Indukcijsko grijanje 14.03.2015
U indukcijskim pećima i uređajima toplina u električno vodljivom grijanom tijelu oslobađa se strujama induciranim u njemu naizmjeničnim elektromagnetnim poljem. Dakle, ovdje se odvija direktno grijanje.
Indukcijsko zagrijavanje metala zasniva se na dva fizička zakona: zakonu elektromagnetna indukcija Faraday-Maxwell i Joule-Lenzov zakon. Metalna tela (prazni delovi, itd.) stavljaju se u naizmenično magnetno polje, koje u njima pobuđuje vrtlog električno polje. Indukovana emf određena je brzinom promjene magnetskog fluksa. Pod uticajem indukovane emf, vrtložne struje (zatvorene unutar tela) teku u telima, oslobađajući toplotu prema Joule-Lenzovom zakonu. Ovaj EMF stvara naizmjeničnu struju u metalu; toplinska energija koju oslobađaju ove struje uzrokuje zagrijavanje metala. Indukcijsko grijanje je direktno i beskontaktno. Omogućava vam da postignete temperature dovoljne za topljenje najvatrostalnijih metala i legura.
Ispod reza je video sa uređajem od 12 volti
Indukcijsko zagrijavanje i stvrdnjavanje metala Intenzivno indukcijsko zagrijavanje moguće je samo u elektromagnetnim poljima visokog intenziteta i frekvencije koja stvaraju specijalnih uređaja- induktori. Induktori se napajaju iz mreže od 50 Hz (industrijske postavke frekvencije) ili iz pojedinačnih izvora napajanja - generatora i srednje i visokofrekventnih pretvarača.
Najjednostavniji induktor za uređaje za indirektno indukcijsko grijanje niske frekvencije je izolirani vodič (izdužen ili namotan) smješten unutar metalne cijevi ili postavljen na njenu površinu. Kada struja teče kroz provodnik induktora, vrtložne struje se induciraju u cijevi i zagrijavaju je. Toplota iz cijevi (može biti i lončić, posuda) prenosi se na zagrijani medij (voda koja struji kroz cijev, zrak itd.).
Najviše se koristi direktno indukcijsko zagrijavanje metala na srednjim i visokim frekvencijama. U tu svrhu koriste se posebno dizajnirani induktori. Induktor emituje elektromagnetski val, koji pada na zagrijano tijelo i u njemu se slabi. Energija apsorbovanog talasa se u telu pretvara u toplotu. Za zagrijavanje ravnih tijela koriste se plosnate prigušnice, a za cilindrične obratke cilindrične (solenoidne) prigušnice. IN opšti slučaj mogu imati složen oblik, zbog potrebe da se elektromagnetna energija koncentriše u željenom pravcu.
Karakteristika induktivnog unosa energije je mogućnost regulacije prostorne lokacije zone strujanja vrtložne struje. Prvo, vrtložne struje teku unutar područja koje pokriva induktor. Zagreva se samo onaj deo tela koji je u magnetnoj vezi sa induktorom, bez obzira na ukupne dimenzije tela. Drugo, dubina zone cirkulacije vrtložne struje i, posljedično, zone oslobađanja energije zavise, između ostalih faktora, od frekvencije struje induktora (povećava se sa niske frekvencije i opada sa povećanjem frekvencije). Efikasnost prijenosa energije sa induktora na zagrijanu struju ovisi o veličini razmaka između njih i raste kako se smanjuje.
Indukcijsko grijanje se koristi za površinsko kaljenje čeličnih proizvoda, kroz zagrijavanje za plastičnu deformaciju (kovanje, štancanje, prešanje itd.), topljenje metala, toplinsku obradu (žarenje, kaljenje, normaliziranje, kaljenje), zavarivanje, navarivanje i lemljenje metali.
Indirektno indukcijsko grijanje se koristi za zagrijavanje procesne opreme (cijevovodi, kontejneri, itd.), zagrijavanje tekućih medija, sušenje premaza i materijala (na primjer, drvo). Najvažniji parametar Indukcijske instalacije grijanja - frekvencija. Za svaki proces (površinsko otvrdnjavanje, kroz zagrijavanje) postoji optimalan frekvencijski raspon koji osigurava najbolje tehnološke i ekonomski pokazatelji. Za indukcijsko grijanje koriste se frekvencije od 50Hz do 5MHz.
Prednosti indukcijskog grijanja
1) Prijenos električne energije direktno na zagrijano tijelo omogućava direktno zagrijavanje materijala provodnika. Istovremeno, brzina grijanja se povećava u odnosu na indirektne instalacije, u kojima se proizvod zagrijava samo s površine.
2) Prijenos električne energije direktno na zagrijano tijelo ne zahtijeva kontaktne uređaje. Ovo je pogodno u uslovima automatizovane proizvodne linije, kada se koristi vakuum i zaštitna oprema.
3) Zbog fenomena površinskog efekta, maksimalna snaga se oslobađa u površinskom sloju zagrijanog proizvoda. Zbog toga indukcijsko zagrijavanje tijekom stvrdnjavanja osigurava brzo zagrijavanje površinskog sloja proizvoda. To omogućava postizanje visoke tvrdoće površine dijela s relativno viskoznim jezgrom. Proces površinskog indukcijskog kaljenja je brži i ekonomičniji od ostalih metoda površinskog očvršćavanja proizvoda.
4) Indukcijsko grijanje u većini slučajeva omogućava povećanje produktivnosti i poboljšanje uslova rada.
Evo još jednog neobičnog efekta: I također ću vas podsjetiti na, kao i. Takođe smo razgovarali Originalni članak je na web stranici InfoGlaz.rf Link na članak iz kojeg je napravljena ova kopija -
Indukcijsko grijanje je metoda beskontaktnog zagrijavanja visokofrekventnim strujama (RFH - radio-frekventno grijanje, zagrijavanje radiofrekventnim valovima) električno provodljivih materijala.
Opis metode.
Indukcijsko grijanje je zagrijavanje materijala električnim strujama koje se induciraju izmjeničnim magnetskim poljem. Posljedično, to je zagrijavanje proizvoda od provodljivih materijala (provodnika) magnetnim poljem induktora (izvora izmjenične struje) magnetsko polje). Indukcijsko grijanje se izvodi na sljedeći način. Električno vodljivi (metalni, grafitni) radni komad postavlja se u takozvani induktor, koji je jedan ili više navoja žice (najčešće bakrene). Snažne struje različitih frekvencija (od desetina Hz do nekoliko MHz) induciraju se u induktoru pomoću posebnog generatora, zbog čega se oko induktora pojavljuje elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje indukuje vrtložne struje u radnom komadu. Vrtložne struje zagrijavaju radni predmet pod utjecajem Joule topline (vidi Joule-Lenzov zakon).
Sistem induktor-prazni je transformator bez jezgra u kojem je induktor primarni namotaj. Radni predmet je sekundarni namotaj, kratko spojen. Magnetni tok između namotaja je zatvoren kroz zrak.
Na visokim frekvencijama, vrtložne struje se pomiču magnetskim poljem koje sami stvaraju u tanke površinske slojeve obratka Δ (površinski efekat), zbog čega se njihova gustoća naglo povećava, a radni komad se zagrijava. Donji slojevi metala se zagrijavaju zbog toplinske provodljivosti. Nije važna struja, već velika gustina struje. U sloju kože Δ, gustina struje opada e puta u odnosu na gustinu struje na površini obratka, dok se 86,4% toplote oslobađa u sloju kože (od ukupnog oslobađanja toplote. Dubina kožnog sloja zavisi od frekvencije zračenja: što je viša frekvencija, to je tanji sloj kože. Takođe zavisi od relativne magnetne permeabilnosti μ materijala radnog komada.
Za gvožđe, kobalt, nikl i magnetne legure na temperaturama ispod Kirijeve tačke, μ ima vrednost od nekoliko stotina do desetina hiljada. Za ostale materijale (taline, obojeni metali, tečni eutektici niskog taljenja, grafit, elektroliti, električno vodljiva keramika, itd.) μ je približno jednako jedinici.
Na primjer, na frekvenciji od 2 MHz, dubina kože za bakar je oko 0,25 mm, za željezo ≈ 0,001 mm.
Induktor postaje veoma vruć tokom rada, jer apsorbuje sopstveno zračenje. Osim toga, apsorbira toplinsko zračenje iz vrućeg radnog predmeta. Induktori su napravljeni od bakarnih cijevi hlađenih vodom. Voda se dovodi usisavanjem - to osigurava sigurnost u slučaju pregaranja ili drugog smanjenja tlaka induktora.
primjena:
Ultra čisto beskontaktno topljenje, lemljenje i zavarivanje metala.
Dobijanje prototipova legura.
Savijanje i termička obrada mašinskih delova.
Izrada nakita.
Obrada malih dijelova koji se mogu oštetiti plinskim plamenom ili lučnim grijanjem.
Površinsko očvršćavanje.
Kaljenje i termička obrada dijelova složenih oblika.
Dezinfekcija medicinskih instrumenata.
Prednosti.
Zagrijavanje ili topljenje bilo kojeg električno provodljivog materijala velikom brzinom.
Zagrijavanje je moguće u atmosferi zaštitnog plina, u oksidirajućoj (ili redukcijskoj) sredini, u neprovodnoj tekućini ili u vakuumu.
Zagrijavanje kroz zidove zaštitne komore od stakla, cementa, plastike, drveta - ovi materijali vrlo slabo apsorbiraju elektromagnetno zračenje i ostaju hladni tokom rada instalacije. Zagreva se samo električno provodljivi materijal - metal (uključujući otopljeni), ugljenik, provodljiva keramika, elektroliti, tečni metali itd.
Zbog MHD sila koje nastaju, dolazi do intenzivnog miješanja tekućeg metala, sve do zadržavanja suspendiranog u zraku ili zaštitnom plinu - tako se u malim količinama dobijaju ultra čiste legure (levitacijsko topljenje, topljenje u elektromagnetnom lončiću) .
Budući da se zagrijavanje vrši elektromagnetnim zračenjem, nema kontaminacije radnog predmeta produktima sagorijevanja baklje u slučaju plinskog plamena, odnosno materijalom elektrode u slučaju zagrijavanja lukom. Postavljanje uzoraka u atmosferu inertnog plina i visoke stope zagrijavanja će eliminirati stvaranje kamenca.
Jednostavna upotreba zbog male veličine induktora.
Induktor se može napraviti posebnog oblika - to će omogućiti da se ravnomjerno zagrijava po cijeloj površini dijelova složene konfiguracije, a da ne dovede do njihovog savijanja ili lokalnog nezagrijavanja.
Lako je provesti lokalno i selektivno grijanje.
Budući da se najintenzivnije zagrijavanje javlja u tankom gornjih slojeva radnih komada, a slojevi ispod se zagrevaju nežnije zbog toplotne provodljivosti, metoda je idealna za površinsko očvršćavanje delova (jezgro ostaje viskozno).
Jednostavna automatizacija opreme - ciklusi grijanja i hlađenja, podešavanje i održavanje temperature, dovod i uklanjanje radnih komada.
Jedinice za indukcijsko grijanje:
Za instalacije s radnom frekvencijom do 300 kHz koriste se pretvarači na bazi IGBT sklopova ili MOSFET tranzistori. Takve instalacije su dizajnirane za zagrijavanje velikih dijelova. Za zagrijavanje malih dijelova koriste se visoke frekvencije (do 5 MHz, srednji i kratki valovi), visokofrekventne instalacije su izgrađene na vakuumskim cijevima.
Takođe, za zagrevanje malih delova, grade se visokofrekventne instalacije pomoću MOSFET tranzistora za radne frekvencije do 1,7 MHz. Kontrola tranzistora i njihova zaštita na višim frekvencijama predstavlja određene poteškoće, tako da su postavke viših frekvencija i dalje prilično skupe.
Induktor za zagrijavanje malih dijelova je male veličine i ima nisku induktivnost, što dovodi do smanjenja faktora kvalitete radnog oscilatornog kruga na niskim frekvencijama i smanjenja efikasnosti, a također predstavlja opasnost za glavni oscilator (kvalitet faktor oscilatornog kola je proporcionalan L/C, oscilatorno kolo sa niskim faktorom kvaliteta je previše dobro „napumpano“ energijom, stvara kratak spoj u induktoru i onemogućava glavni oscilator). Za povećanje faktora kvalitete oscilatornog kruga koriste se dva načina:
- povećanje radne frekvencije, što dovodi do složenijih i skupljih instalacija;
- upotreba feromagnetnih umetaka u induktoru; lijepljenje induktora pločama od feromagnetnog materijala.
Budući da induktor najefikasnije radi na visokim frekvencijama, indukcijsko grijanje dobilo je industrijsku primjenu nakon razvoja i početka proizvodnje generatorskih lampi velike snage. Prije Prvog svjetskog rata, indukcijsko grijanje imalo je ograničenu upotrebu. Kao generatori su tada korišćeni visokofrekventni mašinski generatori (rad V.P. Vologdina) ili instalacije za varničko pražnjenje.
Generatorsko kolo može, u principu, biti bilo šta (multivibrator, RC generator, generator sa nezavisna ekscitacija, različiti relaksacioni generatori), koji rade na opterećenju u obliku zavojnice induktora i imaju dovoljnu snagu. Takođe je potrebno da frekvencija oscilovanja bude dovoljno visoka.
Na primjer, da bi se čelična žica promjera 4 mm "rezala" za nekoliko sekundi, potrebna je oscilatorna snaga od najmanje 2 kW na frekvenciji od najmanje 300 kHz.
Odaberite šemu prema sledeći kriterijumi: pouzdanost; stabilnost vibracija; stabilnost snage koja se oslobađa u radnom komadu; jednostavnost proizvodnje; jednostavnost podešavanja; minimalni broj dijelova za smanjenje troškova; korištenje dijelova koji zajedno rezultiraju smanjenjem težine i dimenzija itd.
Dugi niz decenija se kao generator visokofrekventnih oscilacija koristio induktivni generator sa tri tačke (Hartley generator, generator autotransformatora). povratne informacije, kolo bazirano na induktivnom razdjelniku napona u petlji). Ovo je samouzbudljivi paralelni krug napajanja za anodu i frekventno-selektivni krug napravljen na oscilirajućem krugu. Uspješno se koristi i nastavlja se koristiti u laboratorijama, radionicama nakita, industrijskim preduzećima, kao iu amaterskoj praksi. Na primjer, za vrijeme Drugog svjetskog rata na takvim instalacijama vršeno je površinsko kaljenje valjaka tenkova T-34.
Nedostaci tri tačke:
Niska efikasnost (manje od 40% kada se koristi lampa).
Jaka devijacija frekvencije u trenutku zagrevanja obradaka od magnetnih materijala iznad Curie tačke (≈700C) (μ promene), što menja dubinu sloja kože i nepredvidivo menja način termičke obrade. Prilikom termičke obrade kritičnih dijelova, to može biti neprihvatljivo. Također, moćne HDTV instalacije moraju raditi u uskom rasponu frekvencija koje dozvoljava Rossvyazohrankultura, budući da su uz lošu zaštitu zapravo radio predajnici i mogu ometati televizijsko i radio emitovanje, obalne i spasilačke službe.
Prilikom promjene obradaka (na primjer, iz manjeg u veći), mijenja se induktivnost sistema induktor-obradak, što također dovodi do promjene frekvencije i dubine sloja kože.
Prilikom mijenjanja jednookretnih induktora u višeokretne, na veće ili manje, mijenja se i frekvencija.
Pod vodstvom Babata, Lozinskog i drugih naučnika, dva i tri kruga generatora sa više visoka efikasnost(do 70%), a također i bolje održavati radnu frekvenciju. Princip njihovog rada je sljedeći. Zbog upotrebe spregnutih kola i slabljenja veze između njih, promjena induktivnosti radnog kruga ne povlači za sobom jaku promjenu frekvencije kruga za podešavanje frekvencije. Radio predajnici su dizajnirani po istom principu.
Moderni HDTV generatori su pretvarači zasnovani na IGBT sklopovima ili snažnim MOSFET tranzistorima, obično napravljeni prema mostu ili polumostnom kolu. Radi na frekvencijama do 500 kHz. Kapije tranzistora se otvaraju pomoću upravljačkog sistema mikrokontrolera. Kontrolni sistem, u zavisnosti od zadatka, omogućava automatsko držanje
A) konstantna frekvencija
b) konstantna snaga koja se oslobađa u radnom komadu
c) najveća moguća efikasnost.
Na primjer, kada se magnetni materijal zagrije iznad Curie točke, debljina sloja kože naglo se povećava, gustoća struje opada, a radni komad počinje se zagrijavati gore. Magnetna svojstva materijala također nestaju i proces preokretanja magnetizacije se zaustavlja - radni komad se počinje zagrijavati gore, otpor opterećenja naglo se smanjuje - to može dovesti do "širenja" generatora i njegovog kvara. Upravljački sistem prati prelaz kroz Curie tačku i automatski povećava frekvenciju kada se opterećenje naglo smanji (ili smanji snagu).
Bilješke.
Ako je moguće, induktor bi trebao biti smješten što bliže radnom komadu. Ovo ne samo da povećava gustinu elektromagnetnog polja u blizini radnog komada (proporcionalno kvadratu udaljenosti), već i povećava faktor snage Cos(φ).
Povećanje frekvencije naglo smanjuje faktor snage (proporcionalno kocki frekvencije).
Prilikom zagrijavanja magnetnih materijala, dodatno se oslobađa toplina zbog preokretanja magnetizacije; njihovo zagrijavanje do Curie tačke je mnogo efikasnije.
Prilikom proračuna induktora potrebno je uzeti u obzir induktivnost sabirnica koje vode do induktora, koja može biti mnogo veća od induktivnosti same prigušnice (ako je induktor izrađen u obliku jednog zavoja malog promjera ili čak i dio zavoja - luk).
Postoje dva slučaja rezonancije u oscilatornim krugovima: rezonancija napona i rezonancija struje.
Paralelno oscilatorno kolo – strujna rezonanca.
U ovom slučaju, napon na zavojnici i na kondenzatoru je isti kao napon generatora. U rezonanciji, otpor kola između tačaka grananja postaje maksimalan, a struja (I ukupno) kroz otpor opterećenja Rn će biti minimalna (struja unutar kola I-1l i I-2s je veća od struje generatora).
Idealno impedansa kolo je jednako beskonačnosti - krug ne troši struju iz izvora. Kada se frekvencija generatora promijeni u bilo kojem smjeru od rezonantne frekvencije, impedancija kola se smanjuje, a struja linije (I ukupno) raste.
Serijski oscilatorni krug – rezonancija napona.
Glavna karakteristika serijskog rezonantnog kola je da je njegova impedancija minimalna na rezonanciji. (ZL + ZC – minimum). Prilikom podešavanja frekvencije iznad ili ispod rezonantne frekvencije, impedancija se povećava.
zaključak:
U paralelnom kolu u rezonanciji, struja kroz terminale kola je 0, a napon je maksimalan.
U serijskom kolu, naprotiv, napon teži nuli, a struja je maksimalna.
Članak je preuzet sa web stranice http://dic.academic.ru/ i revidiran u tekst koji je čitaocu razumljiviji od strane Prominductor LLC.
Prije nego što razgovarate o principu rada indukcijskog grijanja, općenito biste trebali saznati što je to. je proces tehnološke obrade metala pod uticajem visokih temperatura. U proizvodnji se indukcijsko grijanje koristi za zavarivanje, topljenje, visokofrekventno lemljenje, kaljenje, kovanje, deformaciju i termičku obradu. Moderna preduzeća za obradu metala koriste indukcijsko grijanje, jer je ono uspjelo privući svojim prednostima,
među kojima bih izdvojio veliku brzinu rada, dobre rezultate, energetsku efikasnost opreme, kao i automatizovanu kontrolu procesa rada.
Principi indukcijskog grijanja za proizvodni procesi koriste se otprilike od 20-ih godina. Tokom Drugog svetskog rata, naučnici su pokušavali da se razviju što je brže moguće Najnovije tehnologije koristiti u trenutnoj situaciji. U toku rata pojavila se hitna potreba za pronalaskom pouzdanog i brzog procesa koji bi omogućio dobijanje trajnijih metalnih proizvoda.
Trenutno su naučnici fokusirani na pronalaženje tehnologija koje će im omogućiti da provode sve potrebne tehnološke procese uz uštedu prirodnih resursa i vremena. Naravno, povećana kontrola kvaliteta takođe je imala značajan uticaj na stvaranje opreme koja može da izvrši brz, ekonomičan i kvalitetan rad. Danas proizvođači u metalurškim poduzećima aktivno koriste indukcijsko grijanje.
Kako funkcionira indukcijsko grijanje?
Izmjenična struja koja se dovodi iz generatora električne energije utječe na primarni namotaj transformatora, stvarajući snažno elektromagnetno polje. Praktičnom primjenom Faradejevog zakona o utjecaju na sekundarni namotaj koji se nalazi unutar rezultirajućeg magnetskog polja, može se dobiti električna energija.
Ako uzmemo u obzir standardni dizajn indukcijskog grijača, vidjet će se da naizmjenična struja prolazi kroz induktor (koji je u pravilu izrađen u obliku bakrenog zavojnice) i stvara toplinsku energiju u metalnom proizvodu smještenom u induktor. IN u ovom slučaju induktor je primarni namotaj transformatora, a dio koji se nalazi u njemu je sekundarni.
Elektromagnetno polje koje prolazi metalni proizvod, stvara takozvane Foucaultove struje u njemu. Foucaultove struje imaju smjer suprotan električnom otporu metala. Toplotna energija se generiše direktno u metalu bez postizanja direktnog kontakta između metala i induktora. Ovaj efekat se obično naziva "Joule efekt", jer je zasnovan na prvom zakonu naučnika.
Indukcijsko grijanje - prednosti
Već smo rekli da je masovna upotreba indukcijskog grijanja počela s razlogom, a razlog tome bile su prednosti koje indukcijska oprema ima. U nastavku ćemo detaljnije pogledati ove prednosti.
Koje prednosti ima oprema za indukcijsko grijanje u usporedbi s alternativnim metodama obrade metala?
- Visoke performanse. Indukcijsko grijanje vam omogućava da povećate produktivnost postrojenja brzim pokretanjem postrojenja i zagrijavanjem proizvoda u kratkom vremenskom periodu. Zagrijavanje se događa gotovo trenutno nakon početka instalacije. Nema potrebe za zagrijavanjem ili hlađenjem opreme.
- Snaga konstrukcije. Toplotna energija, kao što je gore navedeno, stvara se direktno u metalu, što pomaže u održavanju integriteta proizvoda. Kada se u proizvodnji koristi indukcijski grijač, postiže se minimalna količina nedostataka. Za dobijanje maksimalan efekat od obrade metala, možete staviti metal u posebno vakuumsko okruženje, čime ga štitite od oksidacije.
- Visoka energetska efikasnost. Indukcijski grijač vam omogućava uštedu električne energije korištenjem samo male količine za stvaranje snažnog elektromagnetnog polja. Sva čekanja nakon pokretanja instalacije su minimizirana, što također štedi proizvodne resurse i omogućava vam da dobijete proizvod po nižoj cijeni.
- Automatski tok posla. Hvala za softver ugrađen u indukcijsku jedinicu, cijeli radni proces se može kontrolirati automatski, što omogućava postizanje preciznijih rezultata obrade.
- Čista ekologija. Indukcijsko grijanje je bezbedno sa ekološke tačke gledišta. Tokom rada indukcione jedinice, u zrak se ne ispuštaju štetne tvari, a od tada otvoreni plamen ne, onda nema dima. Indukcijski grijač ima visoki nivo Sigurnost od požara.
Indukcijsko grijanje je odlična moderna metoda koja omogućava kvalitetnu i brzu obradu metala na visokim temperaturama.
Bilo koje pitanje u vezi sa indukcijskom opremom možete postaviti na našem forumu ili pozivom nekog od stručnjaka kompanije, svi brojevi telefona su navedeni u odjeljku „Kontakti“.
Uređaji za grijanje čiji je princip rada zasnovan na indukcijskom grijanju nazivaju se indukcijski grijači. Koriste se kako u industriji tako iu svakodnevnom životu, a u industriji se važnost njihove upotrebe teško može precijeniti.
Pogledajmo bliže ove uređaje.
Dizajn i princip rada indukcijskog grijača
Pojednostavljeno indukcijski grijač sastoji se od tri komponente:
Provodljiva (metalna, grafitna) šipka se postavlja u zavojnicu koja se sastoji od određenog broja zavoja provodnika date površine poprečnog presjeka bez direktnog kontakta s njom, nakon čega se na kontakte zavojnice postavlja generator. naizmjenična struja napon je napajan. Oko zavoja zavojnice formira se elektromagnetno polje, pod utjecajem kojeg u štapu nastaju Foucaultove vrtložne struje koje zagrijavaju jezgro. Dakle, nema prijenosa topline na jezgro, toplinu ono stvara neovisno pod utjecajem struja koje lutaju u njemu, a može se prenijeti pomoću rashladnog sredstva. Temperatura štapa se ne povećava istovremeno u cijeloj masi, već od površinskih slojeva do centra, ovisno o toplinskoj provodljivosti materijala jezgre. Istovremeno povećanje frekvencije naizmjenične struje smanjuje dubinu induktivnog grijanja, ali povećava njegov intenzitet. Posebna pažnja zaslužuje činjenicu da kalem oko jezgre ostaje praktično hladan tokom rada.
Vizualno ovaj proces izgleda ovako:
Područja upotrebe
U industriji se indukcijski grijači koriste za obavljanje sljedećih složenih procesa:
U svakodnevnom životu uređaji za indukcijsko grijanje također su prilično rasprostranjeni. Područja njihove primjene:
- domaćinstvo autonomni sistemi grijanje (za ljetnikovac, stan, privatnu kuću);
- indukcija ploče za kuhanje i pločice za kuhinju;
- male zapremine lončaste peći za topljenje metala u domaćinstvu;
- nakit zanat.
Budući da je glavna tema članka indukcijski grijač, detaljnije ćemo se zadržati na kotlu za grijanje, čija je osnova ideja o induktivnom zagrijavanju rashladne tekućine.
Indukcijski grijač – kotao za grijanje
Otkako su vlasnici kuća počeli instalirati autonomne sisteme grijanja u svoje domove, pitanje efikasnosti kotlova za grijanje ostaje jedno od najvažnijih za njih. Po ovom pokazatelju, barem među uređajima koji proizvode toplinu iz električne energije, indukcijski kotlovi za grijanje su vodeći. Štoviše, njihova snaga, koja nije uporediva s identičnim parametrom takvog uređaja kao što je grijač za podnožje, omogućava da se jedinice koriste kao glavni način grijanja na velikim površinama.
Indukcijski kotlovi za grijanje sastoje se od dva kruga - primarnog (elektromagnetnog) i sekundarnog (cijevovodi za izmjenu topline). Prvi krug, koji se sastoji od pretvarača napona i generatora topline s grijačem indukcioni tip, stvara elektromagnetno polje, vrtložne struje i stvara toplinu. Drugi krug, koji uključuje izmjenjivač topline sa cijevnim sistemom, prenosi ovu toplinu kroz cirkulaciju rashladnog sredstva do radijatora sistema grijanja. Voda u čistom obliku ili sa aditivima koristi se kao rashladno sredstvo.
Pored gornja dva kruga, sistem grijanja uključuje automatizaciju, koja je odgovorna za rad pojedinih komponenti jedinice.
Moderni indukcijski kotlovi za grijanje ugrađuju se samo u krug izmjenjivača topline zatvorenog tipa, koji ima u svom dizajnu ekspanzioni rezervoar tip membrane i pumpa prisilna cirkulacija. Upotreba cirkulacijske pumpe je neophodna mjera i nastaje zbog male zapremine rashladnog sredstva pri visokom intenzitetu zagrijavanja izmjenjivača topline. Prilika prirodna cirkulacija u takvom sistemu je isključeno - bez pumpe voda će proključati prije nego što počne da se kreće kroz cijevi.
Bitan! Indukcijski kotao mora biti uzemljen. Osim toga, prilikom ugradnje sistema grijanja, iz sigurnosnih razloga, krug za distribuciju rashladne tekućine mora biti montiran od plastičnih cijevi, ili jedinica grijanja mora biti izolirana od čeličnog kruga umetanjem polipropilenskih spojnica.
Indukcijski kotlovi za grijanje klasificirani su identično kao i ostali kotlovi za grijanje električne jedinice– u pogledu snage, dizajna, parametara utrošene električne energije. Ali ovi uređaji također imaju klasifikaciju prema konstruktivno rješenje električni dio.
Vrste indukcijskih kotlova
Postoje sljedeće vrste indukcijskih kotlova za grijanje, označene i principom rada i markom proizvođača:
- SAV je raznolik i u isto vrijeme zaštitni znak kotlovi nove generacije snage od 2,5 do 100 kW, proizvedeni od 2007. godine u ruskoj kompaniji ZAO NPK INERA;
- VIN - skraćenica nije samo skraćenica za naziv vrste indukcijskog uređaja (vortex indukcijski grijači), već i patentirani naziv za kotlove koje proizvodi iževska kompanija „Alternative Energy“.
Indukcijski grijači SAV
Rad SAV jedinica ne zahtijeva korištenje pretvarača, struja od 50 Hz se dovodi do induktora. Elektromagnetno polje inducirano primarnim namotom uzrokuje stvaranje vrtložnih tokova u sekundarnom namotu, čija je uloga u kotlovima ovog tipa izvodi sekciju zatvorena petlja cevi za rashladnu tečnost. Ovaj dio cijevi - sekundarni namotaj - intenzivno se zagrijava pod utjecajem Foucaultovih struja i prenosi toplinu na rashladnu tekućinu, koja je prisiljena cirkulirati u sistemu grijanja pomoću cirkulacijske pumpe.
Sistem grijanja se izvodi pomoću radijatora ili na labirintski način, koji podsjeća na grejanje na podnožju, kako bi se povećala ukupna površina vanjske površine (prijenos topline) cijevi - krug grijanja, u najmanju ruku, ne bi trebao biti minimalne dužine.
Kotlovi SAV se proizvode za napone 220V i 380V. Kao rashladno sredstvo koriste vodu (čistu ili sa aditivima protiv smrzavanja), kao i antifriz. Izlaz jedinice na puna moć rad traje oko 5-20 minuta (ovisno o količini rashladne tekućine), efikasnost grijača takvih uređaja je najmanje 98%. Za efikasno grijanje prostorije do 30 kvadratnih metara. Dovoljan je indukcioni uređaj snage 2,5 kW, čija će kupovina, zajedno sa sistemima automatizacije i upravljanja, koštati oko 30 hiljada rubalja.
VIN jedinice za grijanje
Kotlovi ovog tipa su napredniji u principu rada i dizajnu, što naravno utiče na njihovu cijenu. Za rad VIN uređaja potreban je inverter - uređaj za povećanje frekvencije dolazne struje. Struja visoke frekvencije uzrokuje stvaranje elektromagnetskog polja visokog intenziteta, što zauzvrat uzrokuje pojavu snažnijih vrtložnih struja u sekundarnom namotu. Osim toga, izmjenjivač topline i tijelo kotla izrađeni su od feromagnetnih legura koje imaju svoje magnetsko polje. Rezultat svih ovih procesa je visok intenzitet zagrijavanja izmjenjivača topline i, naravno, rashladne tekućine.
VIN jedinica snage 3 kW dovoljna je za grijanje prostorije površine 35-40 četvornih metara. (u zavisnosti od klimatskim uslovima i kvaliteta toplinske izolacije vanjskih građevinskih konstrukcija).
Zbog svoje veće produktivnosti, VIN jedinice se mogu koristiti ne samo u sistemima grijanja stambenih objekata, već i za opskrbu toplom vodom. Da bi se to postiglo, dodatni spremnici za skladištenje opremljeni automatskom zaštitom ugrađuju se u krug rashladne tekućine, čiji se kapacitet izračunava ovisno o broju točaka unosa tople vode. Vruća voda Ovi kontejneri se dobijaju cirkulacijom u sistemu sa direktnim grejanjem pomoću indukcijskog grejača.
Vrednovanje marketinških karakteristika-izjava
Indukcijskim kotlovima za grijanje pripisuju se mnoge prednosti, često bez argumenta. Nabrojimo ove karakteristike i procijenimo stepen korespondencije izjava sa činjenicom:
Ekonomičan
Izjava
Potrošnja električne energije kod indukcijskih kotlova je 20-30% manja od ostalih električnih grijača.
Činjenica
Svi električni uređaji za grijanje koji ne obavljaju mehanički rad pretvaraju 100% energije električne struje u toplinu, njihova efikasnost je uvijek ispod 100%, ali se razlikuje po vrijednosti različitim uređajima V različitim uslovima. Za proizvodnju 1 kW toplotne energije potrebno je potrošiti više od 1 kW električne energije, ali koliko više zavisi od parametara disipacionog medija. Unutar kotla, naravno, postoje i gubici - na primjer, za grijanje zavojnice, jer bilo koji materijal provodnika ima otpor, ali svi ovi gubici ostaju u zatvorenom prostoru.
Bitan! Stara brojila (bakelit) bilježe manju (1,6 - 1,8 puta) potrošnju električne energije od modernih elektronskih, jer nisu predviđena za mjerenje reaktivna snaga indukcijski kotlovi.
Možda ova činjenica objašnjava tvrdnju o efikasnosti indukcijskih kotlova.
Trajnost
Izjava
Visoka pouzdanost i dug radni vijek opreme - više od 25 godina.
Činjenica
Zaista, odsustvo pokretnih dijelova eliminira mehaničko habanje indukcijskih kotlova. Ali sistem grijanja sa VIN jedinicom uključuje cirkulacijska pumpa, čiji je resurs mnogo skromniji. Osim toga, sistem upravljanja i automatizacije uključuje mehanizme koji se također sastoje od mnogih komponenti koje su podložne habanju.
Jezgro indukcionog grejača radi u uslovima konstantnog cikličkog grejanja i hlađenja, temperaturnih deformacija, koje su takođe negativan faktor. Stoga je pretjerivanje nazivati resurse indukcijskih kotlova gotovo neograničenim. Međutim, zaista je nekoliko puta veći od grijača grijača.
Konzistentnost karakteristika tokom celog radnog veka
Izjava
Nema procesa formiranja kamenca unutrašnja površina cijevi određuje stalnu efikasnost grijača i izmjenjivača topline.
Činjenica
Kamenac je taloženje soli sadržanih u vodi (rashladnoj tečnosti). Količina ovih nečistoća u ograničenoj zapremini rashladne tečnosti je takođe ograničena i mala, tako da je uticaj kamenca na efikasnost grejača beznačajan. A u indukcijskom kotlu, sekundarni namot je pod gotovo konstantnom vibracijom, a stvaranje kamenca uopće ne dolazi. Dakle, izjava je tačna, samo je njen značaj preuveličan.
Tišina
Izjava
Rad indukcijskih kotlova za grijanje je tih, što ih razlikuje od ostalih električnih grijača.
Činjenica
Tvrdnja je tačna, ali svi električni kotlovi ne stvaraju buku tokom rada, jer akustični valovi nisu uključeni u njihov raspon oscilovanja. Samo cirkulaciona pumpa može da pravi buku, ali ako želite, možete izabrati tihi model.
Kompaktnost
Izjava
Indukcijski kotlovi su kompaktni, što je zgodno pri odabiru mjesta za njihovu ugradnju.
Činjenica
To je tačno ako ne koristite kaskadu indukcijskih kotlova i ne instalirate međuspremnike ako u sistemu za opskrbu toplom vodom postoji nekoliko točaka unosa tople vode, jer je indukcijski grijač, uglavnom, mali komad cijevi sa a winding.
Sigurnost
Izjava
Sigurnost uređaja je apsolutna.
Činjenica
Ne postoje apsolutno sigurni električni grijači. Prilikom rada indukcijskih uređaja ne može se isključiti mogućnost curenja rashladne tekućine iz sistema, a generator elektromagnetskog polja će nastaviti raditi, a sustav praznih cijevi će se zagrijati. Da bi se spriječila takva situacija, u dizajnu kotla je predviđen uređaj automatsko isključivanje, ali može i propasti.
Stoga, indukcijski grijači, iako nadmašuju svoje konkurente u nekim sigurnosnim kriterijima, nisu potpuno sigurni.
Nedostaci indukcijskih grijača
- Visoka cijena uređaja.
- Značajna težina, ali kompaktna.
- Prisutnost faktora koji utječe na elektromagnetno polje na tijelo i uređaje.
Pogledajmo posljednju tačku detaljnije.
Elektromagnetno polje utiče na žive organizme na isti način kao i na hranu u mikrotalasnoj pećnici – zagrijava ih do određene dubine, a to može imati posljedice. Intenzitet utjecaja polja, uključujući i osobu, određen je indikatorom kao što je gustoća energetskog toka (EFD), koja se povećava sa povećanjem frekvencije struje koja se dovodi u primarni namotaj. Tokom rada indukcijskim grijačima potrebno je pridržavati se sanitarne norme granične vrijednosti LZO, koja je utvrđena u SanPiN 2.2.4/2.1.8.055-96, ovisi o trajanju izlaganja na terenu i iznosi, na primjer, 8- satna ekspozicija - 25 μW/sq.cm, jednosatna - 200 μW/sq.cm
Osim toga, zračenje induktora negativno utječe na elektroniku i radio opremu koja se nalazi u blizini, stvarajući smetnje tijekom rada.
Bitan! Da biste se zaštitili od uticaja elektromagnetnih polja, kotao možete okružiti finom (1x1, 2x2 mm) metalnom mrežom (Faradayev kavez), koja nije u kontaktu sa telom kotla i uzemljena je.
Pravila rada
Siguran rad kotlova za indukcijsko grijanje, kao i svaki drugi tehnički uređaji, osigurava se poštivanjem brojnih pravila koja se odnose na njihovu ugradnju i korištenje nakon instalacije:
- Uzemljenje kotla je obavezno.
- Udaljenost od uređaja do zidova sa strane mora biti najmanje 30 cm, od donje tačke kotla do poda - 80 cm, od njegove gornje tačke do plafona - 80 cm.
- Indukcijski kotlovi se ugrađuju samo u zatvoreno kolo With ekspanzioni rezervoar membranski tip.
- Sistem mora uključivati blok sigurnosnih uređaja (manometar, vazdušni ventil, ventil za smanjenje nadpritiska, sistem automatskog isključivanja pri pregrijavanju).
Pregled poznatih proizvođača
Zaključak
Moderno tržište kotlova za ugradnju sistema autonomno grijanje predstavljen sa stotinama modela jedinica razne vrste. Objektivnost kriterija cijena/kvalitet za svaku sortu je različita. Izbor u korist uređaja za indukcijsko grijanje u smislu rizika od naknadnog razočaranja u kupovini je najrazumniji.
Indukcijski bojler - nov alternativni način grijanje stambenih prostorija. Njegova osnovna funkcija je zasnovana na principu inteligentne upotrebe induktivne energije. Ekološki je prihvatljiv, apsolutno bezopasan, siguran, ne emituje čađ i ne zahtijeva pripremu uglja ili drva za ogrjev. Indukcijski generator toplote se uspješno koristi za zagrijavanje vode u sistemu individualno grijanje. Pored činjenice da se takav tvornički napravljen kotao može kupiti u trgovačka mreža, još uvijek možete sami. Što će vremenom dovesti do značajnih ušteda porodični budžet.
- 1 Princip indukcijskog grijanja
- 2 Karakteristike dizajna i rad generatora topline
- 2.1 Kako sistem radi
- 3 Samostalna proizvodnja dizajna indukcijskog grijača
- 4 Osnovno tehnološke faze radi
- 5 Zaključak
Princip indukcijskog grijanja
Rad indukcijskog grijača temelji se na energiji elektromagnetnog polja, koju apsorbira rashladna tekućina, pretvarajući je u toplinu. Magnetno polje u ovom grijaču generira induktor, koji je predstavljen cilindričnim zavojnicama s više okreta. Prolazeći kroz ovu zavojnicu, naizmjenično struja stvara naizmjenično magnetno polje u blizini.
Linije ovoga električno polje nalaze se okomito na smjer magnetskog toka, a pri kretanju čine zatvoreni krug. Vrtložni tokovi generirani naizmjeničnom strujom pretvaraju električnu energiju u toplinu. Kao rezultat toga, električna energija induktora se beskontaktno prenosi na zagrijani predmet.
Toplotna energija pri indukcijskom grijanju troši se vrlo efikasno čak i pri malim brzinama grijanja. Dakle, domaći indukcijski bojler zagrijava vodu u kratkom vremenskom periodu do značajno visokih temperatura.
Karakteristike dizajna i rad generatora topline
Za organizaciju individualnog grijanja, transformator koji se sastoji od dva namota može se koristiti kao indukcijski grijač za ovaj sistem:
- Primarno.
- Sekundarni kratak spoj.
Vrtložni tokovi se ovdje formiraju u unutrašnjoj komponenti. Oni usmjeravaju rezultirajuće električno polje u sekundarni krug. On je taj koji istovremeno obavlja ulogu kućišta i grijaćeg elementa za rashladnu tekućinu. S povećanjem gustoće vrtložnih struja koje su usmjerene na jezgru, u početku se počinje zagrijavati cijela njegova površina, a zatim i cijeli element.
Za nabavku hladnom vodom i izlaz zagrijanog rashladnog sredstva, indukcijski kotlovi su opremljeni sa dvije cijevi.
Za one koji žele napraviti takvu opremu vlastitim rukama, morate osigurati da:
- Donja cijev je montirana na ulaznom glavnom dijelu;
- Gornji je na dovodnom dijelu cjevovoda.
Kako sistem funkcioniše
Toplina koju proizvodi kotao prenosi se na rashladno sredstvo koje cirkuliše u sistemu grijanja. Zahvaljujući hidrostatički pritisak, zagrijana voda teče direktno kroz dovodnu cijev u zajednički sistem grijanja i stalno se uklanja zbog ubrizgavanja rashladnog sredstva u njega. Stoga je mogućnost pregrijavanja opreme ovdje potpuno isključena.
Konstantne vibracije tokom rada indukcionog sistema sprečavaju stvaranje kamenca i njegovih tvrdih naslaga na unutrašnjim zidovima cevovoda. Indukcijski grijači nemaju standardne električne grijaćih elemenata, tako da je vjerovatnoća skupih kvarova u njima svedena na nulu. Osim toga, nema odvojivih priključaka koji bi mogli ugroziti neplanirana i neugodna curenja. Pozitivna karakteristika Ovaj kotao karakterizira odsustvo buke tokom rada, što mu omogućava ugradnju u bilo koji stambeni prostor.
Dizajn indukcijskih grijača uradi sam
Nije teško napraviti indukcijski bojler. Čak i relativno početnik majstor može se uspješno nositi s ovim zadatkom. Da biste obavili ovaj posao prvo morate imati:
- Jeftin inverter visoke frekvencije od aparat za zavarivanje kako se ne biste mučili da sami napravite tako složenu jedinicu;
- Komad plastične cijevi debelih zidova koji će postati tijelo grijača;
- Žica ili šipka od nehrđajućeg čelika promjera ne više od 7 mm, koja će činiti osnovu za grijani materijal u električnom polju;
- Adapteri za spajanje glavnog tijela bojlera na individualni sistem grijanja;
- Metalna mreža koja bi trebala držati čelične komade žice unutar kućišta;
- Emajlirana bakrena žica za stvaranje indukcijske zavojnice;
- Kliješta za rezanje žičane šipke ili nehrđajućeg čelika;
- Pumpa za prinudno dovod vode.
Glavne tehnološke faze rada
Prilikom postavljanja indukcijskog sustava grijanja vode morate znati i pridržavati se osnovnih pravila:
- Struja zavarivanja visokofrekventnog pretvarača za grijač mora odgovarati njegovoj snazi. Optimalna vrijednost se kreće od 15 ampera ili više ako je potrebno.
- Za zagrijavanje materijala u visokofrekventnom polju treba koristiti komade od valjanog čelika ili nehrđajuće žice od pet centimetara. Da biste to učinili, pripremljenu žicu morate rezati rezačima žice, pridržavajući se ovih dimenzija.
- Tijelo indukcijskog grijača mora biti izrađeno od plastične cijevi debelih stijenki, čiji unutrašnji promjer mora biti najmanje 5 centimetara, slično dužini rezane žice.
- Na jednoj strani ove plastične cijevi je pričvršćen adapter koji bi trebao povezati ovu konstrukciju sa sistemom grijanja.
- Na dnu plastične cijevi vlastitim rukama postavlja se metalna mreža koja sprječava propadanje žičane šipke.
- Izrezani komadi metalne žice čvrsto su pakirani unutar plastične cijevi tako da tamo nema slobodnog prostora.
- Drugi kraj cijevi opremljen je još jednim prijelaznim elementom.
- Za izradu indukcijske zavojnice, ovo plastična cijev omotan pripremljenom emajliranom bakarnom žicom. Broj zavoja u namotaju treba biti najmanje 80, a najviše 90.
- Zatim se uređaj povezuje na individualni sistem grijanja, dodaje se voda, a na proizvedeni namot se spaja inverter.
- Za prisilnu cirkulaciju rashladnog sredstva, pumpa je ugrađena u sistem grijanja.
- Da bi se osigurala automatska kontrola temperature vode, postoji prekid u glavnom dalekovodu indukcioni inverter Termostat je spojen.
Zaključak
Indukcijski grijači su opremljeni sa zatvoreni sistem individualno grijanje, opremljeno plastični cevovod. Nakon odvodne cijevi, radi sigurnosti, preporučljivo je montirati grupu elemenata, koji su predstavljeni:
- Manometar;
- Burst valve;
- Uređaj za automatsko ispuštanje vazduha.
U početku, indukcijski bojler može biti teško i dugotrajno napraviti vlastitim rukama. Međutim, tada će to donijeti samo koristi porodičnom budžetu, značajno smanjujući troškove skupe električne energije. Jer hvala karakteristike dizajna Ovaj uređaj zagrijava rashladnu tekućinu mnogo brže nego s istom potrošnjom energije za rad električnih uređaja za grijanje.
Danas neki majstori izrađuju indukcijski grijač od elektromagnetnog transformatora, koji se temelji na dva moćna tranzistora. Indukcijsko grijanje u njemu se izvodi izlaganjem metala Foucaultovim strujama.
Tokom rada ove opreme nema emisije štetnih proizvoda raspadanja ili sagorevanja goriva, što povoljno utiče na stanje okolne atmosfere. Ispravan raspored Sistem grijanja sa indukcijskim bojlerom za svaku porodicu je neosporna ekonomična opcija sa 25 godina besprijekornog rada.