Ogrevanje z magnetnim poljem. Prednosti in slabosti metode indukcijskega ogrevanja. Kako sistem deluje

Indukcijski grelnik je osnova novega načina ogrevanja stanovanjske zgradbe. Enota za ogrevanje uporablja elektromagnetno energijo. Kot hladilno sredstvo v napravi se uporablja voda. Indukcijski kotel lahko kupite že pripravljen v tovarni ali pa ga izdelate sami. Povedal vam bom o značilnostih naprave in njenem sestavljanju.

Kaj je indukcijsko ogrevanje

Indukcijska naprava deluje na podlagi električne energije magnetno polje . Toplotni nosilec ga absorbira, nato pa ga daje v prostore:

1. Induktor ustvarja elektromagnetno polje v takem grelniku vode. To je večobratna žična tuljava cilindrične oblike.
2. Skozi tuljavo teče izmenični električni tok, ki ustvarja magnetno polje.
3. Njegove črte so postavljene pravokotno na vektor elektromagnetnega toka. Ob premikanju poustvarijo sklenjen krog.
4. Vrtinčasti tokovi, ki jih ustvarja izmenični tok, pretvarjajo električno energijo v toploto.

Toplotna energija pri indukcijsko ogrevanje Porabi se varčno in pri nizki stopnji ogrevanja. Zahvaljujoč temu indukcijska naprava v kratkem času pripelje vodo za ogrevalni sistem na visoko temperaturo.

Značilnosti naprave

Indukcijsko ogrevanje se izvaja s pomočjo transformatorja. Sestavljen je iz para navitij:

• zunanji (primarni);
• kratkostični notranji (sekundarni).

V globokem delu transformatorja nastanejo vrtinčni tokovi. Preusmerijo nastajajoče elektromagnetno polje v sekundarno vezje. Hkrati deluje kot ohišje in deluje kot grelni element za vodo.

S povečanjem gostote vrtinčnih tokov, usmerjenih v jedro, se najprej segreje samo, nato pa celoten toplotni element.

Za dovod hladne vode in odstranjevanje pripravljene hladilne tekočine ogrevalni sistem Indukcijski grelnik je opremljen s parom cevi:

1. Spodnji je nameščen na vstopnem delu vodovoda.
2. Zgornja cev gre v dovodni del ogrevalnega sistema.

Iz katerih elementov je naprava sestavljena in kako deluje?

Indukcijski grelnik vode je sestavljen iz naslednjih konstrukcijskih elementov:

Fotografija	Strukturna enota
	Induktor. Sestavljen je iz številnih zavojev bakrena žica. V njih nastaja elektromagnetno polje.
	Grelni element. To je cev iz kovine ali ostankov jeklena žica, nameščen znotraj induktorja.
	Generator. Preoblikuje se gospodinjska elektrika v visokofrekvenčni električni tok. Vlogo generatorja lahko igra pretvornik iz varilni stroj.

Pri medsebojnem delovanju vseh komponent naprave nastaja toplotna energija, ki se prenaša na vodo. Shema delovanja enote je naslednja:

1. Generator proizvaja visokofrekvenčni električni tok. Nato ga prenese na indukcijsko tuljavo.
2. Sprejme tok in ga pretvori v električno magnetno polje.
3. Grelec, ki se nahaja znotraj tuljave, se segreje zaradi delovanja vrtinčnih tokov, ki se pojavijo zaradi spremembe vektorja magnetnega polja.
4. Voda, ki kroži znotraj elementa, segreva z njim. Nato vstopi v ogrevalni sistem.

Prednosti in slabosti metode indukcijskega ogrevanja

Indukcijski grelniki imajo takšne prednosti:

• visoka stopnja učinkovitosti;
• ne potrebujejo pogostega vzdrževanja;
• zavzamejo malo prostega prostora;
• zaradi tresljajev magnetnega polja se v njih ne usede vodni kamen;
• naprave so tihe;
• so varni;
• zaradi tesnosti ohišja ni puščanja;
• Delovanje grelnika je popolnoma avtomatizirano;
• enota je okolju prijazna, ne oddaja saj ali saj ogljikov monoksid itd.

Glavna pomanjkljivost naprave je visoka cena njenih tovarniških modelov..

Vendar pa je to pomanjkljivost mogoče ublažiti, če sestavite indukcijski grelec z lastnimi rokami. Enota je sestavljena iz lahko dostopnih elementov, njihova cena je nizka.

Montaža enote

Domači indukcijski grelnik je narejen iz varilni inverter. Poleg tega boste potrebovali nekaj materialov in orodij.

Kateri materiali in orodja bodo potrebni

Če želite sami sestaviti indukcijski kotel, potrebujete:

1. Inverter iz varilnega stroja. Ta naprava bo močno poenostavila montažo grelnika vode.

1. Plastična cev z debelimi stenami. Igral bo vlogo telesa enote.
2. Žica iz nerjavečega jekla. Funkcijo bo opravljala grelni element v magnetnem polju.
3. Kovinska mreža. Vseboval bo kose žice iz nerjavečega jekla.
4. Vodna črpalka za kroženje tekočine.

1. Bakrena žica za namestitev induktorja.
2. Toplotni regulator.
3. Okovje in krogelni ventili za priključitev bojlerja na ogrevalni sistem.
4. Klešče za delo z žico.

Faze dela

Pri sestavljanju grelnika upoštevajte natančno zaporedje dela:

1. Najprej pritrdite kovinsko mrežo na eno stran plastične cevi. Preprečil bo izpadanje kosov žice grelnega elementa.
2. Na istem koncu ohišja pritrdite cev za povezavo z ogrevalnim sistemom.
3. S kleščami odrežite kose žice iz nerjavečega jekla. Njihova dolžina naj bo 1–5 cm, tesno položite v plastično škatlo. V cevi ne sme biti prostega prostora.
4. Drugi konec cevi pokrijte s kovinsko mrežo. Nato vanj namestite drugo cev za ogrevalno omrežje.

1. Nato začnite izdelovati indukcijsko tuljavo. Če želite to narediti, ovijte cev z bakreno žico. Navodila opozarjajo, da mora imeti navitje vsaj 80–90 obratov.
2. Po tem priključite konce bakrenega navitja na inverterske pole varilnega stroja. Okoli vseh priključnih točk ovijte električni trak.

1. Priključite grelnik vode na ogrevalno omrežje.
2. Če ogrevalni sistem še ni opremljen obtočna črpalka, nato ga povežite.

1. Priključite termični regulator na pretvornik. Omogočil bo avtomatizacijo delovanja grelnika vode.
2. Nazadnje preverite delovanje sestavljene naprave.

Po vklopu pretvornika induktorska tuljava ponovno ustvari elektromagnetno polje. Ustvarja vrtinčne tokove. Ti hitro segrejejo kose žice. Prenašajo toploto na krožno vodo.

Zaključek

Indukcijski kovinski grelec iz varilnega pretvornika - učinkovit grelna naprava. Hkrati ima preprost dizajn, zato ga je enostavno sestaviti sam.

Za več navodil si oglejte videoposnetek v tem članku. Če imate kakršna koli vprašanja, jih postavite v komentarjih.

Indukcijsko ogrevanje je postopek, ki se uporablja za segrevanje kovin ali drugih prevodnih materialov. Za mnoge sodobne proizvodnih procesov Indukcijsko ogrevanje ponuja pravo kombinacijo hitrosti, doslednosti in nadzora procesa.

Osnovni principi indukcijskega ogrevanja so v uporabi od leta 1920. Med drugo svetovno vojno se je tehnologija hitro razvijala kot odziv na vojaške potrebe po hitrem in zanesljivem postopku za utrjevanje kovinskih delov motorja.

Najpogostejše metode uporabljajo gorilnik oz odprt ogenj nanese neposredno na kovinski del. Toda pri indukcijskem ogrevanju se toplota dejansko "inducira" v krožečem električnem toku.

Indukcijsko ogrevanje temelji na edinstvene lastnosti Radiofrekvenčna energija je del elektromagnetnega spektra pod infrardečo in mikrovalovno energijo. Ker se toplota v izdelek prenaša preko elektromagnetnih valov, nikoli ne pride v neposreden stik s plamenom. Ni kontaminacije izdelka in postopek postane zelo ponovljiv in nadzorovan.

Kako deluje indukcijsko ogrevanje?

Kako nastane indukcijsko segrevanje?

Ko je AC priključen na transformator električni tok, se ustvari izmenično magnetno polje. V skladu s Faradayevim zakonom, če je sekundarno navitje transformatorja v magnetnem polju, bo induciran električni tok.

Induktor je transformator. kdaj kovinski del nameščen v induktorju, se znotraj dela inducirajo krožni vrtinčni tokovi.

Dodatna toplota se proizvaja v magnetnih delih zaradi histereze - notranjega trenja, ki nastane, ko magnetni material prehaja skozi induktor. Material, ki ga je treba segreti, je lahko izoliran od vira energije, potopljen v tekočine, obdan z izoliranimi snovmi v plinastem mediju ali celo v vakuumu.

Učinkovitost indukcijskega ogrevalnega sistema je odvisna od več dejavnikov: zasnove induktorja, zmogljivosti napajanja in količine zahtevane temperaturne spremembe.

Značilnosti ogrevanega materiala

KOVINA ALI PLASTIKA

Prvič, samo prevodne materiale, običajno kovine, je mogoče segrevati induktivno. Plastiko in druge neprevodne materiale je mogoče segrevati le posredno s prevodnimi kovinami, ki so prisotne v plastiki.

MAGNETNI IN NEMAGNETNI

Ogrevanje je boljše z magnetnimi materiali. Za toploto, ki jo povzročajo vrtinčni tokovi, magnetni materiali proizvajajo toploto z učinkom histereze. Ta učinek se ustavi pri temperaturah nad Curiejevo točko, temperaturo, pri kateri magnetni material izgubi svoje magnetne lastnosti. Relativna odpornost magnetnih materialov je ocenjena na lestvici "prepustnosti" od 100 do 500. Čeprav imajo nemagnetni materiali prepustnost 1, imajo lahko magnetni materiali prepustnost do 500.

DEBEL ALI TANK

Pri prevodnih materialih se približno 85 % toplotnega učinka pojavi na površini materiala. Intenzivnost segrevanja se zmanjšuje z večanjem oddaljenosti od površine. Tako se majhni ali tanki deli običajno segrejejo hitreje kot veliki, debeli deli, še posebej, če je treba večje dele popolnoma segreti.

Raziskave so pokazale razmerje med frekvenco in globino penetracije: višja kot je frekvenca, manjša je globina. Frekvence od 100 do 400 kHz relativno visokih energij so idealne za hitro segrevanje majhnih delov ali površine velikih delov. Za globok prodor toplote so potrebne nižje frekvence od 5 do 30 kHz.

UPORNOST

Če uporabljate popolnoma enak indukcijski postopek in enako velik jekleni in bakreni del, bodo rezultati popolnoma drugačni. Zakaj? Jeklo – skupaj z ogljikom, kositrom in volframom – ima visoko upornost. Ker se kovine upirajo toku toka. Kovine z nizko upornostjo: baker, medenina in aluminij se bolje segrejejo. Upornost narašča s temperaturo, zato bo zelo vroč kos jekla bolj dovzeten za indukcijsko segrevanje kot hladen kos.

Zasnova induktorja

Zasnova in konstrukcija induktorja je ena izmed najbolj pomembne vidike sistemov kot celote. Dobro premišljena zasnova zagotavlja pravilno ogrevanje in poveča učinkovitost indukcijskega ogrevanja.

Stopnja spremembe temperature

Končno je učinkovitost indukcijskega ogrevanja za določen del odvisna od števila potrebnih temperaturnih sprememb. Za širok razpon Temperaturne spremembe zahtevajo večjo moč indukcijskega gretja.

Indukcija ogrevalni kotli- To so naprave, za katere je značilen zelo visok izkoristek. Lahko bistveno zmanjšajo stroške energije v primerjavi s tradicionalnimi napravami, opremljenimi z grelnimi elementi.

Modeli industrijske proizvodnje ni poceni. Vendar pa lahko vsak naredi indukcijski grelnik z lastnimi rokami. domači mojster, ki ima preprost nabor orodij. Ponudimo mu pomoč podroben opis princip delovanja in sestava učinkovitega grelnika.

Indukcijsko ogrevanje je nemogoče brez uporabe treh glavnih elementov:

• induktor;
• generator;
• grelni element.

Induktor je tuljava, običajno izdelana iz bakrene žice, ki ustvarja magnetno polje. Alternator se uporablja za proizvodnjo visokofrekvenčnega toka iz standardnega gospodinjskega električnega toka 50 Hz.

Kot grelni element se uporablja kovinski predmet, ki lahko absorbira toplotno energijo pod vplivom magnetnega polja. Če te elemente pravilno združite, lahko dobite visoko zmogljivo napravo, ki je popolna za ogrevanje hladilna tekočina In .

S pomočjo generatorja se v induktor dovaja električni tok s potrebnimi lastnostmi, tj. na bakreno tuljavo. Pri prehodu skozi tok nabitih delcev tvori magnetno polje.

Načelo delovanja indukcijskih grelnikov temelji na nastanku električnega toka znotraj prevodnikov, ki nastanejo pod vplivom magnetnih polj.

Posebnost področja je, da ima možnost, da visoke frekvence spreminjanje smeri elektromagnetnega valovanja. Če v to polje postavite kateri koli kovinski predmet, se bo začel segrevati brez neposrednega stika z induktorjem pod vplivom ustvarjenih vrtinčnih tokov.

Visokofrekvenčni električni tok, ki se dovaja iz pretvornika v indukcijsko tuljavo, ustvarja magnetno polje z nenehno spreminjajočim se vektorjem magnetnih valov. Kovina, postavljena v to polje, se hitro segreje

Odsotnost stika omogoča, da so izgube energije pri prehodu iz ene vrste v drugo zanemarljive, kar pojasnjuje povečano učinkovitost indukcijskih kotlov.

Za ogrevanje vode za ogrevalni krog je dovolj, da zagotovite njen stik z kovinski grelec. Pogosto se kot grelni element uporablja kovinska cev, skozi katero preprosto prehaja tok vode. Voda hkrati hladi grelnik, kar znatno podaljša njegovo življenjsko dobo.

Elektromagnet indukcijske naprave dobimo z navijanjem žice okoli feromagnetnega jedra. Nastala indukcijska tuljava se segreje in prenaša toploto na ogrevano telo ali hladilno tekočino, ki teče v bližini skozi izmenjevalnik toplote.

Prednosti in slabosti naprave

"Prednosti" vortexa indukcijski grelec velika množica. To je enostavno za self-made vezje, povečana zanesljivost, visoka učinkovitost, relativno nizki stroški energije, dolgoročno delovanje, majhna verjetnost okvar itd.

Produktivnost naprave je lahko pomembna, enote te vrste se uspešno uporabljajo v metalurški industriji. Glede na stopnjo segrevanja hladilne tekočine naprave te vrste samozavestno tekmujejo s tradicionalnimi. električni kotli, temperatura vode v sistemu hitro doseže zahtevano raven.

Med delovanjem indukcijskega kotla grelec rahlo vibrira. Ta vibracija se strese s sten kovinska cev vodni kamen in drugi možna kontaminacija Zato takšno napravo redko potrebuje čiščenje. Seveda je treba ogrevalni sistem zaščititi pred temi onesnaževalci z mehanskim filtrom.

Indukcijska tuljava segreva kovino (cev ali kose žice), ki je nameščena v njej, z visokofrekvenčnimi vrtinčnimi tokovi, stik ni potreben

Stalni stik z vodo zmanjša verjetnost izgorevanja grelnika, kar je precej pogosta težava za tradicionalne kotle z grelnimi elementi. Kljub tresljajem kotel deluje izjemno tiho, dodatna zvočna izolacija ne bodo potrebni na mestu namestitve naprave.

več indukcijski kotli Dobra stvar je, da skoraj nikoli ne puščajo, če je sistem pravilno nameščen. To je zelo dragocena lastnost, saj odpravi ali bistveno zmanjša verjetnost nastanka nevarnih situacij.

Odsotnost puščanja je posledica na brezstični način prenos toplotne energije na grelec. Z uporabo zgoraj opisane tehnologije lahko hladilno tekočino segrejemo skoraj do stanja pare.

To zagotavlja zadostno toplotno konvekcijo za spodbujanje učinkovitega gibanja hladilne tekočine skozi cevi. V večini primerov ogrevalnega sistema ne bo treba opremiti z obtočno črpalko, čeprav je vse odvisno od značilnosti in zasnove določenega ogrevalnega sistema.

Zaključki in uporaben video na to temo

Video #1. Pregled principov indukcijskega ogrevanja:

Video #2. Zanimiva možnost izdelava indukcijskega grelnika:

Za namestitev indukcijskega grelnika vam ni treba pridobiti dovoljenja upravnih organov, industrijski modeli takšne naprave so precej varne, primerne so tako za zasebni dom kot za navadno stanovanje. Toda lastniki domačih enot ne smejo pozabiti na varnostne ukrepe.

Indukcijsko ogrevanje 14. marec 2015

V indukcijskih pečeh in napravah se toplota v električno prevodnem segretem telesu sprošča s tokovi, ki jih v njem inducira izmenično elektromagnetno polje. Tako tukaj poteka neposredno ogrevanje.
Indukcijsko segrevanje kovin temelji na dveh fizikalnih zakonih: zakonu elektromagnetna indukcija Faraday-Maxwell in Joule-Lenzov zakon. Kovinska telesa (obdelki, deli itd.) so postavljena v izmenično magnetno polje, ki v njih vzbuja vrtinec. električno polje. Inducirana emf je določena s hitrostjo spremembe magnetnega pretoka. Pod vplivom inducirane emf v telesih tečejo vrtinčni tokovi (zaprti v telesih), ki sproščajo toploto po Joule-Lenzovem zakonu. Ta EMF ustvarja v kovini AC, toplotna energija, ki ga sproščajo ti tokovi, povzroči segrevanje kovine. Indukcijsko ogrevanje je direktno in brezkontaktno. Omogoča doseganje temperatur, ki zadostujejo za taljenje najbolj ognjevzdržnih kovin in zlitin.

Pod rezom je video z napravo iz 12 voltov

Indukcijsko segrevanje in kaljenje kovin Intenzivno indukcijsko segrevanje je možno le v elektromagnetnih poljih visoke jakosti in frekvence, ki ustvarjajo posebne naprave- induktorji. Induktorji se napajajo iz omrežja 50 Hz (nastavitve industrijske frekvence) ali iz posameznih virov napajanja - generatorjev ter srednje- in visokofrekvenčnih pretvornikov.
Najenostavnejši induktor za nizkofrekvenčne indirektne indukcijske grelne naprave je izoliran prevodnik (podolgovat ali zvit), nameščen v kovinsko cev ali na njeno površino. Ko tok teče skozi tuljavo, se v cevi inducirajo vrtinčni tokovi, ki jo segrejejo. Toplota iz cevi (lahko je tudi lonček, posoda) se prenaša na segreti medij (voda, ki teče po cevi, zrak itd.).

Najbolj razširjeno je direktno indukcijsko segrevanje kovin pri srednjih in visokih frekvencah. V ta namen se uporabljajo posebej zasnovani induktorji. Induktor oddaja elektromagnetno valovanje, ki pade na segreto telo in se v njem oslabi. Energija absorbiranega valovanja se v telesu pretvori v toploto. Za ogrevanje ploščatih teles se uporabljajo ploščati induktorji, za cilindrične obdelovance pa cilindrični (solenoidni) induktorji. IN splošni primer morda imajo kompleksna oblika, zaradi potrebe po koncentraciji elektromagnetne energije v želeni smeri.

Značilnost induktivnega vnosa energije je zmožnost uravnavanja prostorske lege območja pretoka vrtinčnih tokov. Najprej vrtinčni tokovi tečejo znotraj območja, ki ga pokriva induktor. Segreje se samo tisti del telesa, ki je v magnetni povezavi z induktorjem, ne glede na gabarite telesa. Drugič, globina območja kroženja vrtinčnega toka in posledično območja sproščanja energije sta med drugim odvisna od frekvence induktorskega toka (narašča z nizke frekvence in se zmanjšuje z naraščajočo frekvenco). Učinkovitost prenosa energije od induktorja do ogrevanega toka je odvisna od velikosti reže med njimi in se povečuje, ko se zmanjšuje.

Indukcijsko ogrevanje se uporablja za površinsko kaljenje jeklenih izdelkov, s segrevanjem za plastično deformacijo (kovanje, vtiskovanje, stiskanje itd.), taljenje kovin, toplotno obdelavo (žarenje, popuščanje, normaliziranje, kaljenje), varjenje, navarjanje in spajkanje kovin. kovine.

Za ogrevanje se uporablja posredno indukcijsko ogrevanje tehnološka oprema(cevovodi, posode itd.), ogrevanje tekočih medijev, sušenje premazov, materialov (na primer les). Najpomembnejši parameter napeljave za indukcijsko ogrevanje - frekvenca. Za vsak proces (površinsko utrjevanje, segrevanje) obstaja optimalno frekvenčno območje, ki zagotavlja najboljše tehnološke in ekonomski kazalci. Za indukcijsko ogrevanje se uporabljajo frekvence od 50Hz do 5MHz.

Prednosti indukcijskega ogrevanja

1) Prenos električna energija neposredno v ogrevano telo omogoča neposredno segrevanje prevodniških materialov. Hkrati se stopnja segrevanja poveča v primerjavi s posrednimi instalacijami, pri katerih se izdelek segreje samo s površine.

2) Prenos električne energije neposredno na segreto telo ne zahteva kontaktnih naprav. To je priročno v pogojih avtomatizirane proizvodne linije, pri uporabi vakuumske in zaščitne opreme.

3) Zaradi pojava površinskega učinka največja moč, se sprosti v površinski plasti segretega izdelka. Zato indukcijsko segrevanje med kaljenjem zagotavlja hitro segrevanje površinske plasti izdelka. To omogoča pridobitev visoke trdote površine dela z relativno viskoznim jedrom. Postopek površinskega indukcijskega kaljenja je hitrejši in bolj ekonomičen od drugih načinov površinskega utrjevanja izdelka.

4) Indukcijsko ogrevanje v večini primerov omogoča povečanje produktivnosti in izboljšanje delovnih pogojev.

Tukaj je še en nenavaden učinek: in spomnil vas bom tudi na, kot tudi. Tudi razpravljali smo Izvirni članek je na spletni strani InfoGlaz.rf Povezava do članka, iz katerega je bila narejena ta kopija -