Karakteristika kryesore ngrohje me induksionështë shndërrimi i energjisë elektrike në nxehtësi me ndihmën e një fluksi magnetik të ndryshueshëm, d.m.th., në mënyrë induktive. Nëse një ndryshore kalohet përmes një spirale cilindrike (induktor) elektricitet I, atëherë rreth spirales formohet një fushë magnetike alternative F m, siç tregohet në Fig. 1-17, shek. Fluksi magnetik ka densitetin më të lartë brenda spirales. Kur një përcjellës metalik vendoset në zgavrën e induktorit, në material lind një forcë elektromotore, vlera e menjëhershme e së cilës është e barabartë me:

Nën ndikimin e emf. në një metal të vendosur në një fushë magnetike që ndryshon me shpejtësi, lind një rrymë elektrike, madhësia e së cilës varet kryesisht nga madhësia e fluksit magnetik që kalon konturin e materialit të nxehtë dhe frekuenca e rrymës f, e cila formon fluksin magnetik .

Lëshimi i nxehtësisë gjatë ngrohjes me induksion ndodh drejtpërdrejt në vëllimin e materialit të nxehtë, dhe pjesa më e madhe e nxehtësisë lirohet në shtresat sipërfaqësore të pjesës së nxehtë (efekti i sipërfaqes). Trashësia e shtresës në të cilën ndodh gjenerimi më aktiv i nxehtësisë është e barabartë me:

ku ρ - rezistenca, ohm * cm; μ - përshkueshmëria relative magnetike e materialit; f - frekuenca, Hz.

Nga formula e mësipërme mund të shihet se trashësia e shtresës aktive (thellësia e depërtimit) zvogëlohet për një metal të caktuar me frekuencë në rritje. Zgjedhja e frekuencës varet kryesisht nga kërkesat e procesit. Për shembull, gjatë shkrirjes së metaleve, kërkohet një frekuencë prej 50 - 2500 Hz, kur nxehet - deri në 10,000 Hz, kur ngurtësohet sipërfaqja - 30,000 Hz ose më shumë.

Kur shkrihet gize, përdoret një frekuencë industriale (50 Hz), e cila lejon rritjen e efikasitetit të përgjithshëm. instalimi, pasi humbjet e energjisë për konvertimin e frekuencës janë të përjashtuara.

Ngrohja me induksion është me shpejtësi të lartë, pasi nxehtësia lëshohet drejtpërdrejt në trashësinë e metalit të nxehtë, gjë që bën të mundur shkrirjen e metalit në furrat elektrike me induksion 2-3 herë më shpejt sesa në furrat me flakë reflektuese.

Ngrohja me rryma me frekuencë të lartë mund të kryhet në çdo atmosferë; Njësitë termike me induksion nuk kërkojnë kohë ngrohjeje dhe integrohen lehtësisht në linjat automatike dhe ato të prodhimit. Me ngrohjen me induksion mund të arrihen temperatura deri në 3000 °C e më shumë.

Për shkak të avantazheve të tij, ngrohja me frekuencë të lartë përdoret gjerësisht në industrinë metalurgjike, makinerie dhe përpunimi të metaleve, ku përdoret për shkrirjen e metaleve, trajtimin termik të pjesëve, ngrohjen për stampim etj.

PARIMI I FUNKSIONIMIT TË FURRAVE INDUKTIVE. PARIMI I NGROHJES ME INDUKSION

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 rrymë elektrike e alternuar kalon nëpër induktor, si rezultat i së cilës një fushë magnetike alternative e ndryshueshme lind rreth induktorit. Ky është transformimi i parë i energjisë së fushës 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 shkakton një fushë 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) transferimi energji elektrike induktor në një objekt të nxehtë pa përdorur kontakte (ndryshe nga furrat me rezistencë)
2) lëshon 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.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

HF - shkarkimi i induksionit: kushtet e djegies, dizajni dhe shtrirja

Prezantimi

Nje nga çështje kritike organizimi i plazmës proceset teknologjikeështë zhvillimi i burimeve plazmatike me veti që janë optimale për këtë teknologji, për shembull: uniformitet i lartë, i specifikuar nga dendësia e plazmës, energjia e grimcave të ngarkuara, përqendrimi i radikaleve kimikisht aktive. Analiza tregon se burimet e plazmës me frekuencë të lartë (HF) janë më premtueset për përdorim në teknologjitë industriale, pasi, së pari, ato mund të përdoren për të përpunuar materiale si përçuese ashtu edhe ato dielektrike, dhe Së dyti, jo vetëm gazet inerte, por edhe reaktive mund të përdoren si gaze pune. Sot janë të njohura burimet plazmatike të bazuara në shkarkimet RF kapacitive dhe induktive. Një tipar i një shkarkimi RF kapacitiv, i cili përdoret më shpesh në teknologjitë e plazmës, është ekzistenca e shtresave të ngarkesës hapësinore në elektroda, në të cilat formohet një rënie e mundshme mesatare në kohë që përshpejton jonet në drejtim të elektrodës. Kjo bën të mundur përpunimin e mostrave të materialeve të vendosura në elektrodat e një shkarkimi kapacitiv RF duke përdorur jone të përshpejtuar. Një disavantazh i burimeve të shkarkimit RF kapacitiv është përqendrimi relativisht i ulët i elektroneve në vëllimin kryesor të plazmës. Në mënyrë domethënëse më shumë përqëndrim të lartë elektronet me fuqi të njëjta RF është karakteristikë e shkarkimeve induktive RF.

Shkarkimi induktiv RF është i njohur për më shumë se njëqind vjet. Ky është një shkarkim i ngacmuar nga një rrymë që rrjedh përmes një induktori të vendosur në sipërfaqen anësore ose fundore, si rregull, të një burimi cilindrik të plazmës. Në vitin 1891, J. Thomson sugjeroi që një shkarkesë induktive shkaktohet dhe mirëmbahet nga një fushë elektrike vorbull, e cila krijohet nga një fushë magnetike, e cila, nga ana tjetër, nxitet nga rryma që rrjedh nëpër antenë. Në 1928-1929, duke argumentuar me J. Thomson, D. Townsend dhe R. Donaldson shprehën idenë se një shkarkim induktiv RF nuk mbështetet nga fusha elektrike vorbull, por nga ato potenciale që shfaqen për shkak të pranisë së një ndryshimi potencial midis kthesat e induktorit. Në vitin 1929, K. McKinton tregoi eksperimentalisht mundësinë e ekzistencës së dy mënyrave të djegies së shkarkimit. Në amplituda të vogla të tensionit RF, shkarkimi në të vërtetë u shfaq nën veprimin e një fushe elektrike midis kthesave të spirales dhe kishte karakterin e një shkëlqimi të dobët gjatësor përgjatë gjithë tubit të shkarkimit të gazit. Me një rritje të amplitudës së tensionit RF, shkëlqimi u bë më i ndritshëm dhe më në fund u shfaq një shkarkesë e ndritshme unaze. Shkëlqimi i shkaktuar nga fusha elektrike gjatësore u zhduk në këtë rast. Më pas, këto dy forma shkarkimi u quajtën përkatësisht shkarkimi E-H.

Zonat e ekzistencës së një shkarkimi induktiv mund të ndahen në dy zona të mëdha: kjo presione të larta(të rendit të presionit atmosferik), në të cilin plazma e krijuar është afër ekuilibrit, dhe presione të ulëta, në të cilën plazma e krijuar nuk është në ekuilibër.

Shkarkimet periodike. Plazma e RF dhe shkarkimet e mikrovalëve. Llojet e shkarkimeve me frekuencë të lartë

Për të nisur dhe mbajtur një shkarkim të ndriçimit DC, dy elektroda përçuese (metalike) duhet të jenë në kontakt të drejtpërdrejtë me zonën e plazmës. Nga pikëpamja teknologjike, një dizajn i tillë i një reaktori plazma-kimik nuk është gjithmonë i përshtatshëm. Së pari, gjatë proceseve të depozitimit të plazmës së veshjeve dielektrike, një film jopërçues mund të formohet gjithashtu në elektroda. Kjo do të çojë në një rritje të paqëndrueshmërisë së shkarkimit dhe, në fund të fundit, në zbutjen e tij. Së dyti, në reaktorët me elektroda të brendshme, ekziston gjithmonë problemi i kontaminimit të procesit të synuar me materiale të hequra nga sipërfaqja e elektrodës gjatë spërkatjes fizike ose reaksionet kimike me grimcat e plazmës. Për të shmangur këto probleme, duke përfshirë plotësisht, braktisjen e përdorimit të elektrodave të brendshme, lejon përdorimin e shkarkimeve periodike, të ngacmuara jo nga një konstante, por nga një fushë elektrike alternative.

Efektet kryesore që ndodhin në shkarkimet periodike përcaktohen nga marrëdhëniet midis frekuencave karakteristike të proceseve plazmatike dhe frekuencës së fushës së aplikuar. Është e dobishme të merren parasysh tre raste tipike:

frekuenca të ulëta. Në frekuencat e fushës së jashtme deri në 10 2 - 10 3 Hz, situata është afër asaj të realizuar në një konstante fushe elektrike. Megjithatë, nëse frekuenca karakteristike e humbjes së ngarkesës vd është më e vogël se frekuenca e fushës w(vd ?w), ngarkesat kanë kohë të zhduken pasi shenja e fushës të ndryshojë përpara se fusha të arrijë një vlerë të mjaftueshme për të mbajtur shkarkimin. Pastaj shkarkimi do të fiket dhe do të ndizet dy herë gjatë periudhës së ndryshimit të fushës. Tensioni i rindezjes së shkarkimit duhet të varet nga frekuenca. Sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i vogël është pjesa e elektroneve që do të kenë kohë të zhduken gjatë ekzistencës së fushës, e cila është e pamjaftueshme për të ruajtur shkarkimin, aq më i ulët është potenciali i rindezjes. Në frekuenca të ulëta pas prishjes, raporti midis rrymës dhe tensionit të djegies korrespondon me karakteristikën statike të rrymës-tensionit të shkarkimit (Fig. 1, kurba 1). Parametrat e shkarkimit "gjurmojnë" ndryshimet e tensionit.

Frekuencat e ndërmjetme. Me rritjen e frekuencës, kur frekuencat karakteristike të proceseve plazmatike janë proporcionale dhe disi më të vogla se frekuenca e fushës (vd ?w), gjendja e shkarkimit nuk ka kohë për të "ndjekur" ndryshimin e tensionit të furnizimit. Hysteresis shfaqet në CVC dinamike të shkarkimit (Fig. 1, kurba 2).

Frekuenca të larta. Kur gjendja< v d <

Oriz. 1. Karakteristikat volt-amper të shkarkimeve periodike: 1-CVC statike, 2 - CVC në rajonin e frekuencës së tranzicionit, 3 - CVC dinamike e qëndrueshme

Ka shumë lloje të shkarkimeve elektrike në një gaz, në varësi të natyrës së fushës së aplikuar (fushë elektrike konstante, alternative, pulsuese, (HF), frekuencë super e lartë (SHF)), presioni i gazit, forma dhe vendndodhja e elektrodave, etj.

Për shkarkimet HF, ekzistojnë metodat e mëposhtme të ngacmimit: 1) kapacitiv në frekuenca më të vogla se 10 kHz, 2) induksion në frekuenca në intervalin 100 kHz - 100 MHz. Këto metoda ngacmimi përfshijnë përdorimin e gjeneratorëve të të dhënave të diapazonit. Me metodën e ngacmimit kapacitiv, elektrodat mund të instalohen brenda dhomës së punës ose jashtë, nëse dhoma është bërë nga një dielektrik (Fig. 2 a, b). Për metodën e induksionit përdoren bobina speciale, numri i rrotullimeve të të cilave varet nga frekuenca e përdorur (Fig. 2 c).

Shkarkimi i induksionit RF

Shkarkimi me induksion me frekuencë të lartë (pa elektrode) në gaze është i njohur që nga fundi i shekullit të kaluar. Sidoqoftë, nuk ishte e mundur menjëherë të kuptohej plotësisht. Është e lehtë të vëzhgosh një shkarkim induksioni nëse një anije e evakuuar vendoset brenda një solenoidi përmes të cilit rrjedh një rrymë mjaft e fortë me frekuencë të lartë. Nën veprimin e një fushe elektrike vorbull, e cila nxitet nga një fluks magnetik i alternuar, ndodh një prishje në gazin e mbetur dhe një shkarkim ndizet. Për të ruajtur shkarkimin (jonizimin), nxehtësia Joule e rrymave të induksionit të unazës që rrjedhin në gazin e jonizuar përgjatë vijave të forcës së fushës elektrike të vorbullës shpenzohet (vijat magnetike të forcës brenda një solenoidi të gjatë janë paralele me boshtin; Fig. 3).

Fig.3 Skema e fushave në solenoid

Ndër punimet e vjetra mbi shkarkimin pa elektrodë, hetimet më të plota i përkasin J. Thomson 2, i cili, në veçanti, provoi eksperimentalisht natyrën induktive të shkarkimit dhe nxori kushtet teorike të ndezjes: varësia e pragut të fushës magnetike për zbërthimin nga presioni (dhe frekuenca) e gazit. Ashtu si kurbat Paschen për zbërthimin e hendekut të shkarkimit në një fushë elektrike konstante, kthesat e ndezjes kanë një minimum. Për një gamë praktike të frekuencës (nga të dhjetat në dhjetëra megahertz), minimumi qëndron në rajonin e presioneve të ulëta; prandaj, shkarkimi zakonisht vërehej vetëm në gazra shumë të rrallë.

Kushtet për djegien e RF - shkarkimi induksion

Një shkarkim induktiv RF është një shkarkesë e ngacmuar nga një rrymë që rrjedh nëpër një induktor të vendosur në sipërfaqen anësore ose fundore, si rregull, të një burimi cilindrik të plazmës (Fig. 4a, b). Problemi qendror i fizikës së shkarkimit induktiv me presion të ulët është çështja e mekanizmave dhe efikasitetit të përthithjes së fuqisë RF nga plazma. Dihet se me një ngacmim thjesht induktiv të një shkarkimi RF, qarku ekuivalent i tij mund të përfaqësohet siç tregohet në Fig. 1 g Gjeneratori RF është i ngarkuar në një transformator, mbështjellja kryesore e të cilit përbëhet nga një antenë, përmes së cilës rrjedh rryma e gjeneruar nga gjeneratori, dhe dredha-dredha dytësore është rryma e induktuar në plazmë. Mbështjelljet primare dhe dytësore të transformatorit lidhen me koeficientin e induksionit të ndërsjellë M. Qarku i transformatorit mund të reduktohet lehtësisht në një qark që është një rezistencë aktive e lidhur në seri dhe induktiviteti i antenës, rezistenca ekuivalente dhe induktiviteti i plazmës (Fig. 4e), kështu që fuqia e gjeneratorit RF P gen rezulton të jetë e lidhur me fuqinë P an t të lëshuar në antenë dhe fuqinë P p1 të lëshuar në plazmë, nga shprehjet

ku I është rryma që rrjedh nëpër antenë, P ant është rezistenca aktive e antenës, R p 1 është rezistenca ekuivalente e plazmës.

Nga formulat (1) dhe (2) mund të shihet se kur ngarkesa përputhet me gjeneratorin, fuqia aktive RF Pgen, e dhënë nga gjeneratori në qarkun e jashtëm, shpërndahet midis dy kanaleve, përkatësisht: një pjesë të fuqia shkon për të ngrohur antenën, dhe pjesa tjetër përthithet nga plazma. Më parë, në shumicën dërrmuese të punimeve supozohej apriori se në kushte eksperimentale

Rpl > Rantvv (3)

dhe vetitë e plazmës përcaktohen nga fuqia e gjeneratorit RF, i cili absorbohet plotësisht nga plazma. Në mesin e viteve 1990, V. Godyak dhe bashkëpunëtorët treguan bindshëm se lidhja (3) mund të shkelet në shkarkimet me presion të ulët. Natyrisht, me kusht

Rpi? Rrëshqitje (4)

Sjellja e një shkarkimi induktiv RF ndryshon në mënyrë dramatike.

Oriz. 4. Qarqet (a, b) të burimeve plazmatike induktive dhe (c) burimi induktiv i plazmës me një komponent kapacitiv, (d, e) qarqet ekuivalente të një shkarkimi thjesht induktiv.

Tani parametrat e plazmës varen jo vetëm nga fuqia e gjeneratorit RF, por edhe nga rezistenca ekuivalente e plazmës, e cila, nga ana tjetër, varet nga parametrat e plazmës dhe kushtet për mirëmbajtjen e saj. Kjo çon në shfaqjen e efekteve të reja që lidhen me rishpërndarjen e vazhdueshme të fuqisë në qarkun e shkarkimit të jashtëm. Kjo e fundit mund të ndikojë ndjeshëm në efikasitetin e burimeve plazmatike. Është e qartë se çelësi për të kuptuar sjelljen e shkarkimit në regjimet që korrespondojnë me pabarazinë (4), si dhe për të optimizuar funksionimin e pajisjeve plazmatike, qëndron në rregullsitë e ndryshimit në rezistencën ekuivalente të plazmës me një ndryshim në parametrat e plazmës dhe kushtet për ruajtjen e shkarkimit.

Dizajni RF - shkarkim induktiv

Themelet për kërkimet moderne dhe aplikimet e shkarkimeve pa elektrodë u hodhën nga veprat e G. I. Babat, të cilat u kryen pak para luftës në Uzinën e Llampave Elektrike të Leningradit? Svetlana?. Këto vepra u botuan në vitin 1942 3 dhe u bënë të njohura gjerësisht jashtë vendit pas botimit të tyre në Angli në vitin 1947. 4 Babat krijoi gjeneratorë tubash me frekuencë të lartë me një fuqi prej rreth njëqind kilovatësh, të cilët e lejuan atë të merrte shkarkime të fuqishme pa elektrodë në ajër me presione të larta. ndaj presionit atmosferik.. Babat punonte në intervalin e frekuencës 3-62 MHz, induktorët përbëheshin nga disa kthesa me diametër rreth 10 cm. Një fuqi e madhe për atë kohë, deri në disa dhjetëra kilovat, u fut në shkarkimin me presion të lartë (megjithatë , vlera të tilla janë të larta për instalimet moderne). ?Grusht? ajri ose gazi tjetër në presion atmosferik, natyrisht, nuk ishte i mundur as me rrymat më të larta në induktor, ndaj duheshin marrë masa të veçanta për ndezjen e shkarkimit. Mënyra më e lehtë ishte fillimi i shkarkimit në presion të ulët, kur fushat e prishjes janë të vogla, dhe më pas rritja gradualisht e presionit, duke e çuar atë në presionin atmosferik. Babat vuri në dukje se kur gazi rrjedh përmes shkarkimit, ky i fundit mund të shuhet nëse fryrja është shumë intensive. Në presione të larta, u zbulua efekti i tkurrjes, d.m.th., shkëputja e shkarkimit nga muret e dhomës së shkarkimit. Disa letra u shfaqën në vitet 1950 mbi shkarkimin pa elektrodë 5~7. Kabann 5 hetoi shkarkimet në gazet inerte në presione të ulëta nga 0.05 në 100 mm Hg. Art. dhe fuqitë e vogla deri në 1 kW në frekuencat 1--3 MHz, përcaktuan kthesat e ndezjes, matën fuqinë e futur në shkarkim me metodën kalorimetrike dhe matën përqendrimet e elektroneve duke përdorur sonda. Lakoret e ndezjes në shumë gazra janë marrë edhe në Ref. 7. Në Ref. 6 është bërë një përpjekje për të përdorur shkarkimin për spektroskopinë ultravjollcë. Një pishtar plazma pa elektrodë, me të cilin instalimet aktuale janë shumë afër, është projektuar nga Reed në vitin 1960. 8. Diagrami dhe fotografia e tij janë paraqitur në fig. 2. Një tub kuarci me një diametër prej 2,6 cm mbulohej nga një induktor me pesë rrotullime i bërë nga një tub bakri me një distancë midis kthesave prej 0,78 cm. Një gjenerator industrial me frekuencë të lartë me një fuqi maksimale dalëse prej 10 kW shërbeu si një burimi i energjisë; frekuenca e funksionimit 4 MHz. Një shufër grafiti e lëvizshme është përdorur për të ndezur shkarkimin. Shufra e futur në induktor nxehet në një fushë me frekuencë të lartë dhe lëshon elektrone. Gazi përreth nxehet dhe zgjerohet, dhe në të ndodh prishja. Pas ndezjes, shufra hiqet dhe shkarkimi vazhdon të digjet. Pika më domethënëse në këtë instalim ishte përdorimi i furnizimit me gaz tangjencial. Reed vuri në dukje se plazma që rezulton duhet të përhapet mjaft shpejt kundër rrjedhës së gazit që tenton ta largojë atë. Përndryshe, shkarkimi do të fiket, siç ndodh me flakët e pastabilizuara. Me shpejtësi të ulët rrjedhjeje, mirëmbajtja e plazmës mund të sigurohet nga përçueshmëria termike konvencionale. (Roli i përcjelljes së nxehtësisë në shkarkimet me presion të lartë është vënë në dukje edhe nga Cabanne.5) Megjithatë, në shpejtësi të larta të rrjedhës së gazit është e nevojshme të merren masa për të riqarkulluar një pjesë të plazmës. Një zgjidhje e kënaqshme për këtë problem ishte stabilizimi i vorbullës i përdorur nga Reed, në të cilin gazi futet në tub në mënyrë tangjenciale dhe rrjedh nëpër të, duke bërë një lëvizje spirale. Për shkak të zgjerimit centrifugal të gazit, në pjesën boshtore të tubit formohet një kolonë me presion të reduktuar. Këtu nuk ka pothuajse asnjë rrjedhje boshtore dhe një pjesë e plazmës thithet në rrjedhën e sipërme. Sa më e madhe të jetë shpejtësia e ushqimit, aq më e lartë depërton plazma e ndritur kundër rrjedhës. Përveç kësaj, me këtë metodë furnizimi, gazi rrjedh përgjatë tubit, kryesisht pranë mureve të tij, shtrydh shkarkimin nga muret dhe izolon këto të fundit nga efektet dëmtuese të temperaturave të larta, gjë që bën të mundur punën me fuqi të shtuara. Këto konsiderata cilësore, të shprehura shkurt nga Reid, janë shumë të rëndësishme për të kuptuar dukuritë, megjithëse mund të mos pasqyrojnë saktë thelbin e çështjes. Ne do t'i kthehemi çështjes së mirëmbajtjes së plazmës, e cila duket të jetë më e rëndësishmja kur merret parasysh një shkarkim i palëvizshëm i stabilizuar në një rrjedhë gazi, më poshtë, në kapitullin. IV.

Reed punonte me argon dhe përzierjet e argonit me heliumin, hidrogjenin, oksigjenin dhe ajrin. Ai vuri në dukje se është më e lehtë të ruash një shkarkim në argon të pastër. Shkalla e rrjedhës së argonit ishte 10-20 l/min (shpejtësitë mesatare të gazit në seksion kryq të tubit ishin 30-40 cm/sek) me futjen e fuqive prej 1,5-3 kw në shkarkim, që përbënte afërsisht gjysmën e fuqia e konsumuar nga gjeneratori. Reed përcaktoi bilancin e energjisë në pishtarin e plazmës dhe mati shpërndarjen hapësinore të temperaturës në plazmë duke përdorur metodën optike.

Ai botoi disa punime të tjera: mbi shkarkimet e fuqishme induktive në presione të ulëta,9 mbi matjet e transferimit të nxehtësisë në sonda të futura në pika të ndryshme në një pendë plazme,10 mbi rritjen e kristaleve të materialeve zjarrduruese duke përdorur një djegës induksioni, etj.

Një pishtar me induksion plazma, i ngjashëm në dizajn me atë të Reed, u përshkrua disi më vonë nga Rebu.

Përafërsisht që nga viti 1963, në shtypin tonë dhe të huaj janë shfaqur shumë vepra kushtuar studimit eksperimental të shkarkimeve induktive me presion të lartë si në enë të mbyllura ashtu edhe në një rrjedhje gazi.

Maten shpërndarjet e temperaturës hapësinore në rajonin e shkarkimit dhe në rrymën plazmatike, si dhe shpërndarjet e përqendrimeve të elektroneve. Këtu, si rregull, përdoren metoda të njohura optike, spektrale dhe sonda, të cilat zakonisht përdoren në studimin e plazmës së shkarkimeve të harkut. Fuqitë e depozituara në shkarkim maten në tensione të ndryshme në induktor, shpejtësi të ndryshme të rrjedhës së gazit, varësi të ndryshme të parametrave për gaze të ndryshme, frekuenca, etj. Është e vështirë të vendosësh ndonjë varësi uniforme, të themi, të temperaturës së plazmës nga fuqia e depozituar në shkarkim, pasi gjithçka varet nga kushte specifike: diametri i tubit, gjeometria e induktorit, shkalla e furnizimit me gaz, etj. Rezultati i përgjithshëm i shumë punëve është përfundimi se me një fuqi të rendit të disa ose dhjetëra kilovat, temperatura e plazmës së argonit arrin afërsisht 9000-10,000 ° K.

Shpërndarja e temperaturës në thelb ka karakterin? në mes të tubit dhe bie ndjeshëm pranë mureve, megjithatë?pllajë? jo fare madje, në pjesën qendrore arrihet një rënie e vogël, zakonisht disa qindra gradë. Në gazet e tjera, temperaturat janë gjithashtu të rendit 10,000°, në varësi të llojit të gazit dhe kushteve të tjera. Temperaturat në ajër janë më të ulëta se në argon me të njëjtën fuqi, dhe anasjelltas, për të arritur të njëjtat temperatura nevojitet disa herë më shumë fuqi.31 Temperatura rritet pak me rritjen e fuqisë dhe varet dobët nga shpejtësia e rrjedhjes së gazit. Në fig. 3 dhe 4 tregohen për të ilustruar shpërndarjen e temperaturës përgjatë rrezes, fushën e temperaturës (izotermat) dhe shpërndarjen e përqendrimeve të elektroneve. Eksperimentet 27 kanë treguar se ndërsa shkalla e furnizimit me gaz dhe shkalla e rrjedhës rritet (në rastin e furnizimit tangjencial), shkarkimi shtypet gjithnjë e më shumë larg mureve dhe rrezja e shkarkimit ndryshon afërsisht nga 0,8 në 0,4 të rrezes së tubit. Me një rritje të shkallës së rrjedhës së gazit, fuqia e depozituar në shkarkim zvogëlohet disi, e cila shoqërohet me një ulje të rrezes së shkarkimit, d.m.th., rrjedhës së plazmës ose shkallës së rrjedhës. Gjatë shkarkimeve në enët e mbyllura, pa rrjedhje gazi, zona ndriçuese e shkarkimit zakonisht afrohet shumë me muret anësore të enës. Matjet e përqendrimeve të elektroneve kanë treguar se gjendja plazmatike në presionin atmosferik është afër ekuilibrit termodinamik. Përqendrimet dhe temperaturat e matura përshtaten brenda ekuacionit Saha me saktësi të kënaqshme.

Induksioni RF - shkarkimi

Aktualisht, janë të njohura burimet e plazmës me presion të ulët, parimi i funksionimit të së cilës bazohet në një shkarkim induktiv RF në mungesë të një fushe magnetike, si dhe në një shkarkim induktiv RF të vendosur në një fushë magnetike të jashtme me një induksion. që korrespondon me kushtet e rezonancës së ciklotroneve të elektroneve (ECR) dhe kushtëzon ngacmimin e helikoneve dhe valëve Trivelpiece-Gold (TG) (në tekstin e mëtejmë të referuara si burime helikoni).

Dihet se fushat elektrike RF janë të lëkura në plazmën e një shkarkimi induktiv; elektronet nxehen në një shtresë të ngushtë pranë murit. Kur një fushë magnetike e jashtme aplikohet në plazmën e një shkarkimi induktiv RF, shfaqen zona transparence, në të cilat fushat RF depërtojnë thellë në plazmë dhe elektronet nxehen në të gjithë vëllimin e saj. Ky efekt përdoret në burimet e plazmës, parimi i funksionimit të të cilave bazohet në ECR. Burime të tilla funksionojnë kryesisht në brezin e mikrovalëve (2.45 GHz). Rrezatimi i mikrovalës futet, si rregull, përmes një dritareje kuarci në një dhomë cilindrike të shkarkimit të gazit, në të cilën me ndihmën e magneteve formohet një fushë magnetike johomogjene. Fusha magnetike karakterizohet nga prania e një ose disa zonave rezonante në të cilat plotësohen kushtet ECR dhe fuqia RF injektohet në plazmë. Në rangun RF, ECR përdoret në të ashtuquajturat burime plazmatike me lak neutral. Një rol të rëndësishëm në gjenerimin e plazmës dhe formimin e strukturës së shkarkimit luan kontura neutrale, e cila është një sekuencë e vazhdueshme pikash me një fushë magnetike zero. Një qark magnetik i mbyllur formohet duke përdorur tre elektromagnetë. Rrymat në mbështjelljet e bobinave të sipërme dhe të poshtme kanë të njëjtin drejtim. Rryma në spiralen e mesme rrjedh në drejtim të kundërt. Një shkarkim induktiv RF me një qark neutral karakterizohet nga një densitet i lartë i plazmës (10 11 - 10 12 cm~3) dhe një temperaturë e ulët e elektroneve (1 -4 eV).

Shkarkim induktiv pa fushë magnetike të jashtme

Fuqia P pi e absorbuar nga plazma vizatohet përgjatë abshisës si një variabël i pavarur. Është e natyrshme të supozohet se dendësia e plazmës pe është proporcionale me P pi, megjithatë, duhet të theksohet se për burime të ndryshme plazmatike, koeficientët e proporcionalitetit midis P pi dhe pe do të ndryshojnë. Siç mund të shihet, tendenca e përgjithshme në sjelljen e rezistencës ekuivalente R pi është rritja e saj në rajonin e vlerave relativisht të vogla të fuqisë hyrëse, dhe më pas ngopja e saj.

Përkundrazi, në rajonin e përqendrimeve të larta të elektroneve, ku mbizotëron përthithja pa përplasje, d.m.th. në rajonin e efektit anomal të lëkurës, varësia R pl (n e) është e përafërt me atë të marrë për media me shpërndarje të fortë hapësinore. Në përgjithësi, jomonotonia e varësisë së rezistencës ekuivalente nga dendësia e plazmës shpjegohet me konkurrencën midis dy faktorëve: nga njëra anë, thithja e fuqisë RF rritet me një rritje të densitetit të elektroneve, nga ana tjetër, lëkura. thellësia, e cila përcakton gjerësinë e rajonit të thithjes së fuqisë RF, zvogëlohet me rritjen e n e.

Modeli teorik i një burimi plazme të ngacmuar nga një antenë spirale e vendosur në sipërfaqen e sipërme të skajit të saj parashikon që rezistenca ekuivalente e plazmës nuk varet nga gjatësia e burimit të plazmës, me kusht që thellësia e shtresës së lëkurës të jetë më e vogël se gjatësia e burimi i plazmës. Fizikisht, ky rezultat është i dukshëm, pasi fuqia RF absorbohet brenda shtresës së lëkurës. Në kushte eksperimentale, thellësia e lëkurës është padyshim më e vogël se gjatësia e burimeve të plazmës; prandaj, nuk është për t'u habitur që rezistenca ekuivalente e plazmës e burimeve të pajisura me një antenë të skajit të sipërm nuk varet nga gjatësia e tyre. Përkundrazi, nëse antena ndodhet në sipërfaqen anësore të burimeve, një rritje në gjatësinë e burimit, e shoqëruar me një rritje të njëkohshme të gjatësisë së antenës, çon në një rritje të rajonit në të cilin fuqia RF përthithet, d.m.th. ndaj zgjatjes së shtresës së lëkurës, prandaj, në rastin e një antene anësore, rezistenca ekuivalente rritet me rritjen e gjatësisë së burimit.

Eksperimentet dhe llogaritjet kanë treguar se në presione të ulëta vlerat absolute të rezistencës ekuivalente të plazmës janë të vogla. Rritja e presionit të gazit të punës çon në një rritje të konsiderueshme të rezistencës ekuivalente. Ky efekt është vërejtur në mënyrë të përsëritur si në veprat teorike ashtu edhe në ato eksperimentale. Arsyeja fizike për rritjen e aftësisë së plazmës për të thithur fuqinë RF me rritjen e presionit qëndron në mekanizmin e përthithjes së fuqisë RF. Siç shihet nga fig. 5, në minimumin e presioneve të konsideruara, p = 0,1 mTorr, mekanizmi i shpërndarjes Cherenkov është mbizotërues. Përplasjet elektron-atom praktikisht nuk kanë asnjë efekt në vlerën e rezistencës ekuivalente, dhe përplasjet elektron-jonike çojnë vetëm në një rritje të parëndësishme të rezistencës ekuivalente në n e > 3 x 10 11 cm-3. Rritja e presionit, d.m.th. frekuenca e përplasjeve elektron-atom, çon në një rritje të rezistencës ekuivalente për shkak të rritjes së rolit të mekanizmit të përplasjes së thithjes së fuqisë RF. Kjo mund të shihet nga fig. 5, i cili tregon raportin e rezistencës ekuivalente të llogaritur me mekanizmat e thithjes me përplasje dhe pa përplasje me rezistencën ekuivalente të llogaritur vetëm me përplasje.

Oriz.5 . Varësia e raportit të rezistencës ekuivalente Rpi, e llogaritur duke marrë parasysh mekanizmat e thithjes me përplasje dhe pa përplasje, me rezistencën ekuivalente Rpi, e llogaritur vetëm duke marrë parasysh përplasjet, nga dendësia e plazmës. Llogaritja u krye për burimet në formë disku të sheshtë me një rreze prej 10 cm në një presion gazi neutral prej 0,3 mTorr (1), 1 mTorr (2), 10 mTorr (3), 100 mTorr (7), 300 mTorr (5 ).

Shkarkimi induktiv me fushë magnetike të jashtme

Eksperimentet përdorën burime plazme të pajisura me antena spirale të vendosura në sipërfaqet anësore dhe fundore të burimeve, si dhe antenat Nagoya III. Për një frekuencë funksionimi prej 13,56 MHz, rajoni i fushave magnetike B « 0,4--1 mT korrespondon me kushtet ECR, dhe rajoni B> 1 ​​mT korrespondon me kushtet për ngacmimin e helikoneve dhe valëve Trivelpeace-Gold.

Në presione të ulëta të gazit të punës (p ~ 5 mTorr), rezistenca ekuivalente e plazmës pa një fushë magnetike është shumë më e vogël se në rajonin "helikon". Vlerat e Rpl të marra për rajonin ECR zënë një pozicion të ndërmjetëm, dhe këtu rezistenca ekuivalente rritet në mënyrë monotonike me rritjen e fushës magnetike. Rajoni i "helikonit" karakterizohet nga një varësi jomonotone e rezistencës ekuivalente nga fusha magnetike, dhe jomonotoniciteti i Rpl(B) në rastin e antenës spirale fundore dhe antenës Nagoya III është shumë më i theksuar sesa në rastin e antena spirale anësore. Pozicioni dhe numri i maksimumeve lokale të kurbës ^pi(B) varen nga fuqia hyrëse RF, gjatësia dhe rrezja e burimit të plazmës, lloji i gazit dhe presioni i tij.

Rritja e fuqisë hyrëse, d.m.th. Përqendrimi i elektroneve ne, çon në një rritje të rezistencës ekuivalente dhe një zhvendosje të maksimumit kryesor të funksionit pi(B) në rajonin e fushave të larta magnetike dhe në disa raste në shfaqjen e maksimumeve lokale shtesë. Një efekt i ngjashëm vërehet edhe me një rritje në gjatësinë e burimit të plazmës.

Rritja e presionit në intervalin 2-5 mTorr, siç mund të shihet nga Fig. 4b nuk çon në ndryshime të rëndësishme në natyrën e varësisë ^ pl (B), megjithatë, në presione që tejkalojnë 10 mTorr, jomonotoniciteti i varësisë së rezistencës ekuivalente nga fusha magnetike zhduket, vlerat absolute të ekuivalentit rezistenca zvogëlohet dhe bëhet më e ulët se vlerat e marra pa një fushë magnetike.

Analiza e mekanizmave fizikë të përthithjes së fuqisë RF nga plazma e një shkarkimi induktiv në kushte ECR dhe kushtet e ngacmimit të helikoneve dhe valëve TG u krye në shumë punime teorike. Shqyrtimi analitik i problemit të ngacmimit të helikoneve dhe valëve TG në rastin e përgjithshëm shoqërohet me vështirësi të konsiderueshme, pasi është e nevojshme të përshkruhen dy valë të ndërlidhura. Kujtoni që një helikon është një valë e shpejtë tërthore, dhe një valë TG është një valë e ngadaltë gjatësore. Valët e helikoneve dhe TG rezultojnë të jenë të pavarura vetëm në rastin e një plazme të pakufizuar në hapësirë, në të cilën ato përfaqësojnë eigenmode të lëkundjeve të plazmës së magnetizuar. Në rastin e një burimi të kufizuar të plazmës cilindrike, problemi mund të zgjidhet vetëm numerikisht. Megjithatë, tiparet kryesore të mekanizmit fizik të përthithjes së fuqisë RF në B > 1 mT mund të ilustrohen duke përdorur përafrimin e helikonit të zhvilluar në helikon, i cili përshkruan procesin e ngacmimit të valës në plazmë me kusht që pabarazitë

Zona e aplikimit

plazma magnetike me djegie me frekuencë të lartë

Reaktorët e plazmës dhe burimet e joneve, parimi i të cilave bazohet në një shkarkim induktiv RF me presion të ulët, kanë qenë një komponent i rëndësishëm i teknologjive moderne tokësore dhe hapësinore për disa dekada. Përhapja e gjerë e aplikimeve teknike të shkarkimit induktiv RF lehtësohet nga avantazhet e tij kryesore: mundësia e marrjes së një densiteti të lartë elektroni në një nivel relativisht të ulët të fuqisë RF, mungesa e kontaktit të plazmës me elektroda metalike, një temperaturë e ulët e elektronit dhe , për rrjedhojë, një potencial i ulët plazmatik në lidhje me muret që kufizojnë shkarkimin. Kjo e fundit, përveçse minimizon humbjet e fuqisë në muret e burimit plazmatik, bën të mundur shmangien e dëmtimit të sipërfaqes së mostrave gjatë trajtimit të tyre në një shkarkim me jone me energji të lartë.

Shembuj tipikë të burimeve të plazmës që veprojnë në një shkarkim induktiv RF pa fushë magnetike janë reaktorët plazmatikë të projektuar për gravimin e nënshtresës, burimet jonike të krijuara për të zbatuar teknologjitë tokësore të rrezeve jonike dhe për të punuar në hapësirë ​​si motorë korrigjimi të orbitës së anijes kozmike, burime drite. Një tipar i zakonshëm i projektimit të këtyre pajisjeve është prania e një dhome shkarkimi gazi (GDC), në sipërfaqen e jashtme të së cilës ose brenda saj ndodhet një induktor ose antenë. Me ndihmën e një antene të lidhur me një gjenerator me frekuencë të lartë, fuqia RF futet në vëllimin GDC dhe ndizet një shkarkim pa elektrodë. Rrymat që rrjedhin nëpër antenë nxisin një fushë elektrike vorbull në plazmë, e cila ngroh elektronet në energjitë e nevojshme për jonizimin efektiv të gazit të punës. Dendësia tipike e plazmës në reaktorët e plazmës është 10 11 - 3 x 10 12 cm - 3, dhe në burimet e joneve - 3 x 10 10 - 3 x 10 11 cm - 3. Presioni karakteristik i një gazi neutral në reaktorët e plazmës varion nga 1 në 30 mTorr, në burimet e joneve është 0,1 mTorr, në burimet e dritës është 0,1-10 Torr.

Reaktorët e plazmës dhe burimet e joneve, parimi i të cilave bazohet në një shkarkim induktiv RF me presion të ulët, kanë qenë një komponent i rëndësishëm i teknologjive moderne tokësore dhe hapësinore për disa dekada. Shpërndarja e gjerë e aplikimeve teknike të shkarkimit induktiv RF lehtësohet nga avantazhet e tij kryesore - mundësia e marrjes së një densiteti të lartë elektroni në një nivel relativisht të ulët të fuqisë RF, mungesa e kontaktit të plazmës me elektroda metalike, një temperaturë e ulët e elektronit, dhe , për rrjedhojë, një potencial i ulët plazmatik në lidhje me muret që kufizojnë shkarkimin. Kjo e fundit, përveçse minimizon humbjet e fuqisë në muret e burimit plazmatik, bën të mundur shmangien e dëmtimit të sipërfaqes së mostrave gjatë trajtimit të tyre në një shkarkim me jone me energji të lartë.

Rezultatet e marra vitet e fundit, si eksperimentale ashtu edhe teorike, tregojnë se parametrat e plazmës së një shkarkimi induktiv RF varen nga humbjet e fuqisë në qarkun e jashtëm dhe fuqia që hyn në shkarkim përmes kanaleve induktive dhe kapacitoreve. Parametrat e plazmës, nga njëra anë, përcaktohen nga vlerat e fuqisë së absorbuar dhe, nga ana tjetër, ata vetë përcaktojnë raportin e fuqive që hyjnë në kanale të ndryshme dhe, në fund të fundit, fuqinë e absorbuar nga plazma. Kjo përcakton natyrën e vetë-konsistencës së shkarkimit. Vetë-konsistenca manifestohet më qartë në jomonotonicitetin e fortë të varësisë së parametrave të plazmës nga fusha magnetike dhe ndërprerjet e shkarkimit. Humbjet e konsiderueshme të fuqisë në qarkun e jashtëm dhe varësia jo monotonike e aftësisë së plazmës për të thithur fuqinë RF nga dendësia e plazmës çojnë në ngopjen e densitetit të plazmës me një rritje të fuqisë së gjeneratorit RF dhe shfaqjen e një histereze në varësia e parametrave të plazmës nga fuqia e gjeneratorit RF dhe fusha magnetike e jashtme.

Prania e komponentit kapacitiv të shkarkimit shkakton një ndryshim në fraksionin e fuqisë së futur në plazmë përmes kanalit induktiv. Kjo shkakton një zhvendosje në pozicionin e kalimit të shkarkimit nga një modalitet i ulët në atë të lartë në rajonin e fuqive më të ulëta të gjeneratorit RF. Në kalimin nga mënyra e shkarkimit të ulët në atë të lartë, prania e një komponenti kapacitiv manifestohet në një ndryshim më të butë në densitetin e plazmës me rritjen e fuqisë së gjeneratorit dhe në zhdukjen e histerezës. Një rritje në përqendrimin e elektroneve për shkak të kontributit të fuqisë përmes kanalit kapacitiv në vlerat që tejkalojnë vlerën në të cilën rezistenca ekuivalente arrin maksimumin, çon në një ulje të kontributit të fuqisë RF përmes kanalit induktiv. Nuk justifikohet fizikisht të krahasohen mënyrat e një shkarkimi induktiv RF me densitet të ulët dhe të lartë të elektroneve me modalitetet kapacitive dhe induktive, pasi prania e një kanali për futjen e fuqisë në plazmë çon në një ndryshim në fraksionin e fuqisë së furnizuar në plazma përmes një kanali tjetër.

Përsosja e modelit të proceseve fizike në një shkarkim induktiv RF me presion të ulët bën të mundur optimizimin e parametrave të pajisjeve të plazmës që funksionojnë në bazë të tij.

Pritet në Allbest.ru

...

Dokumente të ngjashme

Pajisja e elektrovakumit për shkarkimin e gazit jonik të projektuar për stabilizimin e tensionit. Parimi i funksionimit të diodës zener të shkarkimit të shkëlqimit. Ligjet themelore fizike. Zona e stabilizimit të tensionit. Funksionimi i stabilizatorit parametrik.

test, shtuar më 28.10.2011


Parametrat e shkarkimeve të pjesshme dhe varësitë e tyre. Bazat e zhvillimit të shkarkimeve të pjesshme, diagnostikimi i linjave kabllore. Zhvillimi i një skeme analitike për vlerësimin e gjendjes së linjave kabllore bazuar në matjen e karakteristikave të shkarkimit të pjesshëm.

tezë, shtuar 07/05/2017


Historia e zhvillimit të sistemeve lazer pulsuese. Mekanizmi i përmbysjes. Një tipar karakteristik i një shkarkimi të ndezur vetë-qëndrueshëm me një katodë të ftohtë. Sistemet e preionizimit të shkarkimit të gazit. Elementet bazë të një lazeri pulsues dhe fushat e aplikimit të tij.

punim afatshkurtër, shtuar 20.03.2016


Një rritje në numrin e përgjithshëm të shifrave me një rritje në shumësinë e gabimit të korrigjuar. Ndryshimi në numrin mesatar të biteve të shtrembëruara me një ndryshim linear në devijimin katror. Përcaktimi i shpeshtësisë së humbjes së mesazhit. Hartimi i një grafiku funksioni.

punë laboratorike, shtuar 12.01.2014


Llojet e kondensatorëve me frekuencë të lartë. kapacitet specifik. Përdorimi i kondensatorëve me kapacitet të madh nominal. Kondensatorë ajri me kapacitet të ndryshueshëm. kondensatorë gjysmë të ndryshueshëm. Kondensatorë për qëllime të veçanta. Kondensatorët e qarqeve të integruara.

abstrakt, shtuar 01/09/2009


Karakteristikat e instrumenteve elektromekanike për matjen e rrymës dhe tensionit të drejtpërdrejtë, të alternuar. Dizajni i tyre, parimi i funksionimit, shtrirja, avantazhet dhe disavantazhet e tyre. Përkufizimi dhe klasifikimi i voltmetrave elektronikë, qarqeve të instrumenteve.

punim afatshkurtër, shtuar 26.03.2010


Karakteristikat dhe shtrirja e sinjaleve në sistemet e përpunimit dixhital. Procesori i specializuar i sinjalit dixhital SPF CM: zhvilluesit dhe historia, struktura dhe karakteristikat, shtrirja, algoritmet dhe softueri.

punim afatshkurtër, shtuar 12/06/2010


Sensori i presionit të matësit të tendosjes. Skema e kalibrimit të sensorit. Kontrollimi i ndikimit të ndërhyrjes elektromagnetike në leximet e pajisjes. Diagrami skematik i ndezjes së shkarkimit. Ekuacioni i varësisë së presionit nga tensioni në sensor. ndikimi i shkarkimit në lexime.

punim afatshkurtër, shtuar 29.12.2012


Llojet kryesore të kabllove të rrjeteve telefonike rurale, shtrirja e tyre, temperaturat e lejuara të funksionimit dhe vendosja. Kërkesat teknike për dimensionet e projektimit të kabllove me frekuencë të lartë me një katërkëndësh për komunikimin rural, karakteristikat elektrike.

abstrakt, shtuar 30.08.2009


Parametrat dhe parimet bazë të komutimit. Diagramet e lidhjes kryesore. Ndërprerëse mekanike dhe elektronike me frekuencë të lartë. Transistorë me efekt të fushës së portës MOS dhe qarqe të integruara monolit me mikrovalë. Mekanizmat ekzekutivë të mikrosistemeve.

Ngrohja me induksion është një metodë e ngrohjes pa kontakt me rryma me frekuencë të lartë (eng. RFH - ngrohje me radiofrekuencë, ngrohje me valë radiofrekuence) të materialeve përçuese elektrike.

Përshkrimi i metodës.

Ngrohja me induksion është ngrohja e materialeve nga rrymat elektrike që induktohen nga një fushë magnetike e alternuar. Prandaj, kjo është ngrohja e produkteve të bëra nga materiale përçuese (përçues) nga fusha magnetike e induktorëve (burimet e një fushe magnetike alternative). Ngrohja me induksion kryhet si më poshtë. Një pjesë e punës përçuese elektrike (metal, grafit) vendoset në të ashtuquajturin induktor, i cili është një ose më shumë kthesa teli (më shpesh bakri). Rrymat e fuqishme të frekuencave të ndryshme (nga dhjetëra Hz në disa MHz) induktohen në induktor duke përdorur një gjenerator të veçantë, si rezultat i të cilit lind një fushë elektromagnetike rreth induktorit. Fusha elektromagnetike shkakton rryma vorbullash në pjesën e punës. Rrymat vorbull ngrohin pjesën e punës nën veprimin e nxehtësisë së Xhulit (shih ligjin Joule-Lenz).

Sistemi induktor-bosh është një transformator pa bërthamë në të cilin induktori është mbështjellja kryesore. Pjesa e punës është një mbështjellje dytësore me qark të shkurtër. Fluksi magnetik midis mbështjelljeve mbyllet në ajër.

Me një frekuencë të lartë, rrymat vorbull zhvendosen nga fusha magnetike e formuar prej tyre në shtresa të holla sipërfaqësore të pjesës së punës Δ (Efekti i sipërfaqes), si rezultat i së cilës densiteti i tyre rritet ndjeshëm dhe pjesa e punës nxehet. Shtresat themelore të metalit nxehen për shkak të përçueshmërisë termike. Nuk është rryma ajo që është e rëndësishme, por densiteti i lartë i rrymës. Në shtresën e lëkurës Δ, dendësia e rrymës zvogëlohet me një faktor e në lidhje me densitetin e rrymës në sipërfaqen e pjesës së punës, ndërsa 86,4% e nxehtësisë lëshohet në shtresën e lëkurës (nga çlirimi total i nxehtësisë. Thellësia e shtresës së lëkurës varet në frekuencën e rrezatimit: sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më e hollë është shtresa e lëkurës. Kjo varet gjithashtu nga përshkueshmëria relative magnetike μ e materialit të pjesës së punës.

Për hekurin, kobaltin, nikelin dhe lidhjet magnetike në temperatura nën pikën Curie, μ ka një vlerë nga disa qindra në dhjetëra mijëra. Për materialet e tjera (shkrirjet, metalet me ngjyra, eutektikat e lëngshme me shkrirje të ulët, grafiti, elektrolitet, qeramika përçuese elektrike, etj.), μ është afërsisht e barabartë me një.

Për shembull, në një frekuencë prej 2 MHz, thellësia e lëkurës për bakrin është rreth 0,25 mm, për hekurin ≈ 0,001 mm.

Induktori nxehet shumë gjatë funksionimit, pasi thith rrezatimin e tij. Përveç kësaj, ai thith rrezatimin e nxehtësisë nga një pjesë e nxehtë e punës. Ata bëjnë induktorë nga tubat e bakrit të ftohur nga uji. Uji furnizohet me thithje - kjo siguron siguri në rast të djegies ose uljes së presionit tjetër të induktorit.

Aplikacion:
Shkrirja, saldimi dhe saldimi ultra i pastër pa kontakt të metaleve.
Marrja e prototipave të lidhjeve.
Përkulja dhe trajtimi termik i pjesëve të makinerive.
Biznesi i bizhuterive.
Përpunimi i pjesëve të vogla që mund të dëmtohen nga flaka ose ngrohja me hark.
Forcimi i sipërfaqes.
Forcimi dhe trajtimi termik i pjesëve me formë komplekse.
Dezinfektimi i instrumenteve mjekësore.

Përparësitë.

Ngrohja me shpejtësi të lartë ose shkrirja e çdo materiali elektrik përçues.

Ngrohja është e mundur në një atmosferë mbrojtëse të gazit, në një mjedis oksidues (ose reduktues), në një lëng jopërçues, në vakum.

Ngrohja përmes mureve të një dhome mbrojtëse të bërë nga qelqi, çimento, plastika, druri - këto materiale thithin rrezatimin elektromagnetik shumë dobët dhe mbeten të ftohtë gjatë funksionimit të instalimit. Ngrohet vetëm materiali përçues elektrik - metali (përfshirë të shkrirë), karboni, qeramika përçuese, elektrolitet, metalet e lëngëta, etj.

Për shkak të forcave të shfaqura MHD, metali i lëngshëm përzihet intensivisht, deri në mbajtjen e tij të pezulluar në ajër ose gaz mbrojtës - kështu përftohen lidhjet ultra të pastra në sasi të vogla (shkrirja e levitacionit, shkrirja në një kavanoz elektromagnetik).

Meqenëse ngrohja kryhet me anë të rrezatimit elektromagnetik, nuk ka ndotje të pjesës së punës nga produktet e djegies së pishtarit në rastin e ngrohjes me flakë gazi, ose nga materiali i elektrodës në rastin e ngrohjes me hark. Vendosja e mostrave në një atmosferë gazi inert dhe një shkallë e lartë e ngrohjes do të eliminojë formimin e shkallës.

Lehtësia e përdorimit për shkak të madhësisë së vogël të induktorit.

Induktori mund të bëhet në një formë të veçantë - kjo do të lejojë ngrohjen e pjesëve me konfigurim kompleks në mënyrë të barabartë në të gjithë sipërfaqen, pa çuar në deformimin e tyre ose mos ngrohjen lokale.

Është e lehtë për të kryer ngrohje lokale dhe selektive.

Meqenëse ngrohja më intensive ndodh në shtresat e sipërme të hollë të pjesës së punës, dhe shtresat e poshtme nxehen më butësisht për shkak të përçueshmërisë termike, metoda është ideale për forcimin sipërfaqësor të pjesëve (bërthama mbetet viskoze).

Automatizimi i lehtë i pajisjeve - ciklet e ngrohjes dhe ftohjes, kontrolli dhe mbajtja e temperaturës, ushqimi dhe heqja e pjesëve të punës.

Njësitë e ngrohjes me induksion:

Në instalimet me një frekuencë funksionimi deri në 300 kHz, përdoren inverterë në asambletë IGBT ose transistorë MOSFET. Instalime të tilla janë të dizajnuara për ngrohjen e pjesëve të mëdha. Për ngrohjen e pjesëve të vogla, përdoren frekuenca të larta (deri në 5 MHz, diapazoni i valëve të mesme dhe të shkurtra), instalimet me frekuencë të lartë ndërtohen në tuba elektronikë.

Gjithashtu, për ngrohjen e pjesëve të vogla, instalimet me frekuencë të lartë janë ndërtuar në transistorë MOSFET për frekuenca operimi deri në 1.7 MHz. Kontrolli dhe mbrojtja e transistorëve në frekuenca më të larta paraqet vështirësi të caktuara, kështu që cilësimet e frekuencës më të lartë janë ende mjaft të shtrenjta.

Induktori për ngrohjen e pjesëve të vogla është me madhësi të vogël dhe induktivitet të vogël, gjë që çon në një ulje të faktorit të cilësisë së qarkut rezonant të punës në frekuenca të ulëta dhe një ulje të efikasitetit, dhe gjithashtu paraqet rrezik për oshilatorin kryesor (faktori i cilësisë i qarkut rezonant është proporcional me L / C, qarku rezonant me një faktor cilësie të ulët është shumë i mirë "i pompuar" me energji, formon një qark të shkurtër në induktor dhe çaktivizon oshilatorin kryesor). Për të rritur faktorin e cilësisë së qarkut oscilues, përdoren dy mënyra:
- rritja e frekuencës së funksionimit, e cila çon në kompleksitetin dhe koston e instalimit;
- përdorimi i inserteve feromagnetike në induktor; ngjitja e induktorit me panele të materialit ferromagnetik.

Meqenëse induktori funksionon në mënyrë më efikase në frekuenca të larta, ngrohja me induksion mori aplikim industrial pas zhvillimit dhe fillimit të prodhimit të llambave të fuqishme të gjeneratorëve. Para Luftës së Parë Botërore, ngrohja me induksion ishte me përdorim të kufizuar. Në atë kohë, si gjeneratorë përdoreshin gjeneratorë makinerish me frekuencë të lartë (punë nga V.P. Vologdin) ose instalime të shkarkimit të shkëndijave.

Qarku i gjeneratorit, në parim, mund të jetë çdo (multivibrator, gjenerator RC, gjenerator i ngacmuar në mënyrë të pavarur, gjeneratorë të ndryshëm relaksues) që funksionon në një ngarkesë në formën e një spirale induktori dhe ka fuqi të mjaftueshme. Është gjithashtu e nevojshme që frekuenca e lëkundjeve të jetë mjaft e lartë.

Për shembull, për të "prerë" një tel çeliku me një diametër prej 4 mm në disa sekonda, kërkohet një fuqi osciluese prej të paktën 2 kW në një frekuencë prej të paktën 300 kHz.

Skema zgjidhet sipas kritereve të mëposhtme: besueshmëria; stabiliteti i luhatjeve; qëndrueshmëria e fuqisë së lëshuar në pjesën e punës; lehtësia e prodhimit; lehtësia e konfigurimit; numri minimal i pjesëve për të ulur koston; përdorimi i pjesëve që në total japin ulje të peshës dhe dimensioneve etj.

Për shumë dekada, një gjenerator induktiv me tre pika është përdorur si një gjenerator i lëkundjeve me frekuencë të lartë (një gjenerator Hartley, një gjenerator me reagime autotransformatori, një qark i bazuar në një ndarës të tensionit të lakut induktiv). Ky është një qark i furnizimit me energji paralel i vetë-ngacmuar për anodën dhe një qark selektiv me frekuencë të bërë në një qark oscilues. Është përdorur me sukses dhe vazhdon të përdoret në laboratorë, punishte bizhuterish, ndërmarrje industriale, si dhe në praktikën amatore. Për shembull, gjatë Luftës së Dytë Botërore, në instalime të tilla u krye forcimi i sipërfaqes së rrotullave të rezervuarit T-34.

Disavantazhet e tre pikave:

Efikasitet i ulët (më pak se 40% kur përdorni një llambë).

Një devijim i fortë i frekuencës në momentin e ngrohjes së pjesëve të punës të bëra nga materiale magnetike mbi pikën Curie (≈700С) (ndryshon μ), i cili ndryshon thellësinë e shtresës së lëkurës dhe ndryshon në mënyrë të paparashikueshme mënyrën e trajtimit të nxehtësisë. Kur trajtohen me nxehtësi pjesët kritike, kjo mund të jetë e papranueshme. Gjithashtu, instalimet e fuqishme RF duhet të funksionojnë në një gamë të ngushtë frekuencash të lejuara nga Rossvyazokhrankultura, pasi me mbrojtje të dobët ato janë në të vërtetë transmetues radio dhe mund të ndërhyjnë në transmetimet televizive dhe radio, shërbimet bregdetare dhe të shpëtimit.

Kur ndryshohen boshllëqet (për shembull, nga ato më të vogla në ato më të mëdha), induktiviteti i sistemit induktor-bosh ndryshon, gjë që gjithashtu çon në një ndryshim në frekuencën dhe thellësinë e shtresës së lëkurës.

Kur ndryshoni induktorët me një kthesë në ato me shumë rrotullime, në ato më të mëdhenj ose më të vegjël, ndryshon edhe frekuenca.

Nën udhëheqjen e Babat, Lozinsky dhe shkencëtarë të tjerë, u zhvilluan qarqe gjeneratorësh me dy dhe tre qarqe që kanë një efikasitet më të lartë (deri në 70%), dhe gjithashtu ruajnë më mirë frekuencën e funksionimit. Parimi i veprimit të tyre është si më poshtë. Për shkak të përdorimit të qarqeve të çiftëzuara dhe dobësimit të lidhjes midis tyre, një ndryshim në induktivitetin e qarkut të punës nuk sjell një ndryshim të fortë në frekuencën e qarkut të vendosjes së frekuencës. Transmetuesit e radios janë ndërtuar sipas të njëjtit parim.

Gjeneratorët modernë me frekuencë të lartë janë inverterë të bazuar në asambletë IGBT ose tranzistorë të fuqishëm MOSFET, të bëra zakonisht sipas skemës së urës ose gjysmë urës. Punoni në frekuenca deri në 500 kHz. Portat e transistorëve hapen duke përdorur një sistem kontrolli mikrokontrollues. Sistemi i kontrollit, në varësi të detyrës, ju lejon të mbani automatikisht

A) frekuencë konstante
b) fuqia konstante e çliruar në pjesën e punës
c) efikasitetin maksimal.

Për shembull, kur një material magnetik nxehet mbi pikën Curie, trashësia e shtresës së lëkurës rritet ndjeshëm, dendësia e rrymës bie dhe pjesa e punës fillon të nxehet më keq. Vetitë magnetike të materialit gjithashtu zhduken dhe procesi i kthimit të magnetizimit ndalon - pjesa e punës fillon të nxehet më keq, rezistenca e ngarkesës zvogëlohet papritur - kjo mund të çojë në "hapësirën" e gjeneratorit dhe dështimin e tij. Sistemi i kontrollit monitoron kalimin përmes pikës Curie dhe rrit automatikisht frekuencën me një ulje të papritur të ngarkesës (ose zvogëlon fuqinë).

Vërejtje.

Induktori duhet të vendoset sa më afër pjesës së punës nëse është e mundur. Kjo jo vetëm që rrit densitetin e fushës elektromagnetike pranë pjesës së punës (në proporcion me katrorin e distancës), por gjithashtu rrit faktorin e fuqisë Cos(φ).

Rritja e frekuencës zvogëlon në mënyrë dramatike faktorin e fuqisë (në proporcion me kubin e frekuencës).

Kur materialet magnetike nxehen, nxehtësia shtesë lëshohet gjithashtu për shkak të kthimit të magnetizimit; ngrohja e tyre në pikën Curie është shumë më efikase.

Gjatë llogaritjes së induktorit, është e nevojshme të merret parasysh induktiviteti i gomave që çojnë në induktor, i cili mund të jetë shumë më i madh se induktiviteti i vetë induktorit (nëse induktori është bërë në formën e një kthese të vetme të një të vogël diametri apo edhe pjesë e një kthese - një hark).

Ekzistojnë dy raste të rezonancës në qarqet osciluese: rezonanca e tensionit dhe rezonanca e rrymës.
Qarku oscilues paralel - rezonanca e rrymave.
Në këtë rast, tensioni në spirale dhe në kondensator është i njëjtë me atë të gjeneratorit. Në rezonancë, rezistenca e qarkut midis pikave të degëzimit bëhet maksimale, dhe rryma (I total) përmes rezistencës së ngarkesës Rn do të jetë minimale (rryma brenda qarkut I-1l dhe I-2s është më e madhe se rryma e gjeneratorit) .

Në mënyrë ideale, impedanca e lakut është pafundësi - qarku nuk tërheq rrymë nga burimi. Kur frekuenca e gjeneratorit ndryshon në çdo drejtim nga frekuenca rezonante, impedanca e qarkut zvogëlohet dhe rryma lineare (Itotal) rritet.

Qarku oscilues i serisë - rezonanca e tensionit.

Tipari kryesor i një qarku rezonant të serisë është se impedanca e tij është minimale në rezonancë. (ZL + ZC - minimale). Kur frekuenca akordohet në një vlerë mbi ose nën frekuencën rezonante, impedanca rritet.
konkluzioni:
Në një qark paralel në rezonancë, rryma përmes kabllove të qarkut është 0, dhe voltazhi është maksimal.
Në një qark seri, e kundërta është e vërtetë - voltazhi tenton në zero, dhe rryma është maksimale.

Artikulli është marrë nga faqja http://dic.academic.ru/ dhe është ripunuar në një tekst më të kuptueshëm për lexuesin nga kompania LLC Prominduktor.

Ngrohës me INDUKSION- është elektrike ngrohës, duke punuar me një ndryshim në fluksin e induksionit magnetik në një qark të mbyllur përcjellës. Ky fenomen quhet induksion elektromagnetik. Dëshironi të dini se si funksionon një ngrohës me induksion? ZAVODRRështë një portal informacioni tregtar ku do të gjeni informacione rreth ngrohësve.

Ngrohje me induksion Vortex

Një spirale induksioni është e aftë të ngrohë çdo metal, ngrohësit me bazë tranzistor janë montuar dhe kanë një efikasitet të lartë prej më shumë se 95%, ata kanë zëvendësuar prej kohësh ngrohësit me induksion të tubave, në të cilat efikasiteti nuk kalon 60%.

Ngrohësi me induksion vorbull për ngrohje pa kontakt nuk ka humbje për shkak të rregullimit të koincidencës rezonante të parametrave të funksionimit të instalimit me parametrat e qarkut oscilues të daljes. Ngrohësit e tipit Vortex të montuara në transistorë mund të analizojnë dhe rregullojnë në mënyrë të përsosur frekuencën e daljes në modalitetin automatik.

Ngrohje me induksion metalik

Ngrohësit për ngrohjen me induksion të metalit kanë një metodë pa kontakt për shkak të veprimit të një fushe vorbulle. Llojet e ndryshme të ngrohësve depërtojnë në metal në një thellësi të caktuar nga 0,1 deri në 10 cm, në varësi të frekuencës së zgjedhur:

• Frekuencë e lartë;
• frekuenca mesatare;
• frekuencë ultra të lartë.

Ngrohje me induksion metalik bëjnë të mundur përpunimin e pjesëve jo vetëm në zona të hapura, por edhe vendosjen e objekteve të nxehta në dhoma të izoluara, në të cilat mund të krijohet çdo medium, si dhe vakum.

Ngrohës elektrik me induksion

Ngrohës me induksion elektrik me frekuencë të lartë merr përdorime të reja çdo ditë. Ngrohësi funksionon me rrymë alternative. Më shpesh, ngrohësit elektrikë me induksion përdoren për të sjellë metalet në temperaturat e kërkuara në operacionet e mëposhtme: falsifikimi, bashkimi, saldimi, lakimi, forcimi, etj. Ngrohësit me induksion elektrik funksionojnë në një frekuencë të lartë prej 30-100 kHz dhe përdoren për ngrohjen e llojeve të ndryshme të mediave dhe ftohësve.

Ngrohes elektrik aplikuar në shumë fusha:

• metalurgjike (ngrohje HDTV, furra me induksion);
• instrumente (elemente saldimi);
• mjekësore (prodhimi dhe dezinfektimi i instrumenteve);
• bizhuteri (prodhimi i bizhuterive);
• banesore dhe komunale (kaldaja me ngrohje me induksion);
• ushqim (kaldaja me avull me induksion).

Ngrohje me induksion me frekuencë të mesme

Kur kërkohet ngrohje më e thellë, përdoren ngrohës me induksion të tipit me frekuencë të mesme, që funksionojnë në frekuenca mesatare nga 1 deri në 20 kHz. Një induktor kompakt për të gjitha llojet e ngrohësve vjen në forma të ndryshme, të cilat janë zgjedhur në mënyrë që të sigurojnë ngrohje uniforme të mostrave të formave nga më të ndryshmet, ndërkohë që mund të kryhet edhe një ngrohje lokale e caktuar. Lloji me frekuencë të mesme do të përpunojë materiale për farkëtim dhe forcim, si dhe përmes ngrohjes për stampim.

Lehtë për t'u përdorur, me një efikasitet deri në 100%, Ngrohësit me induksion me frekuencë mesatare përdoren për një gamë të gjerë teknologjish në metalurgji (gjithashtu për shkrirjen e metaleve të ndryshme), inxhinieri mekanike, prodhimin e instrumenteve dhe fusha të tjera.

Ngrohje me induksion me frekuencë të lartë

Gama më e gjerë e aplikimeve është për ngrohje me induksion me frekuencë të lartë. Ngrohësit karakterizohen nga një frekuencë e lartë prej 30-100 kHz dhe një gamë e gjerë fuqie prej 15-160 kW. Lloji me frekuencë të lartë siguron një thellësi të vogël të ngrohjes, por kjo është e mjaftueshme për të përmirësuar vetitë kimike të metalit.

Ngrohësit me induksion me frekuencë të lartë janë të lehta për t'u përdorur dhe ekonomikë, ndërsa efikasiteti i tyre mund të arrijë 95%. Të gjitha llojet punojnë vazhdimisht për një kohë të gjatë, dhe versioni me dy blloqe (kur transformatori me frekuencë të lartë vendoset në një bllok të veçantë) lejon funksionimin gjatë gjithë orarit. Ngrohësi ka 28 lloje mbrojtjesh, secila prej të cilave është përgjegjëse për funksionin e vet. Shembull: kontrolli i presionit të ujit në sistemin e ftohjes.

Ngrohje me induksion me mikrovalë

Ngrohësit me induksion me mikrovalë funksionojnë në superfrekuencë (100-1,5 MHz) dhe depërtojnë në një thellësi ngrohjeje (deri në 1 mm). Lloji i mikrovalës është i domosdoshëm për përpunimin e pjesëve të holla, të vogla me diametër të vogël. Përdorimi i ngrohësve të tillë bën të mundur shmangien e deformimeve të padëshiruara që shoqërojnë ngrohjen.

Ngrohësit me induksion me mikrovalë të bazuara në module JGBT dhe transistorë MOSFET kanë kufij të fuqisë prej 3,5-500 kW. Ato përdoren në elektronikë, në prodhimin e instrumenteve me precizion të lartë, orëve, bizhuterive, për prodhimin e telit dhe për qëllime të tjera që kërkojnë saktësi të veçantë dhe filigran.

Ngrohje me induksion falsifikimi

Qëllimi kryesor i ngrohësve me induksion të tipit të farkëtimit (IKN) është të ngrohin pjesët ose pjesët e tyre përpara falsifikimit të mëvonshëm. Boshllëqet mund të jenë të llojeve, lidhjeve dhe formave të ndryshme. Ngrohësit e falsifikimit me induksion ju lejojnë të përpunoni pjesët cilindrike të punës me çdo diametër në modalitetin automatik:

• ekonomike, pasi shpenzojnë vetëm disa sekonda në ngrohje dhe kanë një efikasitet të lartë deri në 95%;
• i lehtë për t'u përdorur, lejon: kontroll të plotë të procesit, ngarkim dhe shkarkim gjysmë automatik. Ka opsione me automatizim të plotë;
• i besueshëm dhe mund të funksionojë vazhdimisht për një kohë të gjatë.

Ngrohje me rul me induksion

Ngrohje me induksion për forcimin e boshtit punojnë së bashku me kompleksin forcues. Pjesa e punës është në një pozicion vertikal dhe rrotullohet brenda një induktori të palëvizshëm. Ngrohësi lejon përdorimin e të gjitha llojeve të boshteve për ngrohje lokale të njëpasnjëshme, thellësia e forcimit mund të jetë fraksione milimetrash në thellësi.

Si rezultat i ngrohjes me induksion të boshtit në të gjithë gjatësinë e tij me ftohje të menjëhershme, forca dhe qëndrueshmëria e tij rriten shumë.

Ngrohës me tub induksioni

Të gjitha llojet e tubave mund të trajtohen me ngrohje me induksion. Ngrohësi i tubave mund të jetë i ftohur me ajër ose me ujë, me fuqi 10-250 kW, me parametrat e mëposhtëm:

• Ngrohje me induksion me tub të ftohur me ajër prodhuar duke përdorur një induktor fleksibël dhe një batanije termike. Temperatura e ngrohjes deri në temperaturë 400 °C dhe përdorni tuba me diametër 20 - 1250 mm me çdo trashësi muri.
• Tub me ngrohje me induksion me ftohje me ujë ka një temperaturë ngrohjeje prej 1600 °C dhe përdoret për "lakimin" e tubave me diametër 20 - 1250 mm.

Çdo opsion i trajtimit termik përdoret për të përmirësuar cilësinë e çdo tubi çeliku.

Pirometër për kontrollin e ngrohjes

Një nga parametrat më të rëndësishëm të funksionimit të ngrohësve me induksion është temperatura. Përveç sensorëve të integruar, pirometrat infra të kuqe shpesh përdoren për kontroll më të plotë mbi të. Këto pajisje optike ju lejojnë të përcaktoni shpejt dhe me lehtësi temperaturën e sipërfaqeve të vështira për t'u arritur (për shkak të nxehtësisë së lartë, gjasave të ekspozimit ndaj energjisë elektrike, etj.).

Nëse e lidhni pirometrin me një ngrohës me induksion, jo vetëm që mund të monitoroni regjimin e temperaturës, por gjithashtu të ruani automatikisht temperaturën e ngrohjes për një kohë të caktuar.

Parimi i funksionimit të ngrohësve me induksion

Gjatë funksionimit, në induktor formohet një fushë magnetike, në të cilën vendoset pjesa. Në varësi të detyrës (thellësia e ngrohjes) dhe pjesës (përbërja), frekuenca zgjidhet, mund të jetë nga 0,5 në 700 kHz.

Parimi i funksionimit të ngrohësit sipas ligjeve të fizikës thotë: kur një përcjellës është në një fushë elektromagnetike alternative, në të formohet një EMF (forcë elektromotore). Grafiku i amplitudës tregon se ajo lëviz në proporcion me ndryshimin e shpejtësisë së fluksit magnetik. Për shkak të kësaj, në qark formohen rryma vorbullash, madhësia e të cilave varet nga rezistenca (materiali) i përcjellësit. Sipas ligjit Joule-Lenz, rryma çon në ngrohjen e përcjellësit, i cili ka rezistencë.

Parimi i funksionimit të të gjitha llojeve të ngrohësve me induksion është i ngjashëm me një transformator. Pjesa e punës përçuese, e cila ndodhet në induktor, është e ngjashme me një transformator (pa një qark magnetik). Dredha-dredha kryesore është induktori, induktiviteti sekondar i pjesës dhe ngarkesa është rezistenca e metalit. Me ngrohjen HDTV, formohet një "efekt lëkure", rrymat vorbull që formohen brenda pjesës së punës zhvendosin rrymën kryesore në sipërfaqen e përcjellësit, sepse ngrohja e metalit në sipërfaqe është më e fortë se brenda.

Avantazhet e ngrohësve me induksion

Ngrohësi me induksion ka avantazhe të padyshimta dhe është lider midis të gjitha llojeve të pajisjeve. Ky avantazh përbëhet nga sa vijon:

• Konsumon më pak energji elektrike dhe nuk ndot mjedisin.
• Lehtë për t'u përdorur, ofron punë me cilësi të lartë dhe ju lejon të kontrolloni procesin.
• Ngrohja nëpër muret e dhomës siguron një pastërti të veçantë dhe aftësinë për të marrë lidhje ultra të pastra, ndërsa shkrirja mund të kryhet në atmosfera të ndryshme, duke përfshirë gazrat inerte dhe në vakum.
• Me ndihmën e tij është e mundur ngrohja uniforme e detajeve të çdo forme ose ngrohja selektive.
• Së fundi, ngrohësit me induksion janë universale, gjë që i lejon ata të përdoren kudo, duke zëvendësuar instalimet e vjetruara që konsumojnë energji dhe joefikase.

Riparimi i ngrohësve me induksion është bërë nga pjesë këmbimi nga magazina jonë. Për momentin mund të riparojmë të gjitha llojet e ngrohësve. Ngrohësit me induksion janë mjaft të besueshëm nëse ndiqni me përpikëri udhëzimet e funksionimit dhe shmangni mënyrat ekstreme të funksionimit - para së gjithash, monitoroni temperaturën dhe ftohjen e duhur të ujit.

Detajet e funksionimit të të gjitha llojeve të ngrohësve me induksion shpesh nuk publikohen plotësisht në dokumentacionin e prodhuesve; ato duhet të riparohen nga specialistë të kualifikuar, të cilët e njohin mirë parimin e detajuar të funksionimit të pajisjeve të tilla.

Video e punës së ngrohësve me frekuencë të mesme me induksion

Mund ta shikoni videon e funksionimit të ngrohësit me induksion me frekuencë të mesme Frekuenca mesatare përdoret për depërtim të thellë në të gjitha llojet e produkteve metalike. Ngrohësi me frekuencë mesatare është një pajisje e besueshme dhe moderne që punon gjatë gjithë kohës për të mirën e ndërmarrjes suaj.

Dhe në pajisjet, nxehtësia në një pajisje të nxehtë lëshohet nga rrymat që lindin në një fushë elektromagnetike të alternuar brenda njësisë. Ato quhen induksion. Si rezultat i veprimit të tyre, temperatura rritet. Ngrohja me induksion i metaleve bazohet në dy ligje kryesore fizike:

• Faraday-Maxwell;
• Joule-Lenz.

Në trupat metalikë, kur vendosen në një fushë të alternuar, fillojnë të shfaqen fusha elektrike me vorbull.

Pajisja e ngrohjes me induksion

Gjithçka ndodh si më poshtë. Nën veprimin e një ndryshoreje, forca elektromotore (EMF) e induksionit ndryshon.

EMF vepron në atë mënyrë që rrymat vorbull të rrjedhin brenda trupave, të cilat lëshojnë nxehtësi në përputhje të plotë me ligjin Joule-Lenz. Gjithashtu, EMF gjeneron një rrymë alternative në metal. Në këtë rast, lirohet energji termike, e cila çon në një rritje të temperaturës së metalit.

Ky lloj ngrohjeje është më i thjeshti, pasi është pa kontakt. Lejon arritjen e temperaturave shumë të larta në të cilat është e mundur të përpunohet

Për të siguruar ngrohjen me induksion, kërkohet të krijohet një tension dhe frekuencë e caktuar në fushat elektromagnetike. Kjo mund të bëhet në një pajisje të veçantë - një induktor. Mundësohet nga një rrjet industrial në 50 Hz. Ju mund të përdorni burime individuale të energjisë për këtë - konvertues dhe gjeneratorë.

Pajisja më e thjeshtë për një induktor me frekuencë të ulët është një spirale (përçues i izoluar), i cili mund të vendoset brenda një tubi metalik ose të plagoset rreth tij. Rrymat kaluese ngrohin tubin, i cili, nga ana tjetër, transferon nxehtësinë në mjedis.

Përdorimi i ngrohjes me induksion në frekuenca të ulëta është mjaft i rrallë. Përpunimi i metaleve në frekuenca të mesme dhe të larta është më i zakonshëm.

Pajisjet e tilla ndryshojnë në atë që vala magnetike godet sipërfaqen, ku ajo dobësohet. Trupi e shndërron energjinë e kësaj vale në nxehtësi. Për të arritur efektin maksimal, të dy komponentët duhet të jenë të afërt në formë.

Ku përdoren

Përdorimi i ngrohjes me induksion në botën moderne është i përhapur. Zona e përdorimit:

• shkrirja e metaleve, saldimi i tyre në mënyrë pa kontakt;
• marrja e lidhjeve të reja metalike;
• inxhinieri mekanike;
• biznesi i bizhuterive;
• duke bërë pjesë të vogla që mund të dëmtohen me metoda të tjera;
• (për më tepër, detajet mund të jenë të konfigurimit më kompleks);
• trajtim termik (përpunim i pjesëve për makineri, sipërfaqe të ngurtësuara);
• mjekësi (dezinfektim i pajisjeve dhe instrumenteve).

Ngrohja me induksion: karakteristika pozitive

Kjo metodë ka shumë përparësi:

• Me të, ju mund të ngrohni dhe shkrini shpejt çdo material përçues.
• Lejon ngrohjen në çdo mjedis: në vakum, atmosferë, lëng jopërçues.
• Për shkak të faktit se vetëm materiali përcjellës nxehet, muret që thithin dobët valët mbeten të ftohta.
• Në fusha të specializuara të metalurgjisë, marrja e lidhjeve ultra të pastra. Ky është një proces argëtues, sepse metalet janë të përziera në një guaskë gazi mbrojtës.

• Krahasuar me llojet e tjera, induksioni nuk e ndot mjedisin. Nëse në rastin e djegësve me gaz ndotja është e pranishme, si dhe në ngrohjen me hark, atëherë induksioni e eliminon këtë, për shkak të rrezatimit elektromagnetik "të pastër".
• Dimensionet e vogla të pajisjes së induktit.
• Mundësia e prodhimit të një induktori të çdo forme, kjo nuk do të çojë në ngrohje lokale, por do të kontribuojë në një shpërndarje uniforme të nxehtësisë.
• Është e pazëvendësueshme nëse është e nevojshme të ngrohni vetëm një zonë të caktuar të sipërfaqes.
• Nuk është e vështirë të vendosni pajisje të tilla për mënyrën e dëshiruar dhe ta rregulloni atë.

disavantazhet

Sistemi ka disavantazhet e mëposhtme:

• Është mjaft e vështirë të instaloni dhe rregulloni në mënyrë të pavarur llojin e ngrohjes (induksionit) dhe pajisjet e tij. Është më mirë t'i drejtoheni specialistëve.
• Nevoja për të përputhur saktë induktorin dhe pjesën e punës, përndryshe ngrohja me induksion do të jetë e pamjaftueshme, fuqia e saj mund të arrijë vlera të vogla.

Ngrohje me pajisje induksioni

Për rregullimin e ngrohjes individuale, mund të konsideroni një opsion të tillë si ngrohja me induksion.

Një transformator do të përdoret si një njësi, e përbërë nga mbështjellje të dy llojeve: parësore dhe dytësore (i cili, nga ana tjetër, është me qark të shkurtër).

Si punon

Parimi i funksionimit të një induktori konvencional: flukset e vorbullës kalojnë brenda dhe drejtojnë fushën elektrike në trupin e dytë.

Në mënyrë që uji të kalojë nëpër një kazan të tillë, dy tuba sillen në të: për ujin e ftohtë, i cili hyn, dhe në daljen e ujit të ngrohtë - tubi i dytë. Për shkak të presionit, uji qarkullon vazhdimisht, gjë që eliminon mundësinë e ngrohjes së elementit induktor. Prania e shkallës është e përjashtuar këtu, pasi dridhjet e vazhdueshme ndodhin në induktor.

Një element i tillë në mirëmbajtje do të jetë i lirë. Plus kryesor është se pajisja funksionon në heshtje. Mund ta instaloni në çdo dhomë.

Bërja e pajisjeve vetë

Instalimi i ngrohjes me induksion nuk do të jetë shumë i vështirë. Edhe ata që nuk kanë përvojë, pas një studimi të kujdesshëm, do ta përballojnë detyrën. Para fillimit të punës, duhet të rezervoni artikujt e mëposhtëm të nevojshëm:

• inverter. Mund të përdoret nga një makinë saldimi, është e lirë dhe ka nevojë për frekuencë të lartë. Ju mund ta bëni vetë. Por kjo është një detyrë që kërkon kohë.
• Strehimi i ngrohësit (një copë tubi plastik është i përshtatshëm për këtë, ngrohja me induksion i tubit në këtë rast do të jetë më efektive).
• Materiali (një tel me një diametër prej jo më shumë se shtatë milimetra do të përshtatet).
• Pajisjet për lidhjen e induktorit me rrjetin e ngrohjes.
• Rrjetë për të mbajtur telin brenda induktorit.
• Një spirale induksioni mund të krijohet nga (ajo duhet të jetë e emaluar).
• Pompë (në mënyrë që uji të furnizohet me induktor).

Rregullat për prodhimin e pajisjeve në mënyrë të pavarur

Në mënyrë që instalimi i ngrohjes me induksion të funksionojë siç duhet, rryma për një produkt të tillë duhet të korrespondojë me fuqinë (duhet të jetë së paku 15 amper, nëse kërkohet, mund të jetë më shumë).

• Teli duhet të pritet në copa jo më shumë se pesë centimetra. Kjo është e nevojshme për ngrohje efikase në një fushë me frekuencë të lartë.
• Trupi duhet të jetë jo më i vogël në diametër se teli i përgatitur dhe të ketë mure të trasha.
• Për lidhjen në rrjetin e ngrohjes, një përshtatës i veçantë është ngjitur në njërën anë të strukturës.
• Një rrjetë duhet të vendoset në fund të tubit për të parandaluar rënien e telit.
• Kjo e fundit është e nevojshme në një sasi të tillë që të mbushë të gjithë hapësirën e brendshme.
• Dizajni është i mbyllur, është vendosur një përshtatës.
• Pastaj nga ky tub ndërtohet një spirale. Për ta bërë këtë, mbështilleni me tel të përgatitur tashmë. Duhet të respektohet numri i kthesave: minimumi 80, maksimumi 90.
• Pas lidhjes me sistemin e ngrohjes, uji derdhet në aparat. Spiralja është e lidhur me inverterin e përgatitur.
• Është instaluar një pompë uji.
• Është instaluar kontrolluesi i temperaturës.

Kështu, llogaritja e ngrohjes me induksion do të varet nga parametrat e mëposhtëm: gjatësia, diametri, temperatura dhe koha e përpunimit. Kushtojini vëmendje induktivitetit të gomave që çojnë në induktor, i cili mund të jetë shumë më i lartë se vetë induktori.

Rreth sipërfaqeve të gatimit

Një tjetër aplikim në përdorim shtëpiak, përveç sistemit të ngrohjes, ky lloj ngrohjeje gjendet në pjanurat.

Një sipërfaqe e tillë duket si një transformator konvencional. Spiralja e saj fshihet nën sipërfaqen e panelit, e cila mund të jetë qelqi ose qeramike. Rryma rrjedh nëpër të. Kjo është pjesa e parë e spirales. Por e dyta janë pjatat në të cilat do të bëhet gatimi. Në fund të enëve krijohen rryma vorbullash. Fillimisht ngrohin enët dhe më pas ushqimin në të.

Nxehtësia do të lirohet vetëm kur enët vendosen në sipërfaqen e panelit.

Nëse mungon, nuk bëhet asnjë veprim. Zona e ngrohjes me induksion do të korrespondojë me diametrin e enëve të vendosura mbi të.

Për soba të tilla nevojiten pjata speciale. Shumica e metaleve feromagnetike mund të ndërveprojnë me një fushë induksioni: alumini, çelik inox dhe i emaluar, gize. Jo i përshtatshëm vetëm për sipërfaqe të tilla: bakër, qeramikë, qelq dhe enët e bëra nga metale joferromagnetike.

Natyrisht, do të ndizet vetëm kur mbi të janë instaluar enët e përshtatshme.

Stufat moderne janë të pajisura me një njësi kontrolli elektronik, i cili ju lejon të dalloni enët boshe dhe të papërdorshme. Përparësitë kryesore të prodhuesve të birrës janë: siguria, lehtësia e pastrimit, shpejtësia, efikasiteti, ekonomia. Asnjëherë mos e digjni veten në sipërfaqen e panelit.

Pra, zbuluam se ku përdoret ky lloj ngrohjeje (induksioni).