Принципова схема роботи індукційного нагрівача

Індукційний нагрівач - винахід давнє. Перший прототип з`явився ще в кінці 19 століття - в 1887 році, а вже в 1890 році машина була встановлена ​​на фірмі Benedicks Bultfabrik. Незважаючи на ряд переваг таких установок використовувалися вони нечасто, так як дійсно ефективна схема індукційного нагрівача на той момент не могла бути створена через нерозвиненість електроніки.

прорив індукції

Індукційні нагрівачі металів

Справжній прорив індукційного обладнання стався відносно недавно. Індуктивний метод став використовуватися не тільки в промисловості, але і в побуті. Такому швидкому розвитку послужило поява сучасних мікроконтролерів з великою обчислювальною потужністю. Другий фактор, який став базою для появи ефективних моделей печей - розробка недорогих, але потужних транзисторів. Можливість використовувати нагрівання за допомогою індукції в житлових приміщеннях породила ще одне явище - численні саморобки. Схеми печі, створеної своїми руками, можуть мати свої відмінності, але в їх основі завжди лежить принцип індукції.

Зробити своїми руками індукційний котел нескладно, але зважившись на таку роботу, варто пам`ятати про небезпеку електрики. Неграмотно розроблена і створена конструкція, в кращому випадку, просто не буде працювати. У гіршому вона може стати джерелом серйозній небезпеці для життя і здоров`я домочадців. Розмова про використання індукції почнемо з розгляду різних видів печей, що працюють за цим принципом.

Як діє індукція?

В основі дії індукційного нагрівача лежить магнітна або електрична індукція. Основна частина, як промислових моделей, так і пічних саморобок лежить в області використання котушки індуктивності, що створює магнітне поле. Незважаючи на деякі обмеження в застосуванні, вони більш поширені, ніж електричні вироби. Процеси, що відбуваються під час роботи установки, в узагальненому вигляді виглядають наступним чином.

Індукційна котушка створює змінне магнітне поле, замикається на феромагнітний сердечник або знаходиться у вільному просторі. Поле, в свою чергу, створює магнітний потік. Далі утворюється вторинний або вихровий струм - в залежності від того, яка схема лежала в основі установки. Вихрові струми віддають отриману енергію, забезпечуючи нагрів.

В ході дії такої печі здійснюється багатоступінчате перетворення різних видів енергії. Результатом цього є майже 100% -ве ККД установки. Причина цього криється в тому, що електромагнітна взаємодія відрізняється високою потужністю.

Види індукційних печей

Індуктивний нагрівач - поняття широке. Ця схема лежить в основі різних видів печей і казанів, що працюють на електромагнітному перетворенні енергії. Як вже зазначалося вище, вперше індукційний нагрівач був використаний в промисловості. Довгий час промислова сфера була єдиною для використання подібних печей. Незважаючи на те, що сьогодні ситуація в корені змінилася, і магнітна індукція увійшла в життя людей, розглядати види таких печей краще саме з виробничих моделей, які застосовуються для плавки матеріалів.

канальна піч

Калорифер або канальний нагрівач

За своєю конструкцією канальний індукційний котел нагадує звичайний трансформатор. Основна область його застосування - сталеливарна і металургійна промисловість. Саме в таких печах здійснюється плавка кольорових сплавів, дюралю, отримання чавуну високої якості. Для того щоб в канальної печі стався нагрів, потрібно запал розплавом. Його наливають в тигель перед пуском установки. Частина розплаву обов`язково повинна зберігатися в залишкової ємності після закінчення плавки.

Незважаючи на те, що канальні конструкції відносяться до промислових, їх взяли на озброєння і домашні майстри. Популярність канальних установок серед «самоделкиних» забезпечила і достатня простота споруди індукційного котла своїми руками. В якості основи установки для домашньої майстерні можна взяти звичайний зварювальний трансформатор. Подібний агрегат дозволяє плавити кольорові метали, сплави. На відміну від промислових печей, у домашнього індукційного плавильного обладнання відсутнє суттєва проблема - необхідність залишкової ємності. Причиною цього є незначна потужність створеного своїми руками приладу.

Не варто думати, що саморобна канальна піч - конструкція ідеальна, позбавлена ​​проблем або недоліків. У ній виникає проблема кільцевого тигля. Для його створення годиться тільки один матеріал - електрофарфор. Інші вогнетривкі матеріали для цієї мети не підходять. Саме це і стало причиною малого розповсюдження канальних печей у «самоделкиних».

тигельні печі

плавильне обладнання

Подібні конструкції були розроблені в 20-і роки минулого століття. Причиною їх появи стала необхідність відмови від залишкової ємності канальних печей. Ідея була проста - відмовитися від використання муздрамтеатру і встановити тигель безпосередньо в індуктор. Уже в процесі розробки проявилася основна проблема такої конструкції - необхідність зміни частоти під час плавки. Незважаючи на це тигельні агрегати знайшли своє застосування. Не залишили їх без уваги і домашні майстри.

Індукційний тигельний агрегат здійснює свою роботу в декількох режимах:

• Режим основного резонансу. Він дозволяє розплавити до 500 г стали, але нагрів заготовки займе чимало часу, збільшуючи споживання електроенергії і скорочуючи ККД.
• Робота на гармоніках. У такому режимі агрегати відрізняються більшою потужністю. Нагрівання відбувається швидко - буквально за кілька секунд. Плавка може вестися в режимі швидкої шахти. При цьому виходять сплави, недоступні для виплавлення в інших печах.
• Робота на частоті в 5-6 разів більше основної. В цьому режимі печі застосовуються не для плавки, а для загартування заготовок.

Індукція в побуті

Уже не раз згадувалося, що індукційний нагрів сьогодні широко використовується не тільки в промисловості, але і в побуті. Це явище все більше поширюється, незважаючи на те, що володіють великою потужністю установки ніяк не підходять для підключення до звичайної побутової електромережі. Чим так привабливі індукційні печі? Чому на них звернули увагу домашні майстри?

• Магнітна левітація дозволила використовувати індукцію для очищення металів.
• Загартування металевих заготовок.
• Рівномірний або точно дозований нагрів заготовки і т. Д.

Трохи важливою теорії

Перш ніж використовувати індукційні нагрівальні прилади, варто ознайомитися з основними теоретичними викладками. У таких печах нагрів відбувається за рахунок електромагнітного поля, що робить вплив на людину. В цілому, його можна порівняти з впливом мікрохвильової печі на шматок м`яса. Не хочеться відчувати себе біфштексом під час роботи? Потрібно дотримуватися техніки безпеки.

Індукція в побуті

Сила впливу електромагнітного поля залежить від щільності потоку його енергії (ППЕ). Цей показник буде збільшуватися при зростанні частоти випромінювання. Допустимі значення ППЕ не повинні перевищувати 30 мВт на 1 кв. м поверхні тіла за умови постійного впливу. З курсу фізики ми знаємо, що ППЕ буде падати при видаленні від джерела. Знизити цей показник приблизно в 50 разів дозволяє навіть одношарова екранування установки оцинкованої сіткою з дрібним осередком.

Складніше знизити шкідливий вплив надвисоких частот (НВЧ), що починаються приблизно з 120 МГц. Попадання під дію СВЧ приводь до довготривалих наслідків. Люди відрізняються різною сприйнятливістю до надвисоких частот, але, отримавши такий вплив в 10-30 мВт протягом приблизно 30 хвилин, можна легко підірвати стан здоров`я і репродуктивної системи.

Звичайна індукційна піч не працює в режимах надвисокої роздільної випромінювання, і, здавалося б, його вплив не є серйозною причиною відмови від використання таких установок у домашніх майстерень. Це абсолютно справедливо, якщо мова йде про моделі, представлені на ринку різними виробниками. Зовсім інакше йде справа, якщо агрегат був змодельований і сконструйований самостійно. Найменша помилка під час його виготовлення може стати причиною того, що піч входить в режим, що має паразитне СВЧ.

висновок

Ця розповідь про індукційних печах - всього лише короткий екскурс в масштабну тему. Сьогодні основний напрямок використання індукції - обробка матеріалів, що буде завтра - покаже час. Такі агрегати перспективні і цікаві, в тому числі і для домашніх майстрів.