Induktionsvarmer arbejder efter princippet om at "generere strøm fra magnetisme." Et højeffekts vekslende magnetfelt genereres i en speciel spole, som genererer elektriske hvirvelstrømme i en lukket leder.

Den lukkede leder i induktionskomfurer er et metalkogegrej, som opvarmes af elektriske hvirvelstrømme. Generelt er driftsprincippet for sådanne enheder ikke kompliceret, og hvis du har lidt viden om fysik og elektroteknik, kan du samle induktionsvarmer Det vil ikke være svært at gøre det selv.

Følgende enheder kan fremstilles uafhængigt:

1. Enheder til opvarmning i varmekedel.
2. Mini ovne til smeltning af metaller.
3. Plader til madlavning.

Et gør-det-selv induktionskomfur skal være fremstillet i overensstemmelse med alle standarder og regler for driften af ​​disse enheder. Hvis elektromagnetisk stråling, der er farlig for mennesker, udsendes uden for huset i laterale retninger, er brugen af ​​en sådan enhed strengt forbudt.

Derudover ligger den store vanskelighed ved at designe en komfur i valget af materiale til bunden af ​​kogepladen, som skal opfylde følgende krav:

1. Leder ideelt elektromagnetisk stråling.
2. Ikke et ledende materiale.
3. Tåler høj temperaturbelastning.

Husholdnings-induktionsmagningsoverflader bruger dyrt keramik, når man laver en induktionskomfur derhjemme, er det ret svært at finde et værdigt alternativ til sådant materiale. Derfor bør du først designe noget enklere, for eksempel en induktionsovn til hærdning af metaller.

Fremstillingsvejledning

Tegninger

Figur 1. Elektrisk kredsløb af en induktionsvarmer
Figur 2. Enhed. Figur 3. Skematisk over en simpel induktionsvarmer

For at lave en ovn skal du bruge følgende materialer og værktøjer:

• loddemetal;
• tekstolitplade.
• mini boremaskine.
• radioelementer.
• termisk pasta.
• kemiske reagenser til ætsning af pladen.

Yderligere materialer og deres egenskaber:

1. Til fremstilling af en spole, som vil udsende det vekslende magnetiske felt, der er nødvendigt til opvarmning, er det nødvendigt at forberede et stykke kobberrør med en diameter på 8 mm og en længde på 800 mm.
2. Kraftige krafttransistorer er den dyreste del af en hjemmelavet induktionsinstallation. For at installere frekvensgeneratorkredsløbet skal du forberede 2 sådanne elementer. Transistorer af følgende mærker er egnede til disse formål: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Ved fremstilling af kredsløbet anvendes 2 identiske af de anførte felteffekttransistorer.
3. Til fremstilling af et oscillerende kredsløb vil være nødvendigt keramiske kondensatorer med en kapacitet på 0,1 mF og en driftsspænding på 1600 V. For at der kan dannes højeffekts vekselstrøm i spolen, kræves der 7 sådanne kondensatorer.
4. Ved betjening af en sådan induktionsanordning, felteffekttransistorer bliver meget varme, og hvis radiatorer i aluminiumslegering ikke er fastgjort til dem, så efter blot et par sekunders drift maksimal effekt, vil disse elementer mislykkes. Transistorer skal placeres på køleplader gennem et tyndt lag termisk pasta, ellers vil effektiviteten af ​​en sådan afkøling være minimal.
5. dioder, som bruges i en induktionsvarmer, skal være ultrahurtigt virkende. De bedst egnede dioder til dette kredsløb er: MUR-460; UF-4007; HENDE – 307.
6. Modstande brugt i kredsløb 3: 10 kOhm effekt 0,25 W – 2 stk. og 440 Ohm effekt - 2 W. Zenerdioder: 2 stk. med en driftsspænding på 15 V. Zenerdiodernes effekt skal være mindst 2 W. En drossel til tilslutning til spolens strømterminaler bruges med induktion.
7. For at forsyne hele enheden skal du bruge en strømforsyning med en effekt på op til 500 W. og spænding 12 - 40 V. Du kan drive denne enhed fra et bilbatteri, men du vil ikke være i stand til at få de højeste effektaflæsninger ved denne spænding.

Processen med at fremstille en elektronisk generator og spole tager lidt tid og udføres i følgende rækkefølge:

1. Fra kobberrør en spiral med en diameter på 4 cm For at lave en spiral skal der skrues et kobberrør på en stang med en flad overflade med en diameter på 4 cm. Fastgørelsesringe loddes til de 2 ender af røret for tilslutning til transistorradiatorerne.
2. Printpladen er lavet i henhold til diagrammet. Hvis det er muligt at levere polypropylenkondensatorer, så på grund af det faktum, at sådanne elementer har minimale tab og stabil drift ved store amplituder af spændingsudsving, vil enheden fungere meget mere stabilt. Kondensatorerne i kredsløbet er installeret parallelt for at danne et oscillerende kredsløb med en kobberspole.
3. Opvarmning af metallet opstår inde i spolen, efter at kredsløbet er forbundet til strømforsyningen eller batteriet. Ved opvarmning af metallet er det nødvendigt at sikre, at der ikke er kortslutning i fjederviklingerne. Hvis du rører 2 omgange af spolen på samme tid med opvarmet metal, vil transistorerne svigte øjeblikkeligt.

Nuancer

1. Ved udførelse af forsøg med opvarmning og hærdning af metaller, inde i induktionsspolen kan temperaturen være betydelig og beløber sig til 100 grader Celsius. Denne termiske varmeeffekt kan bruges til at opvarme vand til boligbrug eller til opvarmning af et hjem.
2. Diagram af varmeren diskuteret ovenfor (figur 3), ved maksimal belastning er i stand til at give stråling af magnetisk energi inde i spolen svarende til 500 W. Denne effekt er ikke nok til at opvarme en stor mængde vand, og konstruktionen af ​​en højeffekts induktionsspole vil kræve fremstilling af et kredsløb, hvor det vil være nødvendigt at bruge meget dyre radioelementer.
3. Budgetløsning til organisering af induktionsopvarmning af væsker, er brugen af ​​flere enheder beskrevet ovenfor, placeret i serie. I dette tilfælde skal spiralerne være på samme linje og ikke have en fælles metalleder.
4. SomDer anvendes et rustfrit stålrør med en diameter på 20 mm. Flere induktionsspiraler er "spændt" på røret, så varmeveksleren er midt i spiralen og ikke kommer i kontakt med dens vindinger. Når 4 sådanne enheder tændes samtidigt, vil varmeeffekten være omkring 2 kW, hvilket allerede er nok til flow opvarmning væske med en lille cirkulation af vand, til værdier, der tillader brug dette design i at levere varmt vand til et lille hus.
5. Hvis du forbinder denne et varmelegeme med velisoleret tank, som vil være placeret over varmeren, vil resultatet være et kedelsystem, hvor væsken vil blive opvarmet indeni rustfrit rør, vil opvarmet vand stige opad, og koldere væske vil træde i stedet.
6. Hvis husets areal er betydeligt, så kan antallet af induktionsspoler øges til 10 stk.
7. Effekten af ​​en sådan kedel kan nemt justeres ved at slukke eller tænde for spiralerne. Jo flere sektioner, der er tændt på samme tid, desto større effekt har varmeapparatet, der fungerer på denne måde.
8. For at drive et sådant modul skal du bruge en kraftig strømforsyning. Hvis du har en DC inverter svejsemaskine, kan du bruge den til at lave en spændingsomformer med den nødvendige effekt.
9. På grund af det faktum, at systemet fungerer på konstant elektrisk strøm, som ikke overstiger 40 V, driften af ​​en sådan enhed er relativt sikker, det vigtigste er at tilvejebringe en sikringsblok i generatorens strømkredsløb, som i tilfælde af en kortslutning vil deaktivere systemet og derved eliminere muligheden for brand.
10. Du kan organisere "gratis" boligopvarmning på denne måde., med forbehold for installation af genopladelige batterier til at drive induktionsenhederne, hvis opladning vil blive udført ved hjælp af sol- og vindenergi.
11. Batterierne skal kombineres i sektioner af 2, forbundet i serie. Som følge heraf vil forsyningsspændingen med en sådan forbindelse være mindst 24 V, hvilket vil sikre, at kedlen fungerer ved høj effekt. Udover, seriel forbindelse vil reducere strømmen i kredsløbet og øge batteriernes levetid.

1. Drift af hjemmelavede induktionsvarmeapparater, eliminerer ikke altid spredningen af ​​elektromagnetisk stråling, der er skadelig for mennesker, derfor bør induktionskedlen installeres i et ikke-beboelsesområde og afskærmes med galvaniseret stål.
2. Obligatorisk ved arbejde med el sikkerhedsforskrifter skal følges og især til 220 V AC-netværk.
3. Som et eksperiment du kan lave en kogeplade til madlavning i henhold til ordningen specificeret i artiklen, men fungerer denne enhed anbefales permanent ikke på grund af ufuldkommenheder hjemmelavet afskærmning af denne enhed, på grund af dette kan den menneskelige krop blive udsat for skadelig elektromagnetisk stråling, der kan påvirke helbredet negativt.

Indhold

I dag er elektricitet ikke billig for forbrugerne, men opvarmningsanordninger, der opererer på en sådan ressource, er noget populære blandt befolkningen. Af stor interesse er enheder, der fungerer efter princippet elektromagnetisk induktion. Artiklen beskriver, hvordan det fungerer lignende enhed, hvor det bruges, og hvordan man laver en induktionsvarmer med egne hænder. Men først lidt historie.

Vortex induktionsvarmer

I begyndelsen af ​​det nittende århundrede udførte en videnskabsmand fra England, Faraday, eksperimenter med det formål at omdanne magnetisme til elektricitet. Han var i stand til at opnå en strøm af energi i den primære vikling, bestående af en tråd viklet på en kerne lavet af jern. Således blev elektromagnetisk induktion opdaget. Dette skete i 1831.

Den første smelter, der bruger en kraftig vandvarmer, der fungerer efter induktionsprincippet, blev åbnet i England i 30'erne af forrige århundrede. I firserne af det sidste århundrede blev princippet om induktion brugt mere aktivt. Eksperter har udviklet vortex-varmere. De opvarmede fabriksgulve og forskellige produktionsfaciliteter. Efter nogen tid begyndte de at producere husholdningsapparater.

Funktionsprincip for induktoren

Vortexvarmere bruges almindeligvis til opvarmning af kedler. De er meget efterspurgte blandt befolkningen på grund af deres kraft og enkle design. Deres drift er baseret på overførsel af magnetisk feltenergi til kølevæsken. Vandet, der leveres til enheden, opvarmes ved at levere energi. Det føres derefter ind i varmesystemet. For at skabe tryk bruges en pumpe. Vand cirkulerer og beskytter elementerne mod overophedning. Kølevæsken vibrerer, hvilket forhindrer, at der dannes kalk på udstyrets vægge.

Hvis du studerer indefra induktionsvarmer, der kan du finde en metalkasse, isolering og kerne. Den største forskel mellem en sådan varmeovn og industrielle er viklingen med kobberledere. Sidstnævnte er placeret mellem to påsvejste stålrør.

Princippet om elektromagnetisk induktion

En hjemmelavet induktionsvarmer vejer lidt og har god effektivitet og kompakte størrelser. Et rør med vikling bruges her som kerne. Det andet rør er nødvendigt til opvarmning. Strøm genereret magnetfelt, opvarmer vandet. De arbejder efter dette princip hjemmelavede enheder og nogle moderne varmeapparater.

Opvarmningsenhed

Enheden består af følgende elementer:

1. Plastik rør.
2. Rustfrit stålnet.
3. Stålwire.
4. Kobbertråd.
5. Svejse inverter.

En af de vigtigste fordele ved denne enhed er enkelt design. Kredsløbsdiagrammet for en induktionsvarmer er noget som dette. Det runde hus indeholder en spole - en induktor. Inde i sidstnævnte er der et segment stålrør med 2 rør i enderne. De er nødvendige for at forbinde enheden til varmesystemet. Når den er tilsluttet, vil vandet strømme gennem røret. Røret vil varme op. Kølevæsken opvarmes ved kontakt med den.

Induktionsvarmer design diagram

For andre typer enheder er spolen fastgjort til det elektriske netværk, men der er også et andet tilslutningsdiagram. Det er kendetegnet ved en konverter, der øger oscillationsfrekvensen af ​​den strøm, der leveres til spolen. Denne konverter kaldes en inverter og består af 3 moduler:

1. Ensretter.
2. Inverter med 2 transistorer.
3. Transistor kontrolkredsløb.

De processer, der forekommer i enheden, ligner driften af ​​en transformer. Forskellen ligger i sekundærviklingen, som er kortsluttet og placeret inde i primæren. En anden forskel er, at i tilfælde af en transformer, opvarmning - bivirkning, forsøger de at undgå det.

Interessant kendsgerning: servicering af en induktionsovn vil koste meget mindre, end hvis du bruger en gaskedel eller kedel. Enheden består af et minimum af dele, der praktisk talt ikke fejler. Der er intet at bryde i varmeren. Vandet opvarmes af et almindeligt rør, som i modsætning til samme varmeelement ikke kan brænde ud eller forringes.

Anvendelsesområde

I dag bruges anvendelsen af ​​induktionsopvarmning meget ofte. Hovedapplikationer:

• metal smeltning, produktion af nye legeringer;
• produktion af metaltråd;
• fremstilling af smykker;
• produktion af varmekedler;
• varmebehandling af reservedele til køretøjer;
• medicinsk industri (desinfektion af instrumenter, medicinsk udstyr);
• maskinteknik; bil opvarmning;
• industrielle ovne.

Ulemper og fordele

Lad os overveje de positive egenskaber og fordele ved induktionsudstyr:

1. Opvarmning udføres i ethvert miljø.
2. Mulighed for fremstilling af ultrarene legeringer.
3. Hurtig opvarmning og smeltning af ethvert materiale, der leder strøm.
4. Enhedens elementer er monteret eksternt, der er ingen indsatser. Dette sikrer, at der ikke er utætheder.
5. Induktionsvandvarmeren forurener ikke miljøet.
6. Praktisk, når det er nødvendigt at opvarme et bestemt område af overfladen.
7. Kølevæskens kontaktareal med varmelegemets overflade er mange gange større end i enheder med rørformede elektriske varmelegemer. På grund af dette opvarmes miljøet meget hurtigt.
8. Kompakte dimensioner af enheden.
9. Udstyret konfigureres nemt til den ønskede driftstilstand og kan nemt justeres.
10. Det er muligt at fremstille en enhed af enhver form (inklusive uafhængigt). Dette forhindrer lokal opvarmning og fremmer ensartet varmefordeling.

Enkel varmelegeme induktionstype

En gennemstrømningsvarmer af denne type har praktisk talt ingen ulemper sammenlignet med enheder, der fungerer efter andre principper. Den eneste operationelle vanskelighed er, at det er nødvendigt at matche induktoren med emnet. Ellers vil opvarmningen være utilstrækkelig og laveffekt.

DIY proces

Følgende værktøjer vil være nyttige til jobbet:

• svejsning inverter;
• svejsning genererer strøm fra 15 ampere.

Du skal også bruge kobbertråd, som er viklet rundt om kernelegemet. Enheden vil fungere som en induktor. Ledningskontakterne er forbundet til inverterterminalerne, så der ikke dannes snoninger. Det stykke materiale, der er nødvendigt for at samle kernen, skal have den nødvendige længde. I gennemsnit er antallet af omdrejninger 50, tråddiameteren er 3 millimeter.

Kobbertråd af forskellige diametre til vikling

Lad os nu gå videre til kernen. Dens rolle vil være et polymerrør lavet af polyethylen. Denne type plast kan modstå ret høje temperaturer. Kernediameteren er 50 millimeter, vægtykkelsen er mindst 3 mm. Denne del bruges som en måler, hvorpå kobbertråd er viklet og danner en induktor. Næsten alle kan samle en simpel induktionsvandvarmer.

I videoen vil du se en måde at uafhængigt organisere induktionsopvarmning af vand til opvarmning:

Første mulighed

Tråden skæres i 50 mm sektioner, og et plastrør fyldes med den. For at forhindre det i at løbe ud af røret, bør du forsegle enderne med trådnet. Adaptere fra røret er placeret i enderne, på det sted, hvor varmeren er tilsluttet.

På kroppen af ​​sidstnævnte kobbertråd viklingen er viklet. Til dette formål har du brug for cirka 17 meter ledning: du skal lave 90 drejninger, rørdiameteren er 60 millimeter. 3,14×60×90=17 m.

Det er vigtigt at vide! Når du kontrollerer enhedens funktion, skal du omhyggeligt sikre dig, at der er vand (kølevæske) i den. Ellers vil enhedens krop hurtigt smelte.

Røret styrter ind i rørledningen. Varmelegemet er forbundet til inverteren. Det eneste, der er tilbage, er at fylde enheden med vand og tænde den. Alt er klar!

Anden mulighed

Denne mulighed er meget enklere. En lige meterstørrelse vælges på den lodrette del af røret. Det skal rengøres grundigt for maling med sandpapir. Dernæst er denne sektion af røret dækket med tre lag elektrisk stof. En induktionsspole er viklet med kobbertråd. Hele tilslutningssystemet er godt isoleret. Nu kan du tilslutte svejseomformeren, og monteringsprocessen er fuldstændig afsluttet.

Induktionsspole omviklet med kobbertråd

Før du begynder at lave en vandvarmer med dine egne hænder, er det tilrådeligt at gøre dig bekendt med egenskaberne ved fabriksprodukter og studere deres tegninger. Dette vil hjælpe dig med at forstå kildedataene hjemmelavet udstyr og undgå mulige fejl.

Tredje mulighed

For at gøre varmeren på denne mere komplekse måde, skal du bruge svejsning. Du skal også bruge en trefaset transformer til drift. To rør skal svejses ind i hinanden, som vil fungere som varmelegeme og kerne. En vikling er skruet på induktorens krop. Dette øger ydeevnen af ​​enheden, som har en kompakt størrelse, som er meget praktisk at bruge derhjemme.

Opvikling på induktorlegemet

For at tilføre og dræne vand er 2 rør svejset ind i induktionsenhedens krop. For ikke at miste varme og forhindre mulige strømlækager, skal du lave isolering. Det vil eliminere de ovenfor beskrevne problemer og helt eliminere støj, når kedlen er i drift.

Sikkerhedsforanstaltninger skal til enhver tid overholdes. Især når de laver noget på egen hånd. Her bruges varmelegemer til anlæg med tvungen cirkulation. Varmeenergi genereres meget hurtigt, og overophedning af kølevæsken kan forekomme.

Glem ikke sikkerhedsventilen. Den er fastgjort til varmeren. I tilfældet hvornår cirkulær pumpe holder op med at virke, vil kølevæsken blive absolut overophedet. Hvis ventilen ikke er installeret på forhånd, vil systemet briste. Sidstnævnte bør for en sikkerheds skyld være udstyret med termostat. Hvis varmelegemet er indkapslet i et metalhus, skal det jordes.

Varmelegeme i metalkasse

Da det hjemmelavede design ikke har normal afskærmning, monteres induktoren mindst 80 centimeter fra vandrette flader. Afstanden til væggen er fra 30 centimeter.

Tip: Effekten af ​​hjemmelavede varmeapparater kan bidrage til spredningen af ​​elektromagnetisk stråling. Det er tilrådeligt at afskærme enheden med galvaniseret stål og ikke installere den i et boligområde! Der er et elektromagnetisk vekselfelt i og uden for spolen. Det vil opvarme alt metaloverflader beliggende i nærheden.

Så uden globale økonomiske udgifter er det ikke svært at lave denne enkle enhed med dine egne hænder. Samlingsdiagrammet er enkelt, og næsten alle kan klare arbejdet med at samle varmeren med egne hænder. Her kræves ingen specialiseret teknisk viden. Du kan fuldføre jobbet på få timer.

Og i enheder frigives varme i den opvarmede enhed af strømme, der opstår i det vekslende elektromagnetiske felt inde i enheden. De kaldes induktion. Som et resultat af deres handling stiger temperaturen. Induktionsopvarmning af metaller er baseret på to hovedfysiske love:

• Faraday-Maxwell;
• Joule-Lenz.

I metallegemer, når de placeres i et vekselfelt, begynder elektriske hvirvelfelter at opstå.

Induktionsvarmeapparat

Alt sker som følger. Under påvirkning af en variabel ændres induktionens elektromotoriske kraft (EMF).

EMF virker på en sådan måde, at hvirvelstrømme strømmer inde i legemer, som frigiver varme i fuld overensstemmelse med Joule-Lenz-loven. EMF genererer også vekselstrøm i metallet. I dette tilfælde frigives termisk energi, hvilket fører til en stigning i metallets temperatur.

Denne type opvarmning er den enkleste, da den er berøringsfri. Det giver dig mulighed for at nå meget høje temperaturer, som du kan behandle ved

For at give induktionsopvarmning er det nødvendigt at skabe en vis spænding og frekvens i elektromagnetiske felter. Dette kan gøres i speciel enhed- induktor. Den er drevet af industrielt netværk ved 50 Hz. Du kan bruge individuelle strømkilder til dette - omformere og generatorer.

Den enkleste enhed til en lavfrekvent induktor er en spiral (isoleret leder), som kan placeres indeni metalrør eller viklet rundt om det. Gennemgående strømme opvarmer røret, som igen overfører varme til omgivelserne.

Brugen af ​​induktionsopvarmning ved lave frekvenser er ret sjælden. Metalbearbejdning ved mellem- og højfrekvenser er mere almindelig.

Sådanne enheder er kendetegnet ved, at den magnetiske bølge rammer overfladen, hvor den er dæmpet. Kroppen omdanner denne bølges energi til varme. For at opnå maksimal effekt skal begge komponenter være tætte i form.

Hvor bruges de?

Brugen af ​​induktionsvarme er udbredt i den moderne verden. Anvendelsesområde:

• smeltning af metaller, deres lodning ved hjælp af en berøringsfri metode;
• opnåelse af nye metallegeringer;
• Maskiningeniør;
• fremstilling af smykker;
• fremstilling af små dele, der kan blive beskadiget ved brug af andre metoder;
• (og delene kan være af den mest komplekse konfiguration);
• varmebehandling (behandling af maskindele, hærdede overflader);
• medicin (desinfektion af apparater og instrumenter).

Induktionsopvarmning: positive egenskaber

Denne metode har mange fordele:

• Med dens hjælp kan du hurtigt opvarme og smelte ethvert strømledende materiale.
• Tillader opvarmning i ethvert miljø: i et vakuum, atmosfære, ikke-ledende væske.
• På grund af det faktum, at kun det ledende materiale opvarmes, forbliver væggene, som svagt absorberer bølger, kolde.
• I specialiserede områder af metallurgi, produktion af ultra-rene legeringer. Dette er en interessant proces, fordi metallerne blandes i suspenderet tilstand i en skal af beskyttende gas.

• Sammenlignet med andre typer forurener induktion ikke miljøet. Hvis i tilfælde af gasbrændere forurening er til stede, ligesom ved lysbueopvarmning, så eliminerer induktion dette på grund af "ren" elektromagnetisk stråling.
• Små dimensioner af induktoranordningen.
• Evnen til at fremstille en induktor af enhver form vil ikke føre til lokal opvarmning, men vil fremme ensartet varmefordeling.
• Uundværligt, hvis det kun er nødvendigt at opvarme et bestemt område af overfladen.
• Det er ikke svært at konfigurere sådant udstyr til den ønskede tilstand og regulere det.

Fejl

Systemet har følgende ulemper:

• Det er ret svært at selvstændigt installere og justere typen af ​​opvarmning (induktion) og dens udstyr. Det er bedre at kontakte specialister.
• Behovet for nøjagtigt at matche induktoren og emnet, ellers vil induktionsopvarmning være utilstrækkelig, dens kraft kan nå små værdier.

Opvarmning med induktionsudstyr

For at arrangere individuel opvarmning kan du overveje en mulighed såsom induktionsvarme.

Enheden vil være en transformer bestående af viklinger af to typer: primær og sekundær (som igen er kortsluttet).

Hvordan virker det

Driftsprincippet for en konventionel induktor: hvirvelstrømme passerer inde og direkte elektrisk felt til den anden bygning.

For at vand kan passere gennem en sådan kedel, er to rør forbundet til den: til det kolde vand, der kommer ind, og ved udløbet. varmt vand- andet rør. På grund af tryk cirkulerer vand konstant, hvilket eliminerer muligheden for at opvarme induktorelementet. Tilstedeværelsen af ​​skala er udelukket her, da der forekommer konstante vibrationer i induktoren.

Et sådant element vil være billigt at vedligeholde. Den største fordel er, at enheden fungerer lydløst. Den kan installeres i ethvert rum.

At lave udstyr selv

Installation af induktionsvarme er ikke særlig svært. Selv en person, der ikke har nogen erfaring, vil klare opgaven efter omhyggelig undersøgelse. Før du starter, skal du have følgende nødvendige varer på lager:

• Inverter. Den kan bruges fra en svejsemaskine, er billig og vil have den høje frekvens, der kræves. Du kan lave det selv. Men dette er en tidskrævende aktivitet.
• Varmelegeme (et stykke plastikrør er egnet til dette; induktionsopvarmning af røret i dette tilfælde vil være den mest effektive).
• Materiale (tråd med en diameter på ikke mere end syv millimeter vil gøre).
• Enheder til tilslutning af induktoren til varmenettet.
• Mesh til at holde ledningen inde i induktoren.
• En induktionsspole kan laves af (den skal være emaljeret).
• Pumpe (til at levere vand til induktoren).

Regler for selv at lave udstyr

For at induktionsvarmeinstallationen skal fungere korrekt, skal strømmen for et sådant produkt svare til effekten (den skal være mindst 15 ampere, hvis det kræves, mere).

• Tråden skal skæres i stykker, der ikke er større end fem centimeter. Dette er nødvendigt for effektiv opvarmning i et højfrekvent felt.
• Kroppen må ikke være mindre i diameter end den forberedte ledning og have tykke vægge.
• Til fastgørelse til varmenetværket er en speciel adapter fastgjort til den ene side af strukturen.
• Et net skal placeres i bunden af ​​røret for at forhindre ledningen i at falde ud.
• Sidstnævnte er nødvendig i en sådan mængde, at det fylder hele det indre rum.
• Strukturen er lukket, og adapteren er installeret.
• Derefter konstrueres en spole af dette rør. For at gøre dette skal du pakke det med allerede forberedt ledning. Antallet af omdrejninger skal overholdes: minimum 80, maksimum 90.
• Efter tilslutning til varmesystemet hældes vand i enheden. Spolen er forbundet til den forberedte inverter.
• Der er installeret en vandforsyningspumpe.
• En temperaturregulator er installeret.

Således vil beregningen af ​​induktionsopvarmning afhænge af følgende parametre: længde, diameter, temperatur og behandlingstid. Vær opmærksom på induktansen af ​​busserne, der fører til induktoren, som kan være meget større end selve induktoren.

Om kogeplader

En anden anvendelse i husholdningsbrug, udover varmesystemet, findes i denne type opvarmning i komfurer.

Denne overflade ligner en almindelig transformer. Dens spole er skjult under overfladen af ​​panelet, som kan være af glas eller keramik. Strømmen går igennem den. Dette er den første del af spolen. Men det andet er de retter, hvor maden skal tilberedes. Hvirvelstrømme dannes i bunden af ​​kogegrejet. De varmer først opvasken og derefter maden i dem.

Varmen frigives kun, når tallerkener placeres på panelets overflade.

Hvis den mangler, sker der ingen handling. Induktionsopvarmningszonen svarer til diameteren af ​​det kogegrej, der er placeret på den.

Til sådanne komfurer har du brug for specielle retter. De fleste ferromagnetiske metaller kan interagere med induktionsfeltet: aluminium, rustfrit og emaljeret stål, støbejern. De eneste, der ikke er egnede til sådanne overflader, er: kobber, keramik, glas og redskaber lavet af ikke-ferromagnetiske metaller.

Naturligvis tændes den kun, når der er installeret passende tallerkener på den.

Moderne komfurer er udstyret med en elektronisk styreenhed, som giver dig mulighed for at genkende tomme og uegnede køkkengrej. De vigtigste fordele ved komfurer er: sikkerhed, nem rengøring, hastighed, effektivitet og omkostningseffektivitet. Du bør aldrig blive brændt på overfladen af ​​panelet.

Så vi fandt ud af, hvor denne type opvarmning (induktion) bruges.

Induktionsovnen blev opfundet for længe siden, tilbage i 1887, af S. Farranti. Den første industriinstallation startede i 1890 hos Benedicks Bultfabrik. I lang tid Induktionsovne var eksotiske i industrien, men ikke på grund af de høje omkostninger til elektricitet dengang var det ikke dyrere end nu. Der var stadig meget uforståelighed i de processer, der fandt sted i induktionsovne, og elektronikelementbasen tillod ikke oprettelsen af ​​effektive kontrolkredsløb til dem.

I sektoren for induktionsovne er der bogstaveligt talt sket en revolution foran vores øjne, takket være fremkomsten, for det første, af mikrocontrollere, hvis computerkraft overstiger personlige computere ti år siden. For det andet, tak... mobil kommunikation. Dens udvikling krævede tilgængeligheden af ​​billige transistorer, der var i stand til at levere adskillige kW strøm ved høje frekvenser. De blev til gengæld skabt på basis af halvleder-heterostrukturer, for den forskning, som den russiske fysiker Zhores Alferov modtog Nobelprisen for.

I sidste ende ændrede induktionsovne ikke kun industrien fuldstændigt, men blev også meget brugt i hverdagen. Interessen for emnet gav anledning til en masse hjemmelavede produkter, som i princippet kunne være nyttige. Men de fleste forfattere af design og ideer (der er mange flere beskrivelser af hvilke i kilderne end funktionelle produkter) har en dårlig forståelse af både det grundlæggende i fysikken om induktionsopvarmning og den potentielle fare ved dårligt udførte designs. Denne artikel er beregnet til at afklare nogle af de mere forvirrende punkter. Materialet er baseret på overvejelser om specifikke strukturer:

1. En industriel kanalovn til smeltning af metal, og muligheden for selv at skabe den.
2. Induktionssmeltedigelovne, den enkleste at bruge og den mest populære blandt hjemmelavede ovne.
3. Induktionsvarmtvandskedler erstatter hurtigt kedler med varmeelementer.
4. Husholdningsapparater med induktion til madlavning, der konkurrerer med gaskomfurer og er mikrobølger overlegne på en række parametre.

Bemærk: Alle enheder, der overvejes, er baseret på magnetisk induktion skabt af en induktor (induktor), hvorfor de kaldes induktion. Kun elektrisk ledende materialer, metaller osv. kan smeltes/opvarmes i dem. Der findes også elektriske induktionskapacitive ovne, baseret på elektrisk induktion i dielektrikumet mellem kondensatorpladerne, de bruges til "skånsom" smeltning og elektrisk varmebehandling af plast. Men de er meget mindre almindelige end induktorer, der kræver en separat diskussion, så vi lader dem ligge indtil videre.

Driftsprincip

Funktionsprincippet for en induktionsovn er illustreret i fig. til højre. I det væsentlige er det en elektrisk transformer med en kortsluttet sekundærvikling:

• Vekselspændingsgeneratoren G skaber en vekselstrøm I1 i induktoren L (varmespolen).
• Kondensator C danner sammen med L et oscillerende kredsløb afstemt til driftsfrekvensen, dette øger i de fleste tilfælde installationens tekniske parametre.
• Hvis generatoren G er selvoscillerende, er C ofte udelukket fra kredsløbet, idet der i stedet bruges induktorens egen kapacitans. For de nedenfor beskrevne højfrekvente induktorer er det flere tiere af picofarads, som nøjagtigt svarer til driftsfrekvensområdet.
• I overensstemmelse med Maxwells ligninger skaber induktoren et vekslende magnetfelt med intensitet H i det omgivende rum. Induktorens magnetfelt kan enten lukkes gennem en separat ferromagnetisk kerne eller eksistere i frit rum.
• Det magnetiske felt, der penetrerer emnet (eller smelteladningen) W placeret i induktoren, skaber en magnetisk flux F i den.
• Ф, hvis W er elektrisk ledende, inducerer i den sekundær strøm I2, derefter til de samme Maxwell-ligninger.
• Hvis Ф er tilstrækkelig massiv og solid, så lukker I2 inde i W og danner en hvirvelstrøm eller Foucault-strøm.
• Hvirvelstrømme, ifølge Joule-Lenz-loven, frigiver den energi, der modtages gennem induktoren og magnetfeltet fra generatoren, og opvarmer emnet (ladning).

Elektromagnetisk interaktion set fra et fysiksynspunkt er ret stærk og har en ret høj langrækkende effekt. På trods af flertrins energiomdannelsen er en induktionsovn derfor i stand til at vise en effektivitet på op til 100 % i luft eller vakuum.

Bemærk: i et medium lavet af et ikke-ideelt dielektrikum med en dielektricitetskonstant >1 falder den potentielt opnåelige effektivitet af induktionsovne, og i et medium med en magnetisk permeabilitet >1 er det lettere at opnå høj effektivitet.

Kanalovn

Kanalinduktionssmelteovnen er den første, der bruges i industrien. Den ligner strukturelt en transformer, se fig. til højre:

1. Den primære vikling, drevet af industriel (50/60 Hz) eller høj (400 Hz) frekvensstrøm, er lavet af kobber, internt kølet flydende kølevæske, rør;
2. Sekundær kortsluttet vikling – smelte;
3. En ringformet digel lavet af varmebestandigt dielektrikum, hvori smelten er placeret;
4. Magnetisk kredsløb samlet af transformator stålplader.

Kanalovne bruges til at smelte duralumin, ikke-jernholdige speciallegeringer og til fremstilling af støbejern af høj kvalitet. Industrielle kanalovne kræver priming med en smelte, ellers vil den "sekundære" ikke kortslutte, og der vil ikke være nogen opvarmning. Eller der opstår lysbueudladninger mellem ladningens krummer, og hele smelten vil simpelthen eksplodere. Derfor hældes lidt smelte i diglen, inden ovnen startes, og den omsmeltede del hældes ikke helt. Metallurger siger, at en kanalovn har restkapacitet.

En kanalovn med en effekt på op til 2-3 kW kan selv fremstilles af en industriel frekvenssvejsetransformator. I en sådan ovn kan du smelte op til 300-400 g zink, bronze, messing eller kobber. Du kan smelte duralumin, men støbningen skal have lov til at ældes efter afkøling, fra flere timer til 2 uger, afhængig af sammensætningen af ​​legeringen, så den får styrke, sejhed og elasticitet.

Bemærk: duralumin blev faktisk opfundet ved et uheld. Udviklerne, der var vrede over, at de ikke kunne legere aluminium, forlod endnu en "intet"-prøve i laboratoriet og gik på tur af sorg. Vi blev ædru, vendte tilbage – og ingen havde skiftet farve. De tjekkede det - og det fik styrken af ​​næsten stål, mens det forblev lige så let som aluminium.

Transformatorens "primære" er efterladt som standard, den er allerede designet til at fungere i den sekundære kortslutningstilstand svejsebue. Den "sekundære" fjernes (den kan derefter sættes tilbage, og transformeren kan bruges til det tilsigtede formål), og en ringdigel sættes på dens plads. Men at forsøge at omdanne en HF-svejse-inverter til en kanalovn er farligt! Dens ferritkerne vil overophedes og splintres i stykker på grund af det faktum, at ferritens dielektriske konstant er >>1, se ovenfor.

Problemet med restkapacitet i en laveffektovn forsvinder: en ledning af samme metal, bøjet til en ring og med snoede ender, anbringes i såladningen. Tråddiameter – fra 1 mm/kW ovneffekt.

Men der opstår et problem med en ringdigel: det eneste materiale, der er egnet til en lille digel, er elektroporcelæn. Det er umuligt at behandle det selv derhjemme, men hvor kan man få fat i en passende? Andre ildfaste materialer er ikke egnede på grund af høje dielektriske tab i dem eller porøsitet og lav mekanisk styrke. Derfor, selvom kanalovnen producerer smeltning højeste kvalitet, kræver ikke elektronik, og dens effektivitet allerede ved en effekt på 1 kW overstiger 90%, de bruges ikke af hjemmelavede mennesker.

Til en almindelig digel

Den resterende kapacitet irriterede metallurger - legeringerne, de smeltede, var dyre. Så snart tilstrækkeligt kraftige radiorør dukkede op i 20'erne af forrige århundrede, blev der straks født en idé: smid et magnetisk kredsløb på (vi vil ikke gentage hårde mænds professionelle udtryk) og sæt en almindelig digel direkte i induktor, se fig.

Du kan ikke gøre dette ved en industriel frekvens; et lavfrekvent magnetfelt uden et magnetisk kredsløb, der koncentrerer det, vil sprede sig ud (dette er det såkaldte herreløse felt) og afgive sin energi overalt, men ikke i smelten. Spærrefeltet kan kompenseres ved at øge frekvensen til en høj: hvis diameteren af ​​induktoren er i forhold til bølgelængden af ​​driftsfrekvensen, og hele systemet er i elektromagnetisk resonans, så op til 75 % eller mere af energien af dets elektromagnetiske felt vil blive koncentreret inde i den "hjerteløse" spole. Effektiviteten vil være tilsvarende.

Men allerede i laboratorierne blev det klart, at forfatterne af ideen overså en åbenlys omstændighed: smelten i induktoren, selvom den er diamagnetisk, er elektrisk ledende, på grund af sit eget magnetiske felt fra hvirvelstrømme, det ændrer induktansen af ​​opvarmningen spole. Den indledende frekvens skulle indstilles under den kolde ladning og ændres, efterhånden som den smeltede. Desuden er rækkevidden større, jo større emnet er: hvis du for 200 g stål kan klare dig med en rækkevidde på 2-30 MHz, så for et emne på størrelse med en jernbanetank, vil startfrekvensen være omkring 30- 40 Hz, og driftsfrekvensen vil være op til flere kHz.

Det er svært at lave passende automatisering på lamper at "trække" frekvensen bag råemnet kræver en højt kvalificeret operatør. Desuden på lave frekvenser Det herreløse felt viser sig stærkest. Smelten, som i en sådan ovn også er kernen i spolen, samler til en vis grad et magnetfelt i nærheden af ​​den, men alligevel var det nødvendigt at omgive hele ovnen med en kraftig ferromagnetisk skærm for at opnå en acceptabel effektivitet.

Men på grund af dets enestående fortjenester og unikke kvaliteter(se nedenfor) digelinduktionsovne er meget udbredt både i industrien og af gør-det-selv-ere. Lad os derfor se nærmere på, hvordan man korrekt laver en med egne hænder.

Lidt teori

Når du designer en hjemmelavet "induktion", skal du fast huske: det minimale strømforbrug svarer ikke til den maksimale effektivitet og omvendt. Brændeovnen vil tage minimumseffekten fra netværket, når den kører ved hovedresonansfrekvensen, Pos. 1 i fig. I dette tilfælde fungerer blanket/ladningen (og ved lavere præ-resonansfrekvenser) som én kortsluttet drejning, og kun én konvektiv celle observeres i smelten.

I hovedresonanstilstanden kan op til 0,5 kg stål smeltes i en 2-3 kW ovn, men opvarmning af ladningen/emnet vil tage op til en time eller mere. Det samlede elforbrug fra nettet vil derfor være højt, og den samlede virkningsgrad vil være lav. Ved pre-resonansfrekvenser er den endnu lavere.

Som følge heraf arbejder induktionsovne til smeltning af metal oftest ved 2., 3. og andre højere harmoniske (Pos. 2 i figuren) Den nødvendige effekt til opvarmning/smeltning stiger. for det samme halve kilo stål skal den 2. bruge 7-8 kW, og den 3. 10-12 kW. Men opvarmning sker meget hurtigt, på minutter eller brøkdele af minutter. Derfor er effektiviteten høj: Komfuret når ikke at "spise" meget, før smelten kan hældes.

Ovne, der anvender harmoniske, har den vigtigste, endda unikke fordel: flere konvektionsceller vises i smelten, der øjeblikkeligt og grundigt blander den. Derfor er det muligt at udføre smeltning i den såkaldte tilstand. hurtig opladning, hvilket producerer legeringer, der er fundamentalt umulige at smelte i andre smelteovne.

Hvis du "hæver" frekvensen 5-6 gange eller flere gange højere end den primære, så falder effektiviteten noget (ikke meget), men en anden ting dukker op vidunderlig ejendom induktion på harmoniske: overfladeopvarmning på grund af hudeffekten, forskydning af EMF til overfladen af ​​emnet, Pos. 3 i fig. Denne tilstand bruges sjældent til smeltning, men til opvarmning af emner til overfladecementering og hærdning er det en god ting. Moderne teknologi Uden denne varmebehandlingsmetode ville det simpelthen være umuligt.

Om levitation i en induktor

Lad os nu lave et trick: Vikl de første 1-3 omgange af induktoren, bøj ​​derefter røret/bussen 180 grader, og vikl resten af ​​viklingen i den modsatte retning (Pos. 4 i figuren). generator, indsæt en digel i ladningen i induktoren, og giv strøm. Lad os vente, indtil det smelter, og fjern diglen. Smelten i induktoren vil samle sig til en kugle, som forbliver hængende der, indtil vi slukker for generatoren. Så falder den ned.

Effekten af ​​elektromagnetisk levitation af smelten bruges til at rense metaller ved zonesmeltning, for at opnå højpræcisions metalkugler og mikrosfærer osv. Men for et ordentligt resultat skal smeltning udføres i højvakuum, så her er levitation i induktoren kun nævnt til orientering.

Hvorfor en induktor derhjemme?

Som du kan se, er selv en induktionsovn med lav effekt til lejlighedsledninger og forbrugsgrænser for kraftig. Hvorfor er det værd at gøre det?

For det første til oprensning og adskillelse af ædle, ikke-jernholdige og sjældne metaller. Tag for eksempel et gammelt sovjetisk radiostik med guldbelagte kontakter; De sparede ikke guld/sølv til plettering dengang. Vi sætter kontakterne i en smal, høj smeltedigel, sætter dem ind i induktoren og smelter dem ved hovedresonansen (professionelt set i nultilstand). Efter smeltning reducerer vi gradvist frekvensen og kraften, så emnet hærder i 15 minutter til en halv time.

Når det er afkølet, bryder vi diglen, og hvad ser vi? En messingstolpe med en tydeligt synlig guldspids, der blot skal skæres af. Uden kviksølv, cyanid og andre dødelige reagenser. Dette kan ikke opnås ved at opvarme smelten udefra på nogen måde.

Nå, guld er guld, og nu er der ikke noget sort metalskrot, der ligger på vejen. Men behovet for ensartet eller præcist doseret opvarmning af metaldele over overflade/volumen/temperatur for højkvalitets hærdning vil altid blive fundet af en hjemmegående eller individuel iværksætter. Og her vil induktorovnen igen hjælpe, og elforbruget vil kunne lade sig gøre familiebudget: når alt kommer til alt, kommer hovedparten af ​​opvarmningsenergien fra den latente smeltevarme af metallet. Og ved at ændre effekten, frekvensen og placeringen af ​​delen i induktoren, kan du opvarme præcis det rigtige sted præcis, som den skal, se fig. højere.

Til sidst kan du ved at lave en specialformet induktor (se figur til venstre) frigøre den hærdede del i på det rigtige sted, på brydning af karburering med hærdning i enden/enderne. Brug derefter, hvor det er nødvendigt, bøjning, vedbend, og resten forbliver hårdt, tyktflydende, elastisk. Til sidst kan du genopvarme det igen, hvor det blev frigivet, og hærde det igen.

Lad os komme til komfuret: hvad du behøver at vide

Et elektromagnetisk felt (EMF) påvirker den menneskelige krop, i det mindste opvarmer den i sin helhed, ligesom kød i en mikrobølgeovn. Derfor, når du arbejder med en induktionsovn som designer, håndværker eller operatør, skal du klart forstå essensen af ​​følgende begreber:

PES – elektromagnetisk feltenergifluxtæthed. Bestemmer den generelle fysiologiske påvirkning af EMF på kroppen, uanset frekvensen af ​​stråling, fordi PES for en EMF af samme intensitet stiger med stigende strålingsfrekvens. I henhold til sanitære standarder i forskellige lande tilladt værdi PES fra 1 til 30 mW pr. 1 sq. m. af kropsoverfladen med konstant (mere end 1 time pr. dag) eksponering og tre til fem gange mere med en enkelt kortvarig, op til 20 minutter.

Bemærk: USA skiller sig ud; dets tilladte strømforbrug er 1000 mW (!) pr. m. krop. Faktisk overvejer amerikanerne begyndelsen fysiologiske virkninger dets ydre manifestationer, når en person allerede bliver syg, og de langsigtede konsekvenser af EMF-eksponering ignoreres fuldstændigt.

PES falder med afstanden fra en punktstrålingskilde med kvadratet af afstanden. Enkeltlagsafskærmning med galvaniseret eller finmasket galvaniseret net reducerer PES med 30-50 gange. I nærheden af ​​spolen langs dens akse vil PES være 2-3 gange højere end ved siden.

Lad os forklare med et eksempel. Der er en 2 kW og 30 MHz induktor med en virkningsgrad på 75 %. Derfor vil der gå 0,5 kW eller 500 W ud af det. I en afstand af 1 m fra det (arealet af en kugle med en radius på 1 m er 12,57 kvm) pr. m. vil have 500/12,57 = 39,77 W, og per person - omkring 15 W, det er meget. Induktoren skal placeres lodret, før du tænder for ovnen, sæt en jordet afskærmningshætte på den, overvåg processen på afstand og sluk straks for ovnen, når den er færdig. Ved en frekvens på 1 MHz vil PES falde med en faktor 900, og en afskærmet induktor kan betjenes uden særlige forholdsregler.

Mikrobølgeovn – ultrahøje frekvenser. I radioelektronik anses mikrobølgefrekvenser for at være såkaldte. Q-bånd, men ifølge mikrobølgefysiologien starter det ved omkring 120 MHz. Årsagen er elektrisk induktionsopvarmning af celleplasma og resonansfænomener i organiske molekyler. Mikrobølgeovn har en specifikt målrettet biologisk effekt med langsigtede konsekvenser. Det er nok at modtage 10-30 mW i en halv time for at underminere sundhed og/eller reproduktionsevne. Individuel modtagelighed for mikrobølger er ekstremt variabel; Når du arbejder med ham, skal du regelmæssigt gennemgå en særlig lægeundersøgelse.

Det er meget vanskeligt at undertrykke mikrobølgestråling, som de professionelle siger, den "hæver" gennem den mindste revne i skærmen eller med den mindste krænkelse af jordingskvaliteten. Effektiv kamp med mikrobølgestråling af udstyr er kun muligt på niveau med dets design af højt kvalificerede specialister.

Ovn komponenter

Induktor

Den vigtigste del af en induktionsovn er dens varmespole, induktoren. Til hjemmelavede komfurer med en effekt på op til 3 kW anvendes en induktor lavet af et nøgent kobberrør med en diameter på 10 mm eller en nøgen kobberbus med et tværsnit på mindst 10 kvadratmeter. mm. Induktorens indvendige diameter er 80-150 mm, antallet af omdrejninger er 8-10. Drejningerne bør ikke røre, afstanden mellem dem er 5-7 mm. Desuden bør ingen del af induktoren røre ved dens skjold; minimumsafstanden er 50 mm. Derfor, for at føre spoleledningerne til generatoren, er det nødvendigt at sørge for et vindue i skærmen, der ikke forstyrrer dets fjernelse/installation.

Induktorerne i industriovne afkøles med vand eller frostvæske, men ved en effekt på op til 3 kW kræver den ovenfor beskrevne induktor ikke tvungen køling, når den kører i op til 20-30 minutter. Det bliver dog selv meget varmt, og kalk på kobber reducerer kraftigt ovnens effektivitet, indtil den mister sin funktionalitet. Lav din egen induktor med væskeafkølet umuligt, så det skal ændres fra tid til anden. Du kan ikke bruge tvungen luftkøling: plast- eller metalblæserhuset nær spolen vil "tiltrække" EMF'er til sig selv, overophedes, og ovnens effektivitet vil falde.

Bemærk: til sammenligning bøjes en induktor til en smelteovn til 150 kg stål fra et kobberrør med en ydre diameter på 40 mm og en indvendig diameter på 30 mm. Antallet af vindinger er 7, spolens indvendige diameter er 400 mm, og højden er også 400 mm. For at booste den i nul-tilstand skal du bruge 15-20 kW, hvis tilgængelig lukket kredsløb afkøling med destilleret vand.

Generator

Den anden hoveddel af ovnen er generatoren. Det er ikke værd selv at prøve at lave en induktionsovn uden at kende det grundlæggende i radioelektronik i det mindste på niveau med en gennemsnitlig radioamatør. Betjeningen er den samme, for hvis brændeovnen ikke er under computerstyring, kan du kun indstille den til tilstand ved at mærke kredsløbet.

Når du vælger et generatorkredsløb, bør du på alle mulige måder undgå løsninger, der giver et hårdt strømspektrum. Som et anti-eksempel præsenterer vi et ret almindeligt kredsløb ved hjælp af en tyristorkontakt, se fig. højere. En beregning, der er tilgængelig for en specialist baseret på oscillogrammet, som forfatteren har vedhæftet det, viser, at PES ved frekvenser over 120 MHz fra en induktor, der drives på denne måde, overstiger 1 W/sq. m i en afstand af 2,5 m fra installationen. Dræbende enkelthed, for at sige det mildt.

Som en nostalgisk kuriosum præsenterer vi også et diagram over en gammel rørgenerator, se fig. til højre. Disse blev lavet af sovjetiske radioamatører tilbage i 50'erne, Fig. til højre. Indstilling til tilstand – luftkondensator variabel kapacitet C, med et mellemrum mellem pladerne på mindst 3 mm. Virker kun i nul-tilstand. Indstillingsindikatoren er en neonpære L. Det særlige ved kredsløbet er et meget blødt "lampe" strålingsspektrum, så denne generator kan bruges uden særlige forholdsregler. Men - ak! – du kan ikke finde lamper til den nu, og med en effekt i induktoren på omkring 500 W er strømforbruget fra netværket mere end 2 kW.

Bemærk: Frekvensen på 27,12 MHz angivet i diagrammet er ikke optimal, den er valgt af hensyn til elektromagnetisk kompatibilitet. I USSR var det en gratis ("junk") frekvens, for hvilken tilladelse ikke var påkrævet for at fungere, så længe enheden ikke forstyrrede nogen. Generelt kan C generatoren indstilles i et ret bredt område.

I den næste fig. til venstre er en simpel selvophidset generator. L2 - induktor; L1 – spole feedback, 2 omgange emaljeret tråd med en diameter på 1,2-1,5 mm; L3 – blank eller opladning. Induktorens egen kapacitans bruges som sløjfekapacitans, så dette kredsløb kræver ikke justering, det går automatisk i nultilstandstilstand. Spektret er blødt, men hvis fasningen af ​​L1 er forkert, brænder transistoren øjeblikkeligt ud, fordi han befinder sig i aktiv tilstand med DC kortslutning i kollektorkredsløbet.

Transistoren kan også brænde ud blot ved at skifte udetemperatur eller selvopvarmning af krystallen - der er ingen foranstaltninger til at stabilisere dens tilstand. Generelt, hvis du har gamle KT825 eller lignende liggende et eller andet sted, så kan du starte eksperimenter med induktionsvarme med dette kredsløb. Transistoren skal installeres på en radiator med et areal på mindst 400 kvadratmeter. se med blæser fra en computer eller lignende blæser. Justering af kapaciteten i induktoren, op til 0,3 kW, ved at ændre forsyningsspændingen inden for 6-24 V. Dens kilde skal give en strøm på mindst 25 A. Effektafgivelsen af ​​modstandene i grundspændingsdeleren er mindst 5 W.

Diagrammet følger. ris. til højre er en multivibrator med en induktiv belastning ved hjælp af kraftige felteffekttransistorer (450 V Uk, mindst 25 A Ik). Takket være brugen af ​​kapacitans i oscillatorkredsløbet, producerer den et ret blødt spektrum, men ude af mode, og derfor velegnet til opvarmning af dele op til 1 kg til quenching/tempering. Den største ulempe ved kredsløbet er de høje omkostninger ved komponenter, kraftige feltafbrydere og højhastigheds (afskæringsfrekvens på mindst 200 kHz) højspændingsdioder i deres basiskredsløb. Bipolære strømtransistorer i dette kredsløb virker ikke, overophedes og brænder ud. Radiatoren her er den samme som i det foregående tilfælde, men luftstrøm er ikke længere nødvendig.

Følgende ordning hævder allerede at være universel med en effekt på op til 1 kW. Dette er en push-pull generator med uafhængig excitation og broforbindelse af induktoren. Giver dig mulighed for at arbejde i tilstand 2-3 eller i tilstand for overfladevarme; frekvensen reguleres af en variabel modstand R2, og frekvensområderne skiftes af kondensatorerne C1 og C2, fra 10 kHz til 10 MHz. For det første område (10-30 kHz) bør kapacitansen af ​​kondensatorerne C4-C7 øges til 6,8 μF.

Transformatoren mellem trinene er på en ferritring med et tværsnitsareal af den magnetiske kerne på 2 kvadratmeter. se Vindinger - lavet af emaljeret tråd 0,8-1,2 mm. Transistor radiator - 400 kvm. se for fire med luftstrøm. Strømmen i induktoren er næsten sinusformet, så strålingsspektret er blødt, og der kræves ingen yderligere beskyttelsesforanstaltninger ved alle driftsfrekvenser, forudsat at den virker i op til 30 minutter om dagen efter 2 dage den 3.

Video: hjemmelavet induktionsvarmer i aktion

Induktionskedler

Induktion varmtvandskedler, vil uden tvivl erstatte kedler med varmeelementer, hvor elektricitet er billigere end andre typer brændsel. Men deres ubestridelige fordele har også givet anledning til en masse hjemmelavede produkter, som nogle gange bogstaveligt talt får en specialists hår til at rejse sig.

Lad os sige denne konstruktion: propylenrør Med løbende vand omgiver induktoren, og den drives af en 15-25 A HF svejseinverter En mulighed er at lave en hul doughnut (torus) af varmebestandig plast, føre vand gennem rørene og pakke den ind i et dæk til opvarmning. danner en induktor rullet til en ring.

EMF vil overføre sin energi til vandbrønd; Den har god elektrisk ledningsevne og en unormalt høj (80) dielektrisk konstant. Husk, hvordan de resterende dråber af fugt på opvasken skyder ud i mikroovnen.

Men for det første, for at opvarme en lejlighed fuldt ud om vinteren, har du brug for mindst 20 kW varme med omhyggelig isolering udefra. 25 A ved 220 V giver kun 5,5 kW (hvor meget koster denne strøm ifølge vores tariffer?) med 100 % effektivitet. Okay, lad os sige, at vi er i Finland, hvor elektricitet er billigere end gas. Men forbrugsgrænsen for bolig er stadig 10 kW, og for overskydende skal man betale til en forhøjet takst. Og lejlighedens ledninger tåler ikke 20 kW, du skal trække en separat feeder fra transformerstationen. Hvor meget vil et sådant arbejde koste? Hvis elektrikerne stadig er langt fra at overmande området, vil de tillade det.

Derefter selve varmeveksleren. Det skal enten være massivt metal, så virker kun induktionsopvarmning af metallet, eller lavet af plast med lave dielektriske tab (propylen er i øvrigt ikke en af ​​disse, kun dyr fluorplast er egnet), så vil vandet direkte absorbere EMF-energien. Men under alle omstændigheder viser det sig, at induktoren opvarmer hele volumen af ​​varmeveksleren, og kun dens indre overflade overfører varme til vandet.

Som et resultat, på bekostning af en masse arbejde og risiko for sundheden, får vi en kedel med effektiviteten af ​​en hulebrand.

Induktionsvarmekedel industriel produktion er designet helt anderledes: enkelt, men umuligt at gøre derhjemme, se fig. til højre:

• Den massive kobberinduktor er forbundet direkte til netværket.
• Dens EMF opvarmer også en massiv metal labyrint-varmeveksler lavet af ferromagnetisk metal.
• Labyrinten isolerer samtidig induktoren fra vand.

En sådan kedel koster flere gange mere end en konventionel med et varmeelement og er kun egnet til installation på plastrør, men til gengæld giver det mange fordele:

1. Den brænder aldrig ud - der er ingen varm elektrisk spole i den.
2. Den massive labyrint afskærmer pålideligt induktoren: PES i umiddelbar nærhed af 30 kW induktionskedlen er nul.
3. Effektivitet – mere end 99,5 %
4. Absolut sikker: den iboende tidskonstant for den højinduktive spole er mere end 0,5 s, hvilket er 10-30 gange længere end responstiden for fejlstrømsafbryderen eller maskinen. Den accelereres yderligere af "rekylen" fra den transiente proces, når induktansen bryder sammen på huset.
5. Selve nedbrydningen på grund af strukturens "egetræ" er ekstremt usandsynlig.
6. Kræver ikke separat jording.
7. Ligeglad med lynnedslag; Det kan ikke brænde en massiv spole.
8. Den store overflade af labyrinten sikrer effektiv varmeudveksling med en minimal temperaturgradient, hvilket næsten eliminerer dannelsen af ​​skalaer.
9. Enorm holdbarhed og brugervenlighed: Induktionskedlen fungerer sammen med et hydromagnetisk system (HMS) og et sedimentfilter uden vedligeholdelse i mindst 30 år.

Om hjemmelavede kedler til varmtvandsforsyning

Her i fig. viser et diagram over en laveffekt induktionsvarmer til Brugsvandsanlæg med lagertank. Den er baseret på enhver krafttransformator på 0,5-1,5 kW med en primær vikling på 220 V. Dobbelt transformatorer fra gamle rørfarve-tv - "kister" på en to-stangs magnetkerne af PL-typen - er meget velegnede.

Den sekundære vikling fjernes fra disse, den primære vikles tilbage på en stang, hvilket øger antallet af dens vindinger for at fungere i en tilstand tæt på kortslutning ( kortslutning) på den sekundære. Selve den sekundære vikling er vand i en U-formet rørbøjning, der omkranser en anden stang. Plastrør eller metal - ved industriel frekvens gør det ingen forskel, men metallet skal isoleres fra resten af ​​systemet med dielektriske indsatser, som vist på fig., så sekundærstrømmen kun lukkes gennem vand.

Under alle omstændigheder er en sådan vandvarmer farlig: en mulig lækage støder op til viklingen under netspænding. Hvis du vil tage en sådan risiko, skal du bore et hul i det magnetiske kredsløb til jordingsbolten og først og fremmest jorde transformeren og tanken tæt med en stålskinne på mindst 1,5 kvadratmeter. cm (ikke sq. mm!).

Derefter hældes transformatoren (den skal være placeret direkte under tanken) med et dobbeltisoleret netværkskabel forbundet til den, en jordingsleder og en vandvarmespole i en "dukke" silikone fugemasse, som en akvariefilterpumpemotor. Endelig er det meget tilrådeligt at forbinde hele enheden til netværket via en højhastigheds elektronisk RCD.

Video: "induktion" kedel baseret på husholdningsfliser

Induktor i køkkenet

Induktion kogeplader for køkkenet er allerede blevet bekendt, se fig. Ifølge driftsprincippet er dette det samme som et induktionskomfur, kun bunden af ​​enhver metalkogebeholder fungerer som en kortsluttet sekundær vikling, se fig. til højre, og ikke kun fra ferromagnetisk materiale, som de uvidende ofte skriver. Alu køkkengrej er simpelthen ved at falde ud af brug; læger har bevist, at frit aluminium er kræftfremkaldende, og kobber og tin har længe været ude af brug på grund af toksicitet.

Husstand induktionskomfur- et produkt fra højteknologiens tidsalder, selvom dets idé opstod samtidig med induktionssmelteovne. For det første, for at isolere induktoren fra madlavningen, var der brug for et holdbart, modstandsdygtigt, hygiejnisk og EMF-frit dielektrikum. Egnede glaskeramiske kompositter er først for nylig dukket op i produktionen, og pladens topplade tegner sig for en betydelig del af omkostningerne.

Så er alle kogekar forskellige, og deres indhold ændrer deres elektriske parametre, og tilberedningstilstandene er også forskellige. En specialist vil ikke være i stand til at gøre dette ved forsigtigt at stramme knapperne til den ønskede måde, du har brug for en højtydende mikrocontroller. Endelig skal strømmen i induktoren i henhold til sanitære krav være en ren sinusformet, og dens størrelse og frekvens skal variere på en kompleks måde i henhold til graden af ​​beredskab af skålen. Det vil sige, at generatoren skal have digital generering af udgangsstrømmen, styret af den samme mikrocontroller.

Det nytter ikke at lave en induktionskogeplader selv: de elektroniske komponenter alene til detailpriser vil koste flere penge end en færdig gode fliser. Og det er stadig ret svært at styre disse enheder: enhver, der har en, ved, hvor mange knapper eller sensorer der er med inskriptionerne: "Stew", "Roast" osv. Forfatteren af ​​denne artikel så en flise, der separat opførte "Navy Borscht" og "Pretanier Soup."

Men induktionskomfurer har mange fordele frem for andre:

• Næsten nul, i modsætning til mikrobølgeovne, PPE, selvom du selv sidder på denne flise.
• Mulighed for programmering til tilberedning af de mest komplekse retter.
• Smelter chokolade, gør fisk og fjerkræfedt, tilbereder karamel uden det mindste tegn på brænding.
• Høj effektivitet som følge af hurtig opvarmning og næsten fuldstændig koncentration af varme i kogekarret.

Til det sidste punkt: tag et kig på fig. til højre er der skemaer for opvarmning af madlavning på induktionskomfur og gasblus. Enhver, der er bekendt med integration, vil straks forstå, at en induktor er 15-20% mere økonomisk, og der er ingen grund til at sammenligne den med en støbejerns "pandekage". Udgifterne til penge på energi, når man tilbereder de fleste retter til et induktionskomfur, kan sammenlignes med et gaskomfur, og endnu mindre til stuvning og tilberedning af tykke supper. Induktoren er indtil videre kun underlegen gas under bagning, når der kræves ensartet opvarmning på alle sider.

Video: mislykket induktionsvarmer fra et køkkenkomfur

Endelig

Så det er bedre at købe elektriske induktionsapparater til opvarmning af vand og madlavning, de bliver billigere og nemmere. Men det vil ikke skade at have en hjemmelavet induktionsdigelovn i dit hjemmeværksted: de bliver tilgængelige subtile måder smeltning og varmebehandling af metaller. Du skal bare huske om PES med mikrobølger og nøje følge reglerne for design, fremstilling og drift.

Induktionsopvarmning

Induktionsopvarmning er opvarmning af materialer med elektriske strømme, der induceres af et vekslende magnetfelt. Følgelig er dette opvarmning af produkter fremstillet af ledende materialer (ledere) af magnetfeltet af induktorer (kilder til vekslende magnetfelt). Induktionsopvarmning udføres som følger. Et elektrisk ledende (metal, grafit) emne placeres i en såkaldt induktor, som er en eller flere vindinger af tråd (oftest kobber). Kraftige strømme af forskellige frekvenser (fra titusinder af Hz til flere MHz) induceres i induktoren ved hjælp af en speciel generator, som et resultat af hvilket et elektromagnetisk felt vises omkring induktoren. Det elektromagnetiske felt inducerer hvirvelstrømme i emnet. Hvirvelstrømme opvarmer emnet under påvirkning af Joule-varme. Induktor-blank-systemet er en kerneløs transformer, hvor induktoren er den primære vikling. Arbejdsemnet er som en sekundær vikling, kortsluttet. Den magnetiske flux mellem viklingerne lukkes gennem luften. Ved høje frekvenser forskydes hvirvelstrømme af det magnetiske felt, de selv genererer, til tynde overfladelag af emnet Δ, hvorved deres tæthed øges kraftigt, og emnet opvarmes. De underliggende lag af metal opvarmes på grund af termisk ledningsevne. Det er ikke strømmen, der er vigtig, men den høje strømtæthed. I hudlaget Δ falder strømtætheden med e gange i forhold til strømtætheden på overfladen af ​​emnet, mens 86,4 % af varmen frigives i hudlaget (af den samlede varmeafgivelse. Dybden af ​​hudlaget afhænger af strålingsfrekvensen: jo højere frekvensen er tyndere hudlaget Det afhænger også af den relative magnetiske permeabilitet μ af emnets materiale den magnetiske hysterese varer, indtil temperaturen på delen når den temperatur, hvor stoffet mister sine magnetiske egenskaber (Curie-punktet, der frigives i kroppen, når der opstår hvirvelstrømme, er proportional med kvadratet af strømmen sektion af dirigenten.

For ikke-magnetiske materialer og materialer med temperaturer over Curie-punktet er den relative magnetiske permeabilitet lig med enhed. Indtrængningsdybden Δ øges med stigende elektrisk resistivitet ρ v (Ohm m) og falder med stigende frekvens f (Hz) og relativ magnetisk permeabilitet af materialet μ. Ved en strømfrekvens på mere end 1 kHz er det muligt at opnå et tyndt opvarmet lag, dvs. udføre overfladevarmebehandling af produktet og ved hjælp af industriel frekvensstrøm (50 Hz) - gennem opvarmning af produktet.

Induktorens form og dimensioner afhænger af det opvarmede produkts geometri. Induktoren er lavet af et kobberrør af en speciel profil i form af en cylindrisk spiral eller flade vindinger med korte skrå overgange mellem vindingerne. For at afkøle induktoren ledes vand igennem den.

For jern, kobolt, nikkel og magnetiske legeringer ved temperaturer under Curie-punktet har μ en værdi fra flere hundrede til titusinder. For andre materialer (smelter, ikke-jernholdige metaller, flydende lavtsmeltende eutektik, grafit, elektrisk ledende keramik osv.) er μ omtrent lig med enhed. Formel til beregning af huddybde i mm:

hvor = 4π 10 −7 er den magnetiske konstant H/m, er den specifikke elektrisk modstand emnemateriale ved forarbejdningstemperatur, - frekvensen af ​​det elektromagnetiske felt, der genereres af induktoren. For eksempel ved en frekvens på 2 MHz er huddybden for kobber omkring 0,25 mm, for jern ≈ 0,001 mm.

Induktoren bliver meget varm under drift, da den absorberer sin egen stråling. Derudover absorberer den termisk stråling fra det varme emne. Induktorer er lavet af kobberrør afkølet med vand. Vand tilføres ved sugning.

Fordelene ved elektriske induktionsvarmeinstallationer er:

Høj opvarmningshastighed, proportional med indgangseffekten;

Gode ​​sanitære og hygiejniske arbejdsforhold;

Mulighed for at regulere virkningsområdet for hvirvelstrømme i rummet (bredde og dybde af opvarmning);

Nem procesautomatisering;

Ubegrænset niveau af opnåelige temperaturer, der er tilstrækkelige til at opvarme metaller, smelte metaller og ikke-metaller, overophede, smelte, fordampe materialer og producere plasma.

Fejl:

Der kræves mere komplekse strømforsyninger;

Forhøjet specifikt forbrug elektricitet til teknologisk drift.

Funktionerne ved induktionsopvarmning inkluderer evnen til at regulere den rumlige placering af zonen med hvirvelstrøm.

Effektiviteten af ​​energioverførslen fra induktoren til det opvarmede legeme afhænger af størrelsen af ​​afstanden mellem dem og stiger, når den falder. Dybden af ​​opvarmning af et legeme stiger med stigende resistivitet og falder med stigende strømfrekvens. Induktorstrømmen varierer fra hundreder til flere tusinde ampere med en gennemsnitlig strømtæthed på 20 A/mm 2. Strømtab i induktorer kan nå op på 20-30% af den nyttige effekt.

Induktionsvarmeenheder (IHU) er meget udbredt i forskellige teknologiske processer inden for maskinteknik og andre industrier. De er opdelt i to hovedtyper: installationer gennem- og overfladevarme.

Installationer til hærdning og gennemvarme, afhængigt af formålet, drives af vekselstrømsnetværk med en frekvens på 50 Hz til hundredvis af kHz. Strømforsyning til høj- og højfrekvensenheder leveres fra tyristor- eller maskinkonvertere.

I henhold til driftstilstanden er gennemvarmeinstallationer opdelt i periodiske og kontinuerlige installationer.

Ved batchinstallationer opvarmes kun ét emne eller en del af det. Ved opvarmning af emner lavet af magnetisk materiale ændres strømforbruget: i første omgang stiger det, og derefter, når det når Curie-punktet, falder det til 60-70% af det oprindelige. Ved opvarmning af emner lavet af ikke-jernholdige metaller, øges effekten ved slutningen af ​​opvarmningen en smule på grund af en stigning i elektrisk resistivitet.

I kontinuerlige installationer er flere emner samtidigt placeret i et langsgående eller tværgående magnetfelt (fig. 3.1). Under opvarmningsprocessen bevæger de sig langs induktorens længde og opvarmes til en given temperatur. Kontinuerlige varmeapparater udnytter strømforsyningen bedre, fordi den gennemsnitlige strøm, de trækker fra strømforsyningen, er højere end den gennemsnitlige strøm, der forbruges af en batchvarmer.

Kontinuerlige induktionsvarmer har mere høj effektivitet Strømforsyning. Produktiviteten er højere end for periodiske enheder. Det er muligt at forsyne flere varmelegemer fra én kilde, samt tilslutte flere generatorer til én varmelegeme bestående af flere sektioner (fig. 3.1, c)

Induktorens design til gennemvarme afhænger af delenes form og størrelse. Induktorer er lavet af rundt, ovalt, firkantet eller rektangulært tværsnit. For at opvarme enderne af emnerne er induktorer lavet som spalte- eller sløjfetype (fig. 3.1, d, e).

Behovet for at opretholde høj elektrisk og termisk effektivitet det induktoropvarmede kropssystem bestemmes udelukkende et stort antal af former og størrelser af induktorer. Kredsløb for nogle induktorer til overfladeopvarmning er vist i fig. 3.2. Et lag af varmeisolerende materiale lægges mellem induktoren og den ildfaste cylinder, hvilket reducerer varmetab og beskytter elektrisk isolering induktor.

Elektrisk effektivitet induktionsvarmesystemet stiger med et fald i afstanden mellem induktoren og det opvarmede produkt, såvel som med en stigning i forholdet mellem det opvarmede produkts resistivitet og induktormaterialet.

Modstandsopvarmning

Opvarmning af et ledende legeme, når en elektrisk strøm passerer gennem det ifølge Joule-Lenz-loven, kaldes resistiv opvarmning. For at frigive varme i en fast leder kan du bruge konstant og variabel elektricitet. Brugen af ​​jævnstrøm er vanskelig og ikke økonomisk rentabel på grund af manglen på kilder (generatorer) til højstrøm og lav spænding, som er nødvendige for at frigive varme i en fast leder med høj elektrisk ledningsevne. Evnen til vekselstrøm til at transformere giver dig mulighed for at opnå de nødvendige spændinger. Med vekselstrøm under lederens modstand mod jævnstrøm. Dette forklares ved tilstedeværelsen af ​​hudeffekten, hvis indflydelse stiger med stigende frekvens, lederdiameter, magnetisk permeabilitet og falder med stigende elektrisk modstand.

Princippet om varmeafgivelse i en leder, når der passeres strøm, bruges i direkte (kontakt) og indirekte varmeovne.

I direkte varmemodstandsovne ledes strømmen direkte til det opvarmede produkt. Ved beregning elektriske parametre opvarmning, er det nødvendigt at tage højde for ændringen i materialets modstand under opvarmning.

Legeringer baseret på Fe, Ni, Cr, Mo og Al anvendes som varmematerialer. I form af tråd eller tape. Grafitvarmere bruges også. Rørformede elektriske varmeapparater (TEH) er designet til at opvarme forskellige medier ved konvektion, termisk ledningsevne eller stråling ved at omdanne elektrisk energi til varme (fig. 3.3). Anvendes som komponenter i industrielle enheder. Varmeelementer bruges til følgende formål: opvarmning af væske, luft og andre gasser; opvarmning af vand og svage opløsninger af syrer og baser; opvarmning af underlag i vakuumkamre.

Figur 3.3 – Design af en rørformet elvarmer

Designet af et to-endet rørformet elektrisk varmelegeme med et cirkulært tværsnit består af et varmeelement 5 placeret inde i en metalskal (en spiral eller flere spiraler lavet af en legering med høj modstand) med kontaktstænger 1. Varmeelementet er isoleret fra skallen 4 med et komprimeret elektrisk isolerende fyldstof 6. For at beskytte mod fugt i at trænge ind miljø enderne af varmeelementerne er forseglet. Kontaktstængerne er isoleret fra skallen med dielektriske isolatorer 3.7. For at forbinde ledningerne bruges møtrikker med skiver 2.

Fordele ved resistiv opvarmning: høj effektivitet, enkelhed og lave omkostninger Ulemper: forurening af varmelegemet, ældning af varmeren.