo mikroobvodu. Ďalej signály dopadajú na tranzistory pracujúce v kľúčovom režime. V našom prípade sú použité kremíkové tranzistory s efektom poľa s izolovaným hradlom typu KP727. Ich výhody sú nasledovné: maximálny povolený impulzný prúd, ktorý môžu vydržať, je 56 A; maximálne napätie je 50 V. Rozsah týchto indikátorov nám úplne vyhovuje. V súvislosti s tým však nastal problém výrazného prehriatia. Na vyriešenie tohto problému je potrebný kľúčový režim, ktorý skráti čas strávený tranzistormi v prevádzkovom stave.

Zdroj

Tento blok zabezpečuje napájanie výkonných jednotiek inštalácie. Jeho hlavnou črtou je schopnosť pracovať z jednofázovej a trojfázovej siete. Napájací zdroj 380 V sa používa na zlepšenie účinníka rozptýleného v induktore.

Vstupné napätie je privedené na usmerňovací mostík, ktorý premieňa 220V striedavé napätie na pulzujúce jednosmerné napätie. Na výstupy mostíka sú pripojené akumulačné kondenzátory, ktoré po odstránení záťaže z inštalácie udržujú konštantnú úroveň napätia. Na zabezpečenie spoľahlivosti inštalácie je jednotka vybavená automatickým spínačom.

Napájací blok

Tento blok zabezpečuje priame zosilnenie signálu a vytvorenie rezonančného obvodu zmenou kapacity kruhu. Signály z generátora idú do tranzistorov, ktoré pracujú v režime zosilnenia. Tým, že sa otvárajú v rôznych časoch, vybudia zodpovedajúce elektrické obvody prechádzajúce cez zvyšovací transformátor a prechádzajú cez neho silový prúd v rôznych smeroch. Výsledkom je, že na výstupe transformátora (Tr1) dostaneme zvýšený signál s danou frekvenciou. Tento signál sa aplikuje na inštaláciu s induktorom. Inštalácia s tlmivkou (Tr2 v schéme) pozostáva z tlmivky a sady kondenzátorov (C13 - Sp). Kondenzátory majú špeciálne zvolenú kapacitu a vytvárajú oscilačný obvod, ktorý umožňuje nastaviť úroveň indukčnosti. Tento obvod musí pracovať v rezonančnom režime, čo spôsobuje rýchle zvýšenie frekvencie signálu v induktore a zvýšenie indukčných prúdov, vďaka čomu dochádza k skutočnému ohrevu. Obrázok 7 zobrazuje elektrický obvod výkonovej jednotky indukčnej pece.

Induktor a vlastnosti jeho práce

Induktor - špeciálne zariadenie na prenos energie zo zdroja energie do produktu, zahrieva sa. Induktory sú zvyčajne vyrobené z medených rúrok. Počas prevádzky je chladený tečúcou vodou.

Tavenie neželezných kovov doma pomocou indukčnej pece spočíva v prenikaní indukčných prúdov do stredu kovov, ktoré vznikajú v dôsledku vysokej frekvencie zmeny napätia aplikovaného na svorky induktora. Výkon inštalácie závisí od veľkosti použitého napätia a od jeho frekvencie. Frekvencia ovplyvňuje intenzitu indukčných prúdov a podľa toho aj teplotu v strede induktora. Čím väčšia je frekvencia a prevádzkový čas inštalácie, tým lepšie sú kovy zmiešané. Samotný induktor a smery toku indukčných prúdov sú znázornené na obrázku 8.

Na homogénne miešanie a na zabránenie kontaminácii zliatiny cudzími prvkami, ako sú elektródy zo zliatinovej nádrže, sa používa reverzná cievková tlmivka, ako je znázornené na obrázku 9. Práve vďaka tejto cievke sa vytvára elektromagnetické pole, ktoré udrží kov vo vzduchu, prevyšujúc gravitačnú silu Zeme.

Konečná montáž závodu

Každý z blokov je pripevnený k telu indukčnej pece pomocou špeciálnych stojanov. Deje sa tak preto, aby sa predišlo nechceným kontaktom častí pod prúdom s kovovým povlakom samotného puzdra (obr. 10).

Pre bezpečnú prácu s inštaláciou je úplne uzavretá pevným puzdrom (obr. 11), aby sa vytvorila bariéra medzi nebezpečnými konštrukčnými prvkami a telom osoby, ktorá s ňou pracuje.

Pre pohodlie nastavenia indukčnej inštalácie ako celku bol vyrobený indikačný panel pre umiestnenie metrologických zariadení, pomocou ktorého sa ovládajú všetky parametre inštalácie. Medzi takéto metrologické zariadenia patria: ampérmeter, ktorý ukazuje prúd v tlmivke, voltmeter pripojený k výstupu tlmivky, indikátor teploty a regulátor frekvencie generovania signálu. Všetky vyššie uvedené parametre umožňujú regulovať prevádzkové režimy indukčnej inštalácie. Konštrukcia je tiež vybavená systémom manuálnej aktivácie a systémom indikácie vykurovacích procesov. Pomocou odtlačkov na zariadeniach je vlastne riadená prevádzka inštalácie ako celku.

Návrh malej indukčnej inštalácie je pomerne komplikovaný technologický proces, pretože musí zabezpečiť splnenie veľkého počtu kritérií, ako napríklad: pohodlie dizajnu, malá veľkosť, prenosnosť atď. Táto inštalácia funguje na princípe bezkontaktného prenosu energie na objekt, ktorý sa zahrieva. V dôsledku cieľavedomého pohybu indukčných prúdov v induktore priamo prebieha samotný proces tavenia, ktorého trvanie je niekoľko minút.

Vytvorenie tohto zariadenia je pomerne ziskové, pretože jeho rozsah je neobmedzený, od použitia na bežné laboratórne práce až po výrobu komplexných homogénnych zliatin zo žiaruvzdorných kovov.