Induktionsopvarmning af metaller. Højfrekvent induktionsvarme

7.1.3. INDUKTIONSVARME

Indledende periode. Induktionsopvarmning af ledere er baseret på fysiske fænomen elektromagnetisk induktion, opdaget af M. Faraday i 1831. Teorien om induktionsopvarmning begyndte at udvikle sig af O. Haviside (England, 1884), S. Ferranti, S. Thompson, Eving. Deres arbejde var grundlaget for oprettelsen af ​​induktionsopvarmningsteknologi. Da der under induktionsopvarmning frigives varme i et ledende legeme - et lag svarende til indtrængningsdybden af ​​det elektromagnetiske felt, bliver det muligt at præcist styre temperaturen for at sikre opvarmning af høj kvalitet ved høj produktivitet. En anden fordel er den berøringsfrie opvarmning.

Åbne kanalinduktionskanalovne. En af de første kendte designs af en induktionskanalovn (ICP) blev foreslået af S. Ferranti (Italien) i 1887. Ovnen havde en keramisk kanal, og flade induktionsspoler blev placeret over og under denne kanal. I 1890. E.A. Colby (USA) foreslog et ovndesign, hvor induktoren omslutter en cirkulær kanal udefra.

Den første industrielle ovn med en stålkerne og en spole placeret inde i en kanal (fig. 7.7) blev skabt i 1900 af Kjellin (Sverige). Ovneffekt 170 kW, kapacitet op til 1800 kg, frekvens 15 Hz. Drives af en særlig underfrekvensgenerator, som er nødvendig på grund af den lave effektfaktor. I 1907 var 14 sådanne ovne i drift.

Ris. 7.7. Skitse af en åben kanal induktionsovn af Kjelliyim 1 - kanal; 2 - induktor; 3 - magnetisk kredsløb

I 1905 designede Roecheling-Rodenhauser (Tyskland) flerfasede kanalovne (med to og tre induktorer), hvor kanalerne er forbundet til et bad, drevet af et 50 Hz netværk. I efterfølgende ovndesign blev lukkede kanaler også brugt til smeltning af ikke-jernholdige metaller. I 1918 byggede W. Ron (Tyskland) et vakuum IKP svarende til en Kjellin -ovn (tryk 2-5 mm Hg), hvilket gjorde det muligt at opnå et metal med bedre mekaniske egenskaber.

På grund af en række fordele ved ovne med lukkede kanaler er udviklingen af ​​ovne med åben kanal gået i stå. Imidlertid har man forsøgt at anvende sådanne ovne til smeltning af stål.

I 1930'erne i USA blev der brugt en enfaset IKP med en kapacitet på 6 tons med en åben kanal og en strømforsyning fra en generator på 800 kW og en frekvens på 8,57 Hz til omsmeltning af rustfrit stålskrot. Ovnen blev betjent i en duplexbueovnproces. I 1940'erne og 1950'erne blev IKP'er med en åben kanal brugt i Italien til smeltning af stål med en kapacitet på 4–12 tons, fremstillet af Tagliaferri. I fremtiden blev brugen af ​​sådanne ovne opgivet, da de var ringere i deres egenskaber end lysbue- og induktionsdigler, der fremstiller stål.

Lukkede kanalinduktionskanalovne. Siden 1916 begyndte man først at udvikle eksperimentelle og derefter industrielle IKP'er med en lukket kanal. En serie IKP med en lukket kanal blev udviklet af Ajax-Watt (USA). Disse er akselfasede ovne med en lodret kanal til smeltning af kobber-zinklegeringer med en kapacitet på 75 og 170 kVA og en kapacitet på 300 og 600 kg. De dannede grundlaget for udviklingen af ​​en række virksomheder.

I de samme år blev skaftovne med en vandret trefaset induktionsenhed (med en kapacitet på 150, 225 og 320 kW) fremstillet i Frankrig. I England har General Electric Limited foreslået en ændring af ovnen med to kanaler pr. Induktor, med deres asymmetriske arrangement, som forårsager cirkulation af smelten og reducerer overophedning.

E. Russ's ovne (Tyskland) blev produceret med to og tre kanaler pr. Induktor (lodret og vandret design). E. Russ foreslog også design af en dobbelt induktionsenhed (IE), forbundet til to faser.

I Sovjetunionen, i 1930'erne, begyndte IKP'er af typen Ajax-Watt-ovne at blive produceret på Moskvas elværk. I 50'erne udviklede OKB "Electropech" ovne til smeltning af kobber og dets legeringer med en kapacitet på 0, 4-6,0 tons og derefter 16 tons. I 1955 blev et IKP til smeltning af aluminium med en kapacitet på 6 t.

I 50'erne i USA og Vesteuropa IKP begyndte at blive udbredt som blandere til smeltning af støbejern i en duplexproces med en kuppel eller lysbueovn. For at øge effekten og reducere overophedning af metallet i kanalen blev IE -designs med ensrettet smeltestrøm udviklet (Norge). På samme tid blev aftagelig IE udviklet. I 70'erne udviklede firmaet "Ajax Magnethermik" to IE'er, hvis effekt i øjeblikket når 2000 kW. Lignende udviklinger blev gennemført i de samme år hos VNIIETO. I udviklingen af ​​IKP forskellige typer N.V. deltog aktivt. Veselovsky, E.P. Leonova, M. Ya. Tabeller osv.

I 80'erne var udviklingen af ​​IKP i vores land og i udlandet rettet mod at øge anvendelsesområderne og udvide teknologiske muligheder, for eksempel brugen af ​​IKP til produktion af rør fra ikke-jernholdige metaller ved at trække fra smelten.

Induktion digelovne. Da induktionsdigler (IFC) med lille kapacitet kun kan fungere effektivt ved frekvenser over 50 Hz, blev deres oprettelse begrænset på grund af manglen på passende strømkilder - frekvensomformere. Ikke desto mindre i 1905-1906. en række virksomheder og opfindere har foreslået og patenteret ITP, disse omfatter firmaet "Schneider - Creusot" (Frankrig), O. Zander (Sverige), Gerden (England). Samtidig blev designet af ITP udviklet af A.N. Lodygin (Rusland).

Den første industrielle ITP med en gnisthøjfrekvensgenerator blev udviklet i 1916 af E.F. Northrup (USA). Siden 1920 er disse ovne blevet produceret af firmaet Ajax Electrothermiya). Samtidig blev ITP drevet af et roterende gnistgab udviklet af J. Ribot (Frankrig). Metropolitan-Vickers-virksomheden har oprettet ITP'er med høj og industriel frekvens. I stedet for gnistgeneratorer blev der brugt maskinkonvertere med en frekvens på op til 3000 Hz og en effekt på 150 kV? A.

V.P. Vologdin i 1930-1932 skabt industrielle ITP'er med en kapacitet på 10 og 200 kg drevet af en maskinfrekvensomformer. I 1937 byggede han også en ITP drevet af en lampegenerator. I 1936 blev A.V. Donskoy udviklede en universel induktionsovn med en 60 kVA lampegenerator.

I 1938 brugte Brown-Boveri en inverter baseret på en kviksølvventil med flere anoder til at drive ITP'en (effekt 300 kW, frekvens 1000 Hz). Siden 60'erne har tyristor -invertere været brugt til at drive induktionsinstallationer. Med stigningen i ITP -kapacitet blev det muligt effektiv brug strømforsyningsstrøm af industriel frekvens.

I 1940'erne og 1960'erne udviklede Electropech OKB flere typer ITP'er: øget frekvens for smeltning af aluminium med en kapacitet på 6 tons (1959), støbejern med en kapacitet på 1 ton (1966). I 1980 blev en ovn med en kapacitet på 60 tons til smeltning af støbejern fremstillet på et fabrik i Baku (udviklet af VNIIETO under licensen fra firmaet "Brown-Boveri"). Et stort bidrag til udviklingen af ​​ITP på VNIIETO kom fra E.P. Leonova, V.I. Krizental, A.A. Prostyakov osv.

I 1973 udviklede og bestilte Ajax Magnethermik sammen med General Motors forskningslaboratorium en kontinuerlig vandret digelovn til smeltning af støbejern med en kapacitet på 12 tons og en kapacitet på 11 MW.

Siden 50'erne begyndte de at udvikle sig særlige typer induktionssmeltning af metaller:

vakuum i en keramisk digel;

vakuum i kraniet;

vakuum i en kold digel;

i en elektromagnetisk digel;

i suspension;

ved hjælp af kombineret opvarmning.

Vakuuminduktionsovne (VIP) indtil 1940 blev kun brugt under laboratorieforhold. I 50'erne begyndte nogle virksomheder, især "Hereus", at udvikle industriel VIP, hvis kapacitet begyndte at vokse hurtigt: 1958-1-3 tons, 1961-5 tons, 1964-15-27 tons, 1970- 60 t. I 1947 fremstillede MosZETO den første vakuumovn med en kapacitet på 50 kg, og i 1949 begyndte masseproduktion af VIP med en kapacitet på 100 kg. I midten af ​​1980'erne producerede produktionsforeningen Sibelektroterm, baseret på udviklingen i VNIIETO, moderniserede VIP'er med en kapacitet på 160, 600 og 2500 kg til smeltning af specialstål.

Induktionssmeltning af kemisk aktive legeringer i kranieovne og ovne med en vandkølet (kold) kobberdigel begyndte at blive brugt i 50'erne. Ovnen med en pulverformet kranium er udviklet af N.P. Glukhanov, R.P. Zhezherin og andre i 1954, og ovnen med en monolitisk kranium - M.G. Kogan i 1967. Ideen om induktionssmeltning i en kold digel blev foreslået allerede i 1926 i Tyskland af Siemens-Halske-virksomheden, men fandt ingen anvendelse. I 1958 blev V IMET sammen med VNII af højfrekvente strømme opkaldt efter V.I. V.P. Vologdin (VNI-ITVCh) under ledelse af A.A. Vogel gennemførte eksperimenter med induktionssmeltning af titanium i en kold digel.

Bestræber sig på at reducere metalforurening og varmetab i en kold digel førte til anvendelse af elektromagnetiske kræfter til at presse metallet fra væggene, dvs. til oprettelsen af ​​en "elektromagnetisk smeltedigel" (L.L. Tyr, VNIIETO, 1962)

Smeltning af metaller i suspension for at opnå meget rene metaller blev foreslået i Tyskland (O. Muck) allerede i 1923, men blev ikke udbredt på grund af manglen på strømkilder. I 50'erne begyndte denne metode at udvikle sig i mange lande. I Sovjetunionen ansatte VNIITVCh under ledelse af A.A. Vogel.

Smeltning af IKP og ITP af kombineret opvarmning begyndte at blive brugt siden 50'erne, i første omgang med brug af fyringsolie og gasbrændere f.eks. IKP til omsmeltning af aluminiumspåner (Italien) og ITP til støbejern (Japan). Senere blev plasmainduktionsdigler udbredt, for eksempel en række eksperimentelle industrielle ovne med en kapacitet på 0,16–1,0 tons udviklet af VNIIETO i 1985.

Induktionsoverfladehærdende planter. De første forsøg med induktion af overfladehærdning blev udført i 1925 af V.P. Vologdin på initiativ af N.M. Belyaev, som blev anerkendt som mislykkede, da de på det tidspunkt stræbte efter gennem hærdning. I 30’erne V.P. Vologdin og B. Ya. Romanov genoptog dette arbejde og modtog i 1935 patenter til hærdning ved hjælp af højfrekvente strømme. I 1936 V.P. Vologdin og A.A. Vogel modtog et patent på en gearhærdende induktor. V.P. Vologdin og hans medarbejdere udviklede alle elementerne i hærdningsenheden: en roterende frekvensomformer, induktorer og transformere (fig. 7.8).

Ris. 7.8. Slukningsenhed til sekventiel hærdning

1 - produkt, der skal hærdes; 2 - induktor; 3 - hærdningstransformator; 4 - frekvensomformer; 5 - kondensator

Siden 1936 har G.I. Babat og M.G. Lozinsky på Svetlana -anlægget (Leningrad) undersøgte induktionshærdningsprocessen ved hjælp af høje frekvenser, når den blev drevet af en lampegenerator. Siden 1932 er køling med mellemfrekvent strøm blevet indført af TOKKO (USA).

I Tyskland i 1939 G.V. Zoilen udførte overfladehærdning af krumtapakslerne på AEG -fabrikkerne. I 1943 foreslog K. Kegel særlig form induktionsledning til hærdning af tandhjulet.

Den udbredte brug af overfladehærdning begyndte i slutningen af ​​1940'erne. I 25 år siden 1947 har VNIITVCH udviklet over 300 hærdningsanordninger, herunder en automatisk linje til hærdning af krumtapaksler og en installation til hærdning af jernbaneskinner i hele længden (1965). I 1961 blev den første installation til hærdning af tandhjul fremstillet af stål med lavt hærdbarhed lanceret på bilfabrikken opkaldt efter V.I. Likhachev (ZIL) (teknologien blev udviklet af KZ Shepelyakovsky).

En af udviklingsretningerne for induktion varmebehandling i de sidste år stålhærdning og hærdningsteknologier til olieholdige rørprodukter og gasrør stor diameter(820–1220 mm), konstruktionsarmeringsstænger, samt forstærkning af jernbaneskinner.

Gennemvarmningsinstallationer. Anvendelsen af ​​induktionsopvarmning af metaller til forskellige formål, undtagen smeltning, var i første fase undersøgende i naturen. I 1918 blev M.A. Bonch-Bruevich, og derefter V.P. Vologdin brugte højfrekvente strømme til at opvarme anoderne på elektroniske lamper under deres evakuering (afgasning). I slutningen af ​​30'erne i laboratoriet på Svetlana-anlægget blev der udført forsøg med brug af induktionsopvarmning op til en temperatur på 800-900 ° C ved bearbejdning af en stålaksel med en diameter på 170 og en længde på 800 mm på drejebænk... En lampegenerator med en effekt på 300 kW og en frekvens på 100-200 kHz blev brugt.

Siden 1946 i Sovjetunionen begyndte arbejdet med brugen af ​​induktionsvarme til trykbehandling. I 1949 blev den første smedevarmer taget i drift på ZIL (ZIS). Driften af ​​den første induktionssmede begyndte på Moskvas lille bilfabrik (MZMA, senere AZLK) i 1952. En interessant tofrekvensinstallation (60 og 540 Hz) til opvarmning af stålbiller (sektion - 160x160 mm kvadrat) under trykbehandling var lanceret i Canada i 1956. Et lignende setup blev udviklet på VNIITVCH (1959). Den industrielle frekvens bruges til opvarmning til Curie -punktet.

Til rullende produktion i 1963 fremstillede VNIITVCH en pladevarmer (dimensioner 2,5x0,38x1,2 m) med en kapacitet på 2000 kW ved en frekvens på 50 Hz.

I 1969 på metallurgiske fabrik i MacLouth Steel Corp. (USA) anvendte induktionsopvarmning af stålplader, der vejer omkring 30 tons (dimensioner 7,9x0,3x1,5 m) ved hjælp af seks teknologiske linjer (18 industrielle frekvensinduktorer med en samlet kapacitet på 210 MW).

Induktorerne havde en særlig form for at sikre ensartet opvarmning af pladen. Arbejdet med brugen af ​​induktionsvarme i metallurgi blev også udført på VNIIETO (PM Chaikin, SA Yaitskov, AE Erman).

I slutningen af ​​1980'erne i Sovjetunionen blev der brugt induktionsvarme på cirka 60 smedeværksteder (primært på fabrikker i bil- og forsvarsindustrien) med en samlet kapacitet af induktionsvarmere på op til 1 million kW.

Lav temperatur opvarmning ved industriel frekvens. I 1927-1930. på et af Ural -forsvarsværkerne begyndte arbejdet med induktionsopvarmning ved industriel frekvens (N.M. Rodigin). I 1939 fungerede der med succes tilstrækkeligt kraftige induktionsopvarmningsanlæg til varmebehandling af legerede stålprodukter.

På TsNIITmash (V.V. Aleksandrov) blev der også arbejdet med brugen af ​​industriel frekvens til varmebehandling, opvarmning til landing osv. En række arbejder med lavtemperaturopvarmning blev udført under ledelse af A.V. Donskoy. På Research Institute of Armeret Beton (NIIZhB), Frunze Polytechnic Institute og andre organisationer i 60'erne og 70'erne blev der arbejdet med varmebehandling af armerede betonprodukter ved hjælp af induktionsvarme med en frekvens på 50 Hz. VNIIETO har også udviklet en række industrielle installationer opvarmning ved lav temperatur til lignende formål. MPEI's udvikling (AB Kuvaldin) inden for induktionsopvarmning af ferromagnetisk stål blev brugt i installationer til opvarmning af dele til overfladebehandling, varmebehandling af stål og armeret beton, opvarmning af kemiske reaktorer, forme osv. (70-80'er).

Højfrekvent zonsmeltning af halvledere. Zonsmeltemetoden blev foreslået i 1952 (V.G. Pfann, USA). Arbejdet med smeltning af højfrekvente digelfrie zoner i vores land begyndte i 1956, og en silicium-krystal med en diameter på 18 mm blev opnået ved VNIITVCh. Forskellige ændringer af installationer af typen "Kristall" med en induktor inde i et vakuumkammer er blevet oprettet (Yu. E. Nedzvetskiy). I 50'erne blev fremstilling af installationer til lodret smeltedigelzone-smeltning af silicium med en induktor uden for vakuumkammeret (kvartsrør) udført på Platinopribor-fabrikken (Moskva) sammen med State Institute of Rare Metals (Giredmet). Starten på serieproduktion af Kristall -installationer til dyrkning af siliciummonokrystaller går tilbage til 1962 (ved Taganrog ZETO). Diameteren på de opnåede enkelte krystaller nåede 45 mm (1971) og senere over 100 mm (1985).

Højfrekvent oxidsmeltning. I begyndelsen af ​​60'erne F.K. Monfort (USA) udførte smeltning af oxider i en induktionsovn (voksende enkelte krystaller af ferritter ved hjælp af højfrekvente strømme - radiofrekvenser). Derefter A.T. Chapman og G.V. Clarke (USA) foreslog en teknologi til omsmeltning af en polykrystallinsk oxidblok i en kold digel. I 1965 opnåede J. Ribot (Frankrig) smelter af uran, thorium og zirconiumoxider ved hjælp af radiofrekvenser. Smeltningen af ​​disse oxider sker, når høje temperaturer ah (1700–3250 ° C), og derfor kræves en stor strømforsyningskapacitet.

I Sovjetunionen blev teknologien til højfrekvent smeltning af oxider udviklet i Institut for Fysik Sovjetunionens videnskabsakademi (A.M. Prokhorov, V.V. Osiko). Udstyret blev udviklet af VNIITVCH og Leningrad Electrotechnical Institute (LETI) (Yu.B. Petrov, A.S. Vasiliev, V.I.Dobrovolskaya). De "Kristall" -anlæg, de skabte i 1990, havde en samlet kapacitet på over 10.000 kW, de producerede hundredvis af tons oxider høj grad renlighed om året.

Højfrekvent plasmaopvarmning. Fænomenet med en højfrekvent udledning i en gas har været kendt siden 1880'erne. I 1926-1927. J.J. Thomson (England) viste, at en elektrodeløs afladning i en gas er skabt af inducerede strømme, og J. Townsend (England, 1928) forklarede udledningen i en gas ved handlingen elektrisk felt... Alle disse undersøgelser blev udført ved reduceret tryk.

I 1940-1941. G.I. Babat på Svetlana-anlægget, mens han afgassede elektroniske rør ved hjælp af højfrekvent opvarmning, observerede en plasmaudladning og modtog derefter for første gang en udledning ved atmosfærisk tryk.

I 50'erne i forskellige lande arbejdet blev udført på højfrekvent plasma (T.B. Reed, J. Ribot, G. Barkhoff m.fl.). I Sovjetunionen blev de udført siden slutningen af ​​50'erne på Leningrad Polytechnic Institute (A.V. Donskoy, S.V. Dresvin), MPEI (M.Ya Smelyanskiy, S.V. Kononov), VNITVCH (I.P. Dashkevich) og andre. Udladninger i forskellige gasser , design af plasmatroner og teknologier med deres anvendelse blev undersøgt. Højfrekvente plasmatroner med kvarts og metal (for kræfter op til 100 kW) vandkølede (oprettet i 1963) blev skabt kamre.

I 1980'erne blev højfrekvente plasmatroner med en effekt på op til 1000 kW ved frekvenser på 60 kHz-60 MHz brugt til at opnå ultrarent kvartsglas, pigmenttitandioxid, nye materialer (f.eks. Nitrider og carbider), ultra -ren ultrafine pulvere og nedbrydning af giftige stoffer.

Fra bogen History of Electrical Engineering forfatteren Hold af forfattere

7.1.1. RESISTIV VARME Indledende periode. Første forsøg med varmeledere elektrisk stød tilhører det XVIII århundrede. I 1749 opdagede B. Franklin (USA), mens han studerede afladning af en Leyden -krukke, opvarmning og smeltning af metaltråde og senere

Fra forfatterens bog

7.1.2. ELEKTRISK BØRVARME Indledende periode. I 1878-1880. V. Siemens (England) udførte en række værker, der dannede grundlaget for oprettelsen af ​​lysbueovne med direkte og indirekte opvarmning, herunder en enfaset lysbueovn med en kapacitet på 10 kg. De blev bedt om at bruge et magnetfelt til

Fra forfatterens bog

Fra forfatterens bog

7.7.5. PLASMA OPVARMNING Indledende periode. Begyndelsen af ​​arbejdet med plasmaopvarmning går tilbage til 20'erne i det 20. århundrede. Selve udtrykket "plasma" blev introduceret af I. Langmuir (USA), og konceptet "quasineutral" - af W. Schottky (Tyskland). I 1922 udførte H. Gerdien og A. Lotz (Tyskland) forsøg med plasma opnået ved

Fra forfatterens bog

7.1.6. ELEKTRONISK STRØMVARME Indledende periode. Elektronstråleopvarmningsteknologi (metalsmeltning og -raffinering, dimensionering, svejsning, varmebehandling, fordampningsbelægning, dekorativ behandling overflade) skabt på grundlag af fysikkens resultater,

Fra forfatterens bog

7.1.7. LASERVARME Indledende periode. Laseren (forkortelse for den engelske lysforstærkning ved stimuleret stråling) blev skabt i anden halvdel af det 20. århundrede. og fandt en bestemt anvendelse inden for elektrisk teknologi.Ideen om den stimulerede emissionsproces blev udtrykt af A. Einstein i 1916. I 1940'erne, V.A.

Induktionsvarmeren er kernen i en ny metode til opvarmning af beboelsesejendomme. Enheden bruger elektromagnetisk energi til opvarmning. Vand bruges som kølevæske i enheden. En induktionskedel kan købes som en færdiglavet fabrik, eller du kan lave den selv. Jeg vil fortælle dig om enhedens funktioner og dens samling.

Hvad er induktionsvarme

Arbejder induktionsenhed på energien genereret af det elektromagnetiske felt... Det absorberes af varmebæreren og giver det derefter til lokalerne:

  1. En induktor skaber et elektromagnetisk felt i sådan en vandvarmer. Det er en cylindrisk multi-turn trådspole.
  2. Ved at strømme igennem den genererer en vekselstrøm omkring spolen et magnetfelt.
  3. Dens linjer er placeret vinkelret på vektoren for den elektromagnetiske flux. Når de flyttes, genskaber de en lukket cirkel.
  4. Virvelstrømme skabt af vekselstrøm konverterer elektricitet til varme.

Varmeenergi under induktionsopvarmning bruges sparsomt og med en lav opvarmningshastighed. Takket være dette bringer induktionsenheden vandet til varmesystemet til en høj temperatur på kort tid.

Enhedens funktioner

Induktionsopvarmning udføres ved hjælp af en transformer. Den består af et par viklinger:

  • ekstern (primær);
  • kortsluttet intern (sekundær).

Virvelstrømme opstår i den dybe del af transformatoren. De omdirigerer det nye elektromagnetiske felt til det sekundære kredsløb. Han fungerer samtidigt som en krop og fungerer som et varmeelement til vand.

Med en stigning i densiteten af ​​hvirvelstrømme rettet mod kernen opvarmes den først, derefter hele det termiske element.

For at levere koldt vand og dræne den forberedte varmebærer i varmesystemet er induktionsvarmeren udstyret med et par rør:

  1. Den nederste er installeret på indgangen til vandforsyningssystemet.
  2. Øvre grenrør - til forsyningssektionen varmesystem.

Hvilke elementer består enheden af, og hvordan fungerer den?

En induktionsvandvarmer består af følgende strukturelle elementer:

Foto Konstruktiv enhed

Induktor.

Den består af mange omdrejninger af kobbertråd. Et elektromagnetisk felt genereres i dem.

Et varmeelement.

Dette er et rør lavet af metal- eller ståltrådsstik, der er placeret inde i induktoren.

Generator.

Det konverterer husholdningens elektricitet til højfrekvent elektrisk strøm. Rollen som en generator kan spilles af en inverter fra svejsemaskine.

Med samspillet mellem alle enhedens komponenter genereres varmeenergi og overføres til vand. Enhedens driftsordning er som følger:

  1. Generatoren producerer en højfrekvent elektrisk strøm. Derefter sender han det videre til en induktionsspole.
  2. Det, der har opfattet strømmen, omdanner det til et elektrisk magnetisk felt.
  3. Varmeren, der er placeret inde i spolen, opvarmes af virkningen af ​​hvirvelstrømme, der vises på grund af ændringen i magnetfeltvektoren.
  4. Vandet, der cirkulerer inde i elementet, opvarmes af det. Derefter kommer det ind i varmesystemet.

Fordele og ulemper ved induktionsopvarmningsmetoden

Induktionsvarmere er udstyret med sådanne fordele:

  • højt niveau Effektivitet;
  • behøver ikke hyppig vedligeholdelse
  • de optager lidt ledig plads;
  • på grund af vibrationer i magnetfeltet sætter skala sig ikke inde i dem;
  • enheder er tavse;
  • de er sikre;
  • på grund af sagens tæthed forekommer der ingen lækager;
  • driften af ​​varmelegemet er fuldt automatiseret;
  • enheden er miljøvenlig, udsender ikke sod, sod carbonmonoxid etc.

Den største ulempe ved enheden er de høje omkostninger ved dens fabriksmodeller..

men denne ulempe kan nivelleres ved at samle en induktionsvarmer med egne hænder. Enheden er monteret fra let tilgængelige elementer, deres pris er lav.

Montering af enheden

En hjemmelavet induktionsvarmer er fremstillet af en svejseomformer. Ud over det skal du bruge nogle materialer og værktøjer.

Hvilke materialer og værktøjer vil være nødvendige

For at samle en induktorkedel selv skal du:

  1. Inverter fra svejsemaskinen. Denne enhed på en væsentlig måde vil forenkle monteringen af ​​vandvarmeren.

  1. Tykvægget plastrør. Det vil spille rollen som enhedens krop.
  2. Rustfrit ståltråd. Det vil fungere som et varmeelement i et magnetfelt.
  3. Metalnet. Det vil indeholde stykker rustfrit ståltråd.
  4. Vandpumpe til væskecirkulation.

  1. Kobbertråd til installation af spolen.
  2. Termisk regulator.
  3. Beslag og kugleventiler til tilslutning af vandvarmeren til varmesystemet.
  4. Trådtang.

Arbejdsfaser

Følg den nøjagtige arbejdssekvens, når varmelegemet samles.:

  1. Først skal du fastgøre et metalnet til den ene side af plastrøret. Det forhindrer ledningssektionerne i varmeelementet i at falde ud.
  2. Fastgør grenrøret i samme ende af karosseriet til tilslutning til varmesystemet.
  3. Brug en tang til at skære stykker af rustfrit ståltråd. Længden skal være 1-5 cm. Læg stykkerne tæt i plastikhuset. I dette tilfælde bør der ikke være ledig plads i røret.
  4. Luk den anden ende af røret metalnet... Installer derefter et andet rør til varmenettet i det.

  1. Start derefter med at lave en induktionsspole. For at gøre dette skal du pakke røret med kobbertråd. Instruktionen advarer om, at der skal være mindst 80–90 drejninger i viklingen.
  2. Tilslut derefter enderne af kobberviklingen til svejsemaskinens inverterpoler. Dæk alle forbindelsespunkter med elektrisk tape.

  1. Tilslut vandvarmeren til varmenettet.
  2. Hvis varmeanlægget endnu ikke er udstyret med cirkulationspumpe tilslut det derefter.

  1. Tilslut en termisk regulator til inverteren. Det vil gøre det muligt at automatisere vandvarmerens funktion.
  2. Kontroller endelig den samlede enheds funktionalitet.

Efter at have tændt for inverteren genskaber induktorspolen det elektromagnetiske felt. Det genererer hvirvelstrømme. Disse opvarmer hurtigt trådstykkerne. De overfører varme til det cirkulerende vand.

Produktion

En induktionsmetalvarmer fra en svejseomformer er en effektiv opvarmningsenhed. Desuden har den et enkelt design, så det er let at samle det selv.

Se videoen i denne artikel, hvor der er yderligere instruktioner... Hvis du stadig har spørgsmål, så stil dem i kommentarerne.

Funktionsprincippet for en induktionsvarmer er baseret på to fysiske effekter: den første er, at når et ledende kredsløb bevæger sig i et magnetfelt, opstår der en induceret strøm i lederen, og den anden er baseret på frigivelse af varme af metaller gennem som strømmen er bestået. Den første induktionsvarmer blev implementeret i 1900, da der blev fundet en metode til kontaktløs opvarmning af en leder - til dette blev der brugt højfrekvente strømme, der blev induceret ved hjælp af et skiftevis magnetfelt.

Induktionsopvarmning har fundet anvendelse på forskellige områder af menneskelig aktivitet på grund af:

  • hurtig opvarmning;
  • evnen til at arbejde i forskellige software fysiske egenskaber miljøer (gas, væske, vakuum);
  • fravær af forurening med forbrændingsprodukter;
  • selektive opvarmningsmuligheder
  • induktorens former og størrelser - de kan være enhver;
  • procesautomatiseringsfunktioner;
  • høj procentdel af effektiviteten- op til 99%
  • miljøvenlighed - ingen skadelige emissioner til atmosfæren;
  • lang levetid.

Anvendelsesområde: rumopvarmning

I hverdagen blev induktionsvarmerkredsløbet implementeret for og komfurer. De første har vundet særlig stor popularitet og anerkendelse blandt brugerne på grund af fraværet af varmeelementer, som reducerer ydelsen i kedler med et andet driftsprincip og aftagelige forbindelser, hvilket sparer vedligeholdelse af systemer induktionsvarme.

Bemærk: Enhedens kredsløb er så enkelt, at det kan oprettes derhjemme, og du kan oprette en hjemmelavet varmelegeme med dine egne hænder.

I praksis bruges flere muligheder hvor forskellige typer induktorer:

  • elektronisk styrede varmeapparater til at generere strømme den rigtige slags i en spole;
  • vortex induktionsvarmere.

Driftsprincip

Sidstnævnte mulighed, der oftest bruges i varmekedler, er blevet efterspurgt på grund af dens lette implementering. Funktionsprincippet for induktionsopvarmningsanlægget er baseret på overførsel af magnetfeltets energi til kølevæsken (vand). Magnetfeltet genereres i induktoren. Vekselstrøm, der passerer gennem spolen, skaber hvirvelstrømme, der omdanner energi til varme.


Vandet, der tilføres gennem det nedre rør til kedlen, opvarmes på grund af overførsel af energi og kommer ud gennem det øvre rør og kommer længere ind i varmesystemet. En indbygget pumpe bruges til at skabe tryk. Vandet, der konstant cirkulerer i kedlen, tillader ikke, at elementerne overophedes. Derudover sker vibrationen af ​​kølemidlet under drift (ved et lavt støjniveau), hvorfor det er umuligt at aflejre skala på indre vægge kedel.

Induktionsvarmere kan implementeres på forskellige måder.

Indenlandsk implementering

Induktionsvarme har endnu ikke tilstrækkeligt erobret markedet pga høj omkostning selve varmeanlægget. Så for eksempel for industrielle virksomheder et sådant system vil koste 100.000 rubler til husholdningsbrug - fra 25.000 rubler. og højere. Derfor er interessen for kredsløb, der giver dig mulighed for at oprette en hjemmelavet induktionsvarmer med egne hænder, ganske forståelig.


Transformer baseret

Hovedelementet i et induktionsvarmesystem med en transformer vil være selve enheden, der har en primær og sekundær vikling. Virvelstrømme vil dannes i den primære vikling og skabe et elektromagnetisk induktionsfelt. Dette felt vil påvirke det sekundære, som faktisk er en induktionsvarmer, fysisk implementeret i form af en varmekedel. Det er den sekundære kortsluttede vikling, der overfører energi til kølevæsken.


Hovedelementerne i et induktionsopvarmningsanlæg er:

  • kerne;
  • snoet;
  • to typer isolering - varme og elektrisk isolering.

Kernen består af to ferrimagnetiske rør med forskellige diametre med en vægtykkelse på mindst 10 mm, svejset ind i hinanden. Toroidalvikling lavet af kobbertråd fremstillet gennem det ydre rør. Det er nødvendigt at overlejre fra 85 til 100 omdrejninger med en lige afstand mellem svingene. Vekselstrømmen, der ændrer sig i tiden, skaber hvirvelstrømme i en lukket sløjfe, som opvarmer kernen og derfor kølemidlet ved at udføre induktionsopvarmning.

Brug af højfrekvent svejseomformer

En induktionsvarmer kan oprettes ved hjælp af en svejseomformer, hvor hovedkredsløbskomponenterne er en generator, en induktor og et varmeelement.

Generatoren bruges til at konvertere standardfrekvensen for 50 Hz netforsyningen til en højere frekvensstrøm. Denne modulerede strøm påføres en cylindrisk spoleinduktor, hvor kobbertråd bruges som en vikling.


Spolen skaber et vekslende magnetfelt, hvis vektor ændres med den frekvens, der er indstillet af generatoren. De genererede hvirvelstrømme induceret af magnetfeltet genererer opvarmning metalelement, som overfører energi til kølevæsken. Således implementeres en anden selvfremstillet induktionsopvarmning.

Varmeelementet kan også oprettes med egne hænder fra hakket metaltråd en længde på cirka 5 mm og et snit polymerrør hvor metallet er placeret. Når du installerer ventiler i toppen og bunden af ​​røret, skal du kontrollere fyldningens tæthed - der bør ikke være ledig plads. Ifølge diagrammet er omkring 100 omdrejninger af kobberledninger overlejret oven på røret, som er induktoren forbundet til generatorterminalerne. Induktionsopvarmning af kobbertråd sker på grund af hvirvelstrømme, der genereres af et skiftevis magnetfelt.

Bemærk: Gør-det-selv-induktionsvarmere kan laves i henhold til enhver ordning, det vigtigste at huske er, at det er vigtigt at udføre pålidelig varmeisolering, ellers vil varmesystemets effektivitet falde betydeligt.

Sikkerhedsforskrifter

For varmeanlæg, hvor der bruges induktionsvarme, er det vigtigt at følge flere regler for at undgå lækager, tab af effektivitet, strømforbrug, ulykker.

  1. Induktionsvarmesystemer kræver sikkerhedsventil at aflade vand og damp i tilfælde af pumpesvigt.
  2. Manometer og RCD er påkrævet for sikkert arbejde selvmonteret varmeanlæg.
  3. Tilstedeværelsen af ​​jordforbindelse og elektrisk isolering af hele induktionsvarmesystemet forhindrer elektrisk stød.
  4. For at undgå de skadelige virkninger af det elektromagnetiske felt på menneskekroppen er det bedre at flytte sådanne systemer uden for opholdsområdet, hvor installationsreglerne skal overholdes, ifølge hvilke skal placeres i en afstand af 80 cm fra vandret (gulv og loft) og 30 cm fra lodrette overflader.
  5. Inden systemet tændes, er det bydende nødvendigt at kontrollere tilstedeværelsen af ​​et varmemedium.
  6. For at forhindre fejl i driften af ​​det elektriske netværk anbefales det at tilslutte en selvfremstillet induktionsvarmekedel i henhold til de foreslåede ordninger til en separat forsyningsledning, hvis kabelsektion vil være mindst 5 mm2. Konventionelle ledninger kan muligvis ikke håndtere det nødvendige strømforbrug.

Inden du taler om funktionsprincippet for induktionsopvarmning, bør du generelt finde ud af, hvad det er. Er en proces med teknologisk behandling af metaller under påvirkning af høje temperaturer. I produktionen bruges induktionsopvarmning til svejsning, smeltning, HFC -lodning, hærdning, smedning, deformation og varmebehandling. Moderne metalforarbejdningsanlæg bruger induktionsvarme, fordi det har været i stand til at tiltrække med sine fordele,

blandt hvilke jeg gerne vil bemærke den høje arbejdshastighed, gode resultater, udstyrets energieffektivitet samt automatiseret kontrol over arbejdsprocessen.
Induktionsopvarmningsprincipper for produktionsprocesser har været i brug siden omkring 1920'erne. Under anden verdenskrig forsøgte forskere at udvikle sig så hurtigt som muligt Nyeste teknologier skal bruges i den aktuelle situation. Lige under krigen var der et presserende behov for at opfinde en pålidelig og hurtig proces, der ville gøre det muligt at få mere holdbare metalprodukter.
I øjeblikket er forskere fokuseret på at finde teknologier, der gør det muligt at producere alle de nødvendige teknologiske processer med besparelser. naturressourcer og tid. Selvfølgelig har øget kvalitetskontrol også haft en vigtig indvirkning på skabelsen af ​​udstyr, der er i stand til at producere hurtigt, omkostningseffektivt og kvalitetsarbejde... I dag bruges induktionsvarme aktivt af producenter i metallurgiske virksomheder.

Sådan fungerer induktionsvarme

En vekselstrøm fra en generator af elektrisk energi påvirker transformatorens primære vikling og skaber et kraftigt elektromagnetisk felt. Ved i praksis at anvende Faradays lov om virkningen på den sekundære vikling placeret inde i det dannede magnetfelt, er det muligt at opnå elektrisk energi.
Overvejer standard design induktionsvarmer, ses det, at vekselstrømmen passerer gennem induktoren (som som regel er fremstillet i form af en kobberspiral) og genererer termisk energi i metalgenstanden, der er placeret i induktoren. I dette tilfælde er induktoren transformatorens primære vikling, og den del, der er placeret i den, er den sekundære.
Et elektromagnetisk felt, der passerer gennem et metalprodukt, skaber i det de såkaldte Foucault-strømme. Foucault -strømme har den modsatte retning elektrisk modstand metal. Varmeenergi genereres direkte i metallet uden at komme i direkte kontakt mellem metallet og induktoren. Denne effekt det er sædvanligt at kalde "Joule -effekten", da den er baseret på videnskabsmandens første lov.

Induktionsopvarmning - fordele

Ovenfor har vi allerede sagt, at den store anvendelse af induktionsvarme begyndte af en grund, og hele årsagen var de fordele, som induktionsudstyr besidder. Vi vil se nærmere på disse fordele nedenfor.
Hvad er fordelene ved induktionsopvarmningsudstyr i forhold til alternative metalbehandlingsmetoder?

  1. Høj ydeevne. Induktionsopvarmning giver dig mulighed for at øge virksomhedens produktivitet på grund af hurtig opstart af installationer og opvarmning af produkter på kort tid. Opvarmning sker næsten øjeblikkeligt efter installationens start. Det er ikke nødvendigt at forvarme eller afkøle udstyret.
  2. Strukturel styrke. Termisk energi, som allerede diskuteret ovenfor, genereres direkte i metallet, hvilket giver dig mulighed for at bevare produktets integritet. Ved brug af en induktionsvarmer i produktionen opnås en minimumsmængde skrot. At opnå maksimal effekt fra metalbehandling kan du placere metallet i et specielt vakuummiljø og derved beskytte det mod oxidation.
  3. Høj energieffektivitet... En induktionsvarmer giver dig mulighed for at spare elektrisk energi ved kun at bruge en lille mængde til at generere et kraftfuldt elektromagnetisk felt. Alle forventninger efter installationens opstart minimeres, hvilket også sparer produktionsressourcer og giver dig mulighed for at få et produkt med en lavere kostpris.
  4. Automatiseret arbejdsgang. Tak til software installeret i en induktionsmaskine, kan hele arbejdsgangen styres automatisk, hvilket gør det muligt at opnå mere præcise behandlingsresultater.
  5. Ren økologi. Induktionsopvarmning er miljøvenlig. Under driften af ​​induktionsinstallationen udsendes der ingen skadelige stoffer i luften, og da der ikke er åben ild, er der ingen røg. Induktionsvarmeren har et højt brandsikkerhedsniveau.

Induktionsvarme er fremragende moderne måde, der giver mulighed for at producere høj kvalitet og hurtig metalbehandling ved høje temperaturer.
Du kan stille ethvert spørgsmål af interesse vedrørende induktionsudstyr på vores forum eller ved at ringe til en af ​​virksomhedens specialister, alle telefoner er angivet i sektionen "Kontakter".

Induktionsvarme 14. marts 2015

I induktionsovne og anordninger frigives varme i et elektrisk ledende opvarmet legeme af strømme induceret i det af et skiftevis elektromagnetisk felt. Således udføres direkte opvarmning her.
Induktionsopvarmning af metaller er baseret på to fysiske love: Faraday-Maxwell-loven om elektromagnetisk induktion og Joule-Lenz-loven. Metallegemer (emner, dele osv.) Placeres i et skiftevis magnetfelt, hvilket ophidser en hvirvel elektrisk felt... EMF for induktion bestemmes af ændringshastigheden for den magnetiske flux. Under påvirkning af induktionens EMF strømmer der hvirvelstrømme (lukket inde i legemerne) i legemerne og udsender varme i henhold til Joule-Lenz-loven. Denne EMF skaber en vekselstrøm i metallet, termisk energi frigivet af disse strømme er årsagen til metalopvarmning. Induktionsopvarmning er direkte og berøringsfri. Det giver dig mulighed for at nå en temperatur, der er tilstrækkelig til at smelte de mest ildfaste metaller og legeringer.

Under snittet en video med en enhed fra 12 watt

Induktionsopvarmning og hærdning af metaller Intensiv induktionsopvarmning er kun mulig i elektromagnetiske felter høj spænding og frekvens, som er skabt af specielle enheder - induktorer. Induktorerne drives fra en 50 Hz net (industrielle frekvensinstallationer) eller fra individuelle strømkilder - generatorer og omformere af mellem- og højfrekvens.
Den enkleste induktor af enheder til indirekte induktionsopvarmning af lavfrekvens er en isoleret leder (langstrakt eller spolet), placeret indeni metalrør eller overlejret på dens overflade. Når strøm strømmer gennem leder-induktoren, induceres hvirvelstrømme, der opvarmer den i røret. Varme fra røret (det kan også være en digel, en beholder) overføres til det opvarmede medium (vand, der strømmer gennem røret, luft osv.).

Den mest udbredte direkte induktionsopvarmning af metaller ved mellemstore og høje frekvenser. Til dette bruges induktorer af et specielt design. Induktoren udsender en elektromagnetisk bølge, der falder på den opvarmede krop og dæmpes i den. Den absorberede bølges energi omdannes til varme i kroppen. Flade induktorer bruges til at opvarme flade kroppe, cylindriske (solenoid) induktorer bruges til cylindriske emner. I det generelle tilfælde kan de have en kompleks form på grund af behovet for at koncentrere elektromagnetisk energi i den ønskede retning.

Et træk ved induktion af energiinduktion er evnen til at regulere den rumlige placering af virvelstrømningszonen. For det første strømmer der hvirvelstrømme inden for det område, der er dækket af induktoren. Kun den del af kroppen, der er i magnetisk forbindelse med induktoren, opvarmes, uanset kroppens samlede størrelse. For det andet afhænger dybden af ​​virvelstrømcirkulationszonen og følgelig energiløsningszonen blandt andet af frekvensen af ​​induktorstrømmen (stiger ved lave frekvenser og falder med stigende frekvens). Effektiviteten af ​​energioverførsel fra induktoren til den opvarmede strøm afhænger af størrelsen på mellemrummet mellem dem og stiger med dets fald.

Induktionsopvarmning bruges til overfladehærdning af stålprodukter, gennem opvarmning til plastisk deformation (smedning, stempling, presning osv.), Metalsmeltning, varmebehandling (glødning, temperering, normalisering, hærdning), svejsning, overfladebehandling, metal lodning.

Indirekte induktionsvarme bruges til opvarmning teknologisk udstyr(rørledninger, beholdere osv.), opvarmning af flydende medier, tørring af belægninger, materialer (f.eks. træ). Den vigtigste parameter induktionsvarmeanlæg - frekvens. For hver proces (overfladehærdning, gennem opvarmning) er der et optimalt frekvensområde, der giver det bedste teknologiske og økonomiske indikatorer... Til induktionsopvarmning anvendes frekvenser fra 50 Hz til 5 MHz.

Induktionsvarme fordele

1) Overførsel af elektrisk energi direkte til den opvarmede krop tillader direkte opvarmning af ledende materialer. I dette tilfælde stiger opvarmningshastigheden i sammenligning med installationer med indirekte handling, hvor produktet kun opvarmes fra overfladen.

2) Overførsel af elektrisk energi direkte til det opvarmede legeme kræver ikke kontaktudstyr. Det er bekvemt under betingelserne for automatiseret linjeproduktion, når du bruger vakuum og beskyttelsesudstyr.

3) På grund af fænomenet overfladeeffekt maksimal effekt, fordeles i overfladelaget af det opvarmede produkt. Derfor giver induktionsopvarmning under slukning hurtig opvarmning af produktets overfladelag. Dette gør det muligt at opnå en høj overfladehårdhed af delen med en relativt tyktflydende midte. Induktionsoverfladehærdning er hurtigere og mere økonomisk end andre overfladehærdningsmetoder.

4) Induktionsopvarmning øger i de fleste tilfælde produktiviteten og forbedrer arbejdsforholdene.

Her er en anden usædvanlig effekt: Og jeg vil også minde dig om det. Vi diskuterede også og Den originale artikel er på webstedet InfoGlaz.rf Linket til artiklen, denne kopi er lavet af, er