kupé 

Jak funguje indukční pec? Indukční tavicí pec. Druhy a poddruhy

K ohřevu a tavení kovů v indukčních pecích dochází v důsledku vnitřního ohřevu a změn v krystalických ...

Jak sestavit indukční pec pro tavení kovu doma vlastníma rukama

Tavení kovu indukcí je široce používáno v různých průmyslových odvětvích: metalurgie, strojírenství, klenotnictví. Jednoduchou pec indukčního typu pro tavení kovu doma lze sestavit vlastníma rukama.

Princip fungování

K ohřevu a tavení kovů v indukčních pecích dochází v důsledku vnitřního ohřevu a změn v krystalové mřížce kovu, když jimi procházejí vysokofrekvenční vířivé proudy. Tento proces je založen na jevu rezonance, při kterém mají vířivé proudy maximální hodnotu.

Aby vyvolal proudění vířivých proudů roztaveným kovem, je umístěn v zóně působení elektromagnetického pole induktoru - cívky. Může mít podobu spirály, osmičky nebo trojlístku. Tvar induktoru závisí na velikosti a tvaru ohřívaného obrobku.

Cívka induktoru je připojena ke zdroji střídavého proudu. V průmyslových tavicích pecích se používají průmyslové frekvenční proudy 50 Hz, pro tavení malých objemů kovů ve šperkařství se používají vysokofrekvenční generátory, které jsou účinnější.

Druhy

Vířivé proudy jsou uzavřeny podél obvodu omezeného magnetickým polem induktoru. Proto je ohřev vodivých prvků možný jak uvnitř cívky, tak z její vnější strany.

    Proto jsou indukční pece dvou typů:
  • kanál, ve kterém kanály umístěné kolem induktoru jsou nádobou pro tavení kovů a jádro je umístěno uvnitř;
  • kelímek, používají speciální nádobu - kelímek vyrobený z tepelně odolného materiálu, obvykle vyjímatelný.

kanálová pec příliš celkové a určené pro průmyslové objemy tavení kovů. Používá se při tavení litiny, hliníku a dalších neželezných kovů.

kelímková pec poměrně kompaktní, používají jej klenotníci, radioamatéři, takovou troubu lze sestavit vlastníma rukama a používat doma.

přístroj

    Domácí pec na tavení kovů má docela jednoduchý design a skládá se ze tří hlavních bloků umístěných ve společném těle:
  • vysokofrekvenční alternátor;
  • induktor - kutilské spirálové vinutí měděného drátu nebo trubky;
  • kelímek.

Kelímek je umístěn v induktoru, konce vinutí jsou připojeny ke zdroji proudu. Když vinutím protéká proud, vzniká kolem něj elektromagnetické pole s proměnným vektorem. V magnetickém poli vznikají vířivé proudy směřující kolmo na jeho vektor a procházející uzavřenou smyčkou uvnitř vinutí. Procházejí kovem umístěným v kelímku a zahřívají jej na teplotu tání.

Výhody indukční pece:

  • rychlé a rovnoměrné zahřátí kovu ihned po zapnutí instalace;
  • směrovost vytápění - zahřívá se pouze kov, nikoli celá instalace;
  • vysoká rychlost tavení a homogenita taveniny;
  • nedochází k odpařování legujících složek kovu;
  • instalace je šetrná k životnímu prostředí a bezpečná.

Svařovací invertor lze použít jako generátor indukční pece pro tavení kovu. Generátor můžete sestavit také podle níže uvedených schémat vlastníma rukama.

Pec pro tavení kovu na svařovacím invertoru

Tato konstrukce je jednoduchá a bezpečná, protože všechny měniče jsou vybaveny vnitřní ochranou proti přetížení. Celá sestava pece v tomto případě spočívá v tom, že si vytvoříte induktor vlastníma rukama.

Obvykle se provádí ve formě spirály z měděné tenkostěnné trubky o průměru 8-10 mm. Ohýbá se podle šablony požadovaného průměru, přičemž závity jsou umístěny ve vzdálenosti 5-8 mm. Počet závitů je od 7 do 12 v závislosti na průměru a vlastnostech měniče. Celkový odpor tlumivky musí být takový, aby nezpůsobil nadproud ve střídači, jinak dojde k jeho vypnutí vnitřní ochranou.

Induktor může být namontován v pouzdře vyrobeném z grafitu nebo textolitu a uvnitř může být instalován kelímek. Induktor jednoduše položíte na tepelně odolný povrch. Pouzdro nesmí vést proud, jinak jím projde obvod vířivých proudů a sníží se výkon instalace. Ze stejného důvodu se nedoporučuje umísťovat cizí předměty do zóny tavení.

Při práci ze svařovacího invertoru musí být jeho pouzdro uzemněno! Zásuvka a kabeláž musí být dimenzovány na proud odebíraný měničem.

Topný systém soukromého domu je založen na provozu pece nebo kotle, jehož vysoký výkon a dlouhá nepřetržitá životnost závisí jak na značce a instalaci samotných topných zařízení, tak na správná instalace komín.

Tranzistorová indukční pec: obvod

Je jich mnoho různé cesty sestavte indukční ohřívač vlastníma rukama. Poměrně jednoduché a osvědčené schéma pece pro tavení kovu je znázorněno na obrázku:

    K sestavení instalace vlastníma rukama budete potřebovat následující díly a materiály:
  • dva tranzistory s efektem pole typu IRFZ44V;
  • dvě diody UF4007 (můžete použít i UF4001);
  • rezistor 470 Ohm, 1 W (můžete vzít dva sériově zapojené 0,5 W každý);
  • filmové kondenzátory pro 250 V: 3 kusy s kapacitou 1 mikrofarad; 4 kusy - 220 nF; 1 kus - 470 nF; 1 kus - 330 nF;
  • měděný drát vinutí v smaltované izolaci Ø1,2 mm;
  • měděný drát vinutí v smaltované izolaci Ø2 mm;
  • dva prstence z tlumivek odebraných z napájení počítače.

Postup montáže svépomocí:

  • Tranzistory s efektem pole jsou namontovány na radiátorech. Protože se okruh během provozu velmi zahřívá, musí být radiátor dostatečně velký. Můžete je také nainstalovat na jeden radiátor, ale pak musíte tranzistory izolovat od kovu pomocí těsnění a podložek vyrobených z pryže a plastu. Pinout tranzistorů s efektem pole je znázorněn na obrázku.

  • Je nutné udělat dvě tlumivky. Pro jejich výrobu je měděný drát o průměru 1,2 mm navinut na kroužky odebrané z napájecího zdroje jakéhokoli počítače. Tyto kroužky jsou vyrobeny z práškového feromagnetického železa. Je třeba je navinout od 7 do 15 závitů drátu a snažit se udržet vzdálenost mezi závity.

  • Výše uvedené kondenzátory jsou sestaveny do baterie s celkovou kapacitou 4,7 mikrofaradů. Zapojení kondenzátorů - paralelní.

  • Vinutí induktoru je vyrobeno z měděného drátu o průměru 2 mm. 7-8 závitů vinutí je navinuto na válcový předmět vhodný pro průměr kelímku, přičemž zůstávají dostatečně dlouhé konce pro připojení k obvodu.
  • Připojte prvky na desce podle schématu. Jako zdroj energie je použita baterie 12 V, 7,2 A/h. Proud odebíraný při provozu je cca 10 A, kapacita baterie v tomto případě vystačí na cca 40 minut.V případě potřeby je těleso pece vyrobeno z tepelně odolného materiálu, např. textolitu.Výkon zařízení lze měnit změnou počtu závitů vinutí induktoru a jejich průměru.

Při delším provozu se mohou topné články přehřát! K jejich chlazení můžete použít ventilátor.

Indukční ohřívač pro tavení kovu: video

Lampová indukční trouba

Výkonnější indukční pec pro tavení kovů lze sestavit ručně pomocí elektronických lamp. Schéma zařízení je znázorněno na obrázku.

Pro generování vysokofrekvenčního proudu se používají 4 paralelně zapojené paprskové lampy. Jako induktor je použita měděná trubka o průměru 10 mm. Jednotka je vybavena trimovacím kondenzátorem pro nastavení výkonu. Výstupní frekvence je 27,12 MHz.

K sestavení obvodu potřebujete:

  • 4 elektronky - tetrody, můžete použít 6L6, 6P3 nebo G807;
  • 4 tlumivky pro 100 ... 1000 μH;
  • 4 kondenzátory při 0,01 uF;
  • neonová kontrolka;
  • ladící kondenzátor.

Sestavení zařízení vlastníma rukama:

  1. Induktor je vyroben z měděné trubky a ohýbá ji do tvaru spirály. Průměr závitů je 8-15 cm, vzdálenost závitů je minimálně 5 mm. Konce jsou pocínovány pro připájení k obvodu. Průměr induktoru musí být o 10 mm větší než průměr kelímku umístěného uvnitř.
  2. Umístěte induktor do pouzdra. Může být vyroben z tepelně odolného nevodivého materiálu nebo z kovu, který poskytuje tepelnou a elektrickou izolaci od prvků obvodu.
  3. Kaskády lamp jsou sestaveny podle schématu s kondenzátory a tlumivkami. Kaskády jsou zapojeny paralelně.
  4. Připojte neonovou kontrolku - bude signalizovat připravenost obvodu k provozu. Lampa je přivedena do instalačního pouzdra.
  5. V obvodu je zařazen ladicí kondenzátor s proměnnou kapacitou, jeho rukojeť je rovněž zobrazena na pouzdře.

Pro všechny milovníky lahůdek uzených za studena vám nabízíme, abyste se zde naučili, jak rychle a snadno vyrobit udírnu vlastníma rukama, a zde se můžete seznámit s foto a video návodem na výrobu generátoru kouře uzeného za studena.

Chlazení okruhu

Průmyslové tavírny jsou vybaveny systémem nuceného chlazení pomocí vody nebo nemrznoucí směsi. Vodní chlazení doma bude vyžadovat dodatečné náklady, srovnatelné v ceně s náklady na samotnou tavbu kovů.

Vzduchové chlazení ventilátorem je možné za předpokladu, že je ventilátor dostatečně vzdálený. V opačném případě bude kovové vinutí a další prvky ventilátoru sloužit jako přídavný obvod pro uzavření vířivých proudů, což sníží účinnost instalace.

Prvky elektronických a lampových obvodů jsou také schopny aktivně se zahřívat. Pro jejich chlazení jsou k dispozici radiátory odvádějící teplo.

Opatření pro bezpečnost práce

  • Hlavním nebezpečím při práci s domácí instalací je riziko popálení od zahřátých prvků instalace a roztaveného kovu.
  • Obvod lampy obsahuje prvky s vysokým napětím, takže musí být umístěn v uzavřené skříni, aby se vyloučil náhodný kontakt s prvky.
  • Elektromagnetické pole může ovlivňovat předměty, které jsou mimo skříň zařízení. Proto je před prací lepší obléknout si oblečení bez kovových prvků, odstranit složitá zařízení z oblasti pokrytí: telefony, digitální fotoaparáty.

Domácí tavicí pec na kov lze také použít k rychlému zahřátí kovových prvků, například když jsou pocínovány nebo tvarovány. Charakteristiky prezentovaných instalací lze upravit pro konkrétní zadání změnou parametrů tlumivky a výstupního signálu generátorových soustrojí - lze tak dosáhnout jejich maximální účinnosti.

Indukční pece slouží k tavení kovů a vyznačují se tím, že jsou ohřívány pomocí elektrického proudu. K buzení proudu dochází v induktoru, respektive v neproměnném poli.

V takových konstrukcích se energie přeměňuje několikrát (v tomto pořadí):

  • do elektromagnetického
  • elektrický;
  • tepelný.

Taková kamna umožňují využívat teplo s maximální účinností, což není překvapivé, protože jsou nejpokročilejší ze všech existujících modelů, které fungují na elektřinu.

Poznámka! Indukční provedení jsou dvojího druhu – s jádrem nebo bez něj. V prvním případě je kov umístěn v trubkovém skluzu, který je umístěn kolem induktoru. Jádro je umístěno v samotném induktoru. Druhá možnost se nazývá kelímek, protože v něm je kov s kelímkem již uvnitř indikátoru. O nějakém jádru v tomto případě samozřejmě nemůže být řeč.

V dnešním článku si povíme, jak na toDIY indukční trouba.

Klady a zápory indukčních konstrukcí

Mezi mnoha výhodami jsou následující:

  • čistota a bezpečnost životního prostředí;
  • zvýšená homogenita taveniny v důsledku aktivního pohybu kovu;
  • rychlost - troubu lze používat téměř okamžitě po zapnutí;
  • zóna a soustředěná orientace energie;
  • vysoká rychlost tání;
  • nedostatek odpadu z legujících látek;
  • schopnost upravit teplotu;
  • četné technické možnosti.

Ale jsou tu i nevýhody.

  1. Struska se zahřívá kovem, v důsledku čehož má nízkou teplotu.
  2. Pokud je struska studená, pak je velmi obtížné odstranit fosfor a síru z kovu.
  3. Mezi cívkou a taveným kovem se magnetické pole rozptýlí, takže bude nutné snížit tloušťku obložení. To brzy povede k tomu, že samotná podšívka selže.

Video - Indukční pec

Průmyslová aplikace

Obě varianty provedení se používají při tavení železa, hliníku, oceli, hořčíku, mědi a drahých kovů. Užitný objem takových konstrukcí se může pohybovat od několika kilogramů do několika stovek tun.

Pece pro průmyslové použití se dělí na několik typů.

  1. Středofrekvenční konstrukce se běžně používají ve strojírenství a metalurgii. S jejich pomocí se taví ocel a při použití grafitových kelímků se taví i barevné kovy.
  2. Průmyslová frekvenční provedení se používají při tavení železa.
  3. Odporové konstrukce jsou určeny pro tavení hliníku, hliníkových slitin, zinku.

Poznámka! Právě indukční technologie tvořila základ populárnějších zařízení – mikrovlnných trub.

domácí použití

Indukční tavicí pec se ze zřejmých důvodů v domácnosti používá jen zřídka. Ale technologie popsaná v článku se nachází téměř ve všech moderní domy a byty. Jedná se o výše zmíněné mikrovlny a indukční sporáky a elektrické trouby.

Vezměme si například talíře. Ohřívají nádobí díky indukčním vířivým proudům, v důsledku čehož dochází k ohřevu téměř okamžitě. Je charakteristické, že není možné zapnout hořák, na kterém není žádné nádobí.

Účinnost indukčních sporáků dosahuje 90 %. Pro srovnání: u elektrických sporáků je to asi 55-65% a u plynových sporáků - ne více než 30-50%. Ale spravedlivě stojí za zmínku, že provoz popsaných kamen vyžaduje speciální pokrmy.

Domácí indukční trouba

Není to tak dávno, co domácí radioamatéři jasně ukázali, že si můžete vyrobit indukční pec sami. Dnes existuje mnoho různých schémat a výrobních technologií, ale my jsme uvedli pouze nejoblíbenější z nich, což znamená nejúčinnější a snadno implementovatelné.

Indukční pec z vysokofrekvenčního generátoru

Níže je uveden elektrický obvod pro výrobu domácího zařízení z vysokofrekvenčního (27,22 megahertzového) generátoru.

Kromě generátoru bude montáž vyžadovat čtyři vysoce výkonné žárovky a těžkou lampu pro indikátor připravenosti k práci.

Poznámka! Hlavním rozdílem mezi pecí vyrobenou podle tohoto schématu je rukojeť kondenzátoru - v tomto případě je umístěna venku.

Navíc se kov v cívce (induktoru) roztaví v zařízení nejmenšího výkonu.

Při výrobě je třeba mít na paměti několik věcí důležité body, ovlivňující rychlost desky kovu. Tohle je:

  • Napájení;
  • frekvence;
  • vířivé ztráty;
  • intenzita přenosu tepla;
  • ztráta hystereze.

Zařízení bude napájeno ze standardní sítě 220 V, avšak s předinstalovaným usměrňovačem. Pokud je pec určena k vytápění místnosti, pak se doporučuje použít nichromovou spirálu, a pokud pro tavení, pak grafitové kartáče. Pojďme se s každou ze struktur podrobněji seznámit.

Video - Konstrukce svařovacího invertoru

Podstata návrhu je následující: je nainstalována dvojice grafitových kartáčů a mezi ně je nalit prášková žula, načež je připojen redukční transformátor. Je charakteristické, že při tavení se člověk nemůže bát úrazu elektrickým proudem, protože není třeba používat 220 V.

Technologie montáže

Krok 1. Základna je sestavena - krabice šamotových cihel o rozměrech 10x10x18 cm, položená na žáruvzdorné dlaždici.

Krok 2. Boxování je zakončeno azbestovou lepenkou. Po navlhčení vodou materiál změkne, což vám umožní dát mu jakýkoli tvar. V případě potřeby lze konstrukci omotat ocelovým drátem.

Poznámka! Rozměry krabice se mohou lišit v závislosti na výkonu transformátoru.

Krok 3 Nejlepší možnost pro grafitovou pec - transformátor ze svařovacího stroje o výkonu 0,63 kW. Pokud je transformátor navržen pro 380 V, lze jej převinout, ačkoli mnoho zkušených elektrikářů říká, že můžete nechat vše tak, jak je.

Krok 4. Transformátor je obalený tenkým hliníkem - takže konstrukce se během provozu příliš nezahřeje.

Krok 5. Jsou instalovány grafitové kartáče, na dně krabice je instalován jílový substrát - takže se roztavený kov nerozšíří.

Hlavní výhodou takové pece je vysoká teplota, která je vhodná i pro tavení platiny nebo palladia. Ale mezi mínusy je rychlé zahřátí transformátoru, malý objem (najednou nelze tavit více než 10 g). Z tohoto důvodu bude pro tavení velkých objemů vyžadována jiná konstrukce.

Takže pro tavení velkých objemů kovu je nutná pec s nichromovým drátem. Princip fungování návrhu je poměrně jednoduchý: elektřina se přivádí do nichromové spirály, která kov zahřívá a taví. Na webu existuje mnoho různých vzorců pro výpočet délky drátu, ale všechny jsou v zásadě stejné.

Krok 1. Pro spirálu je použit nichrom ø0,3 mm, asi 11 m dlouhý.

Krok 2. Drát musí být navinut. K tomu potřebujete rovnou měděnou trubku ø5 mm - na ní je namotaná spirála.

Krok 3. Jako kelímek se použije malá keramická trubka ø1,6 cm a 15 cm dlouhá, jeden konec trubky je ucpaný azbestovou nití, aby roztavený kov nevytékal.

Krok 4. Po kontrole výkonu a spirály je položena kolem potrubí. Zároveň je mezi závity umístěn stejný azbestový závit - zabrání zkratu a omezí přístup kyslíku.

Krok 5. Hotová cívka je umístěna v kazetě z vysoce výkonné lampy. Takové kazety jsou obvykle keramické a mají požadovanou velikost.

Výhody takového designu:

  • vysoká produktivita (až 30 g na běh);
  • rychlé zahřátí (asi pět minut) a dlouhé chlazení;
  • snadné použití - je vhodné nalít kov do forem;
  • rychlá výměna spirály v případě vyhoření.

Ale jsou tu samozřejmě i nevýhody:

  • nichrom vyhoří, zvláště pokud je spirála špatně izolovaná;
  • nejistota - zařízení je připojeno k síti 220V.

Poznámka! Do sporáku nemůžete přidat kov, pokud je tam předchozí část již roztavena. V opačném případě se veškerý materiál rozsype po místnosti a navíc může poranit oči.

Jako závěr

Jak vidíte, indukční pec si stále můžete vyrobit svépomocí. Ale abych byl upřímný, popisovaný design (jako vše dostupné na internetu) není přímo pec, ale laboratorní střídač Kukhtetsky. Sestavit plnohodnotnou indukční konstrukci doma je prostě nemožné.

Hlavní editor







Jak vyrobit indukční ohřívač vlastníma rukama?

Elektrické ohřívače

Indukční ohřívače fungují na principu „získání proudu z magnetismu“. Ve speciální cívce se generuje vysoce výkonné střídavé magnetické pole, které v uzavřeném vodiči vytváří vířivé elektrické proudy.


Uzavřeným vodičem u indukčních sporáků je kovové nádobí, které je ohříváno vířivými elektrickými proudy. Obecně platí, že princip fungování takových zařízení není složitý a s malými znalostmi ve fyzice a elektrotechnice nebude obtížné sestavit indukční ohřívač vlastníma rukama.

Následující zařízení lze vyrobit nezávisle:

  1. Zařízení pro ohřev chladicí kapaliny v topném kotli.
  2. Mini trouby pro tavení kovů.
  3. Talíře pro vaření jídla.

Indukční vařič pro kutily musí být vyroben v souladu se všemi normami a pravidly pro provoz těchto zařízení. Pokud je elektromagnetické záření nebezpečné pro člověka vyzařováno mimo skříň v bočních směrech, je přísně zakázáno takové zařízení používat.

Kromě toho velký problém při konstrukci sporáku spočívá ve výběru materiálu pro základnu varné desky, který musí splňovat následující požadavky:

  1. Ideální pro vedení elektromagnetického záření.
  2. Není vodivý.
  3. Odolá vysoké teplotní zátěži.

V domácích varných deskách indukční plochy při domácí výrobě se používá drahá keramika indukční vařič, najít hodnou alternativu k takovému materiálu je docela obtížné. Pro začátek byste proto měli navrhnout něco jednoduššího, například indukční pec na kalení kovů.

Návod na výrobu


 Obrázek 1. Elektrické schéma indukční ohřev tělo
Obrázek 2. Zařízení.
Obrázek 3. Schéma jednoduchého indukčního ohřívače

Pro výrobu pece budete potřebovat následující materiály a nástroje:

  • páječka;
  • pájka;
  • textolitová deska.
  • mini vrtačka.
  • radioelementy.
  • teplovodivá pasta.
  • chemická činidla pro leptání desek.

Další materiály a jejich vlastnosti:

  1. Chcete-li vytvořit cívku, který bude vyzařovat střídavé magnetické pole nutné pro ohřev, je nutné připravit kus měděné trubky o průměru 8 mm a délce 800 mm.
  2. Výkonné výkonové tranzistory jsou nejdražší částí domácí indukční instalace. Pro montáž obvodu generátoru frekvence je nutné připravit 2 takové prvky. Pro tyto účely jsou vhodné tranzistory značek: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Při výrobě obvodu jsou použity 2 identické z uvedených tranzistorů s efektem pole.
  3. Pro výrobu oscilačního obvodu budete potřebovat keramické kondenzátory s kapacitou 0,1 mF a provozním napětím 1600 V. Aby se v cívce vytvořil střídavý proud o vysokém výkonu, je potřeba 7 takových kondenzátorů.
  4. Během provozu takového indukčního zařízení tranzistory s efektem pole se velmi zahřejí a pokud k nim nejsou připojeny radiátory z hliníkové slitiny, po několika sekundách provozu na maximální výkon tyto prvky selžou. Tranzistory by měly být umístěny na chladiče přes tenkou vrstvu teplovodivé pasty, jinak bude účinnost takového chlazení minimální.
  5. Diody, které se používají v indukčním ohřívači, musí mít ultra rychlý účinek. Nejvhodnější pro tento obvod, diody: MUR-460; UV-4007; HER-307.
  6. Rezistory použité v okruhu 3: 10 kOhm s výkonem 0,25 W - 2 ks. a výkon 440 ohmů - 2 watty. Zenerovy diody: 2 ks. s provozním napětím 15 V. Výkon zenerových diod musí být minimálně 2 watty. U indukce se používá tlumivka pro připojení k výkonovým výstupům cívky.
  7. Pro napájení celého zařízení budete potřebovat napájecí zdroj s kapacitou až 500.W. a napětí 12 - 40 V. Toto zařízení můžete napájet z autobaterie, ale při tomto napětí nedosáhnete nejvyššího výkonu.


 Samotný proces výroby elektronického generátoru a cívky trvá trochu času a probíhá v následujícím pořadí:

  1. Z měděná trubka vyrobí se spirála o průměru 4 cm.K vytvoření spirály by člověk měl měděná trubka našroubujte na tyč s rovnou plochou o průměru 4 cm Spirála by měla mít 7 závitů, které by se neměly dotýkat. Na 2 koncích trubice jsou připájeny montážní kroužky pro připojení k tranzistorovým radiátorům.
  2. Deska s plošnými spoji je vyrobena podle schématu. Pokud je možné dodat polypropylenové kondenzátory, pak vzhledem k tomu, že takové prvky mají minimální ztráty a stabilní provoz při velkých amplitudách kolísání napětí, bude zařízení pracovat mnohem stabilněji. Kondenzátory v obvodu jsou instalovány paralelně a tvoří oscilační obvod s měděnou cívkou.
  3. Kovové topení se vyskytuje uvnitř cívky po připojení obvodu ke zdroji napájení nebo baterii. Při zahřívání kovu je nutné zajistit, aby nedocházelo ke zkratu vinutí pružiny. Pokud se zahřátého kovu dotknete 2 závitů cívky současně, tranzistory okamžitě selžou.


  1. Při provádění pokusů o zahřívání a kalení kovů, uvnitř indukční cívky může být teplota značná a dosahuje až 100 stupňů Celsia. Tento topný efekt lze využít k ohřevu vody pro domácí potřeby nebo pro vytápění domu.
  2. Schéma ohřívače diskutované výše (obrázek 3), při maximální zátěži je schopen poskytnout vyzařování magnetické energie uvnitř cívky rovné 500 wattům. Takový výkon nestačí k ohřevu velkého objemu vody a konstrukce vysoce výkonné indukční cívky bude vyžadovat výrobu obvodu, ve kterém bude nutné použít velmi drahé rádiové prvky.
  3. Rozpočtové řešení pro organizaci indukčního ohřevu kapaliny, je použití několika zařízení popsaných výše, uspořádaných v sérii. V tomto případě musí být spirály na stejném vedení a nesmí mít společný kovový vodič.
  4. jako výměník teplaje použita nerezová trubka o průměru 20 mm. Na potrubí je „navlečeno“ několik indukčních spirál, takže výměník tepla je uprostřed spirály a nedochází ke kontaktu se svými závity. Při současném zařazení 4 takových zařízení bude topný výkon asi 2 kW, což již stačí pro průtokový ohřev kapaliny s malou cirkulací vody na hodnoty umožňující použití tohoto provedení v dodávce. teplá voda malý dům.
  5. Pokud takové topné těleso připojíte k dobře izolované nádrži, který bude umístěn nad ohřívačem, výsledkem bude kotlový systém, ve kterém bude ohřev kapaliny probíhat uvnitř nerezové trubky, ohřátá voda bude stoupat a na její místo nastoupí chladnější kapalina.
  6. Pokud je plocha domu významná, počet indukčních cívek lze zvýšit až na 10 kusů.
  7. Výkon takového kotle lze snadno upravit vypnutím nebo zapnutím spirálek. Čím více současně zapnutých sekcí, tím větší bude výkon takto pracujícího topného zařízení.
  8. K napájení takového modulu potřebujete výkonný napájecí zdroj. Pokud je tam měnič svářečka stejnosměrný proud, pak je možné z něj vyrobit měnič napětí požadovaného výkonu.
  9. Vzhledem k tomu, že systém funguje na stejnosměrný elektrický proud, která nepřesahuje 40 V, provoz takového zařízení je relativně bezpečný, hlavní věcí je zajistit pojistkový blok v napájecím obvodu generátoru, který v případě zkratu odpojí systém od napětí, čímž se eliminuje možnost požáru.
  10. Tímto způsobem je možné organizovat „bezplatné“ vytápění domu za předpokladu, že jsou instalovány baterie pro napájení indukčních zařízení, která budou nabíjena pomocí solární a větrné energie.
  11. Baterie by měly být kombinovány v sekcích po 2, zapojeny do série. V důsledku toho bude napájecí napětí s takovým připojením nejméně 24 V., což zajistí provoz kotle při vysokém výkonu. Sériové zapojení navíc sníží proud v obvodu a prodlouží životnost baterie.


  1. Vykořisťování domácí zařízení indukční ohřev, ne vždy umožňuje vyloučit šíření elektromagnetického záření škodlivého pro člověka, proto by měl být indukční kotel instalován v nebytovém prostoru a stíněný pozinkovanou ocelí.
  2. Povinné při práci s elektřinou je třeba dodržovat bezpečnostní předpisy a zejména pro sítě 220 V AC.
  3. Jako experiment může být vyrobeno varná deska pro vaření jídla podle schématu uvedeného v článku, ale nedoporučuje se toto zařízení neustále provozovat kvůli nedokonalostem vlastní výroba stínění tohoto zařízení, z tohoto důvodu vystavení lidského těla škodlivému elektromagnetickému záření, které může nepříznivě ovlivnit zdraví.

Domácí indukční pec si poradí s tavením relativně malých částí kovu. Takové ohniště však nepotřebuje komín ani měch, který pumpuje vzduch do tavicí zóny. A lze umístit celou konstrukci takové pece lavice. Proto ohřev elektrickou indukcí je optimální způsob tavení kovů doma. A v tomto článku budeme zvažovat návrhy a montážní schémata takových pecí.

Jak funguje indukční pec - generátor, induktor a kelímek

V továrních dílnách najdete kanálové indukční pece pro tavení neželezných a železných kovů. Tyto instalace mají velmi vysoký výkon, který je nastaven vnitřním magnetickým obvodem, který zvyšuje hustotu elektromagnetického pole a teplotu v kelímku pece.

nicméně kanálové struktury spotřebovávají velké porce energie a zabírají mnoho místa, proto se doma a v malých dílnách používá instalace bez magnetického obvodu - kelímková pec pro tavení neželezných / železných kovů. Takový design lze sestavit i vlastníma rukama, protože instalace kelímku se skládá ze tří hlavních součástí:

  • Generátor, který vyrábí střídavý proud o vysokých frekvencích, které jsou nezbytné pro zvýšení hustoty elektromagnetického pole v kelímku. Navíc, pokud lze průměr kelímku porovnat s dlouhovlnnou frekvencí střídavého proudu, pak taková konstrukce umožní transformaci na Termální energie až 75 procent elektřiny spotřebované instalací.
  • Induktor je měděná spirála vytvořená na základě přesného výpočtu nejen průměru a počtu závitů, ale také geometrie drátu použitého v tomto procesu. Obvod induktoru musí být naladěn tak, aby získal výkon v důsledku rezonance s generátorem, nebo spíše s frekvencí napájecího proudu.
  • Kelímek je žáruvzdorná nádoba, ve které probíhají veškeré tavicí práce, zahájené v důsledku výskytu vířivých proudů v kovové struktuře. V tomto případě jsou průměr kelímku a další rozměry této nádoby určeny přesně podle charakteristik generátoru a induktoru.

Sestavit takovou troubu zvládne každý radioamatér. K tomu potřebuje najít správné schéma a zásobit se materiály a díly. Seznam toho všeho najdete níže.

Z čeho jsou pece sestaveny - vybíráme materiály a díly

Konstrukce podomácku vyrobené kelímkové pece je založena na nejjednodušším laboratorním invertoru Kukhtetsky. Schéma této instalace na tranzistorech je následující:

Na základě tohoto schématu budete schopni sestavit indukční pec pomocí následujících komponent:

  • dva tranzistory - nejlépe typ pole a značka IRFZ44V;
  • měděný drát o průměru 2 mm;
  • dvě diody značky UF4001, ještě lepší - UF4007;
  • dva škrticí kroužky - lze je vyjmout ze starého napájecího zdroje z pracovní plochy;
  • tři kondenzátory s kapacitou 1 mikrofarad každý;
  • čtyři kondenzátory s kapacitou 220 nF každý;
  • jeden kondenzátor s kapacitou 470 nF;
  • jeden kondenzátor s kapacitou 330 nF;
  • jeden 1 wattový odpor (nebo 2 odpory po 0,5 wattu), navržený pro odpor 470 ohmů;
  • měděný drát o průměru 1,2 mm.

Kromě toho budete potřebovat pár chladičů - dají se vyjmout ze starých základních desek nebo chladičů CPU a ze starého nepřerušitelného zdroje napájení 12 V dobíjecí baterie s kapacitou alespoň 7200 mAh. Pec roztaví tyčový kov, které lze držet za studený konec.

Pokyny pro montáž krok za krokem - jednoduché operace

Vytiskněte a zavěste na plochu výkres Kukhteckého laboratorního střídače. Poté rozložte všechny rádiové součástky podle tříd a značek a zahřejte páječku. Připojte dva tranzistory k chladičům. A pokud pracujete s kamny déle než 10-15 minut v kuse, připevněte chladiče z počítače na radiátory připojením k funkčnímu zdroji. Schéma zapojení pro tranzistory řady IRFZ44V je následující:

Vezměte 1,2 mm měděný drát a naviňte jej kolem feritových kroužků, přičemž udělejte 9-10 otáček. V důsledku toho dostanete škrtící klapky. Vzdálenost mezi závity je určena průměrem prstence na základě rovnoměrnosti rozteče. V zásadě lze vše dělat „od oka“, přičemž se počet otáček mění v rozsahu od 7 do 15 otáček. Sestavte baterii kondenzátorů zapojením všech částí paralelně. V důsledku toho byste měli získat baterii 4,7 mikrofaradů.

Nyní vytvořte induktor z 2mm měděného drátu. Průměr závitů se v tomto případě může rovnat průměru porcelánového kelímku nebo 8-10 centimetrů. Počet otáček by neměl přesáhnout 7-8 kusů. Pokud se vám během procesu testování zdá výkon pece nedostatečný, předělejte konstrukci induktoru změnou průměru a počtu závitů. Proto je v prvním páru lepší, aby kontakty induktoru nebyly pájené, ale odnímatelné. Dále sestavte všechny prvky na desce plošných spojů na základě výkresu laboratorního invertoru Kukhtetského. A k napájecím kontaktům připojte baterii 7200 mAh. To je vše.

Indukční tavicí pec se v posledních několika desetiletích používá k tavení kovů a slitin. Zařízení je široce používáno v metalurgických a strojírenských oborech a také ve šperkařství. V případě potřeby lze jednoduchou verzi tohoto zařízení vyrobit ručně. Zvažte podrobněji princip fungování a vlastnosti použití indukční pece.

Princip indukčního ohřevu

Aby kov přešel z jednoho stavu agregace do druhého, je nutné jej zahřát na dostatečně vysokou teplotu. Navíc každý kov a slitina má svůj vlastní bod tání, který závisí na chemickém složení a dalších faktorech. Indukční tavicí pec provádí ohřev materiálu zevnitř vytvářením vířivých proudů, které procházejí krystalovou mřížkou. Uvažovaný proces je spojen s fenoménem rezonance, který způsobuje zvýšení síly vířivých proudů.

Princip fungování zařízení má následující vlastnosti:

  1. Prostor, který je vytvořen uvnitř cívky, slouží k uložení obrobku. V průmyslových podmínkách je možné tento způsob ohřevu použít pouze v případě, že vznikne velké zařízení, do kterého bude možné umístit různě velkou vsázku.
  2. Instalovaná cívka může mít různý tvar, například osmičky, ale nejběžnější je spirála. Je třeba mít na paměti, že tvar cívky se volí v závislosti na vlastnostech obrobku vystaveného zahřívání.

Pro vytvoření střídavého magnetického pole je zařízení připojeno k domácí elektrické síti. Pro zlepšení kvality získané slitiny s vysokou tekutostí se používají vysokofrekvenční generátory.

Zařízení a použití indukční pece

V případě potřeby můžete vytvořit indukční pec pro tavení kovu z improvizovaných materiálů. Klasický design má tři bloky:

  1. Generátor, který vytváří vysokofrekvenční proud střídavého typu. Právě on vytváří elektrický proud, který se přeměňuje na magnetické pole procházející materiálem a urychlující pohyb částic. Díky tomu dochází k přechodu kovu nebo slitin z pevného do kapalného stavu.
  2. Induktor je zodpovědný za vytvoření magnetického pole, které zahřívá kov.
  3. Kelímek je určen k roztavení materiálu. Je umístěn v tlumivce a vinutí je připojeno ke zdrojům proudu.

Proces přeměny elektrického proudu na magnetické pole se dnes používá nejvíce různá průmyslová odvětví průmysl.

Mezi hlavní výhody induktoru patří následující body:

  1. Moderní zařízení je schopno nasměrovat magnetické pole a tím zvýšit účinnost. Jinými slovy, ohřívá se náplň, nikoli zařízení.
  2. Díky rovnoměrnému rozložení magnetického pole se obrobek zahřívá rovnoměrně. V tomto případě od okamžiku zapnutí zařízení až po roztavení náboje to trvá velký početčas.
  3. Jednotnost výsledné slitiny, stejně jako její vysoká kvalita.
  4. Při zahřívání a tavení kovu nevznikají žádné výpary.
  5. Samotná instalace je bezpečná pro použití, nezpůsobuje tvorbu toxických látek.

Je toho prostě obrovské množství různé možnosti provedení vlastní výroby indukční pece, každý má své specifické vlastnosti.

Typy indukčních pecí

S ohledem na klasifikaci zařízení poznamenáváme, že ohřev obrobků může probíhat uvnitř i vně cívky. To je důvod, proč existují dva typy indukčních pecí:

  1. Kanál. Tento druh zařízení má malé kanály, které jsou umístěny kolem induktoru. Pro generování střídavého magnetického pole je uvnitř umístěno jádro.
  2. Kelímek. Tento design se vyznačuje přítomností speciální nádoby, která se nazývá kelímek. Je vyrobena z žáruvzdorného kovu s vysokým bodem tání.

Je důležité, aby kanálové indukční pece měly velké celkové rozměry a jsou určeny pro průmyslové tavení kovů. Díky kontinuálnímu procesu tavení lze získat velký objem roztaveného kovu. Kanálové indukční pece se používají pro tavení hliníku a litiny, ale i jiných neželezných slitin.

Kelímkové indukční pece se vyznačují relativně malá velikost. Ve většině případů se tento druh zařízení používá ve šperkařství, stejně jako při tavení kovu doma.

Vytvořením pece s vlastními rukama můžete upravit výkon, u kterého se mění počet otáček. Je třeba mít na paměti, že se zvýšením výkonu zařízení je zapotřebí větší baterie, protože se zvyšuje indikátor spotřeby energie. Pro snížení teploty hlavních konstrukčních prvků je instalován ventilátor. Při dlouhodobém provozu pece se její hlavní prvky mohou výrazně zahřát, což je třeba vzít v úvahu.

Indukční pece s lampami jsou také široce používány. Podobný design lze vyrobit nezávisle. Proces montáže má následující vlastnosti:

  1. Měděná trubka se používá k vytvoření induktoru, pro který je ohnuta do spirály. Konce musí být také velké, což je nutné pro připojení zařízení ke zdroji proudu.
  2. Induktor by měl být umístěn v krytu. Je vyrobena z tepelně odolného materiálu, který dokáže odrážet teplo.
  3. Kaskády lamp jsou zapojeny podle schématu s kondenzátory a tlumivkami.
  4. Je připojena neonová kontrolka. Je součástí obvodu, aby signalizoval, že je zařízení připraveno k provozu.
  5. K systému je připojen ladicí kondenzátor s proměnnou kapacitou.

Důležitým bodem je, jak lze systém chladit. Během provozu téměř všech indukčních pecí se hlavní konstrukční prvky mohou zahřát na vysoké teploty. Průmyslová zařízení mají systém nuceného chlazení, který běží na vodu nebo nemrznoucí směs. Chcete-li vytvořit design vodního chlazení vlastníma rukama, je zapotřebí poměrně hodně peněz.

Doma je instalován systém chlazení vzduchu. K tomu jsou instalovány ventilátory. Měly by být umístěny tak, aby zajišťovaly nepřetržitý proud studeného vzduchu k hlavním prvkům konstrukce pece.

K tavení lze použít indukční pec malé množství kovů, separace a čištění drahých kovů, pro ohřev kovových výrobků za účelem jejich kalení nebo temperování.

Kromě toho jsou taková kamna navržena pro vytápění domu. Indukční pece jsou komerčně dostupné, ale je zajímavější a levnější vyrobit takovou troubu vlastníma rukama.

Princip činnosti indukční pece je založen na ohřevu materiálu pomocí vířivých proudů.

K získání takových proudů se používá tzv. induktor, což je induktor obsahující pouze několik závitů tlustého drátu.

Induktor je napájen ze sítě střídavého proudu 50 Hz (někdy přes snižovací transformátor) nebo z vysokofrekvenčního generátoru.

Střídavý proud protékající induktorem vytváří střídavé magnetické pole, které prostupuje prostorem. Pokud se v tomto prostoru najde nějaký materiál, pak se v něm indukují proudy, které začnou tento materiál ohřívat. Pokud je tímto materiálem voda, jeho teplota vzroste, a pokud je to kov, po chvíli se začne tavit.

Indukční pece jsou dvou typů:

  • pece s magnetickým jádrem;
  • pece bez magnetického obvodu.

Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma typy pecí spočívá v tom, že v prvním případě je induktor umístěn uvnitř taveného kovu a ve druhém - venku. Přítomnost magnetického obvodu zvyšuje hustotu magnetického pole pronikajícího do kovu umístěného v kelímku, což usnadňuje jeho ohřev.

Příkladem indukční pece s magnetickým jádrem je kanálová indukční pec. Schéma takové pece zahrnuje uzavřený magnetický obvod z transformátorové oceli, na kterém je umístěno primární vinutí - induktor a prstencový kelímek, ve kterém je umístěn materiál pro tavení. Kelímek je vyroben z tepelně odolného dielektrika. Napájení takové instalace se provádí ze sítě střídavého proudu s frekvencí 50 Hz nebo generátoru se zvýšenou frekvencí 400 Hz.

Takové pece se používají k tavení duralu, neželezných kovů nebo k výrobě vysoce kvalitní litiny.

Kelímkové pece, které nemají magnetický obvod, jsou běžnější. Absence magnetického obvodu v peci vede k tomu, že magnetické pole, vytvořené proudy průmyslová frekvence, silně rozptýlená v okolním prostoru. A aby se zvýšila hustota magnetického pole v dielektrickém kelímku s tavným materiálem, je nutné použít vyšší frekvence. Má se za to, že pokud je indukční obvod naladěn na rezonanci s frekvencí napájecího napětí a průměr kelímku je úměrný vlnové délce rezonance, může být až 75 % energie elektromagnetického pole koncentrováno v oblast kelímku.

Schéma výroby indukční pece

Studie ukázaly, že pro zajištění účinného tavení kovů v kelímkové peci je žádoucí, aby frekvence napětí napájejícího induktor převyšovala rezonanční frekvenci 2-3krát. To znamená, že taková pec pracuje na druhé nebo třetí harmonické frekvenci. Navíc při provozu na takto vyšších frekvencích dochází k lepšímu promíchání slitiny, což zlepšuje její kvalitu. Režim využívající ještě vyšší frekvence (pátá nebo šestá harmonická) lze použít pro povrchové nauhličování nebo kalení kovu, což je spojeno s výskytem skinefektu, tedy vytlačením vysokofrekvenčního elektromagnetického pole na povrch obrobek.

Závěry pro oddíl:

  1. Existují dvě verze indukční pece - s magnetickým obvodem a bez magnetického obvodu.
  2. Kanálová pec, která patří k první verzi pecí, je složitější konstrukce, ale může být napájena přímo ze sítě 50 Hz nebo ze sítě se zvýšenou frekvencí 400 Hz.
  3. Kelímková pec, která patří k pecím druhého typu, je konstrukčně jednodušší, ale vyžaduje vysokofrekvenční generátor pro napájení induktoru.

Pokud je trouba ohřívač pro praktické potřeby je pak potřeba krb pro dekoraci a pohodlí. , stejně jako příklad objednání krbu s obloukem.

Přečtěte si o tom, jak vybrat správný elektrický kotel.

A zde se dozvíte, jak funguje automatizace pro plynové topné kotle. Kotle podle způsobu instalace a typů těkavých systémů.

Konstrukce a parametry indukčních pecí

Sušší

Jednou z možností, jak vyrobit indukční pec vlastními rukama, je kanál.

Pro jeho výrobu můžete použít konvenční svařovací transformátor pracující na frekvenci 50 Hz.

V tomto případě musí být sekundární vinutí transformátoru nahrazeno prstencovým kelímkem.

V takové peci lze roztavit až 300-400 g neželezných kovů a spotřebuje to 2-3 kW energie. Taková pec bude mít vysokou účinnost a umožní tavit vysoce kvalitní kov.

Hlavním problémem při výrobě kanálové indukční pece vlastníma rukama je získání vhodného kelímku.

Pro výrobu kelímku by měl být použit materiál s vysokými dielektrickými vlastnostmi a vysokou pevností. Jako například elektroporcelán. Ale takový materiál není snadné najít, ale ještě obtížnější je zpracovat doma.

kelímek

Nejdůležitější prvky kelímkové pece indukčního typu jsou:

  • induktor;
  • generátor napájecího napětí.

Jako induktor pro kelímkové pece s výkonem do 3 kW můžete použít měděnou trubku nebo drát o průměru 10 mm nebo měděnou sběrnici o průřezu 10 mm². Průměr induktoru může být asi 100 mm. Počet otáček je od 8 do 10.

V tomto případě existuje mnoho modifikací induktoru. Může být například vyroben ve formě osmičky, trojlístku nebo jiného tvaru.

Během provozu se induktor obvykle velmi zahřívá. U průmyslových vzorků pro induktor se používá vodní chlazení závitů.

Doma je použití této metody obtížné, ale induktor může normálně pracovat 20-30 minut, což je docela dost na domácí úkoly.

Tento způsob činnosti induktoru však způsobuje výskyt vodního kamene na jeho povrchu, což prudce snižuje účinnost pece. Proto je čas od času nutné vyměnit induktor za nový. Někteří odborníci doporučují zakrýt induktor tepelně odolným materiálem na ochranu před přehřátím.

Vysokofrekvenční alternátor je dalším důležitým prvkem kelímkové pece indukčního typu. Lze zvážit několik typů takových generátorů:

  • tranzistorový generátor;
  • tyristorový generátor;
  • MOSFET generátor.

Nejjednodušším alternátorem pro napájení induktoru je samobuzený generátor, jehož obvod má jeden tranzistor typu KT825, dva odpory a cívku zpětná vazba. Takový generátor může generovat výkon až 300 W a výkon generátoru se upravuje změnou konstantního napětí zdroje energie. Napájení musí poskytovat až 25 A.

Generátor na bázi tyristoru navržený pro kelímkovou pec obsahuje tyristor typu T122-10-12, dinistor KN102E, řadu diod a pulzní transformátor v obvodu. Tyristor pracuje v pulzním režimu.

DIY indukční pec

Takové mikrovlnné záření může nepříznivě ovlivnit lidské zdraví. V souladu s ruskými bezpečnostními normami je povoleno pracovat s vysokofrekvenčními vibracemi při hustotě toku elektromagnetické energie nejvýše 1-30 mW / m². U tohoto generátoru, jak ukazují výpočty, toto záření ve vzdálenosti 2,5 m od zdroje dosahuje 1,5 W / m². Tato hodnota je nepřijatelná.

Obvod oscilátoru MOSFET obsahuje čtyři MOSFETy typu IRF520 a IRFP450 a jedná se o push-pull oscilátor s nezávislým buzením a tlumivkou obsaženou v můstkovém obvodu. Jako hlavní oscilátor je použit čip IR2153. K chlazení tranzistorů je zapotřebí chladič o ploše alespoň 400 cm² a proudění vzduchu.
Tento generátor může dodávat výkon až 1 kW a měnit kmitočet kmitů v rozsahu od 10 kHz do 10 MHz. Díky tomu může pec s generátorem tohoto typu pracovat jak v tavícím režimu, tak v plošném ohřevu.

Upéct dlouhé hoření může pracovat na jedné kartě od 10 do 20 hodin. Při výrobě je nutné vzít v úvahu konstrukční vlastnosti tak, aby vydávala maximum tepla minimální náklady energie. Informace o tom, jak správně sestavit troubu, si přečtěte na našem webu.

Možná budete mít zájem dozvědět se o plynové ohřívače pro garáž. Co by to mělo být, aby bylo zajištěno teplo a bezpečí, přečtěte si materiál.

Využití topení

K vytápění domácnosti se kamna tohoto typu obvykle používají ve spojení s teplovodním kotlem.

Jednou z možností podomácku vyrobeného teplovodního kotle indukčního typu je provedení, které ohřívá potrubí protékající vodou pomocí induktoru, který je napájen ze sítě pomocí RF svářecího invertoru.

Jak však analýza takových systémů ukazuje, v důsledku velkých energetických ztrát elektromagnetického pole v dielektrické trubici je účinnost takových systémů extrémně nízká. Kromě toho je k vytápění domu zapotřebí velmi velké množství elektřiny, což činí takové vytápění ekonomicky nerentabilním.

Z této části můžeme vyvodit závěr:

  1. Nejpřijatelnější možností pro indukční pec pro kutily je verze s kelímkem s tranzistorovým generátorem energie MOS.
  2. Použití indukční pece pro kutily k vytápění vašeho domova není ekonomicky životaschopné. V tomto případě je lepší zakoupit tovární systém.

Provozní vlastnosti

Důležitou otázkou při používání indukční trouby je bezpečnost.

Jak bylo uvedeno výše, pece kelímkového typu používají vysokofrekvenční napájecí zdroje.

Proto při provozu indukční pece musí být induktor umístěn svisle, před zapnutím pece musí být na induktor nasazen uzemněný štít. Po zapnutí pece je nutné na dálku pozorovat procesy probíhající v kelímku a po dokončení práce jej okamžitě vypnout.

Při provozu vlastní indukční pece musíte:

  1. Podnikněte kroky k ochraně uživatele trouby před možným vysokofrekvenčním zářením.
  2. Vezměte v úvahu možnost popálení induktorem.

Při práci s troubou je třeba vzít v úvahu i tepelná nebezpečí. Dotek horkého induktoru na kůži může způsobit vážné popáleniny.

Principem indukčního ohřevu je přeměna energie elektromagnetického pole absorbovaného elektricky vodivým ohřívaným předmětem na tepelnou energii.

V instalacích indukčního ohřevu je elektromagnetické pole vytvářeno induktorem, což je víceotáčková válcová cívka (solenoid). Induktorem prochází střídavý elektrický proud, v důsledku čehož kolem induktoru vzniká časově proměnné střídavé magnetické pole. Toto je první transformace energie elektromagnetického pole, popsaná první Maxwellovou rovnicí.

Předmět, který má být ohříván, je umístěn uvnitř nebo v blízkosti induktoru. Měnící se (v čase) tok vektoru magnetické indukce vytvářený induktorem proniká ohřívaným předmětem a indukuje elektrické pole. Elektrické čáry tohoto pole jsou umístěny v rovině kolmé ke směru magnetického toku a jsou uzavřené, tj. elektrické pole v ohřívaném předmětu má vírový charakter. Působením elektrického pole podle Ohmova zákona vznikají vodivé proudy (vířivé proudy). Jde o druhou transformaci energie elektromagnetického pole, popsanou druhou Maxwellovou rovnicí.

Ve vytápěném objektu se energie indukovaného střídavého elektrického pole nevratně přeměňuje na teplo. Takový tepelný rozptyl energie, který vede k ohřevu předmětu, je dán existencí vodivých proudů (vířivých proudů). Jde o třetí přeměnu energie elektromagnetického pole a energetický poměr této přeměny popisuje Lenz-Jouleův zákon.

Popsané transformace energie elektromagnetického pole umožňují:
1) přenést elektrickou energii induktoru na vyhřívaný předmět bez použití kontaktů (na rozdíl od odporových pecí)
2) uvolňovat teplo přímo v vytápěném objektu (tzv. "pec s vnitřním zdrojem vytápění" v terminologii prof. N.V. Okorokova), v důsledku čehož je využití tepelné energie nejdokonalejší a vytápění rychlost se výrazně zvyšuje (ve srovnání s tzv. „troubami s externím zdrojem ohřevu).

Velikost intenzity elektrického pole ve vyhřívaném objektu je ovlivněna dvěma faktory: velikostí magnetického toku, tj. počtem siločar magnetického pole pronikajícího objektem (nebo spojených s vyhřívaným objektem), a frekvencí dodávky. proudu, tj. frekvence změn (v čase) magnetického toku vázaného na ohřívaný předmět.

To umožňuje provádět dva typy instalací indukčního ohřevu, které se liší jak provedením, tak provozními vlastnostmi: indukční instalace s jádrem a bez jádra.

Podle technologického určení se indukční ohřívací zařízení dělí na tavicí pece pro tavení kovů a ohřívací zařízení pro tepelné zpracování (kalení, temperování), pro průběžný ohřev obrobků před plastickou deformací (kování, lisování), pro svařování, pájení a navařování, pro produkty chemické a tepelné úpravy atd.

Podle četnosti změny proudu dodávajícího indukční topné zařízení se rozlišují:
1) instalace průmyslové frekvence (50 Hz), napájené ze sítě přímo nebo přes transformátory snižující výkon;
2) instalace se zvýšenou frekvencí (500-10000 Hz), napájené elektrickými nebo polovodičovými frekvenčními měniči;
3) vysokofrekvenční instalace (66 000-440 000 Hz a více), napájené elektronkovými elektronickými generátory.

Jádro indukční topné jednotky

V tavicí peci (obr. 1) je na uzavřeném jádru z elektrooceli (tloušťka plechu 0,5 mm) namontován válcový víceotáčkový induktor z měděné profilové trubky. Žáruvzdorná keramická vyzdívka je umístěna kolem induktoru s úzkým prstencovým kanálem (horizontálním nebo vertikálním), kde je umístěn tekutý kov. Nutná podmínka práce je uzavřený elektricky vodivý prstenec. Proto je nemožné v takové peci roztavit jednotlivé kusy pevného kovu. Pro spuštění pece je nutné nalít do kanálu část tekutého kovu z jiné pece nebo ponechat část tekutého kovu z předchozí taveniny (zbytková kapacita pece).

Obr. 1. Schéma zařízení indukční kanálové pece: 1 - indikátor; 2 - kov; 3 - kanál; 4 - magnetický obvod; Ф - hlavní magnetický tok; Ф 1р a Ф 2р - magnetické toky rozptylu; U 1 a I 1 - napětí a proud v obvodu induktoru; I 2 - vodivý proud v kovu

V ocelovém magnetickém obvodu indukční kanálové pece je uzavřen velký pracovní magnetický tok a pouze malá část celkového magnetického toku vytvořeného induktorem je uzavřena vzduchem ve formě rozptylového toku. Proto takové pece úspěšně pracují na průmyslové frekvenci (50 Hz).

V současné době existuje velké číslo typy a konstrukce takových pecí vyvinutých ve VNIIETO (jednofázové a vícefázové s jedním a několika kanály, s vertikálními a horizontálními uzavřenými kanály různých tvarů). Tyto pece se používají k tavení neželezných kovů a slitin s relativně nízkým bodem tavení a také k výrobě vysoce kvalitní litiny. Při tavení litiny se pec používá buď jako hromadič (mixér) nebo jako tavicí jednotka. Designy a Specifikace moderní pece s indukčním kanálem jsou uvedeny ve speciální literatuře.

Indukční topné jednotky bez jádra

V tavicí peci (obr. 2) je roztavený kov v keramickém kelímku umístěném uvnitř válcového víceotáčkového induktoru. vyrobeno z měděné profilované trubky, kterou prochází chladicí voda. Můžete se dozvědět více o konstrukci induktoru.

Absence ocelového jádra vede k prudkému zvýšení únikového magnetického toku; počet magnetických siločar spojených s kovem v kelímku bude extrémně malý. Tato okolnost vyžaduje odpovídající zvýšení frekvence změny (v čase) elektromagnetického pole. Proto je pro efektivní provoz indukčních kelímkových pecí nutné napájet je proudy o zvýšené a v některých případech i vysokofrekvenčních proudech z vhodných proudových měničů. Takové pece mají velmi nízký přirozený účiník (cos φ=0,03-0,10). Proto je nutné použít kondenzátory pro kompenzaci jalového (indukčního) výkonu.

V současné době je ve VNIIETO vyvinuto několik typů indukčních kelímkových pecí ve formě vhodných velikostních rozsahů (z hlediska kapacity) vysoké, vysoké a průmyslové frekvence pro tavení oceli (typ IST).


Rýže. 2. Schéma zařízení indukční kelímkové pece: 1 - induktor; 2 - kov; 3 - kelímek (šipky ukazují trajektorii cirkulace tekutého kovu v důsledku elektrodynamických jevů)

Výhody kelímkových pecí jsou následující: teplo uvolněné přímo v kovu, vysoká stejnoměrnost kovu chemické složení a teplotu, nepřítomnost zdrojů kovové kontaminace (jiné než vyložení kelímku), snadnost kontroly a regulace procesu tavení, hygienické pracovní podmínky. Kromě toho se indukční kelímkové pece vyznačují: vyšší produktivitou díky vysokému specifickému (na jednotku kapacity) topnému výkonu; schopnost roztavit pevnou vsázku bez ponechání kovu z předchozí taveniny (na rozdíl od kanálových pecí); nízká hmotnost vyzdívky ve srovnání s hmotností kovu, která snižuje akumulaci tepelné energie ve vyzdívky kelímku, snižuje tepelnou setrvačnost pece a činí tavicí pece tohoto typu mimořádně vhodné pro periodický provoz s přestávkami mezi tavbami, zejména pro tvarovny a slévárny strojírenských provozů; kompaktnost pece, která umožňuje jednoduše izolovat pracovní prostor od životní prostředí a provést tavení ve vakuu nebo v plynném prostředí daného složení. Proto jsou vakuové indukční kelímkové pece (typ ISV) široce používány v metalurgii.

Spolu s výhodami mají indukční kelímkové pece následující nevýhody: přítomnost relativně studených strusek (teplota strusky je nižší než teplota kovu), které ztěžují provádění rafinačních procesů při tavení vysoce kvalitních ocelí; složité a drahé elektrické zařízení; nízká trvanlivost vyzdívky při prudkých výkyvech teplot v důsledku malé tepelné setrvačnosti vyzdívky kelímku a erodujícího účinku tekutého kovu při elektrodynamických jevech. Proto se takové pece používají pro přetavování legovaného odpadu, aby se snížilo plýtvání prvky.

Reference:
1. Egorov A.V., Morzhin A.F. Elektrické pece (pro výrobu oceli). M.: "Hutnictví", 1975, 352 s.