Индукционна фурна със собствени ръце Принципът на работа, дизайн и параметри, които се използват за отопление

Индукционната пещ може да се използва за топене на малко количество метал, отделяне и пречистване на благородни метали, за загряване на метални продукти с цел тяхното темпериране или темпериране.

Освен това такива пещи се използват за отопление на дома. Индукционните пещи са достъпни в търговската мрежа, но е по-интересно и по-евтино да се направи такава фурна от себе си.

Принцип на действие

За да се получат такива токове, се използва така нареченият индуктор, който е индуктор, съдържащ само няколко завъртания с дебела жица.

Индукторът се захранва от мрежа с променлив ток от 50 Hz (понякога чрез стъпков трансформатор) или от високочестотен генератор.

Променлив ток, протичащ през индуктора, генерира алтернативно магнитно поле, което прониква в пространството. Ако в това пространство има някакъв материал, в него ще се индуцират токове, които ще започнат да затоплят този материал. Ако този материал е вода, то ще има повишение на температурата, а ако е метал, след известно време то ще започне да се стопи.

Индукционните пещи са два вида:

• пещи с магнитна сърцевина;
• фурни без магнитна верига.

Основната разлика между тези два вида пещи е, че в първия случай индукторът се намира вътре в топилния метал, а във втория - отвън. Наличието на магнитна сърцевина увеличава плътността на магнитното поле, проникващо в метала, поставен в тигела, което улеснява затоплянето му.

Индукционен нагревател

Пример за индукционна пещ с магнитна верига е каналната индукционна пещ. Обектът на такава пещ включва затворена магнитна верига, направена от трансформаторна стомана, върху която е разположена първичната намотка - индуктор и пръстеновиден тигел, в който се намира материалът за топене. Тигелът е изработен от топлоустойчив диелектрик. Захранването на такава инсталация се осъществява от мрежа с променлив ток с честота 50 Hz или от генератор с повишена честота от 400 Hz.

Такива пещи се използват за топене на дуралуминий, цветни метали или получаване на висококачествен чугун.

Тигелните пещи, които нямат магнитно ядро, са по-често срещани. Отсъствието в пещта причинява магнитната верига, че магнитното поле, генерирано от мощност токове на силно разпръснати в околното пространство. И за да се увеличи плътността на магнитното поле в диелектрик с тигела за топене на материала, е необходимо да се използват по-високи честоти. Предполага се, че ако индуктор веригата е настроен за резонанс с честотата на захранващото напрежение и тигел с диаметър съизмерима с дължината на вълната на резонанс в квартала на камерата могат да се концентрират 75% до електромагнитно поле енергия.

Схема за производство на индукционна пещ

Проучванията показват, че да се осигури ефективна метал топене тигел пещ е желателно, че честотата на захранващото напрежение над индуктор резонансната честота на 2-3 пъти. Това означава, че такава фурна работи на втора или трета честотна хармоника. Освен това при работа с такива по-високи честоти се постига по-добро смесване на сплавта, което подобрява нейното качество. Режим с още по-високи честоти (пети или шести хармонична) може да се използва за метал втвърдяване на повърхността или цементация, поради появата на кожата ефект, т.е. изместване на висока честота електромагнитно поле на повърхността на детайла.

Заключения относно раздела:

1. Има две версии на индукционна пещ - с магнитна сърцевина и без магнитно ядро.
2. Каналната пещ, отнасяща се до първото изпълнение на пещите, е по-сложна по отношение на конструкцията, но може да се подава директно от мрежа с 50 Hz или 400 Hz високочестотна мрежа.
3. Тигелната пещ, свързана с пещите втория тип, е по-проста при проектирането, но изисква високочестотен генератор за захранване на индуктора.

Дизайн и параметри на индукционните пещи

каналът

Един от вариантите за производство на индукционна пещ със собствени ръце е каналът.

За да го произведете, можете да използвате конвенционален заваръчен трансформатор, работещ на честота 50 Hz.

В този случай вторичната намотка на трансформатора трябва да бъде заменена с пръстеновиден тигел.

В такава пещ е възможно да се стопи до 300-400 грама цветни метали и тя ще консумира 2-3 киловата мощност. Такава пещ ще има висока ефективност и ще позволи топенето на висококачествен метал.

тигел

Най-важните елементи на тигелната пещ от индукционен тип са:

• бобина;
• генератор за захранване.

Като индуктор за тигелни пещи с мощност до 3 kW, може да се използва медна тръба или тел с диаметър 10 mm или медна шина с напречно сечение 10 mm². Диаметърът на индуктора може да бъде около 100 мм. Брой завъртания от 8 до 10.

Има много модификации на индуктора. Например, тя може да бъде направена под формата на фигура осем, шампоан или друга форма.

По време на работа индукторът обикновено е много горещ. При промишлени образци се използва охлаждане с водна намотка за индуктора.

У дома използването на този метод е трудно, но индукторът може нормално да работи за 20-30 минути, което е достатъчно за домашна работа.

Този начин на действие на индуктора обаче предизвиква появата на скали върху повърхността му, което драстично намалява ефективността на пещта. Следователно, от време на време индукторът трябва да бъде заменен с нов. Някои експерти, които защитават от прегряване, предполагат покриване на индуктора с топлоустойчив материал.

Алтернаторът с висока честота е друг важен елемент на тигелната пещ с индукционен тип. Могат да бъдат разгледани няколко вида генератори:

• транзисторен генератор;
• тиристорен генератор;
• Генератор на MOSFET.

Най-простият алтернатор за захранване на индуктора е генератор със самовъзбуждане, чиято верига има един транзисторен тип KT825, два резистора и обратна връзка. Такъв генератор може да генерира мощност до 300 W и регулирането на мощността на генератора се извършва чрез промяна на DC напрежението на източника на захранване. Захранването трябва да осигурява ток до 25 A.

Тиристорният генератор за тигерова пещ включва тиристор тип T122-10-12, динистор KN102E, серия от диоди и импулсен трансформатор. Тиристорът работи в импулсен режим.

Извършеният анализ на схемата показа, че в тази схема има достатъчно силни паразитни колебания при честоти близки до 120 MHz.

Самонагряваща фурна

Такова ултрависокочестотно излъчване може да окаже неблагоприятно въздействие върху здравето на човека В съответствие с руските стандарти за безопасност с високочестотни трептения е позволено да работи при плътност на потока от електромагнитна енергия от не повече от 1-30 mW / m². За този генератор, както показват изчисленията, тази радиация на разстояние 2,5 м от източника достига 1,5 W / m². Такава стойност е неприемлива.

MOSFET на осцилатор верига включва четири MOSFET тип IRF520 и IRFP450 и представлява лицеви издърпайте генератор с независимо възбуждане и индуктор, включени в схема мост. Като генераторен генератор се използва чип тип IR2153. За охлаждането на транзисторите е необходим радиатор с размери най-малко 400 см2 и въздух.
Този генератор може да осигури мощност до 1 kW и да промени честотата на трептене от 10 kHz до 10 MHz. Поради това пещ, използваща генератор от този тип, може да работи както в режим на топене, така и в режим на нагряване на повърхността.

Използвайте за отопление

За отоплението на жилище такива печки обикновено се използват заедно с бойлер за гореща вода.

Една от възможностите за самостоятелно направен котел с гореща вода с индукционен тип е проект, който загрява тръба с течаща вода, като използва индуктор, който получава енергия от мрежата, използвайки високочестотен заваръчен инвертор.

Въпреки това, тъй като анализът на такива системи показва, поради големите енергийни загуби на електромагнитното поле в диелектричната тръба, ефективността на такива системи е изключително ниска. Освен това, отоплението на жилище изисква много голямо количество електроенергия, което прави това отопление икономически неизгодно.

От този раздел можем да направим изводи:

1. Най-приемливият вариант на индукционната пещ, направен от ръцете, е версията с тигел с мощност генератор на MOSFETs.
2. Използването на самоизработена индукционна пещ за отопление на къща не е икономически изгодно. В този случай е по-добре да закупите фабрична система.

Характеристики на операцията

Както беше споменато по-горе, пещи тип "тигел" използват високочестотни захранващи устройства.

В този случай генераторите, произведени сами по себе си, могат да излъчват паразитни високочестотни трептения, които могат да доведат до известна вреда за човешкото здраве.

Следователно, когато работите с индукционна пещ, индукторът трябва да бъде позициониран вертикално, преди да прикрепите пещта към индуктора, трябва да се използва заземеният щит. Когато пещта е включена, е необходимо да се наблюдават процесите, протичащи в тигела от разстояние, и след приключване на работата, незабавно да се изключи.

При използване на индукционна пещ, направена на ръка, е необходимо:

1. Вземете мерки, за да защитите потребителя на печката от възможно високочестотно излъчване.
2. Помислете за възможността за индукция на изгаряне.

заключение

1. За да направите индукционна пещ със собствените си ръце, е по-добре да изберете тигелна пещ, която има по-опростен дизайн, но изисква високо напрежение за захранване.
2. От предложените схеми на високочестотния генератор най-подходящ е веригата MOSFET, която осигурява мощност от 1 kW и позволява регулиране на честотата на генериране.
3. При работа с индукционна пещ, направена от собствените си ръце, е необходимо да се обърне внимание на защитата от паразитни високочестотни излъчвания и изгаряния от индуктор.
4. Използването на индукционни пещи в котлите за гореща вода за отопление на къщата е икономически неизгодно.

Видео по темата