Indukcijas sildīšanas princips ir pārveidot elektromagnētiskā lauka enerģiju, ko absorbē elektriski vadošs sakarsēts objekts, siltumenerģijā.

Indukcijas apkures iekārtās elektromagnētisko lauku rada induktors, kas ir vairāku apgriezienu cilindriska spole (solenoīds). Caur induktors tiek nodots mainīgais lielums elektrība, kā rezultātā ap induktors rodas mainīgs magnētiskais lauks, kas mainās laikā. Šī ir pirmā elektromagnētiskā lauka enerģijas transformācija, ko apraksta Maksvela pirmais vienādojums.

Sildāmais objekts tiek novietots induktora iekšpusē vai tā tuvumā. Induktora radītā magnētiskās indukcijas vektora mainīgā (laikā) plūsma iekļūst sakarsētā objektā un inducē elektriskais lauks. Šī lauka elektriskās līnijas atrodas plaknē, kas ir perpendikulāra magnētiskās plūsmas virzienam un ir slēgtas, t.i., elektriskajam laukam uzkarsētajā objektā ir virpuļveida raksturs. Elektriskā lauka iedarbībā saskaņā ar Oma likumu rodas vadīšanas strāvas (virpuļstrāvas). Šī ir otrā elektromagnētiskā lauka enerģijas transformācija, ko apraksta otrais Maksvela vienādojums.

Apsildāmā objektā inducētā mainīgā elektriskā lauka enerģija neatgriezeniski pārvēršas siltumā. Šādu siltuma siltuma izkliedi, kuras rezultātā objekts tiek uzkarsēts, nosaka vadīšanas strāvu (virpuļstrāvas) esamība. Šī ir trešā elektromagnētiskā lauka enerģijas transformācija, un šīs transformācijas enerģijas attiecību apraksta Lenca-Džoula likums.

Aprakstītās elektromagnētiskā lauka enerģijas transformācijas ļauj:
1) pārnest induktora elektrisko enerģiju uz apsildāmu objektu, neizmantojot kontaktus (atšķirībā no pretestības krāsnīm)
2) izdalīt siltumu tieši apsildāmajā objektā (prof. Ņ.V. Okorokova terminoloģijā tā sauktā "krāsns ar iekšējo apkures avotu"), kā rezultātā siltumenerģijas izmantošana ir vispilnīgākā un sildīšanas ātrums. ievērojami palielinās (salīdzinājumā ar tā sauktajām " krāsnīm ar ārēju apkures avotu).

Elektriskā lauka intensitātes lielumu apsildāmā objektā ietekmē divi faktori: magnētiskās plūsmas lielums, t.i., magnētiskā lauka līniju skaits, kas iekļūst objektā (vai saistītas ar apsildāmo objektu), un padeves frekvence. strāva, t.i., ar apsildāmo objektu savienotās magnētiskās plūsmas izmaiņu biežums (laikā).

Tas ļauj veikt divu veidu indukcijas apkures iekārtas, kas atšķiras gan pēc konstrukcijas, gan pēc ekspluatācijas īpašības: indukcijas bloki ar un bez serdes.

Atbilstoši tehnoloģiskajam mērķim indukcijas apkures iekārtas tiek sadalītas kausēšanas krāsnis metālu kausēšanai un apkures iekārtām termiskā apstrāde(rūdīšana, rūdīšana), apstrādājamo detaļu karsēšanai iepriekš plastiskā deformācija(kalšanai, štancēšanai), metināšanai, lodēšanai un virsmai, izstrādājumu ķīmiskai un termiskai apstrādei u.c.

Atbilstoši indukcijas apkures iekārtai pievadītās strāvas izmaiņu biežumam ir:
1) rūpnieciskās frekvences (50 Hz) iekārtas, kuras darbina tieši no elektrotīkla vai ar pazeminošiem transformatoriem;
2) paaugstinātas frekvences (500-10000 Hz) iekārtas, kuras darbina elektriskie vai pusvadītāju frekvences pārveidotāji;
3) augstfrekvences iekārtas (66 000–440 000 Hz un vairāk), ko darbina cauruļu elektroniskie ģeneratori.

Serdes indukcijas sildīšanas vienības

Kausēšanas krāsnī (1. att.) uz slēgtas serdes, kas izgatavota no lokšņu elektrotērauda (loksnes biezums 0,5 mm), ir uzstādīts cilindrisks daudzpagriezienu induktors, kas izgatavots no vara profilētas caurules. Ugunsizturīga keramikas oderējums ir novietots ap induktors ar šauru gredzenveida kanālu (horizontālu vai vertikālu), kur atrodas šķidrais metāls. Nepieciešams nosacījums darbs ir slēgts elektriski vadošs gredzens. Tāpēc šādā krāsnī nav iespējams izkausēt atsevišķus cieta metāla gabalus. Lai iedarbinātu krāsni, kanālā jāielej daļa šķidrā metāla no citas krāsns vai jāatstāj daļa šķidrā metāla no iepriekšējā kausējuma (krāsns atlikušā jauda).

1. att. Indukcijas ierīces shēma kanālu krāsns: 1 - indikators; 2 - metāls; 3 - kanāls; 4 - magnētiskā ķēde; Ф - galvenā magnētiskā plūsma; Ф 1р un Ф 2р - izkliedes magnētiskās plūsmas; U 1 un I 1 - spriegums un strāva induktora ķēdē; I 2 - vadīšanas strāva metālā

Indukcijas kanālu krāsns tērauda magnētiskajā ķēdē tiek aizvērta liela darba magnētiskā plūsma, un tikai neliela daļa no kopējās magnētiskās plūsmas, ko rada induktors, tiek aizvērta caur gaisu izkliedes plūsmas veidā. Tāpēc šādas krāsnis veiksmīgi darbojas rūpnieciskajā frekvencē (50 Hz).

Šobrīd VNIIETO ir izstrādāts liels skaits šādu krāšņu veidu un konstrukciju (vienfāzes un daudzfāzes ar vienu un vairākiem kanāliem, ar vertikālu un horizontālu slēgtu kanālu dažādas formas). Šīs krāsnis tiek izmantotas krāsaino metālu un sakausējumu ar salīdzinoši zemu kušanas temperatūru kausēšanai, kā arī augstas kvalitātes čuguna ražošanai. Kausējot čugunu, krāsni izmanto vai nu kā krātuvi (maisītāju), vai kā kausēšanas iekārtu. Dizaini un specifikācijas modernās indukcijas kanālu krāsnis ir dotas speciālajā literatūrā.

Bezkodolu indukcijas sildīšanas vienības

Kausēšanas krāsnī (2. att.) izkusušais metāls atrodas keramiskā tīģelī, kas ievietots cilindriskā daudzpagriezienu induktora iekšpusē. izgatavots no vara profilētas caurules, caur kuru tiek izvadīts dzesēšanas ūdens. Jūs varat uzzināt vairāk par induktora konstrukciju.

Tērauda serdes neesamība izraisa strauju noplūdes magnētiskās plūsmas palielināšanos; ar metālu tīģelī saistīto magnētisko spēka līniju skaits būs ārkārtīgi mazs. Šis apstāklis ​​prasa attiecīgi palielināt elektromagnētiskā lauka izmaiņu biežumu (laikā). Tāpēc, lai indukcijas tīģeļa krāsnis darbotos efektīvi, ir nepieciešams tās barot ar paaugstinātas un dažos gadījumos augstas frekvences strāvu no atbilstošiem strāvas pārveidotājiem. Šādām krāsnīm ir ļoti zems dabiskās jaudas koeficients (cos φ=0,03-0,10). Tāpēc ir nepieciešams izmantot kondensatorus, lai kompensētu reaktīvo (induktīvo) jaudu.

Šobrīd VNIIETO ir izstrādāti vairāku veidu indukcijas tīģeļu krāsnis atbilstoši izmēru diapazoniem (pēc jaudas) augstas, augstas un rūpnieciskās frekvences, tērauda kausēšanai (IST tips).

Rīsi. 2. Indukcijas tīģeļa krāsns ierīces shēma: 1 - induktors; 2 - metāls; 3 - tīģelis (bultiņas parāda šķidrā metāla cirkulācijas trajektoriju elektrodinamisko parādību rezultātā)

Tīģeļa krāšņu priekšrocības ir šādas: siltums, kas izdalās tieši metālā, augsta metāla viendabīgums ķīmiskajā sastāvā un temperatūrā, nav metāla piesārņojuma avotu (izņemot tīģeļa oderējumu), kausēšanas procesa kontroles un regulēšanas vienkāršība, higiēniska apstrāde. nosacījumiem. Turklāt indukcijas tīģeļa krāsnis raksturo: augstāka produktivitāte, pateicoties lielai īpatnējai (uz jaudas vienību) sildīšanas jaudai; spēja izkausēt cietu lādiņu, neatstājot metālu no iepriekšējā kausējuma (atšķirībā no kanālu krāsnīm); zema oderes masa salīdzinājumā ar metāla masu, kas samazina siltumenerģijas uzkrāšanos tīģeļa oderē, samazina krāsns termisko inerci un padara šāda veida kausēšanas krāsnis īpaši ērtas periodisks darbs ar pārtraukumiem starp karsējumiem, jo ​​īpaši mašīnbūves rūpnīcu veidņu un liešanas cehiem; krāsns kompaktums, kas ļauj vienkārši izolēt darba telpu no vide un veikt kausēšanu vakuumā vai noteikta sastāva gāzveida vidē. Tāpēc metalurģijā plaši tiek izmantotas vakuuma indukcijas tīģeļu krāsnis (ISV tips).

Līdzās indukcijas tīģeļa krāšņu priekšrocībām ir šādus trūkumus: salīdzinoši aukstu izdedžu klātbūtne (izdedžu temperatūra ir zemāka par metāla temperatūru), kas apgrūtina attīrīšanas procesu veikšanu augstas kvalitātes tēraudu kausēšanā; sarežģītas un dārgas elektroiekārtas; zema oderes izturība pie krasām temperatūras svārstībām tīģeļa oderes mazās termiskās inerces un šķidrā metāla erozijas dēļ elektrodinamisko parādību laikā. Tāpēc šādas krāsnis tiek izmantotas leģēto atkritumu pārkausēšanai, lai samazinātu elementu atkritumus.

Atsauces:
1. Egorovs A.V., Moržins A.F. Elektriskās krāsnis (tērauda ražošanai). M.: "Metalurģija", 1975, 352 lpp.

Indukcijas kausēšana ir process, ko plaši izmanto melno un krāsaino metālu metalurģijā. Kausēšana indukcijas sildīšanas ierīcēs bieži vien ir pārāka par kausēšanu ar kurināmo energoefektivitātes, produktu kvalitātes un ražošanas elastības ziņā. Šie iepriekš

modernās elektrotehnoloģijas

īpašības ir saistītas ar indukcijas krāšņu īpašajām fiziskajām īpašībām.

Indukcijas kausēšanas laikā cietais materiāls elektromagnētiskā lauka ietekmē tiek pārnests uz šķidru fāzi. Tāpat kā indukcijas karsēšanas gadījumā, izkusušajā materiālā rodas siltums džoula efekta dēļ no inducētās virpuļstrāvas. Primārā strāva, kas iet caur induktors, rada elektromagnētisko lauku. Neatkarīgi no tā, vai elektromagnētiskais lauks ir koncentrēts ar magnētiskām ķēdēm vai nē, savienoto induktors-slodzes sistēmu var attēlot kā transformatoru ar magnētisko ķēdi vai kā gaisa transformatoru. Sistēmas elektriskā efektivitāte ir ļoti atkarīga no feromagnētisko konstrukcijas elementu lauku ietekmējošajiem raksturlielumiem.

Līdzās elektromagnētiskajām un termiskajām parādībām indukcijas kušanas procesā svarīga loma ir arī elektrodinamiskajiem spēkiem. Šie spēki ir jāņem vērā, jo īpaši kausēšanas gadījumā jaudīgās indukcijas krāsnīs. Inducēto elektrisko strāvu mijiedarbība kausējumā ar radušos magnētisko lauku izraisa mehānisku spēku (Lorenca spēks)

Spiediens Kausējuma plūsmas

Rīsi. 7.21. Elektromagnētisko spēku darbība

Piemēram, kausējuma turbulentajai kustībai, ko izraisa spēki, ir ļoti liela nozīme gan labai siltuma pārnesei, gan nevadošu daļiņu sajaukšanai un saķerei kausējumā.

Ir divi galvenie indukcijas krāšņu veidi: indukcijas tīģeļa krāsnis (ITF) un indukcijas kanālu krāsnis (IKP). ITP izkusušo materiālu parasti iekrauj gabalos tīģelī (7.22. att.). Induktors pārklāj tīģeli un izkusušo materiālu. Tā kā magnētiskajā ķēdē nav koncentrēta lauka, elektromagnētiskais savienojums starp

modernās elektrotehnoloģijas

induktors un slodze ir ļoti atkarīga no keramikas tīģeļa sieniņu biezuma. Lai nodrošinātu augstu elektrisko efektivitāti, izolācijai jābūt pēc iespējas plānākai. No otras puses, oderei jābūt pietiekami biezai, lai izturētu termisko spriegumu un

metāla kustība. Tāpēc ir jāmeklē kompromiss starp elektriskajiem un stiprības kritērijiem.

Svarīgi indukcijas kausēšanas raksturlielumi IHF ir kausējuma un meniska kustība elektromagnētisko spēku darbības rezultātā. Kausējuma kustība nodrošina gan vienmērīgu temperatūras sadalījumu, gan viendabīgumu ķīmiskais sastāvs. Sajaukšanas efekts pie kausējuma virsmas samazina materiāla zudumus mazu partiju un piedevu pārkraušanas laikā. Neskatoties uz lēta materiāla izmantošanu, nemainīga sastāva kausējuma reproducēšana nodrošina augstu liešanas kvalitāti.

Atkarībā no izmēra, kausējamā materiāla veida un pielietojuma jomas ITP darbojas rūpnieciskā frekvencē (50 Hz) vai vidē.

modernās elektrotehnoloģijas

tos frekvencēs līdz 1000 Hz. Pēdējie kļūst arvien svarīgāki, pateicoties to augstajai efektivitātei čuguna un alumīnija kausēšanā. Tā kā kausējuma kustība pie nemainīgas jaudas tiek novājināta, palielinoties frekvencei, augstākās frekvencēs kļūst pieejamas lielākas īpatnējās jaudas un līdz ar to lielāka produktivitāte. Lielākas jaudas dēļ tiek saīsināts kušanas laiks, kas palielina procesa efektivitāti (salīdzinājumā ar krāsnīm, kas darbojas rūpnieciskā frekvencē). Ņemot vērā citas tehnoloģiskās priekšrocības, piemēram, elastību, mainot kausējamos materiālus, vidējas frekvences IHF ir izstrādātas kā jaudīgas kausēšanas iekārtas, kas pašlaik dominē čuguna lietuvēs. Mūsdienu lieljaudas vidējas frekvences ITP dzelzs kausēšanai ir līdz 12 tonnām un jauda līdz 10 MW. Rūpnieciskās frekvences ITP ir paredzētas lielākai jaudai nekā vidējas frekvences, līdz 150 tonnām dzelzs kausēšanai. Vannas intensīvai sajaukšanai ir īpaša nozīme viendabīgu sakausējumu, piemēram, misiņa kausēšanā, tāpēc šajā jomā plaši izmanto rūpnieciskās frekvences ITP. Līdztekus tīģeļu krāsnīm kausēšanai tās šobrīd tiek izmantotas arī šķidrā metāla noturēšanai pirms liešanas.

Saskaņā ar ITP enerģijas bilanci (7.23. att.) gandrīz visu veidu krāsnīm elektriskās efektivitātes līmenis ir aptuveni 0,8. Apmēram 20% no sākotnējās enerģijas tiek zaudēti induktorā Džo - siltuma veidā. Siltuma zudumu caur tīģeļa sieniņām attiecība pret kausējumā izraisītajiem siltuma zudumiem elektriskā enerģija sasniedz 10%, tātad kopējā krāsns efektivitāte ir aptuveni 0,7.

Otrs plaši izplatītais indukcijas krāšņu veids ir ICP. Tos izmanto liešanai, turēšanai un jo īpaši kausēšanai melno un krāsaino metālu metalurģijā. ICP parasti sastāv no keramikas vannas un vienas vai vairākām indukcijas vienībām (7.24. att.). AT

Principā indukcijas vienību var attēlot kā transformācijas vienību

ICP darbības princips prasa pastāvīgi slēgtu sekundāro cilpu, tāpēc šīs krāsnis darbojas ar kausējuma šķidro atlikumu. Noderīgs siltums galvenokārt rodas kanālā ar nelielu šķērsgriezumu. Kausējuma cirkulācija elektromagnētisko un termisko spēku iedarbībā nodrošina pietiekamu siltuma pārnesi uz lielāko daļu kausējuma vannā. Līdz šim ICP ir paredzēti rūpnieciskai frekvencei, bet pētnieciskais darbs tiek veikta augstākām frekvencēm. Pateicoties krāsns kompaktajai konstrukcijai un ļoti labajam elektromagnētiskajam savienojumam, tās elektriskā efektivitāte sasniedz 95%, bet kopējā efektivitāte sasniedz 80% un pat 90% atkarībā no kausējamā materiāla.

Atbilstoši tehnoloģiskajiem nosacījumiem dažādās ICP pielietošanas jomās ir nepieciešami dažādi indukcijas kanālu dizaini. Viena kanāla krāsnis galvenokārt tiek izmantotas turēšanai un liešanai,

modernās elektrotehnoloģijas

retāka tērauda kausēšana pie uzstādītajām jaudām līdz 3 MW. Krāsaino metālu kausēšanai un turēšanai priekšroka dodama divkanālu konstrukcijai, nodrošinot labākais lietojums enerģiju. Alumīnija kausēšanas iekārtās kanāli ir taisni, lai tos varētu viegli tīrīt.

Alumīnija, vara, misiņa un to sakausējumu ražošana ir galvenā ICP pielietojuma joma. Mūsdienās jaudīgākie ICP ar jaudu

Alumīnija kausēšanai izmanto līdz 70 tonnām un jaudu līdz 3 MW. Līdzās augstajai elektriskajai efektivitātei alumīnija ražošanā ļoti svarīgi ir zemi kušanas zudumi, kas nosaka ICP izvēli.

Daudzsološi indukcijas kausēšanas tehnoloģijas pielietojumi ir augstas tīrības metālu, piemēram, titāna un tā sakausējumu ražošana aukstā tīģeļa indukcijas krāsnīs un keramikas, piemēram, cirkonija silikāta un cirkonija oksīda, kausēšana.

Kausējot indukcijas krāsnīs, skaidri izpaužas indukcijas karsēšanas priekšrocības, piemēram, augsts enerģijas blīvums un produktivitāte, kausējuma homogenizācija maisīšanas rezultātā, precīza

modernās elektrotehnoloģijas

enerģijas un temperatūras kontrole, kā arī automātiskās procesa vadības vienkāršība, ērta manuāla vadība un liela elastība. Augstā elektriskā un termiskā efektivitāte apvienojumā ar zemiem kušanas zudumiem un tādējādi izejmateriālu ietaupījumu rada zemu īpatnējais patēriņš enerģētikas un vides konkurētspēja.

Indukcijas kausēšanas ierīču pārākums pār degvielas ierīcēm nepārtraukti pieaug, pateicoties praktiskiem pētījumiem, ko atbalsta skaitliskās metodes elektromagnētisko un hidrodinamisko problēmu risināšanai. Kā piemēru var atzīmēt ICP tērauda korpusa iekšējo pārklājumu ar vara sloksnēm vara kausēšanai. Virpuļstrāvu radīto zudumu samazināšana paaugstināja krāsns efektivitāti par 8%, un tā sasniedza 92%.

Indukcijas kausēšanas ekonomisko rādītāju turpmāka uzlabošana ir iespējama, izmantojot modernās tehnoloģijas vadības ierīces, piemēram, tandēma vai dubultā jaudas vadība. Diviem tandēma ITP ir viens barošanas avots, un, kamēr vienā notiek kausēšana, kausētais metāls tiek turēts otrā, lai to ielietu. Strāvas avota pārslēgšana no vienas krāsns uz citu palielina tās izmantošanu. Šī principa tālāka attīstība ir dubultā padeves vadība (7.25. att.), kas nodrošina nepārtrauktu vienlaicīgu krāšņu darbību bez pārslēgšanas, izmantojot īpašu procesu vadības automatizāciju. Jāņem vērā arī tas, ka kausēšanas ekonomikas neatņemama sastāvdaļa ir kopējās reaktīvās jaudas kompensācija.

Noslēgumā, lai demonstrētu enerģiju un materiālus taupošas indukcijas tehnoloģijas priekšrocības, var salīdzināt alumīnija kausēšanas degvielas un elektrotermiskās metodes. Rīsi. 7.26 uzrāda būtisku enerģijas patēriņa samazinājumu uz tonnu alumīnija, kausējot

7. nodaļa

□ metāla zudums; Shch kausēšana

modernās elektrotehnoloģijas

indukcijas kanālu krāsns ar jaudu 50 tonnas.Galīgā patērētā enerģija tiek samazināta par aptuveni 60%, bet primārā enerģija par 20%. Tajā pašā laikā ievērojami samazinās CO2 emisijas. (Visi aprēķini ir balstīti uz tipisku Vācijas enerģijas konversiju un CO2 emisijām no jauktām spēkstacijām). Iegūtie rezultāti uzsver metāla zudumu īpašo ietekmi kausēšanas laikā, kas saistīta ar tā oksidēšanos. To kompensācija prasa lielus papildu enerģijas izdevumus. Zīmīgi, ka vara ražošanā arī metālu zudumi kausēšanas laikā ir lieli un tie jāņem vērā, izvēloties vienu vai otru kausēšanas tehnoloģiju.

Pasaulē jau ir izveidotas vispāratzītas metāla un tērauda ražošanas tehnoloģijas, kuras mūsdienās izmanto metalurģijas uzņēmumi. Tie ietver: pārveidotāja metodi metāla ražošanai, velmēšanai, vilkšanai, liešanai, štancēšanai, kalšanai, presēšanai utt. Tomēr mūsdienu apstākļos visizplatītākā ir metāla un tērauda pārkausēšana konvektoros, martena krāsnīs un elektriskās krāsnīs. Katrai no šīm tehnoloģijām ir vairāki trūkumi un priekšrocības. Tomēr vispilnīgākais un jaunākās tehnoloģijasšodien ir tērauda ražošana elektriskās krāsnīs. Pēdējo galvenās priekšrocības salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām ir augsta produktivitāte un videi draudzīgums. Apsveriet, kā ar savām rokām salikt ierīci, kurā metāls tiks izkausēts mājās.

Maza izmēra indukcijas elektriskā krāsns metālu kausēšanai mājas apstākļos

Metālu kausēšana mājās ir iespējama, ja jums ir elektriskā krāsns, ko varat izdarīt pats. Apsveriet induktīvās maza izmēra elektriskās krāsns izveidi homogēnu sakausējumu (OS) ražošanai. Salīdzinot ar analogiem, izveidotā instalācija atšķirsies ar šādām iezīmēm:

• zemas izmaksas (līdz 10 000 rubļu), savukārt analogu izmaksas ir no 150 000 rubļu;
• regulēšanas iespēja temperatūras režīms;
• metālu ātrkausēšanas iespēja nelielos apjomos, kas ļauj instalāciju izmantot ne tikai zinātnes jomā, bet arī, piemēram, juvelierizstrādājumu, zobārstniecības jomās u.c.
• sildīšanas vienmērīgums un ātrums;
• iespēja ievietot darba korpusu krāsnī vakuumā;
• salīdzinoši mazi izmēri;
• zems trokšņa līmenis, gandrīz pilnīgs dūmu trūkums, kas palielinās darba produktivitāti, strādājot ar instalāciju;
• spēja strādāt gan no vienfāzes, gan no trīsfāžu tīkla.

Shematiska tipa izvēle

Visbiežāk, būvējot indukcijas sildītājus, tiek izmantoti trīs galvenie ķēžu veidi: pustilts, asimetrisks tilts un pilns tilts. Projektējot šo instalāciju, tika izmantotas divu veidu ķēdes - pustilts un pilnais tilts ar frekvences regulēšanu. Šo izvēli noteica nepieciešamība pēc jaudas koeficienta kontroles. Problēma radās ar rezonanses režīma uzturēšanu ķēdē, jo ar tās palīdzību var noregulēt nepieciešamo jaudas vērtību. Ir divi veidi, kā kontrolēt rezonansi:

• mainot kapacitāti;
• mainot frekvenci.

Mūsu gadījumā rezonanse tiek uzturēta, regulējot frekvenci. Tieši šī funkcija izraisīja ķēdes veida izvēli ar frekvences regulēšanu.

Ķēdes komponentu analīze

Analizējot indukcijas krāsns darbību metāla kausēšanai mājās (IP), var izdalīt trīs galvenās daļas: ģeneratoru, barošanas bloku un barošanas bloku. Lai nodrošinātu nepieciešamo frekvenci iekārtas darbības laikā, tiek izmantots ģenerators, kas, lai izvairītos no traucējumiem no citiem iekārtas mezgliem, tiek savienots ar tiem caur galvanisko risinājumu transformatora veidā. Strāvas sprieguma ķēdes nodrošināšanai ir nepieciešams barošanas bloks, kas nodrošina drošu un uzticamu konstrukcijas spēka elementu darbību. Faktiski tas ir barošanas bloks, kas ģenerē nepieciešamos jaudīgos signālus, lai ķēdes izejā izveidotu vēlamo jaudas koeficientu.

1. attēlā parādīta vispārīga indukcijas instalācijas shematiska diagramma.

Izveidojiet elektroinstalācijas shēmu

Elektroinstalācijas shēma (elektroinstalācija), kurā parādīti savienojumi sastāvdaļas izstrādājumiem un nosaka vadus, kabeļus, kas veido šos savienojumus, kā arī to pieslēgšanas vietas.

Instalācijas turpmākās uzstādīšanas ērtībām tika izstrādāta savienojuma shēma, kas atspoguļo galvenos kontaktus starp krāsns funkcionālajiem blokiem (2. att.).

Frekvences ģenerators

Sarežģītākais IP bloks ir ģenerators. Tas nodrošina vēlamo instalācijas darbības frekvenci un rada sākotnējos apstākļus rezonanses ķēdes iegūšanai. Kā svārstību avots tiek izmantots specializēts KR1211EU1 tipa elektronisko impulsu regulators (3. att.). Šī izvēle bija saistīta ar šīs mikroshēmas spēju darboties diezgan plašā frekvenču diapazonā (līdz 5 MHz), kas ļauj iegūt lielu jaudas vērtību pie ķēdes barošanas bloka izejas.

4.5. attēlā parādīta frekvences ģeneratora shematiska diagramma un elektriskās plates shēma.

Mikroshēma KR1211EU1 ģenerē noteiktas frekvences signālus, kurus var mainīt, izmantojot vadības rezistoru, kas uzstādīts ārpus mikroshēmas. Turklāt signāli krīt uz tranzistoriem, kas darbojas atslēgas režīmā. Mūsu gadījumā silīcijs FET ar izolētiem vārtiem tips KP727. To priekšrocības ir šādas: maksimālā pieļaujamā impulsa strāva, ko tie var izturēt, ir 56 A; maksimālais spriegums ir 50 V. Šo indikatoru diapazons mums ir pilnībā piemērots. Bet saistībā ar to radās ievērojamas pārkaršanas problēma. Lai atrisinātu šo problēmu, ir nepieciešams atslēgas režīms, kas samazinās laiku, ko tranzistori pavada darba stāvoklī.

Enerģijas padeve

Šis bloks nodrošina strāvas padevi instalācijas izpildvienībām. Tās galvenā iezīme ir iespēja strādāt no vienfāzes un trīsfāžu tīkla. 380 V barošanas avots tiek izmantots, lai uzlabotu jaudas koeficientu, kas izkliedēts induktorā.

Ieejas spriegums tiek pievadīts taisngrieža tiltam, kas pārvērš 220V maiņstrāvas spriegumu pulsējošā līdzstrāvas spriegumā. Uz tilta izejām ir pievienoti glabāšanas kondensatori, kas pēc slodzes noņemšanas no iekārtas saglabā nemainīgu sprieguma līmeni. Lai nodrošinātu uzstādīšanas uzticamību, iekārta ir aprīkota ar automātisku slēdzi.

Strāvas bloks

Šis bloks nodrošina tiešu signāla pastiprināšanu un rezonanses ķēdes izveidi, mainot apļa kapacitāti. Signāli no ģeneratora nonāk tranzistoros, kas darbojas pastiprināšanas režīmā. Tādējādi tie, atveroties dažādos laika punktos, uzbudina atbilstošo elektriskās ķēdes ejot cauri pakāpju transformatoram un laižot caur to jaudas strāvu dažādos virzienos. Rezultātā pie transformatora izejas (Tr1) mēs iegūstam palielinātu signālu ar noteiktu frekvenci. Šis signāls tiek pielietots instalācijai ar induktors. Instalācija ar induktors (shēmā Tr2) sastāv no induktora un kondensatoru komplekta (C13 - Sp). Kondensatoriem ir īpaši izvēlēta kapacitāte un izveidot svārstību ķēde, kas ļauj regulēt induktivitātes līmeni. Šai ķēdei jādarbojas rezonanses režīmā, kas izraisa strauju signāla frekvences pieaugumu induktorā un indukcijas strāvu palielināšanos, kā rezultātā notiek faktiskā sildīšana. 7. attēlā parādīts ķēdes shēma indukcijas krāsns barošanas bloks.

Induktors un tā darba iezīmes

Induktors - īpaša ierīce enerģijas pārnešanai no strāvas avota uz produktu, tā uzsilst. Induktorus parasti izgatavo no vara caurulēm. Darbības laikā tas tiek atdzesēts ar tekošu ūdeni.

Krāsaino metālu kausēšana mājās, izmantojot indukcijas krāsni, sastāv no indukcijas strāvu iekļūšanas metālu vidū, kas rodas sakarā ar induktora spailēm pielikto sprieguma izmaiņu augsto frekvenci. Instalācijas jauda ir atkarīga no pielietotā sprieguma lieluma un tā frekvences. Frekvence ietekmē indukcijas strāvu intensitāti un attiecīgi temperatūru induktora vidū. Jo lielāka ir uzstādīšanas biežums un darbības laiks, jo labāk tiek sajaukti metāli. Pats induktors un indukcijas strāvu plūsmas virzieni parādīti 8. attēlā.

Lai panāktu viendabīgu sajaukšanos un izvairītos no sakausējuma piesārņošanas ar svešiem elementiem, piemēram, elektrodiem no sakausējuma tvertnes, tiek izmantots reversās spoles induktors, kā parādīts 9. attēlā. Pateicoties šai spolei, tiek izveidots elektromagnētiskais lauks, kas notur metālu. gaisā, pārspējot Zemes gravitācijas spēku.

Rūpnīcas galīgā montāža

Katrs no blokiem ir piestiprināts pie indukcijas krāsns korpusa, izmantojot īpašus statīvus. Tas tiek darīts, lai izvairītos no nevēlamiem strāvu nesošo daļu kontaktiem ar paša korpusa metāla pārklājumu (10. att.).

Drošam darbam ar instalāciju tā ir pilnībā noslēgta ar stipru korpusu (11. att.), lai izveidotu barjeru starp bīstamiem konstrukcijas elementiem un ar to strādājoša cilvēka ķermeni.

Indukcijas instalācijas uzstādīšanas ērtībai kopumā tika izveidots indikācijas panelis metroloģisko ierīču izvietošanai, ar kura palīdzību tiek kontrolēti visi instalācijas parametri. Šādas metroloģiskās ierīces ietver: ampērmetru, kas parāda strāvu induktorā, voltmetru, kas savienots ar induktora izeju, temperatūras indikatoru un signāla ģenerēšanas frekvences regulatoru. Visi iepriekš minētie parametri ļauj regulēt indukcijas iekārtas darbības režīmus. Tāpat dizains ir aprīkots ar manuālu aktivizēšanas sistēmu un apkures procesu indikācijas sistēmu. Ar seansu palīdzību ierīcēs faktiski tiek kontrolēta instalācijas darbība kopumā.

Maza izmēra indukcijas instalācijas dizains ir diezgan sarežģīts. tehnoloģiskais process, jo tai ir jānodrošina atbilstība liels skaits kritērijs, piemēram: dizaina ērtība, mazs izmērs, pārnesamība utt. Šī instalācija darbojas pēc bezkontakta enerģijas pārneses uz objektu principa, uzsilst. Indukcijas strāvu mērķtiecīgas kustības rezultātā induktorā tieši notiek pats kušanas process, kura ilgums ir vairākas minūtes.

Šīs instalācijas izveide ir diezgan izdevīga, jo tās pielietojuma joma ir neierobežota, sākot ar izmantošanu parastajiem laboratorijas darbi un beidzot ar sarežģītu viendabīgu sakausējumu ražošanu no ugunsizturīgiem metāliem.

Indukcijas krāsnis tiek izmantotas metālu kausēšanai, un tās izceļas ar to, ka tās silda ar elektriskās strāvas palīdzību. Strāvas ierosme notiek induktorā vai drīzāk nemaināmā laukā.

Šādās konstrukcijās enerģija tiek pārveidota vairākas reizes (šajā secībā):

• elektromagnētiskajā
• elektriskās;
• termiski.

Šādas krāsnis ļauj izmantot siltumu no maksimālā efektivitāte, kas nav pārsteidzoši, jo tie ir vispilnīgākie no visiem esošie modeļi strādājot pie elektrības.

Piezīme! Indukcijas konstrukcijas ir divu veidu - ar vai bez serdes. Pirmajā gadījumā metāls tiek ievietots cauruļveida teknē, kas atrodas ap induktors. Kodols atrodas pašā induktorā. Otro iespēju sauc par tīģeli, jo tajā metāls ar tīģeli jau atrodas indikatora iekšpusē. Protams, par kādu kodolu šajā gadījumā nevar būt ne runas.

Šodienas rakstā mēs runāsim par to, kā padarītDIY indukcijas krāsns.

Starp daudzajām priekšrocībām ir šādas:

• vides tīrība un drošība;
• palielināta kausējuma viendabīgums metāla aktīvas kustības dēļ;
• ātrums - cepeškrāsni var izmantot gandrīz uzreiz pēc ieslēgšanas;
• enerģijas zona un fokusēta orientācija;
• augsts kušanas ātrums;
• sakausējošo vielu atkritumu trūkums;
• spēja regulēt temperatūru;
• daudzas tehniskas iespējas.

Bet ir arī trūkumi.

1. Izdedžus silda metāls, kā rezultātā tiem ir zema temperatūra.
2. Ja izdedži ir auksti, tad no metāla ir ļoti grūti noņemt fosforu un sēru.
3. Starp spoli un kūstošo metālu magnētiskais lauks izkliedējas, tāpēc būs jāsamazina oderes biezums. Tas drīz novedīs pie tā, ka pati odere neizdosies.

Video - Indukcijas krāsns

Rūpnieciskais pielietojums

Abas konstrukcijas iespējas tiek izmantotas dzelzs, alumīnija, tērauda, ​​magnija, vara un dārgmetālu kausēšanai. Šādu konstrukciju lietderīgais apjoms var svārstīties no vairākiem kilogramiem līdz vairākiem simtiem tonnu.

Rūpnieciskai lietošanai paredzētās krāsnis ir sadalītas vairākos veidos.

1. Vidējās frekvences konstrukcijas parasti izmanto mašīnbūvē un metalurģijā. Ar to palīdzību tiek izkausēts tērauds, un, izmantojot grafīta tīģeļus, tiek izkausēti arī krāsainie metāli.
2. Dzelzs kausēšanā tiek izmantotas rūpnieciskās frekvences konstrukcijas.
3. Pretestības konstrukcijas paredzētas alumīnija, alumīnija sakausējumu, cinka kausēšanai.

Piezīme! Tieši indukcijas tehnoloģija veidoja pamatu populārākām ierīcēm – mikroviļņu krāsnīm.

mājas lietošanai

Acīmredzamu iemeslu dēļ indukcijas kausēšanas krāsni mājās izmanto reti. Bet rakstā aprakstītā tehnoloģija ir atrodama gandrīz visās modernas mājas un dzīvokļi. Tās ir iepriekš minētās mikroviļņu krāsnis, indukcijas plītis un elektriskās krāsnis.

Apsveriet, piemēram, plāksnes. Tie uzsilda traukus induktīvās virpuļstrāvas dēļ, kā rezultātā uzsilšana notiek gandrīz acumirklī. Raksturīgi, ka nav iespējams ieslēgt degli, uz kura nav trauku.

efektivitāte indukcijas plītis sasniedz 90%. Salīdzinājumam: elektriskajām plītīm tas ir aptuveni 55-65%, bet gāzes plītim - ne vairāk kā 30-50%. Bet godīgi sakot, ir vērts atzīmēt, ka aprakstīto krāšņu darbībai ir nepieciešami īpaši trauki.

Pašdarināta indukcijas krāsns

Ne tik sen vietējie radio amatieri skaidri pierādīja, ka jūs pats varat izgatavot indukcijas krāsni. Šodien tādu ir daudz dažādas shēmas un ražošanas tehnoloģijas, taču esam iedevuši tikai populārākās no tām, kas nozīmē visefektīvākās un vieglāk izpildāmās.

Indukcijas krāsns no augstfrekvences ģeneratora

Zemāk ir elektriskā ķēde paštaisītas ierīces izgatavošanai no augstfrekvences (27,22 megaherci) ģeneratora.

Montāžai papildus ģeneratoram ir nepieciešamas četras lieljaudas spuldzes un smaga lampiņa gatavības indikatoram.

Piezīme! Galvenā atšķirība starp krāsni, kas izgatavota saskaņā ar šo shēmu, ir kondensatora rokturis - šajā gadījumā tas atrodas ārpusē.

Turklāt spolē (induktorā) esošais metāls izkusīs mazākās jaudas ierīcē.

Gatavojot ir jāpatur prātā dažas lietas svarīgi punkti, kas ietekmē metāla dēļa ātrumu. Tas ir:

• jauda;
• biežums;
• virpuļu zudumi;
• siltuma pārneses ātrums;
• histerēzes zudums.

Ierīce tiks darbināta no standarta 220 V tīkla, bet ar iepriekš uzstādītu taisngriezi. Ja krāsns ir paredzēta telpas apkurei, tad ieteicams izmantot nihroma spirāli, bet, ja kausēšanai, tad grafīta birstes. Iepazīsimies ar katru no struktūrām sīkāk.

Video - Metināšanas invertora dizains

Dizaina būtība ir šāda: ir uzstādīts pāris grafīta suku, un starp tām ielej pulverveida granītu, pēc tam tiek pievienots pazeminošs transformators. Raksturīgi, ka kausējot nevar baidīties no elektriskās strāvas trieciena, jo nav nepieciešams izmantot 220 V.

Montāžas tehnoloģija

Solis 1. Pamatne ir salikta - šamota ķieģeļu kaste ar izmēriem 10x10x18 cm, uzklāta uz ugunsizturīgas flīzes.

2. solis. Bokss tiek pabeigts ar azbesta kartonu. Pēc samitrināšanas ar ūdeni materiāls mīkstina, kas ļauj tam piešķirt jebkādu formu. Ja vēlaties, konstrukciju var ietīt ar tērauda stiepli.

Piezīme! Kastes izmēri var atšķirties atkarībā no transformatora jaudas.

3. darbība Labākais variants grafīta krāsnij - transformators no metināšanas mašīna ar jaudu 0,63 kW. Ja transformators paredzēts 380 V, tad to var pārtīt, lai gan daudzi pieredzējuši elektriķi saka, ka var atstāt visu kā ir.

Solis 4. Transformators ir ietīts ar plānu alumīniju – tā konstrukcija ekspluatācijas laikā ļoti nesakarst.

Solis 5. Uzstādītas grafīta birstes, kastes apakšā uzlikts māla substrāts - tā kausušais metāls neizplatīsies.

Šādas krāsns galvenā priekšrocība ir augstā temperatūra, kas ir piemērota pat platīna vai pallādija kausēšanai. Bet starp mīnusiem ir transformatora straujā sildīšana, neliels tilpums (vienā reizē var izkausēt ne vairāk kā 10 g). Šī iemesla dēļ lielu tilpumu kausēšanai būs nepieciešams atšķirīgs dizains.

Tātad liela apjoma metāla kausēšanai ir nepieciešama krāsns ar nihroma stiepli. Dizaina darbības princips ir pavisam vienkāršs: nihroma spirālei tiek pievadīta elektriskā strāva, kas uzsilst un izkausē metālu. Tīmeklī ir daudz dažādu formulu stieples garuma aprēķināšanai, taču tās visas principā ir vienādas.

Solis 1. Spirālei tiek izmantots nihroms ø0,3 mm, apmēram 11 m garš.

2. solis. Vadam jābūt uztītam. Lai to izdarītu, nepieciešama taisna vara caurule ø5 mm - uz tās ir uztīta spirāle.

Solis 3. Kā tīģelis tiek izmantota neliela keramikas caurule ø1,6 cm un 15 cm garumā.Viens caurules gals ir aizbāzts ar azbesta vītni - tāpēc izkusušais metāls neiztecēs.

4. solis. Pēc veiktspējas pārbaudes un spirāle tiek uzlikta ap cauruli. Tajā pašā laikā starp pagriezieniem tiek novietots tas pats azbesta pavediens - tas novērsīs īssavienojumu un ierobežos skābekļa piekļuvi.

Solis 5. Gatavo spoli ievieto kārtridžā no lieljaudas lampas. Šādas kasetnes parasti ir keramikas un tām ir nepieciešamais izmērs.

Šāda dizaina priekšrocības:

• augsta produktivitāte (līdz 30 g vienā piegājienā);
• ātra sildīšana (apmēram piecas minūtes) un ilga dzesēšana;
• lietošanas vienkāršība - ērti ieliet metālu veidnēs;
• ātra spirāles nomaiņa izdegšanas gadījumā.

Bet, protams, ir arī trūkumi:

• nihroms izdeg, īpaši, ja spirāle ir slikti izolēta;
• nedrošība - ierīce ir pievienota tīklam 220 V.

Piezīme! Jūs nevarat pievienot plīts metālu, ja iepriekšējā porcija jau ir izkususi. AT citādi viss materiāls izkliedēsies pa istabu, turklāt var traumēt acis.

Kā secinājums

Kā redzat, jūs joprojām varat patstāvīgi izgatavot indukcijas krāsni. Bet, godīgi sakot, aprakstītais dizains (tāpat kā viss, kas pieejams internetā) nav gluži krāsns, bet gan Kukhtetsky laboratorijas invertors. Savāc pilnu indukcijas dizains mājās tas vienkārši nav iespējams.