Schemat połączeń nagrzewnicy indukcyjnej. Prosta nagrzewnica indukcyjna

Rzemieślnicy wymyślili wiele sposobów na ogrzanie domu. Jeden z nich - nagrzewnica indukcyjna. Jak każdy inny ma swoje wady i zalety.

Zasada działania

Praca opiera się na prawie Joule'a-Lenza, które odzwierciedla bezpośrednią zależność mocy cieplnej przewodnika od napięcia pole elektryczne. Każdy zna związek magnetyzmu i elektryczności, które po prostu nie mogą istnieć bez siebie. Jeśli do cewki zostanie doprowadzony prąd o wysokiej częstotliwości, wokół niej powstaje pole magnetyczne. Jego przepływ przebije przewodzący rdzeń włożony do cewki. Powstała indukcja magnetyczna będzie stale zmieniać kierunek i czas, co spowoduje pojawienie się prądów wirowych poruszających się po błędnym kole. Przekształca to energię elektromagnetyczną w energię cieplną. To jest w W ogólnych warunkach schemat nagrzewnicy indukcyjnej.

Nagrzewnice indukcyjne doskonale sprawdzają się w wielu różnych zastosowaniach. Za ich pomocą można przeprowadzić hartowanie powierzchniowe wyrobów metalowych, ultraczyste, bezdotykowe zgrzewanie, nagrzewanie punktowe, a nawet topienie materiałów przewodzących. Cewki przemysłowe są wyposażone w potężny transformator, który może dostarczać do nich duże prądy.

Cewka indukcyjna w domu

Ponieważ schemat takiego grzejnika nie jest skomplikowany, a wydajność takiego urządzenia jest bardzo wysoka (do 98%), indukcyjna nagrzewnica wirowa nie mogła nie zainteresować rzemieślników.

Bardzo często wiele osób wpada na pomysł wykorzystania zasady indukcji do ogrzewania domu. W końcu nagrzewnica indukcyjna jest w stanie niemal natychmiast podgrzać wodę. Dlatego istnieje wiele projektów, które są domowej roboty nagrzewnicą indukcyjną.

W fizyce jest wiele praw, których nie można ominąć. Energia nie jest pobierana znikąd, dlatego ilość zużywanej energii elektrycznej nie może być mniejsza niż wymagana energia cieplna.

Innymi słowy, jeśli do ogrzania pomieszczenia potrzeba 5 kWh, nie da się tego zrobić przy zaledwie 2 kWh energii elektrycznej, bez względu na to, jak świetny jest projekt grzejnika. Jeśli planujesz ogrzewanie za pomocą cewki indukcyjnej, musisz być przygotowany na zwiększenie opłat za energię elektryczną.

Najpopularniejszą opcją wśród rzemieślników jest nagrzewnica indukcyjna z falownika spawalniczego. Istnieje kilka przyczyn takiego stanu rzeczy:

1. Falownik generuje prąd o wysokiej częstotliwości, co znacznie zwiększa natężenie pola elektrycznego, co ma korzystny wpływ na wymianę ciepła.
2. Falownik spawalniczy może dostarczać wysokie prądy. Ze wszystkich urządzeń dostępnych do użytku domowego, falownik najlepiej nadaje się do zastosowania jako źródło zasilania nagrzewnicy indukcyjnej.

Elementy konstrukcyjne

Nagrzewnica indukcyjna „zrób to sam” wykonuje się w następujący sposób:

1. Kawałek plastikowej rury o grubości ścianki co najmniej 3 mm jest wypełniany kawałkami drut metalowy. Mają około 5 cm długości.
2. Oba końce tego kawałka rury są pokryte metalową siatką, aby utrzymać te kawałki na miejscu. Rura musi być całkowicie wypełniona drutem.
3. Następnie należy go starannie owinąć w grube miedziany przewód- około 90 tur. Wskazane jest, aby wybrać drut o średnicy co najmniej 3 mm.
4. Za pomocą przejściówek i kształtek rura jest podłączona do systemu grzewczego, który następnie jest napełniany wodą.
5. Końce drutu są podłączone do zacisków falownika spawalniczego.
6. Niezbędne jest zapewnienie wykonania wszystkich środków bezpieczeństwa przeciwpożarowego i elektrycznego.

Po włączeniu urządzenia metalowe kawałki drutu natychmiast się nagrzeją i zaczną oddawać ciepło przepływającej przez nie wodzie.

Szczególnie warto zwrócić uwagę na fakt, że woda musi koniecznie krążyć w sposób ciągły.

W przeciwnym razie temperatura rury wzrośnie tak bardzo, że istnieje ryzyko jej stopienia.

To jedna z najpoważniejszych wad takich grzejników. W przypadku częstej nieobecności właścicieli niezbędny jest system automatycznej komputerowej kontroli pracy nagrzewnicy.

Nagrzewnica indukcyjna nadaje się do ogrzewania, ale ma swoje wady. Są dość naprawialne, a przy odpowiednim dopracowaniu detali konstrukcja ta jest w stanie konkurować z innymi.

Zastosowanie cewek indukcyjnych zamiast tradycyjnych elementów grzejnych w sprzęt grzewczy pozwoliło znacznie zwiększyć sprawność jednostek przy mniejszym zużyciu energii elektrycznej. Nagrzewnice indukcyjne pojawiły się w sprzedaży stosunkowo niedawno, ponadto po dość wysokich cenach. Dlatego rzemieślnicy nie pozostawiłem tego tematu bez uwagi i wymyśliłem, jak zrobić nagrzewnicę indukcyjną z falownika spawalniczego.

Nagrzewnice indukcyjne zyskują popularność wśród konsumentów każdego dnia ze względu na następujące zalety:

• wysoka wydajność;
• urządzenie działa prawie bezgłośnie;
• kotły indukcyjne i grzejniki są uważane za wystarczająco bezpieczne w porównaniu z urządzeniami gazowymi;
• grzałka pracuje w trybie w pełni automatycznym;
• sprzęt nie wymaga stałej konserwacji;
• ze względu na szczelność urządzenia wyciek jest wykluczony;
• z powodu drgań pola elektromagnetycznego tworzenie się kamienia staje się niemożliwe.

Również do korzyści tego typu można przypisać grzejnik prostota jego konstrukcji oraz dostępność materiałów do montażu urządzenia własnymi rękami.

Schemat działania nagrzewnicy indukcyjnej

Grzałka typu induktor zawiera następujące elementy.

1. Prąd generatora. Dzięki temu modułowi prąd przemienny moc gospodarstwa domowego jest przekształcana na wysoką częstotliwość.
2. Induktor. Wykonany jest z drutu miedzianego skręconego w cewkę, która tworzy pole magnetyczne.
3. . Jest to metalowa rurka umieszczona wewnątrz cewki indukcyjnej.

Wszystkie powyższe elementy współdziałające ze sobą, pracuj zgodnie z następującą zasadą. Prąd o wysokiej częstotliwości generowany przez generator jest podawany do cewki indukcyjnej wykonanej z przewodnika miedzianego. Prąd o wysokiej częstotliwości jest przekształcany przez cewkę indukcyjną w pole elektromagnetyczne. Dalej, metalowa rura, umieszczony wewnątrz cewki indukcyjnej, jest podgrzewany w wyniku działania na nią przepływów wirowych występujących w cewce. Płyn chłodzący (woda) przechodzący przez grzałkę pobiera energia cieplna i przekazuje go do System grzewczy. Płyn chłodzący działa również jako chłodnica elementu grzejnego, co przedłuża „żywotność” kotła grzewczego.

Podane poniżej Schemat obwodu nagrzewnica indukcyjna.

Poniższe zdjęcie pokazuje, jak działa metalowa nagrzewnica indukcyjna.

Ważny! Jeśli dotkniesz rozgrzanej części do dwóch zwojów cewki indukcyjnej, nastąpi obwód międzyzwojowy, z którego tranzystory natychmiast się wypali.

Montaż i instalacja systemu

Nie podłączać cewki indukcyjnej do zacisków spawarki przeznaczonej do podłączenia przewodów spawalniczych. Jeśli tak się stanie, jednostka po prostu ulegnie awarii. Aby przystosować falownik do pracy z nagrzewnicą indukcyjną, konieczna będzie dość skomplikowana przeróbka urządzenia, która wymaga przede wszystkim znajomości elektroniki radiowej.

W dużym skrócie ta zmiana wygląda tak: cewka, czyli jej uzwojenie pierwotne, musi być podłączona za przetwornicą wysokiej częstotliwości falownika zamiast wbudowanej cewki indukcyjnej tego ostatniego. Ponadto będziesz musiał usunąć mostek diodowy i przylutować jednostkę kondensatora.

W tym filmie można zobaczyć, jak falownik spawalniczy jest przekształcany w nagrzewnicę indukcyjną.

Metalowy piec indukcyjny

Aby wykonać nagrzewnicę indukcyjną z falownika spawalniczego, potrzebne będą następujące materiały.

1. falownik spawarka . Dobrze, jeśli urządzenie realizuje funkcję płynnej regulacji prądu.
2. Miedziana rura około 8 mm średnicy i wystarczająco długi, aby wykonać 7 zwojów wokół przedmiotu o średnicy 4-5 cm. Dodatkowo po zakrętach powinny pozostać wolne końce rurki o długości około 25 cm.

Wykonaj poniższe czynności, aby złożyć piekarnik.

1. Podnieś dowolną część o średnicy 4-5 cm, która posłuży jako szablon do nawijania cewki z miedzianej rurki. Może to być drewniany okrągły kawałek, metalowy lub plastikowa rura.
2. Weź miedzianą rurkę i zanituj jeden koniec młotkiem.
3. Napełnij rurkę szczelnie suchy piasek i nituj drugi koniec. Piasek zapobiegnie pęknięciu rurki podczas skręcania.
4. Zrób 7 zwojów rurki wokół szablonu, następnie odetnij jej końce i wylej piasek.
5. Podłącz wynikową cewkę do przekonwertowanego falownika.

Rada! Czy piekarnik indukcyjny ma działać długi czas przy dużej mocy zaleca się doprowadzenie do rury chłodzenia wodnego.

Indukcyjny podgrzewacz wody

Do montażu kotła grzewczego wymagane będą następujące elementy konstrukcyjne.

1. falownik. Urządzenie dobierane jest z taką mocą, jaka jest potrzebna dla kotła grzewczego.
2. rura o grubych ściankach(plastik), możesz oznaczyć PN Jego długość powinna wynosić 40-50 cm, przez nią przepłynie płyn chłodzący (woda). Wewnętrzna średnica rury musi wynosić co najmniej 5 cm, w tym przypadku średnica zewnętrzna wyniesie 7,5 cm Jeśli wewnętrzna średnica będzie mniejsza, wtedy wydajność kotła będzie niska.
3. stalowy drut. Możesz również wziąć metalowy pręt o średnicy 6-7 mm. Małe kawałki (4-5 mm) wycina się z drutu lub pręta. Segmenty te będą działać jako wymiennik ciepła (rdzeń) cewki indukcyjnej. Zamiast kawałków stali można użyć całkowicie metalowej rury o mniejszej średnicy lub stalowej śruby.
4. Sztyfty lub pręty tekstolitowe na którym zostanie nawinięta cewka indukcyjna. Zastosowanie tekstolitu ochroni rurę przed nagrzaną cewką, ponieważ dany materiał odporny na wysokie temperatury.
5. Izolowany kabel o przekroju 1,5 mm2 i długości 10-10,5 metra. Izolacja kabla musi być włóknista, emaliowana, z włókna szklanego lub azbestu.

Rada! Zamiast drutu stalowego można użyć metalowej gąbki ze stali nierdzewnej. Ale przed zakupem sprawdza się je za pomocą magnesu: jeśli myjka jest przyciągana przez magnes, może służyć jako grzejnik.

Kocioł indukcyjny montowany jest zgodnie z poniższym algorytmem. Wypełnij obudowę wymiennika ciepła wyżej wymienionymi produktami metalowymi. Na końcu rury, która służy jako korpus, przylutuj adaptery o średnicy odpowiedniej do rur obwodu grzewczego.

W razie potrzeby narożniki można przylutować do adapterów. Również następuje złączki lutownicze-amerykańskie. Dzięki nim nagrzewnicę będzie można łatwo zdemontować, do naprawy lub rutynowego przeglądu.

W kolejnym etapie konieczne jest przyklejenie obudowy wymiennika ciepła paski tekstolitowe na którym zostanie nawinięta cewka. Powinieneś również zrobić parę stojaków o wysokości 12-15 mm z tego samego tekstolitu. Będą miały styki do podłączenia grzałki do przekonwertowanego falownika.

Nawiń cewkę na paski tekstolitu. Między zwojami musi być odległość co najmniej 3 mm. Uzwojenie powinno składać się z 90 zwojów przewodnika. Końce kabla należy przymocować do wcześniej przygotowanych stojaków.

Całość umieszczona jest w obudowie, która ze względów bezpieczeństwa będzie pełniła funkcję izolacji. Do obudowy nadaje się plastikowa rura o średnicy większej niż cewka. W obudowie ochronnej należy wykonać 2 otwory na wyjście kabel elektryczny. Na końcach rury można montować zaślepki, po czym należy w nich wykonać otwory na rury. Dzięki temu kocioł zostanie podłączony do sieci grzewczej.

Ważny! Testowanie grzałki możliwe jest dopiero po napełnieniu jej wodą. Jeśli włączysz go na „sucho”, plastikowa rura się stopi i będziesz musiał ponownie zmontować grzejnik.

Schemat połączeń składa się z następujących elementów.

1. Źródło prądu RF. W tym przypadku jest to zmodyfikowany falownik.
2. Elementy zabezpieczające. Do tej grupy mogą należeć: termometr, zawór bezpieczeństwa, manometr itp.
3. Zawory kulowe. Służą do opróżniania lub napełniania systemu wodą, a także do odcinania dopływu wody w określonym odcinku obwodu.
4. Pompa cyrkulacyjna. Dzięki niemu woda będzie mogła przepływać przez system grzewczy.
5. Filtr. Służy do czyszczenia chłodziwa z zanieczyszczeń mechanicznych. Dzięki oczyszczaniu wody wydłuża się żywotność wszystkich urządzeń.
6. Zbiornik wyrównawczy typu membranowego. Służy do kompensacji rozszerzalności cieplnej wody.
7. Chłodnica samochodowa. Do ogrzewanie indukcyjne lepiej jest używać grzejników aluminiowych lub bimetalicznych, ponieważ mają one wysoki transfer ciepła przy małych wymiarach.
8. Wąż gumowy, przez który można napełnić układ lub spuścić z niego płyn chłodzący.

Jak widać z powyższej metody, całkiem możliwe jest samodzielne wykonanie nagrzewnicy indukcyjnej. Ale to nie będzie lepsze niż kupione w sklepie. Nawet jeśli masz niezbędna wiedza w elektrotechnice należy się zastanowić ile bezpieczna operacja takie urządzenie, ponieważ nie jest wyposażone ani w specjalne czujniki, ani w jednostkę sterującą. Dlatego zaleca się, aby dać pierwszeństwo gotowy sprzęt produkowane w fabryce.

Nagrzewanie indukcyjne to metoda bezkontaktowego nagrzewania prądami o wysokiej częstotliwości (ang. RFH - nagrzewanie o częstotliwości radiowej, nagrzewanie falami o częstotliwości radiowej) materiałów przewodzących prąd elektryczny.

Opis metody.

Ogrzewanie indukcyjne to ogrzewanie materiałów prądy elektryczne, które są indukowane przez zmienne pole magnetyczne. Jest to zatem nagrzewanie produktów wykonanych z materiałów przewodzących (przewodników) przez pole magnetyczne wzbudników (źródeł zmiennego pola magnetycznego). Ogrzewanie indukcyjne przeprowadza się w następujący sposób. Przedmiot obrabiany przewodzący prąd elektryczny (metal, grafit) umieszczany jest w tzw. wzbudniku, którym jest jeden lub więcej zwojów drutu (najczęściej miedzi). Silne prądy o różnych częstotliwościach (od kilkudziesięciu Hz do kilku MHz) są indukowane w cewce za pomocą specjalnego generatora, w wyniku czego wokół cewki powstaje pole elektromagnetyczne. Pole elektromagnetyczne indukuje prądy wirowe w przedmiocie obrabianym. Prądy wirowe ogrzewają obrabiany przedmiot pod wpływem ciepła Joule'a (patrz prawo Joule'a-Lenza).

Układ induktor-blank to transformator bezrdzeniowy, w którym cewka indukcyjna jest uzwojeniem pierwotnym. Przedmiotem jest zwarte uzwojenie wtórne. strumień magnetyczny między uzwojeniami jest zamknięty powietrzem.

Przy wysokiej częstotliwości prądy wirowe są przemieszczane przez utworzone przez nie pole magnetyczne w cienkie warstwy powierzchniowe przedmiotu obrabianego Δ (efekt powierzchniowy), w wyniku czego ich gęstość gwałtownie wzrasta, a przedmiot obrabiany jest podgrzewany. Znajdujące się pod spodem warstwy metalu są podgrzewane dzięki przewodności cieplnej. To nie prąd jest ważny, ale wysoka gęstość prądu. W warstwie naskórka Δ gęstość prądu zmniejsza się o współczynnik e w stosunku do gęstości prądu na powierzchni przedmiotu obrabianego, natomiast 86,4% ciepła jest uwalniane w warstwie naskórka (całkowitego wydzielenia ciepła. Głębokość warstwy naskórka zależy od częstotliwości promieniowania: im wyższa częstotliwość, tym cieńsza warstwa naskórka. Zależy to również od względnej przenikalności magnetycznej μ materiału przedmiotu obrabianego.

Dla żelaza, kobaltu, niklu i stopów magnetycznych w temperaturach poniżej punktu Curie μ ma wartość od kilkuset do kilkudziesięciu tysięcy. W przypadku innych materiałów (stopy, metale nieżelazne, płynne eutektyki niskotopliwe, grafit, elektrolity, ceramika przewodząca prąd elektryczny itp.) μ jest w przybliżeniu równe jedności.

Na przykład przy częstotliwości 2 MHz głębokość naskórka dla miedzi wynosi około 0,25 mm, dla żelaza ≈ 0,001 mm.

Podczas pracy cewka indukcyjna bardzo się nagrzewa, ponieważ pochłania własne promieniowanie. Ponadto pochłania promieniowanie cieplne gorącego przedmiotu obrabianego. Zrób cewki indukcyjne z miedziane rurki chłodzony wodą. Woda jest dostarczana przez ssanie - zapewnia to bezpieczeństwo w przypadku oparzenia lub innego obniżenia ciśnienia induktora.

Wniosek:
Ultra czyste bezdotykowe topienie, lutowanie i spawanie metalu.
Paragon fiskalny prototypy stopy.
Gięcie i obróbka cieplna części maszyn.
Biznes jubilerski.
Obróbka małych części, które mogą zostać uszkodzone przez płomień lub nagrzewanie łukowe.
Utwardzanie powierzchni.
Hartowanie i obróbka cieplna detali o skomplikowanym kształcie.
Dezynfekcja instrumentów medycznych.

Zalety.

Szybkie nagrzewanie lub topienie dowolnego materiału przewodzącego prąd elektryczny.

Ogrzewanie jest możliwe w atmosferze gazu ochronnego, w ośrodku utleniającym (lub redukującym), w cieczy nieprzewodzącej, w próżni.

Ogrzewanie przez ściany komory ochronnej wykonanej ze szkła, cementu, tworzyw sztucznych, drewna - materiały te bardzo słabo pochłaniają promieniowanie elektromagnetyczne i pozostają zimne podczas pracy instalacji. Ogrzewany jest tylko materiał przewodzący prąd elektryczny - metal (w tym stopiony), węgiel, ceramika przewodząca, elektrolity, metale ciekłe itp.

Ze względu na powstające siły MHD, ciekły metal jest intensywnie mieszany, aż do utrzymywania go w zawiesinie w powietrzu lub gazie ochronnym – tak uzyskuje się stopy ultraczyste w niewielkich ilościach (topienie lewitacyjne, topienie w tyglu elektromagnetycznym).

Ponieważ ogrzewanie odbywa się za pomocą promieniowanie elektromagnetyczne, nie dochodzi do zanieczyszczenia obrabianego przedmiotu produktami spalania palnika w przypadku ogrzewania płomieniem gazowym lub materiałem elektrody w przypadku ogrzewania łukowego. Umieszczanie próbek w atmosferze gazu obojętnego i wysoka prędkość ogrzewanie wyeliminuje tworzenie się kamienia.

Łatwość użytkowania dzięki małym rozmiarom cewki indukcyjnej.

Cewka indukcyjna może być wykonana w specjalnym kształcie - umożliwi to równomierne nagrzewanie części o złożonej konfiguracji na całej powierzchni, bez powodowania ich wypaczenia lub lokalnego braku nagrzewania.

Łatwo jest przeprowadzić ogrzewanie miejscowe i selektywne.

Ponieważ najbardziej intensywne ogrzewanie występuje w cienkich górne warstwy detale, a leżące pod nimi warstwy są delikatnie nagrzewane ze względu na przewodność cieplną, metoda jest idealna do utwardzania powierzchni części (rdzeń pozostaje lepki).

Łatwa automatyzacja urządzeń - cykle grzania i chłodzenia, kontrola i zatrzymywanie temperatury, podawanie i usuwanie detali.

Indukcyjne nagrzewnice:

W instalacjach o częstotliwości roboczej do 300 kHz stosuje się falowniki na zespołach IGBT lub tranzystorach MOSFET. Takie instalacje są przeznaczone do ogrzewania dużych części. Do ogrzewania małych części stosuje się wysokie częstotliwości (do 5 MHz, zakres fal średnich i krótkich), instalacje wysokiej częstotliwości budowane są na lampach elektronicznych.

Ponadto, do ogrzewania małych części, instalacje o wysokiej częstotliwości budowane są na tranzystorach MOSFET dla częstotliwości roboczych do 1,7 MHz. Sterowanie i zabezpieczanie tranzystorów na wyższych częstotliwościach stwarza pewne trudności, więc ustawienia wyższych częstotliwości są nadal dość drogie.

Cewka do podgrzewania małych części ma mały rozmiar i mała indukcyjność, co prowadzi do obniżenia współczynnika jakości działającego obwodu oscylacyjnego przy niskich częstotliwościach i spadku wydajności, a także stanowi zagrożenie dla oscylatora głównego (współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego jest proporcjonalny do L / C, obwód oscylacyjny ze współczynnikiem niskiej jakości jest zbyt dobrze „pompowany” energią, tworzy zwarcie wzdłuż cewki i wyłącza oscylator główny). Aby zwiększyć współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego, stosuje się dwa sposoby:
- zwiększenie częstotliwości pracy, co prowadzi do złożoności i kosztów instalacji;
- zastosowanie wkładek ferromagnetycznych w induktorze; wklejanie cewki indukcyjnej panelami z materiału ferromagnetycznego.

Ponieważ cewka indukcyjna działa najskuteczniej przy wysokich częstotliwościach, nagrzewanie indukcyjne znalazło zastosowanie przemysłowe po opracowaniu i rozpoczęciu produkcji mocnych lamp generatorowych. Przed I wojną światową ogrzewanie indukcyjne miało ograniczone zastosowanie. W tym czasie jako generatory stosowano generatory maszynowe wysokiej częstotliwości (prace V.P. Vologdina) lub instalacje z wyładowaniami iskrowymi.

Obwód generatora może w zasadzie być dowolnym (multiwibrator, generator RC, generator niezależnie wzbudzany, różne generatory relaksacyjne), który działa na obciążeniu w postaci cewki indukcyjnej i ma wystarczającą moc. Konieczne jest również, aby częstotliwość oscylacji była wystarczająco wysoka.

Na przykład, aby w kilka sekund „przeciąć” drut stalowy o średnicy 4 mm, wymagana jest moc oscylacyjna co najmniej 2 kW przy częstotliwości co najmniej 300 kHz.

Schemat jest wybierany według następujących kryteriów: niezawodność; stabilność wahań; stabilność mocy uwalnianej w obrabianym przedmiocie; łatwość produkcji; łatwość konfiguracji; minimalna liczba części w celu obniżenia kosztów; zastosowanie części, które w sumie dają redukcję wagi i wymiarów itp.

Od wielu dziesięcioleci jako generator oscylacji o wysokiej częstotliwości stosowany jest indukcyjny generator trójpunktowy (generator Hartleya, generator autotransformatorowy). opinia, obwód na dzielniku napięcia pętli indukcyjnej). Jest to samowzbudny równoległy obwód zasilania anody i obwód selektywny częstotliwościowo wykonany na obwodzie oscylacyjnym. Z powodzeniem stosowany i nadal wykorzystywany w laboratoriach, warsztatach jubilerskich, przedsiębiorstwa przemysłowe, a także w praktyce amatorskiej. Na przykład w czasie II wojny światowej na takich instalacjach prowadzono utwardzanie powierzchni rolek czołgu T-34.

Wady trzech kropek:

Niska wydajność (mniej niż 40% przy użyciu lampy).

Silna odchyłka częstotliwości w momencie nagrzewania przedmiotów wykonanych z materiałów magnetycznych powyżej punktu Curie (≈700С) (zmiany μ), co zmienia głębokość warstwy naskórka i w sposób nieprzewidywalny zmienia tryb obróbki cieplnej. W przypadku obróbki cieplnej krytycznych części może to być niedopuszczalne. Ponadto potężne instalacje RF muszą działać w wąskim zakresie częstotliwości dozwolonych przez Rossvyazokhrankultura, ponieważ przy słabym ekranowaniu są w rzeczywistości nadajnikami radiowymi i mogą zakłócać transmisje telewizyjne i radiowe, służby przybrzeżne i ratownicze.

Przy zmianie przedmiotu obrabianego (np. z mniejszego na większy) zmienia się indukcyjność układu wzbudnik-przedmiot obrabiany, co również prowadzi do zmiany częstotliwości i głębokości warstwy naskórka.

Przy wymianie cewek jednozwojowych na wielozwojowe, na większe lub mniejsze, zmienia się również częstotliwość.

Pod kierownictwem Babata, Łozińskiego i innych naukowców opracowano dwu- i trójprzewodowe obwody generatora, które mają wyższą wydajność (do 70%), a także lepiej zachowują częstotliwość roboczą. Zasada ich działania jest następująca. Ze względu na zastosowanie obwodów sprzężonych i osłabienie połączenia między nimi zmiana indukcyjności obwodu roboczego nie pociąga za sobą silnej zmiany częstotliwości obwodu zadawania częstotliwości. Na tej samej zasadzie zbudowane są nadajniki radiowe.

Nowoczesne generatory wysokiej częstotliwości to falowniki oparte na zespołach IGBT lub potężnych tranzystorach MOSFET, zwykle wykonane według schematu mostkowego lub półmostkowego. Działają na częstotliwościach do 500 kHz. Bramki tranzystorów otwierane są za pomocą układu sterowania mikrokontrolerem. System sterowania, w zależności od zadania, pozwala na automatyczne trzymanie

A) stała częstotliwość
b) stała moc uwalniana w obrabianym przedmiocie
c) maksymalna wydajność.

Na przykład, gdy materiał magnetyczny jest podgrzewany powyżej punktu Curie, grubość warstwy skóry gwałtownie wzrasta, gęstość prądu spada, a obrabiany przedmiot zaczyna się gorzej nagrzewać. również znikają właściwości magnetyczne materiał i proces odwrócenia namagnesowania ustaje - przedmiot zaczyna się gorzej nagrzewać, opór obciążenia gwałtownie spada - może to doprowadzić do "rozstawu" generatora i jego awarii. System sterowania monitoruje przejście przez punkt Curie i automatycznie zwiększa częstotliwość przy nagłym spadku obciążenia (lub zmniejsza moc).

Uwagi.

Induktor powinien być umieszczony jak najbliżej przedmiotu obrabianego, jeśli to możliwe. To nie tylko zwiększa gęstość pola elektromagnetycznego w pobliżu przedmiotu obrabianego (proporcjonalnie do kwadratu odległości), ale także zwiększa współczynnik mocy Cos(φ).

Zwiększenie częstotliwości radykalnie zmniejsza współczynnik mocy (proporcjonalnie do sześcianu częstotliwości).

Gdy materiały magnetyczne są podgrzewane, dodatkowe ciepło jest również uwalniane w wyniku odwrócenia namagnesowania, ich nagrzewanie do punktu Curie jest znacznie bardziej wydajne.

Przy obliczaniu induktora należy wziąć pod uwagę indukcyjność opon prowadzących do induktora, która może być znacznie większa niż indukcyjność samego induktora (jeśli induktor jest wykonany w postaci pojedynczego zwoju małego średnica lub nawet część zakrętu - łuk).

Istnieją dwa przypadki rezonansu w obwodach oscylacyjnych: rezonans napięcia i rezonans prądu.
Równoległy obwód oscylacyjny - rezonans prądów.
W tym przypadku napięcie na cewce i na kondensatorze jest takie samo jak w generatorze. W rezonansie rezystancja obwodu między punktami rozgałęzień staje się maksymalna, a prąd (I całkowity) przez rezystancję obciążenia Rn będzie minimalny (prąd wewnątrz obwodu I-1l i I-2s jest większy niż prąd generatora) .

Idealnie, impedancja pętli jest nieskończona - obwód nie pobiera prądu ze źródła. Gdy częstotliwość generatora zmienia się w dowolnym kierunku od częstotliwości rezonansowej, impedancja obwodu maleje, a prąd liniowy (Itot) wzrasta.

Szeregowy obwód oscylacyjny - rezonans napięciowy.

główna cecha obwód rezonansowy serii polega na tym, że jego impedancja jest minimalna w rezonansie. (ZL + ZC - minimum). Gdy częstotliwość jest dostrojona do wartości powyżej lub poniżej częstotliwości rezonansowej, impedancja wzrasta.
Wyjście:
W obwodzie równoległym w rezonansie prąd płynący przez przewody obwodu wynosi 0, a napięcie jest maksymalne.
W obwodzie szeregowym jest odwrotnie - napięcie dąży do zera, a prąd jest maksymalny.

Artykuł został zaczerpnięty ze strony http://dic.academic.ru/ i przerobiony na tekst bardziej zrozumiały dla czytelnika przez firmę LLC Prominduktor.

Dziś, organizując podgrzewanie wody, indukcyjny podgrzewacz wody stał się powszechny. Zapotrzebowanie to zapewnia fakt, że urządzenie jest całkowicie przyjazne dla środowiska, nie wysusza ani nie spala powietrza. Zastosowanie takiego urządzenia może być realizowane do podgrzewania przepływowego wody lub jako kocioł grzewczy. Nagrzewnicę indukcyjną można kupić zarówno w sklepie, jak i samodzielnie. Warto zauważyć, że według Specyfikacja techniczna nie ulegnie kupionemu modelowi, jednak nie będzie tak atrakcyjnie wyglądał, ale jednocześnie kosztuje znacznie mniej.

Zastosowanie takiego urządzenia w domu pozwala uzyskać maksymalną wydajność i niezawodność w działaniu. W takim przypadku do urządzenia nie musi być dołączona specjalna dokumentacja i pozwolenie na instalację, na przykład jako kocioł gazowy. Stosując nagrzewnicę indukcyjną jako tradycyjny kocioł grzewczy, w niektórych przypadkach pompa nie będzie potrzebna. Ruch chłodziwa jest osiągany przez procesy konwekcyjne: Po podgrzaniu woda zamienia się w parę.

Warto zauważyć, że nagrzewnica indukcyjna posiada wiele zalet, które wyróżniają go na tle konkurencji.

1. Koszt takiego urządzenia jest znikomy.
2. Istnieje możliwość samodzielnego montażu grzejnika.
3. Nie emituje zewnętrznego hałasu. Cewka wibruje dość mocno podczas pracy, ale praktycznie nie jest to zauważalne.
4. Ze względu na ciągłe wibracje, brud i kamień nie mają czasu na przyczepienie się do elementów funkcjonalnych, więc urządzenie nie wymaga regularnego czyszczenia.
5. W swoim składzie posiada generator ciepła, który bardzo łatwo uszczelnia. Woda pełniąca funkcję nośnika ciepła jest umieszczona w element grzejny, dzięki któremu energia jest przenoszona przez pole magnetyczne. Nie wymaga stosowania styków, a tym samym uszczelek olejowych i różnych gumek uszczelniających, które mają cechę szybkiego uszkodzenia.
6. Rzadko się psuje, gdyż za podgrzanie wody odpowiada prosta rurka, w której po prostu nie ma co się zepsuć ani wypalić.

Wybierając indukcyjny podgrzewacz wody, właściciel otrzymuje urządzenie o minimalnej konserwacji, ponieważ składa się z niewielkiej liczby elementów. A one z kolei bardzo rzadko zawodzą.

Zasada działania kotła indukcyjnego

Ale nie możesz obejść się bez wad. Jak w przypadku każdej technologii, istnieją.

1. Wysokie zużycie energii elektrycznej, co spowoduje duże rachunki za światło;
2. Urządzenie bardzo się nagrzewa, a wszystko wokół nagrzewa się, dlatego nie należy dotykać urządzenia podczas jego pracy.
3. Indukcyjny podgrzewacz wody ma silne rozpraszanie ciepła, dlatego konieczna jest instalacja czujnik temperatury aby zapobiec przegrzaniu urządzenia, a tym samym eksplozji.

Rodzaje indukcyjnych podgrzewaczy wody

Wszystkie urządzenia tego typu, które można wykonać ręcznie, można podzielić na dwie grupy:

1. Grzałki wirowe typ cewki indukcyjnej, które najczęściej wykorzystywane są w domach do wykonywania funkcji grzewczych. To proces ich wytwarzania zostanie omówiony poniżej.
2. Grzejniki, których konstrukcja implikuje zastosowanie różne rodzaje komponenty i części elektroniczne.

Podczas tworzenia indukcyjna nagrzewnica wirowa(lub w skrócie VIN) własnymi rękami, należy podać następujące jednostki strukturalne:

• element odpowiedzialny za zamianę energii elektrycznej na prąd o wysokiej częstotliwości;
• cewka indukcyjna (najczęściej wykonywana w postaci cylindrycznego elementu wykonanego z drutu miedzianego), która po zastosowaniu pełni funkcję transformatora odpowiedzialnego za tworzenie pola magnetycznego;
• element, który będzie pełnił rolę ogrzewania, znajduje się wewnątrz samego induktora.

Praca VIN wygląda następująco.

1. Prąd wysokiej częstotliwości z przetwornika jest przekazywany do cewki indukcyjnej.
2. W cewce indukcyjnej pole magnetyczne, co z kolei tworzy przepływy wirowe.
3. Wymiennik ciepła w akcji prądy wirowe szybko osiąga wysoką temperaturę i odpowiednio podgrzewa płyn chłodzący, który dalej rozprowadza ciepło.

Schemat nowoczesnego podgrzewacza wody

Jednym z najważniejszych elementów jest cewka indukcyjna, której wytwarzanie należy traktować ze szczególną starannością. Miedziany przewód bardzo ostrożnie nawinięty na plastikową rurkę, a liczba motków nie powinna być mniejsza niż 100.

Z przedstawionego opisu możemy wywnioskować, że samodzielne wykonanie indukcyjnego podgrzewacza wody nie jest trudne.

Cechy produkcyjne

Nagrzewnicę indukcyjną „zrób to sam” można wykonać na dwa sposoby. Rozważ krótko każdy z nich.

opcja 1

Najprostsze urządzenie (choć będzie miało dużą moc) można wykonać w oparciu o obwód drukowany. Wśród cech obwodu, który będzie używany w urządzeniu, należy wyróżnić następujące punkty:

• cały projekt jest w rzeczywistości reprezentowany przez multiwibrator z organizacją o dużej mocy;
• szczególną uwagę należy zwrócić na rezystancję, ponieważ to właśnie zapobiegnie przegrzaniu tranzystorów;
• cewka indukcyjna w takim urządzeniu powinna być wykonana w postaci spirali z 6-8 zwojów drutu miedzianego;
• jako regulator możesz użyć odpowiedniego elementu z zasilacza komputera i nie myśleć o jego skurczu.

Nagrzewnica indukcyjna Vortex

Opcja 2

Podstawą produkcji takiego urządzenia własnymi rękami jest użycie transformator elektroniczny.

Istota tej metody wytwarzania indukcyjnego podgrzewacza wody jest następująca.

1. Dwie rury za pomocą spawania należy połączyć tak, aby wizualnie wyglądały jak pączek. Ten element będzie następnie pełnić rolę zarówno elementu grzewczego, jak i przewodnika.
2. Drut miedziany będzie musiał zostać nawinięty na ciało.
3. Aby zapewnić wysoką jakość i szybki przepływ wody, do korpusu głównego przyspawane są 2 rury. Do jednego z nich wpłynie woda, a od drugiego wypłynie do samego systemu.

To wszystko porady, jak zmontować takie urządzenie grzewcze własnymi rękami i zapewnić wysokiej jakości ogrzewanie i stałą obecność ciepłej wody w domu.

Zaktualizowano:

2016-09-12

Łatwo jest stworzyć nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami. Jest to urządzenie zdolne do podgrzewania metalu metodą prądów wirowych Foucaulta. Zalety to:

• jest zaplombowany i zapewnia bezstykową transmisję danych;
• cichy;
• niski koszt części;
• przyjazny dla środowiska;
• nagrzewa się bardzo szybko;
• skala nie pojawia się na nim z powodu wibracji działań indukcyjnych;
• wytrzymały.

Wśród niedociągnięć są:

• wysoki koszt zużytej energii elektrycznej;
• pola elektromagnetyczne niekorzystnie wpływają na osobę;
• istnieje ryzyko detonacji systemu grzewczego z powodu nadciśnienia.

Zwróć uwagę na obwód grzałki. Do wykonania grzejnika potrzebny jest kawałek grubościennej plastikowej rury. Będzie służył jako ciało to urządzenie. Następnie musisz przygotować drut stalowy, którego średnica nie przekracza 7 mm. Również w przypadku konieczności podłączenia grzałki do instalacji grzewczej, warto zaopatrzyć się w adaptery. Będziesz także potrzebować metalowa siatka. Utrzyma przewód wewnątrz obudowy. Na pewno będziesz potrzebował drutu stalowego do stworzenia cewki indukcyjnej. Musisz także znaleźć falownik wysokiej częstotliwości, który jest dostępny w prawie każdym garażu.

Teraz o samym procesie produkcyjnym. Najpierw wykonywane są wstępne kroki dla drutu. Drut należy pociąć na segmenty, których długość wynosi 5-6 cm, następnie spód segmentu rury przykrywa się siatką, a odcinki ciętego drutu wlewa się do środka. W górnej części rurę również trzeba będzie przykryć siatką. Przewody należy wylać w takiej ilości, aby cała rura była wypełniona do samej góry.

Teraz, jak pokazuje diagram, powstaje cewka. Podstawą jest plastikowa obudowa. Należy na nim nawinąć 90 zwojów miedzi.
Po wykonaniu elementu konieczne będzie zamontowanie go w systemie grzewczym. Następnie możesz podłączyć cewkę do sieci przez falownik. Uważa się, że taki grzejnik jest dość prosty i najbardziej budżetowy.
Nie należy testować urządzenia, jeśli nie ma dopływu płynu lub płynu niezamarzającego. W przeciwnym razie rura się stopi. Przed uruchomieniem systemu zaleca się wykonanie uziemienia falownika.

Montaż nagrzewnicy indukcyjnej wirowej

Więc teraz przeanalizujemy, jak zmontować domową nagrzewnicę indukcyjną. Do zakończenia montażu jednostki potrzebna jest przepustnica. Ten element można znaleźć otwierając zasilacz komputera. Następnie nawinięty jest drut ze stali ferromagnetycznej, drut miedziany o średnicy 1,5 mm. W zależności od wymaganych parametrów może być konieczne wykonanie 10-30 obrotów. Następnie wybierane są tranzystory polowe. Są one wybierane na podstawie największej rezystancji otwartego złącza. Diody są wybierane na napięcie wsteczne co najmniej 500 V, prąd powinien wynosić około 3-4 A. Potrzebne będą również diody Zenera, które są oceniane na 15-18 A. Ich moc powinna wynosić około 2-3 watów. Rezystory - nie więcej niż 0,5 W.

Następnie obwód jest montowany i powstaje cewka. Będzie to podstawa, na której będzie oparty grzejnik. Cewka powinna mieć 6-7 zwojów drutu miedzianego 1,5 mm. Następnie element zostaje włączony do obwodu i podłączony do sieci. Urządzenie może podgrzać śruby do żółtego.

Chociaż schemat jest prosty, ale w działaniu system będzie się wyróżniał duża liczba ciepło, z tego powodu pożądane jest instalowanie grzejników na tranzystorach.

Teraz jest jasne, jak zmontować jednostkę, która wykonuje nagrzewanie indukcyjne metalu.

Obejrzyj film o tym, jak samodzielnie wykonać nagrzewnicę indukcyjną (zobacz wideo).

Standardy bezpieczeństwa

Podczas użytkowania i montażu grzejnika własnymi rękami należy przestrzegać następujących zasad:

• wymagana instalacja Zawór bezpieczeństwa w celu obniżenia ciśnienia w przypadku awarii pompy;
• musisz uziemić uzwojenie indukcyjne: doprowadź przewód do metalowego obwodu, który znajduje się w ziemi;
• nie ma potrzeby włączania systemu bez chłodziwa, w przeciwnym razie części polimerowe stopią się;
• odsłonięte części miedziane należy zaizolować, aby zapobiec poparzeniom lub porażeniu prądem.

Teraz nauczyłeś się, jak zrobić nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami. Mamy nadzieję, że instrukcje i schemat bardzo Ci pomogły. Załączony film może być również bardzo przydatny do wykonania domowego grzejnika. Życzymy powodzenia w pracy.