Inductieverwarming - toepassing voor metaalverwerking. Inductieverhitting, basisprincipes en technologieën

Inductieverwarming 14 maart 2015

In inductieovens en apparaten komt warmte in een elektrisch geleidend verwarmd lichaam vrij door stromen die daarin worden geïnduceerd door een wisselend elektromagnetisch veld. Hier vindt dus directe verwarming plaats.
Inductieverhitting van metalen is gebaseerd op twee natuurkundige wetten: de wet van Faraday-Maxwell van elektromagnetische inductie en de wet van Joule-Lenz. Metalen lichamen (werkstukken, onderdelen, enz.) worden in een wisselend magnetisch veld geplaatst, dat een vortex opwekt elektrisch veld... EMF van inductie wordt bepaald door de snelheid van verandering van de magnetische flux. Onder invloed van de EMV van inductie stromen wervelstromen (opgesloten in de lichamen) in de lichamen, waarbij warmte wordt uitgestraald volgens de wet van Joule-Lenz. Deze EMF zorgt voor een wisselstroom in het metaal, de thermische energie die vrijkomt bij deze stromen is de oorzaak van de opwarming van het metaal. Inductieverwarming is direct en contactloos. Hiermee kunt u een temperatuur bereiken die voldoende is om de meest vuurvaste metalen en legeringen te smelten.

Onder de knip een video met een apparaat van 12 watt

Inductieverhitting en uitharding van metalen Intensieve inductieverhitting is alleen mogelijk in elektromagnetische velden van hoge intensiteit en frequentie, die worden gecreëerd door speciale apparaten - inductoren. Inductoren worden gevoed door een 50 Hz-net (installaties met industriële frequentie) of door individuele stroombronnen - generatoren en omvormers van midden- en hoge frequentie.
De eenvoudigste inductor van indirecte apparaten inductieverwarming laagfrequent - geïsoleerde geleider (langwerpig of opgerold), aan de binnenkant geplaatst metalen pijp of bovenop het oppervlak. Wanneer stroom door de geleider-inductor vloeit, worden wervelstromen die deze verwarmen in de pijp geïnduceerd. Warmte van de pijp (het kan ook een smeltkroes zijn, een container) wordt overgebracht naar het verwarmde medium (water dat door de pijp stroomt, lucht, enz.).

De meest gebruikte directe inductieverhitting van metalen bij middelhoge en hoge frequenties. Hiervoor worden speciale inductoren gebruikt. De spoel zendt een elektromagnetische golf uit die op het verwarmde lichaam valt en daarin wordt gedempt. De energie van de geabsorbeerde golf wordt in het lichaam omgezet in warmte. Platte inductoren worden gebruikt om platte lichamen te verwarmen, cilindrische (solenoïde) inductoren worden gebruikt voor cilindrische plano's. Over het algemeen kunnen ze complexe vorm vanwege de noodzaak om elektromagnetische energie in de gewenste richting te concentreren.

Een kenmerk van inductie-energie-invoer is de mogelijkheid om de ruimtelijke locatie van de wervelstroomstroomzone te regelen. Ten eerste vloeien wervelstromen binnen het gebied dat door de inductor wordt bestreken. Alleen het deel van het lichaam dat in magnetische verbinding staat met de inductor wordt verwarmd, ongeacht de totale grootte van het lichaam. Ten tweede hangt de diepte van de wervelstroomcirculatiezone en dus de energieafgiftezone onder andere af van de frequentie van de inductorstroom (stijgt bij lage frequenties en neemt af bij toenemende frequentie). De efficiëntie van energieoverdracht van de inductor naar de verwarmde stroom hangt af van de grootte van de opening ertussen en neemt toe met de afname ervan.

Inductieverwarming wordt gebruikt voor oppervlakteharding van staalproducten, door middel van verwarming voor plastische vervorming (smeden, stempelen, persen, enz.), metaalsmelten, warmtebehandeling (gloeien, temperen, normaliseren, harden), lassen, verharden, metaalsolderen.

Indirecte inductieverwarming wordt gebruikt voor verwarming technologische apparatuur(pijpleidingen, containers, enz.), verwarming van vloeibare media, drogen van coatings, materialen (bijvoorbeeld hout). De belangrijkste parameter: inductieverwarmingsinstallaties - frequentie. Voor elk proces (oppervlakteverharding, door verhitting) is er een optimaal frequentiebereik dat de beste technologische en economische indicatoren... Voor inductieverwarming worden frequenties van 50 Hz tot 5 MHz gebruikt.

Voordelen van inductieverwarming

1) De overdracht van elektrische energie rechtstreeks in het verwarmde lichaam maakt directe verwarming van geleidende materialen mogelijk. In dit geval neemt de verwarmingssnelheid toe in vergelijking met installaties met indirecte werking, waarbij het product alleen vanaf het oppervlak wordt verwarmd.

2) De overdracht van elektrische energie direct in het verwarmde lichaam vereist geen contactapparaten. Het is handig in de omstandigheden van geautomatiseerde lijnproductie, bij het gebruik van vacuüm- en beschermingsmiddelen.

3) Vanwege het fenomeen van oppervlakte-effect: maximale kracht, wordt toegewezen in de oppervlaktelaag van het verwarmde product. Daarom zorgt inductieverwarming tijdens het afschrikken voor een snelle verwarming van de oppervlaktelaag van het product. Dit maakt het mogelijk om een hoge oppervlaktehardheid te verkrijgen van het onderdeel met een relatief viskeus midden. Oppervlakteverharding via inductie is sneller en zuiniger dan andere methoden voor oppervlakteverharding.

4) Inductieverwarming verhoogt in de meeste gevallen de productiviteit en verbetert de werkomstandigheden.

Hier is nog een ongewoon effect: en ik zal je er ook aan herinneren. We hebben ook besproken en Het originele artikel staat op de site InfoGlaz.rf De link naar het artikel waarvan deze kopie is gemaakt is

Inductieverhitting van metalen is gebaseerd op twee natuurkundige wetten: en de wet van Joule-Lenz. Er worden metalen lichamen (werkstukken, onderdelen, etc.) in geplaatst, die daarin een draaikolk opwekken. EMF van inductie wordt bepaald door de snelheid van verandering van de magnetische flux. Onder invloed van de EMF van inductie stromen wervelstromen (opgesloten in de lichamen) in de lichamen en zenden ze warmte uit. Deze EMF creëert in het metaal, de warmte-energie die vrijkomt bij deze stromen is de oorzaak van de opwarming van het metaal. Inductieverwarming is direct en contactloos. Hiermee kunt u een temperatuur bereiken die voldoende is om de meest vuurvaste metalen en legeringen te smelten.

Intensieve inductieverwarming is alleen mogelijk in elektromagnetische velden van hoge intensiteit en frequentie, die worden gecreëerd door speciale apparaten - inductoren. De smoorspoelen worden gevoed vanuit een 50 Hz-net (industriële frequentie-installaties) of van individuele stroombronnen - generatoren en omvormers van midden- en hoge frequentie.

De eenvoudigste inductor van apparaten voor indirecte inductieverwarming van lage frequentie is een geïsoleerde geleider (langwerpig of opgerold), geplaatst in een metalen buis of bovenop het oppervlak. Wanneer de stroom door de geleider-inductor vloeit, worden de verwarmingsbuizen in de buis geïnduceerd. Warmte van de pijp (het kan ook een smeltkroes zijn, een container) wordt overgebracht naar het verwarmde medium (water dat door de pijp stroomt, lucht, enz.).

De meest gebruikte directe inductieverhitting van metalen bij middelhoge en hoge frequenties. Hiervoor worden inductoren met een speciaal ontwerp gebruikt. De inductor zendt uit, die op het verwarmde lichaam valt en erin sterft. De energie van de geabsorbeerde golf wordt in het lichaam omgezet in warmte. Het verwarmingsrendement is hoger naarmate de vorm van de uitgezonden elektromagnetische golf (vlak, cilindrisch, enz.) dichter bij de vorm van het lichaam ligt. Daarom worden platte inductoren gebruikt om platte lichamen te verwarmen, cilindrische (solenoïde) inductoren worden gebruikt voor cilindrische plano's. In het algemeen kunnen ze een complexe vorm hebben vanwege de noodzaak om elektromagnetische energie in de gewenste richting te concentreren.

Een kenmerk van inductie-energie-invoer is de mogelijkheid om de ruimtelijke locatie van de wervelstroomstroomzone te regelen. Ten eerste vloeien wervelstromen binnen het gebied dat door de inductor wordt bestreken. Alleen het deel van het lichaam dat in magnetische verbinding staat met de inductor wordt verwarmd, ongeacht de totale grootte van het lichaam. Ten tweede hangt de diepte van de wervelstroomcirculatiezone en dus de energieafgiftezone onder andere af van de frequentie van de inductorstroom (stijgt bij lage frequenties en neemt af bij toenemende frequentie). De efficiëntie van de energieoverdracht van de inductor naar de verwarmde stroom hangt af van de grootte van de opening ertussen en neemt toe met de afname ervan.

Indirecte inductieverwarming wordt gebruikt voor het verwarmen van technologische apparatuur (pijpleidingen, containers, enz.), Het verwarmen van vloeibare media, het drogen van coatings, materialen (bijvoorbeeld hout). De belangrijkste parameter van inductieverwarmingsinstallaties is de frequentie. Voor elk proces (oppervlakteverharding, door verhitting) is er een optimaal frequentiebereik dat de beste technologische en economische indicatoren oplevert. Voor inductieverwarming worden frequenties van 50 Hz tot 5 MHz gebruikt.

Voordelen van inductieverwarming

1) De overdracht van elektrische energie rechtstreeks in het verwarmde lichaam maakt directe verwarming van geleidende materialen mogelijk. Tegelijkertijd neemt de verwarmingssnelheid toe in vergelijking met installaties met indirecte werking, waarbij het product alleen vanaf het oppervlak wordt verwarmd.

3) Vanwege het fenomeen van het oppervlakte-effect, komt het maximale vermogen vrij in de oppervlaktelaag van het verwarmde product. Daarom zorgt inductieverwarming tijdens het afschrikken voor een snelle verwarming van de oppervlaktelaag van het product. Dit maakt het mogelijk om een hoge oppervlaktehardheid te verkrijgen van het onderdeel met een relatief viskeus midden. Oppervlakteverharding via inductie is sneller en zuiniger dan andere methoden voor oppervlakteverharding.

4) Inductieverwarming verbetert in de meeste gevallen de productiviteit en verbetert de werkomstandigheden.

Inductie smeltovens

Een inductieoven of -apparaat kan worden gezien als een soort transformator waarbij de primaire wikkeling (inductor) is aangesloten op een wisselstroombron en het verwarmde lichaam zelf als secundaire wikkeling dient.

Het werkproces van inductiesmeltovens wordt gekenmerkt door elektrodynamische en thermische beweging van vloeibaar metaal in een bad of smeltkroes, wat bijdraagt aan de productie van een metaal met een uniforme samenstelling en een uniforme temperatuur over het hele volume, evenals een laag metaalgehalte afval (meerdere keren minder dan in boogovens).

Inductiesmeltovens worden gebruikt bij de productie van gietstukken, inclusief gevormde, van staal, gietijzer, non-ferrometalen en legeringen.

Inductiesmeltovens kunnen worden onderverdeeld in stroomfrequentiekanaalovens en: smeltkroes ovens industriële, midden- en hoge frequentie.

Een inductiekanaaloven is een transformator, meestal op netfrequentie (50 Hz). De secundaire wikkeling van de transformator is een spoel van gesmolten metaal. Het metaal is ingesloten in een ringvormig vuurvast kanaal. De belangrijkste magnetische flux induceert een EMF in het metaal van het kanaal, de EMF creëert een stroom, de stroom verwarmt het metaal, daarom is een inductiekanaaloven vergelijkbaar met een transformator die in een kortsluitmodus werkt. Kanaaloven inductoren zijn gemaakt van longitudinaal koperen buis, hij heeft waterkoeling, wordt het kanaalgedeelte van de haardsteen gekoeld door een ventilator of door een gecentraliseerd luchtsysteem.

Kanaalinductieovens zijn ontworpen voor continu gebruik met zeldzame overgangen van de ene metaalsoort naar de andere. Kanaalinductieovens worden voornamelijk gebruikt voor het smelten van aluminium en zijn legeringen, evenals koper en sommige van zijn legeringen. Andere reeksen ovens zijn gespecialiseerd als mengers voor het vasthouden en oververhitten van vloeibaar ijzer, non-ferrometalen en legeringen voordat ze in gietvormen worden gegoten.

De werking van een inductiekroesoven is gebaseerd op de absorptie van de elektromagnetische energie van een geleidende lading. De kooi wordt in een cilindrische spoel geplaatst - een inductor. Vanuit elektrisch oogpunt is een inductiekroesoven een kortgesloten luchttransformator, waarvan de secundaire wikkeling een geleidende lading is.

Inductiekroesovens worden voornamelijk gebruikt voor het smelten van metalen voor vormgieten in een periodieke bedrijfsmodus, evenals, ongeacht de bedrijfsmodus, voor het smelten van bepaalde legeringen, zoals brons, die de bekleding van kanaalovens nadelig beïnvloeden.

Inductieverwarming is elektrische verwarming met behulp van elektromagnetische inductie. Als je een voorwerp van elektrisch geleidend materiaal in een spoel plaatst, door de wikkeling waarvan een wisselstroom loopt, worden wervelstromen geïnduceerd in het voorwerp dat in de holte van de spoel wordt ingebracht door een wisselend magnetisch veld. In wezen hebben we het over een transformator waarbij de secundaire wikkeling een werkstuk is (wikkeling kortgesloten) en de primaire wikkeling een spoel is, die in inductieverwarmers een inductor wordt genoemd. Wervelstromen verwarmen het ingebedde object (werkstuk). Warmte wordt aan het werkstuk geleverd door een wisselend magnetisch veld, en niet door een temperatuurgradiënt, zoals bij indirecte verwarming, en ontstaat direct in het werkstuk. Al het andere in de buurt kan koud zijn. Dit is een belangrijk voordeel van inductieverwarming.

Warmte in het werkstuk wordt niet gelijkmatig over de hele sectie gegenereerd. Bijvoorbeeld: wanneer een cilindrisch werkstuk wordt verwarmd, zal de hoogste stroomdichtheid aan het oppervlak zijn en naar het midden toe neemt deze ongeveer exponentieel af. Dit fenomeen wordt skin-effect genoemd.

De diepte waarop de stroomdichtheid afneemt tot de waarde van J o / e, d.w.z. met 0,368 dichtheid aan het oppervlak, wordt de penetratiediepte genoemd.

ω = 2πf hoekfrequentie, f - frequentie
ρ weerstand van het werkstukmateriaal
µ o vacuümdoorlaatbaarheid (4π x 10-7Hm-1)
µ r is de specifieke doorlaatbaarheid van het werkstukmateriaal.

In de praktijk is het raadzaam om deze verhouding te corrigeren:

In de oppervlaktelaag van één indringdiepte wordt 86,5% van de totale warmte gegenereerd, in de laag van twee indringdiepten δ 98%, in de 3 laag 99,8% (verwijst naar een cilinder met een diameter van meer dan 8 δ) .

Het is duidelijk dat de penetratiediepte afhangt van de frequentie van de inductorstroom en van de soortelijke weerstand en relatieve permeabiliteit van het werkstukmateriaal bij bedrijfstemperatuur lege plekken.

Voor de duidelijkheid presenteren we de indringdiepte van koper en koolstofstaal (mm):

frequentie	50	500	1000	2000	4000	8000	10000	20000	50000
koper 40 ° C	10	3,2	2,3	1,6	1,1	0,8	0,7	0,5	0,3
staal 1200 ° C	78	25	17,5	12,3	8,6	6,2	5,5	3,9	2,5

Vanuit het oogpunt van bedrijfskosten is het verwarmingsrendement van belang. De geschatte efficiëntie η kan worden geschat met behulp van de ratio

D binnendiameter van de inductorspoel:
d werkstukdiameter
δ penetratiediepte
ρ 1 soortelijke weerstand van het inductormateriaal
ρ 2 soortelijke weerstand van het werkstukmateriaal
µ r is de relatieve permeabiliteit van het werkstukmateriaal.

Het rendement neemt af met een toename van de D/d-verhouding, omdat de koppeling van het magnetische veld van de inductor aan het werkstuk afneemt. Daarom is het niet voordelig om een enkele spoel te gebruiken voor een groot aantal werkstukdiameters. Het rendement neemt ook af met een toename van de δ/d-verhouding. Een lage δ/d-waarde wordt bijvoorbeeld gebruikt voor oppervlakteverharding, waarbij een snel verhittingsproces optreedt en vervolgens een dunne oppervlaktelaag wordt afgekoeld.

Voor het vormen (smeden) is het noodzakelijk dat het materiaal zo gelijkmatig mogelijk wordt verwarmd. Daarom is gekozen voor een langzamere verwarming zodat de warmte zich naar het midden van het werkstuk kan verspreiden. Ook een vergroting van de indringdiepte draagt bij aan de gelijkmatigheid van de verwarming. Er is een frequentiecompromis gekozen om de vereiste opwarming te bereiken met een goede energieoverdrachtsefficiëntie van de inductor naar het werkstuk.

De praktijk heeft uitgewezen dat het volgende bereik van knuppelgroottes economisch is voor het verwarmen van koolstofstaal tot 1200 ° C:

frequentie	werkstukdiameter: [mm]	rechthoekige zijde [mm]
50	200-600	180-550
250	90-250	80-225
500	65-180	60-160
1000	50-140	45-125
2000	35-100	30-80
4000	22-65	20-60
8000	16-50	15-45
10000	15-40	14-35
20000	10-30	9-25

Voor vlakke werkstukken moet de banddikte meer dan 2,5 keer de indringdiepte zijn. Bij een kleine dikte treedt de zogenaamde permeabiliteit op en wordt het verwarmingseffect verminderd, waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van apparatuur.

Om de inductor te voorzien van een hogere frequentie dan in het distributienetwerk (50 Hz), worden statische frequentieomvormers gebruikt - thyristor of transistor.

G. Choteborzh produceert frequentieomvormers met thyristors van 25 tot 1200 kW met een frequentie tot 8 kHz en met transistors tot 200 kW met een frequentie tot 25 kHz.

Met inductieverhitting kunt u de temperatuur van de verwarmde objecten goed stabiliseren. Vrij programmeerbare automaten worden voornamelijk gebruikt om het proces te besturen. In de meeste gevallen wordt de temperatuur gemeten met een contactloze methode - pyrometers. Bij het verwarmen van aluminium en zijn legeringen worden ook thermokoppels gebruikt.

Een van de voordelen van inductieverwarming is de mogelijkheid van mechanisering en in sommige gevallen automatisering. Dit laatste vermindert de behoefte aan menselijke arbeid en is essentieel voor zeer krachtige apparatuur.

In de praktijk wordt inductieverwarming toegepast op de volgende gebieden:

voor het vormen - een zo breed mogelijk toepassingsgebied, zelfs verwarming van het werkstuk is belangrijk
voor het smelten van ferro- en non-ferrometalen, met lage en gemiddelde frequentie
voor oppervlakteharding - Chotebor werkt ook samen met uitgenodigde technologen bij de productie van hardingsapparatuur
voor solderen - soldeer wordt tussen de te solderen metalen delen gestoken, de delen worden in een inductor geplaatst en het soldeer wordt gesmolten
voor heet persen - gebruikt thermische uitzetting metalen
speciale technologieën - lassen, plasma, vacuümsmelten, handhaving van de temperatuur van gesmolten glas. De heer Chotebor heeft deze technologieën nog niet behandeld.

Nieuws

PF 2019

14-12-2018 Bedankt voor je medewerking in 2018 en veel succes in je werk en privéleven in het Nieuwe 2019. ROBOTERM Chotěboř wenst u een gelukkig nieuwjaar 2019 en een vrolijk kerstfeest!

De inductieoven is lang geleden uitgevonden, in 1887, door S. Farranti. De eerste industriële fabriek verdiend in 1890 bij Benedicks Bultfabrik. Lange tijd inductieovens in de industrie waren exotisch, maar niet vanwege de hoge elektriciteitskosten, toen was het niet duurder dan het nu is. Er waren nog steeds veel onbegrijpelijke dingen in de processen die plaatsvonden in inductieovens, en de elementaire basis van de elektronica maakte het niet mogelijk om effectieve regelcircuits voor hen te creëren.

Op het gebied van inductieovens heeft zich letterlijk voor onze ogen een revolutie voltrokken, ten eerste dankzij de opkomst van microcontrollers waarvan de rekenkracht groter is dan dat persoonlijke computers tien jaar geleden. Ten tweede dankzij ... mobiele communicatie. De ontwikkeling ervan vereiste het op de markt verschijnen van goedkope transistors die een vermogen van enkele kW bij hoge frequenties konden leveren. Ze zijn op hun beurt gemaakt op basis van halfgeleider heterostructuren, voor het onderzoek waarvan of Russische natuurkundige Zhores Alferov ontving de Nobelprijs.

Uiteindelijk zijn inductiekookplaten niet alleen volledig getransformeerd in de industrie, maar ook op grote schaal in het dagelijks leven. Interesse in het onderwerp leidde tot veel zelfgemaakte producten, die in principe nuttig zouden kunnen zijn. Maar de meeste auteurs van ontwerpen en ideeën (er zijn veel meer beschrijvingen in de bronnen dan werkbare producten) hebben een slecht idee van zowel de basisprincipes van de fysica van inductieverwarming en het potentiële gevaar van ongeletterd uitgevoerde ontwerpen. Dit artikel is bedoeld om enkele van de meer obscure punten te verduidelijken. Het materiaal is gebaseerd op specifieke ontwerpen:

Een industriële kanaaloven voor het smelten van metaal en de mogelijkheid om deze zelf te maken.
Smeltkroesovens van het inductietype, het gemakkelijkst te ontwerpen en het populairst bij zelfgemaakte mensen.
Inductie-warmwaterboilers, ketels snel vervangen door verwarmingselementen.
Huishoudelijk koken inductie apparaten concurreren met gasfornuizen en microgolven overtreffen in een aantal parameters.

Opmerking: alle beschouwde apparaten zijn gebaseerd op magnetische inductie gecreëerd door een inductor (inductor), daarom worden ze inductief genoemd. Ze kunnen alleen smelten / warmtegeleidende materialen, metalen, enz. Er zijn ook capacitieve elektrische inductieovens op basis van elektrische inductie in een diëlektricum tussen condensatorplaten, ze worden gebruikt voor het "zacht" smelten en elektrische warmtebehandeling van kunststoffen. Maar ze komen veel minder vaak voor dan inductoren, hun overweging vereist een aparte discussie, dus laten we het voor nu laten.

Operatie principe

Het werkingsprincipe van een inductieoven wordt geïllustreerd in Fig. rechts. In wezen is het een elektrische transformator met een kortgesloten secundaire wikkeling:

Dynamo G genereert wisselstroom I1 in spoel L (verwarmingsspoel).
Condensator C vormt samen met L een oscillerend circuit dat is afgestemd op de werkfrequentie, wat in de meeste gevallen de technische parameters van de installatie verhoogt.
Als de generator G zelfoscillerend is, wordt C vaak uitgesloten van het circuit, in plaats daarvan met behulp van de eigen capaciteit van de inductor. Voor de hieronder beschreven hoogfrequente smoorspoelen zijn het enkele tientallen picofarads, wat precies overeenkomt met het werkfrequentiebereik.
De inductor creëert, in overeenstemming met de vergelijkingen van Maxwell, in de omringende ruimte een wisselend magnetisch veld met een intensiteit H. Het magnetische veld van de inductor kan ofwel worden gesloten door een afzonderlijke ferromagnetische kern of in de vrije ruimte bestaan.
Het magnetische veld dat het werkstuk (of smeltende lading) W in de inductor binnendringt, creëert een magnetische flux F.
Ф, als W elektrisch geleidend is, induceert een secundaire stroom I2 daarin, dan dezelfde Maxwell-vergelijkingen.
Als Ф voldoende massief en solide is, dan is I2 gesloten binnen W, waardoor een wervelstroom ontstaat, of de stroom van Foucault.
Wervelstromen, volgens de wet van Joule-Lenz, geven de energie op die het ontvangt via de inductor en het magnetische veld van de generator, waardoor het werkstuk wordt verwarmd (lading).

Elektromagnetische interactie vanuit het oogpunt van fysica is sterk genoeg en heeft een vrij hoge actie op lange afstand. Daarom is de inductieoven, ondanks de meertraps energieconversie, in staat om efficiëntie tot 100% in lucht of vacuüm te tonen.

Opmerking: in een niet-ideaal diëlektrisch medium met diëlektrische constante> 1 het potentieel haalbare rendement van inductieovens daalt, en in een omgeving met magnetische permeabiliteit > 1 te bereiken hoge efficiëntie eenvoudiger.

Kanaal oven

De kanaalinductiesmeltoven is de eerste die in de industrie wordt gebruikt. Het is structureel vergelijkbaar met een transformator, zie fig. rechts:

De primaire wikkeling, aangedreven door een industriële (50/60 Hz) of verhoogde (400 Hz) frequentie, is gemaakt van koperen buizen die van binnenuit worden gekoeld door een vloeibare warmtedrager;
Secundaire kortgesloten wikkeling - smelten;
Ringvormige kroes gemaakt van hittebestendig diëlektricum, waarin de smelt wordt geplaatst;
Magnetische kern gemaakt van transformatorstaalplaten.

Kanaalovens worden gebruikt voor het smelten van duraluminium, speciale non-ferro legeringen en het verkrijgen van hoogwaardig gietijzer. Industriële kanaalovens vereisen smeltpriming, anders wordt de "secundaire" niet kortgesloten en wordt er niet verwarmd. Of tussen de kruimels van de lading zal er zijn boogontladingen en de hele smelt zal gewoon exploderen. Daarom wordt, voordat de oven wordt gestart, een beetje smelt in de smeltkroes gegoten en wordt het opnieuw gesmolten deel niet volledig gegoten. Metallurgen zeggen dat de kanaaloven een restcapaciteit heeft.

Een kanaaloven voor een vermogen tot 2-3 kW kan worden gemaakt van lastransformator: industriële frequentie. In een dergelijke oven kan tot 300-400 g zink, brons, messing of koper worden gesmolten. U kunt duraluminium omsmelten, alleen het gietstuk moet na afkoeling enkele uren tot 2 weken rijpen, afhankelijk van de samenstelling van de legering, om sterkte, taaiheid en elasticiteit te verkrijgen.

Opmerking: duralumin werd over het algemeen per ongeluk uitgevonden. De ontwikkelaars, boos dat ze op geen enkele manier aluminium konden legeren, gooiden nog een "nee" -monster in het laboratorium en gingen uit verdriet op jacht. Nuchter, terug - en niemand veranderde van kleur. Gecontroleerd - en hij werd bijna staal sterker en bleef licht als aluminium.

De "primaire" van de transformator blijft standaard, deze is al ontworpen om te werken in de kortsluitmodus van de secundaire met een lasboog. De "secundaire" wordt verwijderd (deze kan dan worden teruggeplaatst en de transformator kan worden gebruikt voor het beoogde doel), en in plaats daarvan wordt een ringkroes geplaatst. Maar proberen een HF-lasinverter om te bouwen naar een kanaaloven is gevaarlijk! De ferrietkern zal oververhit raken en in stukken uiteenvallen vanwege het feit dat de diëlektrische constante van het ferriet >> 1, zie hierboven.

Het probleem van de restcapaciteit in een oven met laag vermogen verdwijnt: een draad van hetzelfde metaal, gebogen in een ring en met gedraaide uiteinden, wordt in het zaadmengsel geplaatst. Draaddiameter - vanaf 1 mm / kW ovenvermogen.

Maar er is een probleem met een ringkroes: het enige materiaal dat geschikt is voor een kleine kroes is elektroporselein. Het is onmogelijk om het thuis zelf te verwerken, maar waar vind je een geschikte? Andere vuurvaste materialen zijn ongeschikt vanwege hun hoge diëlektrische verliezen of porositeit en lage mechanische sterkte. Daarom, hoewel de kanaaloven smelten van de hoogste kwaliteit geeft, geen elektronica vereist en het rendement al bij een vermogen van 1 kW hoger is dan 90%, worden ze niet gebruikt door huizenbouwers.

Onder een gewone smeltkroes

Restcapaciteit geïrriteerd metallurgen - dure legeringen gesmolten. Daarom, zodra er voldoende krachtige radiobuizen verschenen in de jaren 20 van de vorige eeuw, werd onmiddellijk een idee geboren: gooi het magnetische circuit erop (we zullen de professionele idiomen van harde mannen niet herhalen), en plaats een gewone smeltkroes direct in de spoel, zie afb.

Je kunt dit niet op industriële frequentie doen, een laagfrequent magnetisch veld zonder een magnetisch circuit dat het concentreert, zal zich verspreiden (dit is het zogenaamde strooiveld) en zijn energie overal afstaan, maar niet in de smelt. Het is mogelijk om het strooiveld te compenseren door de frequentie te verhogen tot een hoge frequentie: als de diameter van de inductor vergelijkbaar is met de golflengte van de werkfrequentie en het hele systeem in elektromagnetische resonantie is, dan tot 75% of meer van de energie van zijn elektromagnetische veld zal worden geconcentreerd in de "harteloze" spoel. De efficiëntie zal dienovereenkomstig uitkomen.

Al in laboratoria werd echter duidelijk dat de auteurs van het idee een voor de hand liggende omstandigheid over het hoofd zagen: de smelt in de inductor, hoewel deze diamagnetisch is, maar elektrisch geleidend, vanwege zijn eigen magnetische veld van wervelstromen, verandert de inductantie van de verwarmingselement. De initiële frequentie moest worden ingesteld voor een koude lading en veranderd als deze smolt. Bovendien, binnen de limieten van hoe groter, hoe groter het werkstuk: als het voor 200 g staal mogelijk is om een bereik van 2-30 MHz te bereiken, dan zal voor een onbewerkt stuk met een spoorketelwagen de initiële frequentie ongeveer zijn 30-40 Hz, en de werkfrequentie - tot enkele kHz.

Het is moeilijk om geschikte automaten op lampen te maken, "trek" aan de frequentie voor een blanco - een hooggekwalificeerde operator is nodig. Bovendien manifesteert het strooiveld zich bij lage frequenties het sterkst. De smelt, die ook de spoelkern is in een dergelijke oven, verzamelt het magnetische veld er tot op zekere hoogte in de buurt, maar om toch een acceptabel rendement te verkrijgen, was het noodzakelijk om de hele oven te omringen met een krachtig ferromagnetisch scherm .

Desalniettemin worden kroesinductieovens vanwege hun uitstekende voordelen en unieke eigenschappen (zie hieronder) veel gebruikt, zowel in de industrie als door doe-het-zelvers. Laten we daarom in meer detail stilstaan bij hoe we dit correct met onze eigen handen kunnen doen.

Een beetje theorie

Bij het ontwerpen van een zelfgemaakte "inductie" moet men goed onthouden: het minimale stroomverbruik komt niet overeen met het maximale rendement, en omgekeerd. De kachel neemt het minimale vermogen van het netwerk wanneer hij werkt op de hoofdresonantiefrequentie, Pos. 1 op afb. In dit geval werkt de blanco / lading (en bij lagere, pre-resonante frequenties) als één kortgesloten lus en wordt slechts één convectieve cel waargenomen in de smelt.

In de hoofdresonantiemodus in een oven van 2-3 kW kan tot 0,5 kg staal worden gesmolten, maar het verwarmen van de lading / het werkstuk duurt maximaal een uur of langer. Dienovereenkomstig zal het totale elektriciteitsverbruik van het netwerk hoog zijn en het algehele rendement laag. Bij pre-resonantiefrequenties - nog lager.

Dientengevolge werken inductieovens voor het smelten van metaal het vaakst op de 2e, 3e en andere hogere harmonischen (Pos. 2 in de afbeelding) Het benodigde vermogen voor verwarmen / smelten neemt toe; voor dezelfde halve kilo staal heeft de 2e 7-8 kW nodig en de 3e 10-12 kW. Maar opwarmen gaat heel snel, in minuten of fracties van minuten. Daarom is het rendement hoog: de kachel heeft geen tijd om veel te "eten", omdat de smelt al kan worden gegoten.

Ovens met harmonischen hebben het belangrijkste, zelfs unieke voordeel: er verschijnen meerdere convectieve cellen in de smelt, die deze onmiddellijk en grondig mengen. Daarom is het mogelijk om in de zogenaamde modus te smelten. snelle lading, het verkrijgen van legeringen die in principe onmogelijk te smelten zijn in andere smeltovens.

Als de frequentie 5-6 of meer keer hoger wordt "verhoogd" dan de hoofdfrequentie, neemt de efficiëntie enigszins af (niet veel), maar een meer opmerkelijke eigenschap van de inductie op harmonischen manifesteert zich: oppervlakteverwarming door het skin-effect verplaatsen van de EMF naar het werkstukoppervlak, Pos. 3 in afb. Voor het smelten wordt deze modus zelden gebruikt, maar voor het verwarmen van blanks voor het opkolen en uitharden van het oppervlak is een leuke zaak. Moderne technologie zonder een dergelijke warmtebehandeling zou eenvoudigweg onmogelijk zijn.

Over levitatie in een inductor

En laten we nu de truc doen: we winden de eerste 1-3 windingen van de inductor, buigen vervolgens de buis / bus 180 graden en winden de rest van de wikkeling in de tegenovergestelde richting (positie 4 in de afbeelding). de generator, steek de smeltkroes in de inductor in de lading en geef de stroom. Laten we wachten tot het smelt, verwijder de smeltkroes. De smelt in de spoel verzamelt zich in een bol, die daar blijft totdat je de generator uitzet. Dan valt het naar beneden.

Het effect van elektromagnetische levitatie van de smelt wordt gebruikt om metalen te zuiveren door zone-smelten, om zeer nauwkeurige metalen ballen en microsferen te verkrijgen, enz. Maar voor een goed resultaat moet het smelten in een hoog vacuüm worden uitgevoerd, dus hier wordt de levitatie in de inductor alleen ter informatie genoemd.

Waarom heb je een spoel in huis nodig?

Zoals u kunt zien, is zelfs een inductiekookplaat met laag vermogen voor de bedrading van appartementen en de verbruikslimieten krachtig. Waarom is het de moeite waard om het te doen?

Ten eerste voor de zuivering en scheiding van edele, non-ferro en zeldzame metalen. Neem bijvoorbeeld een oude Sovjet-radioconnector met vergulde contacten; goud/verzilvering werd toen niet gespaard. We plaatsen de contacten in een smalle hoge smeltkroes, stoppen ze in een spoel, smelten bij de hoofdresonantie (professioneel gesproken, in de nulmodus). Na het smelten verminderen we geleidelijk de frequentie en het vermogen, en laten we de blanco 15 minuten - een half uur stollen.

Na afkoeling breken we de kroes, en wat zien we? Een koperen paal met een duidelijk zichtbare gouden punt die alleen kan worden afgeknipt. Vrij van kwik, cyanide en andere dodingsmiddelen. Dit kan niet worden bereikt door de smelt op enigerlei wijze van buitenaf te verwarmen, convectie daarin niet.

Nou, goud-goud, en nu ligt zwart schroot niet op de weg. Maar hier is de behoefte aan uniforme of nauwkeurig gedoseerde over het oppervlak / volume / temperatuur van verwarming metalen onderdelen voor hoogwaardige uitharding is er altijd een huisgemaakte of individuele ondernemer. En ook hier zal de inductorkachel helpen, en het elektriciteitsverbruik zal haalbaar zijn voor gezinsbudget: het grootste deel van de verwarmingsenergie valt immers op de latente smeltwarmte van het metaal. En door het vermogen, de frequentie en de locatie van het onderdeel in de spoel te veranderen, kunt u precies op de juiste plaats verwarmen, precies zoals het hoort, zie afb. hoger.

Eindelijk, het maken van de inductor speciale vorm(zie foto links), het is mogelijk om het geharde deel op de gewenste plaats los te maken, zonder het geharde uiteinde / uiteinden te breken. Dan, waar nodig - buig, klimop en de rest blijft hard, stroperig, elastisch. Op het einde kun je opwarmen waar je het loslaat, en weer uitharden.

Aan de slag op het fornuis: wat u moet weten

Het elektromagnetisch veld (EMV) beïnvloedt het menselijk lichaam en warmt het in ieder geval in zijn geheel op, zoals vlees in een magnetron. Daarom moet u, als u als ontwerper, voorman of operator met een inductieoven werkt, de essentie van de volgende concepten goed begrijpen:

PES - de dichtheid van de energieflux van het elektromagnetische veld. Bepaalt het algemene fysiologische effect van EMV op het lichaam, ongeacht de frequentie van straling, omdat De PES van de EMF van dezelfde intensiteit groeit met een toename van de stralingsfrequentie. Door sanitaire normen verschillende landen toegestane waarde PES van 1 tot 30 mW per 1 vierkante meter. m. lichaamsoppervlak met constante (meer dan 1 uur per dag) blootstelling en drie tot vijf keer meer met een enkele korte termijn, tot 20 minuten.

Opmerking: de VS onderscheidt zich, ze hebben een toelaatbare PES van 1000 MW (!) per vierkante meter. m. lichaam. In feite beschouwen Amerikanen de externe manifestaties ervan als het begin van een fysiologisch effect, wanneer een persoon al ziek wordt en de langetermijngevolgen van blootstelling aan EMV volledig worden genegeerd.

PES met afstand tot een puntstralingsbron valt langs het kwadraat van de afstand. Enkellaagse afscherming met gegalvaniseerd of fijnmazig gegalvaniseerd gaas vermindert de PES met 30-50 keer. In de buurt van de spoel langs zijn as zal de PES 2-3 keer hoger zijn dan aan de zijkant.

Laten we het uitleggen met een voorbeeld. Er is een spoel van 2 kW en 30 MHz met een rendement van 75%. Er gaat dus 0,5 kW of 500 watt uit. Op een afstand van 1 m ervan (gebied van een bol met een straal van 1 m - 12,57 m² M.) Per 1 m² M. m. heeft 500 / 12,57 = 39,77 W, en per persoon - ongeveer 15 W, dit is veel. De inductor moet verticaal worden geplaatst, voordat u de oven inschakelt, een geaarde afschermkap plaatsen, het proces op afstand volgen en de oven onmiddellijk uitschakelen aan het einde van het proces. Bij een frequentie van 1 MHz zakt de PES 900 keer en kun je zonder speciale voorzorgsmaatregelen met een afgeschermde inductor werken.

Magnetron - ultrahoge frequenties. In radio-elektronica worden microgolffrequenties beschouwd vanuit de zogenaamde. Q-band, maar de fysiologie van de microgolf begint bij ongeveer 120 MHz. De reden is de elektrische inductieverwarming van het celplasma en resonantieverschijnselen in organische moleculen. Magnetron heeft een specifiek gerichte biologische werking met langdurige gevolgen. Het is voldoende om een half uur 10-30 mW te krijgen om de gezondheid en/of het voortplantingsvermogen te ondermijnen. Individuele gevoeligheid voor microgolffrequenties is extreem variabel; als u met hem werkt, moet u regelmatig een speciaal medisch onderzoek ondergaan.

Het is erg moeilijk om microgolfstraling te onderdrukken, het is, zoals de profs zeggen, "sifon" door de kleinste scheur in het scherm of bij de minste schending van de aardingskwaliteit. Effectieve strijd met microgolfstraling van de apparatuur is alleen mogelijk op het niveau van het ontwerp door hooggekwalificeerde specialisten.

Ovencomponenten

Spoel

Het belangrijkste onderdeel van een inductieoven is de verwarmingsspiraal, een inductor. Voor zelfgemaakte ovens voor een vermogen tot 3 kW zal een spoel uit een blanke koperen buis met een diameter van 10 mm of een blanke koperen bus met een doorsnede van minimaal 10 vierkante meter gaan. mm. De binnendiameter van de inductor is 80-150 mm, het aantal windingen is 8-10. De spoelen mogen elkaar niet raken, de afstand tussen hen is 5-7 mm. Ook mag geen enkel deel van de inductor het scherm raken; de minimale speling is 50 mm. Daarom is het voor de doorgang van de spoel naar de generator noodzakelijk om een venster in het scherm te voorzien dat de verwijdering / installatie ervan niet hindert.

Inductoren van industriële ovens worden gekoeld met water of antivries, maar met een vermogen tot 3 kW heeft de hierboven beschreven inductor geen geforceerde koeling nodig bij een werking van maximaal 20-30 minuten. Tegelijkertijd warmt het echter erg op en de schaal op koper vermindert de efficiëntie van de oven sterk tot het verlies van zijn werkcapaciteit. Het is onmogelijk om zelf een vloeistofgekoelde inductor te maken, dus deze zal van tijd tot tijd moeten worden vervangen. Het is onmogelijk om geforceerde luchtkoeling te gebruiken: de plastic of metalen behuizing van de ventilator in de buurt van de spoel zal de EMF naar zichzelf "aantrekken", oververhitten en de efficiëntie van de oven zal dalen.

Opmerking: ter vergelijking - een inductor voor een smeltoven voor 150 kg staal wordt gebogen van koperen buis 40 mm buitendiameter en 30 mm binnen. Het aantal windingen is 7, de binnendiameter van de spoel is 400 mm, de hoogte is ook 400 mm. Voor de opbouw in de nulmodus is 15-20 kW nodig in aanwezigheid van een gesloten koelcircuit met gedestilleerd water.

Generator

De seconde grootste deel ovens - dynamo. Het is niet de moeite waard om te proberen een inductieoven te maken zonder de basis van radio-elektronica te kennen, op zijn minst op het niveau van een gemiddelde radioamateur. Om te werken - ook, want als de kachel niet onder computerbesturing, je kunt het alleen afstemmen op de modus door het schema te voelen.

Bij het kiezen van een generatorcircuit moeten oplossingen die een hard stroomspectrum geven op alle mogelijke manieren worden vermeden. Als anti-voorbeeld geven we een vrij algemeen circuit met een thyristorschakelaar, zie Fig. hoger. Een berekening die beschikbaar is voor een specialist volgens het door de auteur eraan gehechte oscillogram, laat zien dat de PES bij frequenties boven 120 MHz van een inductor die op deze manier wordt gevoed, meer dan 1 W / sq is. m. op een afstand van 2,5 m van de installatie. Moordende eenvoud, je zult niets zeggen.

Als nostalgische curiositeit presenteren we ook een diagram van een oude lampgenerator, zie Fig. rechts. Deze werden in de jaren 50 door Sovjet-radioamateurs gemaakt, afb. rechts. Instelling naar de modus - door een luchtcondensator met variabele capaciteit C, met een opening tussen de platen van minimaal 3 mm. Werkt alleen op mod zero. De afstemindicator is een neonlamp L. De eigenaardigheid van het circuit is een zeer zacht, "buis" spectrum van straling, zodat u deze generator zonder speciale voorzorgsmaatregelen kunt gebruiken. Maar - helaas! - Nu zul je er geen lampen voor vinden, en met een vermogen in de spoel van ongeveer 500 W is het stroomverbruik van het netwerk meer dan 2 kW.

Opmerking: de in het diagram aangegeven frequentie van 27,12 MHz is niet optimaal, deze is gekozen om redenen van elektromagnetische compatibiliteit. In de USSR was het een gratis ("junk") frequentie, voor gebruik waarbij geen toestemming nodig was, zolang het apparaat niemand zou storen. Eigenlijk kan C in een vrij groot bereik worden gestemd.

De volgende afb. aan de linkerkant - de eenvoudigste zelf-opgewonden generator. L2 - spoel; L1 - feedbackspoel, 2 windingen geëmailleerde draad met een diameter van 1,2-1,5 mm; L3 - blanco of batch. De eigen capaciteit van de inductor wordt gebruikt als een luscapaciteit, dus dit circuit hoeft niet te worden aangepast, het gaat automatisch naar de nulmodus. Het spectrum is zacht, maar als de L1-fase onjuist is, brandt de transistor onmiddellijk door, omdat het is in actieve modus met een DC-kortsluiting in het collectorcircuit.

Ook kan de transistor gewoon doorbranden door verandering buitentemperatuur of zelfverhitting van het kristal - er zijn geen maatregelen getroffen om het regime te stabiliseren. In het algemeen, als je ergens een oude KT825 of iets dergelijks hebt liggen, dan kun je vanuit dit circuit experimenteren met inductieverwarming. De transistor moet worden geïnstalleerd op een radiator met een oppervlakte van minimaal 400 vierkante meter. zie geblazen van een computer of soortgelijke ventilator. Aanpassing van de capaciteit in de inductor, tot 0,3 kW - door de voedingsspanning te wijzigen binnen 6-24 V. De bron moet een stroom leveren van minimaal 25 A. Het dissipatievermogen van de weerstanden van de basisspanningsdeler is minimaal 5 W.

Schema op de volgende. rijst. aan de rechterkant - een multivibrator met een inductieve belasting op krachtige veldtransistors (450 V Uk, minimaal 25 A Ik). Door het gebruik van capaciteit in het circuit van het oscillerende circuit, geeft het een vrij zacht spectrum, maar uit de modus, daarom is het geschikt voor het verwarmen van onderdelen tot 1 kg voor blussen / temperen. Het belangrijkste nadeel van het circuit zijn de hoge kosten van componenten, krachtige veldwerkers en hoge snelheid (afsnijfrequentie ten minste 200 kHz) hoogspanningsdiodes in hun basiscircuits. Bipolaire vermogenstransistors in dit circuit werken niet, ze raken oververhit en branden door. De radiator is hier hetzelfde als in het vorige geval, maar blazen is niet meer nodig.

Onderstaande schakeling claimt al een universele te zijn, met een vermogen tot 1 kW. Dit is een push-pull generator met onafhankelijke bekrachtiging en inductoroverbrugging. Hiermee kunt u in 2-3 modi of in oppervlakteverwarmingsmodus werken; de frequentie wordt geregeld door een variabele weerstand R2 en de frequentiebereiken worden geschakeld door condensatoren C1 en C2, van 10 kHz tot 10 MHz. Voor het eerste bereik (10-30 kHz) moet de capaciteit van condensatoren C4-C7 worden verhoogd tot 6,8 F.

De transformator tussen de cascades bevindt zich op een ferrietring met een dwarsdoorsnede van het magnetische circuit van 2 vierkante meter. zie Wikkelen - van geëmailleerde draad 0,8-1,2 mm. Radiator voor transistors - 400 sq. zie voor vier met blazen. De stroom in de inductor is bijna sinusvormig, daarom is het stralingsspectrum zacht en bij alle werkfrequenties aanvullende maatregelen bescherming is niet nodig, mits u na 2 dagen op de 3e maximaal 30 minuten per dag werkt.

Video: zelfgemaakte inductieverwarmer in werking

Inductieboilers

Inductie warmwaterboilers zal ongetwijfeld ketels met verwarmingselementen verdringen overal waar elektriciteit goedkoper is dan andere soorten brandstof. Maar hun onbetwistbare voordelen leidden ook tot veel zelfgemaakte producten, waar een specialist soms letterlijk bovenop staat.

Laten we zeggen een constructie als deze: propyleen pijp met stromend water omringt de inductor en wordt gevoed door een HF-lasinverter bij 15-25 A. Optie - een holle donut (torus) is gemaakt van hittebestendig plastic, water wordt door de leidingen geleid en voor verwarming is het omwikkeld met een band, vormt een spoel die in een ring is gerold ...

EMF zal zijn energie overdragen aan waterbronnen; Het heeft een goede elektrische geleidbaarheid en een abnormaal hoge (80) diëlektrische constante. Onthoud hoe druppels vocht die op de borden achterblijven in de magnetron schieten.

Maar om eerst een appartement of in de winter volledig te verwarmen, heb je minimaal 20 kW warmte nodig, met zorgvuldige isolatie van buitenaf. 25 En bij 220 V geven ze slechts 5,5 kW (en hoeveel kost deze elektriciteit volgens onze tarieven?) Met 100% efficiëntie. Oké, laten we in Finland zijn, waar elektriciteit goedkoper is dan gas. Maar de verbruikslimiet voor woningen is nog steeds 10 kW, en voor overkill moet je tegen een verhoogd tarief betalen. En de bedrading van het appartement is niet bestand tegen 20 kW, u moet een aparte feeder van het onderstation trekken. Hoeveel gaat dit werk kosten? Als de elektriciens nog lang niet over de stroom in het gebied zijn en ze zullen het toestaan.

Dan de warmtewisselaar zelf. Het moet ofwel massief metaal zijn, dan zal alleen inductieverhitting van het metaal werken, of gemaakt van plastic met lage diëlektrische verliezen (propyleen hoort hier trouwens niet bij, alleen dure fluoroplastic is geschikt), dan zal het water direct absorberen de EMF-energie. Maar in ieder geval blijkt dat de inductor het volledige volume van de warmtewisselaar verwarmt, en alleen het binnenoppervlak geeft warmte af aan water.

Als gevolg hiervan krijgen we, ten koste van geweldig werk met een gezondheidsrisico, een ketel met het rendement van een grotbrand.

Een industrieel gemaakte inductieverwarmingsketel is op een heel andere manier ontworpen: eenvoudig, maar thuis niet haalbaar, zie afb. rechts:

De massieve koperen spoel wordt rechtstreeks op het netwerk aangesloten.
Zijn EMF wordt ook verwarmd door een massieve metalen labyrint-warmtewisselaar gemaakt van ferromagnetisch metaal.
Het labyrint isoleert de spoel tegelijkertijd van water.

Zo'n ketel is meerdere keren duurder dan een conventionele met verwarmingselementen en is alleen geschikt voor installatie op kunststof buizen, maar biedt in ruil daarvoor veel voordelen:

Brandt nooit uit - er zit geen hete elektrische spiraal in.
Een enorm labyrint schermt de spoel betrouwbaar af: PBM in de directe omgeving van een 30 kW inductieketel is nul.
Efficiëntie - meer dan 99,5%
Absoluut veilig: de intrinsieke tijdconstante van een spoel met een grote inductantie is meer dan 0,5 s, wat 10-30 keer langer is dan de reactietijd van een aardlekschakelaar of een automatisch apparaat. Het wordt verder versneld door de "terugslag" van het voorbijgaande proces wanneer de inductantie naar de behuizing afbreekt.
Dezelfde storing als gevolg van de "eikenheid" van de structuur is uiterst onwaarschijnlijk.
Vereist geen aparte aarding.
Onverschillig voor blikseminslagen; ze kan geen enorme spoel verbranden.
Het grote labyrintoppervlak zorgt voor een efficiënte warmteoverdracht met een minimale temperatuurgradiënt, waardoor de vorming van kalkaanslag vrijwel uitgesloten is.
Enorme duurzaamheid en gebruiksgemak: de inductieketel werkt samen met het hydromagnetische systeem (HMS) en de filterput al minstens 30 jaar zonder onderhoud.

Over zelfgemaakte boilers voor warmwatervoorziening

Hier in afb. toont een diagram van een inductieverwarmer met laag vermogen voor warmwatersystemen met een opslagtank. Het is gebaseerd op een transformator voor 0,5-1,5 kW met een primaire wikkeling van 220 V. Tweelingtransformatoren van oude lampkleuren-tv's - "doodskisten" op een dubbelstaafs magnetisch circuit van het PL-type, zijn zeer geschikt.

De secundaire wikkeling wordt hiervan verwijderd, de primaire wordt op één staaf gewikkeld, waardoor het aantal windingen toeneemt voor gebruik in een modus die dicht bij een kortsluiting (kortsluiting) in de secundaire ligt. Dezelfde secundaire wikkeling - water in een U-vormige elleboog uit de pijp, die een andere staaf bedekt. Plastic buis of metaal - het maakt niet uit op de industriële frequentie, maar het metaal moet worden geïsoleerd van de rest van het systeem diëlektrische inzetstukken, zoals weergegeven in fig, zodat de secundaire stroom alleen door water wordt afgesloten.

In ieder geval is zo'n boiler gevaarlijk: een mogelijk lek zit naast de wikkeling onder netspanning. Als we zo'n risico nemen, moet je in het magnetische circuit een gat boren voor de aardingsbout en vooral stevig in de grond de transformator en de tank aarden met een stalen bus van minimaal 1,5 vierkante meter. zie (niet vierkante mm!).

Verder wordt de transformator (deze moet zich direct onder de tank bevinden), met een dubbel geïsoleerde netdraad erop aangesloten, een aardelektrode en een warmwaterspoel, in één "pop" gegoten met siliconenkit, zoals een motor voor een aquariumfilterpomp. Ten slotte is het zeer wenselijk om de hele unit op het netwerk aan te sluiten via een elektronische RCD met hoge snelheid.

Video: "inductie" -ketel op basis van huishoudelijke tegels

Spoel in de keuken

Inductiekookplaten in de keuken zijn gemeengoed geworden, zie afb. Volgens het werkingsprincipe is dit hetzelfde inductiefornuis, alleen de bodem van een metalen kookvat fungeert als een kortgesloten secundaire wikkeling, zie afb. aan de rechterkant, en niet alleen van een ferromagnetisch materiaal, zoals vaak ik weet niet dat ze schrijven. Alleen maar aluminium kookgerei gaat buiten gebruik; artsen hebben bewezen dat vrij aluminium kankerverwekkend is en dat koper en tin al lang niet meer worden gebruikt vanwege de toxiciteit.

Huishouden inductiekookplaat- het product van de eeuw high Tech, hoewel het idee tegelijkertijd met inductiesmeltovens werd geboren. Ten eerste, om de inductor te isoleren van het brouwsel, was een sterk, duurzaam, hygiënisch en vrij doorlatend EMF-diëlektricum nodig. Geschikte glaskeramische composieten zijn relatief recent in productie en de bovenplaat van de plaat neemt een groot deel van de kosten voor zijn rekening.

Dan zijn alle kookpotten anders, en hun inhoud verandert hun elektrische parameters, en de kookmodi zijn ook anders. Draai voorzichtig aan de hendels totdat de juiste mode hier en een specialist zal het niet doen, je hebt een krachtige microcontroller nodig. Ten slotte moet, volgens sanitaire vereisten, de stroom in de inductor een zuivere sinusoïde zijn en moeten de grootte en frequentie ervan op een complexe manier veranderen in overeenstemming met de mate van gereedheid van de schotel. Dat wil zeggen, de generator moet de uitgangsstroom digitaal vormgeven, bestuurd door dezelfde microcontroller.

Het heeft geen zin om zelf een inductiekookplaat te maken: het kost meer geld voor alleen elektronische componenten tegen winkelprijzen dan voor een afgewerkt exemplaar goede tegels... En het is nog steeds moeilijk om deze apparaten te bedienen: wie het heeft, hij weet hoeveel knoppen of sensoren er zijn met de inscripties: "Stew", "Fry", enz. De auteur van dit artikel zag een tegel, die afzonderlijk werd vermeld "Borshch marine" en "Soup pretanyer".

Toch hebben inductiekookplaten veel voordelen ten opzichte van andere:

Bijna nul, in tegenstelling tot magnetrons, PES, ook al zit je zelf op deze tegel.
Mogelijkheid tot programmeren voor de bereiding van de meest complexe gerechten.
Chocolade smelten, vis- en gevogelteolie smelten, karamel maken zonder het minste teken van aanbranden.
Hoog rendement door snelle opwarming en bijna volledige concentratie van warmte in het kookgerei.

Tot het laatste punt: kijk eens naar fig. aan de rechterkant zijn er grafieken voor het verwarmen van brouwsels op een inductiekookplaat en een gasbrander. Iedereen die bekend is met integratie zal meteen begrijpen dat de spoel 15-20% zuiniger is, en het is mogelijk om hem niet te vergelijken met een gietijzeren "pannenkoek". De kosten van geld voor energie bij het bereiden van de meeste gerechten voor een inductiekookplaat zijn vergelijkbaar met die op gas, en nog minder voor het stoven en koken van dikke soepen. De inductor is nog steeds inferieur aan gas alleen bij het bakken, wanneer uniforme verwarming van alle kanten vereist is.

Video: defecte inductieverwarmer van een keukenfornuis

Eindelijk

Het is dus beter om kant-en-klare elektrische inductieapparaten te kopen voor het verwarmen van water en het koken van voedsel, het zal goedkoper en gemakkelijker uit te komen zijn. Maar het kan geen kwaad om een zelfgemaakte inductiekroesoven in een thuiswerkplaats te starten: subtiele methoden voor het smelten en warmtebehandeling van metalen zullen beschikbaar komen. U hoeft alleen maar te onthouden over PES met magnetron en strikt de regels van ontwerp, fabricage en bediening te volgen.

Voordat u het heeft over het werkingsprincipe van inductieverwarming, moet u in het algemeen weten wat het is. Is een proces van technologische verwerking van metalen onder invloed? hoge temperaturen... In de productie wordt inductieverwarming gebruikt voor lassen, smelten, hoogfrequent solderen, harden, smeden, vervorming en warmtebehandeling. Moderne metaalverwerkingsfabrieken gebruiken inductieverwarming omdat het met zijn voordelen heeft kunnen aantrekken,

waaronder ik wil opmerken hoge snelheid werk, goede resultaten, energie-efficiëntie van apparatuur, evenals geautomatiseerde controle over het werkproces.
Inductieverwarmingsprincipes voor productieprocessen zijn in gebruik sinds ongeveer 1920. Tijdens de Tweede Wereldoorlog probeerden wetenschappers zich zo snel mogelijk te ontwikkelen Nieuwste technologieën in de betreffende situatie te gebruiken. Juist tijdens de oorlog was er dringend behoefte aan het uitvinden van een betrouwbaar en snel proces dat het mogelijk zou maken om duurzamere metalen producten te verkrijgen.
Op dit moment zijn wetenschappers gericht op het vinden van technologieën waarmee alle noodzakelijke technologische processen kunnen worden uitgevoerd en tegelijkertijd natuurlijke hulpbronnen en tijd worden bespaard. Natuurlijk heeft een verhoogde kwaliteitscontrole ook een belangrijke invloed gehad op het creëren van apparatuur die snel, kosteneffectief en kan produceren kwaliteitswerk... Tegenwoordig wordt inductieverwarming actief gebruikt door fabrikanten in metallurgische ondernemingen.

Hoe inductieverwarming werkt

Een wisselstroom geleverd door een generator van elektrische energie beïnvloedt de primaire wikkeling van de transformator, waardoor een krachtig elektromagnetisch veld ontstaat. Door in de praktijk de wet van Faraday toe te passen op het effect op de secundaire wikkeling die zich binnen het gevormde magnetische veld bevindt, is het mogelijk om elektrische energie.
Als we het standaardontwerp van een inductieverwarmer beschouwen, zullen we zien dat een wisselstroom door een inductor gaat (die meestal is gemaakt in de vorm van een koperen spoel) en thermische energie genereert in een metalen product dat in de inductor wordt geplaatst. In dit geval is de inductor de primaire wikkeling van de transformator en het onderdeel dat erin is geplaatst, is de secundaire.
Een elektromagnetisch veld dat door een metalen product gaat, creëert daarin de zogenaamde Foucault-stromen. Foucault-stromen hebben een richting tegengesteld aan de elektrische weerstand van het metaal. Thermische energie direct in het metaal gevormd zonder direct contact tussen het metaal en de inductor te bereiken. Dit effect wordt meestal het "Joule-effect" genoemd, omdat het gebaseerd is op de eerste wet van de wetenschapper.

Inductieverhitting - voordelen

Hierboven hebben we al gezegd dat het grootschalige gebruik van inductieverwarming niet voor niets begon, en de hele reden waren de voordelen die inductieapparatuur heeft. We zullen deze voordelen hieronder nader bekijken.
Wat zijn de voordelen van inductieverwarmingsapparatuur in vergelijking met? alternatieve manieren Metaalverwerking?

Hoge performantie. Met inductieverwarming kunt u de productiviteit van de onderneming verhogen door snelle opstart van installaties en verwarming van producten in korte tijd. De verwarming vindt vrijwel direct plaats na het starten van de installatie. Het is niet nodig om de apparatuur voor te verwarmen of te koelen.
Structurele sterkte. Thermische energie, zoals hierboven al besproken, wordt direct in het metaal gegenereerd, waardoor u de integriteit van het product kunt behouden. Bij gebruik van een inductieverhitter in de productie wordt een minimale hoeveelheid schroot verkregen. Verkrijgen maximaal effect van metaalverwerking, kan het metaal in een speciale vacuümomgeving worden geplaatst, waardoor het wordt beschermd tegen oxidatie.
Hoog energie-efficiëntie... Met een inductieverwarmer kunt u elektrische energie besparen door slechts een kleine hoeveelheid ervan te gebruiken om een krachtig elektromagnetisch veld te genereren. Alle verwachtingen na het opstarten van de installatie worden geminimaliseerd, wat ook productiemiddelen bespaart en u een product met een lagere kostprijs geeft.
Geautomatiseerde werkstroom. Dankzij de software die in de inductiemachine is geïnstalleerd, kan de volledige workflow automatisch worden aangestuurd, waardoor nauwkeurigere verwerkingsresultaten kunnen worden verkregen.
Schone ecologie. Inductieverwarming is milieuvriendelijk. Tijdens werk inductie installatie Nee schadelijke stoffen, en aangezien er geen open vlam is, is er geen rook. De inductieverwarmer heeft: hoog niveau brandveiligheid.

Inductieverwarming is uitstekend is moderne manier, waardoor hoogwaardige en snelle metaalverwerking bij hoge temperaturen kan worden geproduceerd.
U kunt elke vraag over inductieapparatuur stellen op ons forum of door een van de specialisten van het bedrijf te bellen, alle telefoons staan vermeld in de sectie "Contacten".