En induktionsvandvarmer er en ny alternativ måde at opvarme boliger på. Dens grundlæggende funktion er baseret på princippet om intelligent brug af induktionsenergi. Det er miljøvenligt, absolut harmløst, sikkert, afgiver ikke sod, det er ikke nødvendigt at høste kul og brænde til det. Induktionsvarmegeneratoren bruges med succes til opvarmning af vand i systemet. individuel opvarmning... Ud over det faktum, at en sådan fabriksfremstillet kedel kan købes i detailnetværket, kan du stadig lave det selv. Hvilket over tid vil give betydelige håndgribelige besparelser familiebudget.

• 1 Princip for induktionsopvarmning
• 2 Designfunktioner og drift af varmegeneratoren
  • 2.1 Sådan fungerer systemet
• 3 Selvproduktion induktionsvarmer design
• 4 Grundlæggende teknologiske faser arbejder
• 5 Konklusion

Induktionsopvarmningsprincip

En induktionsvarmer er energibaseret elektromagnetisk felt, som tages af kølemidlet og omdanner det til varme. En induktor, der er repræsenteret af en flersvinget cylindrisk spole, genererer et magnetfelt i denne varmelegeme. Passerer gennem denne spole, skaber en vekselstrøm i nærheden af ​​den et skiftende magnetfelt.

Linjerne i dette elektriske felt er placeret vinkelret på retningen af ​​den magnetiske flux, og når de bevæger sig, danner de en ond cirkel. Virvelstrømme genereret af vekselstrømstransformation elektrisk energi ind i varmen. Som et resultat overføres induktorens elektriske effekt til den opvarmede genstand uden kontakt.

Varmeenergi under induktionsopvarmning forbruges meget effektivt, selv ved lave opvarmningshastigheder. Derfor opvarmes en selvfremstillet induktionsvandvarmer vand på kort tid til signifikant høje temperaturindikatorer.

Designfunktioner og drift af varmegeneratoren

For at organisere individuel opvarmning kan en transformator bestående af to viklinger bruges som induktionsvarmer til dette system:

1. Primær.
2. Sekundær kortsluttet.

Virvelstrømme dannes her i den interne komponent. De leder det resulterende elektriske felt til det sekundære kredsløb. Det er ham, der udfører kropsvæskens og opvarmningselementets samtidige rolle. Med en stigning i tætheden af ​​hvirvelstrømme, der er rettet mod kernen, begynder hele dens overflade oprindeligt at varme op og derefter hele elementet.

Til tilgang koldt vand og udløbet til de opvarmede kølemiddelinduktionskedler er udstyret med to dyser.

For dem, der ønsker at fremstille sådant udstyr med egne hænder, er det nødvendigt at give følgende:

• Det nedre forgreningsrør er monteret på indgangssektionen;
• Øverst - til forsyningssektionen af ​​rørledningen.

Sådan fungerer systemet

Den varme, der genereres af kedlen, overføres til varmebæreren, der cirkulerer i varmesystemet. På bekostning af hydrostatisk tryk, opvarmet vand direkte gennem forsyningsrøret kommer ind i det fælles varmesystem og fjernes konstant på grund af indsprøjtning af kølevæske i det. Derfor er muligheden for overophedning af udstyr fuldstændig udelukket her.

Konstant vibration under driften af ​​induktionssystemet tillader ikke dannelse af skala og dets hårde aflejringer på rørledningens indvendige vægge. Induktionsvarmer har ikke elektriske elektriske varmeelementer, så sandsynligheden for dyre nedbrud i dem reduceres til nul. Derudover er der ingen aftagelige forbindelser, der kan true uplanlagte ubehagelige lækager. Positiv funktion Denne kedel er fraværet af støj under drift, hvilket gør det muligt at installere den i ethvert boligareal.

Selvfremstilling af induktionsvarmerens struktur

Det er ikke svært at lave en induktionsvandvarmer selv. Selv en relativt nybegynder mester kan klare denne opgave med succes. Til dette arbejde skal du oprindeligt have:

• Billig højfrekvent inverter fra svejsemaskinen for ikke at gider at lave en så kompleks enhed alene;
• Et tykvægget stykke plastrør, der bliver varmelegemet;
• Rustfri ståltråd eller trådstang, der ikke er mere end 7 mm i diameter, hvilket vil være grundlaget for det opvarmede materiale i et elektrisk felt;
• Adaptere til tilslutning af vandvarmerens hoveddel til det individuelle varmesystem
• Et metalnet, der skal holde stålstykker af tråd inde i kroppen;
• Kobberlakeret tråd til at skabe en induktionsspole;
• Nipse til skæring af trådstang eller rustfrit stål;
• Pump til tvungen foder vand.

De vigtigste teknologiske stadier af arbejdet

Når du udstyrer et induktionsvandopvarmningssystem, skal du kende og overholde de grundlæggende regler:

1. Svejsestrømmen til højfrekvensomformeren til varmeapparatet skal svare til dens kapacitet. Den optimale værdi varierer fra 15 ampere eller højere, hvis det er nødvendigt.
2. Til opvarmning af materialer i et højfrekvent felt skal der anvendes fem centimeter valset stål eller tråd af rustfrit stål. For at gøre dette skal den forberedte ledning skæres med trådskærere, der overholder disse dimensioner.
3. Induktionsvarmerens krop skal være lavet af et tyktvægget plastrør, hvis indvendige diameter skal være mindst 5 centimeter svarende til længden på den afskårne tråd.
4. En adapter er fastgjort til den ene side af dette plastrør, som skal forbinde denne struktur med varmesystemet.
5. Gør det selv i bunden af ​​plastrøret metalgitter, som forhindrer trådstangen i at falde igennem.
6. Skivede stykker hældes tæt i plastrøret metaltråd så der ikke er ledig plads.
7. Den anden ende af røret er udstyret med et andet overgangsstykke.
8. Til fremstilling af en induktionsspole er dette plastrør pakket med en klar emaljeret kobbertråd. Antallet af drejninger i viklingen skal være mindst 80 og maksimalt 90.
9. Derefter tilsluttes enheden til et individuelt varmesystem, der hældes vand, en inverter tilsluttes den fremstillede vikling.
10. Til tvungen cirkulation af kølemidlet er en pumpe indbygget i varmesystemet.
11. For at sikre regulering af vandtemperaturen i automatisk tilstand tilsluttes en termostat i bruddet i induktionsomformerens hovedstrømledning.

Konklusion

Induktionsvarmer er udstyret med lukket system individuel opvarmning udstyret med en plastrørledning. Af sikkerhedshensyn anbefales det at montere en gruppe af elementer efter afgangsrøret, som er repræsenteret af:

• Manometer;
• Forstyrrende ventil
• Automatisk udluftningsanordning.

Oprindeligt kan en induktionsvandvarmer være vanskelig og tidskrævende at lave med egne hænder. Men så vil det kun gavne familiebudgettet, hvilket reducerer omkostningerne ved dyr elektricitet betydeligt. Siden tak designfunktioner af denne enhed opvarmes kølemidlet meget hurtigere end med et tilsvarende elforbrug til drift af elektriske varmeenheder.

I dag fremstiller nogle håndværkere en induktionsvarmer fra en elektromagnetisk transformer, der er baseret på to kraftige transistorer. Induktionsopvarmning i det udføres ved hjælp af Foucault-strømme på metallet.

Under brugen af ​​dette udstyr udsendes ingen skadelige nedbrydningsprodukter eller forbrænding af brændstof, hvilket har en gunstig virkning på tilstanden i den omgivende atmosfære. Korrekt arrangement varmeanlæg med en induktionsvandvarmer til enhver familie er ubestridelig økonomisk mulighed med 25 års upåklageligt arbejde.

Apparater, der opvarmes ved hjælp af elektricitet, ikke gas, er sikre og praktiske. Disse varmeapparater producerer ikke sod og dårlig lugt men forbruge en masse strøm. En fremragende vej ud er at samle en induktionsvarmer med egne hænder. Dette er både omkostningsbesparelser og et bidrag til familiens budget. Der er mange enkle kredsløb, hvorved en induktor kan samles af dig selv.

For at gøre det lettere at forstå diagrammerne og samle strukturen korrekt, vil det være nyttigt at se på historien om elektricitet. Metoder til opvarmning af metalstrukturer ved hjælp af en spoles elektromagnetiske strøm anvendes i vid udstrækning i industriel produktion husholdningsapparater - kedler, varmeapparater og komfurer. Det viser sig, at du kan lave en fungerende og holdbar induktionsvarmer med dine egne hænder.

Sådan fungerer enhederne

Sådan fungerer enhederne

Den berømte britiske videnskabsmand fra det 19. århundrede, Faraday, brugte 9 år på at undersøge for at konvertere magnetiske bølger til elektricitet. I 1931 blev der endelig fundet en opdagelse kaldet elektromagnetisk induktion. Trådviklingen af ​​spolen, hvis centrum er en magnetisk metalkerne, skaber et magnetfelt under en vekselstrøm. Virvelstrømmene opvarmer kernen.

En vigtig nuance - opvarmning vil opstå, hvis vekselstrømmen, der leverer spolen, ændrer vektor og felttegn ved høje frekvenser.

Faradays opdagelse begyndte at blive brugt både i industrien og i fremstillingen af ​​hjemmelavede motorer og elektriske varmeapparater. Det første smelter baseret på en hvirvelinduktor blev åbnet i 1928 i Sheffield. Senere, ifølge det samme princip, blev fabriksværkstederne opvarmet og til opvarmning af vand, metaloverflader kendere samlede induktoren med egne hænder.

Diagrammet for den tids enhed er stadig gyldigt i dag. Klassisk eksempel- induktionskedel, som inkluderer:

• Metalkerne;
• legeme;
• termisk isolering.

Lettere vægt, størrelse og højere effektivitet opnås ved at bruge tynde stålrør, der fungerer som kernen i kernen. I køkkenfliser spolen er en flad spole placeret nær kogepladen.

Funktionerne i kredsløbet til at accelerere den aktuelle frekvens er som følger:

• industriel frekvens på 50 Hz er ikke egnet til hjemmelavede enheder;
• direkte forbindelse af induktoren til netværket vil føre til brummen og svag opvarmning;
• effektiv opvarmning udføres med en frekvens på 10 kHz.

Montering efter diagrammer

Indsamle induktiv varmelegeme enhver person, der er fortrolig med fysikens love, kan gøre det med egne hænder. Enhedens kompleksitet varierer afhængigt af mesterens forberedelse og erfaring.

Der er mange videovejledninger, du kan følge for at oprette effektiv enhed. Det er næsten altid nødvendigt at bruge følgende grundlæggende komponenter:

• ståltråd med en diameter på 6-7 mm;
• kobbertråd til induktoren;
• metalnet (til at holde ledningen inde i sagen);
• adaptere;
• rør til kroppen (plast eller stål);
• højfrekvent inverter.

Dette vil være nok til at samle en induktionsspole med dine egne hænder, og det er hun, der er kernen i den øjeblikkelige vandvarmer. Efter forberedelse nødvendige elementer du kan gå direkte til fremstillingsprocessen for enheden:

• klip ledningen i 6-7 cm stykker;
• betræk med et metalnet indre del rør og fyld ledningen til toppen;
• på samme måde lukke røråbningen udefra;
• vind kobbertråd på plastikhuset mindst 90 gange for spolen;
• indsæt strukturen i varmesystemet;
• Brug en inverter til at forbinde spolen til elektricitet.

Det tilrådes at formontere omformeren og forberede frostvæske eller vand.

Ved hjælp af en lignende algoritme kan du nemt samle en induktionskedel, som du skal:

• skære emner fra stålrør 25 x 45 mm med en væg, der ikke er tykkere end 2 mm
• svejse dem sammen og forbinde dem med mindre diametre til hinanden;
• svejse jernovertræk til enderne og bore huller til gevindgrenede grenrør;
• lav et beslag til en induktionskomfur ved at svejse to hjørner på den ene side;
• sæt kogepladen ind i beslaget fra hjørnerne og tilslut den til lysnettet;
• fyld kølemiddel til systemet og tænd for opvarmningen.

Mange induktorer fungerer ved en effekt, der ikke er højere end 2 - 2,5 kW. Disse varmelegemer er designet til et rum på 20 - 25 m². Hvis generatoren bruges i en bilservice, kan du forbinde den til en svejsemaskine, men det er vigtigt at tage højde for visse nuancer:

• AC er påkrævet, ikke DC som en inverter. Svejsemaskinen skal undersøges for punkter, hvor spændingen ikke har nogen direkte retning.
• Antallet af drejninger til en ledning med et større tværsnit vælges ved matematisk beregning.
• Køling af arbejdselementer er påkrævet.

Oprettelse af sofistikerede enheder

Det er sværere at lave en HDTV-opvarmningsinstallation med egne hænder, men dette er underlagt radioamatører, for for at samle det har du brug for et multivibratorkredsløb. Funktionsprincippet er ens - hvirvelstrømme, der stammer fra interaktionen mellem metalfyldstoffet i midten af ​​spolen og dets eget høje magnetfelt, opvarmer overfladen.

Opførelse af HDTV-installationer

Da selv små spoler genererer en strøm på ca. 100 A, skal en resonanskondensator være forbundet med dem for at afbalancere induktionstrækket. Der er to typer arbejdskredsløb til opvarmning af HDTV ved 12V:

• tilsluttet lysnettet.

• målrettet elektrisk;
• tilsluttet lysnettet.

I det første tilfælde kan en mini HDTV-installation samles på en time. Selv i mangel af et 220 V-netværk kan en sådan generator bruges hvor som helst, men hvis bilbatterier som strømforsyning. Selvfølgelig er det ikke kraftigt nok til at smelte metal, men det kan varme op til de høje temperaturer, der er nødvendige for mindre arbejde, for eksempel opvarmningsknive og skruetrækkere til af blå farve. For at oprette det skal du købe:

• felt-effekt transistorer BUZ11, IRFP460, IRFP240;
• bilbatteri fra 70 A / h;
• højspændingskondensatorer.

11 A strømforsyningen falder til 6 A under opvarmning på grund af metalmodstand, men behovet for tykke ledninger, der kan modstå en strøm på 11-12 A, er stadig nødvendigt for at undgå overophedning.

Andet kredsløb til induktionsanlæg opvarmning i et plastikhus er mere kompleks, baseret på IR2153-driveren, men det er mere praktisk at opbygge en resonans med en 100k regulator, der bruger den. Det er nødvendigt at styre kredsløbet via en netværksadapter med en spænding på 12 V. Effektafsnittet kan tilsluttes direkte til 220-V-hovednetværket ved hjælp af en diodebro. Resonansfrekvensen er 30 kHz. Følgende emner kræves:

• ferritkerne 10 mm og choker 20 omdrejninger;
• kobberrør som en HDTV-spole med 25 omdrejninger pr. dorn 5-8 cm;
• kondensatorer 250 V.

Vortex varmeapparater

En mere kraftfuld installation, der er i stand til at varme bolte op til gul farve, kan samles på en enkel måde. Men under drift vil varmeproduktionen være ret stor, så det anbefales at installere radiatorer på transistorer. Du har også brug for en choker, der kan lånes fra strømforsyningen til enhver computer, og følgende hjælpematerialer:

• stål ferromagnetisk tråd;
• kobbertråd 1,5 mm;
• felt-effekt transistorer og dioder til omvendt spænding fra 500 V;
• Zener-dioder med en effekt på 2-3 W med en beregning på 15 V;
• enkle modstande.

Afhængigt af det ønskede resultat er viklingen af ​​ledningen på en kobberbase 10 til 30 omdrejninger. Dernæst kommer samling af kredsløbet og klargøring af varmelegemets bundspole fra ca. 7 omdrejninger kobbertråd i 1,5 mm. Det forbinder til kredsløbet og derefter til elektriciteten.

Håndværkere, der er fortrolige med svejsning og betjening af en trefasetransformator, kan yderligere øge enhedens effektivitet og samtidig reducere vægt og størrelse. For at gøre dette skal du svejse baserne på to rør, som vil fungere som både en kerne og et varmelegeme, og efter vikling svejses to dyser ind i kroppen for at udføre tilførsel og fjernelse af kølemidlet.

Med fokus på ordningerne kan du hurtigt samle induktorer med forskellige kapaciteter til opvarmning af vand, metaller, opvarmning af et hus, garage og bilservice. Det er også nødvendigt at huske på sikkerhedsreglerne for effektiv service af varmeapparater af denne type, fordi lækagen af ​​kølevæsken fra hjemmelavet enhed kan ende i brand.

Der er visse betingelser for at organisere arbejde:

• afstanden mellem induktionskedlen, vægge, elektriske apparater skal være mindst 40 cm, og det er bedre at trække sig tilbage 1 m fra gulv og loft;
• ved hjælp af en manometer og en udluftningsanordning er der tilvejebragt et sikkerhedssystem bag udløbsrøret;
• det er ønskeligt at anvende anordninger i lukkede kredsløb med tvungen cirkulation af kølemidlet;
• kan bruges i plastrørledninger.

Selvmontering af induktionsgeneratorer er billig, men ikke gratis, fordi du har brug for nok komponenter god kvalitet... Hvis en person ikke har særlig viden og erfaring inden for radioteknik og svejsning, er det ikke værd at uafhængigt samle et varmelegeme til stort område, fordi varmeeffekten ikke overstiger 2,5 kW.

Imidlertid kan selvsamling af induktoren betragtes som selvuddannelse og professionel udvikling af husets ejer i praksis. Du kan starte med små apparater ifølge enkle ordninger, og da princippet om drift i mere komplekse enheder er det samme, kun yderligere elementer og frekvensomformere, så vil det være let at mestre det i etaper og ganske budget.

I kontakt med

Metodebeskrivelse

Induktionsopvarmning er opvarmning af materialer elektriske strømme, som induceres af et alternerende magnetfelt. Derfor er dette opvarmning af produkter fremstillet af ledende materialer (ledere) af det magnetiske felt af induktorer (kilder til et alternerende magnetfelt). Induktionsopvarmning udføres som følger. Et elektrisk ledende (metal, grafit) emne anbringes i en såkaldt induktor, som er en eller flere omdrejninger af ledningen (oftest kobber). I induktoren induceres ved hjælp af en speciel generator kraftige strømme med forskellige frekvenser (fra ti Hz til flere MHz), hvilket resulterer i, at der opstår et elektromagnetisk felt omkring induktoren. Det elektromagnetiske felt inducerer hvirvelstrømme i emnet. Virvelstrømme varmer emnet under indflydelse af Joule-varme (se Joule-Lenz-loven).

Arbejdsstykkeinduktorsystemet er en kerneløs transformator, hvor induktoren er den primære vikling. Emnet er en kortsluttet sekundær vikling. Den magnetiske strømning mellem viklingerne er lukket i luften.

Ved en høj frekvens forskydes hvirvelstrømme af det magnetiske felt, der dannes af dem, til de tynde overfladelag af emnet Δ (overfladeeffekt), hvilket resulterer i, at dens densitet stiger kraftigt, og emnet opvarmes. De underliggende metallag opvarmes på grund af varmeledningsevne. Det er ikke strømmen, der er vigtig, men den høje strømtæthed. I hudlaget Δ falder strømtætheden med e gange i forhold til strømtætheden på arbejdsemnets overflade, mens 86,4% varme frigives i hudlaget (af den samlede varmeudgivelse. Dybden af ​​hudlaget afhænger af strålingsfrekvensen: jo højere frekvens, jo tyndere hudlaget. Det afhænger også af den relative magnetiske permeabilitet μ af emnet.

For jern, kobolt, nikkel og magnetiske legeringer ved temperaturer under Curie-punktet μ har en værdi fra flere hundrede til titusinder. For andre materialer (smelter, ikke-jernholdige metaller, flydende lavsmeltende eutektik, grafit, elektrolytter, elektrisk ledende keramik osv.) Er μ omtrent lig med enhed.

Formel til beregning af huddybde i mm:

,

Hvor μ 0 = 4π · 10 −7 er den magnetiske konstant H / m, og ρ - specifik elektrisk modstand emne materiale ved behandlingstemperatur.

For eksempel er dybden af ​​hudlaget for kobber ved en frekvens på 2 MHz ca. 0,25 mm for jern ≈ 0,001 mm.

Spolen bliver meget varm under drift, da den absorberer sin egen stråling. Derudover absorberer den varmestråling fra et varmt emne. Induktorer er lavet af kobberrør afkølet af vand. Vand tilføres ved sugning - dette sikrer sikkerhed i tilfælde af gennembrænding eller anden trykaflastning af induktoren.

Ansøgning

• Ultrarent berøringsfrit metal smeltning, lodning og svejsning.
• Opnåelse af prototyper af legeringer.
• Bøjning og varmebehandling af maskindele.
• Smykkefremstilling.
• Behandling af små dele, der kan blive beskadiget af flamme- eller lysbueopvarmning.
• Overfladehærdning.
• Slukning og varmebehandling af komplekse dele.
• Desinfektion af medicinske instrumenter.

Fordele

• Hurtig opvarmning eller smeltning af ethvert elektrisk ledende materiale.
• Opvarmning er mulig i en beskyttende gasatmosfære, i et oxiderende (eller reducerende) miljø, i en ikke-ledende væske, i et vakuum.
• Opvarmning gennem væggene i et beskyttende kammer lavet af glas, cement, plast, træ - disse materialer absorberer elektromagnetisk stråling meget svagt og forbliver koldt under installationens drift. Kun elektrisk ledende materiale opvarmes - metal (inklusive smeltet), kulstof, ledende keramik, elektrolytter, flydende metaller osv.
• På grund af de nye MHD-kræfter blandes det flydende metal intenst op til at holde det suspenderet i luft eller i en beskyttende gas - sådan opnås ultrarente legeringer i små mængder (levitationssmeltning, smeltning i en elektromagnetisk digel).
• Da opvarmningen udføres ved hjælp af elektromagnetisk stråling, er der ingen forurening af emnet med produkterne fra fakkelforbrænding i tilfælde af gas-flammeopvarmning eller af elektrodematerialet i tilfælde af lysbueopvarmning. Placering af prøverne i en inert gasatmosfære og høj hastighed opvarmning fjerner dannelse af skala.
• Brugervenlighed på grund af induktorens lille størrelse.
• Spolen kan være lavet af en speciel form - dette tillader jævn opvarmning af dele med en kompleks konfiguration over hele overfladen uden at føre til deres vridning eller lokal ikke-opvarmning.
• Lokal og selektiv opvarmning er let.
• Da opvarmning er mest intens i de tynde øvre lag af emnet, og de underliggende lag opvarmes mere blidt på grund af varmeledningsevne, er metoden ideel til overfladehærdning af dele (kernen forbliver viskøs).
• Nem automatisering af udstyr - opvarmnings- og kølekredsløb, temperaturregulering og fastholdelse, levering og fjernelse af emner.

ulemper

• Den øgede kompleksitet af udstyret kræver kvalificeret personale til justering og reparation.
• Med dårlig koordination af induktoren med emnet kræves der mere opvarmningskraft end i tilfælde af anvendelse af varmeelementer til samme opgave, elektriske buer etc.

Induktionsvarmeanlæg

I installationer med en driftsfrekvens på op til 300 kHz anvendes omformere på IGBT-enheder eller MOSFET-transistorer. Sådanne installationer er designet til opvarmning af store dele. Til opvarmning af små dele anvendes høje frekvenser (op til 5 MHz, rækkevidden af ​​mellemstore og korte bølger), højfrekvente installationer er bygget på elektroniske rør.

Også til opvarmning af små dele bygges installationer med øget frekvens på MOSFET-transistorer til drift af frekvenser op til 1,7 MHz. Styring af transistorer og beskyttelse af dem ved højere frekvenser giver visse vanskeligheder, derfor er højere frekvensindstillinger stadig ret dyre.

Spolen til opvarmning af små dele har lille størrelse og en lille induktans, hvilket fører til et fald i kvalitetsfaktoren for det fungerende oscillerende kredsløb med lave frekvenser og et fald i effektivitet og udgør også en fare for masteroscillatoren (kvalitetsfaktoren for det oscillerende kredsløb er proportional med L / C, det oscillerende kredsløb med en lav kvalitetsfaktor er for godt "pumpet" med energi, danner en kort kredsløb i induktoren og ødelægger masteroscillatoren). For at øge kvalitetsfaktoren for det oscillerende kredsløb anvendes to måder:

1. en stigning i driftsfrekvensen, hvilket fører til en mere kompleks og dyrere installation
2. brugen af ​​ferromagnetiske indsatser i induktoren; limning af induktoren med paneler lavet af ferromagnetisk materiale.

Da induktoren fungerer mest effektivt ved høje frekvenser modtog induktionsopvarmning industriel anvendelse efter udvikling og start af produktion af kraftige generatorlamper. Før Første Verdenskrig var induktionsopvarmning begrænset. På det tidspunkt blev maskingeneratorer med øget frekvens (arbejde af V.P. Vologdin) eller gnistudladningsinstallationer brugt som generatorer.

Generatorkredsløbet kan i princippet være enhver (multivibrator, RC-generator, generator med uafhængig excitation, forskellige afslapningsgeneratorer), der fungerer på en belastning i form af en spoleinduktor og har tilstrækkelig effekt. Det er også nødvendigt, at vibrationsfrekvensen er høj nok.

For eksempel kræves en oscillerende effekt på mindst 2 kW med en frekvens på mindst 300 kHz for at "skære" en ståltråd med en diameter på 4 mm på få sekunder.

Vælg en ordning efter følgende kriterier: pålidelighed; udsvingets stabilitet stabilitet af den effekt, der frigives i emnet; let at fremstille nem tilpasning det mindste antal dele for at reducere omkostningerne brugen af ​​dele, der tilsammen giver en reduktion i vægt og dimensioner osv.

I mange årtier blev der anvendt en induktiv trepunktsgenerator for højfrekvente svingninger (Hartley-generator, generator med autotransformatorfeedback, kredsløb på en induktiv sløjfespændingsdeler). Dette er et selvoprettet kredsløb med parallel strømforsyning til anoden og et frekvensselektivt kredsløb lavet på et oscillerende kredsløb. Det er blevet brugt med succes og bruges fortsat i laboratorier, smykkeværksteder, industrielle virksomheder såvel som i amatørpraksis. For eksempel blev der under anden verdenskrig udført overfladehærdning af T-34-tankens ruller på sådanne installationer.

Ulemper ved trepunktet:

1. Lav effektivitet (mindre end 40% ved brug af en lampe).
2. En stærk frekvensafvigelse på tidspunktet for opvarmning af emner lavet af magnetiske materialer over Curie-punktet (~ 700С) (μ-ændringer), som ændrer dybden af ​​hudlaget og uforudsigeligt ændrer varmebehandlingsmetoden. Ved varmebehandling af kritiske dele kan dette være uacceptabelt. Også kraftige tv-apparater skal fungere i et snævert frekvensområde tilladt af Rossvyazokhrankultura, da de med dårlig afskærmning faktisk er radiosendere og kan forstyrre tv- og radioudsendelser, kyst- og redningstjenester.
3. Ved udskiftning af emner (for eksempel en mindre til en større) ændres induktansen af ​​induktor-emne-systemet, hvilket også fører til en ændring i frekvens og dybde af hudlaget.
4. Når der skiftes fra enkeltdrejningsinduktorer til multidrejningsinduktorer, til større eller mindre, ændres frekvensen også.

Under ledelse af Babat, Lozinsky og andre forskere blev to- og tre-kredsløb generator kredsløb udviklet med mere høj effektivitet(op til 70%) såvel som bedre at holde driftsfrekvensen. Deres funktionsprincip er som følger. På grund af brugen af ​​koblede kredsløb og svækkelse af forbindelsen mellem dem medfører en ændring i induktionskraften for arbejdskredsen ikke en stærk ændring i frekvensen for frekvensindstillingskredsen. Radiosendere er designet efter det samme princip.

Moderne TVF-generatorer er invertere baseret på IGBT-samlinger eller kraftfulde MOSFET-transistorer, som regel lavet i en bro- eller halvbro-ordning. Arbejd ved frekvenser op til 500 kHz. Transistorens porte åbnes ved hjælp af et mikrocontrolkontrolsystem. Afhængigt af den aktuelle opgave giver kontrolsystemet dig mulighed for automatisk at holde
a) konstant frekvens
b) konstant frigivet effekt i emnet
c) den højest mulige effektivitet.
For eksempel, når et magnetisk materiale opvarmes over Curie-punktet, øges hudlagets tykkelse kraftigt, strømtætheden falder, og emnet begynder at blive værre. Også materialets magnetiske egenskaber forsvinder, og magnetiseringsprocessen stopper - emnet begynder at varme op værre, belastningsmodstanden falder brat - dette kan føre til "adskillelse" af generatoren og dens svigt. Kontrolsystemet overvåger overgangen gennem Curie-punktet og øger automatisk frekvensen, når belastningen pludselig reduceres (eller reducerer effekten).

Bemærkninger

• Spolen skal placeres så tæt på emnet som muligt. Dette øger ikke kun tætheden af ​​det elektromagnetiske felt nær arbejdsemnet (proportionalt med afstandens firkant), men øger også effektfaktoren Cos (φ).
• Forøgelse af frekvensen mindsker kraftfaktoren dramatisk (proportional med terningen af ​​frekvensen).
• Når magnetiske materialer opvarmes, frigives yderligere varme også på grund af magnetisering, og deres opvarmning til Curie-punktet er meget mere effektiv.
• Ved beregning af induktoren er det nødvendigt at tage hensyn til induktansen af ​​de busser, der leverer induktoren, som kan være meget højere end induktansen af ​​selve induktoren (hvis induktoren er lavet i form af en drejning med en lille diameter eller endda en del af en tur - en bue).
• Nogle gange blev afviklede kraftige radiosendere brugt som en højfrekvent generator, hvor antennekredsløbet blev udskiftet med en varmeinduktor.

se også

Links

Litteratur

• Babat G.I., Svenchansky A.D. Elektriske industrielle ovne. - M.: Gosenergoizdat, 1948. - 332 s.
• Burak Ya.I., Ogirko I.V. Optimal opvarmning af en cylindrisk skal med temperaturafhængige materialegenskaber // Måtte. metoder og fysisk pels. felter... - 1977. - V. 5. - S. 26-30.
• Vasiliev A.S. Lampegeneratorer til højfrekvent opvarmning... - L .: Maskinteknik, 1990. - 80 s. - (Bibliotek med højfrekvent termist; udgave 15). - 5300 eksemplarer. - ISBN 5-217-00923-3
• Vlasov V.F. Radioteknisk kursus. - M.: Gosenergoizdat, 1962. - 928 s.
• Izyumov N.M., Linde D.P. Grundlæggende inden for radioteknik. - M.: Gosenergoizdat, 1959. - 512 s.
• Lozinsky M.G. Industriel anvendelse af induktionsopvarmning. - M.: Forlag for USSR's Academy of Sciences, 1948. - 471 s.
• Anvendelse af højfrekvente strømme i elektrotermi / Ed. A. E. Slukhotskiy. - L .: Maskinteknik, 1968. - 340 s.
• A. E. Slukhotskiy Spoler. - L .: Maskinteknik, 1989. - 69 s. - (Bibliotek med højfrekvent termist; udgave 12). - 10.000 eksemplarer. -

Et induktionsvarmer består af en kraftig højfrekvent kilde og et oscillerende kredsløb, der inkluderer en induktor (fig. 1). Det opvarmede emne placeres i induktorens vekslende magnetfelt. Afhængigt af materialet på emnet, dets volumen og opvarmningsdybde, bruges det bred vifte driftsfrekvenser fra 50 Hz til snesevis af MHz. Ved lave frekvenser i størrelsesordenen 100-10000 Hz kan elektriske maskinomformere og tyristoromformere bruges i industrien. Ved frekvenser i størrelsesordenen MHz kan vakuumrør anvendes. Ved mellemfrekvenser i størrelsesordenen 10-300 kHz anbefales det at bruge IGBT / MOSFET-transistorer.

Billede 1. Generel ordning

Fysik

I henhold til loven om elektromagnetisk induktion, hvis en leder er i et skiftende (alternerende) magnetfelt, induceres (induceres) en elektromotorisk kraft (EMF) i den, hvis retning er vinkelret elledninger magnetfelt, der krydser lederen. I dette tilfælde er EMF's amplitude proportional med ændringshastigheden for den magnetiske flux, i hvilken lederen er placeret.
Taler simpelt sprog, hvis et emne lavet af et ledende materiale betragtes som et uendeligt sæt kortsluttede kredsløb, så når det placeres i en induktor, vil strømme (såkaldt virvel- eller Foucault-strømme) blive induceret i disse kredsløb under handling af et skiftende magnetfelt. Til gengæld vil disse strømme ifølge Joule-Lenz-loven opvarme arbejdsemnet, da dets materiale har elektrisk modstand.

Figur 2. Funktionsprincip

Både når de passerer metalledere med vekselstrøm, og når de opvarmes af højfrekvente strømme af metaller, observeres en overfladeeffekt (hudeffekt). Dette skyldes, at hvirvelstrømme i lederens tykkelse fortrænger hovedstrømmen til overfladen. Induktionsopvarmningen af ​​metallet er mere intens nær overfladen end i midten. Dybden af ​​hudlaget afhænger af materialets specifikke modstand, dets magnetiske permeabilitet og er omvendt proportional med feltets frekvens. Afhængigt af frekvensen kan denne opvarmningsmetode derfor anvendes til både smeltning af metal og overfladehærdning.

Harmonisering

For en inverter, der er en spændingskilde rektangulær LC-kredsløbet har en lav impedansbelastning. Til matchning anvendes højfrekvente transformere eller choker.
En matchende choker, der er inkluderet i ledningsbruddet mellem inverteren og kredsløbet, danner sammen med resonanskondensatoren et LC-filter. Ved at tage en lille del af resonanskondensatorens kapacitans har chokeren således en lille effekt på kredsløbets frekvensrespons. Typisk udføres en sådan choker på en ferritkerne med luft hul, ændre dens værdi, det er muligt at regulere den strøm, der leveres til induktoren.
Højfrekvent transformer kan fungere både i parallel kredsløb og i serie. I det første tilfælde vil transformeren i høj grad påvirke resonansfrekvensen i kredsløbet. I det andet tilfælde vil seriekredsløbet i resonanstilstand forbruge maksimal effekt med en tom induktor (uden belastning), da ved spændingsresonans har LC-kredsløbets reaktans tendens til nul, og den aktive modstand i sådanne kredsløb er normalt meget lille. Strukturelt matchende transformer er lavet på en ferritring (eller rekrutteret fra flere) og sat på induktortråden.
Hvis impedanserne ikke matches, så falder effektiviteten af ​​en sådan varmelegeme meget, og risikoen for svigt i forsyningskilden øges. Med den korrekte indstilling af generatoren skal dens frekvens falde sammen med resonansfrekvensen på udgangskredsløbet, eller den kan være lidt højere end resonansfrekvensen. I dette tilfælde fungerer tasterne til forsyningsomformeren i den mest gunstige tilstand. Det tilrådes ikke at tillade en situation, hvor omformerens omskifterfrekvens er lavere end den resonante, dvs. modstanden vil være kapacitiv.
Med en ændring i massen eller materialet i det opvarmede legeme ændres resonansfrekvensen for det oscillerende kredsløb. Forskellige metoder anvendes til tuning: skifte kapacitans for en kondensatorbank, automatisk frekvensstyring, manuel frekvensstyring, autogeneratorer.
Når en bestemt temperatur af materialet (Curie-punkt) nås, mister materialet sine magnetiske egenskaber, hvilket resulterer i, at kredsløbets resonansfrekvens ændres skarpt, og tykkelsen af ​​hudlaget øges også.

Når man vælger elementerne i kredsløbet, skal man huske på, at med resonans i kredsløbet opnås strømme og spændinger med stor amplitude, som kan overstige forsyningene ti gange. Spolen skal være lavet af kobbertråd eller rør med tilstrækkeligt tværsnit. Selv ved lav effekt (ca. 200-500 W) begynder spolen at varme op kraftigt under indflydelse af sit eget felt. En sådan induktor fungerer, men den overophedes på kort tid.
Vandkøling bruges normalt til at fjerne varme, så induktoren er lavet af kobberrør.
Højspændingskondensatorer med tilstrækkelig reaktiv effekt med lave dielektriske tab skal vælges som sløjfekondensatorer, der er forbundet med samleskinner / ledninger med den korteste længde og induktans nær induktoren. Der er specielle kondensatorer til arbejde i sådanne installationer, men med en relativt lav strøm(enheder af kW) detekteres batterierne af polypropylenkondensatorer.

Smeltning af metal ved induktion anvendes i vid udstrækning i forskellige industrier: metallurgi, maskinteknik, smykker. En simpel induktionsovn til smeltning af metal derhjemme kan samles manuelt.

Opvarmning og smeltning af metaller i induktionsovne sker på grund af intern opvarmning og ændringer krystalgitter metal, når højfrekvente hvirvelstrømme passerer gennem dem. Denne proces er baseret på fænomenet resonans, hvor hvirvelstrømmene har en maksimal værdi.

For at forårsage strømmen af ​​hvirvelstrømme gennem det smeltede metal placeres det i handlingszonen for induktorens elektromagnetiske felt - spolen. Det kan være i form af en spiral, figur otte eller trefoil. Induktorens form afhænger af størrelsen og formen på det emne, der skal opvarmes.

Induktorspolen er forbundet til en vekselstrømskilde. I produktion smelteovne brug strømme med industriel frekvens 50 Hz til smeltning af små mængder metaller i smykkeanvendelse højfrekvente generatorer som mere effektiv.

Visninger

Virvelstrømme er lukket i et kredsløb begrænset af induktorens magnetfelt. Derfor er opvarmning af strømførende elementer mulig både inden i spolen og udefra.

Derfor er induktionsovne af to typer:
• kanal, hvor kapaciteten til at smelte metaller er kanaler placeret omkring induktoren, og en kerne er placeret inde i den;
• digel, de bruger en speciel beholder - en digel lavet af varmebestandigt materiale, normalt aftagelig.

Kanalovn for stor og designet til industrielle mængder af smeltning af metal. Det bruges til smeltning af støbejern, aluminium og andre ikke-jernholdige metaller.
Smeltedigelovn ret kompakt, det bruges af juvelerer, radioamatører, en sådan komfur kan samles med dine egne hænder og bruges derhjemme.

Enhed

En hjemmelavet metal smelteovn har en retfærdig simpelt design og består af tre hovedblokke placeret i en fælles bygning:
• vekselstrømsgenerator med høj frekvens;
• induktor - en spiralvikling lavet af kobbertråd eller rør, lavet i hånden;
• smeltedigel.

Diglen placeres i en induktor, enderne af viklingen er forbundet med en strømkilde. Når strøm strømmer gennem viklingen, opstår der et elektromagnetisk felt med en variabel vektor omkring det. Virvelstrømme opstår i et magnetfelt, rettet vinkelret på dens vektor og passerer langs en lukket sløjfe inde i viklingen. De passerer gennem metallet, der er placeret i diglen, mens de opvarmes til smeltepunktet.

Værdighed induktionsovn:

• hurtig og ensartet opvarmning af metallet umiddelbart efter tænding af enheden;
• opvarmningsretning - kun metal opvarmes og ikke hele installationen;
• høj smeltehastighed og smeltehomogenitet;
• der er ingen fordampning af legering af metalkomponenter;
• installationen er miljøvenlig og sikker.

En svejseomformer kan bruges som generator for en induktionsovn til smeltning af metal. Du kan også samle generatoren i henhold til nedenstående diagrammer med dine egne hænder.

Ovn til smeltning af metal på en svejseomformer

Dette design er enkelt og sikkert, da alle invertere er udstyret med intern beskyttelse fra overbelastning. I dette tilfælde kommer hele ovnens samling til at lave en induktor med dine egne hænder.

Det udføres normalt i form af en spiral lavet af et tyndvægget kobberrør med en diameter på 8-10 mm. Det er bøjet i henhold til skabelonen til den krævede diameter og placerer drejningerne i en afstand på 5-8 mm. Antallet af drejninger er fra 7 til 12 afhængigt af inverterens diameter og egenskaber. Induktorens samlede modstand skal være sådan, at den ikke forårsager overstrøm i inverteren, ellers vil den blive udløst af den interne beskyttelse.

Spolen kan fastgøres i et grafit- eller PCB-hus og installeres inde i diglen. Du kan simpelthen placere spolen på en varmebestandig overflade. Sagen må ikke lede strøm, ellers vil virvelstrømskredsløbet passere igennem den, og installationens effekt falder. Af samme grund anbefales det ikke at placere fremmedlegemer i smeltezonen.

Når du arbejder fra svejseomformer dens sag skal være jordforbundet! Udgangen og ledningerne skal klassificeres for den aktuelle trækning af inverteren.

Varmesystemet i et privat hus er baseret på driften af ​​en ovn eller kedel, høj ydeevne og en lang uafbrudt levetid, der afhænger af både mærket og selve installationen opvarmningsapparater og fra korrekt installation skorsten.
du finder anbefalinger til valg kedel med fast brændsel, og i det næste - bliv fortrolig med typerne og reglerne:

Transistorinduktionsovn: kredsløb

Der er mange forskellige veje gør det selv. Et ret simpelt og gennemprøvet skema for en metalsmelteovn er vist i figuren:

For at montere installationen selv har du brug for følgende dele og materialer:
• to felt-effekt transistorer af IRFZ44V typen;
• to dioder UF4007 (du kan også bruge UF4001);
• modstand 470 Ohm, 1 W (du kan tage to 0,5 W tilsluttet i serie);
• filmkondensatorer til 250 V: 3 stykker med en kapacitet på 1 μF; 4 stykker - 220 nF; 1 stykke - 470 nF; 1 stk - 330 nF;
• kobberviklingstråd i emaljeisolering Ø1,2 mm;
• kobberviklingstråd i emaljeisolering Ø2 mm;
• to ringe fra chokerne fjernet fra computerens strømforsyning.

DIY samling sekvens:

• Felt-effekt transistorer er installeret på radiatorer. Da kredsløbet bliver meget varmt under drift, skal radiatoren være stor nok. Du kan installere dem på en radiator, men så skal du isolere transistorer fra metallet ved hjælp af pakninger og skiver lavet af gummi og plast. Pinout af felt-effekt transistorer er vist i figuren.

• Det er nødvendigt at lave to choker. Til deres fremstilling vikles kobbertråd med en diameter på 1,2 mm på ringe fjernet fra enhver computers strømforsyningsenhed. Disse ringe er sammensat af pulveriseret ferromagnetisk jern. Det er nødvendigt at vinde fra 7 til 15 omdrejninger af ledning på dem og forsøge at opretholde afstanden mellem svingene.

• Saml ovenstående kondensatorer i et batteri med en samlet kapacitet på 4,7 μF. Kondensatorerne er forbundet parallelt.

• Induktorens vikling er lavet af kobbertråd med en diameter på 2 mm. 7-8 viklingsdrejninger er viklet på en cylindrisk genstand, der er egnet til digelens diameter, hvilket efterlader tilstrækkeligt lange ender til forbindelse til kredsløbet.
• Forbind elementerne på tavlen i overensstemmelse med diagrammet. Et 12 V, 7,2 A / h batteri bruges som strømkilde. Det aktuelle forbrug i driftstilstand er ca. 10 A, batterikapaciteten i dette tilfælde vil være tilstrækkelig i ca. 40 minutter. Om nødvendigt er ovnlegemet lavet af varmebestandigt materiale, for eksempel PCB. Enhedens effekt kan ændres ved at ændre antallet af omdrejninger af induktorviklingen og deres diameter.

Under kontinuerlig drift kan varmeelementerne blive overophedede! En ventilator kan bruges til at afkøle dem.

Induktionsvarmer til smeltning af metal: video

Lampe induktionsovn

En mere kraftfuld induktionsovn til smeltning af metaller kan samles med dine egne hænder på elektroniske rør. Diagrammet over enheden er vist i figuren.

Til generering af højfrekvent strøm anvendes 4 parallelt tilsluttede lyskilder. Et kobberrør med en diameter på 10 mm anvendes som en induktor. Enheden er udstyret med en trimmerkondensator til effektregulering. Den udsendte frekvens er 27,12 MHz.

For at samle kredsløbet har du brug for:

• 4 elektroniske rør - tetroder, du kan bruge 6L6, 6P3 eller G807;
• 4 chokere til 100 ... 1000 μH;
• 4 kondensatorer ved 0,01 μF;
• neon indikatorlampe;
• trimmer kondensator.

DIY samling af enheden:

1. En induktor er lavet af et kobberrør, der bøjes i form af en spiral. Sløjfernes diameter er 8-15 cm, afstanden mellem sløjferne er mindst 5 mm. Enderne er fortinnet til lodning på kredsløbet. Induktorens diameter skal være 10 mm større end diameteren på diglen, der er placeret indeni.
2. Anbring spolen i huset. Det kan være lavet af et varmebestandigt, ikke-ledende materiale eller af metal, der giver termisk og elektrisk isolering fra kredsløbselementerne.
3. Kaskader af lamper er samlet i henhold til skemaet med kondensatorer og chokes. Kaskaderne er forbundet parallelt.
4. En neonindikatorlampe er tilsluttet - det signalerer, at kredsløbet er klar til drift. Lampen bringes ud til kroppen af ​​installationen.
5. Kredsløbet inkluderer en tuningkondensator med variabel kapacitet, dens håndtag føres også ud til sagen.

For alle elskere af koldrøget delikatesser foreslår vi at lære, hvordan man hurtigt og nemt laver et røghus med egne hænder og bliver fortrolig med foto- og videoinstruktionerne til at lave en røggenerator til koldrygning.

Kølekredsløb

Industrielle smelteanlæg er udstyret med et tvungen kølesystem baseret på vand eller frostvæske. Udførelse af vandkøling derhjemme vil kræve yderligere omkostninger, der kan sammenlignes med prisen for selve metalsmelteriet.

Luftkøling med en ventilator er mulig, hvis ventilatoren er placeret tilstrækkeligt langt væk. Ellers fungerer metalviklingen og andre elementer på ventilatoren yderligere kontur for at lukke hvirvelstrømme, hvilket reducerer installationens effektivitet.

Elementer af elektroniske kredsløb og lampekredsløb er også i stand til aktivt at varme op. For at afkøle dem er der køleplader.

Sikkerhedsforanstaltninger på arbejdspladsen

• Den største fare under drift er risikoen for forbrændinger fra opvarmede elementer i installationen og smeltet metal.
• Lampekredsløbet inkluderer højspændingselementer, så det skal placeres i et lukket tilfælde, undtagen utilsigtet berøring af elementerne.
• Det elektromagnetiske felt kan påvirke genstande uden for enhedens kasse. Derfor er det bedre at bære tøj uden arbejde før arbejde metalelementer, fjern komplekse enheder fra dækningsområdet: telefoner, digitale kameraer.

Det anbefales ikke at bruge enheden til personer med implanterede pacemakere!

Hjemmesmeltningsovnen kan også bruges til hurtig opvarmning af metalelementer, for eksempel når man fortynder eller støber dem. Karakteristikken for de præsenterede installationer kan skræddersys til en bestemt opgave ved at ændre induktorens parametre og udgangssignalet fra generatorsættene - på denne måde kan du opnå deres maksimale effektivitet.