Parimi i ngrohjes me induksion është shndërrimi i energjisë së një fushe elektromagnetike të zhytur nga një objekt i nxehtë përçues elektrik në energji termike.

Në instalimet e ngrohjes me induksion, një fushë elektromagnetike krijohet nga një induktor, i cili është një spirale cilindrike me shumë rrotullime (solenoid). Një variabël kalon përmes induktorit elektricitet, duke rezultuar në një fushë magnetike alternative që ndryshon në kohë rreth induktorit. Ky është transformimi i parë i energjisë së një fushe elektromagnetike, i përshkruar nga ekuacioni i parë i Maxwell.

Objekti që do të ngrohet vendoset brenda ose pranë induktorit. Fluksi i ndryshimit (në kohë) i vektorit të induksionit magnetik i krijuar nga induktori depërton në objektin e nxehtë dhe nxit fushe elektrike. Linjat elektrike të kësaj fushe janë të vendosura në një plan pingul me drejtimin e fluksit magnetik dhe janë të mbyllura, d.m.th., fusha elektrike në objektin e ndezur ka një karakter vorbull. Nën veprimin e një fushe elektrike, sipas ligjit të Ohm-it, lindin rrymat e përcjelljes (rrymat vorbull). Ky është transformimi i dytë i energjisë së fushës elektromagnetike, i përshkruar nga ekuacioni i dytë Maxwell.

Në një objekt të nxehtë, energjia e fushës elektrike alternative të induktuar shndërrohet në mënyrë të pakthyeshme në nxehtësi. Një shpërndarje e tillë termike e energjisë, që rezulton në ngrohjen e objektit, përcaktohet nga ekzistenca e rrymave përcjellëse (rrymat vorbull). Ky është transformimi i tretë i energjisë së fushës elektromagnetike, dhe raporti i energjisë i këtij transformimi përshkruhet nga ligji Lenz-Joule.

Transformimet e përshkruara të energjisë së fushës elektromagnetike bëjnë të mundur:
1) transferoni energjinë elektrike të induktorit në objektin e nxehtë pa përdorur kontakte (ndryshe nga furrat e rezistencës)
2) lirojë nxehtësinë direkt në objektin e ndezur (e ashtuquajtura "furrë me një burim të brendshëm ngrohjeje" në terminologjinë e Prof. N.V. Okorokov), si rezultat i së cilës përdorimi i energjisë termike është më i përsosuri dhe shkalla e ngrohjes. rritet ndjeshëm (krahasuar me të ashtuquajturat " furrat me një burim ngrohjeje të jashtme).

Madhësia e fuqisë së fushës elektrike në një objekt të nxehtë ndikohet nga dy faktorë: madhësia e fluksit magnetik, d.m.th., numri i linjave të fushës magnetike që depërtojnë në objekt (ose të shoqëruara me objektin e nxehtë) dhe frekuenca e furnizimit. rryma, d.m.th., frekuenca e ndryshimeve (në kohë) të fluksit magnetik të lidhur me objektin e nxehtë.

Kjo bën të mundur kryerjen e dy llojeve të instalimeve të ngrohjes me induksion, të cilat ndryshojnë si në dizajn ashtu edhe në vetitë operacionale: njësi induksioni me dhe pa bërthamë.

Sipas qëllimit teknologjik, instalimet e ngrohjes me induksion ndahen në furrat e shkrirjes për shkrirjen e metaleve dhe instalimet e ngrohjes për trajtimit të ngrohjes(forcim, kalitje), për nëpërmjet ngrohjes së pjesëve të punës më parë deformim plastik(falsifikim, stampim), për saldim, saldim dhe sipërfaqe, për trajtim kimik dhe termik të produkteve etj.

Sipas frekuencës së ndryshimit të rrymës që furnizon instalimin e ngrohjes me induksion, ekzistojnë:
1) instalimet e frekuencës industriale (50 Hz), të mundësuara nga rrjeti elektrik direkt ose përmes transformatorëve të uljes;
2) instalime me frekuencë të shtuar (500-10000 Hz), të mundësuar nga konvertuesit e frekuencës elektrike ose gjysmëpërçuese;
3) instalime me frekuencë të lartë (66,000-440,000 Hz e lart), të mundësuara nga gjeneratorë elektronikë me tuba.

Njësitë e ngrohjes me induksion thelbësor

Në furrën e shkrirjes (Fig. 1), një induktor cilindrik me shumë rrotullime i bërë nga një tub i profilizuar prej bakri është montuar në një bërthamë të mbyllur të bërë nga fletë çeliku elektrik (trashësia e fletës 0,5 mm). Një shtresë qeramike zjarrduruese vendoset rreth induktorit me një kanal të ngushtë unazor (horizontal ose vertikal) ku ndodhet metali i lëngshëm. Kusht i domosdoshëm puna është një unazë e mbyllur përçuese elektrike. Prandaj, është e pamundur të shkrihen pjesë individuale të metalit të ngurtë në një furre të tillë. Për të ndezur furrën, është e nevojshme të derdhni një pjesë të metalit të lëngshëm nga një furre tjetër në kanal ose të lini një pjesë të metalit të lëngshëm nga shkrirja e mëparshme (kapaciteti i mbetur i furrës).

Fig.1. Skema e pajisjes së induksionit furre me kanale: 1 - tregues; 2 - metal; 3 - kanal; 4 - qark magnetik; Ф - fluksi magnetik kryesor; Ф 1р dhe Ф 2р - flukse magnetike të shpërndarjes; U 1 dhe I 1 - tension dhe rrymë në qarkun e induktorit; I 2 - rryma e përcjelljes në metal

Në qarkun magnetik të çelikut të furrës së kanalit të induksionit, një fluks i madh magnetik pune është i mbyllur, dhe vetëm një pjesë e vogël e fluksit magnetik total të krijuar nga induktori mbyllet përmes ajrit në formën e një fluksi shpërndarës. Prandaj, furrat e tilla funksionojnë me sukses në frekuencë industriale (50 Hz).

Aktualisht, ekziston një numër i madh i llojeve dhe modeleve të furrave të tilla të zhvilluara në VNIIETO (njëfazore dhe shumëfazore me një dhe disa kanale, me një kanal të mbyllur vertikal dhe horizontal forma të ndryshme). Këto furra përdoren për shkrirjen e metaleve me ngjyra dhe lidhjeve me një pikë shkrirjeje relativisht të ulët, si dhe për prodhimin e gizës me cilësi të lartë. Kur shkrihet gize, furra përdoret ose si grumbullues (përzierës) ose si njësi shkrirjeje. Dizajni dhe specifikimet furrat moderne me kanal induksioni jepen në literaturën speciale.

Njësitë e ngrohjes me induksion pa bërthamë

Në furrën e shkrirjes (Fig. 2), metali i shkrirë ndodhet në një kavanoz qeramike të vendosur brenda një induktori cilindrik me shumë rrotullime. i bërë nga një tub i profilizuar prej bakri nëpër të cilin kalohet uji ftohës. Mund të mësoni më shumë rreth dizajnit të induktorit.

Mungesa e një bërthame çeliku çon në një rritje të mprehtë të fluksit magnetik të rrjedhjes; numri i linjave magnetike të forcës të lidhura me metalin në kavanoz do të jetë jashtëzakonisht i vogël. Kjo rrethanë kërkon një rritje përkatëse në frekuencën e ndryshimit (në kohë) të fushës elektromagnetike. Prandaj, për funksionimin efikas të furrave me kavanoz me induksion, është e nevojshme që ato të ushqehen me rryma me frekuencë të shtuar dhe në disa raste të larta nga konvertuesit e duhur të rrymës. Furrat e tilla kanë një faktor fuqie natyrale shumë të ulët (cos φ=0.03-0.10). Prandaj, është e nevojshme të përdoren kondensatorë për të kompensuar fuqinë reaktive (induktive).

Aktualisht, ekzistojnë disa lloje të furrave me kavanoz me induksion të zhvilluara në VNIIETO në formën e diapazoneve të madhësive të përshtatshme (përsa i përket kapacitetit) të frekuencës së lartë, të lartë dhe industriale, për shkrirjen e çelikut (lloji IST).

Oriz. 2. Skema e pajisjes së furrës së furrës me induksion: 1 - induktor; 2 - metal; 3 - Crucible (shigjetat tregojnë trajektoren e qarkullimit të metalit të lëngshëm si rezultat i fenomeneve elektrodinamike)

Përparësitë e furrave të kavanozit janë si më poshtë: nxehtësia e lëshuar drejtpërdrejt në metal, uniformitet i lartë i metalit në përbërjen kimike dhe temperaturën, nuk ka burime të ndotjes së metalit (përveç veshjes së kavanozit), lehtësia e kontrollit dhe rregullimit të procesit të shkrirjes, puna higjienike. kushtet. Përveç kësaj, furrat me kavanoz me induksion karakterizohen nga: produktivitet më i lartë për shkak të fuqisë së lartë të ngrohjes specifike (për njësi të kapacitetit); aftësia për të shkrirë një ngarkesë të fortë pa lënë metal nga shkrirja e mëparshme (ndryshe nga furrat e kanalit); masë e ulët e veshjes në krahasim me masën e metalit, e cila zvogëlon akumulimin e energjisë termike në rreshtimin e krusit, zvogëlon inercinë termike të furrës dhe i bën furrat e shkrirjes të këtij lloji jashtëzakonisht të përshtatshme për punë periodike me ndërprerje ndërmjet ngrohjeve, veçanërisht për dyqanet e formuara dhe shkritoret e impianteve të makinerive; kompaktësia e furrës, e cila ju lejon të izoloni thjesht hapësirën e punës nga mjedisi dhe për të kryer shkrirjen në vakum ose në një mjedis të gaztë të një përbërje të caktuar. Prandaj, furrat me induksion me vakum (lloji ISV) përdoren gjerësisht në metalurgji.

Së bashku me avantazhet e furrave me kavanoz me induksion, ekzistojnë mangësitë e mëposhtme: prania e skorjeve relativisht të ftohta (temperatura e skorjes është më e ulët se temperatura e metalit), gjë që e bën të vështirë kryerjen e proceseve të rafinimit në shkrirjen e çeliqeve të cilësisë së lartë; pajisje elektrike komplekse dhe të shtrenjta; qëndrueshmëri e ulët e rreshtimit në luhatje të mprehta të temperaturës për shkak të inercisë së vogël termike të veshjes së krusit dhe efektit gërryes të metalit të lëngshëm gjatë fenomeneve elektrodinamike. Prandaj, furrat e tilla përdoren për shkrirjen e mbeturinave të aliazhuara në mënyrë që të zvogëlohen mbetjet e elementeve.

Referencat:
1. Egorov A.V., Morzhin A.F. Furrat elektrike (për prodhimin e çelikut). M.: "Metalurgji", 1975, 352 f.

Shkrirja me induksion është një proces i përdorur gjerësisht në metalurgjinë me ngjyra dhe me ngjyra. Shkrirja në pajisjet e ngrohjes me induksion shpesh është superiore ndaj shkrirjes me karburant për sa i përket efikasitetit të energjisë, cilësisë së produktit dhe fleksibilitetit të prodhimit. Këto para

teknologji moderne elektrike

vetitë janë për shkak të karakteristikave specifike fizike të furrave me induksion.

Gjatë shkrirjes me induksion, një material i ngurtë transferohet në një fazë të lëngshme nën ndikimin e një fushe elektromagnetike. Ashtu si në rastin e ngrohjes me induksion, nxehtësia gjenerohet në materialin e shkrirë për shkak të efektit Joule nga rrymat vorbulla të induktuara. Rryma kryesore që kalon përmes induktorit krijon një fushë elektromagnetike. Pavarësisht nëse fusha elektromagnetike është e përqendruar nga qarqet magnetike apo jo, sistemi i ngarkuar me induktor mund të përfaqësohet si një transformator me një qark magnetik ose si një transformator ajri. Efikasiteti elektrik i sistemit varet shumë nga karakteristikat që ndikojnë në terren të elementëve strukturorë feromagnetikë.

Së bashku me dukuritë elektromagnetike dhe termike, forcat elektrodinamike luajnë një rol të rëndësishëm në procesin e shkrirjes së induksionit. Këto forca duhet të merren parasysh, veçanërisht në rastin e shkrirjes në furrat e fuqishme me induksion. Ndërveprimi i rrymave elektrike të induktuara në shkrirje me fushën magnetike që rezulton shkakton një forcë mekanike (forca Lorentz)

Presioni i shkrirjes rrjedh

Oriz. 7.21. Veprimi i forcave elektromagnetike

Për shembull, lëvizja e turbullt e shkrirjes e shkaktuar nga forcat ka një shumë rëndësi të madhe si për transferim të mirë të nxehtësisë ashtu edhe për përzierjen dhe ngjitjen e grimcave jopërçuese në shkrirje.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të furrave me induksion: furrat me kavanoz me induksion (ITF) dhe furrat me kanal induksioni (IKP). Në ITP, materiali i shkrirë zakonisht ngarkohet në copa në enë (Fig. 7.22). Induktori mbulon kasën dhe materialin e shkrirë. Për shkak të mungesës së një fushe përqendruese të qarkut magnetik, lidhja elektromagnetike ndërmjet

teknologji moderne elektrike

induktor dhe ngarkimi varet fuqimisht nga trashësia e murit të crucible qeramike. Për të siguruar efikasitet të lartë elektrik, izolimi duhet të jetë sa më i hollë që të jetë e mundur. Nga ana tjetër, veshja duhet të jetë mjaft e trashë për t'i bërë ballë streseve termike dhe

lëvizje metalike. Prandaj, duhet të kërkohet një kompromis midis kriterit elektrik dhe të forcës.

Karakteristikat e rëndësishme të shkrirjes me induksion në IHF janë lëvizja e shkrirjes dhe e meniskut si rezultat i veprimit të forcave elektromagnetike. Lëvizja e shkrirjes siguron shpërndarje uniforme të temperaturës dhe homogjene përbërje kimike. Efekti i përzierjes në sipërfaqen e shkrirjes redukton humbjet materiale gjatë rimbushjes së tufave të vogla dhe aditivëve. Pavarësisht përdorimit të materialit të lirë, riprodhimi i një shkrirjeje me përbërje konstante siguron cilësi të lartë të derdhjes.

Në varësi të madhësisë, llojit të materialit që do të shkrihet dhe fushës së aplikimit, ITP-të funksionojnë në një frekuencë industriale (50 Hz) ose mesatare

teknologji moderne elektrike

ato në frekuenca deri në 1000 Hz. Këto të fundit po bëhen gjithnjë e më të rëndësishme për shkak të efikasitetit të lartë në shkrirjen e gizës dhe aluminit. Meqenëse lëvizja e shkrirjes me fuqi konstante zbutet me rritjen e frekuencës, fuqitë specifike më të larta bëhen të disponueshme në frekuenca më të larta dhe, si rezultat, produktivitet më i madh. Për shkak të fuqisë më të lartë, koha e shkrirjes shkurtohet, gjë që çon në një rritje të efikasitetit të procesit (krahasuar me furrat që funksionojnë me frekuencë industriale). Duke marrë parasysh avantazhet e tjera teknologjike, si fleksibiliteti në ndryshimin e materialeve që shkrihen, IHF-të me frekuencë të mesme janë projektuar si njësi të fuqishme shkrirjeje që dominojnë aktualisht shkritoren e hekurit. ITP-të moderne me frekuencë të mesme me fuqi të lartë për shkrirjen e hekurit kanë një kapacitet deri në 12 tonë dhe një fuqi deri në 10 MW. ITP-të me frekuencë industriale janë projektuar për kapacitete më të mëdha se ato me frekuencë të mesme, deri në 150 tonë për shkrirjen e hekurit. Përzierja intensive e banjës ka një rëndësi të veçantë në shkrirjen e lidhjeve homogjene, siç është bronzi, prandaj, ITP-të e frekuencës industriale përdoren gjerësisht në këtë fushë. Së bashku me përdorimin e furrave për shkrirje, ato përdoren aktualisht edhe për mbajtjen e metalit të lëngshëm përpara derdhjes.

Në përputhje me bilancin energjetik të ITP (Fig. 7.23), niveli i efikasitetit elektrik për pothuajse të gjitha llojet e furrave është rreth 0.8. Përafërsisht 20% e energjisë origjinale humbet në induktor në formën e Joe - nxehtësisë. Raporti i humbjeve të nxehtësisë nëpër muret e kavanozit me atë të shkaktuar në shkrirje energji elektrike arrin në 10%, kështu që efikasiteti total i furrës është rreth 0.7.

Lloji i dytë i përhapur i furrave me induksion janë ICP. Ato përdoren për derdhje, mbajtje dhe, veçanërisht, shkrirje në metalurgjinë me ngjyra dhe me ngjyra. ICP në përgjithësi përbëhet nga një banjë qeramike dhe një ose më shumë njësi induksioni (Fig. 7.24). AT

parimi, njësia e induksionit mund të përfaqësohet si një transformim-

Parimi i funksionimit të ICP kërkon një lak sekondar të mbyllur përgjithmonë, kështu që këto furra funksionojnë me mbetjet e lëngshme të shkrirjes. Nxehtësia e dobishme gjenerohet kryesisht në kanalin që ka një seksion kryq të vogël. Qarkullimi i shkrirjes nën veprimin e forcave elektromagnetike dhe termike siguron transferim të mjaftueshëm të nxehtësisë në pjesën më të madhe të shkrirjes në banjë. Deri më tani, ICP-të janë projektuar për frekuencë industriale, por punë kërkimore kryhet për frekuenca më të larta. Për shkak të dizajnit kompakt të furrës dhe bashkimit shumë të mirë elektromagnetik, rendimenti elektrik i saj arrin në 95%, dhe rendimenti i përgjithshëm arrin në 80% dhe madje 90%, në varësi të materialit që shkrihet.

Në përputhje me kushtet teknologjike në fusha të ndryshme të aplikimit të ICP, kërkohen dizajne të ndryshme të kanaleve të induksionit. Furrat me një kanal përdoren kryesisht për mbajtjen dhe derdhjen,

teknologji moderne elektrike

shkrirja më e rrallë e çelikut në kapacitetet e instaluara deri në 3 MW. Për shkrirjen dhe mbajtjen e metaleve me ngjyra, preferohen dizajne me dy kanale, duke siguruar përdorimi më i mirë energji. Në shkritoret e aluminit, kanalet janë të drejta për pastrim të lehtë.

Prodhimi i aluminit, bakrit, bronzit dhe lidhjeve të tyre është fusha kryesore e aplikimit të ICP. Sot, ICP-të më të fuqishme me një kapacitet prej

Deri në 70 tonë dhe fuqi deri në 3 MW përdoren për shkrirjen e aluminit. Së bashku me efikasitetin e lartë elektrik në prodhimin e aluminit, humbjet e ulëta të shkrirjes janë shumë të rëndësishme, gjë që paracakton zgjedhjen e ICP.

Zbatimet premtuese të teknologjisë së shkrirjes me induksion janë prodhimi i metaleve me pastërti të lartë si titani dhe lidhjet e tij në furrat e induksionit të ftohta me kavanoz dhe shkrirja e qeramikës si silikati i zirkonit dhe oksidi i zirkonit.

Gjatë shkrirjes në furrat me induksion, shfaqen qartë avantazhet e ngrohjes me induksion, si densiteti dhe produktiviteti i lartë i energjisë, homogjenizimi i shkrirjes për shkak të trazimit, i saktë.

teknologji moderne elektrike

kontrollin e energjisë dhe temperaturës, si dhe lehtësinë e kontrollit automatik të procesit, lehtësinë e kontrollit manual dhe fleksibilitet të madh. Efikasiteti i lartë elektrik dhe termik, i kombinuar me humbje të ulëta të shkrirjes dhe rrjedhimisht kursime në lëndët e para, rezulton në një konsumi specifik energjinë dhe konkurrencën mjedisore.

Epërsia e pajisjeve të shkrirjes me induksion ndaj atyre të karburantit po rritet vazhdimisht për shkak të kërkimeve praktike, të mbështetura nga metodat numerike për zgjidhjen e problemeve elektromagnetike dhe hidrodinamike. Si shembull, mund të vërejmë veshjen e brendshme me shirita bakri të shtresës së çelikut të ICP për shkrirjen e bakrit. Zvogëlimi i humbjeve nga rrymat vorbull rriti efikasitetin e furrës me 8%, dhe arriti në 92%.

Përmirësimi i mëtejshëm në performancën ekonomike të shkrirjes me induksion është i mundur nëpërmjet përdorimit të teknologjive moderne kontrolle të tilla si kontrolli tandem ose i dyfishtë i fuqisë. Dy ITP të njëpasnjëshme kanë një burim energjie, dhe ndërsa shkrirja është në progres në njërën, metali i shkrirë mbahet në tjetrin për derdhje. Ndërrimi i burimit të energjisë nga një furrë në tjetrën rrit përdorimin e tij. Një zhvillim i mëtejshëm i këtij parimi është kontrolli i dyfishtë i furnizimit (Fig. 7.25), i cili siguron funksionimin e vazhdueshëm të njëkohshëm të furrave pa ndërrim duke përdorur automatizimin special të kontrollit të procesit. Duhet të theksohet gjithashtu se një pjesë integrale e ekonomisë së shkrirjes është kompensimi i fuqisë totale reaktive.

Si përfundim, për të demonstruar avantazhet e teknologjisë së induksionit të kursimit të energjisë dhe materialit, mund të krahasohen metodat e karburantit dhe elektrotermisë së shkrirjes së aluminit. Oriz. 7.26 tregon një ulje të ndjeshme të konsumit të energjisë për ton alumini gjatë shkrirjes

Kapitulli 7

□ humbje e metalit; Shch shkrirja

teknologji moderne elektrike

furre me kanal induksioni me kapacitet 50 ton Energjia finale e konsumuar reduktohet me rreth 60%, kurse energjia primare me 20%. Në të njëjtën kohë, emetimet e CO2 janë ulur ndjeshëm. (Të gjitha llogaritjet bazohen në konvertimin tipik gjerman të energjisë dhe emetimet e CO2 nga termocentralet e përzier). Rezultatet e marra theksojnë efektin e veçantë të humbjeve të metaleve gjatë shkrirjes që lidhen me oksidimin e tij. Kompensimi i tyre kërkon një shpenzim të madh shtesë të energjisë. Vlen të përmendet se në prodhimin e bakrit, humbjet e metaleve gjatë shkrirjes janë gjithashtu të mëdha dhe duhet të merren parasysh kur zgjidhni një ose një teknologji tjetër të shkrirjes.

Bota tashmë ka krijuar teknologji të mirë-krijuara për prodhimin e metalit dhe çelikut, të cilat përdoren sot nga ndërmarrjet metalurgjike. Këto përfshijnë: një metodë konvertues për prodhimin e metalit, petëzimit, vizatimit, derdhjes, stampimit, falsifikimit, presimit, etj. Megjithatë, më e zakonshme në kushte moderne është rishkrirja e metalit dhe çelikut në konvektorë, furra me vatër të hapur dhe furra elektrike. Secila prej këtyre teknologjive ka një sërë disavantazhesh dhe avantazhesh. Megjithatë, më e përsosura dhe teknologjinë më të fundit sot është prodhimi i çelikut në furrat elektrike. Përparësitë kryesore të kësaj të fundit ndaj teknologjive të tjera janë produktiviteti i lartë dhe mirëdashësia mjedisore. Konsideroni se si të montoni një pajisje ku metali do të shkrihet në shtëpi me duart tuaja.

Furra elektrike me induksion me përmasa të vogla për shkrirjen e metaleve në shtëpi

Shkrirja e metaleve në shtëpi është e mundur nëse keni një furrë elektrike që mund ta bëni vetë. Konsideroni krijimin e një furre elektrike induktive me madhësi të vogël për prodhimin e lidhjeve homogjene (OS). Krahasuar me analogët, instalimi i krijuar do të ndryshojë në karakteristikat e mëposhtme:

• kosto e ulët (deri në 10,000 rubla), ndërsa kostoja e analogëve është nga 150,000 rubla;
• mundësia e rregullimit regjimi i temperaturës;
• mundësia e shkrirjes me shpejtësi të lartë të metaleve në vëllime të vogla, e cila lejon që instalimi të përdoret jo vetëm në fushën shkencore, por edhe, për shembull, në fushën e bizhuterive, dentare, etj.
• uniformiteti dhe shpejtësia e ngrohjes;
• mundësia e vendosjes së trupit të punës në furrë në vakum;
• dimensione relativisht të vogla;
• niveli i ulët i zhurmës, mungesa pothuajse e plotë e tymit, gjë që do të rrisë produktivitetin e punës kur punoni me instalimin;
• aftësia për të punuar si nga një rrjet njëfazor ashtu edhe nga një rrjet trefazor.

Zgjedhja skematike e tipit

Më shpesh, gjatë ndërtimit të ngrohësve me induksion, përdoren tre lloje kryesore të qarqeve: gjysmë urë, ura asimetrike dhe urë e plotë. Gjatë projektimit të këtij instalimi, u përdorën dy lloje qarqesh - një gjysmë urë dhe një urë e plotë me rregullim të frekuencës. Kjo zgjedhje u nxit nga nevoja për kontrollin e faktorit të fuqisë. Problemi u ngrit në ruajtjen e mënyrës së rezonancës në qark, pasi me ndihmën e tij mund të rregullohet vlera e kërkuar e fuqisë. Ekzistojnë dy mënyra për të kontrolluar rezonancën:

• duke ndryshuar kapacitetin;
• duke ndryshuar frekuencën.

Në rastin tonë, rezonanca mbahet duke rregulluar frekuencën. Ishte kjo veçori që shkaktoi zgjedhjen e llojit të qarkut me rregullim të frekuencës.

Analiza e komponentëve të qarkut

Duke analizuar funksionimin e një furre me induksion për shkrirjen e metaleve në shtëpi (IP), mund të dallohen tre pjesë kryesore: një gjenerator, një njësi furnizimi me energji elektrike dhe një njësi energjie. Për të siguruar frekuencën e nevojshme gjatë funksionimit të instalimit, përdoret një gjenerator, i cili, për të shmangur ndërhyrjet nga njësitë e tjera të instalimit, lidhet me to përmes një solucioni galvanik në formën e një transformatori. Për të siguruar qarkun e tensionit të energjisë, kërkohet një njësi furnizimi me energji elektrike, e cila siguron funksionimin e sigurt dhe të besueshëm të elementeve të energjisë të strukturës. Në fakt, është njësia e fuqisë ajo që gjeneron sinjalet e nevojshme të fuqishme për të krijuar faktorin e dëshiruar të fuqisë në daljen e qarkut.

Figura 1 tregon një diagram të përgjithshëm skematik të një instalimi me induksion.

Krijo një diagram instalime elektrike

Diagrami i lidhjeve (instalimet elektrike) që tregon lidhjet pjesë përbërëse produkteve dhe përcakton telat, kabllot që bëjnë këto lidhje, si dhe vendet e lidhjes së tyre.

Për lehtësinë e instalimit të mëtejshëm të instalimit, u zhvillua një diagram lidhjeje, duke pasqyruar kontaktet kryesore midis blloqeve funksionale të furrës (Fig. 2).

Gjenerator i frekuencës

Blloku më kompleks i IP-së është gjeneratori. Siguron frekuencën e dëshiruar të funksionimit të instalimit dhe krijon kushtet fillestare për marrjen e një qarku rezonant. Si burim lëkundjesh përdoret një kontrollues i specializuar i impulseve elektronike të tipit KR1211EU1 (Fig. 3). Kjo zgjedhje ishte për shkak të aftësisë së këtij mikroqarku për të funksionuar në një gamë mjaft të gjerë frekuence (deri në 5 MHz), gjë që bën të mundur marrjen e një vlere të lartë të fuqisë në daljen e bllokut të energjisë të qarkut.

Figura 4.5 tregon një diagram skematik të një gjeneratori të frekuencës dhe një diagramë të një bordi elektrik.

Mikroqarku KR1211EU1 gjeneron sinjale të një frekuence të caktuar, të cilat mund të ndryshohen duke përdorur një rezistencë kontrolli të instaluar jashtë mikroqarkut. Më tej, sinjalet bien në transistorët që veprojnë në modalitetin e çelësit. Në rastin tonë, silikoni FET me porte te izoluar tip KP727. Përparësitë e tyre janë si më poshtë: rryma maksimale e lejueshme e impulsit që mund të përballojë është 56 A; voltazhi maksimal është 50 V. Gama e këtyre treguesve na përshtatet plotësisht. Por, në lidhje me këtë, kishte një problem të mbinxehjes së konsiderueshme. Është për të zgjidhur këtë çështje që nevojitet një modalitet kyç, i cili do të zvogëlojë kohën e kaluar nga transistorët në gjendje pune.

Furnizimi me energji elektrike

Ky bllok siguron furnizimin me energji elektrike për njësitë ekzekutive të instalimit. Karakteristika e tij kryesore është aftësia për të punuar nga një rrjet njëfazor dhe trefazor. Një furnizim me energji 380 V përdoret për të përmirësuar faktorin e fuqisë së shpërndarë në induktor.

Tensioni i hyrjes aplikohet në urën ndreqëse, e cila konverton tensionin 220V AC në një tension pulsues DC. Kondensatorët e ruajtjes janë të lidhur me daljet e urës, të cilat mbajnë një nivel konstant të tensionit pasi ngarkesa të hiqet nga instalimi. Për të siguruar besueshmërinë e instalimit, njësia është e pajisur me një çelës automatik.

Blloku i energjisë

Ky bllok siguron përforcim të drejtpërdrejtë të sinjalit dhe krijimin e një qarku rezonant, duke ndryshuar kapacitetin e rrethit. Sinjalet nga gjeneratori shkojnë te transistorët që funksionojnë në modalitetin e amplifikimit. Kështu, ato, duke u hapur në momente të ndryshme kohore, ngacmojnë përkatësin qarqet elektrike duke kaluar përmes një transformatori në rritje dhe duke kaluar rrymën e energjisë përmes tij në drejtime të ndryshme. Si rezultat, në daljen e transformatorit (Tr1), marrim një sinjal të rritur me një frekuencë të caktuar. Ky sinjal zbatohet në instalimin me një induktor. Një instalim me një induktor (Tr2 në diagram) përbëhet nga një induktor dhe një grup kondensatorësh (C13 - Sp). Kondensatorët kanë një kapacitet të zgjedhur posaçërisht dhe krijojnë qark oscilues, e cila ju lejon të rregulloni nivelin e induktivitetit. Ky qark duhet të funksionojë në modalitetin e rezonancës, gjë që shkakton një rritje të shpejtë të frekuencës së sinjalit në induktor dhe një rritje të rrymave të induksionit, për shkak të së cilës ndodh ngrohja aktuale. Figura 7 tregon diagrami i qarkut blloku i fuqisë së furrës me induksion.

Induktori dhe veçoritë e punës së tij

Induktor - një pajisje e veçantë për transferimin e energjisë nga një burim energjie në një produkt, ai nxehet. Induktorët zakonisht bëhen nga tuba bakri. Gjatë funksionimit, ajo ftohet me ujë të rrjedhshëm.

Shkrirja e metaleve me ngjyra në shtëpi duke përdorur një furre induksioni është depërtimi në mes të metaleve të rrymave të induksionit, të cilat lindin për shkak të frekuencës së lartë të ndryshimeve të tensionit të aplikuara në terminalet e induktit. Fuqia e instalimit varet nga madhësia e tensionit të aplikuar dhe nga frekuenca e tij. Frekuenca ndikon në intensitetin e rrymave të induksionit dhe, në përputhje me rrethanat, në temperaturën në mes të induktorit. Sa më e madhe të jetë frekuenca dhe koha e funksionimit të instalimit, aq më mirë përzihen metalet. Vetë induktori dhe drejtimet e rrjedhës së rrymave të induksionit janë paraqitur në figurën 8.

Për përzierjen homogjene dhe për të shmangur kontaminimin e aliazhit nga elementë të huaj, të tilla si elektroda nga një rezervuar aliazhi, përdoret një induktor i spirales së kundërt siç tregohet në figurën 9. Falë kësaj bobine krijohet një fushë elektromagnetike që mban metalin në ajër, duke tejkaluar forcën e gravitetit të Tokës.

Montimi përfundimtar i uzinës

Secili prej blloqeve është ngjitur në trupin e furrës së induksionit duke përdorur raftet speciale. Kjo bëhet për të shmangur kontaktet e padëshiruara të pjesëve që mbartin rrymë me veshjen metalike të vetë kasës (Fig. 10).

Për punë të sigurt me instalimin, ai mbyllet plotësisht nga një këllëf i fortë (Fig. 11), për të krijuar një pengesë midis elementëve të rrezikshëm strukturorë dhe trupit të një personi që punon me të.

Për lehtësinë e vendosjes së instalimit të induksionit në tërësi, u krijua një panel tregues për të akomoduar pajisjet metrologjike, me ndihmën e të cilave kontrollohen të gjithë parametrat e instalimit. Pajisjet e tilla metrologjike përfshijnë: një ampermetër që tregon rrymën në induktor, një voltmetër të lidhur me daljen e induktorit, një tregues të temperaturës dhe një rregullator të frekuencës së gjenerimit të sinjalit. Të gjithë parametrat e mësipërm bëjnë të mundur rregullimin e mënyrave të funksionimit të instalimit të induksionit. Gjithashtu, dizajni është i pajisur me një sistem aktivizimi manual, dhe një sistem për të treguar proceset e ngrohjes. Me ndihmën e përshtypjeve në pajisje, funksionimi i instalimit në tërësi kontrollohet në të vërtetë.

Dizajni i një instalimi induksioni me madhësi të vogël është mjaft i ndërlikuar. procesi teknologjik, pasi duhet të sigurojë përputhshmëri një numër i madh kriter, si: komoditeti i dizajnit, përmasat e vogla, transportueshmëria etj. Ky instalim punon në parimin e transferimit të energjisë pa kontakt në objekt, nxehet. Si rezultat i lëvizjes së qëllimshme të rrymave të induksionit në induktor, vetë procesi i shkrirjes zhvillohet drejtpërdrejt, kohëzgjatja e të cilit është disa minuta.

Krijimi i këtij instalimi është mjaft i favorshëm, pasi qëllimi i aplikimit të tij është i pakufizuar, duke filluar me përdorimin për konvencionale. punë laboratorike dhe duke përfunduar me prodhimin e lidhjeve komplekse homogjene nga metalet zjarrduruese.

Furrat me induksion përdoren për shkrirjen e metaleve dhe dallohen nga fakti se ngrohen me anë të rrymës elektrike. Ngacmimi i rrymës ndodh në induktor, ose më mirë në një fushë jo të ndryshueshme.

Në ndërtime të tilla, energjia konvertohet disa herë (në këtë sekuencë):

• në elektromagnetike
• elektrike;
• termike.

Furrat e tilla lejojnë përdorimin e nxehtësisë nga efikasitet maksimal, gjë që nuk është për t'u habitur, sepse ata janë më të përsosurit nga të gjithë modelet ekzistuese duke punuar në energji elektrike.

Shënim! Modelet e induksionit janë dy llojesh - me ose pa bërthamë. Në rastin e parë, metali vendoset në një kanal tubular, i cili ndodhet rreth induktorit. Bërthama ndodhet në vetë induktorin. Opsioni i dytë quhet crucible, sepse në të metali me crucible është tashmë brenda treguesit. Sigurisht që në këtë rast nuk mund të flitet për asnjë bërthamë.

Në artikullin e sotëm do të flasim për mënyrën e përgatitjesFurrë me induksion DIY.

Ndër përfitimet e shumta janë këto:

• pastërtia dhe siguria e mjedisit;
• homogjeniteti i rritur i shkrirjes për shkak të lëvizjes aktive të metalit;
• shpejtësia - furra mund të përdoret pothuajse menjëherë pas ndezjes;
• zona dhe orientimi i fokusuar i energjisë;
• shkallë e lartë e shkrirjes;
• mungesa e mbetjeve nga substancat aliazhuese;
• aftësia për të rregulluar temperaturën;
• mundësi të shumta teknike.

Por ka edhe disavantazhe.

1. Skorja nxehet nga metali, si rezultat i së cilës ka një temperaturë të ulët.
2. Nëse skorja është e ftohtë, atëherë është shumë e vështirë të hiqet fosfori dhe squfuri nga metali.
3. Midis spirales dhe metalit të shkrirë, fusha magnetike shpërndahet, kështu që do të kërkohet një reduktim në trashësinë e rreshtimit. Kjo së shpejti do të çojë në faktin se vetë rreshtimi do të dështojë.

Video - Furra me induksion

Aplikim Industrial

Të dy opsionet e dizajnit përdoren në shkrirjen e hekurit, aluminit, çelikut, magnezit, bakrit dhe metaleve të çmuara. Vëllimi i dobishëm i strukturave të tilla mund të variojë nga disa kilogramë në disa qindra tonë.

Furrat për përdorim industrial ndahen në disa lloje.

1. Modelet me frekuencë mesatare përdoren zakonisht në inxhinieri mekanike dhe metalurgji. Me ndihmën e tyre, çeliku shkrihet, dhe kur përdoren kavanoza grafiti, shkrihen edhe metalet me ngjyra.
2. Modelet industriale të frekuencës përdoren në shkrirjen e hekurit.
3. Strukturat e rezistencës janë të destinuara për shkrirjen e aluminit, lidhjeve të aluminit, zinkut.

Shënim! Ishte teknologjia e induksionit që formoi bazën e pajisjeve më të njohura - furrat me mikrovalë.

përdorim shtëpiak

Për arsye të dukshme, furra e shkrirjes me induksion përdoret rrallë në shtëpi. Por teknologjia e përshkruar në artikull gjendet pothuajse në të gjitha shtëpi moderne dhe apartamente. Këto janë mikrovalët e përmendura më lart, sobat me induksion dhe furrat elektrike.

Konsideroni, për shembull, pllakat. Ata ngrohin enët për shkak të rrymave vorbulla induktive, si rezultat i të cilave ngrohja ndodh pothuajse menjëherë. Është karakteristike që është e pamundur të ndizni djegësin në të cilin nuk ka enët.

efikasiteti soba me induksion arrin në 90%. Për krahasim: për sobat elektrike është rreth 55-65%, dhe për sobat me gaz - jo më shumë se 30-50%. Por me drejtësi, vlen të përmendet se funksionimi i sobave të përshkruara kërkon enët speciale.

Furrë me induksion shtëpiak

Jo shumë kohë më parë, amatorët e radios vendase demonstruan qartë se mund të bëni vetë një furrë me induksion. Sot ka shumë skema të ndryshme dhe teknologjitë e prodhimit, por ne kemi dhënë vetëm më të njohurat prej tyre, që do të thotë më efektive dhe më e lehtë për t'u kryer.

Furra me induksion nga gjeneratori me frekuencë të lartë

Më poshtë është një qark elektrik për të bërë një pajisje shtëpiake nga një gjenerator me frekuencë të lartë (27,22 megahertz).

Përveç gjeneratorit, montimi do të kërkojë katër llamba me fuqi të lartë dhe një llambë të rëndë për treguesin e gatishmërisë për punë.

Shënim! Dallimi kryesor midis furrës, e bërë sipas kësaj skeme, është doreza e kondensatorit - në këtë rast, ajo ndodhet jashtë.

Përveç kësaj, metali në spirale (induktor) do të shkrihet në pajisjen me fuqinë më të vogël.

Ka disa gjëra që duhen mbajtur parasysh kur bëni pika të rëndësishme, duke ndikuar në shpejtësinë e bordit të metalit. Kjo është:

• fuqia;
• frekuenca;
• humbje vorbullash;
• intensiteti i transferimit të nxehtësisë;
• humbja e histerezës.

Pajisja do të mundësohet nga një rrjet standard 220 V, por me një ndreqës të para-instaluar. Nëse furra është menduar për ngrohjen e një dhome, atëherë rekomandohet të përdorni një spirale nikromi, dhe nëse për shkrirje, atëherë furça grafiti. Le të njihemi më në detaje me secilën prej strukturave.

Video - Dizajni i inverterit të saldimit

Thelbi i dizajnit është si më poshtë: është instaluar një palë furça grafiti, dhe midis tyre derdhet granit pluhur, pas së cilës lidhet një transformator me rënie. Është karakteristike që gjatë shkrirjes nuk mund të kesh frikë nga goditja elektrike, pasi nuk ka nevojë të përdorësh 220 V.

Teknologjia e montimit

Hapi 1. Baza është montuar - një kuti me tulla zjarri me përmasa 10x10x18 cm, të vendosura në një pllakë zjarrduruese.

Hapi 2. Boksi përfundon me karton azbesti. Pasi laget me ujë, materiali zbutet, gjë që ju lejon t'i jepni çdo formë. Nëse dëshironi, struktura mund të mbështillet me tela çeliku.

Shënim! Dimensionet e kutisë mund të ndryshojnë në varësi të fuqisë së transformatorit.

Hapi 3 Opsioni më i mirë per furre grafit - transformator nga makinë saldimi me fuqi 0.63 kW. Nëse transformatori është projektuar për 380 V, atëherë mund të rikthehet, megjithëse shumë elektricistë me përvojë thonë se mund të lini gjithçka ashtu siç është.

Hapi 4. Transformatori është i mbështjellë me alumin të hollë - kështu që struktura nuk do të nxehet shumë gjatë funksionimit.

Hapi 5. Furçat e grafitit janë instaluar, një substrat balte është instaluar në fund të kutisë - kështu që metali i shkrirë nuk do të përhapet.

Avantazhi kryesor i një furre të tillë është temperatura e lartë, e cila është e përshtatshme edhe për shkrirjen e platinit ose paladiumit. Por ndër minuset është ngrohja e shpejtë e transformatorit, një vëllim i vogël (jo më shumë se 10 g mund të shkrihet në të njëjtën kohë). Për këtë arsye, do të kërkohet një dizajn i ndryshëm për shkrirjen e vëllimeve të mëdha.

Pra, për shkrirjen e vëllimeve të mëdha të metalit, kërkohet një furrë me tel nikromi. Parimi i funksionimit të dizajnit është mjaft i thjeshtë: një rrymë elektrike aplikohet në një spirale nikrom, e cila nxehet dhe shkrin metalin. Ka shumë formula të ndryshme në Ueb për llogaritjen e gjatësisë së telit, por të gjitha, në parim, janë të njëjta.

Hapi 1. Për spiralen përdoret nikromi ø0,3 mm, rreth 11 m i gjatë.

Hapi 2. Teli duhet të jetë i mbështjellë. Për ta bërë këtë, ju nevojitet një tub bakri i drejtë ø5 mm - një spirale është plagosur mbi të.

Hapi 3. Një tub i vogël qeramike ø1,6 cm dhe i gjatë 15 cm përdoret si një kallëp.Një skaj i tubit është i mbyllur me fije asbesti - kështu që metali i shkrirë nuk do të rrjedhë jashtë.

Hapi 4. Pas kontrollit të performancës dhe spiralja është hedhur rreth tubit. Në të njëjtën kohë, e njëjta fije asbesti vendoset midis kthesave - do të parandalojë një qark të shkurtër dhe do të kufizojë aksesin e oksigjenit.

Hapi 5. Spiralja e përfunduar vendoset në një fishek nga një llambë me fuqi të lartë. Fishekët e tillë zakonisht janë qeramikë dhe kanë madhësinë e kërkuar.

Përparësitë e një dizajni të tillë:

• produktivitet i lartë (deri në 30 g për vrap);
• ngrohje e shpejtë (rreth pesë minuta) dhe ftohje e gjatë;
• lehtësia e përdorimit - është e përshtatshme të derdhni metal në kallëpe;
• zëvendësimi i shpejtë i spirales në rast të djegies.

Por, natyrisht, ka edhe disavantazhe:

• nikromi digjet, veçanërisht nëse spiralja është e izoluar dobët;
• pasiguri - pajisja është e lidhur me rrjetin 220 V.

Shënim! Ju nuk mund të shtoni metal në sobë nëse pjesa e mëparshme tashmë është shkrirë atje. AT ndryshe i gjithë materiali do të shpërndahet nëpër dhomë, për më tepër, mund të dëmtojë sytë.

Si perfundim

Siç mund ta shihni, ende mund të bëni vetë një furre me induksion. Por për të qenë i sinqertë, dizajni i përshkruar (si gjithçka që disponohet në internet) nuk është një furrë, por një inverter laboratorik Kukhtetsky. Mblidhni një të plotë ndërtim induksioni në shtëpi thjesht nuk është e mundur.