ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ — это заводской нагрев железных материалов (проводников), помещенных в середину катушки индуктивности (индуктора) промышленной частотой от 50 Гц. Индукционный нагрев проходит так. Электропроводящая (железная, графитовая) деталь располагается в индукторе, который создан из круглой или прямоугольной трубки (в большинстве случаев медной). ZAVOD RR — электромеханические нагревательной системы (ТВЧ) и индукционный нагрев металла от специалистов!
Содержание
Индукционный нагрев металла
Индукционный нагрев металла в себе совмещает частоту, температуру, скорость и контроль процесса производства. Как правило индукционного нагрева лежит закон Фарадея. металлическую деталь помещается в индуктор, в середине ее появляется вихревой ток, который стремится к наружным стенкам.
Другими словами тепло появляется прямо в предмете (железной заготовке), оставляя все вокруг холодным, что считается безоговорочным преимуществом этого варианта нагрева. Глубина нагрева зависит от частоты индукционного нагревателя, при этом деталь из металла может находиться в изоляции от источника питания.
Тепло в железной заготовке образуется не одинаково по всему сечению, но экспоненциально падает по мере убирания от поверхности из-за ослабления влияния магнитного поля. Данный процесс определяет особенная физическая величина — глубина проникновения магнитного поля (по существу, толщина слоя поверхности предмета, в котором внешнее магнитное поле падает до нуля). Эта величина зависит от частоты тока индуктора и от удельного сопротивления и относительной проницаемости материала заготовки при рабочей температуре.
Индукторы для индукционного нагрева
Так как результативность нагрева материала меняется в зависимости от соотношения диаметра внутри катушки индуктора и диаметра заготовки, не рентабельно задействовать один индуктор для широкого диапазона диаметров.
Если у вас есть желание заказать индукторы для индукционного нагрева, нужно в виду иметь, что невысокое значение соотношения диаметров применяется, в основном, для верхней закалки, а когда потребуется, чтобы материал был прогрет одинаково.
ZAVOD RR изготовит индукторы для индукционного нагрева с хорошими размерами заготовки (которая также действует на величину напряженности электрического поля в нагреваемом объекте). Направляйте чертежи деталей, индуктор стоит от 15 000 рублей, срок изготовления 14 рабочих дней.
Частота индукционного нагрева
Нагрев заготовок выполняется токами высокой частоты и начинается с частоты 50 Гц. Для выбора индукционного нагревателя, важно знать частоты индукционного нагрева. От выбора средней, сверхвысокочастотной или промышленной частоты зависит, на какую глубину будет проникать индукционный ток. Энергоэффективность индукционного нагрева можно сделать лучше с применением тока трех частот.
Частота индукционного нагрева индукционного нагревателя бывает:
- установки 50 Гц ( промышленной частоты ), которые питаются конкретно от сети или через силовые трансформаторы;
- сверхвысокочастотные частоты (500-10000 Гц), которые получают питание от преобразователей частоты;
- высокочастотные частоты (66 000 — 440 000 Гц и выше), питающиеся от ламповых электронных генераторов.
Электромеханические нагревательной системы
Аналогичным образом, система индукционного нагрева состоит, как минимум, из генератора, преобразующего сетевое питание в ток, нужный для работы установки, и индуктора, передающего энергию для нагревания. В основном, при этом еще нужен резонансный контур для согласования параметров индуктора и генератора. Для выполнения более непосильных задач нужна более непростая система, включающая закалочную машину, систему охлаждения и т.п.
Индукционный нагрев ТВЧ труб и валов
Индукционный нагрев ТВЧ труб может показаться на первый взгляд очень дорогим из-за расценки на оборудование, но в действительности позволяет при минимум затратах на электрическую энергию и большой скорости нагрева (что есть уже экономия) получить хорошие результаты при выполнении большинства работ: снятие и нанесение покрытия, термообработка швов сварки, сгибание во время изготовления трубопровода и многое иное.
Индукционный нагрев ТВЧ валов дает возможность делать операции по ТВЧ закалки. ТВЧ нагрев валов может выполняться на глубину до 1-2 мм (поверхностный ТВЧ нагрев) либо на глубину до 5 мм (глубокая закалка ТВЧ). Глубина зависит от выбора индукционного нагревателя и правильного выбора его мощности.
Что подверглось отделке током высокой частоты, можно использовать намного длительнее и при более неблагоприятных влияниях извне, индукционный нагрев ТВЧ труб и валов выделяется :
- возможность безотказной круглосуточной эксплуатации;
- стремительная настройка и подключение;
- качественный одинаковый нагрев;
- малые размеры и габариты.
Принцип индукционного нагрева
В чем же принцип индукционного нагрева? И так, смысл индукционного нагрева состоит в том, что в переменое магнитное поле индуктора, питающегося от генератора высокой частоты, помещается нагреваемый объект (проводник). Раз проводник в переменном поле, то в нем в первую очередь появится электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения магнитного потока, которая вызовет вихревые токи Фуко, которые, со своей стороны (согласно законодательству Джоуля-Ленца), вызовут нагрев заготовки, так как у нее имеются электрическое сопротивление. Простой контур будет работать продуктивно и долго, если правильно настроить частоту.
Использование индукционного нагрева
Многообразное использование индукционного нагрева, вызвано его характеристиками и функциями, облегчающими тех. процесс, дающий возможность его максимально автоматизировать и увеличить качество результатов работы. Использование на практике нагрева:
- формовка, плавление металлических и не металлических металлов;
- закалка;
- пайка;
- прессование горячим способом;
- сварка;
- вакуумная плавка;
- поддержание температуры расплавленного стекла;
- обработка мельчайших деталей, также ювелирных;
- сгибание труб и остальных деталей;
- стерилизация лабораторных инструментов.
Индукционный нагрев – что это, его принцип
Тут вы будете знать:
Электроотопление обладает одним главным преимуществом – очень высокой безопасностью. Не обращая внимания на возможность ударов электротоком и наличие в системе воды, котлы работающие от электричества остаются популярным оборудованием для отопления (при правильной установке и подсоединении они не принесут ущерба). Не во всех электрических котлах применяется индукционный нагрев, считающийся еще намного безопасным. На чем возведен этот принцип нагрева и как он применяется в отопительном оборудовании?
Что такое индукционный нагрев
В традиционных электрических котлах, вроде котлов Протерм, стоят самые традиционные Нагревательные элементы трубчатого типа, погруженные в тепловой носитель. На них подается электрическая энергия, Нагревательные элементы трубчатого типа греются и начинают подогревать воду в системе отопления. Подобная схема нагрева владеет рядом недостатков:
- образование накипи – во время эксплуатации ТЭНовых котлов на нагревательных элементах появляется накипь, снижающая рабочую эффективность оборудования;
- наличие непосредственного контакта с водой – Нагревательные элементы трубчатого типа находятся прямо в водной массе, благодаря этому электрический пробой может привести к удару током (при отсутствии нормального заземления);
- невысокая надежность ТЕНОВ – не обращая внимания на наличие очень стойких Нагревательных элементов трубчатого типа, в подавляющем большинстве котлов стоят старые Нагревательные элементы трубчатого типа, не выделяющиеся надежностью.
Индукционный нагрев воды дает возможность освободится от указанных выше минусов. Оборудование для отопления получается очень непростым, но и более практичным и хорошим.
ТЕНОМ в подобных котлах считается катушка.
Схема индукционного нагрева в электрических отопительных котлах учитывает наличие таких элементов – это управляющая и производящая электроника, индукторы и труба с носителем тепла. Конкретно из таких элементов состоит простой индукционный котел (схематически). Тепловой носитель поступает в трубу, проходящую через индукторы, нагревается до конкретной температуры и отправляется назад в систему отопления.
В чем заключаются плюсы индукционного нагрева?
- Отсутствует образование накипи – тут нет прямого контакта ТЕНА с носителем тепла, благодаря этому накипь тут на самом деле отсутствует.
- Долговечность оборудования – сам процесс происходит благодаря токов высокой частоты, генерируемых электроникой. Не обращая внимания на очень высокую сложность оборудования, оно считается достаточно хорошим.
- Минимум протечек – тепловой носитель течет по цельной трубе, которая проходит через индукторы. Благодаря этому протечки возможны разве что за границами индукционных котлов, но совсем не в них.
- Возможность непрерывной эксплуатации в самом интенсивном режиме – аналогичный рабочий принцип выполняет котлы работающие от электричества крайне выносливыми.
Индукционный нагрев проявил себя с самой лучшей стороны, но всецело сменить ТЭНовые котлы пока не выходит – проявляется большая цена оборудования и его массивность. Но вы сможете выполнить индукционный котел своими силами.
Принцип индукционного нагрева
Эта технология активно используется в металлургии.
Индукционному нагреву больше ста лет, благодаря этому его невозможно назвать новинкой. Он используется в большинстве отраслей, тем более в промышленных. Установки индукционного нагрева широко применяются в металлообрабатывающих цехах. Прежде для плавки металлов употреблялся уголь или сетевой газ, сейчас же этим занимаются токи высокой частоты. Эта технология в отношении металлов позволяет уменьшить размеры печей и достигнуть их большой производительности.
Как вообще не прекращает работу индукционный нагрев? Рабочий принцип нагревателей довольно прост – нагрев проводится за счёт генерации токов высокой частоты, питающих индукторы. Сами индукторы являют собой мощные катушки, в середине которых формируется переменое магнитное поле. Катушки не имеют сердечников – заместь них тут работают разогреваемые материалы. К примеру, индукционная печь для плавки металлов собой представляет большую катушку, в середину которой помещаются железные заготовки для последующей отделки.
Включение генератора приводит к созданию мощных потоков вихря магнитной индукции, благодаря чему расположенные в середине индукторов металлы начинают прогреваться. Что же касается котлов отопления, то тут сердечником индуктора считается железная труба, через какую течет тепловой носитель – под влиянием вихревых токов труба и тепловой носитель разогреваются, отправляя тепло в систему отопления.
Проходя через катушку, тепловой носитель нагревается и передает тепло в батареи отопления.
Процедура индукционного нагрева не сложная и эффектна. На ее основании делаются современные котлы отопления, не просящие постоянного обслуживания и обладающие длительным служебным сроком. Правда, их положительные качества принято завышать, благодаря чему у людей формируется масса ложных впечатлений. Вот пару примеров.
- Продавцы нередко говорят об экономности котлов с индукционным нагревом – частично это так, но экономия как правило не будет больше несколько процентов. В то же время торговые марки говорят об экономности до 20-30%.
- Быстрота нагрева – электромеханические котлы греют тепловой носитель чуть быстрее ТЭНовых заменителей. Но эту скорость невозможно назвать революционной.
- Новизна технологии – как мы уже рассказывали, эта технология известен уже свыше сотни лет.
Теплоснабжение основанное на такой технологии радует длительным служебным сроком, отсутствием надобности в добавочном обслуживании и отсутствием накипи – в данном отношении они готовы состязаться с любыми остальными электробойлерами.
Рабочая схема индукционного нагревателя металла собственными руками
Когда перед человеком становится необходимость подогреть железный объект, ему на ум в первую очередь приходит огонь. Огонь – старомодный, малоэффективный и медлительный способ подогреть металл. Он тратит большую долю энергии на тепло, и от огня всегда идет дым. Как было бы классно, если бы всех таких проблем можно было избежать.
Сегодня я покажу вам как собрать индукционный нагреватель собственными руками с ZVS-драйвером. Это устройство нагревает большинство металлов при помощи ZVS-драйвера и силы электромагнетизма. Такой нагреватель высокоэффективен, не создает дыма, а нагрев подобных маленьких изделий из металла, как, допустим, скрепка — вопрос нескольких секунд. Видео показывает нагреватель в действии, но инструкция там представлена иная.
Шаг 1: Рабочий принцип
Большинство из вас в настоящий момент спрашивают себя – Что такое этот ZVS-драйвер? Это очень эффективный преобразователь электрической энергии, способный создавать мощное электромагнитное поле, нагревающее металл, база нашего нагревателя.
Чтобы стало ясно, как не прекращает работу наш прибор, я расскажу о главных нюансах. Первый принципиальный момент — источник питания 24 В. Напряжение должно быть 24В при самой большой силе тока 10А. У меня будут два свинцово-кислотных аккумулятора, объединенных постепенно. Они запитывают плату ZVS-драйвера. Преобразователь электрической энергии даёт установившийся ток на спираль, в середину которой помещается объект, который нужно подогреть. Постоянное изменение направления тока выполняет переменое магнитное поле. Оно выполняет в середине металла вихревые токи, в основном высокой частоты. Из-за таких токов и невысокого сопротивления металла выделяется тепло. По закону Ома, сила тока, трансформируемая в тепло, в цепи с энергичным сопротивлением, будет P=I^2*R.
Особенно актуален металл, из которого состоит объект, который вы желаете подогреть. У сплавов на основе железа довольно высокая магнитная проницаемость, они могут применить больше энергии магнитного поля. Благодаря этому они быстрее греются. Алюминий имеет невысокую магнитную проницаемость и нагревается, естественно, длительнее. А предметы с высоким сопротивлением и невысокой магнитной проницаемостью, к примеру, палец, совсем не нагреются. Сопротивление материала принципиально важно. Чем выше сопротивление, тем слабее ток пройдёт по материалу, и тем, естественно, меньше выделится тепла. Чем ниже сопротивление, тем крепче будет ток, и по закону Ома, меньше потеря напряжения. Это чуть-чуть тяжело, однако из-за связи между сопротивлением и выдачей мощности, самая большая выдача мощности достигается, когда сопротивление равно 0.
Преобразователь электрической энергии ZVS очень сложная часть прибора, я объясню, как он функционирует. Когда ток включен, он идет через два индукционных дросселя к двоим концам спирали. Дроссели необходимы, чтобы удостовериться, что устройство не выдаст чрезмерно крепкий ток. Дальше ток идет через 2 резистора 470 Ом на затворы МДП-транзисторов.
Благодаря тому, что прекрасных элементов нет, один транзистор включаться будет раньше, чем другой. Когда это происходит, он на себя принимает весь входящий ток с другого транзистора. Он тоже будет коротить второй на землю. Благодаря этому не только ток потечет через катушку в землю, но и через быстрый диод будет разряжаться затвор второго транзистора, таким образом блокируя его. Благодаря тому, что параллельно катушке подключен конденсатор, формируется колебательный контур. Из-за возникшего резонанса, ток поменяет собственное направление, напряжение упадет до 0В. В данный момент затвор первого транзистора разряжается через диод на затвор второго транзистора, блокируя его. Этот цикл повторяется тысячи раз за секунду.
Резистор 10К призван сделать меньше лишний заряд затвора транзистора, действуя как конденсатор, а зенеровский диод должен хранить напряжение на затворах транзисторов 12В или ниже, чтобы они не взорвались. Этот преобразователь электрической энергии высокочастотный инвертор позволяет разогреваться железным объектам.
Настало время собрать нагреватель.
Шаг 2: Материалы
Для сборки нагревателя материалов необходимо чуть-чуть, и больше половины, на счастье, можно отыскать бесплатно. Если вы видели где нибудь валяющуюся просто так электронно-лучевую трубку, сходите и заберите ее. В ней есть значительная часть необходимых для нагревателя деталей. Если у вас есть желание более оригинальных комплектующих, приобретите их в магазине электрозапчастей.
Шаг 3: Инструменты
Для данного проекта вам потребуются:
Шаг 4: Охлаждение полевых транзисторов
В данном приборе транзисторы выключаются при напряжении 0 В, и греются не так сильно. Однако если вы хотите, чтобы нагреватель работал длительнее одной минуты, вам необходимо отводить тепло от транзисторов. Я сделал двоим транзисторам один общий поглотитель тепла. Удостоверьтесь, что железные затворы не затрагивают поглотителя, иначе МДП-транзисторы закоротит и они взорвутся. я применил компьютерный теплоотвод, и на нем уже была полоса герметика на основе силикона. Чтобы проверить изоляцию, коснитесь мультиметром средней ножки каждого МДП-транзистора (затвора), если мультиметр запищал, то транзисторы не изолированные.
Шаг 5: Конденсаторная батарея
Конденсаторы особенно сильно нагреваются из-за тока, регулярно проходящего через них. Нашему нагревателю необходима емкость конденсатора 0,47 мкФ. Благодаря этому нам необходимо соединить все конденсаторы в блок, аналогичным образом, мы получаем требуемую емкость, а площадь рассеивания тепла становится больше. Фактическое напряжение конденсаторов должно быть выше 400 В, чтобы взять во внимание пики индуктивного напряжения в резонансном контуре. Я сделал два кольца из проволоки из меди, к которым припаял 10 конденсаторов 0,047 мкФ параллельно один к одному. Аналогичным образом, я получил конденсаторную батарею совокупной емкостью 0,47 мкФ с прекрасным охлаждением воздуха. Я установлю ее параллельно рабочей спирали.
Шаг 6: Рабочая спираль
Это та часть прибора, в которой формируется магнитное поле. Спираль изготовлена из проволоки из меди – принципиально важно, чтобы была применена собственно медь. В первую очередь я применил для нагрева стальную спираль, и прибор работал довольно плохо. Без рабочей нагрузки он потреблял 14 А! Чтобы сравнить, после замены спирали на медную, прибор стал употреблять только 3 А. Я думаю, что в стальной спирали появлялись вихревые токи из-за содержания железа, и она тоже подверглась индукционному нагреву. Не уверен, что причина собственно в этом, однако это разъяснение кажется мне наиболее логичным.
Для спирали нужно взять медную проволоку большого сечения и сделайте 9 витков на отрезке Поливинилхлоридные трубы.
Шаг 7: Сборка цепи
Я сделал слишком много проб и сделал много ошибок, пока правильно собрал цепь. Более всего сложностей было с источником питания и со спиралью. Я взял 55А 12В импульсный блок питания. Я думаю, этот блок питания дал очень большой начальный ток на ZVS-драйвер, благодаря чему взорвались МДП-транзисторы. Может быть, это исправили бы добавочные индукторы, но я решил просто сменить блок питания на свинцово-кислотные аккумуляторы.
Потом я мучился с катушкой. Как я уже говорил, стальная катушка не подходила. Из-за высокого использования тока стальной спиралью взорвались еще пару транзисторов. В общей трудности у меня взорвались 6 транзисторов. Что ж, на ошибках учатся.
Я переделывал нагреватель много раз, однако тут я расскажу, как собрал его самую удачную версию.
Шаг 8: Собираем прибор
Чтобы собрать ZVS-драйвер, вам необходимо следовать приложенной схеме. В первую очередь я взял зенеровский диод и совместил с 10К резистором. Эту пару деталей можно сразу припаять между сливом и истоком МДП-транзистора. Удостоверьтесь, что зенеровский диод смотрит на слив. Потом припаяйте МДП-транзисторы к макетной плате с контактными дырочками. На нижней стороне макетной платы припаяйте два быстрых диода между затвором и сливом любого из транзисторов.
Удостоверьтесь, что белесая линия смотрит на затвор (рис.2). Потом соедините плюс от вашего трансформатора со сливами двоих транзисторов через 2 220 Ом резистора. Заземлите оба истока. Припаяйте рабочую спираль и конденсаторную батарею параллельно один к одному, потом припаяйте любой из кончиков к самым разнообразным затворам. Наконец, подведите ток к затворам транзисторов через 2 50 мкгн дросселя. У них может быть тороидальный сердечник с 10 виточками проволки. Сейчас ваша схема готова к применению.
Шаг 9: Установка на основу
Чтобы все части вашего индукционного нагревателя удерживались вместе, им необходимо основание. Я взял для этого брусок из дерева 5*10 см. плата с электросхемой, конденсаторная батарея и рабочая спираль были приклеены на термоклей. Я думаю, аппарат смотрится круто.
Шаг 10: Проверка работоспособности
Чтобы ваш нагреватель включился, просто подсоедините его к источнику питания. Потом поместите предмет, который вам необходимо подогреть, внутрь рабочей спирали. Он должен начать разогреваться. Мой нагреватель раскалил скрепку до красного свечения за 10 секунд. Предметы крупнее, как гвозди, нагревались приблизительно за 30 секунд. В процессе нагревания употребление тока выросло примерно на 2 А. Этот нагреватель можно применять не только для развлечения.
После применения прибора не появляется сажи или дыма, он действует даже на изолированные железные объекты, к примеру, поглотитель газа в вакуумных трубках. Также прибор менее опасен для человека – с пальцем ничего не случится, если уместить его по центру рабочей спирали. Однако, можно обжечься о предмет, который был нагрет.
Благодарю за чтение!
Рассказываю как выполнить какую-то вещицу с пошаговыми фото и видео руководствами.
