Cuptoare cu inducție: principii de funcționare, desene, cum să le faci singur. Cum să alegi un cuptor cu inducție Mini cuptor cu inducție

Un cuptor cu inducție este un dispozitiv de încălzire în care metoda de inducție este utilizată pentru a topi oțelul, cuprul și alte metale (metalul este încălzit de curenți excitați de un câmp nealternant al inductorului). Unii consideră că dispozitivele de încălzire cu rezistență sunt unul dintre aceste tipuri, dar diferența este metoda de transfer de energie metal încălzit. La început energie electrica devine electromagnetic, apoi din nou electric și abia la sfârșit se transformă în termic. Sunt luate în considerare sobele cu inducție cel mai perfect de la toate gazele și electrice (topirea oțelului, mini-sobe), datorită metodei sale de încălzire. Cu inducție, căldura este generată în interiorul metalului însuși, iar utilizarea energiei termice este cea mai eficientă.

Cuptoarele cu inducție sunt împărțite în două tipuri:

cu miez (conducta);
fără miez (crezet).

Acestea din urmă sunt considerate mai moderne și mai utile ( dispozitive de încălzire cu miez, datorită designului lor, sunt limitate ca putere). Tranziția de la cuptoarele cu canal la creuzetul a început în începutul anilor 1900. Pe în acest moment sunt utilizate pe scară largă în industrie.

Aceste tipuri sunt destul de populare aparate electrice, cum ar fi cuptorul de topire cu mufă, cuptorul de topire a oțelului și cuptorul de topire a oțelului cu arc. Primele sunt foarte eficiente și sigure de utilizat. Există un sortiment mare pe rafturi cuptoare cu mufă de acest tip. Invenția cuptorului de topire a oțelului a jucat un rol foarte important în metalurgie. Cu ajutorul acestuia, a devenit posibilă încălzirea oricăror materiale.

Cu toate acestea, în prezent, topirea oțelului se realizează mai des folosind o structură de încălzire, cum ar fi, folosește efectul termic pentru topire și este mai convenabilă și mai practică.
Puteți face multe structuri simple de încălzire cu propriile mâini. De exemplu, este foarte popular. Dacă decideți să construiți o mini structură de încălzire cu propriile mâini, trebuie să cunoașteți structura acesteia. Există multe tipuri de cuptoare cu inducție, dar vom descrie doar câteva dintre ele. Dacă este necesar, puteți utiliza diagramele necesare, desene și înregistrări video.

Citește și: Aragaz Malyutka

Componente cuptor cu inducție

Pentru cele mai simple modele, există doar două părți principale: un inductor și un generator. Cu toate acestea, puteți adăuga ceva propriu, îmbunătăți unitatea, folosind circuitele necesare.
Inductor
Bobina de încălzire este cea mai importantă componentă. De ea depinde absolut întreaga funcționare a structurii de încălzire. Pentru sobe de casă cu putere redusă este permisă utilizarea unui inductor gol tub de cupru cu diametrul de 10 mm. Diametrul interior al inductorului ar trebui să fie nu mai puțin de 80 mm. și nu mai mult de 150 mm., număr de spire – 8-10. Este necesar să se țină cont de faptul că turele nu trebuie să se atingă, deci distanța dintre ele ar trebui să fie de 5-7 mm. De asemenea, nicio parte a inductorului nu trebuie să-și atingă scutul.
Generator
A doua cea mai importantă componentă a cuptorului este generatorul de curent alternativ. Atunci când alegeți un circuit generator, ar trebui să faceți tot posibilul evita desenele, oferind un spectru de curent dur. Ca ceva care NU trebuie ales, vă prezentăm un circuit popular bazat pe un comutator cu tiristor.

Structura cuptorului cu creuzet

Înăuntru există un creuzet de topire cu un ciorap de scurgere („ guler„). Pe părțile exterioare ale structurii, un inductor este situat în poziție verticală. Urmează un strat de izolație termică, iar în partea de sus este un capac. Poate exista o intrare pe una dintre părțile exterioare curent și apă de răcire. În partea de jos se află un dispozitiv de semnalizare a uzurii creuzetului.

Crezetul de topire este una dintre cele mai importante componente ale unității; determină în mare măsură fiabilitatea operațională a acesteia. Prin urmare, se aplică cerințe foarte stricte asupra creuzetului și altor materiale utilizate.

Cum se face un cuptor cu inducție

Mai întâi trebuie să asamblați un generator pentru inductor. Aici veți avea nevoie de circuitul K174XA11. Transformatorul trebuie înfășurat pe un mini-inel cu un diametru de 2 centimetri. Întreaga înfășurare este realizată cu un fir cu un diametru de 0,4 centimetri și ar trebui să aibă 30 de spire. Înfășurarea primară se caracterizează prin prezență exact 22 de spire de sârmă cu diametrul de 1 milimetru, iar secundarul trebuie să conțină doar 2-3 ture același fir, dar deja pliat de patru ori. Inductorul trebuie să fie de 3 mm. fire cu diametrul de 11 mm. Ar trebui să fie exact 6 ture. Pentru a regla rezonanța, cel mai bine este să o setați la normal sau mini led.

În zilele noastre funcționează sobe principiul inductiv, care sunt utilizate în mod obișnuit în industrie. Astfel încât cuptoarele cu inducție să poată fi utilizate în condiţiile de viaţă, designul lor a fost transformat semnificativ, doar principiul conversiei energiei a rămas neschimbat. Puteți face singur un astfel de dispozitiv materiale disponibile. Principalul lucru este să înțelegeți designul și să înțelegeți cum funcționează această sobă.

Principiul de funcționare al cuptorului cu inducție

Funcționarea unui astfel de cuptor se bazează pe principiul încălzirii prin inducție. Cu alte cuvinte, energie termică se obţine din curentul electric generat de câmpul electromagnetic. Datorită acestei caracteristici, acest dispozitiv diferă de încălzitoarele electrice obișnuite.

Designul inductorului este destul de simplu. Centrul său este grafit sau metal o piesă conductoare de electricitate în jurul căreia trebuie înfășurat firul. Folosind puterea generatorului, curenți de diferite frecvențe încep să fie lansate în inductor, creând un câmp electromagnetic puternic în jurul inductorului. Datorită efectului unui astfel de câmp asupra piesei de prelucrat și a creării de curenți turbionari în ea, grafitul sau metalul începe să se încălzească foarte mult și degajă căldură aerului din jur.

Inductoarele au început să fie folosite în viața de zi cu zi relativ recent.

Tipuri de dispozitive de inducție

În funcție de scopul lor, astfel de dispozitive sunt casnice și industriale. Cu toate acestea, o astfel de clasificare este considerată incompletă. Există de asemenea mai multe tipuri de sobe:

Creuzet. Cel mai frecvent tip de unități utilizate în metalurgie. Acest design nu conține un miez. Aceste dispozitive sunt utilizate în principal pentru prelucrarea și topirea oricăror metale. S-au dovedit remarcabil de bine în alte domenii.
Conductă. Designul lor este similar cu un transformator.
Vid. Ele sunt utilizate atunci când este necesară îndepărtarea impurităților din metal.

Cuptoare de uz casnic sunt împărțite în două grupe:

Unități folosite pentru încălzire. Sunt sisteme de cazane cu inducție dimensiuni mici, care sunt montate în sisteme de încălzire autonome.
Plite cu inducție pentru gătirea alimentelor. Principala diferență față de o sobă electrică obișnuită este consumul economic de energie electrică.

Este posibil să faci un cuptor cu inducție conceput pentru topirea metalelor cu propriile mâini? Deși este, pe de o parte, un echipament complex, pe de altă parte, datorită simplității și clarității relative a principiului de funcționare, devine posibil să faci un dispozitiv de încălzire prin inducție cu propriile mâini. În plus, mulți specialiști cu cunoștințele și abilitățile necesare sunt capabili să creeze unități de înaltă calitate din materiale obișnuite. Pentru a face un cuptor cu inducție cu propriile mâini, veți avea nevoie de o diagramă și de bune cunoștințe de fizică.

Cuptoare cu inducție bricolaj-vă în principal folosit pentru încălzirea încăperilor. Structurile de creuzet mici sunt cele mai potrivite pentru topirea metalelor în volume mici, de exemplu, la fabricarea de bijuterii sau bijuterii. Plitele cu inducție sunt considerate o soluție excelentă pentru case de tara. Și într-un apartament de oraș, acestea sunt folosite ca un încălzitor suplimentar dacă există vreo defecțiune a sistemului de încălzire centrală.

Pentru a finaliza lucrarea, va fi necesară o diagramă de circuit a unui astfel de încălzitor cu inducție simplu. Puteți lucra fără el, dar nu este de dorit, deoarece un astfel de încălzitor este un echipament electric complex. Designul și conținutul său intern sunt dezvoltate în prealabil. Schema combină toate ideile maestrului într-un singur întreg. Dacă trebuie să proiectați o sobă mai degrabă decât un simplu încălzitor, nu veți putea face deloc fără o diagramă.

Designul unui cuptor cu inducție de tip „do-it-yourself” este destul de simplu: un element de încălzire, o carcasă comună și un inductor. Dacă unitatea este necesară pentru prelucrarea materialelor, ar trebui proiectată suplimentar o cameră de topire. Inima unui cuptor cu inducție este o piesă de prelucrat care conduce curentul și poate fi încălzită la temperaturi ridicate. O spirală de nicrom sau perii de grafit fac o treabă excelentă cu această sarcină. Atunci când alegeți dintre ele, ar trebui să vă concentrați pe sarcinile cu care se confruntă încălzitorul. Pentru un cuptor de topire, cea mai bună opțiune ar fi să folosiți perii de grafit, pentru un dispozitiv de încălzire - o spirală de nicrom. Utilizarea nicromului face posibilă conectarea unității la o rețea electrică obișnuită.

Cum să faci un cuptor cu inducție cu propriile mâini

Pentru a crea o unitate eficientă este necesar luați în considerare următorii parametri:

frecvența și puterea generatorului;
rata cu care se pierde căldura;
cantitatea de pierderi în curenți turbionari.

În primul rând, trebuie să selectați corect toate detaliile necesare ale circuitului pentru a obține condiții suficiente pentru topirea în atelier. Dacă unitatea este asamblată cu propriile mâini, frecvența generatorului ar trebui să fie de 27,12 MHz. Bobina trebuie să fie făcută din sârmă sau tub subțire de cupru și nu trebuie să fie mai mult de 10 spire.

Puterea tuburilor cu vid trebuie să fie mare. Schema prevede instalarea unei lămpi de neon, care va fi folosită ca un indicator al pregătirii dispozitivului. Circuitul prevede, de asemenea, utilizarea choke-urilor și a condensatorilor ceramici. Conexiunea la priza de acasă se face printr-un redresor.

Un cuptor cu inducție de casă arată astfel: un mic suport pe picioare la care este atașat un generator cu toate părțile necesare circuitului. Și inductorul este conectat la generator.

Avantajele și dezavantajele cuptoarelor cu inducție

Unitățile de inducție pot avea puteri diferite și acest lucru depinde de caracteristicile de proiectare. Este foarte dificil să asamblați un dispozitiv de frecvență industrial cu propriile mâini și acest lucru nu este necesar. E mai bine să le cumperi.

Cuptoare cu inducție poate avea atât argumente pro și contra:

Siguranţă

Când lucrați cu aragazul, ar trebui să aveți grijă să nu obțineți arsuri termice. În plus, un astfel de dispozitiv are mare pericol de incendiu. Aceste unități nu trebuie mutate în nicio circumstanță în timpul funcționării. Trebuie să fii foarte atent când astfel de sobe sunt instalate într-un apartament.

Câmp electromagnetic alternativîncepe să încălzească camera din jurul acesteia, iar această caracteristică depinde direct de puterea și frecvența radiației dispozitivului. Cuptoarele industriale puternice pot afecta articolele din buzunarele de îmbrăcăminte, piesele metalice din apropiere și țesuturile umane.

Concluzie

Puteți face singur un cuptor cu inducție, dar acest lucru nu este întotdeauna recomandabil. Este mai bine să nu vă asumați o astfel de muncă dacă nu aveți absolut cunoștințe în domeniul echipamentelor electrice și fizicii. Înainte de a începe să construiți chiar și cel mai simplu dispozitiv, acesta ar trebui dezvoltat, proiectat și diagramat. Dacă nu aveți experiență în fabricarea de aparate electrice, cel mai bine este să cumpărați o astfel de unitate fabricată din fabrică.

Cuptorul cu inducție a fost inventat cu mult timp în urmă, în 1887, de S. Farranti. Prima instalație industrială a început să funcționeze în 1890 la compania Benedicks Bultfabrik. Multă vreme, cuptoarele cu inducție au fost exotice în industrie, dar nu din cauza costului ridicat al electricității atunci nu era mai scumpă decât acum. Au existat încă o mulțime de necunoscute în procesele care au loc în cuptoarele cu inducție, iar baza elementului electronic nu a permis crearea unor circuite de control eficiente pentru acestea.

În industria cuptorului cu inducție, o revoluție a avut loc literalmente în fața ochilor noștri astăzi, datorită apariției, în primul rând, a microcontrolerelor, a căror putere de calcul o depășește pe cea a computerelor personale în urmă cu zece ani. În al doilea rând, datorită... comunicațiilor mobile. Dezvoltarea sa a necesitat disponibilitatea tranzistoarelor ieftine capabile să furnizeze putere de câțiva kW la frecvențe înalte. Ei, la rândul lor, au fost creați pe baza heterostructurilor semiconductoare, pentru cercetarea cărora fizicianul rus Zhores Alferov a primit Premiul Nobel.

În cele din urmă, sobele cu inducție nu numai că au transformat complet industria, ci au devenit și utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi. Interesul pentru subiect a dat naștere la o mulțime de produse de casă, care, în principiu, ar putea fi utile. Dar majoritatea autorilor de design și idei (există mult mai multe descrieri în surse decât produse funcționale) au o înțelegere slabă atât a elementelor de bază ale fizicii încălzirii prin inducție, cât și a potențialului pericol al proiectelor executate analfabet. Acest articol are scopul de a clarifica unele dintre punctele mai confuze. Materialul se bazează pe luarea în considerare a structurilor specifice:

Un cuptor cu canal industrial pentru topirea metalului și posibilitatea de a-l crea singur.
Cuptoare cu creuzet de tip cu inducție, cele mai simple de utilizat și cele mai populare dintre cuptoarele de casă.
Cazanele de apă caldă cu inducție înlocuiesc rapid cazanele cu elemente de încălzire.
Mașinile de gătit cu inducție de uz casnic concurează sobe pe gaz iar într-o serie de parametri superioară cuptorului cu microunde.

Nota: Toate dispozitivele luate în considerare se bazează pe inducția magnetică creată de un inductor (inductor) și, prin urmare, sunt numite inducție. În ele pot fi topite/încălzite numai materiale conductoare de electricitate, metale etc. Există și cuptoare capacitive cu inducție electrică, bazate pe inducția electrică în dielectricul dintre plăcile condensatoarelor, acestea sunt utilizate pentru topirea „blandă” și tratarea termică electrică a materialelor plastice. Dar sunt mult mai puțin obișnuite decât cele inductoare, luarea în considerare a acestora necesită o discuție separată, așa că le vom lăsa pentru moment.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al unui cuptor cu inducție este ilustrat în Fig. corect. În esență, este un transformator electric cu o înfășurare secundară scurtcircuitată:

Generatorul de tensiune alternativă G creează un curent alternativ I1 în inductorul L (bobina de încălzire).
Condensatorul C împreună cu L formează un circuit oscilator reglat la frecvența de funcționare, aceasta mărește în majoritatea cazurilor parametrii tehnici ai instalației.
Dacă generatorul G este auto-oscilant, atunci C este adesea exclus din circuit, folosind în schimb propria capacitate a inductorului. Pentru inductoarele de înaltă frecvență descrise mai jos, este vorba de câteva zeci de picofaradi, care corespund exact domeniului de frecvență de funcționare.
Inductorul, în conformitate cu ecuațiile lui Maxwell, creează un câmp magnetic alternant cu intensitatea H în spațiul înconjurător. Câmpul magnetic al inductorului poate fi fie închis printr-un miez feromagnetic separat, fie să existe în spațiul liber.
Câmpul magnetic, care pătrunde în piesa de prelucrat (sau sarcina de topire) W plasată în inductor, creează un flux magnetic F în acesta.
F, dacă W este conductiv electric, induce un curent secundar I2 în el, atunci aceleași ecuații Maxwell.
Dacă Ф este suficient de masiv și solid, atunci I2 se închide în interiorul W, formând un curent turbionar sau curent Foucault.
Curenții turbionari, conform legii Joule-Lenz, eliberează energia pe care o primesc prin inductor și câmpul magnetic de la generator, încălzind piesa de prelucrat (încărcare).

Interacțiunea electromagnetică din punct de vedere al fizicii este destul de puternică și are un efect destul de mare pe distanță lungă. Prin urmare, în ciuda conversiei de energie în mai multe etape, un cuptor cu inducție este capabil să prezinte o eficiență de până la 100% în aer sau vid.

Nota: într-un mediu format dintr-un dielectric neideal cu o constantă dielectrică >1, eficiența potențial realizabilă a cuptoarelor cu inducție scade, iar într-un mediu cu o permeabilitate magnetică >1, este mai ușor să se obțină un randament ridicat.

Cuptor cu canal

Cuptorul de topire cu inductie cu canal este primul folosit in industrie. Este similar din punct de vedere structural cu un transformator, vezi fig. corect:

Înfăşurarea primară, alimentată de un curent de frecvenţă industrială (50/60 Hz) sau înaltă (400 Hz), este realizată dintr-un tub de cupru răcit din interior de un lichid de răcire;
Secundar înfăşurare de scurtcircuit– se topește;
Un creuzet în formă de inel din dielectric rezistent la căldură în care este plasată topitura;
Circuit magnetic asamblat din plăci de oțel pentru transformator.

Cuptoarele cu canal sunt folosite pentru topirea duraluminului, aliajelor speciale neferoase și pentru producerea fontei de înaltă calitate. Cuptoarele industriale cu canal necesită amorsare cu o topitură, altfel „secundarul” nu se va scurtcircuita și nu va exista încălzire. Sau vor apărea descărcări de arc între firimiturile încărcăturii și întreaga topire va exploda pur și simplu. Prin urmare, înainte de a porni cuptorul, se toarnă puțină topitură în creuzet, iar porțiunea retopită nu este turnată complet. Metalurgiștii spun că un cuptor cu canal are capacitate reziduală.

Din se poate realiza un cuptor cu canal cu o putere de până la 2-3 kW transformator de sudare frecventa industriala. Într-un astfel de cuptor puteți topi până la 300-400 g de zinc, bronz, alamă sau cupru. Se poate topi duraluminiul, dar turnarea trebuie lăsată să îmbătrânească după răcire, de la câteva ore până la 2 săptămâni, în funcție de compoziția aliajului, astfel încât să capete rezistență, tenacitate și elasticitate.

Nota: duraluminul a fost de fapt inventat accidental. Dezvoltatorii, supărați că era imposibil să aliați aluminiul, au abandonat o altă probă „nu” în laborator și au mers la o groază de durere. Ne-am trezit, ne-am întors - și nimeni nu-și schimbase culoarea. L-au verificat - și a câștigat rezistența aproape de oțel, rămânând în același timp la fel de ușor ca aluminiul.

„Primarul” transformatorului este lăsat standard, este deja proiectat să funcționeze în modul de scurtcircuit al secundarului cu un arc de sudare. „Secundarul” este îndepărtat (poate fi apoi pus înapoi și transformatorul poate fi folosit în scopul propus), iar în locul său este pus un creuzet inel. Dar încercarea de a converti un invertor de sudură HF într-un cuptor cu canal este periculoasă! Miezul său de ferită se va supraîncălzi și se va sparge în bucăți datorită faptului că constanta dielectrică a feritei este >>1, vezi mai sus.

Problema capacității reziduale într-un cuptor cu putere redusă dispare: un fir din același metal, îndoit într-un inel și cu capete răsucite, este plasat în sarcina de însămânțare. Diametrul firului – de la 1 mm/kW putere cuptor.

Dar apare o problemă cu un creuzet inel: singurul material potrivit pentru un creuzet mic este electroporțelanul. Este imposibil să-l procesați singur acasă, dar de unde puteți obține unul potrivit? Alte materiale refractare nu sunt potrivite din cauza pierderilor dielectrice mari din ele sau a porozității și rezistenței mecanice scăzute. Prin urmare, deși cuptorul cu canal produce topire cea mai înaltă calitate, nu necesită electronică, iar eficiența sa deja la o putere de 1 kW depășește 90% nu sunt folosite de oamenii de casă.

Pentru un creuzet obișnuit

Capacitatea reziduală i-a iritat pe metalurgiști - aliajele pe care le-au topit erau scumpe. Prin urmare, de îndată ce tuburile radio suficient de puternice au apărut în anii 20 ai secolului trecut, s-a născut imediat o idee: aruncați un circuit magnetic pe (nu vom repeta idiomurile profesionale ale oamenilor duri) și puneți un creuzet obișnuit direct în inductor, vezi fig.

Nu puteți face acest lucru la o frecvență industrială; un câmp magnetic de joasă frecvență fără un circuit magnetic care îl concentrează se va răspândi (acesta este așa-numitul câmp parazit) și își va elibera energia oriunde, dar nu în topire. Câmpul parazit poate fi compensat prin creșterea frecvenței la mare: dacă diametrul inductorului este proporțional cu lungimea de undă a frecvenței de operare și întregul sistem este în rezonanță electromagnetică, atunci până la 75% sau mai mult din energia sa electrică câmp magnetic va fi concentrat în interiorul bobinei „fără inimă”. Eficiența va fi corespunzătoare.

Cu toate acestea, deja în laboratoare a devenit clar că autorii ideii au trecut cu vederea o circumstanță evidentă: topirea din inductor, deși diamagnetică, este conductivă electric, datorită propriului câmp magnetic din curenții turbionari, modifică inductanța încălzirii. bobina. Frecvența inițială a trebuit să fie setată sub încărcarea rece și schimbată pe măsură ce se topea. În plus, intervalul este mai mare, cu cât piesa de prelucrat este mai mare: dacă pentru 200 g de oțel te descurci cu o gamă de 2-30 MHz, atunci pentru un semifabricat de dimensiunea unui rezervor feroviar, frecvența inițială va fi de aproximativ 30- 40 Hz, iar frecvența de funcționare va fi de până la câțiva kHz.

Este dificil să se realizeze automatizări adecvate pe lămpi pentru a „trage” frecvența din spatele semifabricatului necesită un operator înalt calificat. În plus, câmpul parazit se manifestă cel mai puternic la frecvențe joase. Topitura, care într-un astfel de cuptor este și miezul bobinei, într-o oarecare măsură colectează câmpul magnetic din apropierea acesteia, dar totuși, pentru a obține o eficiență acceptabilă, a fost necesar să se înconjoare întregul cuptor cu un ecran feromagnetic puternic.

Cu toate acestea, datorită avantajelor remarcabile și calităților unice (a se vedea mai jos), cuptoarele cu inducție cu creuzet sunt utilizate pe scară largă atât în industrie, cât și de către oamenii de casă. Prin urmare, să aruncăm o privire mai atentă la cum să faceți unul corect cu propriile mâini.

Puțină teorie

Când proiectați o „inducție” de casă, trebuie să vă amintiți cu fermitate: consumul minim de energie nu corespunde eficienței maxime și invers. Soba va prelua puterea minimă din rețea atunci când funcționează la frecvența de rezonanță principală, Poz. 1 din fig. În acest caz, martorul/încărcarea (și la frecvențe inferioare, pre-rezonante) funcționează ca o tură scurtcircuitată și doar o celulă convectivă este observată în topitură.

În modul principal de rezonanță, până la 0,5 kg de oțel pot fi topit într-un cuptor de 2-3 kW, dar încălzirea încărcăturii/piesei de prelucrat va dura până la o oră sau mai mult. În consecință, consumul total de energie electrică din rețea va fi mare, iar eficiența globală va fi scăzută. La frecvențele pre-rezonante este chiar mai scăzută.

Ca urmare, cuptoarele cu inducție pentru topirea metalului funcționează cel mai adesea la a 2-a, a 3-a și alte armonice superioare (Poz. 2 din figură) Puterea necesară pentru încălzire/topire crește; pentru aceeași jumătate de kilogram de oțel, al 2-lea va avea nevoie de 7-8 kW, iar al 3-lea 10-12 kW. Dar încălzirea are loc foarte repede, în minute sau fracțiuni de minute. Prin urmare, eficiența este mare: aragazul nu are timp să „mănânce” mult înainte ca topitura să poată fi turnată.

Cuptoarele care folosesc armonici au cel mai important, chiar unic avantaj: mai multe celule convective apar în topitură, amestecând-o instantaneu și temeinic. Prin urmare, este posibil să se efectueze topirea în așa-numitul mod. încărcare rapidă, producând aliaje care sunt fundamental imposibil de topit în orice alte cuptoare de topire.

Dacă „creșteți” frecvența de 5-6 sau de mai multe ori mai mare decât cea principală, atunci eficiența scade oarecum (nu mult), dar apare o altă proprietate remarcabilă a inducției armonice: încălzirea suprafeței datorită efectului pielii, deplasarea EMF către suprafata piesei de prelucrat, Poz. 3 din fig. Acest mod este rar folosit pentru topire, dar pentru încălzirea pieselor de prelucrat pentru cimentarea și întărirea suprafeței este un lucru frumos. Tehnologia modernă Fără această metodă de tratament termic ar fi pur și simplu imposibil.

Despre levitația într-un inductor

Acum să facem un truc: înfășurați primele 1-3 spire ale inductorului, apoi îndoiți tubul/busul la 180 de grade și înfășurați restul înfășurării în direcția opusă (Poz. 4 din figură). generator, introduceți un creuzet în sarcină în inductor și dați curent. Să așteptăm până se topește și să scoatem creuzetul. Topitura din inductor se va aduna într-o sferă, care va rămâne agățată acolo până când oprim generatorul. Apoi va cădea.

Efectul de levitație electromagnetică a topiturii este utilizat pentru purificarea metalelor prin topire în zone, pentru obținerea de bile și microsfere metalice de înaltă precizie etc. Dar pentru un rezultat corect, topirea trebuie efectuată în vid înalt, așa că aici levitația în inductor este menționată doar pentru informare.

De ce un inductor acasă?

După cum puteți vedea, chiar și o sobă cu inducție de putere redusă pentru cablarea apartamentului și limitele de consum este prea puternică. De ce merită să o faci?

În primul rând, pentru purificarea și separarea metalelor prețioase, neferoase și rare. Luați, de exemplu, un vechi conector radio sovietic cu contacte placate cu aur; Pe atunci nu au predat aur/argint pentru placare. Punem contactele într-un creuzet îngust, înalt, le punem în inductor și le topim la rezonanța principală (profesional vorbind, la modul zero). După topire, reducem treptat frecvența și puterea, permițând semifabricatului să se întărească timp de 15 minute până la o jumătate de oră.

Odată ce se răcește, spargem creuzetul și ce vedem? Un stâlp din alamă cu un vârf auriu clar vizibil care trebuie doar tăiat. Fără mercur, cianură și alți reactivi mortali. Acest lucru nu poate fi realizat prin încălzirea topiturii din exterior în niciun fel, convecția nu va face acest lucru.

Ei bine, aurul este aur, iar acum nu există fier vechi negru pe drum. Dar aici este nevoie de o încălzire uniformă sau dozată precis pe suprafață/volum/temperatură piese metalice Pentru călirea de înaltă calitate, o casnică sau un antreprenor individual o va avea întotdeauna. Și aici, din nou, aragazul cu inductor va ajuta, iar consumul de energie electrică va fi fezabil pentru bugetul familiei: la urma urmei, ponderea principală a energiei de încălzire provine din căldura latentă de topire a metalului. Și schimbând puterea, frecvența și locația piesei în inductor, puteți încălzi exact locul potrivit exact așa cum ar trebui, vezi fig. superior.

În cele din urmă, după ce am făcut inductorul formă specială(vezi figura din stânga), puteți elibera partea întărită la locul potrivit, la rupere cementare cu întărire la capete/capete. Apoi, acolo unde este necesar, folosește îndoirea, iedera, iar restul rămâne dur, vâscos, elastic. La sfarsit, il poti reincalzi acolo unde a fost eliberat si il poti intari din nou.

Să ajungem la aragaz: ce trebuie să știi

Câmpul electromagnetic (EMF) afectează corpul uman, măcar încălzind-o în întregime, ca carnea la cuptorul cu microunde. Prin urmare, atunci când lucrați cu un cuptor cu inducție ca proiectant, meșter sau operator, trebuie să înțelegeți clar esența următoarelor concepte:

PES – densitatea fluxului de energie câmp electromagnetic. Determină impactul fiziologic general al EMF asupra organismului, indiferent de frecvența radiațiilor, deoarece PES-ul unui EMF de aceeași intensitate crește odată cu creșterea frecvenței radiațiilor. De standardele sanitareÎn diferite țări, valoarea PES permisă este de la 1 la 30 mW pe 1 mp. m de suprafață corporală cu expunere constantă (peste 1 oră pe zi) și de trei până la cinci ori mai mult cu o singură perioadă de scurtă durată, până la 20 de minute.

Nota: SUA se deosebește; consumul de energie permis este de 1000 mW (!) pe metru pătrat. m. corp. De fapt, americanii consideră începutul efectelor fiziologice ca fiind manifestări externe, atunci când o persoană se îmbolnăvește deja, iar consecințele pe termen lung ale expunerii la CEM sunt complet ignorate.

PES scade cu distanța de la o sursă punctuală de radiație cu pătratul distanței. Ecranarea cu un singur strat cu plasă galvanizată sau galvanizată cu ochiuri fine reduce PES-ul de 30-50 de ori. În apropierea bobinei de-a lungul axei sale, PES va fi de 2-3 ori mai mare decât în lateral.

Să explicăm cu un exemplu. Există un inductor de 2 kW și 30 MHz cu o eficiență de 75%. Prin urmare, 0,5 kW sau 500 W vor ieși din el. La o distanță de 1 m de acesta (aria unei sfere cu o rază de 1 m este de 12,57 mp) pe 1 mp. m va avea 500/12,57 = 39,77 W, și de persoană - aproximativ 15 W, aceasta este mult. Inductorul trebuie să fie poziționat vertical, înainte de a porni cuptorul, puneți un capac de protecție împământat pe acesta, monitorizați procesul de la distanță și opriți imediat cuptorul când este finalizat. La o frecvență de 1 MHz, PES va scădea cu un factor de 900, iar un inductor ecranat poate fi operat fără precauții speciale.

Cuptor cu microunde – frecvențe ultra înalte. În electronica radio, frecvențele microundelor sunt considerate așa-numite. Banda Q, dar conform fiziologiei microundelor începe de la aproximativ 120 MHz. Motivul este încălzirea prin inducție electrică a plasmei celulare și fenomenele de rezonanță în moleculele organice. Cuptorul cu microunde are un efect biologic specific, cu consecințe pe termen lung. Este suficient să primiți 10-30 mW timp de o jumătate de oră pentru a submina sănătatea și/sau capacitatea de reproducere. Susceptibilitatea individuală la microunde este extrem de variabilă; Când lucrați cu el, trebuie să treceți în mod regulat la un examen medical special.

Este foarte dificil să suprimați radiația cu microunde, așa cum spun profesioniștii, „sifonează” prin cea mai mică crăpătură a ecranului sau cu cea mai mică încălcare a calității de împământare. Combaterea eficientă a radiațiilor cu microunde de la echipamente este posibilă numai la nivelul proiectării sale de către specialiști cu înaltă calificare.

Cea mai importantă parte a unui cuptor cu inducție este bobina sa de încălzire, inductorul. Pentru sobele de casă cu o putere de până la 3 kW se va folosi un inductor dintr-un tub de cupru gol cu diametrul de 10 mm sau un bus de cupru gol cu o secțiune transversală de cel puțin 10 metri pătrați. mm. Diametrul interior al inductorului este de 80-150 mm, numărul de spire este de 8-10. Virajele nu trebuie să se atingă, distanța dintre ele este de 5-7 mm. De asemenea, nicio parte a inductorului nu trebuie să-și atingă scutul; distanța minimă este de 50 mm. Prin urmare, pentru a trece cablurile bobinei către generator, este necesar să se prevadă o fereastră în ecran care să nu interfereze cu demontarea/instalarea acestuia.

Inductoarele cuptoarelor industriale sunt răcite cu apă sau antigel, dar la o putere de până la 3 kW, inductorul descris mai sus nu necesită răcire forțată atunci când funcționează până la 20-30 de minute. Cu toate acestea, el însuși devine foarte fierbinte, iar scara de pe cupru se reduce brusc Eficiența cuptorului până în punctul de a-și pierde capacitatea de muncă. Este imposibil să faci singur un inductor răcit cu lichid, așa că va trebui schimbat din când în când. Aplică coercitiv răcire cu aer este imposibil: o carcasă de ventilator din plastic sau metal în apropierea bobinei va „atrage” EMF la sine, se va supraîncălzi și eficiența cuptorului va scădea.

Nota: pentru comparație, un inductor pentru un cuptor de topire pentru 150 kg de oțel este îndoit dintr-o țeavă de cupru cu un diametru exterior de 40 mm și un diametru interior de 30 mm. Numărul de spire este de 7, diametrul interior al bobinei este de 400 mm, iar înălțimea este de asemenea de 400 mm. Pentru a-l porni în modul zero, aveți nevoie de 15-20 kW în prezența unui circuit de răcire închis cu apă distilată.

Generator

A doua parte principală a cuptorului este alternatorul. Nici măcar nu merită să încerci să faci un cuptor cu inducție fără a cunoaște elementele de bază ale electronicii radio, cel puțin la nivelul unui radioamator obișnuit. Funcționarea este aceeași, deoarece dacă aragazul nu este sub controlul computerului, îl puteți seta pe modul doar simțind circuitul.

Atunci când alegeți un circuit generator, ar trebui să evitați în orice mod posibil soluțiile care oferă un spectru de curent dur. Ca anti-exemplu, prezentăm un circuit destul de comun folosind un comutator tiristor, vezi Fig. superior. Un calcul disponibil unui specialist pe baza oscilogramei atașate acesteia de autor arată că PES-ul la frecvențe peste 120 MHz de la un inductor alimentat astfel depășește 1 W/mp. m la o distanta de 2,5 m de instalatie. Simplitate mortală, cel puțin.

Ca o curiozitate nostalgică, vă prezentăm și o diagramă a unui generator de tub vechi, vezi fig. corect. Acestea au fost făcute de radioamatori sovietici încă din anii 50, Fig. corect. Setarea la modul - cu un condensator de aer de capacitate variabilă C, cu un spațiu între plăci de cel puțin 3 mm. Funcționează doar în modul zero. Indicatorul de setare este un bec cu neon L. Particularitatea circuitului este un spectru de radiații foarte moale, „lamp”, astfel încât acest generator poate fi utilizat fără precauții speciale. Dar - vai! – nu găsiți lămpi pentru el acum, iar cu o putere în inductor de aproximativ 500 W, consumul de energie din rețea este mai mare de 2 kW.

Nota: Frecvența de 27,12 MHz indicată în diagramă nu este optimă a fost aleasă din motive de compatibilitate electromagnetică. În URSS, era o frecvență liberă („junk”), pentru care nu era necesară permisiunea pentru a funcționa, atâta timp cât dispozitivul nu interfera cu nimeni. În general, C generatorul poate fi reglat într-o gamă destul de largă.

În fig. stânga – generator simplu cu autoexcitare. L2 – inductor; L1 – bobină de feedback, 2 spire de sârmă emailată cu diametrul de 1,2-1,5 mm; L3 – gol sau încărcare. Capacitatea proprie a inductorului este folosită ca capacitate de buclă, astfel încât acest circuit nu necesită ajustare, intră automat în modul zero. Spectrul este moale, dar dacă fazarea lui L1 este incorectă, tranzistorul se arde instantaneu, deoarece se dovedește a fi în modul activ de la scurtcircuit la DCîn circuitul colectorului.

De asemenea, tranzistorul se poate arde pur și simplu din cauza schimbării temperaturii exterioare sau a auto-încălzirii cristalului - nu sunt prevăzute măsuri pentru a-și stabiliza modul. În general, dacă aveți KT825 vechi sau altele similare pe undeva, atunci puteți începe experimente de încălzire prin inducție cu acest circuit. Tranzistorul trebuie instalat pe un radiator cu o suprafață de cel puțin 400 de metri pătrați. vezi cu suflarea de la un computer sau un ventilator similar. Reglarea capacității în inductor, până la 0,3 kW, prin modificarea tensiunii de alimentare în intervalul 6-24 V. Sursa acesteia trebuie să furnizeze un curent de cel puțin 25 A. Disiparea de putere a rezistențelor divizorului de tensiune de bază este de cel puțin 5 W.

Urmează diagrama. orez. în dreapta este un multivibrator cu sarcină inductivă care utilizează tranzistoare puternice cu efect de câmp (450 V Uk, cel puțin 25 A Ik). Datorită utilizării capacității în circuit circuit oscilator oferă un spectru destul de moale, dar în afara modului, deci potrivit pentru încălzirea pieselor de până la 1 kg pentru călire/călire. Principalul dezavantaj circuite - costul ridicat al componentelor, comutatoare puternice de câmp și diode de înaltă tensiune (frecvență de tăiere de cel puțin 200 kHz) în circuitele lor de bază. Tranzistoarele de putere bipolare din acest circuit nu funcționează, se supraîncălzi și se ard. Radiatorul de aici este același ca în cazul precedent, dar fluxul de aer nu mai este necesar.

Următoarea schemă pretinde deja a fi universală, cu o putere de până la 1 kW. Acesta este un generator push-pull cu excitație independentă și inductor conectat prin punte. Vă permite să lucrați în modul 2-3 sau în modul de încălzire la suprafață; frecvența este reglată de un rezistor variabil R2, iar intervalele de frecvență sunt comutate de condensatoarele C1 și C2, de la 10 kHz la 10 MHz. Pentru primul interval (10-30 kHz), capacitatea condensatoarelor C4-C7 ar trebui crescută la 6,8 μF.

Transformatorul dintre trepte este pe un inel de ferită cu o secțiune transversală a miezului magnetic de 2 metri pătrați. vezi Înfășurări - din sârmă emailată 0,8-1,2 mm. Radiator cu tranzistor – 400 mp. vezi patru cu flux de aer. Curentul din inductor este aproape sinusoidal, astfel încât spectrul de radiații este moale și nu sunt necesare măsuri de protecție suplimentare la toate frecvențele de funcționare, cu condiția ca acesta să funcționeze până la 30 de minute pe zi după 2 zile pe a 3-a.

Video: încălzitor cu inducție de casă în acțiune

Cazane cu inductie

Cazanele de apă caldă cu inducție vor înlocui, fără îndoială, cazanele cu elemente de încălzire oriunde electricitatea este mai ieftină decât alte tipuri de combustibil. Dar avantajele lor incontestabile au dat naștere și la o mulțime de produse de casă, care uneori fac literalmente să stea părul unui specialist.

Să spunem acest design: o țeavă de propilenă cu apă curgătoareînconjoară inductorul și este alimentat de un invertor de sudură HF de 15-25 A. O opțiune este de a face o gogoașă goală (torus) din plastic rezistent la căldură, de a trece apa prin țevi și de a o înfășura într-o anvelopă pentru încălzire. formând un inductor rulat într-un inel.

EMF își va transfera energia în puțul de apă; Are o conductivitate electrică bună și o constantă dielectrică anormal de mare (80). Amintiți-vă cum picăturile de umiditate rămase de pe vase se scurg în cuptorul cu microunde.

Dar, în primul rând, pentru a încălzi complet un apartament iarna, ai nevoie de cel puțin 20 kW de căldură, cu izolație atentă din exterior. 25 A la 220 V asigură doar 5,5 kW (cât costă această energie electrică conform tarifelor noastre?) cu o eficiență de 100%. Bine, să presupunem că suntem în Finlanda, unde electricitatea este mai ieftină decât gazul. Dar limita de consum pentru locuințe este încă de 10 kW, iar pentru exces trebuie să plătești la un tarif sporit. ŞI cablarea apartamentului 20 kW nu va rezista, trebuie să trageți un alimentator separat de la substație. Cât va costa o astfel de muncă? Dacă electricienii sunt încă departe de a copleși zona, o vor permite.

Apoi, schimbătorul de căldură în sine. Ar trebui să fie fie metal masiv, atunci numai încălzirea prin inducție a metalului va funcționa, fie făcut din plastic cu pierderi dielectrice scăzute (propilena, apropo, nu este una dintre acestea, doar fluoroplasticul scump este potrivit), apoi apa va fi direct absorb energia EMF. Dar, în orice caz, se dovedește că inductorul încălzește întregul volum al schimbătorului de căldură și numai suprafața sa interioară transferă căldură apei.

Drept urmare, cu prețul multor lucrări și riscuri pentru sănătate, obținem un cazan cu eficiența unui incendiu în peșteră.

Cazan de incalzire cu inductie producție industrială conceput într-un mod complet diferit: simplu, dar imposibil de făcut acasă, vezi fig. corect:

Inductorul masiv de cupru este conectat direct la rețea.
EMF-ul său încălzește, de asemenea, un schimbător de căldură labirint masiv din metal fabricat din metal feromagnetic.
Labirintul izolează simultan inductorul de apă.

Un astfel de cazan costă de câteva ori mai mult decât unul convențional cu element de încălzire și este potrivit doar pentru instalarea pe țevi din plastic, dar în schimb oferă o mulțime de beneficii:

Nu se arde niciodată - nu există bobină electrică fierbinte în ea.
Labirintul masiv protejează în mod fiabil inductorul: PES în imediata apropiere a cazanului cu inducție de 30 kW este zero.
Eficiență - mai mult de 99,5%
Absolut sigur: constanta de timp intrinsecă a bobinei extrem de inductive este mai mare de 0,5 s, ceea ce este de 10-30 de ori mai mare decât timpul de răspuns al RCD sau al mașinii. Este accelerată în continuare de „recul” din procesul tranzitoriu atunci când inductanța se defectează pe carcasă.
Defalcarea în sine, din cauza „stejarului” structurii, este extrem de puțin probabilă.
Nu necesită împământare separată.
Indiferent la loviturile de fulger; Nu poate arde o bobină masivă.
Suprafața mare a labirintului asigură un schimb eficient de căldură cu un gradient de temperatură minim, ceea ce aproape elimină formarea de scară.
Durabilitate enormă și ușurință în utilizare: centrala cu inducție, împreună cu un sistem hidromagnetic (HMS) și un filtru de sedimente, funcționează fără întreținere timp de cel puțin 30 de ani.

Despre cazane de casă pentru alimentare cu apă caldă

Aici în Fig. Este prezentată o diagramă a unui încălzitor cu inducție de putere redusă pentru sisteme de apă caldă cu un rezervor de stocare. Se bazează pe orice transformator de putere de 0,5-1,5 kW cu o înfășurare primară de 220 V. Transformatoarele duble de la televizoarele color cu tub vechi - „sicrie” pe un miez magnetic cu două tije de tip PL - sunt foarte potrivite.

Înfășurarea secundară este îndepărtată din astfel de înfășurări, primarul este rebobinat pe o tijă, crescând numărul de spire pentru a funcționa într-un mod apropiat de un scurtcircuit (scurtcircuit) în secundar. Înfășurarea secundară în sine este apă într-un cot de țeavă în formă de U care închide o altă tijă. Teava de plastic sau metal - la frecvența industrială nu are nicio diferență, dar metalul trebuie izolat de restul sistemului cu inserții dielectrice, așa cum se arată în Fig., astfel încât curentul secundar să fie închis numai prin apă.

În orice caz, un astfel de încălzitor de apă este periculos: o posibilă scurgere este adiacentă înfășurării sub tensiune de rețea. Dacă aveți de gând să vă asumați un astfel de risc, atunci trebuie să forați o gaură în circuitul magnetic pentru șurubul de împământare și, în primul rând, împământați strâns transformatorul și rezervorul cu o bară de oțel de cel puțin 1,5 metri pătrați. cm (nu mm pătrați!).

Apoi, transformatorul (ar trebui să fie amplasat direct sub rezervor), cu un cablu de rețea dublu izolat conectat la acesta, un conductor de împământare și o bobină de încălzire a apei, este turnat într-o „păpușă” etanșant siliconic, ca un motor al pompei cu filtru de acvariu. În cele din urmă, este foarte recomandabil să conectați întreaga unitate la rețea printr-un RCD electronic de mare viteză.

Video: cazan „inductie” bazat pe faianta de uz casnic

Inductor în bucătărie

Inducţie plite pentru bucătărie au devenit deja familiare, vezi fig. Conform principiului de funcționare, aceasta este aceeași sobă cu inducție, doar fundul oricărui vas metalic de gătit acționează ca o înfășurare secundară scurtcircuitată, vezi fig. în dreapta, și nu doar din material feromagnetic, așa cum scriu adesea ignoranții. Doar vase de gătit din aluminiu iese din uz; medicii au dovedit că aluminiul liber este cancerigen, iar cuprul și staniul nu mai sunt folosite de mult din cauza toxicității.

Plitele cu inducție de uz casnic sunt un produs al epocii înaltei tehnologii, deși ideea a apărut concomitent cu cuptoarele de topire cu inducție. În primul rând, pentru a izola inductorul de gătit, a fost nevoie de un dielectric durabil, rezistent, igienic și fără EMF. Compozite vitro-ceramice adecvate au intrat în producție relativ recent, iar placa superioară a plăcii reprezintă o parte semnificativă a costului acesteia.

Apoi, toate vasele de gătit sunt diferite, iar conținutul lor le schimbă parametrii electrici, iar modurile de gătit sunt, de asemenea, diferite. Un specialist nu va putea face acest lucru prin strângerea cu atenție a butoanelor la modul dorit, aveți nevoie de un microcontroler de înaltă performanță. În cele din urmă, curentul din inductor trebuie să fie cerinte sanitare sinusoid pur, iar mărimea și frecvența sa trebuie să se schimbe într-un mod complex, în funcție de gradul de pregătire al vasului. Adică, generatorul trebuie să aibă generare digitală a curentului de ieșire, controlat de același microcontroler.

Nu are rost să-ți faci singur o plită cu inducție de bucătărie: doar componentele electronice la prețuri cu amănuntul vor costa mai mulți bani decât una finită gresie bune. Și este încă destul de dificil să controlezi aceste dispozitive: oricine are unul știe câte butoane sau senzori sunt cu inscripțiile: „Tocană”, „Roast”, etc. Autorul acestui articol a văzut o țiglă care a enumerat separat „Boșțul de la Marina” și „Corba Pretanier”.

Cu toate acestea, aragazele cu inducție au multe avantaje față de altele:

Aproape zero, spre deosebire de cuptoarele cu microunde, EIP, chiar dacă te așezi singur pe această faianță.
Posibilitate de programare pentru prepararea celor mai complexe preparate.
Topirea ciocolatei, redarea peștelui și a grăsimii de pasăre, pregătirea caramelului fără cel mai mic semn de ardere.
Eficiență ridicată ca urmare a încălzirii rapide și a concentrării aproape complete a căldurii în vasul de gătit.

Până la ultimul punct: aruncați o privire la fig. in dreapta, sunt programe pentru incalzirea gatitului pe aragaz cu inductie si arzator pe gaz. Oricine este familiarizat cu integrarea va înțelege imediat că un inductor este cu 15-20% mai economic și nu poate fi comparat cu o „clatită” din fontă. Costul energiei atunci când pregătiți majoritatea felurilor de mâncare pentru un aragaz cu inducție este comparabil cu cel al unui aragaz cu gaz și chiar mai puțin pentru tocănirea și gătitul supe groase. Inductorul este de departe inferior gazului numai în timpul coacerii, când este necesară încălzirea uniformă pe toate părțile.

Cuptoarele cu inducție sunt folosite pentru topirea metalelor și se disting prin faptul că încălzirea în ele are loc prin curent electric. Curentul este excitat în inductor, sau mai precis într-un câmp constant.

În astfel de structuri, energia este convertită de mai multe ori (în această secvență):

în electromagnetic;
electric;
termic

Astfel de sobe vă permit să utilizați căldura cu o eficiență maximă, ceea ce nu este surprinzător, deoarece sunt cele mai avansate dintre toate modelele existente care funcționează cu energie electrică.

Fiţi atenți! Modelele de inducție vin în două tipuri - cu sau fără miez. În primul caz, metalul este plasat într-un jgheab tubular, care este situat în jurul inductorului. Miezul este situat în inductorul propriu-zis. A doua opțiune se numește creuzet, deoarece metalul și creuzetul sunt deja în interiorul indicatorului. Desigur, nu se poate vorbi despre niciun nucleu în acest caz.

În articolul de astăzi vom vorbi despre cum se faceCuptor cu inducție DIY.

Dintre numeroasele avantaje, merită subliniate următoarele:

curățenia și siguranța mediului;
omogenitate crescută a topiturii datorită mișcării active a metalului;
viteza – cuptorul poate fi folosit aproape imediat dupa pornire;
orientare energetică zonală și focalizată;
viteză mare de topire;
fără fum de la substanțe de aliere;
posibilitatea de reglare a temperaturii;
numeroase posibilitati tehnice.

Dar există și dezavantaje.

Zgura este încălzită de metal, drept urmare are o temperatură scăzută.
Dacă zgura este rece, atunci este foarte dificil să îndepărtați fosforul și sulful din metal.
Câmpul magnetic este disipat între bobină și metalul care se topește, deci va fi necesară o reducere a grosimii căptușelii. Acest lucru va duce în curând la defectarea căptușelii în sine.

Video – Cuptor cu inducție

Aplicație industrială

Ambele modele sunt folosite la topirea fontei, aluminiului, oțelului, magneziului, cuprului și metalelor prețioase. Volumul util al unor astfel de structuri poate varia de la câteva kilograme la câteva sute de tone.

Cuptoarele industriale sunt împărțite în mai multe tipuri.

Proiectările cu frecvență medie sunt utilizate în mod obișnuit în inginerie mecanică și metalurgie. Cu ajutorul lor, oțelul este topit, iar când se folosesc creuzete de grafit, metalele neferoase sunt topite.
Modelele industriale de frecvență sunt utilizate în topirea fierului.
Structurile de rezistență sunt destinate topirii aluminiului, aliajelor de aluminiu și zincului.

Fiţi atenți! Tehnologia de inducție a fost cea care a stat la baza dispozitivelor mai populare - cuptoarele cu microunde.

Uz casnic

Din motive evidente, un cuptor cu inducție pentru topire nu este adesea folosit în viața de zi cu zi. Dar tehnologia descrisă în articol se găsește în aproape toate case moderne si apartamente. Acestea includ cuptoarele cu microunde menționate mai sus, mașinile de gătit cu inducție și cuptoarele electrice.

Luați în considerare, de exemplu, plăcile. Acestea încălzesc vasele datorită curenților turbionari de inducție, drept urmare încălzirea are loc aproape instantaneu. Este tipic că este imposibil să porniți un arzător care nu are vase de gătit pe el.

Eficiența mașinilor de gătit cu inducție ajunge la 90%. Spre comparație: pentru sobele electrice este de aproximativ 55-65%, iar pentru sobele cu gaz nu este mai mare de 30-50%. Dar, în mod corect, merită remarcat faptul că sunt necesare ustensile speciale pentru a opera sobele descrise.

Cuptor cu inducție de casă

Nu cu mult timp în urmă, radioamatorii autohtoni au demonstrat în mod clar că puteți face singur un cuptor cu inducție. Astăzi sunt multe diverse schemeși tehnologiile de fabricație, am enumerat doar cele mai populare dintre ele, ceea ce înseamnă cele mai eficiente și mai ușor de implementat.

Cuptor cu inducție realizat din generator de înaltă frecvență

Mai jos este un circuit electric pentru realizarea unui dispozitiv de casă dintr-un generator de înaltă frecvență (27,22 megaherți).

Pe lângă generator, asamblarea va necesita patru becuri putere mareși o lampă grea pentru indicatorul gata de lucru.

Fiţi atenți! Principala diferență între o sobă realizată conform acestei scheme este mânerul condensatorului - în acest caz este situat în exterior.

În plus, metalul situat în bobină (inductor) se va topi într-un dispozitiv de cea mai mică putere.

Când faceți este necesar să vă amintiți câteva puncte importante, afectând viteza de control al metalului. Acest:

putere;
frecvenţă;
pierderi turbioare;
intensitatea transferului de căldură;
pierderi de histerezis.

Aparatul va fi alimentat de la o rețea standard de 220 V, dar cu un redresor preinstalat. Dacă cuptorul este destinat să încălziți o cameră, atunci se recomandă utilizarea unei spirale de nicrom, iar dacă pentru topire, atunci perii de grafit. Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre modele.

Video - Construcția unui invertor de sudură

Esența designului este următoarea: se instalează o pereche de perii de grafit și se toarnă pulbere de granit între ele, după care se realizează conexiunea la transformatorul descendente. Este tipic ca în timpul topirii nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la șoc electric, deoarece nu este nevoie să utilizați 220 V.

Tehnologia de asamblare

Pasul 1. Se asambla baza - o cutie din caramizi de argila refractara de 10x10x18 cm, asezata pe placi rezistente la foc.

Pasul 2. Cutia este finisată cu carton de azbest. După umezirea cu apă, materialul se înmoaie, ceea ce permite să i se dea orice formă. Dacă se dorește, structura poate fi înfășurată cu sârmă de oțel.

Fiţi atenți! Dimensiunile cutiei pot varia in functie de puterea transformatorului.

Pasul 3. Cea mai bună opțiune pentru un cuptor de grafit – transformator din aparat de sudura putere 0,63 kW. Dacă transformatorul este proiectat pentru 380 V, atunci poate fi rebobinat, deși mulți electricieni cu experiență susțin că puteți lăsa totul așa cum este

Pasul 4. Transformatorul este învelit cu aluminiu subțire - în acest fel structura nu se va încinge prea mult în timpul funcționării.

Pasul 5. Se instalează perii de grafit, se instalează un substrat de argilă pe fundul cutiei - în acest fel metalul topit nu se va răspândi.

Principalul avantaj al unui astfel de cuptor este temperatură ridicată, care este potrivit chiar și pentru topirea platinei sau paladiului. Dar printre dezavantaje se numără încălzirea rapidă a transformatorului, volum mic (nu mai mult de 10 g pot fi topite la un moment dat). Din acest motiv, va fi necesar un design diferit pentru topituri cu volum mai mare.

Deci, pentru a topi cantități mari de metal veți avea nevoie de un cuptor cu fir nicrom. Principiul de funcționare al designului este destul de simplu: curent electric alimentat la o spirală de nicrom, care se încălzește și topește metalul. Există o mulțime de formule diferite pe Internet pentru a calcula lungimea unui fir, dar toate sunt, în principiu, la fel.

Pasul 1. Pentru spirală se folosește nicrom ø0,3 mm cu o lungime de aproximativ 11 m.

Pasul 2. Firul trebuie înfășurat. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de un tub drept de cupru ø5 mm - spirala este înfășurată pe el.

Pasul 3. O țeavă ceramică mică de ø1,6 cm și 15 cm lungime este folosită ca creuzet. Un capăt al țevii este astupat cu fir de azbest - în acest fel metalul topit nu va curge.

Pasul 4. După verificarea funcționalității, spirala este așezată în jurul țevii. În acest caz, același fir de azbest este plasat între spire - va preveni scurtcircuitele și va limita accesul oxigenului.

Pasul 5. Bobina finită este plasată într-un soclu de lampă de mare putere. Astfel de cartușe sunt de obicei ceramice și au dimensiunea necesară.

Avantajele acestui design:

productivitate ridicată (până la 30 g per trecere);
încălzire rapidă (aproximativ cinci minute) și răcire lungă;
ușurință în utilizare - este convenabil să turnați metal în matrițe;
înlocuirea promptă a spiralei în caz de epuizare.

Dar există, desigur, dezavantaje:

nicromul se arde, mai ales dacă spirala este prost izolată;
nesiguranță - dispozitivul este conectat la o sursă de alimentare de 220 V.

Fiţi atenți! Nu puteți adăuga metal la sobă dacă porțiunea anterioară a fost deja topită acolo. În caz contrar, tot materialul se va împrăștia prin încăpere, în plus, vă poate răni ochii.

Ca o concluzie

După cum puteți vedea, puteți încă să faceți singur un cuptor cu inducție. Dar să fiu sincer, designul descris (ca toate cele disponibile pe Internet) nu este tocmai o sobă, ci un invertor de laborator Kukhtetsky. Este pur și simplu imposibil să asamblați o structură de inducție cu drepturi depline acasă.

În zilele noastre, cuptoarele cu inducție sunt utilizate pe scară largă în procesul de topire a metalelor. Curentul produs în domeniul inductorului contribuie la încălzirea substanței, iar această caracteristică a unor astfel de dispozitive este nu numai de bază, ci și cea mai importantă. Prelucrarea face ca substanța să sufere mai multe transformări. Prima etapă de transformare este treapta electromagnetică, urmată de etapa electrică și apoi etapa termică. Temperatura generată de aragaz este folosită practic fără nici un reziduu, așa că această soluție este cea mai bună dintre toate celelalte. Mulți ar putea fi interesați de o sobă fabricată. În continuare vom vorbi despre posibilitățile de implementare a unei astfel de soluții.

Tipuri de cuptoare pentru topirea metalelor

Acest tip de echipament poate fi împărțit în categorii principale. Primul are ca bază un canal de inimă, iar metalul este plasat în astfel de cuptoare într-un mod circular în jurul inductorului. A doua categorie nu are un astfel de element. Acest tip se numește creuzet, iar metalul este plasat în interiorul inductorului însuși. Este imposibil din punct de vedere tehnic să utilizați un miez închis în acest caz.

Principii de bază

Cuptorul de topire în acest caz funcționează pe baza fenomenului de inducție magnetică. Și există mai multe componente. Inductorul este cea mai importantă componentă a acestui dispozitiv. Este o bobină în care conductorii nu sunt fire obișnuite, și tuburi de cupru. Această cerință este impusă de proiectarea în sine a cuptoarelor de topire. Curentul care trece prin inductor generează un câmp magnetic care afectează creuzetul în interiorul căruia se află metalul. În acest caz, materialul joacă rolul unei înfășurări secundare a transformatorului, adică un curent trece prin el, încălzindu-l. Așa se produce topirea, chiar dacă faci singur un cuptor cu inducție. Cum să construiți acest tip de cuptor și să-i creșteți eficiența? Acest întrebare importantă, la care există un răspuns. Utilizarea curenților de înaltă frecvență poate crește semnificativ eficiența echipamentelor. Pentru aceasta, este indicat să folosiți surse speciale de alimentare.

Caracteristicile cuptoarelor cu inducție

Acest tip de echipament are anumite trăsături caracteristice, care sunt atât avantaje, cât și dezavantaje.

Deoarece distribuția metalului trebuie să fie uniformă, materialul rezultat se caracterizează printr-o masă bună omogenă. Acest tip de cuptor funcționează prin transportul energiei prin zone, introducând totodată și funcția de focalizare a energiei. Parametri precum capacitatea, frecvența de operare și metoda de căptușeală sunt disponibili pentru utilizare, precum și reglarea temperaturii la care se topește metalul, ceea ce facilitează semnificativ procesul de lucru. Potențialul tehnologic existent al cuptorului creează o viteză mare de topire, dispozitivele sunt ecologice, complet sigure pentru oameni și gata de utilizare în orice moment.

Cel mai vizibil dezavantaj al unui astfel de echipament este dificultatea curățării acestuia. Deoarece zgura este încălzită numai datorită căldurii generate de metal, această temperatură nu este suficientă pentru a asigura utilizarea deplină a acesteia. Diferența mare de temperatură dintre metal și zgură nu permite ca procesul de îndepărtare a deșeurilor să fie cât mai simplu. Ca un alt dezavantaj, se obișnuiește să se evidențieze golul, din cauza căruia este întotdeauna necesar să se reducă grosimea căptușelii. Datorită unor astfel de acțiuni, după un timp poate deveni defect.

Utilizarea cuptoarelor cu inducție la scară industrială

În industrie, cel mai des se găsesc cuptoare cu inducție cu creuzet și canal. În primul, se efectuează topirea oricăror metale în cantități arbitrare. Containerele pentru metal în astfel de variante pot ține până la câteva tone de metal. Desigur, în acest caz este imposibil să faci cuptoare de topire cu inducție cu propriile mâini. Cuptoarele cu canal sunt proiectate pentru topirea metalelor neferoase diferite tipuri, precum și fontă.

Acest subiect este adesea de interes pentru fanii designului radio și tehnologiei radio. Acum devine clar că crearea cuptoarelor cu inducție cu propriile mâini este destul de posibilă și mulți oameni au reușit să facă acest lucru. Cu toate acestea, pentru a crea un astfel de echipament este necesar să se implementeze acțiunea schema electrica, care ar conține acțiunile prescrise ale cuptorului însuși. Astfel de soluții necesită implicarea celor capabili să producă oscilații de undă. Un cuptor cu inducție simplu, în funcție de circuit, poate fi construit folosind patru lămpi electronice în combinație cu o lampă de neon, care dă semnal că sistemul este gata de funcționare.

În acest caz, mânerul condensatorului AC nu se află în interiorul aparatului. Datorită acestui fapt, puteți crea un cuptor cu inducție cu propriile mâini. Diagrama dispozitivului descrie în detaliu locația fiecărui element individual. Vă puteți asigura că dispozitivul este suficient de puternic folosind o șurubelniță, care ar trebui să ajungă la o stare încinsă în doar câteva secunde.

Particularități

Dacă creați un cuptor cu inducție cu propriile mâini, al cărui principiu de funcționare și asamblare sunt studiate și efectuate conform schemei adecvate, trebuie să știți că viteza de topire în acest caz poate fi afectată de unul sau mai mulți factori enumerați mai jos. :

Frecvența pulsului;

pierderi de histerezis;

Generare de energie;

Perioada de degajare a căldurii;

Pierderi asociate cu apariția curenților turbionari.

Dacă intenționați să construiți o sobă cu inducție cu propriile mâini, atunci când utilizați lămpi, trebuie să vă amintiți că puterea lor ar trebui distribuită astfel încât patru piese să fie suficiente. Când utilizați un redresor, veți obține o rețea de aproximativ 220 V.

Utilizarea casnică a sobelor

În viața de zi cu zi, astfel de dispozitive sunt folosite destul de rar, deși tehnologii similare pot fi găsite în sistemele de încălzire. Ele pot fi văzute sub formă de cuptoare cu microunde și În mediul noilor tehnologii, această dezvoltare și-a găsit o aplicație largă. De exemplu, utilizarea curenților turbionari de inducție în plite cu inducție vă permite să gătiți o mare varietate de feluri de mâncare. Deoarece durează foarte puțin timp pentru a se încălzi, arzătorul nu poate fi pornit dacă nu stă nimic pe el. Cu toate acestea, sunt necesare ustensile speciale pentru a utiliza astfel de aragazuri speciale și utile.

Procesul de construire

Inductia do-it-yourself constă dintr-un inductor, care este un solenoid format dintr-un tub de cupru răcit cu apă și un creuzet, care poate fi realizat din materiale ceramice și, uneori, din oțel, grafit și altele. Într-un astfel de aparat se poate topi fontă, oțel, metale prețioase, aluminiu, cupru, magneziu. Cuptoarele cu inducție de bricolaj sunt fabricate cu o capacitate de creuzet de la câteva kilograme la câteva tone. Ele pot fi vid, umplute cu gaz, deschise și compresoare. Cuptoarele sunt alimentate de curenți de înaltă, medie și joasă frecvență.

Deci, dacă sunteți interesat să vă faceți propriul cuptor cu inducție, schema implică utilizarea următoarelor componente principale: o baie de topire și o unitate de inducție, care include o piatră de vatră, un inductor și un miez magnetic. Un cuptor cu canal diferă de un cuptor cu creuzet prin aceea că energia electromagnetică este convertită în energie termică în canalul de eliberare a căldurii, în care trebuie să existe întotdeauna un corp conductiv electric. Pentru a face pornirea inițială a unui cuptor cu canal, în el se toarnă metal topit sau se introduce un șablon dintr-un material care poate fi îndreptat în cuptor. Când topirea este completă, metalul nu este complet drenat, dar rămâne o „mlaștină”, menită să umple canalul de eliberare a căldurii pentru pornirea viitoare. Dacă intenționați să construiți un cuptor cu inducție cu propriile mâini, atunci pentru a facilita înlocuirea pietrei de vatră pentru echipament, acesta este detașabil.

Componentele cuptorului

Deci, dacă sunteți interesat să faceți un mini cuptor cu inducție cu propriile mâini, atunci este important să știți că elementul său principal este bobina de încălzire. În cazul în care versiunea de casă Este suficient să folosiți un inductor format dintr-un tub de cupru gol, al cărui diametru este de 10 mm. Pentru inductor, se folosește un diametru interior de 80-150 mm, iar numărul de spire este de 8-10. Este important ca turele să nu se atingă, iar distanța dintre ele este de 5-7 mm. Părțile inductorului nu trebuie să intre în contact cu ecranul său; distanța minimă trebuie să fie de 50 mm.

Dacă intenționați să faceți un cuptor cu inducție cu propriile mâini, atunci ar trebui să știți că la scară industrială se folosește apă sau antigel pentru răcirea inductoarelor. În cazul unei puteri reduse și al funcționării pe termen scurt a dispozitivului care este creat, puteți face fără răcire. Dar în timpul funcționării, inductorul devine foarte fierbinte, iar scara pe cupru nu numai că poate reduce drastic eficiența dispozitivului, dar poate duce și la o pierdere completă a performanței acestuia. Este imposibil să faci singur un inductor răcit, așa că va trebui înlocuit în mod regulat. Nu puteți utiliza răcirea forțată cu aer, deoarece carcasa ventilatorului plasată aproape de bobină va „atrage” EMF, ceea ce va duce la supraîncălzire și la o scădere a eficienței cuptorului.

Generator

Când asamblați un cuptor cu inducție cu propriile mâini, circuitul implică utilizarea unui element atât de important ca un generator de curent alternativ. Nu ar trebui să încercați să faceți o sobă dacă nu cunoașteți elementele de bază ale electronicii radio cel puțin la nivelul unui radioamator semicalificat. Alegerea circuitului generatorului ar trebui să fie astfel încât să nu producă un spectru de curent dur.

Utilizarea cuptoarelor cu inducție

Acest tip de echipament primit răspândităîn zone precum turnătorii, unde metalul a fost deja rafinat și trebuie modelat într-o formă specifică. Puteți obține și câteva aliaje. S-au răspândit și în producția de bijuterii. Principiul simplu de funcționare și posibilitatea de a asambla un cuptor cu inducție cu propriile mâini vă permit să creșteți profitabilitatea utilizării acestuia. Pentru aceasta zona se pot folosi dispozitive cu o capacitate de creuzet de pana la 5 kilograme. Pentru producțiile mici această opțiune va fi optimă.