מחממי אינדוקציה עובדים על העיקרון של "יצירת זרם ממגנטיות". שדה מגנטי מתחלף בעל הספק גבוה נוצר בסליל מיוחד, היוצר זרמי מערבולת חשמליים במוליך סגור.

המוליך הסגור בכיריים אינדוקציה הוא כלי בישול ממתכת, אשר מחומם על ידי זרמים חשמליים מערבולת. באופן כללי, עקרון הפעולה של מכשירים כאלה אינו מסובך, ואם יש לך מעט ידע בפיזיקה והנדסת חשמל, אתה יכול להרכיב מחמם אינדוקציהזה לא יהיה קשה לעשות את זה בעצמך.

ניתן לייצר את המכשירים הבאים באופן עצמאי:

1. מכשיריםלחימום בדוד חימום.
2. מיני תנוריםלהמסת מתכות.
3. צלחותלבישול אוכל.

סיר אינדוקציה עשה זאת בעצמך חייב להיות מיוצר בהתאם לכל התקנים והתקנות להפעלת מכשירים אלו. אם קרינה אלקטרומגנטית מסוכנת לבני אדם נפלטת מחוץ לבית בכיוונים לרוחב, אז השימוש במכשיר כזה אסור בהחלט.

בנוסף, הקושי הגדול בעיצוב כיריים טמון בבחירת החומר לבסיס הכיריים, שעליו לעמוד בדרישות הבאות:

1. באופן אידיאלי להוביל קרינה אלקטרומגנטית.
2. לא חומר מוליך.
3. לעמוד בעומס בטמפרטורה גבוהה.

משטחי בישול ביתיים משתמשים בקרמיקה יקרה בעת ביצוע כיריים אינדוקציה בבית, די קשה למצוא חלופה ראויה לחומר כזה. לכן, תחילה כדאי לעצב משהו פשוט יותר, למשל, תנור אינדוקציה להתקשות מתכות.

הוראות ייצור

שרטוטים

איור 1. מעגל חשמלי של דוד אינדוקציה
איור 2. התקן. איור 3. סכמטי של דוד אינדוקציה פשוט

כדי להכין תנור תצטרך חומרים הבאיםוכלים:

• לְרַתֵך;
• לוח טקסטוליט.
• מיני מקדחה.
• אלמנטים רדיו.
• משחה תרמית.
• ריאגנטים כימיים לחריטת הלוח.

חומרים נוספים ותכונותיהם:

1. להכנת סליל, אשר יפלוט את השדה המגנטי לסירוגין הדרוש לחימום, יש צורך להכין חתיכת צינור נחושת בקוטר של 8 מ"מ ואורך של 800 מ"מ.
2. טרנזיסטורי כוח חזקיםהם החלק היקר ביותר של התקנת אינדוקציה תוצרת בית. כדי להתקין את מעגל מחולל התדרים, עליך להכין 2 אלמנטים כאלה. טרנזיסטורים של המותגים הבאים מתאימים למטרות אלה: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. בעת יצירת המעגל, נעשה שימוש בשני טרנזיסטורי אפקט שדה זהים ברשימה.
3. לייצור מעגל נדנודיהיה צורך קבלים קרמייםעם קיבולת של 0.1 mF ומתח הפעלה של 1600 V. על מנת שיווצר זרם חילופין בעל הספק גבוה בסליל, נדרשים 7 קבלים כאלה.
4. בעת הפעלת מכשיר אינדוקציה כזה, טרנזיסטורי אפקט שדהיתחמם מאוד ואם לא מחוברים אליהם רדיאטורים מסגסוגת אלומיניום, אז לאחר מספר שניות בלבד של פעולה כוח מקסימלי, אלמנטים אלה ייכשלו. טרנזיסטורים צריכים להיות מונחים על גופי קירור דרך שכבה דקה של משחה תרמית, אחרת היעילות של קירור כזה תהיה מינימלית.
5. דיודות, המשמשים בתנור אינדוקציה, חייבים לפעול במהירות במיוחד. הדיודות המתאימות ביותר למעגל זה הן: MUR-460; UF-4007; היא - 307.
6. נגדים המשמשים במעגל 3:הספק 10 קואוהם 0.25 W – 2 יח'. והספק של 440 אוהם - 2 וואט. דיודות זנר: 2 יח'. עם מתח הפעלה של 15 V. הספק של דיודות הזנר חייב להיות לפחות 2 W. משנק לחיבור למסופי החשמל של הסליל משמש עם אינדוקציה.
7. כדי להפעיל את המכשיר כולו תזדקק לאספקת חשמל בהספק של עד 500 W. ומתח 12 - 40 וולט.אתה יכול להפעיל את המכשיר הזה מסוללה של מכונית, אבל לא תוכל לקבל את קריאות ההספק הגבוהות ביותר במתח זה.

תהליך הייצור של הגנרטור האלקטרוני והסליל עצמו לוקח מעט זמן ומתבצע ברצף הבא:

1. מצינור נחושתספירלה בקוטר של 4 ס"מ כדי ליצור ספירלה, יש להבריג צינור נחושת על מוט עם משטח שטוח בקוטר של 4 ס"מ. הספירלה צריכה להיות בעלת 7 סיבובים. טבעות הידוק מולחמות ל-2 קצוות הצינור לחיבור לרדיאטורים של הטרנזיסטור.
2. המעגל המודפס עשוי על פי התרשים.אם זה אפשרי לספק קבלים פוליפרופילן, אז בשל העובדה כי אלמנטים כאלה יש הפסדים מינימלייםופעולה יציבה באמפליטודות גדולות של תנודות מתח, המכשיר יפעל הרבה יותר יציב. הקבלים במעגל מותקנים במקביל ליצירת מעגל מתנודד עם סליל נחושת.
3. חימום המתכתמתרחש בתוך הסליל לאחר חיבור המעגל לאספקת החשמל או הסוללה. בעת חימום המתכת, יש צורך להבטיח שאין קצר חשמלי בפיתולי הקפיץ. אם תיגע ב-2 סיבובים של הסליל בו-זמנית עם מתכת מחוממת, הטרנזיסטורים ייכשלו באופן מיידי.

ניואנסים

1. בעת עריכת ניסויים על חימום והתקשות של מתכות, בתוך סליל האינדוקציה הטמפרטורה יכולה להיות משמעותית ומסתכמת ב-100 מעלות צלזיוס. אפקט חימום תרמי זה יכול לשמש לחימום מים לשימוש ביתי או לחימום בית.
2. תרשים של המחמם שנדון לעיל (איור 3), בעומס מרבי מסוגל לספק קרינה של אנרגיה מגנטית בתוך הסליל השווה ל-500 W. כוח זה אינו מספיק כדי לחמם נפח גדול של מים, ובניית סליל אינדוקציה בעוצמה גבוהה תדרוש ייצור של מעגל שבו יהיה צורך להשתמש באלמנטים רדיו יקרים מאוד.
3. פתרון תקציבי לארגון חימום אינדוקציה של נוזלים, הוא השימוש במספר מכשירים שתוארו לעיל, הממוקמים בסדרה. במקרה זה, הספירלות חייבות להיות על אותו קו ואין להן מוליך מתכת משותף.
4. כפי שנעשה שימוש בצינור נירוסטה בקוטר 20 מ"מ.כמה ספירלות אינדוקציה "מתוחמות" על הצינור, כך שמחליף החום נמצא באמצע הספירלה ולא בא במגע עם הסיבובים שלו. כאשר 4 מכשירים כאלה מופעלים בו זמנית, כוח החימום יהיה כ-2 קילוואט, וזה כבר מספיק עבור חימום זרימהנוזל עם סירקולציה קטנה של מים, לערכים המאפשרים שימוש העיצוב הזהבאספקת מים חמים לבית קטן.
5. אם אתה מחבר את זה גוף חימוםעם מיכל מבודד היטב, אשר ימוקם מעל המחמם, התוצאה תהיה מערכת דוודים בה הנוזל יחומם בפנים צינור אל חלד, מים מחוממים יעלו כלפי מעלה, ונוזל קר יותר יתפוס את מקומם.
6. אם שטח הבית משמעותי, אז ניתן להגדיל את מספר סלילי האינדוקציה ל-10 חתיכות.
7. ניתן להתאים בקלות את כוחו של דוד כזהעל ידי כיבוי או הפעלת הספירלות. ככל שיותר חלקים מופעלים בו-זמנית, כך גדל כוחו של מכשיר החימום הפועל בצורה זו.
8. כדי להפעיל מודול כזה תצטרך ספק כוח רב עוצמה.אם יש לך מכונת ריתוך מהפך DC, אתה יכול להשתמש בה כדי ליצור ממיר מתח בעוצמה הנדרשת.
9. בשל העובדה שהמערכת פועלת על זרם חשמלי קבוע, אשר אינו עולה על 40 וולט, פעולתו של מכשיר כזה בטוחה יחסית, העיקר לספק בלוק נתיך במעגל החשמל של הגנרטור, שבמקרה של קצר חשמלי יוציא את המערכת מהאנרגיה, ובכך יבטל אפשרות של שריפה.
10. אתה יכול לארגן חימום ביתי "בחינם" בדרך זו., בכפוף להתקנת סוללות נטענות להפעלת מכשירי האינדוקציה, שהטעינתם תתבצע באמצעות אנרגיית שמש ורוח.
11. יש לשלב את הסוללות למקטעים של 2, מחוברים בסדרה.כתוצאה מכך, מתח האספקה ​​עם חיבור כזה יהיה לפחות 24 וולט, מה שיבטיח שהדוד יפעל בהספק גבוה. חוץ מזה, חיבור טורייפחית את הזרם במעגל ויגדיל את חיי השירות של הסוללות.

1. תפעול של מכשירי חימום אינדוקציה תוצרת בית, לא תמיד מבטל את התפשטות הקרינה האלקטרומגנטית המזיקה לבני אדם, ולכן יש להתקין את דוד האינדוקציה באזור שאינו למגורים ולסוכך בפלדה מגולוונת.
2. חובה בעבודה עם חשמל יש לפעול לפי תקנות הבטיחותובמיוחד זה חל על רשתות AC עם מתח של 220 וולט.
3. בתור ניסוי אתה יכול להכין כיריים לבישולעל פי התוכנית המפורטת במאמר, אך פועלים המכשיר הזהלא מומלץ לצמיתות עקב פגמים ייצור עצמימיגון של מכשיר זה, בגלל זה, גוף האדם עלול להיחשף לקרינה אלקטרומגנטית מזיקה שעלולה להשפיע לרעה על הבריאות.

תוֹכֶן

כיום, החשמל אינו זול לצרכנים, אך מכשירי חימום הפועלים על משאב כזה הם מעט פופולריים בקרב האוכלוסייה. מעניינים מאוד מכשירים הפועלים על העיקרון השראות אלקטרומגנטית. המאמר מתאר איך זה עובד מכשיר דומה, היכן הוא משמש, וכיצד להכין תנור אינדוקציה במו ידיך. אבל קודם כל, קצת היסטוריה.

מחמם אינדוקציה וורטקס

בתחילת המאה התשע-עשרה, מדען מאנגליה, פאראדיי, ערך ניסויים במטרה להמיר מגנטיות לחשמל. הוא הצליח להשיג זרימה של אנרגיה בפיתול הראשוני, המורכב מחוט מלופף על ליבה עשויה ברזל. כך התגלתה אינדוקציה אלקטרומגנטית. זה קרה ב-1831.

בית ההיתוך הראשון המשתמש במחמם מים רב עוצמה הפועל על עיקרון האינדוקציה נפתח באנגליה בשנות השלושים של המאה הקודמת. בשנות השמונים של המאה הקודמת נעשה שימוש פעיל יותר בעקרון האינדוקציה. מומחים פיתחו מחממי מערבולת. הם חיממו רצפות מפעל ומתקני ייצור שונים. לאחר זמן מה, הם החלו לייצר מכשירים ביתיים.

עקרון הפעולה של המשרן

תנורי וורטקס משמשים בדרך כלל לחימום דוודים. הם מבוקשים מאוד בקרב האוכלוסייה בשל כוחם ועיצובם הפשוט. פעולתם מבוססת על העברת אנרגיית השדה המגנטי לנוזל הקירור. המים המסופקים למכשיר מחוממים על ידי אספקת אנרגיה. לאחר מכן הוא מוזן לתוך מערכת החימום. כדי ליצור לחץ, משתמשים במשאבה. מים מסתובבים ומגנים על האלמנטים מפני התחממות יתר. נוזל הקירור רוטט, מה שמונע היווצרות אבנית על קירות הציוד.

אם אתה לומד מבפנים מחמם אינדוקציה, שם אתה יכול למצוא מארז מתכת, בידוד וליבה. ההבדל העיקרי בין תנור חימום כזה לתעשייתי הוא סלילה עם מוליכים נחושת. האחרון ממוקם בין שני צינורות פלדה מרותכים.

עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית

מחמם אינדוקציה ביתי שוקל מעט ויש לו יעילות טובהוגדלים קומפקטיים. צינור עם מתפתל משמש כליבה. הצינור השני נחוץ לחימום. זרם נוצר שדה מגנטי, מחמם את המים. הם פועלים לפי העיקרון הזה מכשירים תוצרת ביתוכמה תנורי חימום מודרניים.

מכשיר חימום

המכשיר מורכב מהרכיבים הבאים:

1. צינור פלסטיק.
2. רשת נירוסטה.
3. חוט פלדה.
4. חוט נחושת.
5. מהפך ריתוך.

אחד היתרונות העיקריים של המכשיר הזה הוא עיצוב פשוט. תרשים המעגל של דוד אינדוקציה הוא משהו כזה. הבית העגול מכיל סליל - משרן. בתוך האחרון יש קטע צינור פלדהעם 2 צינורות בקצוות. הם נחוצים כדי לחבר את המכשיר למערכת החימום. לאחר החיבור, המים יזרמו דרך הצינור. הצינור יתחמם. נוזל הקירור מתחמם ממגע איתו.

תרשים עיצוב תנור אינדוקציה

עבור סוגים אחרים של מכשירים, הסליל מחובר לרשת החשמל, אבל יש גם דיאגרמת חיבור נוספת. הוא נבדל על ידי ממיר שמגביר את תדר התנודה של הזרם המסופק לסליל. ממיר זה נקרא מהפך והוא מורכב מ-3 מודולים:

1. מיישר.
2. אינוורטר עם 2 טרנזיסטורים.
3. מעגל בקרת טרנזיסטור.

התהליכים המתרחשים במכשיר דומים לפעולת שנאי. ההבדל הוא בפיתול המשני, שהוא קצר חשמלי וממוקם בתוך הראשוני. הבדל נוסף הוא שבמקרה של שנאי, חימום - תופעת לוואי, הם מנסים להימנע מזה.

עובדה מעניינת: טיפול בתנור אינדוקציה יעלה הרבה פחות מאשר אם אתה משתמש בדוד גז או בדוד. המכשיר מורכב ממינימום חלקים שלמעשה אינם נכשלים. אין מה לשבור בתנור. המים מחוממים על ידי צינור רגיל, שבניגוד לאותו גוף חימום, אינו יכול להישרף או להתקלקל.

היקף היישום

כיום, היישום של חימום אינדוקציה משמש לעתים קרובות מאוד. יישומים עיקריים:

• התכת מתכות, ייצור סגסוגות חדשות;
• ייצור חוטי מתכת;
• הכנת תכשיטים;
• ייצור דודי חימום;
• טיפול בחום של חלקי חילוף לכלי רכב;
• תעשייה רפואית (חיטוי מכשירים, ציוד רפואי);
• הנדסת מכונות, חימום שירותי רכב;
• תנורים תעשייתיים.

חסרונות ויתרונות

בואו נבחן את המאפיינים החיוביים והיתרונות של ציוד אינדוקציה:

1. החימום מתבצע בכל סביבה.
2. אפשרות לייצור סגסוגות טהורות במיוחד.
3. חימום מהיר והתכה של כל חומר המוליך זרם.
4. האלמנטים של המכשיר מותקנים חיצונית, אין תוספות. זה מבטיח שאין דליפות.
5. דוד האינדוקציה אינו מזהם את הסביבה.
6. נוח כאשר יש צורך לחמם אזור מסוים של פני השטח.
7. שטח המגע של נוזל הקירור עם פני החימום גדול פי כמה מאשר במכשירים עם תנורי חימום חשמליים צינוריים. בשל כך, הסביבה מתחממת מהר מאוד.
8. מידות קומפקטיות של המכשיר.
9. הציוד מוגדר בקלות למצב ההפעלה הרצוי ומתכוונן בקלות.
10. אפשר לייצר מכשיר בכל צורה (כולל באופן עצמאי). זה מונע חימום מקומי ומקדם פיזור חום אחיד.

מחמם פשוט סוג אינדוקציה

למחמם זרימה מסוג זה אין כמעט חסרונות בהשוואה למכשירים הפועלים על פי עקרונות אחרים. הקושי התפעולי היחיד הוא שיש צורך להתאים את המשרן לחומר העבודה. אחרת, החימום יהיה לא מספיק ועם הספק נמוך.

תהליך עשה זאת בעצמך

הכלים הבאים יהיו שימושיים עבור העבודה:

• מהפך ריתוך;
• ריתוך ייצור זרם מ-15 אמפר.

תצטרך גם חוט נחושת, שמפותל סביב גוף הליבה. המכשיר ישמש כמשרן. מגעי החוט מחוברים למסופי המהפך כך שלא נוצרים פיתולים. פיסת החומר הדרושה להרכבת הליבה חייבת להיות באורך הנדרש. בממוצע, מספר הסיבובים הוא 50, קוטר החוט הוא 3 מילימטרים.

חוט נחושת בקטרים ​​שונים לליפוף

עכשיו בואו נעבור לליבה. תפקידו יהיה צינור פולימרי עשוי פוליאתילן. סוג זה של פלסטיק יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות למדי. קוטר הליבה הוא 50 מילימטרים, עובי הדופן הוא לפחות 3 מ"מ. חלק זה משמש כמד שעליו מלופף חוט נחושת ויוצר משרן. כמעט כל אחד יכול להרכיב דוד מים אינדוקציה פשוט.

בסרטון תראו דרך לארגן באופן עצמאי חימום אינדוקציה של מים לחימום:

אפשרות ראשונה

החוט נחתך למקטעים של 50 מ"מ וממלאים בו צינור פלסטיק. כדי למנוע ממנו לשפוך החוצה מהצינור, כדאי לאטום את הקצוות עם רשת תיל. מתאמים מהצינור ממוקמים בקצוות, במקום חיבור התנור.

על גופו של האחרון חוט נחושתהפיתול פצע. למטרה זו, אתה צריך כ 17 מטר של חוט: אתה צריך לעשות 90 סיבובים, קוטר הצינור הוא 60 מילימטרים. 3.14×60×90=17 מ'.

חשוב לדעת! בעת בדיקת פעולת המכשיר, יש לוודא היטב כי יש בו מים (נוזל קירור). אחרת, גוף המכשיר יימס במהירות.

הצינור מתרסק לתוך הצינור. המחמם מחובר למהפך. כל שנותר הוא למלא את המכשיר במים ולהפעיל אותו. הכל מוכן!

אפשרות שניה

אפשרות זו היא הרבה יותר פשוטה. קטע ישר בגודל מטר נבחר על החלק האנכי של הצינור. יש לנקות אותו ביסודיות מהצבע באמצעות נייר זכוכית. לאחר מכן, חלק זה של הצינור מכוסה בשלוש שכבות של בד חשמלי. סליל אינדוקציה כרוך בחוט נחושת. מערכת החיבור כולה מבודדת היטב. כעת אתה יכול לחבר את מהפך הריתוך, ותהליך ההרכבה הושלם לחלוטין.

סליל אינדוקציה עטוף בחוט נחושת

לפני שתתחיל להכין דוד מים במו ידיך, רצוי להכיר את המאפיינים של מוצרי המפעל וללמוד את הציורים שלהם. זה יעזור לך להבין את נתוני המקור ציוד תוצרת ביתולהימנע מטעויות אפשריות.

אפשרות שלישית

כדי להפוך את התנור בצורה מורכבת יותר זו, אתה צריך להשתמש בריתוך. כדי לפעול, עדיין תזדקק לשנאי תלת פאזי. שני צינורות צריכים להיות מרותכים זה לזה, אשר ישמשו כמחמם וליבה. סלילה מוברגת על גוף המשרן. זה מגדיל את הביצועים של המכשיר, בעל גודל קומפקטי, שנוח מאוד לשימוש בבית.

מתפתל על גוף המשרן

כדי לספק ולנקז מים, 2 צינורות מרותכים לגוף יחידת האינדוקציה. כדי לא לאבד חום ולמנוע דליפות זרם אפשריות, אתה צריך לעשות בידוד. זה יבטל את הבעיות שתוארו לעיל ויבטל לחלוטין את הרעש כאשר הדוד פועל.

יש להקפיד על אמצעי בטיחות בכל עת. במיוחד כשהם עושים משהו בעצמם. כאן תנורי חימום משמשים למערכות עם מחזור כפוי. אנרגיית חום נוצרת מהר מאוד ועלולה להתרחש התחממות יתר של נוזל הקירור.

אל תשכח את שסתום הבטיחות. הוא מחובר למחמם. במקרה מתי משאבה עגולהמפסיק לעבוד, נוזל הקירור יתחמם יתר על המידה. אם השסתום לא מותקן מראש, המערכת תקרע. זה האחרון צריך, כאמצעי זהירות, להיות מצויד בתרמוסטט. אם המחמם סגור במארז מתכת, אז הוא חייב להיות מוארק.

מחמם במארז מתכת

מכיוון שלעיצוב הביתי אין מיגון רגיל, המשרן מותקן במרחק של לפחות 80 ס"מ מ משטחים אופקיים. המרחק לקיר הוא מ-30 סנטימטרים.

טיפ: כוחם של תנורי חימום תוצרת בית יכול לתרום להתפשטות הקרינה האלקטרומגנטית. רצוי לסכך את המכשיר בפלדה מגולוונת ולא להתקין אותו באזור מגורים! יש שדה חילופין אלקטרומגנטי בתוך ומחוץ לסליל. זה יחמם הכל משטחי מתכתממוקם בקרבת מקום.

לכן, ללא הוצאות כספיות גלובליות, לא קשה להכין את המכשיר הפשוט הזה במו ידיכם. תרשים ההרכבה פשוט, וכמעט כל אחד יכול להתמודד עם עבודת הרכבת התנור במו ידיו. אין צורך בידע טכני מיוחד כאן. אתה יכול להשלים את העבודה תוך שעות ספורות.

ובמכשירים, החום במכשיר המחומם משתחרר על ידי זרמים הנובעים בשדה האלקטרומגנטי המתחלף בתוך היחידה. הם נקראים אינדוקציה. כתוצאה מפעולתם, הטמפרטורה עולה. חימום אינדוקציה של מתכות מבוסס על שני חוקים פיזיקליים עיקריים:

• פאראדיי-מקסוול;
• ג'ול-לנץ.

בגופי מתכת, כאשר הם מונחים בשדה מתחלף, מתחילים להיווצר שדות חשמליים של מערבולת.

מכשיר חימום אינדוקציה

הכל קורה כדלקמן. בהשפעת משתנה, הכוח האלקטרו-מוטיבי (EMF) של האינדוקציה משתנה.

EMF פועל בצורה כזו שזרמי מערבולת זורמים בתוך גופים, המשחררים חום בהתאם לחוק ג'ול-לנץ. EMF גם מייצר זרם חילופין במתכת. במקרה זה, משתחררת אנרגיה תרמית, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורה של המתכת.

סוג זה של חימום הוא הפשוט ביותר, שכן הוא ללא מגע. זה מאפשר לך להגיע לטמפרטורות גבוהות מאוד שבהן אתה יכול לעבד

כדי לספק חימום אינדוקציה, יש צורך ליצור מתח ותדירות מסוימים בשדות אלקטרומגנטיים. ניתן לעשות זאת ב מכשיר מיוחד- משרן. הוא מופעל על ידי רשת תעשייתיתב-50 הרץ. אתה יכול להשתמש במקורות כוח בודדים בשביל זה - ממירים וגנרטורים.

המכשיר הפשוט ביותר עבור משרן בתדר נמוך הוא ספירלה (מוליך מבודד), שניתן למקם בפנים צינור מתכתאו עטוף אותו. זרמים עוברים מחממים את הצינור, שבתורו מעביר חום לסביבה.

השימוש בחימום אינדוקציה בתדרים נמוכים הוא די נדיר. עיבוד מתכות בתדרים בינוניים וגבוהים נפוץ יותר.

מכשירים כאלה נבדלים על ידי העובדה שהגל המגנטי פוגע במשטח, שם הוא מוחלש. הגוף ממיר את האנרגיה של גל זה לחום. כדי להשיג אפקט מרבי, שני הרכיבים חייבים להיות קרובים בצורתם.

איפה משתמשים בהם?

השימוש בחימום אינדוקציה נפוץ בעולם המודרני. אזור שימוש:

• התכה של מתכות, הלחמתן בשיטה ללא מגע;
• השגת סגסוגות מתכת חדשות;
• הנדסת מכונות;
• הכנת תכשיטים;
• ייצור חלקים קטנים שעלולים להינזק בעת שימוש בשיטות אחרות;
• (והחלקים יכולים להיות בתצורה המורכבת ביותר);
• טיפול בחום (עיבוד של חלקי מכונות, משטחים מוקשים);
• רפואה (חיטוי מכשירים ומכשור).

חימום אינדוקציה: מאפיינים חיוביים

לשיטה זו יתרונות רבים:

• בעזרתו תוכלו לחמם ולהמיס במהירות כל חומר מוליך זרם.
• מאפשר חימום בכל סביבה: בוואקום, אטמוספרה, נוזל לא מוליך.
• בשל העובדה שרק החומר המוליך מחומם, הקירות, הבולטים גלים בצורה חלשה, נשארים קרים.
• בתחומים מיוחדים של מטלורגיה, ייצור סגסוגות טהורות במיוחד. זהו תהליך מעניין, מכיוון שהמתכות מעורבות במצב מרחף, במעטפת של גז מגן.

• בהשוואה לסוגים אחרים, אינדוקציה אינה מזהמת את הסביבה. אם במקרה של מבערי גזקיים זיהום, בדיוק כמו בחימום קשת, ואז אינדוקציה מבטלת זאת עקב קרינה אלקטרומגנטית "טהורה".
• ממדים קטנים של התקן המשרן.
• היכולת לייצר משרן מכל צורה שהיא לא תוביל לחימום מקומי, אלא תקדם פיזור חום אחיד.
• הכרחי אם יש צורך לחמם רק אזור מסוים של פני השטח.
• זה לא קשה להגדיר ציוד כזה למצב הרצוי ולווסת אותו.

פגמים

למערכת יש את החסרונות הבאים:

• זה די קשה להתקין ולהתאים באופן עצמאי את סוג החימום (אינדוקציה) והציוד שלו. עדיף לפנות למומחים.
• הצורך להתאים במדויק את המשרן לחומר העבודה, אחרת חימום אינדוקציה לא יהיה מספיק, הכוח שלו יכול להגיע לערכים קטנים.

חימום עם ציוד אינדוקציה

כדי לארגן חימום אישי, אתה יכול לשקול אפשרות כגון חימום אינדוקציה.

היחידה תהיה שנאי המורכב מפיתולים משני סוגים: ראשוני ומשני (אשר, בתורו, קצר).

איך זה עובד

עקרון הפעולה של משרן קונבנציונלי: זרימות מערבולת עוברות פנימה ומכוונות שדה חשמלילבניין השני.

כדי שיעברו מים בדוד כזה, מחברים אליו שני צינורות: למים הקרים שנכנסים, וביציאה. מים חמים- צינור שני. בגלל לחץ, מים מסתובבים כל הזמן, מה שמבטל את האפשרות של חימום אלמנט המשרן. נוכחות קנה מידה אינה נכללת כאן, שכן רעידות קבועות מתרחשות במשרן.

אלמנט כזה יהיה זול לתחזוקה. היתרון העיקרי הוא שהמכשיר פועל בשקט. ניתן להתקין אותו בכל חדר.

הכנת ציוד בעצמך

התקנת חימום אינדוקציה אינה קשה במיוחד. גם מי שאין לו ניסיון יתמודד עם המשימה לאחר לימוד מדוקדק. לפני שתתחיל, עליך להצטייד בפריטים הדרושים הבאים:

• ממיר מתח. ניתן להשתמש בו ממכונת ריתוך, הוא זול ויהיה בעל התדירות הגבוהה הנדרשת. אתה יכול להכין את זה בעצמך. אבל זו פעילות שלוקחת זמן.
• גוף המחמם (חתיכת צינור פלסטיק מתאימה לכך; חימום אינדוקציה של הצינור במקרה זה יהיה היעיל ביותר).
• חומר (חוט בקוטר של לא יותר משבעה מילימטרים יתאים).
• התקנים לחיבור המשרן לרשת החימום.
• רשת להחזקת החוט בתוך המשרן.
• ניתן לייצר ממנו סליל אינדוקציה (יש לו אמייל).
• משאבה (לאספקת מים למשרן).

כללים להכנת ציוד בעצמך

על מנת שמתקן חימום אינדוקציה יעבוד כהלכה, הזרם עבור מוצר כזה חייב להתאים להספק (הוא חייב להיות לפחות 15 אמפר, אם נדרש, יותר).

• יש לחתוך את החוט לחתיכות שלא יעלו על חמישה סנטימטרים. זה הכרחי לחימום יעיל בשדה בתדר גבוה.
• הגוף חייב להיות לא קטן בקוטר מהחוט המוכן ובעל קירות עבים.
• לחיבור לרשת החימום, מתאם מיוחד מחובר לצד אחד של המבנה.
• יש למקם רשת בתחתית הצינור כדי למנוע מהחוט ליפול החוצה.
• זה האחרון נחוץ בכמות כזו שהוא ממלא את כל החלל הפנימי.
• המבנה סגור והמתאם מותקן.
• ואז נבנה סליל מהצינור הזה. כדי לעשות זאת, לעטוף אותו עם חוט מוכן כבר. יש להקפיד על מספר פניות: מינימום 80, מקסימום 90.
• לאחר החיבור למערכת החימום מוזגים מים לתוך המכשיר. הסליל מחובר למהפך המוכן.
• מותקנת משאבת אספקת מים.
• מותקן וסת טמפרטורה.

לפיכך, החישוב של חימום אינדוקציה יהיה תלוי בפרמטרים הבאים: אורך, קוטר, טמפרטורה וזמן עיבוד. שימו לב לשראות האוטובוסים המובילים למשרן, שיכולה להיות הרבה יותר גדולה מהמשרן עצמו.

לגבי כיריים

יישום נוסף בשימוש ביתי, בנוסף למערכת החימום, נמצא בסוג זה של חימום בכיריים לכיריים.

משטח זה נראה כמו שנאי רגיל. הסליל שלו מוסתר מתחת לפני השטח של הפאנל, שיכול להיות זכוכית או קרמיקה. זרם עובר דרכו. זהו החלק הראשון של הסליל. אבל השני הוא הכלים שבהם יתבשל האוכל. זרמי מערבולת נוצרים בתחתית כלי הבישול. הם מחממים תחילה את הכלים, ואחר כך את האוכל שבהם.

חום ישתחרר רק כאשר מניחים כלים על פני הלוח.

אם הוא חסר, לא מתרחשת פעולה. אזור החימום באינדוקציה יתאים לקוטר כלי הבישול המונחים עליו.

עבור תנורים כאלה אתה צריך מנות מיוחדות. רוב המתכות הפרומגנטיות יכולות לקיים אינטראקציה עם שדה האינדוקציה: אלומיניום, פלדה אל חלד ועם אמייל, ברזל יצוק. היחידים שאינם מתאימים למשטחים כאלה הם: נחושת, קרמיקה, זכוכית וכלים העשויים ממתכות לא פרומגנטיות.

באופן טבעי, הוא יופעל רק כאשר מותקנים עליו כלים מתאימים.

תנורים מודרניים מצוידים ביחידת בקרה אלקטרונית, המאפשרת לזהות כלי בישול ריקים ולא מתאימים. היתרונות העיקריים של הכיריים הם: בטיחות, קלות ניקוי, מהירות, יעילות וחסכוניות. אתה לא צריך להישרף על פני השטח של הפאנל.

אז, גילינו היכן סוג זה של חימום (אינדוקציה) משמש.

תנור האינדוקציה הומצא לפני זמן רב, עוד בשנת 1887, על ידי S. Farranti. המתקן התעשייתי הראשון החל לפעול בשנת 1890 בחברת Benedicks Bultfabrik. במשך זמן רבתנורי אינדוקציה היו אקזוטיים בתעשייה, אבל לא בגלל העלות הגבוהה של החשמל אז זה לא היה יקר יותר מאשר עכשיו. עדיין היו הרבה לא ידועים בתהליכים המתרחשים בתנורי אינדוקציה, ובסיס האלמנטים האלקטרוניים לא אפשר יצירת מעגלי בקרה יעילים עבורם.

בתחום תנורי האינדוקציה, מהפכה התרחשה ממש לנגד עינינו, הודות להופעתם, ראשית, של מיקרו-בקרים, שכוח המחשוב שלהם עולה על זה של מחשבים אישייםלפני עשר שנים. דבר שני, תודה... תקשורת סלולרית. הפיתוח שלה דרש זמינות של טרנזיסטורים זולים המסוגלים לספק הספק של כמה קילוואט בתדרים גבוהים. הם, בתורם, נוצרו על בסיס הטרו-מבנים של מוליכים למחצה, שעל מחקרם קיבל הפיזיקאי הרוסי ז'ורס אלפרוב את פרס נובל.

בסופו של דבר, תנורי אינדוקציה לא רק שינו לחלוטין את התעשייה, אלא גם הפכו לשימוש נרחב בחיי היומיום. העניין בנושא הוליד הרבה מוצרים תוצרת בית, שבאופן עקרוני יכולים להיות שימושיים. אבל לרוב מחברי העיצובים והרעיונות (יש הרבה יותר תיאורים שלהם במקורות מאשר מוצרים פונקציונליים) יש הבנה גרועה הן את היסודות של הפיזיקה של חימום אינדוקציה והן את הסכנה הפוטנציאלית של עיצובים מבוצעים בצורה גרועה. מאמר זה נועד להבהיר כמה מהנקודות המבלבלות יותר. החומר מבוסס על התחשבות במבנים ספציפיים:

1. תנור ערוץ תעשייתי להתכת מתכת, ואפשרות ליצור אותו בעצמך.
2. תנורי כור היתוך מסוג אינדוקציה, הפשוטים ביותר לשימוש והפופולריים ביותר בין תנורים תוצרת בית.
3. דודי מים חמים אינדוקציה מחליפים במהירות את הדוודים בגופי חימום.
4. מכשירי בישול ביתיים באינדוקציה המתחרים בכיריים גז ועדיפים על מיקרוגלים במספר פרמטרים.

הערה: כל המכשירים הנבחנים מבוססים על אינדוקציה מגנטית שנוצרה על ידי משרן (משרן), ולכן נקראים אינדוקציה. ניתן להמיס/לחמם בהם רק חומרים מוליכים חשמלית, מתכות וכו'. ישנם גם תנורי אינדוקציה קיבוליים חשמליים, המבוססים על אינדוקציה חשמלית בדיאלקטרי בין לוחות הקבלים הם משמשים להתכה "עדינה" וטיפול בחום חשמלי של פלסטיק. אבל הם הרבה פחות נפוצים מאלה של משרן; התחשבות בהם דורשת דיון נפרד, אז נעזוב אותם לעת עתה.

עקרון הפעולה

עקרון הפעולה של תנור אינדוקציה מודגם באיור. בצד ימין. במהותו, זהו שנאי חשמלי עם סלילה משנית קצרה:

• מחולל מתח החילופין G יוצר זרם חילופין I1 במשרן L (סליל חימום).
• קבל C יחד עם L יוצרים מעגל נדנוד המכוון לתדר ההפעלה, הדבר מגדיל ברוב המקרים את הפרמטרים הטכניים של ההתקנה.
• אם המחולל G מתנודד בעצמו, לעתים קרובות C נשלל מהמעגל, תוך שימוש בקיבול של המשרן עצמו במקום זאת. עבור משרני התדר הגבוה המתוארים להלן, מדובר בכמה עשרות פיקופראדים, התואמים בדיוק את תחום תדרי הפעולה.
• בהתאם למשוואות מקסוול, המשרן יוצר שדה מגנטי לסירוגין בעוצמה H במרחב שמסביב. השדה המגנטי של המשרן יכול להיות סגור דרך ליבה פרומגנטית נפרדת או להתקיים בחלל פנוי.
• השדה המגנטי, החודר לחומר העבודה (או מטען ההיתוך) W המוצב במשרן, יוצר בו שטף מגנטי F.
• Ф, אם W מוליך חשמלית, משרה בו זרם משני I2, ואז לאותן משוואות מקסוול.
• אם Ф מספיק מסיבי ומוצק, אז I2 נסגר בתוך W, ויוצר זרם מערבולת, או זרם פוקו.
• זרמי מערבולת, על פי חוק ג'ול-לנץ, משחררים את האנרגיה המתקבלת דרך המשרן ואת השדה המגנטי מהגנרטור, ומחממים את חומר העבודה (המטען).

אינטראקציה אלקטרומגנטית מנקודת המבט של הפיזיקה היא חזקה למדי ויש לה השפעה ארוכת טווח גבוהה למדי. לכן, למרות המרת האנרגיה הרב-שלבית, תנור אינדוקציה מסוגל להראות יעילות של עד 100% באוויר או בוואקום.

הערה: במדיום העשוי מדיאלקטרי לא אידיאלי עם קבוע דיאלקטרי >1, היעילות הניתנת להשגה של תנורי אינדוקציה יורדת, ובמדיום עם חדירות מגנטית >1, קל יותר להשיג יעילות גבוהה.

תנור תעלה

תנור היתוך אינדוקציה בערוץ הוא הראשון בשימוש בתעשייה. זה דומה מבחינה מבנית לשנאי, ראה איור. מימין:

1. הפיתול הראשי, המופעל על ידי זרם תעשייתי (50/60 הרץ) או בתדר גבוה (400 הרץ), עשוי נחושת, מקורר פנימי נוזל קירור נוזלי, צינורות;
2. סלילה משני קצר חשמלי - נמס;
3. כור היתוך בצורת טבעת העשוי מדיאלקטרי עמיד בחום בו מניחים את ההיתוך;
4. מעגל מגנטי המורכב מלוחות פלדה שנאי.

תנורי תעלה משמשים להמסת דוראלומין, סגסוגות מיוחדות לא ברזליות, והפקת ברזל יצוק באיכות גבוהה. תנורי ערוץ תעשייתי דורשים תחול עם נמס, אחרת ה"משנית" לא יקצר ולא יהיה חימום. או שיופיעו פריקות קשת בין פירורי המטען, וההמסה כולה פשוט תתפוצץ. לכן, לפני שמתחילים את הכבשן, יוצקים מעט נמס לתוך כור ההיתוך, ואת החלק המומס מחדש לא יוצקים לגמרי. מטלורגים אומרים שלכבשן תעלה יש קיבולת שיורית.

תנור תעלה עם הספק של עד 2-3 קילוואט יכול להתבצע משנאי ריתוך תדר תעשייתי בעצמך. בתנור כזה אתה יכול להמיס עד 300-400 גרם אבץ, ברונזה, פליז או נחושת. ניתן להמיס דוראלומין, אך יש לתת ליציקה להתיישן לאחר הקירור, ממספר שעות עד שבועיים, תלוי בהרכב הסגסוגת, כך שהיא תקבל חוזק, קשיחות ואלסטיות.

הערה: duralumin למעשה הומצא במקרה. היזמים, שכעסו על כך שהם לא יכולים לסגסוגת אלומיניום, נטשו עוד דגימת "כלום" במעבדה ויצאו למסע מרוב צער. התפכחנו, חזרנו – ואף אחד לא שינה צבע. הם בדקו אותו - והוא קיבל חוזק של כמעט פלדה, בעודו נשאר קל כמו אלומיניום.

ה"ראשי" של השנאי נותר סטנדרטי, הוא כבר מתוכנן לפעול במצב קצר של המשני קשת ריתוך. ה"משנית" מוסר (לאחר מכן ניתן להחזירו ולהשתמש בשנאי לייעודו), ובמקומו מניחים כור היתוך טבעת. אבל הניסיון להמיר מהפך ריתוך HF לכבשן תעלה הוא מסוכן! ליבת הפריט שלו תתחמם יתר על המידה ותתנפץ לחתיכות בשל העובדה שהקבוע הדיאלקטרי של פריט הוא >>1, ראה לעיל.

בעיית הקיבולת השיורית בכבשן בעל הספק נמוך נעלמת: חוט מאותה מתכת, כפוף לטבעת ועם קצוות מעוותים, מונח במטען הזריעה. קוטר חוט - מ-1 מ"מ/קוואט הספק תנור.

אבל מתעוררת בעיה עם כור היתוך טבעת: החומר היחיד המתאים לכור היתוך קטן הוא אלקטרופורצלן. אי אפשר לעבד את זה לבד בבית, אבל איפה אפשר להשיג מתאים? חומרים עקשנים אחרים אינם מתאימים עקב הפסדים דיאלקטריים גבוהים בהם או נקבוביות וחוזק מכני נמוך. לכן, למרות תנור הערוץ מייצר התכה האיכות הטובה ביותר, אינו דורש אלקטרוניקה, ויעילותו כבר בהספק של 1 קילוואט עולה על 90% הם אינם בשימוש על ידי אנשים תוצרת בית.

לכור היתוך רגיל

הקיבולת הנותרת הרגיזה מתכות - הסגסוגות שהמיסו היו יקרות. לכן, ברגע שהופיעו שפופרות רדיו חזקות מספיק בשנות ה-20 של המאה הקודמת, מיד נולד רעיון: לזרוק מעגל מגנטי (לא נחזור על הניבים המקצועיים של גברים קשוחים), ולהכניס כור היתוך רגיל ישירות לתוך משרן, ראה איור.

אתה לא יכול לעשות זאת בתדר תעשייתי; שדה מגנטי בתדר נמוך ללא מעגל מגנטי שירכז אותו יתפשט (זהו מה שנקרא שדה תועה) ויפלוט את האנרגיה שלו בכל מקום, אבל לא לתוך ההמסה. ניתן לפצות את השדה התועה על ידי הגדלת התדר לגבוה: אם קוטר המשרן תואם את אורך הגל של תדר ההפעלה, והמערכת כולה נמצאת בתהודה אלקטרומגנטית, אזי עד 75% או יותר מהאנרגיה מהשדה האלקטרומגנטי שלו יתרכז בתוך הסליל "חסר הלב". היעילות תהיה מתאימה.

עם זאת, כבר במעבדות התברר שמחברי הרעיון התעלמו מנסיבות ברורות: ההיתוך במשרן, למרות דיאמגנטי, הוא מוליך חשמלית, בשל השדה המגנטי שלו מזרמי מערבול, הוא משנה את השראות החימום סליל. היה צריך להגדיר את התדר הראשוני תחת המטען הקר ולשנות אותו תוך כדי נמס. יתרה מכך, הטווח גדול יותר, ככל שחומר העבודה גדול יותר: אם עבור 200 גרם פלדה אתה יכול להסתדר עם טווח של 2-30 מגה-הרץ, אז עבור ריק בגודל של מיכל רכבת, התדירות ההתחלתית תהיה בערך 30- 40 הרץ, ותדר ההפעלה יהיה עד כמה קילו-הרץ.

קשה לבצע אוטומציה מתאימה על מנורות כדי "למשוך" את התדר מאחורי הריק דורש מפעיל מוסמך מאוד. בנוסף, על תדרים נמוכיםשדה התועה בא לידי ביטוי בצורה החזקה ביותר. ההיתוך, שבתנור כזה הוא גם ליבת הסליל, אוסף במידת מה שדה מגנטי בקרבתו, אך עדיין, כדי להשיג יעילות מקובלת היה צורך להקיף את כל התנור במסך פרומגנטי רב עוצמה.

עם זאת, בשל היתרונות הבולטים שלה ו איכויות ייחודיות(ראה להלן) תנורי אינדוקציה להיתוך נמצאים בשימוש נרחב הן בתעשייה והן על ידי עשה זאת בעצמך. לכן, בואו נסתכל מקרוב על איך להכין אחד נכון במו ידיכם.

קצת תיאוריה

בעת תכנון "אינדוקציה" תוצרת בית, אתה צריך לזכור היטב: צריכת החשמל המינימלית אינה תואמת את היעילות המקסימלית, ולהיפך. התנור ייקח את הספק המינימלי מהרשת כאשר הוא פועל בתדר התהודה הראשי, Pos. 1 באיור. במקרה זה, הריק/מטען (ובתדרים נמוכים יותר, טרום תהודה) פועלים כסיבוב אחד קצר, ורק תא הסעה אחד נצפה בהמסה.

במצב התהודה הראשי ניתן להמיס עד 0.5 ק"ג פלדה בכבשן 2-3 קילוואט, אך חימום המטען/חתיכת העבודה ייקח עד שעה או יותר. בהתאם לכך, סך צריכת החשמל מהרשת תהיה גבוהה, והיעילות הכוללת תהיה נמוכה. בתדרי טרום תהודה זה אפילו נמוך יותר.

כתוצאה מכך, תנורי אינדוקציה להתכת מתכת פועלים לרוב בהרמוניות 2, 3 ואחרות גבוהות יותר (פוזה 2 באיור ההספק הנדרש לחימום/התכה עולה במקרה זה; עבור אותו חצי קילו פלדה, השני יצטרך 7-8 קילוואט, והשלישי 10-12 קילוואט. אבל החימום מתרחש מהר מאוד, תוך דקות או שברירי דקות. לכן, היעילות גבוהה: הכיריים לא מספיקות "לאכול" הרבה לפני שניתן למזוג את ההמסה.

לתנורים המשתמשים בהרמוניות יש את היתרון החשוב ביותר, אפילו הייחודי: כמה תאי הסעה מופיעים בהמסה, מערבבים אותו באופן מיידי ויסודי. לכן, אפשר לנהל התכה במצב שנקרא. טעינה מהירה, מייצרת סגסוגות שאי אפשר להמיס בשום תנורי התכה אחרים.

אם אתה "מעלה" את התדר פי 5-6 או יותר מהראשי, אז היעילות יורדת מעט (לא הרבה), אבל משהו אחר מופיע נכס נפלאאינדוקציה על הרמוניות: חימום פני השטח עקב אפקט העור, עקירת EMF אל פני השטח של חומר העבודה, Pos. 3 באיור. מצב זה משמש לעתים רחוקות להמסה, אך לחימום חלקי עבודה עבור צמנטציה והקשחה זה דבר נחמד. טכנולוגיה מודרניתללא שיטה זו של טיפול בחום זה פשוט יהיה בלתי אפשרי.

על ריחוף במשרן

עכשיו בואו נעשה טריק: סיבוב 1-3 סיבובים ראשונים של המשרן, ואז לכופף את הצינור/האוטובוס 180 מעלות, ולפתול את שאר הפיתול בכיוון ההפוך (תפקיד 4 באיור). מחולל, הכנס כור היתוך במטען לתוך המשרן, ונותן זרם. נחכה עד שהוא יימס ונוציא את כור ההיתוך. ההיתוך במשרן יתאסף לכדור, שיישאר תלוי שם עד שנכבה את הגנרטור. ואז זה ייפול למטה.

ההשפעה של ריחוף אלקטרומגנטי של ההיתוך משמשת לטיהור מתכות על ידי התכת אזור, לקבלת כדורי מתכת ומיקרוספירות ברמת דיוק גבוהה וכו'. אבל לתוצאה נאותה יש לבצע התכה בוואקום גבוה, ולכן כאן מוזכר ריחוף במשרן רק למידע.

למה משרן בבית?

כפי שאתה יכול לראות, אפילו תנור אינדוקציה בעל הספק נמוך עבור חיווט דירה ומגבלות צריכה הוא חזק מדי. למה כדאי לעשות את זה?

ראשית, לטיהור והפרדה של מתכות יקרות, לא ברזליות ונדירות. קחו, למשל, מחבר רדיו סובייטי ישן עם מגעים מצופים זהב; הם לא חסכו בזהב/כסף לציפוי אז. אנחנו שמים את המגעים בכור כור היתוך צר וגבוה, מכניסים אותם למשרן וממיסים אותם בתהודה הראשית (באופן מקצועי, במצב אפס). לאחר ההמסה, אנו מפחיתים בהדרגה את התדירות והעוצמה, ומאפשרים לריק להתקשות במשך 15 דקות עד חצי שעה.

ברגע שהוא מתקרר, אנחנו שוברים את כור ההיתוך ומה אנחנו רואים? עמוד פליז עם קצה זהב הנראה בבירור שרק צריך לחתוך. ללא כספית, ציאניד וריאגנטים קטלניים אחרים. לא ניתן להשיג זאת על ידי חימום ההמסה מבחוץ בשום צורה שהיא לא תעשה זאת.

ובכן, זהב זה זהב, ועכשיו אין גרוטאות מתכת שחורות ששוכבות על הכביש. אבל את הצורך בחימום אחיד או במינון מדויק של חלקי מתכת על פני השטח/נפח/טמפרטורה להקשחה איכותית תמיד ימצא עקרת בית או יזם בודד. והנה שוב תנור המשרן יעזור, וצריכת החשמל תהיה אפשרית תקציב משפחתי: אחרי הכל, החלק העיקרי של אנרגיית החימום מגיע מהחום הסמוי של ההיתוך של המתכת. ועל ידי שינוי ההספק, התדירות והמיקום של החלק במשרן, אתה יכול לחמם בדיוק את המקום הנכון בדיוק כמו שצריך, ראה איור. גבוה יותר.

לבסוף, על ידי יצירת משרן בעל צורה מיוחדת (ראה איור משמאל), אתה יכול לשחרר את החלק המוקשה לתוך במקום הנכון, על שבירת קרבוריזציה עם התקשות בקצה/קצוות. לאחר מכן, במידת הצורך, השתמש בכיפוף, קיסוס, והשאר נשאר קשה, צמיג, אלסטי. בסוף אפשר לחמם אותו שוב במקום בו שוחרר ולהקשיח אותו שוב.

בוא נגיע לכיריים: מה שאתה צריך לדעת

שדה אלקטרומגנטי (EMF) משפיע על גוף האדם, לפחות מחמם אותו בשלמותו, כמו בשר במיקרוגל. לכן, כאשר עובדים עם תנור אינדוקציה כמעצב, אומן או מפעיל, אתה צריך להבין בבירור את המהות של המושגים הבאים:

PES - צפיפות אנרגית שטף שדה אלקטרומגנטי. קובע את ההשפעה הפיזיולוגית הכללית של EMF על הגוף, ללא קשר לתדירות הקרינה, מכיוון ה-PES של EMF באותה עוצמה גדל עם הגדלת תדירות הקרינה. על פי תקנים סניטריים של מדינות שונות ערך מותר PES מ-1 עד 30 mW לכל 1 מ"ר. מ' של משטח הגוף עם חשיפה קבועה (יותר משעה ביום) ופי שלושה עד חמישה יותר בטווח קצר בודד, עד 20 דקות.

הערה: ארה"ב עומדת בנפרד; צריכת החשמל המותרת שלה היא 1000 mW (!) למ"ר. מ. למעשה, האמריקאים רואים את ההתחלה השפעות פיזיולוגיותמתעלמים לחלוטין מהביטויים החיצוניים שלו, כאשר אדם כבר הופך חולה, ומההשלכות ארוכות הטווח של חשיפה ל-EMF.

ה-PES יורד עם המרחק ממקור קרינה נקודתי בריבוע המרחק. מיגון חד-שכבתי עם רשת מגולוונת מגולוונת או עדינה מפחית את ה-PES פי 30-50. ליד הסליל לאורך צירו, ה-PES יהיה גבוה פי 2-3 מאשר בצד.

בואו נסביר עם דוגמה. ישנו משרן של 2 קילוואט ו-30 מגה-הרץ עם נצילות של 75%. לכן ייצאו ממנו 0.5 קילוואט או 500 וואט. במרחק של 1 מ' ממנו (שטח כדור עם רדיוס של 1 מ' הוא 12.57 מ"ר) לכל 1 מ"ר. מ' יהיה 500/12.57 = 39.77 W, ולאדם - בערך 15 W, זה הרבה. יש למקם את המשרן אנכית, לפני הפעלת הכבשן, לשים עליו מכסה מיגון מוארק, לפקח על התהליך מרחוק ולכבות מיד את הכבשן בסיומו. בתדר של 1 מגה-הרץ, ה-PES יירד בפקטור של 900, וניתן להפעיל משרן מוגן ללא אמצעי זהירות מיוחדים.

מיקרוגל - תדרים גבוהים במיוחד. באלקטרוניקה רדיו, תדרי מיקרוגל נחשבים למה שנקרא. Q-band, אבל לפי פיזיולוגיה של מיקרוגל הוא מתחיל בערך 120 מגה-הרץ. הסיבה היא חימום אינדוקציה חשמלית של פלזמה תא ו תופעות תהודהבמולקולות אורגניות. למיקרוגל השפעה ביולוגית ממוקדת במיוחד עם השלכות ארוכות טווח. מספיק לקבל 10-30 mW למשך חצי שעה כדי לערער את הבריאות ו/או יכולת הרבייה. הרגישות האישית למיקרוגלים משתנה ביותר; כאשר עובדים איתו, אתה צריך לעבור באופן קבוע בדיקה רפואית מיוחדת.

קשה מאוד לדכא את קרינת המיקרוגל, כפי שאומרים המקצוענים, היא "משתפת" דרך הסדק הקטן ביותר במסך או עם הפרה הקלה ביותר של איכות ההארקה. קרב אפקטיביעם קרינת מיקרוגל של ציוד אפשרי רק ברמת העיצוב שלו על ידי מומחים מוסמכים ביותר.

רכיבי תנור

מַשׁרָן

החלק החשוב ביותר של תנור אינדוקציה הוא סליל החימום שלו, המשרן. עבור תנורים תוצרת בית בהספק של עד 3 קילוואט, יעשה שימוש במשרן העשוי מצינור נחושת חשוף בקוטר 10 מ"מ או אוטובוס נחושת חשוף בחתך של 10 מ"ר לפחות. מ"מ. הקוטר הפנימי של המשרן הוא 80-150 מ"מ, מספר הסיבובים הוא 8-10. הסיבובים לא צריכים לגעת, המרחק ביניהם הוא 5-7 מ"מ. כמו כן, אף חלק של המשרן לא אמור לגעת במגן שלו; הפער המינימלי הוא 50 מ"מ. לכן, על מנת להעביר את מובילי הסליל לגנרטור, יש צורך לספק חלון במסך שאינו מפריע להסרה/התקנתו.

המשרנים של תנורים תעשייתיים מקוררים במים או בחומר נגד קפיאה, אך בהספק של עד 3 קילוואט, המשרן המתואר לעיל אינו דורש קירור מאולץ כאשר הוא פועל עד 20-30 דקות. עם זאת, הוא עצמו הופך חם מאוד, ואבנית על נחושת מפחיתה בחדות את יעילות התנור עד שהוא מאבד את הפונקציונליות שלו. צור משרן משלך עם נוזל מקוררבלתי אפשרי, ולכן יהיה צורך לשנות אותו מעת לעת. אתה לא יכול להשתמש בקירור אוויר מאולץ: בית מאוורר הפלסטיק או המתכת ליד הסליל "ימשוך" אל עצמו EMFs, יתחמם יתר על המידה ויעילות הכבשן תרד.

הערה: לשם השוואה, משרן לכבשן התכה של 150 ק"ג פלדה מכופף מצינור נחושת בקוטר חיצוני של 40 מ"מ וקוטר פנימי של 30 מ"מ. מספר הסיבובים הוא 7, הקוטר הפנימי של הסליל הוא 400 מ"מ, וגם הגובה הוא 400 מ"מ. כדי להגביר אותו במצב אפס אתה צריך 15-20 קילוואט אם זמין לופ סגורקירור במים מזוקקים.

גֵנֵרָטוֹר

החלק העיקרי השני של הכבשן הוא האלטרנטור. לא כדאי אפילו לנסות לעשות תנור אינדוקציה מבלי לדעת את היסודות של אלקטרוניקת רדיו לפחות ברמה של חובב רדיו ממוצע. ההפעלה זהה, מכיוון שאם התנור אינו תחת שליטת מחשב, אתה יכול להגדיר אותו למצב רק על ידי תחושת המעגל.

בבחירת מעגל גנרטור, כדאי להימנע בכל דרך אפשרית מפתרונות שנותנים ספקטרום זרם קשה. כדוגמה נגדית, אנו מציגים מעגל נפוץ למדי באמצעות מתג תיריסטור, ראה איור. גבוה יותר. חישוב זמין למומחה המבוסס על האוסילוגרמה שצורפה לו על ידי המחבר מראה שה-PES בתדרים מעל 120 מגה-הרץ ממשרן המופעל בצורה זו עולה על 1 W/sq. מ' במרחק של 2.5 מ' מההתקנה. פשטות קטלנית, בלשון המעטה.

כקוריוז נוסטלגי, אנו מציגים גם תרשים של מחולל צינורות עתיק, ראה איור. בצד ימין. אלה יוצרו על ידי חובבי רדיו סובייטים עוד בשנות ה-50, איור. בצד ימין. הגדרה למצב - מעבה אווירקיבולת משתנה C, עם מרווח בין הלוחות של לפחות 3 מ"מ. עובד רק במצב אפס. מחוון ההגדרה הוא נורת ניאון L. המוזרות של המעגל היא ספקטרום קרינה רך מאוד, "מנורה", כך שניתן להשתמש בגנרטור זה ללא אמצעי זהירות מיוחדים. אבל - אבוי! - אתה לא יכול למצוא מנורות עבור זה עכשיו, ועם הספק במשרן של כ-500 וואט, צריכת החשמל מהרשת היא יותר מ-2 קילוואט.

הערה: התדר של 27.12 מגה-הרץ המצוין בתרשים אינו אופטימלי, הוא נבחר מסיבות של תאימות אלקטרומגנטית. בברית המועצות, זה היה תדר חינמי ("זבל"), שלגביו לא נדרש אישור לפעול, כל עוד המכשיר לא הפריע לאיש. באופן כללי, הגנרטור יכול להיות מכוון בטווח רחב למדי.

באיור הבא. בצד שמאל יש גנרטור פשוט מעורר עצמי. L2 - משרן; L1 - סליל מָשׁוֹב, 2 סיבובים של חוט אמייל בקוטר של 1.2-1.5 מ"מ; L3 - ריק או טעינה. הקיבול של המשרן עצמו משמש כקיבול לולאה, כך שמעגל זה אינו דורש התאמה, הוא נכנס אוטומטית למצב אפס. הספקטרום רך, אבל אם השלב של L1 שגוי, הטרנזיסטור נשרף מיידית, מכיוון הוא מוצא את עצמו ב מצב פעילעם קצר DC במעגל האספן.

כמו כן, הטרנזיסטור יכול להישרף פשוט משינוי טמפרטורה חיצוניתאו חימום עצמי של הגביש - אין אמצעים לייצוב מצבו. באופן כללי, אם יש לך KT825 ישן או דומה להם שוכבים איפשהו, אז אתה יכול להתחיל ניסויים על חימום אינדוקציה עם המעגל הזה. הטרנזיסטור חייב להיות מותקן על רדיאטור בשטח של לפחות 400 מ"ר. לראות עם נשיפה ממחשב או מאוורר דומה. התאמה של הקיבולת במשרן, עד 0.3 קילוואט, על ידי שינוי מתח האספקה ​​בתוך 6-24 V. המקור שלו חייב לספק זרם של לפחות 25 A. פיזור ההספק של הנגדים של מחלק המתח הבסיסי הוא לפחות 5 W.

התרשים להלן. אורז. בצד ימין נמצא מולטיוויברטור עם עומס אינדוקטיבי באמצעות טרנזיסטורי אפקט שדה חזקים (450 V Uk, לפחות 25 A Ik). הודות לשימוש בקיבול במעגל המעגל המתנודד, הוא מייצר ספקטרום רך למדי, אך מחוץ למצב, ולכן מתאים לחימום חלקים עד 1 ק"ג לכיבוי/חידוד. החיסרון העיקרי של המעגל הוא העלות הגבוהה של רכיבים, מתגי שדה חזקים ודיודות מתח גבוה במהירות גבוהה (תדר חיתוך של לפחות 200 קילו-הרץ) במעגלי הבסיס שלהן. טרנזיסטורי כוח דו קוטביים במעגל זה אינם פועלים, מתחממים יתר על המידה ונשרפים. הרדיאטור כאן זהה למקרה הקודם, אך אין צורך בזרימת אוויר.

התוכנית הבאה כבר מתיימרת להיות אוניברסלית, עם הספק של עד 1 קילוואט. זהו גנרטור דחיפה משיכה עם עירור עצמאיוחיבור גשר של המשרן. מאפשר לך לעבוד במצב 2-3 או במצב חימום משטח; התדר מווסת על ידי נגד משתנה R2, וטווחי התדרים עוברים על ידי הקבלים C1 ו-C2, מ-10 קילו-הרץ ל-10 מגה-הרץ. עבור הטווח הראשון (10-30 קילו-הרץ), יש להגדיל את הקיבול של הקבלים C4-C7 ל-6.8 μF.

השנאי בין השלבים נמצא על טבעת פריט עם שטח חתך של הליבה המגנטית של 2 מ"ר. ראה פיתולים - עשוי חוט אמייל 0.8-1.2 מ"מ. רדיאטור טרנזיסטור - 400 מ"ר. ראה ארבעה עם זרימת אוויר. הזרם במשרן הוא כמעט סינוסאידי, כך שספקטרום הקרינה רך ולא נדרשים אמצעי הגנה נוספים בכל תדרי ההפעלה, בתנאי שהוא עובד עד 30 דקות ביום לאחר יומיים ב-3.

וידאו: תנור אינדוקציה ביתי בפעולה

דודי אינדוקציה

הַשׁרָאָה דודי מים חמים, ללא ספק, יחליף דוודים בגופי חימום בכל מקום שהחשמל זול יותר משאר סוגי הדלק. אבל היתרונות הבלתי ניתנים להכחשה שלהם הולידו גם הרבה מוצרים תוצרת בית, שלפעמים ממש גורמים לשיער של מומחה להזדקף.

בוא נגיד את המבנה הזה: צינור פרופילןעם מים זורמיםמקיף את המשרן, והוא מופעל על ידי מהפך ריתוך HF 15-25 A אפשרות היא ליצור סופגנייה (טורוס) חלולה מפלסטיק עמיד בחום, להעביר מים דרך הצינורות ולעטוף אותו בצמיג לחימום. יצירת משרן מגולגל לטבעת.

EMF יעביר את האנרגיה שלו לבאר מים; יש לו מוליכות חשמלית טובה וקבוע דיאלקטרי גבוה באופן חריג (80). זכרו כיצד טיפות הלחות הנותרות על הכלים יוצאות החוצה במיקרוגל.

אבל, ראשית, כדי לחמם דירה במלואה בחורף, אתה צריך לפחות 20 קילוואט של חום, עם בידוד זהיר מבחוץ. 25 A ב-220 V מספקים רק 5.5 קילוואט (כמה עולה החשמל הזה לפי התעריפים שלנו?) ביעילות של 100%. אוקיי, נניח שאנחנו בפינלנד, שם החשמל זול יותר מגז. אבל מגבלת הצריכה לדיור היא עדיין 10 קילוואט, ועל עודף אתה צריך לשלם בתעריף מוגדל. וחיווט הדירה לא יעמוד ב-20 קילוואט אתה צריך למשוך מזין נפרד מהתחנה. כמה תעלה עבודה כזו? אם החשמלאים עדיין רחוקים מלהכריע את השטח, הם יאפשרו זאת.

לאחר מכן, מחליף החום עצמו. זה צריך להיות מתכת מאסיבית, אז רק חימום אינדוקציה של המתכת יעבוד, או עשוי מפלסטיק עם הפסדים דיאלקטריים נמוכים (פרופילן, אגב, הוא לא אחד מאלה, רק פלואורפלסטיק יקר מתאים), ואז המים יגיעו ישירות לספוג את אנרגיית EMF. אבל בכל מקרה, מסתבר שהמשרן מחמם את כל נפח מחליף החום, ורק המשטח הפנימי שלו מעביר חום למים.

כתוצאה מכך, במחיר של עבודה רבה וסיכון בריאותי, אנו מקבלים דוד ביעילות של שריפה במערה.

דוד חימום אינדוקציה ייצור תעשייתימעוצב אחרת לגמרי: פשוט, אבל בלתי אפשרי לעשות בבית, ראה איור. מימין:

• משרן הנחושת המאסיבי מחובר ישירות לרשת.
• ה-EMF שלו גם מחמם מחליף חום מתכת מסיבי במבוך העשוי ממתכת פרומגנטית.
• המבוך מבודד בו זמנית את המשרן ממים.

דוד כזה עולה פי כמה מאשר רגיל עם גוף חימום, והוא מתאים רק להתקנה על צינורות פלסטיק, אבל בתמורה הוא מספק הרבה יתרונות:

1. הוא אף פעם לא נשרף - אין בו סליל חשמלי חם.
2. המבוך המאסיבי מגן באופן אמין על המשרן: PES בסביבה הקרובה של דוד האינדוקציה 30 קילוואט הוא אפס.
3. יעילות – יותר מ-99.5%
4. בטוח לחלוטין: קבוע הזמן הפנימי של הסליל האינדוקטיבי ביותר הוא יותר מ-0.5 שניות, וזה ארוך פי 10-30 מזמן התגובה של ה-RCD או המכונה. הוא מואץ עוד יותר על ידי ה"רתע" מתהליך החולף כאשר השראות מתקלקלת על הדיור.
5. ההתמוטטות עצמה, עקב "אלון" המבנה, היא לא סבירה ביותר.
6. אינו דורש הארקה נפרדת.
7. אדיש לפגיעות ברק; זה לא יכול לשרוף סליל מסיבי.
8. המשטח הגדול של המבוך מבטיח חילופי חום יעילים עם שיפוע טמפרטורה מינימלי, שכמעט מבטל את היווצרות האבנית.
9. עמידות ונוחות שימוש עצומה: דוד האינדוקציה, יחד עם מערכת הידרומגנטית (HMS) ומסנן משקעים, פועל ללא תחזוקה לפחות 30 שנה.

על דוודים תוצרת בית לאספקת מים חמים

כאן באיור. מציג תרשים של דוד אינדוקציה בעל הספק נמוך עבור מערכות DHWעם מיכל אחסון. הוא מבוסס על כל שנאי כוח של 0.5-1.5 קילוואט עם סלילה ראשונית של 220 V. שנאים כפולים מטלוויזיות צבעוניות צינור ישנות - "ארונות קבורה" על ליבה מגנטית דו-מוטת מסוג PL - מתאימים מאוד.

הפיתול המשני מוסר מאלה, הראשוני מסובב על מוט אחד, מגדיל את מספר הסיבובים שלו לפעול במצב קרוב לקצר ( קצר) על המשני. הפיתול המשני עצמו הוא מים בכיפוף צינור בצורת U המקיף מוט אחר. צינור פלסטיקאו מתכת - בתדר תעשייתי זה לא משנה, אבל המתכת חייבת להיות מבודדת משאר המערכת באמצעות תוספות דיאלקטריות, כפי שמוצג באיור, כך שהזרם המשני ייסגר רק דרך מים.

בכל מקרה, מחמם מים כזה הוא מסוכן: דליפה אפשרית צמודה למתפתל מתחת למתח החשמל. אם אתה הולך לקחת סיכון כזה, אז אתה צריך לקדוח חור במעגל המגנטי עבור בורג הארקה, וקודם כל, הארקה בחוזקה את השנאי ואת הטנק עם פס פלדה של לפחות 1.5 מטרים רבועים. ס"מ (לא מ"ר!).

לאחר מכן, השנאי (הוא צריך להיות ממוקם ישירות מתחת למיכל), עם כבל רשת מבודד כפול המחובר אליו, מוליך הארקה וסליל לחימום מים, מוזג לתוך "בובה" אחת איטום סיליקון, כמו מנוע משאבת מסנן אקווריום. לבסוף, כדאי מאוד לחבר את היחידה כולה לרשת באמצעות RCD אלקטרוני במהירות גבוהה.

וידאו: דוד "אינדוקציה" המבוסס על אריחים ביתיים

אינדוקטור במטבח

הַשׁרָאָה כירייםכי המטבח כבר הפך מוכר, ראה איור. על פי עקרון הפעולה, מדובר באותו כיריים אינדוקציה, רק החלק התחתון של כל כלי בישול מתכתי פועל כפיתול משני קצר במעגל, ראה איור. מימין, ולא רק מחומר פרומגנטי, כפי שכותבים בורים לעתים קרובות. כלי בישול מאלומיניום פשוט יוצאים מכלל שימוש; רופאים הוכיחו שאלומיניום חופשי הוא חומר מסרטן, ונחושת ופח כבר מזמן יצאו מכלל שימוש עקב רעילות.

בית כיריים אינדוקציה- תוצר של עידן הטכנולוגיה העילית, אם כי הרעיון שלו מקורו בו-זמנית עם תנורי היתוך אינדוקציה. ראשית, כדי לבודד את המשרן מהבישול, היה צורך בדיאלקטרי עמיד, עמיד, היגייני וללא EMF. רכיבי זכוכית-קרמיקה מתאימים הופיעו רק לאחרונה בייצור, והצלחת העליונה של הלוח אחראית לחלק ניכר מעלותו.

לאחר מכן, כל כלי הבישול שונים, ותכולתם משנה את הפרמטרים החשמליים שלהם, וגם מצבי הבישול שונים. מומחה לא יוכל לעשות זאת על ידי הידוק זהיר של הכפתורים בצורה הרצויה. אתה צריך מיקרו-בקר בעל ביצועים גבוהים. לבסוף, לפי דרישות סניטריות, הזרם במשרן חייב להיות גל סינוס טהור, וגודלו ותדירותו צריכים להשתנות בצורה מורכבת בהתאם למידת המוכנות של המנה. כלומר, על הגנרטור להיות יצירת זרם פלט דיגיטלי, הנשלט על ידי אותו מיקרו-בקר.

אין טעם לייצר כיריים אינדוקציה למטבח בעצמכם: הרכיבים האלקטרוניים לבדם במחירים קמעונאיים יעלו יותר כסף מאשר גמר אריחים טובים. ועדיין די קשה לשלוט במכשירים האלה: כל מי שיש לו אחד יודע כמה לחצנים או חיישנים יש עם הכתובות: "תבשיל", "צלי" וכו'. מחבר מאמר זה ראה אריח עם רשום בנפרד "בורשט צי" ו"מרק פרטנייר".

עם זאת, לכיריים אינדוקציה יש יתרונות רבים על פני אחרים:

• כמעט אפס, בניגוד לתנורי מיקרוגל, PPE, גם אם אתה יושב על האריח הזה בעצמך.
• אפשרות לתכנות להכנת המנות המורכבות ביותר.
• המסת שוקולד, טיוח שומן דגים ועופות, הכנת קרמל ללא סימן קל של שריפה.
• יעילות גבוהה כתוצאה מחימום מהיר וריכוז כמעט מלא של חום בכלי הבישול.

לנקודה האחרונה: תסתכל על איור. בצד ימין יש לוחות זמנים לחימום בישול על כיריים אינדוקציה ומבער גז. מי שמכיר את האינטגרציה יבין מיד שמשרן חסכוני יותר ב-15-20%, ואין צורך להשוות אותו ל"פנקייק" מברזל יצוק. עלות הכסף על אנרגיה בעת הכנת רוב המנות לסיר אינדוקציה דומה לזו של סיר גז, ואפילו פחות עבור תבשיל ובישול מרקים סמיכים. המשרן עד כה נחות מהגז רק במהלך האפייה, כאשר נדרש חימום אחיד מכל הצדדים.

וידאו: תנור אינדוקציה כושל מתנור מטבח

סוף כל סוף

אז עדיף לקנות מכשירי אינדוקציה לחימום מים ובישול מוכנים, הם יהיו זולים יותר וקלים יותר. אבל זה לא יזיק להחזיק תנור כור היתוך אינדוקציה תוצרת בית בבית המלאכה שלך: הם יהיו זמינים דרכים עדינותהתכה וטיפול בחום של מתכות. אתה רק צריך לזכור על PES עם מיקרוגלים ולעקוב בקפדנות אחר כללי העיצוב, הייצור והתפעול.

חימום אינדוקציה

חימום אינדוקציה הוא חימום של חומרים על ידי זרמים חשמליים המושרים על ידי שדה מגנטי מתחלף. כתוצאה מכך, זהו חימום של מוצרים העשויים מחומרים מוליכים (מוליכים) על ידי השדה המגנטי של משרנים (מקורות של שדה מגנטי לסירוגין). חימום אינדוקציה מתבצע באופן הבא. חומר מוליך חשמלי (מתכת, גרפיט) ​​ממוקם במשרן שנקרא, שהוא סיבוב אחד או כמה של חוט (לרוב נחושת). זרמים רבי עוצמה בתדרים שונים (מעשרות הרץ עד מספר מגה-הרץ) מושרים במשרן באמצעות גנרטור מיוחד, וכתוצאה מכך מופיע שדה אלקטרומגנטי סביב המשרן. השדה האלקטרומגנטי משרה זרמי מערבולת בחומר העבודה. זרמי מערבולת מחממים את חומר העבודה בהשפעת חום ג'ול. מערכת השרן-ריק היא שנאי ללא ליבה שבו המשרן הוא הפיתול העיקרי. חומר העבודה הוא כמו סלילה משנית, קצר חשמלי. השטף המגנטי בין הפיתולים נסגר באוויר. בתדרים גבוהים, זרמי מערבולת נעקרים על ידי השדה המגנטי שהם עצמם מייצרים לשכבות שטח דקות של חומר העבודה Δ, וכתוצאה מכך צפיפותם עולה בחדות והחומר מתחמם. שכבות המתכת הבסיסיות מחוממות בגלל מוליכות תרמית. לא הזרם חשוב, אלא צפיפות הזרם הגבוהה. בשכבת העור Δ, צפיפות הזרם יורדת ב- הפעמים ביחס לצפיפות הזרם על פני חומר העבודה, בעוד 86.4% מהחום משתחרר בשכבת העור (מכלל שחרור החום. עומק שכבת העור תלוי בתדר הקרינה: ככל שהתדר גבוה יותר, דק יותר את שכבת העור זה תלוי גם בחדירות המגנטית היחסית של חומר העבודה אם החלק עשוי מחומר פרומגנטי, אז הוא עדיין נתון להיפוך מגנטיות וחימום נוסף עקב היסטרזה של החלק ההיסטרזה המגנטית נמשכת עד שהטמפרטורה של החלק מגיעה לטמפרטורה שבה החומר מאבד את תכונותיו המגנטיות (נקודת קירי) כמות החום המשתחררת בגוף כאשר מתרחשים זרמי מערבולת היא פרופורציונלית לריבוע של הזרם חלק של המנצח.

עבור חומרים לא מגנטיים וחומרים עם טמפרטורות מעל נקודת הקורי, החדירות המגנטית היחסית שווה לאחדות. עומק החדירה Δ גדל עם הגדלת ההתנגדות החשמלית ρ v (Ohm m) ויורד עם הגדלת התדר f (Hz) והחדירות המגנטית היחסית של החומר μ. בתדר זרם של יותר מ-1 קילו-הרץ, ניתן לקבל שכבה מחוממת דקה, כלומר. לבצע טיפול בחום פני השטח של המוצר, ובאמצעות זרם תדר תעשייתי (50 הרץ) - באמצעות חימום המוצר.

הצורה והממדים של המשרן תלויים בגיאומטריה של המוצר המחומם. המשרן עשוי מצינור נחושת בעל פרופיל מיוחד בצורת ספירלה גלילית או סיבובים שטוחים עם מעברים משופעים קצרים בין הסיבובים. כדי לקרר את המשרן, מועברים דרכו מים.

עבור ברזל, קובלט, ניקל וסגסוגות מגנטיות בטמפרטורות מתחת לנקודת קירי, ל-μ יש ערך בין כמה מאות לעשרות אלפים. עבור חומרים אחרים (נמס, מתכות לא ברזליות, אוקטיקה נוזלית בהתכה נמוכה, גרפיט, קרמיקה מוליכה חשמלית וכו') μ שווה בערך לאחדות. נוסחה לחישוב עומק העור במ"מ:

כאשר = 4π·10 −7 הוא הקבוע המגנטי H/m, הוא הספציפי התנגדות חשמליתחומר עבודה בטמפרטורת עיבוד, - תדירות השדה האלקטרומגנטי שנוצר על ידי המשרן. לדוגמה, בתדר של 2 מגה-הרץ, עומק העור עבור נחושת הוא כ-0.25 מ"מ, עבור ברזל ≈ 0.001 מ"מ.

המשרן מתחמם מאוד במהלך הפעולה, מכיוון שהוא סופג את הקרינה שלו. בנוסף, הוא סופג קרינה תרמית מחומר העבודה החם. משרנים עשויים מצינורות נחושת מקוררים במים. מים מסופקים בשאיבה.

היתרונות של מתקנים חשמליים לחימום אינדוקציה הם:

קצב חימום גבוה, פרופורציונלי להספק המבוא;

תנאי עבודה סניטריים והיגייניים טובים;

אפשרות לוויסות אזור הפעולה של זרמי מערבולת בחלל (רוחב ועומק החימום);

קלות של אוטומציה של תהליכים;

רמה בלתי מוגבלת של טמפרטורות ניתנות להשגה המספיקה לחימום מתכות, להמיס מתכות ולא מתכות, להתחמם יתר על המידה, להמיס, לאדות חומרים ולייצר פלזמה.

פגמים:

נדרשים ספקי כוח מורכבים יותר;

מוּרָם צריכה ספציפיתחשמל לפעולות טכנולוגיות.

התכונות של חימום אינדוקציה כוללות את היכולת לווסת את המיקום המרחבי של אזור זרימת זרם המערבולת.

יעילות העברת האנרגיה מהמשרן לגוף המחומם תלויה בגודל הפער ביניהם ועולה ככל שהוא יורד. עומק החימום של הגוף עולה עם הגדלת ההתנגדות ויורד עם הגדלת תדירות הזרם. זרם המשרן נע בין מאות לכמה אלפי אמפר עם צפיפות זרם ממוצעת של 20 A/mm 2. הפסדי הספק במשרנים יכולים להגיע ל-20-30% מההספק השימושי.

יחידות חימום אינדוקציה (IHU) נמצאות בשימוש נרחב בתהליכים טכנולוגיים שונים בהנדסת מכונות ובתעשיות אחרות. הם מחולקים לשני סוגים עיקריים: מתקנים חימום דרך ומשטח.

מתקנים להתקשות וחימום, בהתאם למטרה, מופעלים באמצעות רשתות זרם חילופין בתדר של 50 הרץ עד מאות קילו הרץ. אספקת חשמל ליחידות בתדר גבוה וגבוה מסופקת מממירי תיריסטורים או מכונות.

על פי מצב הפעולה, מתקני חימום דרך מחולקים למתקנים תקופתיים ורציפים.

בהתקנות אצווה, רק חלק עבודה אחד או חלק ממנו מחומם. כאשר מחממים חלקים מחומר מגנטי, צריכת החשמל משתנה: בתחילה היא עולה, ולאחר מכן, בהגיעה לנקודת הקורי, היא יורדת ל-60-70% מההתחלה. כאשר מחממים חלקי עבודה העשויים ממתכות לא ברזליות, ההספק בסוף החימום עולה מעט עקב עלייה בהתנגדות החשמלית.

במתקנים רציפים, מספר חלקי עבודה ממוקמים בו זמנית בשדה מגנטי אורכי או רוחבי (איור 3.1). במהלך תהליך החימום, הם נעים לאורכו של המשרן, מתחממים לטמפרטורה נתונה. תנורי חימום רציפים מנצלים טוב יותר את אספקת החשמל מכיוון שההספק הממוצע שהם שואבים מאספקת החשמל גבוה מההספק הממוצע שצורך מחמם אצווה.

לתנורי אינדוקציה רציפים יש יותר יעילות גבוההספק כוח. הפריון גבוה מזה של יחידות תקופתיות. ניתן להפעיל מספר מחממים ממקור אחד, וכן לחבר מספר גנרטורים למחמם אחד המורכב ממספר חלקים (איור 3.1, ג).

עיצוב המשרן לחימום דרך תלוי בצורה ובגודל של החלקים. משרנים עשויים חתך עגול, סגלגל, מרובע או מלבני. כדי לחמם את הקצוות של חלקי העבודה, משרנים עשויים כסוג חריץ או לולאה (איור 3.1, ד, ה).

הצורך לשמור על חשמל ו יעילות תרמיתמערכת הגוף המחוממת במשרן נקבעת באופן בלעדי מספר גדול שלצורות וגדלים של משרנים. מעגלים של כמה משרנים לחימום פני השטח מוצגים באיור 3.2. שכבה של חומר בידוד חום מונחת בין המשרן והגליל העמיד, מה שמפחית הפסדי חוםומגן בידוד חשמלימַשׁרָן.

יעילות חשמליתמערכת חימום אינדוקציה עולה עם ירידה בפער בין המשרן למוצר המחומם, כמו גם עם עלייה ביחס בין ההתנגדות של המוצר המחומם לחומר המשרן.

חימום התנגדות

חימום של גוף מוליך כאשר זרם חשמלי עובר דרכו על פי חוק ג'ול-לנץ נקרא חימום התנגדות. כדי לשחרר חום במוליך מוצק, אתה יכול להשתמש קבוע ומשתנה חַשְׁמַל. השימוש בזרם ישר קשה ואינו משתלם כלכלית בגלל היעדר מקורות (גנרטורים) של זרם גבוה ו מתח נמוך, הנחוצים לשחרור חום במוליך מוצק עם מוליכות חשמלית גבוהה. היכולת של זרם חילופין להמיר מאפשר לך להשיג את המתחים הנדרשים. עם זרם חילופין תחת ההתנגדות של המוליך לזרם ישר. זה מוסבר על ידי נוכחות של אפקט העור, שהשפעתו עולה עם הגדלת התדירות, קוטר המוליך, החדירות המגנטית ויורדת עם הגדלת ההתנגדות החשמלית.

העיקרון של שחרור חום במוליך בעת העברת זרם משמש בתנורי חימום ישירים (מגע) ועקיפים.

בתנורי התנגדות לחימום ישיר, הזרם מוליך ישירות למוצר המחומם. בעת חישוב פרמטרים חשמלייםחימום, יש צורך לקחת בחשבון את השינוי בהתנגדות החומר במהלך החימום.

סגסוגות המבוססות על Fe, Ni, Cr, Mo ו-Al משמשות כחומרי חימום. בצורה של חוט או סרט. נעשה שימוש גם בתנורי חימום גרפיט. תנורי חימום חשמליים צינוריים (TEH) מיועדים לחמם מדיות שונות על ידי הסעה, מוליכות תרמית או קרינה על ידי המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית (איור 3.3). משמש כרכיבים ב מכשירים תעשייתיים. גופי חימום משמשים למטרות הבאות: חימום נוזל, אוויר וגזים אחרים; חימום מים ותמיסות חלשות של חומצות ואלקליות; חימום מצעים בתאי ואקום.

איור 3.3 – עיצוב דוד חשמלי צינורי

עיצובו של דוד חשמלי צינורי עם שני קצוות בחתך עגול מורכב מגוף חימום 5 הממוקם בתוך מעטפת מתכת (ספירלה או מספר ספירלות עשויות מסגסוגת בעלת התנגדות גבוהה) עם מוטות מגע 1. גוף החימום הוא מבודד מהמעטפת 4 על ידי מילוי מבודד חשמלי דחוס 6. להגנה מפני כניסת לחות סביבהקצוות גופי החימום אטומים. מוטות המגע מבודדים מהקליפה בעזרת מבודדים דיאלקטריים 3.7. כדי לחבר את החוטים, משתמשים באומים עם דסקיות 2.

יתרונות של חימום התנגדות: יעילות גבוהה, פשטות, ועלות נמוכה: זיהום על ידי חומר המחמם, הזדקנות המחמם.