Schema și principiul de funcționare al cuptorului de inducție

Dezvoltate cu mai mult de un secol în urmă, cuptoarele de inducție intră ferm în viața noastră de zi cu zi. Acest lucru a devenit posibil datorită dezvoltării electronicii. Creșterea explozivă a controlerului de putere adaptat pe baza de semiconductori de siliciu și apariția unei tranzistori vinde largi, capabile de a furniza putere mare (mai multe kilowați), în ultimii ani, a dobândit caracterul unei avalanșe. Toate acestea au dat omenirii perspective incredibil de mari în dezvoltarea instalațiilor miniatură, comparabile la putere cu dispozitivele industriale ale trecutului imediat.

Utilizarea și construirea unui dispozitiv

Utilizarea cuptoarelor de inducție în gospodărie permite evitarea apariției incendiilor deschise în încăpere și este o metodă destul de eficientă de încălzire și încălzire controlată a metalelor și a aliajelor. Acest lucru se datorează faptului că metalul este încălzit, încălzit și topit nu sub influența arzătoarelor cu temperatură ridicată, ci trecând prin el însuși curenți de înaltă frecvență care stimulează mișcarea activă a particulelor în structura materialului.

A devenit posibil să apară în viața de zi cu zi:

• Cuptoare de inducție cu canale compacte, în care este posibilă topirea metalului și crearea de diferite produse și structuri, curățarea diferitelor aliaje prețioase din impurități și temperarea produselor, oferindu-le rezistență suplimentară.
• Cazane de apă, a căror eficiență depășește cu mult limitele cazanelor convenționale.
• Plăcile de gătit, care sunt nu numai mai sigure decât gazele pentru performanță, dar și mai eficiente decât unele cuptoare cu microunde în zona încălzirii alimentelor și menținerii temperaturii.
• Crucible vase de topire, care au câștigat cele mai fanfare în rândul persoanelor implicate în auto-fabricarea și repararea de dispozitive electrice.

În plus, cuptoarele cu inducție electrică, care funcționează nu numai cu materiale conductive, devin tot mai frecvente. Dispozitivul lor este ușor diferit de cuptoarele de inducție convenționale, deoarece se bazează pe încălzirea prin inducție electrică a unui material care nu conduce curentul (se mai numesc și dielectrice) între plăcile condensatoarelor, adică concluziile sale de polaritate diferită. Temperaturile realizabile nu sunt foarte mari (aproximativ 80-150 grade Celsius), astfel încât aceste instalații sunt utilizate pentru topirea plasticului sau pentru tratarea termică a acestuia.

Caracteristicile designului și principiului de funcționare

Cuptorul de inducție funcționează pe baza formării curenților electrici în vortex. Pentru a face acest lucru, se utilizează o bobină de inductanță constând în bobine dintr-un fir gros, la care este furnizată o sursă de curent alternativ. Curentul alternativ formează un câmp magnetic în continuă schimbare, în funcție de frecvența curentă. De asemenea, provoacă transferul acestor curenți la substanța plasată în interiorul bobinei împreună cu o cantitate mare de căldură. Generatorul în acest caz poate acționa chiar și cel mai obișnuit invertor de sudură.

Există două tipuri de cuptoare de inducție:

1. Cu un miez magnetic, o caracteristică a căruia este amplasarea inductorului în interiorul volumului de metal care poate fi topit.
2. Fără un circuit magnetic - când inductorul este în afara.

Proiectarea cu prezența unui circuit magnetic este utilizată, de exemplu, în cuptoarele cu canal. Ei folosesc un miez magnetic nemasurat (cel mai adesea - din oțel), în interiorul căruia există un creuzet pentru topire și un inductor, formând lanțul primar de înfășurare. Ca material pentru creuzet, grafit, argilă refractară sau orice alt material neconductiv cu rezistență la căldură adecvată poate fi utilizat. Pune metalul care trebuie topit. Aceasta, de regulă, toate tipurile de aliaje de metale neferoase, duraluminiu și fontă.

Generatorul unui astfel de cuptor trebuie să furnizeze Frecvența AC în limitele a 400 de hertzi. Există, de asemenea, opțiuni pentru utilizarea unei rețele electrice convenționale în locul unui generator și alimentarea cuptorului cu un curent de 50 Hz, dar în acest caz temperatura de încălzire va fi mai mică, iar pentru aliajele mai refractare această configurare nu va funcționa.

Cuptoarele cu creuzete, care nu au un circuit magnetic în design, au devenit mult mai răspândite în rândul entuziaștilor. Ei folosesc curenți cu o frecvență mult mai mare pentru a obține o densitate mai mare a câmpului. Acest lucru se datorează tocmai absenței unui circuit magnetic - prea multă energie din câmp este împrăștiată în spațiu. Pentru a contracara acest lucru, este necesar să reglați fin cuptorul:

• Asigurați-vă o frecvență egală a bucla instalației de inducție și a tensiunii de la generator (aceasta este cea mai ușor de făcut cu un invertor).
• Selectați diametrul creuzetului de topire astfel încât acesta să fie aproape de lungimea de undă a radiației recepționate din câmpul magnetic.

În acest fel, pierderile pot fi reduse la minimum până la 25% din puterea totală. Pentru a obține cel mai bun rezultat, se recomandă să setați de două ori, sau chiar de trei ori frecvența sursei de curent alternativ, decât frecvența rezonantă. În acest caz, difuzia metalelor care alcătuiesc aliajul va fi maximă, iar calitatea sa este mult mai bună. Dacă creșteți frecvența în continuare, puteți obține efectul împingerii câmpului de înaltă frecvență la suprafața produsului și astfel conduceți la întărirea acestuia.

Cuptoare de topire prin vid

Acest tip de instalare este greu de numit gospodăria, dar le considerăm datorită faptului că topirea prin vid are un număr de avantaje tehnologice în comparație cu alte tipuri. Prin designul său, seamănă cu un creuzet, cu diferența că cuptorul se află într-o cameră de vid. Acest lucru vă permite să obțineți o mai mare puritate a procesului de topire a metalelor, să reduceți oxidabilitatea acestuia în timpul prelucrării și să accelerați procesul, obținând economii semnificative de energie.

În plus, spațiul limitat și cel închis contribuie la evitarea degajării vaporilor nocivi din metalele topite în spațiul din jur și la menținerea procesului de prelucrare a acestora curate. Abilitatea de a controla compoziția și procesul de procesare este, de asemenea, unul dintre avantajele cuptoarelor de acest tip.

Unități de inducție încastrate

Un alt tip de cuptoare industriale care au o aplicare mai largă decât altele. Acestea pot fi utilizate nu numai ca topitor, ci și ca distribuitori de materiale preparate și mixere de mai multe tipuri de materii prime. Proiectele tipice ale unor astfel de dispozitive includ:

• Prezența unei băi în care materia primă atinge sau atinge o temperatură predeterminată.
• Canalul prin care masa topită trece printr-un câmp magnetic.
• Un circuit magnetic care asigură o circulație constantă a metalului lichid.
• Bobinele înfășurării primare, care conduc un câmp magnetic.

Cea mai mică deschidere a circuitului, care este formată din metalul lichid, miezul magnetic și bobina, conduce la o creștere a propriei rezistențe și a eliberării instantanee a întregii cantități de materie primă din canal. Pentru a contracara un astfel de fenomen, în interiorul canalului este lăsată o "mlastină" - o masă mică de metal, care este menținută sub formă lichidă.

Avantajele cuptoarelor inductive de tip canal:

• Prețul scăzut al instalațiilor.
• Economice - pentru a menține temperatura în interiorul băii, care nu risipește căldura, aveți nevoie de o cantitate mică de energie electrică.
• Eficiența inductorului în timpul funcționării este foarte mare.

dezavantaje:

• Încetinirea lentă de-a lungul canalului de metal topit complică controlul asupra calității și oxidării sale.
• Nevoia de a lăsa o anumită cantitate de materii prime în interior reduce calitatea compoziției chimice a următoarei încărcături și posibilitatea de a controla mai bine.
• Necesitatea de a menține etanșeitatea plantei datorită amenințării unei rupturi a câmpului magnetic și formării radiațiilor vortex. Dificultatea menținerii izolației în timpul căptușelii pereților interiori ai instalației prin anumite formulări.

Elemente de bază ale circuitului cuptorului

Pentru a asambla unitatea și a efectua lucrări, este necesar să găsiți un circuit adecvat pentru cuptorul de inducție și piesele pentru el. Pentru a găsi ultima, este foarte util să aveți una sau mai multe surse de alimentare inutile de la computer, deoarece cele mai multe detalii pot fi găsite în ele. O schemă tipică a unui cuptor simplu cu un invertor construit automat va include elemente precum:

• Tranzistoare-câmpuri, puteți utiliza IRFZ46N sau analogi (IRFZ44V, având o putere de curent la baza unui canal de 55 amperi este chiar mai bună). Este recomandabil să selectați lucrătorii de teren cu o tensiune maximă de defalcare, astfel încât acestea să dureze mult mai mult.
• Inductoare, rezistoare cu o rezistență de 470 ohmi (se poate folosi una sau două vattnik poluvattnika, conectate în serie în circuitul) și nouă condensatori de capacitate mică (până la 1 microfarazi), care poate unsolder de la sursa de alimentare.
• Radiatoarele pentru răcirea tranzistorilor - câmpurile tip TO-220AV sunt foarte calde în timpul funcționării și pot exploda datorită lipsei de eliminare a căldurii din acestea.
• Un fir de cupru cu un diametru de aproximativ un milimetru pentru a crea inele de ferită și un diametru de 2 milimetri pentru a crea un inductor.
• Dioduri ale mărcilor UF4007, 2 bucăți, dar este mai bine să aveți o pereche de rezervă în cazul în care pentru prima dată ați adunat ceva greșit - acestea vor zbura mai întâi.
• Capacitatea bateriei este de aproximativ 8-10 ore. Astfel, de regulă, sunt extrase din surse de alimentare neîntrerupte vechi și au o tensiune de ieșire de 12 volți.
• Ca un creuzet, puteți arde și arde într-un incendiu sau cu ajutorul unui arzător o oală de lut de diametrul de care aveți nevoie.

Invertorul pentru instalație este asamblat în conformitate cu schema propusă de SV Kukhtetsky pentru testele de laborator. Acesta poate fi găsit cu ușurință pe Internet. Puterea invertorului, care este alimentată de o tensiune în intervalul de 12-35 volți, va fi de 6 kilowați, iar frecvența sa de lucru este de 40-80 kilohertzi, aceasta va fi mai mult decât suficientă pentru proiectele de acasă.

Siguranța la locul de muncă

Deoarece lucrul cu un cuptor de inducție implică un contact strâns cu metalul topit și curenții de înaltă frecvență și putere, merită să aveți grijă de împământarea plantei și de protecție fiabilă. În acest caz, îmbrăcămintea trebuie să îndeplinească cu strictețe toate cerințele:

• Fabricați din materiale dense, care nu se topesc și nu ard.
• Un costum de protecție de bază ar trebui să includă un șorț și mănuși. Pantofii trebuie purtați atunci când lucrați cu o talpă din cauciuc, picioarele și șosetele trebuie să fie uscate.
• Pentru a vă proteja ochii este să cumpărați ochelari speciali, acest lucru vă va proteja împotriva accidentării unei bucăți de metal roșu-fierbinte în ochi.

Nu uitați de buna ventilație a camerei, care va funcționa. Metalul topit aruncă compuși chimici în aer, care sunt complet nefolositori pentru plămâni.