Un cuptor cu inducție acasă face față topirii unor porțiuni relativ mici de metal. Cu toate acestea, o astfel de vatră nu are nevoie de un coș de fum sau burduf care pompează aer în zona de topire. Și întregul design al unui astfel de cuptor poate fi plasat pe un birou. Prin urmare, încălzirea prin inducție electrică este cea mai bună modalitate de a topi metalele acasă. Și în acest articol vom lua în considerare proiectele și schemele de asamblare ale unor astfel de cuptoare.
Cum funcționează un cuptor cu inducție - generator, inductor și creuzet
În atelierele fabricii, puteți găsi cuptoare cu inducție cu canal pentru topirea metalelor neferoase și feroase. Aceste instalatii au o putere foarte mare, care este stabilita de circuitul magnetic intern, care creste densitatea campului electromagnetic si temperatura in creuzetul cuptorului.
Cu toate acestea, structurile de canale consumă porțiuni mari de energie și ocupă mult spațiu, prin urmare, acasă și în atelierele mici, se utilizează o instalație fără circuit magnetic - un cuptor cu creuzet pentru topirea metalelor neferoase / feroase. Un astfel de design poate fi asamblat chiar și cu propriile mâini, deoarece instalația creuzetului constă din trei componente principale:
- Un generator care produce curent alternativ cu frecvențe înalte, care sunt necesare pentru a crește densitatea câmpului electromagnetic din creuzet. În plus, dacă diametrul creuzetului poate fi comparat cu frecvența undelor lungi a curentului alternativ, atunci un astfel de design va face posibilă transformarea până la 75% din energia electrică consumată de instalație în energie termică.
- Inductorul este o spirală de cupru creată pe baza unui calcul precis al nu numai a diametrului și numărului de spire, ci și a geometriei firului utilizat în acest proces. Circuitul inductor trebuie reglat pentru a obține putere ca urmare a rezonanței cu generatorul sau mai degrabă cu frecvența curentului de alimentare.
- Crezetul este un recipient refractar, în care au loc toate lucrările de topire, inițiate din cauza apariției curenților turbionari în structura metalică. În acest caz, diametrul creuzetului și alte dimensiuni ale acestui container sunt determinate strict în funcție de caracteristicile generatorului și inductorului.
Orice radioamator poate asambla un astfel de cuptor. Pentru a face acest lucru, el trebuie să găsească schema potrivită și să se aprovizioneze cu materiale și piese. Puteți găsi o listă cu toate acestea mai jos.
Din ce cuptoare sunt asamblate - selectăm materiale și piese
Proiectarea unui cuptor cu creuzet de casă se bazează pe cel mai simplu invertor de laborator Kukhtetsky. Schema acestei instalații pe tranzistoare este următoarea:
Pe baza acestei diagrame, veți putea asambla un cuptor cu inducție folosind următoarele componente:
- două tranzistoare - de preferință tip câmp și marca IRFZ44V;
- sârmă de cupru cu diametrul de 2 mm;
- două diode marca UF4001, chiar mai bine - UF4007;
- două inele de accelerație - pot fi scoase de la vechea sursă de alimentare de pe desktop;
- trei condensatoare cu o capacitate de 1 microfarad fiecare;
- patru condensatoare cu o capacitate de 220nF fiecare;
- un condensator cu o capacitate de 470 nF;
- un condensator cu o capacitate de 330 nF;
- un rezistor de 1 watt (sau 2 rezistențe de 0,5 wați fiecare), proiectat pentru o rezistență de 470 ohmi;
- sârmă de cupru cu diametrul de 1,2 mm.
În plus, veți avea nevoie de câteva radiatoare - acestea pot fi îndepărtate de pe vechile plăci de bază sau coolere CPU și o baterie reîncărcabilă cu o capacitate de cel puțin 7200 mAh de la o sursă de alimentare neîntreruptibilă veche de 12 V. Cuptorul va topi bara de metal, care poate fi ținut de capătul rece.
Instrucțiuni pas cu pas pentru asamblare - operații simple
Imprimați și agățați un desen al invertorului de laborator al lui Kukhtetsky pe desktop. După aceea, așezați toate componentele radio pe grade și mărci și încălziți fierul de lipit. Atașați cele două tranzistoare la radiatoare. Și dacă lucrați cu cuptorul mai mult de 10-15 minute la rând, fixați răcitoarele de la computer pe calorifere conectându-le la o sursă de alimentare funcțională. Diagrama de pinout pentru tranzistoarele din seria IRFZ44V este următoarea:
Luați un fir de cupru de 1,2 mm și înfășurați-l în jurul inelelor de ferită, făcând 9-10 spire. Ca urmare, veți avea sufocare. Distanța dintre viraje este determinată de diametrul inelului, pe baza uniformității pasului. În principiu, totul se poate face „cu ochi”, variind numărul de ture în intervalul de la 7 la 15 ture. Asamblați o baterie de condensatoare conectând toate piesele în paralel. Ca rezultat, ar trebui să obțineți o baterie de 4,7 microfarad.
Acum faceți un inductor din fir de cupru de 2 mm. Diametrul spirelor în acest caz poate fi egal cu diametrul unui creuzet de porțelan sau 8-10 centimetri. Numărul de spire nu trebuie să depășească 7-8 bucăți. Dacă în timpul procesului de testare, puterea cuptorului vi se pare insuficientă, refaceți designul inductorului schimbând diametrul și numărul de spire. Prin urmare, în prima pereche, este mai bine să faceți contactele inductorului să nu fie lipite, ci detașabile. Apoi, asamblați toate elementele de pe placa PCB, pe baza desenului invertorului de laborator al lui Kukhtetsky. Și conectați o baterie de 7200 mAh la contactele de alimentare. Asta e tot.
Încălzitoarele cu inducție funcționează pe principiul „obține curent din magnetism”. Într-o bobină specială, se generează un câmp magnetic alternativ de mare putere, care generează curenți electrici turbionari într-un conductor închis.
Un conductor închis în aragazele cu inducție sunt ustensilele metalice, care sunt încălzite de curenți electrici turbionari. În general, principiul de funcționare a unor astfel de dispozitive nu este complicat și, cu puține cunoștințe în fizică și inginerie electrică, nu va fi dificil să asamblați un încălzitor cu inducție cu propriile mâini.
Următoarele dispozitive pot fi realizate independent:
- Dispozitive pentru încălzirea lichidului de răcire în cazanul de încălzire.
- Minicuptoare pentru topirea metalelor.
- Farfurii pentru gătit alimente.
Aragazul cu inducție de bricolaj trebuie realizat în conformitate cu toate normele și regulile de funcționare a acestor dispozitive. Dacă radiațiile electromagnetice periculoase pentru oameni sunt emise în afara carcasei în direcțiile laterale, atunci este strict interzisă utilizarea unui astfel de dispozitiv.
În plus, o mare dificultate în proiectarea aragazului constă în alegerea materialului pentru baza plitei, care trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
- Ideal pentru conducerea radiațiilor electromagnetice.
- Nu conductiv.
- Rezistă la stresul la temperaturi ridicate.
În plitele cu inducție de uz casnic, se utilizează ceramică scumpă; la fabricarea unui aragaz cu inducție acasă, este destul de dificil să găsești o alternativă demnă la un astfel de material. Prin urmare, pentru început, ar trebui să proiectați ceva mai simplu, de exemplu, un cuptor cu inducție pentru călirea metalelor.
Planuri
Figura 1. Schema electrică a unui încălzitor cu inducție Figura 2. Dispozitiv Figura 3. Schema unui încălzitor cu inducție simplu.
Pentru fabricarea cuptorului veți avea nevoie de următoarele materiale și instrumente:
- ciocan de lipit;
- lipire;
- placa de textolit.
- mini burghiu.
- radioelemente.
- pasta termica.
- reactivi chimici pentru gravarea plăcilor.
Materiale suplimentare și caracteristicile acestora:
- Pentru a face o bobină, care va emite un câmp magnetic alternativ necesar încălzirii, este necesar să se pregătească o bucată de tub de cupru cu diametrul de 8 mm și lungimea de 800 mm.
- Tranzistoare de putere puternice sunt partea cea mai scumpă a unei instalații de inducție de casă. Pentru a monta circuitul generatorului de frecvență, este necesar să pregătiți 2 astfel de elemente. În aceste scopuri, tranzistoarele de mărci sunt potrivite: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. La fabricarea circuitului se folosesc 2 tranzistoare cu efect de câmp identice dintre cele enumerate.
- Pentru fabricarea unui circuit oscilator veți avea nevoie de condensatoare ceramice cu o capacitate de 0,1 mF și o tensiune de funcționare de 1600 V. Pentru a se forma un curent alternativ de mare putere în bobină, sunt necesari 7 astfel de condensatoare.
- În timpul funcționării unui astfel de dispozitiv de inducție, tranzistoarele cu efect de câmp se vor încinge foarte mult și dacă nu sunt atașate radiatoare din aliaj de aluminiu, atunci după câteva secunde de funcționare la putere maximă, aceste elemente se vor defecta. Tranzistoarele trebuie plasate pe radiatoare printr-un strat subțire de pastă termică, altfel eficiența unei astfel de răciri va fi minimă.
- Diode, care sunt utilizate într-un încălzitor cu inducție, trebuie să aibă o acțiune ultra-rapidă. Cele mai potrivite pentru acest circuit, diode: MUR-460; UV-4007; HER-307.
- Rezistoarele utilizate în circuitul 3: 10 kOhm cu o putere de 0,25 W - 2 buc. și putere de 440 ohmi - 2 wați. Diode Zener: 2 buc. cu o tensiune de funcționare de 15 V. Puterea diodelor zener trebuie să fie de cel puțin 2 wați. O bobină pentru conectarea la ieșirile de putere ale bobinei este utilizată cu inducție.
- Pentru a alimenta întregul dispozitiv, veți avea nevoie de o unitate de alimentare cu o capacitate de până la 500. W. și tensiune 12 - 40 V. Puteți alimenta acest dispozitiv de la o baterie de mașină, dar nu veți putea obține cele mai mari valori de putere la această tensiune.
Însuși procesul de fabricare a unui generator electronic și a unei bobine durează puțin timp și se desfășoară în următoarea secvență:
- Dintr-o țeavă de cupru se face o spirală cu diametrul de 4 cm.Pentru a face o spirală, un tub de cupru trebuie înfășurat pe o tijă cu o suprafață plană cu un diametru de 4 cm.Spirala trebuie să aibă 7 spire care să nu se atingă. Inelele de montare sunt lipite la cele 2 capete ale tubului pentru conectarea la radiatoarele tranzistorului.
- Placa de circuit imprimat este realizată conform schemei. Dacă este posibilă furnizarea de condensatoare din polipropilenă, atunci datorită faptului că astfel de elemente au pierderi minime și funcționează stabil la amplitudini mari ale fluctuațiilor de tensiune, dispozitivul va funcționa mult mai stabil. Condensatorii din circuit sunt instalați în paralel, formând un circuit oscilator cu o bobină de cupru.
- Incalzire metalica apare în interiorul bobinei, după ce circuitul este conectat la o sursă de alimentare sau baterie. Când încălziți metalul, este necesar să vă asigurați că nu există un scurtcircuit al înfășurărilor arcului. Dacă atingeți metalul încălzit 2 spire ale bobinei în același timp, atunci tranzistoarele eșuează instantaneu.
Nuanțe
- La efectuarea experimentelor de încălzire și întărire a metalelor, în interiorul bobinei de inducție temperatura poate fi semnificativă și se ridică la 100 de grade Celsius. Acest efect de încălzire poate fi folosit pentru a încălzi apa menajeră sau pentru a încălzi o casă.
- Schema încălzitorului discutată mai sus (Figura 3), la sarcina maxima este capabil sa furnizeze radiatia de energie magnetica in interiorul bobinei egala cu 500 wati.
O astfel de putere nu este suficientă pentru a încălzi un volum mare de apă, iar construcția unei bobine de inducție de mare putere va necesita fabricarea unui circuit în care va fi necesară utilizarea unor elemente radio foarte scumpe.
- O soluție bugetară pentru organizarea încălzirii prin inducție a unui lichid, este utilizarea mai multor dispozitive descrise mai sus, dispuse în serie. În acest caz, spiralele trebuie să fie pe aceeași linie și să nu aibă un conductor metalic comun.
- ca schimbător de căldurăse foloseste o teava din otel inoxidabil cu diametrul de 20 mm. Mai multe spirale de inducție sunt „înșirate” pe țeavă, astfel încât schimbătorul de căldură să fie în mijlocul spiralei și să nu intre în contact cu spirele sale.
Odată cu includerea simultană a 4 astfel de dispozitive, puterea de încălzire va fi de aproximativ 2 kW, ceea ce este deja suficient pentru încălzirea în flux a lichidului cu o circulație mică a apei, la valori care permit utilizarea acestui design în furnizarea de apă caldă unei case mici.
- Dacă conectați un astfel de element de încălzire la un rezervor bine izolat, care va fi amplasat deasupra încălzitorului, rezultatul va fi un sistem de boiler în care încălzirea lichidului va fi efectuată în interiorul conductei inoxidabile, apa încălzită se va ridica și un lichid mai rece îi va lua locul.
- Dacă suprafața casei este semnificativă, numărul bobinelor de inducție poate fi mărit până la 10 bucăți.
- Puterea unui astfel de cazan poate fi reglată cu ușurință prin oprirea sau pornirea spiralelor. Cu cât mai multe secțiuni sunt pornite simultan, cu atât puterea dispozitivului de încălzire care funcționează în acest mod va fi mai mare.
- Pentru a alimenta un astfel de modul, aveți nevoie de o sursă de alimentare puternică. Dacă este disponibilă o mașină de sudat cu invertor de curent continuu, atunci se poate realiza din aceasta un convertor de tensiune cu puterea necesară.
- Datorita faptului ca sistemul functioneaza pe curent electric continuu, care nu depășește 40 V, funcționarea unui astfel de dispozitiv este relativ sigură, principalul lucru este de a furniza un bloc de siguranțe în circuitul de alimentare al generatorului, care, în cazul unui scurtcircuit, va scoate sub tensiune sistemul, eliminând astfel posibilitatea unui incendiu.
- Este posibil să se organizeze încălzirea „gratuită” a casei în acest fel, cu condiția ca bateriile să fie instalate pentru alimentarea dispozitivelor de inducție, care vor fi încărcate folosind energia solară și eoliană.
- Bateriile trebuie combinate în secțiuni de 2, conectate în serie. Ca urmare, tensiunea de alimentare cu o astfel de conexiune va fi de cel puțin 24 V., ceea ce va asigura funcționarea cazanului la putere mare. În plus, conexiunea în serie va reduce curentul din circuit și va crește durata de viață a bateriei.
- Funcționarea dispozitivelor de încălzire prin inducție de casă, nu face întotdeauna posibilă excluderea răspândirii radiațiilor electromagnetice dăunătoare pentru oameni, prin urmare cazanul cu inducție trebuie instalat într-o zonă nerezidenţială și ecranat cu oţel galvanizat.
- Obligatoriu atunci când lucrați cu energie electricătrebuie respectate regulile de siguranțăși, în special pentru rețelele de 220 V AC.
- Ca experimentputeți face o plită pentru gătit conform schemei indicate în articol, dar nu se recomandă operarea constantă a acestui dispozitiv din cauza imperfecțiunii de auto-fabricare a ecranării acestui dispozitiv, din această cauză, corpul uman poate fi expus la radiații electromagnetice dăunătoare care pot afectează negativ sănătatea.
Sursa: http://housetronic.ru/otoplenie/obogrevateli/elektroobogrevateli/indukcionnye-svoimi-rukami.html
Diagrama aragazului cu inducție - dispozitiv de bază
Aragazul cu inducție este capabil să încălziți ustensile metalice prin intermediul curenților turbionari induși dintr-un câmp magnetic de înaltă frecvență.
Schema standard a unui aragaz cu inducție, de regulă, este reprezentată de o bobină de inducție și un convertor de frecvență, precum și de o unitate de control electronică echipată cu senzori de temperatură.
Introducere
Plitele cu inducție sunt echipamente relativ noi, dar deja extrem de populare în rândul consumatorilor casnici.
O caracteristică a unor astfel de sobe este capacitatea de a încălzi numai partea de jos a vaselor de gătit.
La sobele electrice convenționale, arzătorul pornit este inițial încălzit.
Înainte de a alege un astfel de echipament, este important să vă familiarizați cu avantajele funcționării, precum și să țineți cont de unele dintre defectele de design ale aragazului cu inducție.
Principalele avantaje sunt prezentate:
- un proces de încălzire și gătit mai rapid, care durează de câteva ori mai puțin decât cu o sobă electrică tradițională;
- absența alimentelor care ar putea ajunge pe plită în timpul gătirii, din cauza temperaturii scăzute a arzătorului;
- reducerea energiei electrice consumate datorita incalzirii foarte rapide a ustensilelor de bucatarie folosite;
- ușurință în utilizare datorită capacității de a regla modul de gătit pe diferite sobe.
Printre avantaje se numără și siguranța în funcționare, care este deosebit de importantă pentru familiile cu copii mici, pensionari sau persoane cu dizabilități.
Aragaz cu inducție în bucătărie
Dezavantajele funcționării într-un astfel de echipament modern sunt, de asemenea, prezente și, în ciuda faptului că sunt minime, ar trebui să fie luate în considerare atunci când alegeți un model:
- pornirea echipamentelor de inducție la putere maximă poate crea o sarcină crescută a rețelei electrice;
- pentru gătit pe acest tip de aragaz, trebuie folosite numai vase speciale de gătit cu fund feromagnetic;
- unele modele se caracterizează prin prezența unui singur generator de înaltă frecvență, care afectează negativ nivelul de putere atunci când toate arzătoarele sunt pornite în același timp;
- Plita este fragilă, așa că pe toată perioada de funcționare trebuie avută o oarecare grijă.
După cum arată practica, funcționarea modelelor aparținând categoriei de preț din clasa economică este adesea însoțită de zgomot enervant și de un zumzet deosebit.
Este important de reținut că aragazele cu inducție sunt capabile să creeze un tip de radiație electromagnetică destul de mare și pot avea un efect negativ asupra aparatelor electrocasnice instalate la distanță scurtă.
Schema aragazului cu inducție
În conformitate cu schema de încălzire, curentul electric care vine de la rețea către bobină suferă o transformare într-un câmp magnetic care generează fluxuri vortex.
Ca urmare a interacțiunii fundului feromagnetic cu curentul de inducție, se formează un circuit, iar energia termică rezultată încălzește ustensilele de bucătărie folosite și conținutul acestora.
Suprafața vitroceramică a sobei acoperă o bobină de inducție cu un curent electric care circulă la o frecvență de 50 kHz.
Dispunerea echipamentului standard este relativ complexă și poate varia foarte mult în funcție de model.
Baza este reprezentată de un oscilator, un driver pe tranzistoare de putere medie și un tranzistor bipolar de ieșire cu o poartă izolată și care controlează o bobină inductor.
Schema de funcționare a aragazului cu inducție se reflectă în regulile de serviciu și în caracteristicile de funcționare a unor astfel de echipamente și, de asemenea, trebuie luată în considerare atunci când alegeți vase de gătit, care trebuie să fie realizate din materiale speciale cu proprietăți feromagnetice.
Schema electrică a aragazului cu inducție
Cel mai complex element structural este unitatea electronică de control, prin care nu numai că pornește, ci și reglează nivelul de putere al generatorului.
Modelele moderne se caracterizează prin prezența unui dispozitiv cu senzor infraroșu care controlează eficient procesul de gătit.
Odată ce vasele de gătit sunt scoase de pe plită, plita se va opri automat.
Nu folosiți ustensile de cupru, sticlă, ceramică sau aluminiu, iar curățarea suprafeței aragazului cu inducție se realizează numai cu produse speciale care nu au efecte abrazive.
Circuitul de alimentare al unui aragaz cu inducție standard poate varia semnificativ în funcție de caracteristicile de proiectare ale modificării, dar este cel mai adesea reprezentat de:
- tor de ferită, care este pus pe firul de rețea și suprimă interferența în modul comun;
- siguranța standard;
- un condensator care filtrează zgomotul de impuls care apare în timpul funcționării;
- un rezistor care funcționează după oprirea rețelei;
- un redresor proiectat pentru indicatoare de putere și care protejează eficient dispozitivul de supratensiune;
- șunt de sârmă;
- sistem de filtrare pentru zgomot de impuls;
- un condensator care vă permite să returnați energie din circuitul inductor oscilator către partea intermediară cu indicatori de curent constant;
- un condensator rezonant care furnizează curent continuu după ce tranzistorul este blocat;
- un dispozitiv de inducție, care se concentrează pe transferul de căldură de la suprafață la fundul ustensilelor de bucătărie folosite;
- un tranzistor care convertește curentul continuu în indicatori variabili;
- rezistor pentru a fixa tranzistorul după oprire;
- un rezistor pentru a suprima indicatorii de curent de înaltă frecvență;
- redresor pentru tensiune în rețeaua electrică;
- regulator de curent, care previne posibila apariție a suprasarcinii;
- controler de tensiune al colectorului.
În modelele bugetare, există doar elemente structurale de bază, care afectează funcționalitatea unui astfel de dispozitiv.
Autoproducția unui aragaz simplu cu inducție implică respectarea strictă a tuturor standardelor, ceea ce va face ca funcționarea unui astfel de dispozitiv să fie complet sigură. O dificultate semnificativă în procesul de proiectare a unui aragaz apare în etapa de selectare a materialului de înaltă calitate pentru a crea baza plitei.
Aragaz cu inducție de bricolaj - diagramă
Un astfel de material trebuie să se distingă în mod necesar prin capacitatea de a conduce corect radiația electromagnetică, de a nu conduce curentul și de a rezista la condiții de temperatură ridicată.
Echipamentele de gătit de uz casnic fabricate din fabrică, care includ toate aragazurile moderne cu inducție, sunt realizate folosind ceramică destul de scumpă.
Din acest motiv, fabricarea independentă a unei plite cu inducție la domiciliu este asociată cu anumite probleme în alegerea unei alternative demne la o suprafață ceramică.
Concluzie
Plitele moderne cu inducție de uz casnic au, de regulă, o schemă standard, conform căreia bobinele magnetice instalate, în procesul de contact cu fundul feromagnetic al vaselor de gătit, realizează încălzirea stabilă a alimentelor gătite.
Controlul unor astfel de echipamente de uz casnic poate fi efectuat prin intermediul comutatoarelor mecanice și al butoanelor tactile, ceea ce face ca funcționarea aragazului cu inducție să fie foarte convenabilă.
Sursa: https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/cxema-indukcionnoj-plity.html
Cuptor cu inducție bricolaj - instrucțiuni!
Cuptoarele cu inducție sunt folosite pentru topirea metalelor și se disting prin faptul că sunt încălzite cu ajutorul curentului electric. Excitația curentului are loc în inductor, sau mai degrabă într-un câmp nevariabil.
Cuptor cu inducție DIY
În astfel de construcții, energia este convertită de mai multe ori (în această secvență):
- în electromagnetic
- electric;
- termic.
Astfel de sobe vă permit să utilizați căldura cu o eficiență maximă, ceea ce nu este surprinzător, deoarece sunt cele mai avansate dintre toate modelele existente care funcționează cu energie electrică.
Notă! Modelele de inducție sunt de două tipuri - cu sau fără miez. În primul caz, metalul este plasat într-un jgheab tubular, care este situat în jurul inductorului. Miezul este situat în inductorul propriu-zis. A doua opțiune se numește creuzet, deoarece metalul cu creuzetul este deja în interiorul indicatorului. Desigur, nu se poate vorbi despre niciun nucleu în acest caz.
În articolul de astăzi, vom vorbi despre cum să faceți un cuptor cu inducție cu propriile mâini.
Avantaje și dezavantaje ale modelelor de inducție
Printre numeroasele beneficii se numără următoarele:
- curățenia și siguranța mediului;
- omogenitate crescută a topiturii datorită mișcării active a metalului;
- viteza - cuptorul poate fi folosit aproape imediat dupa pornire;
- zona și orientarea concentrată a energiei;
- viteză mare de topire;
- lipsa deșeurilor din substanțe de aliere;
- capacitatea de a regla temperatura;
- numeroase posibilitati tehnice.
Dar există și dezavantaje.
- Zgura este încălzită de metal, drept urmare are o temperatură scăzută.
- Dacă zgura este rece, atunci este foarte dificil să eliminați fosforul și sulful din metal.
- Între bobină și metalul care se topește, câmpul magnetic se disipează, deci va fi necesară o reducere a grosimii căptușelii. Acest lucru va duce în curând la faptul că căptușeala în sine va eșua.
Aplicație industrială
Ambele opțiuni de design sunt utilizate în topirea fierului, aluminiului, oțelului, magneziului, cuprului și metalelor prețioase. Volumul util al unor astfel de structuri poate varia de la câteva kilograme la câteva sute de tone.
Cuptoarele de uz industrial sunt împărțite în mai multe tipuri.
- Proiectările cu frecvență medie sunt utilizate în mod obișnuit în inginerie mecanică și metalurgie. Cu ajutorul lor, oțelul este topit, iar la utilizarea creuzetelor de grafit se topesc și metalele neferoase.
- Modelele industriale de frecvență sunt utilizate în topirea fierului.
- Structurile de rezistență sunt destinate topirii aluminiului, aliajelor de aluminiu, zincului.
Notă! Tehnologia de inducție a fost cea care a stat la baza dispozitivelor mai populare - cuptoarele cu microunde.
uz casnic
Schema cuptorului cu inducție
Din motive evidente, cuptorul de topire cu inducție este rar folosit în casă. Dar tehnologia descrisă în articol se găsește în aproape toate casele și apartamentele moderne. Acestea sunt cuptoarele cu microunde menționate mai sus, aragazele cu inducție și cuptoarele electrice.
Luați în considerare, de exemplu, farfurii. Acestea încălzesc vasele din cauza curenților turbionari inductivi, în urma cărora încălzirea are loc aproape instantaneu. Este caracteristic că este imposibil să pornești arzătorul pe care nu există vase.
Eficiența mașinilor de gătit cu inducție ajunge la 90%. Pentru comparație: pentru sobele electrice este de aproximativ 55-65%, iar pentru sobele cu gaz - nu mai mult de 30-50%. Dar, în dreptate, merită remarcat faptul că funcționarea sobelor descrise necesită mâncăruri speciale.
Cuptor cu inducție de casă
Schema de proiectare a generatorului
Nu cu mult timp în urmă, radioamatorii autohtoni au demonstrat în mod clar că puteți face singur un cuptor cu inducție. Astăzi, există o mulțime de scheme și tehnologii de fabricație diferite, dar am oferit doar cele mai populare dintre ele, ceea ce înseamnă cea mai eficientă și mai ușor de implementat.
Cuptor cu inducție de la generator de înaltă frecvență
Mai jos este un circuit electric pentru fabricarea unui dispozitiv de casă dintr-un generator de înaltă frecvență (27,22 megaherți).
Pe lângă generator, ansamblul va necesita patru becuri de mare putere și o lampă grea pentru indicatorul gata de lucru.
Notă! Principala diferență între cuptor, realizat conform acestei scheme, este mânerul condensatorului - în acest caz, acesta este situat în exterior.
În plus, metalul din bobină (inductor) se va topi în dispozitivul de cea mai mică putere.
La fabricare, este necesar să rețineți câteva puncte importante care afectează viteza de îmbarcare metalică. Aceasta:
- putere;
- frecvență;
- pierderi turbioare;
- intensitatea transferului de căldură;
- pierdere de histerezis.
Aparatul va fi alimentat de o rețea standard de 220 V, dar cu un redresor preinstalat. Dacă cuptorul este destinat încălzirii unei încăperi, atunci se recomandă utilizarea unei spirale de nicrom, iar dacă pentru topire, atunci perii de grafit. Să facem cunoștință cu fiecare dintre structuri mai detaliat.
Design perie de grafit
Esența designului este următoarea: se instalează o pereche de perii de grafit și se toarnă granit sub formă de pulbere între ele, după care se conectează un transformator descendente. Este caracteristic că atunci când topești, nu se poate teme de șoc electric, deoarece nu este nevoie să folosiți 220 V.
Realizarea unui cuptor cu inducție
Tehnologia de asamblare
Pasul 1. Baza este asamblată - o cutie de cărămizi refractare cu dimensiunile 10x10x18 cm, așezate pe o țiglă refractară.
Pasul 2. Boxul este terminat cu carton de azbest. După umezirea cu apă, materialul se înmoaie, ceea ce vă permite să îi dați orice formă. Dacă se dorește, structura poate fi înfășurată cu sârmă de oțel.
Notă! Dimensiunile cutiei pot varia in functie de puterea transformatorului.
Pasul 3. Cea mai bună opțiune pentru un cuptor cu grafit este un transformator de la o mașină de sudură de 0,63 kW. Dacă transformatorul este proiectat pentru 380 V, atunci poate fi rebobinat, deși mulți electricieni cu experiență spun că puteți lăsa totul așa cum este.
Pasul 4. Transformatorul este învelit cu aluminiu subțire - astfel încât structura nu se va încinge foarte mult în timpul funcționării.
Pasul 5. Se instalează perii de grafit, se instalează un substrat de argilă pe fundul cutiei - astfel încât metalul topit să nu se răspândească.
Design perie de grafit
Principalul avantaj al unui astfel de cuptor este temperatura ridicată, care este potrivită chiar și pentru topirea platinei sau paladiului. Dar printre minusuri se numără încălzirea rapidă a transformatorului, un volum mic (nu mai mult de 10 g pot fi topite la un moment dat). Din acest motiv, va fi necesar un design diferit pentru topirea unor volume mari.
Dispozitiv cu spirală nicrom
Dispozitiv cu spirală nicrom
Deci, pentru topirea unor volume mari de metal, este necesar un cuptor cu sârmă de nicrom. Principiul de funcționare al designului este destul de simplu: un curent electric este aplicat unei spirale de nicrom, care se încălzește și topește metalul. Există o mulțime de formule diferite pe Web pentru a calcula lungimea firului, dar toate sunt, în principiu, la fel.
Pasul 1. Pentru spirală se folosește nicrom ø0,3 mm, de aproximativ 11 m lungime.
Pasul 2. Firul trebuie înfășurat. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un tub drept de cupru ø5 mm - o spirală este înfășurată pe el.
Pasul 3. Ca creuzet se folosește o țeavă ceramică mică de ø1,6 cm și lungime de 15 cm.Un capăt al țevii este astupat cu fir de azbest - astfel încât metalul topit să nu curgă afară.
Pasul 4. După verificarea performanței, spirala este așezată în jurul țevii. În același timp, între spire este plasat același fir de azbest - va preveni un scurtcircuit și va limita accesul oxigenului.
Pasul 5. Bobina finită este plasată într-un cartuş de la o lampă de mare putere. Astfel de cartușe sunt de obicei ceramice și au dimensiunea necesară.
Constructie terminata
Avantajele unui astfel de design:
- productivitate ridicată (până la 30 g per cursă);
- încălzire rapidă (aproximativ cinci minute) și răcire lungă;
- ușurință în utilizare - este convenabil să turnați metal în matrițe;
- înlocuirea promptă a spiralei în caz de epuizare.
Dar există, desigur, dezavantaje:
- nicromul se arde, mai ales dacă spirala este prost izolată;
- nesiguranță - dispozitivul este conectat la rețeaua de 220 V.
Notă! Nu puteți adăuga metal la sobă dacă porțiunea anterioară este deja topită acolo. În caz contrar, tot materialul se va împrăștia în jurul camerei, în plus, poate răni ochii.
Drept concluzie
Plita cu inductie
După cum puteți vedea, puteți încă să faceți singur un cuptor cu inducție. Dar, să fiu sincer, designul descris (ca tot ce este disponibil pe Internet) nu este chiar un cuptor, ci un invertor de laborator Kukhtetsky. Este pur și simplu imposibil să asamblați o structură de inducție cu drepturi depline acasă.
Sursa: https://svoimi-rykami.ru/stroitelstvo-doma/pechi_i_mangaly/indukcionnaya-pech-svoimi-rukami.html
Cum să faci un cazan cu inducție cu propriile mâini
Cazanele de încălzire prin inducție au apărut recent la vânzare și au concurat imediat cu centralele electrice obișnuite cu elemente de încălzire.
Cu dimensiuni și consum de energie similare, încălzitoarele cu inducție pot încălzi sistemul mult mai repede, în plus, pot funcționa în sisteme cu lichid de răcire de proastă calitate și necesită mai puțină întreținere.
Aplicând cunoștințele în inginerie electrică și ingeniozitate, puteți face un cazan de încălzire prin inducție cu propriile mâini.
Principiul de funcționare
Funcționarea cazanelor cu inducție și a altor dispozitive de încălzire de acest tip se bazează pe capacitatea materialelor conductoare de a se încălzi sub acțiunea curenților turbionari creați ca urmare a inducției electromagnetice.
Sursa de inducție este un curent alternativ de înaltă frecvență care trece prin înfășurarea primară a dispozitivului de încălzire, realizat sub formă de bobină. Elementul de incalzire plasat in interiorul bobinei joaca rolul unei infasurari secundare scurtcircuitate. El transformă energia electromagnetică în energie termică.
Curenții turbionari apar și la o frecvență industrială de 50 Hz, dar eficiența încălzitorului va fi scăzută, iar funcționarea dispozitivului va fi însoțită de un zumzet și vibrații puternice. Când frecvența crește la 10 kHz și peste, zgomotul dispare, vibrația devine imperceptibilă și încălzirea crește.
Dispozitiv
Un cazan industrial cu inducție este format dintr-un miez, al cărui rol este jucat de un schimbător de căldură, în jurul căruia este înfășurată o înfășurare toroidală, conectată la un convertor de înaltă frecvență. Când curentul trece prin înfășurare, se creează un câmp electromagnetic alternativ, care are ca rezultat trecerea curenților turbionari prin miez.
Înfășurarea este conectată la un convertor de înaltă frecvență, în care un semnal de la unitatea de control creează un curent cu frecvența necesară. Cazanele moderne au un nivel ridicat de automatizare, ceea ce permite nu numai crearea unui mod optim de încălzire a lichidului de răcire, ci și oprirea dispozitivului în caz de urgență.
În interiorul schimbătorului de căldură miez este un lichid de răcire. Sub influența curenților turbionari, se încălzește până la temperaturi ridicate.
Datorită diferenței dintre temperatura lichidului de răcire la intrare și la ieșire, circulația lichidului de răcire prin sistem de la boiler are loc continuu, chiar și fără conectarea pompei.
Prin urmare, cazanele cu inducție pot fi utilizate în sisteme cu circulație forțată și naturală.
Lichidul de răcire poate fi apă sau antigel, antigel, ulei. Calitatea lichidului nu contează în acest caz: vibrația constantă a sistemului, care este imperceptibilă de către o persoană, face imposibilă așezarea calcarului și a altor impurități pe pereții circuitului de încălzire.
Înveliș exterior- o carcasa metalica dotata cu sistem de izolare termica si electrica de protectie.
Forma cazanului poate fi oricare, precum și metoda de instalare a acestuia: din cauza absenței unui rezervor în interiorul cazanului, dimensiunile sale sunt de obicei mici, iar greutatea sa nu depășește 50 kg.
Cazanul cu inducție nu trebuie nici măcar pus în funcțiune pentru o perioadă scurtă de timp fără a umple sistemul cu lichid de răcire! Se poate produce supraîncălzirea cazanului și defectarea elementelor acestuia!
Avantaje:
- Eficiență ridicată. Majoritatea producătorilor dau cifre de 95-98%;
- Selecție mare de modele de putere diferită pentru tensiune monofazată ~ 220 V sau trifazată ~ 380 V;
- Încălzirea rapidă a sistemului de încălzire la pornire;
- Poate funcționa cu orice lichid de răcire;
- Circuitul prin care trece lichidul de răcire în interiorul cazanului este absolut ermetic, ceea ce elimină scurgerile și defecțiunile aferente;
- Lucru îndelungat fără formarea de depuneri și depuneri. Acesta este fenomenul care în timp reduce eficiența cazanelor cu elemente de încălzire și este o cauză comună a eșecului acestora din cauza supraîncălzirii elementelor de încălzire;
- Durata de viață declarată de producători este de la 25 la 30 de ani.
Nu fără încălzitoare și dezavantaje, dintre care cel mai semnificativ este prețul ridicat.
Acest factor determină de obicei un proprietar prudent să monteze un cazan cu inducție de casă din materiale și aparate improvizate.
În ciuda complexității proceselor care au loc în cazanele de acest tip, este posibil să creați un design care să nu rămână în urma unui cazan industrial în ceea ce privește parametrii de bază și să realizați un cazan cu inducție cu propriile mâini.
Cazan alimentat de un invertor de sudare
Designul unui astfel de cazan de casă este destul de simplu. Cel mai dificil bloc pentru implementarea independentă, care necesită cunoștințe despre elementele de bază ale electronicii și ingineriei electrice, este un convertor de înaltă frecvență. Funcția sa este îndeplinită perfect de un invertor de sudare de tip modern capabil să livreze un semnal de ieșire cu o frecvență de 20-50 kHz.
În plus, pentru instalare veți avea nevoie de:
- sârmă de cupru în izolație email cu diametrul de 1-1,5 mm;
- fir izolat cu terminale pentru conectarea înfășurării la invertor;
- tăieri din sârmă de oțel inoxidabil cu diametrul de 3-5 mm, lungime 5 cm;
- plasă fină din oțel inoxidabil;
- o secțiune a unei conducte de apă din polietilenă sau polipropilenă cusută pentru apă caldă și sisteme de încălzire cu un diametru de 50 mm și o grosime a peretelui de 8,4 mm, lungime - 1 m;
- adaptoare de la o țeavă de 50 mm la țevi utilizate într-un sistem de încălzire existent sau planificat, un T pentru conectarea unei supape de urgență și a două robinete cu bilă;
- benzi de textolit pentru fixarea înfășurării;
- adeziv epoxidic pentru izolarea bobinajului;
- corpul unui cazan de casă, acesta poate fi realizat dintr-un dulap de distribuție din metal sau plastic, în care puteți instala un invertor și fixați elementul de încălzire.
Secvența de asamblare și instalare a elementelor:
- Pe un segment de țeavă de polipropilenă cu diametrul de 50 mm, folosind clei epoxidic, sunt atașate 4 benzi de textolit de 8-10 mm lățime, care se îndepărtează de la capetele țevii cu 70-100 mm. O înfășurare va fi înfășurată pe ele. Pentru a fixa virările extreme ale înfășurării în textolit, se pot face caneluri.
- 50-100 de spire de sârmă de cupru sunt înfășurate în izolația de email. Rotirile ar trebui să fie de aproximativ 0,3-0,6 mm între ele, la o distanță egală. Numărul exact de spire depinde de diametrul firului utilizat și de rezistivitatea acestuia, precum și de parametrii de ieșire ai invertorului.
- La instalarea unui cazan de casă într-o zonă rezidențială, se recomandă efectuarea unei înfășurări toroidale pentru a reduce câmpul electromagnetic extern. Înfășurarea toroidală constă din același număr de spire direcționate opus, în timp ce fluxurile electromagnetice sunt compensate reciproc și trec numai de-a lungul buclei interioare.
- O plasă de oțel inoxidabil este introdusă în țeavă de la un capăt al acesteia și strâns ambalată pe cealaltă parte cu bucăți de sârmă inoxidabilă - se va încălzi sub influența curenților turbionari. Se recomandă utilizarea oțelului inoxidabil, astfel încât deteriorarea prin coroziune a sârmei să nu apară în timp, dar teoretic orice metal conductor, inclusiv sârmă, va face. Celălalt capăt al țevii este, de asemenea, închis cu o plasă.
- Adaptoarele din polipropilenă sunt lipite la ambele capete ale țevilor la diametrul utilizat în sistemul de încălzire. Pe ele sunt instalate supape cu bilă pentru a opri circulația și a scoate schimbătorul de căldură pentru revizuire.
- O supapă de urgență este instalată pe partea adaptorului de ieșire superior pentru a elibera presiunea.
Înfășurarea este acoperită cu adeziv epoxidic pentru a asigura izolarea electrică de înaltă calitate a înfășurării. Fabricarea adezivului se recomandă să fie efectuată cu o ușoară abatere de la instrucțiuni, adăugând cu 10-15% mai puțin întăritor. Acest lucru va face izolația mai puțin fragilă. - Ele sunt atașate la bornele firelor de înfășurare în izolație folosind bornele sertizate. Celălalt capăt al firului trebuie să fie echipat cu terminale pentru conectarea la invertor. Diametrul firelor trebuie să poată rezista la curentul maxim de ieșire al invertorului.
- Instalați schimbătorul de căldură în dulap, fixându-l pe suporturi din material neconductor rezistent la căldură. Textolitul poate fi folosit.
- Conectați încălzitorul la sistem și umpleți-l cu apă.
- Un invertor este plasat în partea de jos a dulapului. Conectați terminalele la acesta și porniți-l la rețea. Boilerul este pornit și modul este setat.
Corpul dulapului din metal trebuie împământat!
De la plita cu inducție
Un cazan cu inductie poate fi realizat si pe baza unei plite cu inductie. Pentru a face acest lucru, elementul de încălzire al plăcii este dezasamblat și se folosește un fir de cupru pentru înfășurarea pe un miez realizat în modul de mai sus.
Unitatea de control al plăcilor este utilizată pentru a alimenta înfășurarea rezultată, setând puterea necesară pe panoul de control tactil.
Cu toate acestea, această metodă are dezavantaje semnificative:
- Pentru funcționarea cu succes a unui astfel de cazan de casă, este necesar să se calculeze parametrii inductanței bobinei nou asamblate. Ele pot să nu se potrivească cu cele pentru care sunt proiectate electronicele plăcilor, drept urmare unitatea de control se poate defecta. Pentru calcule, trebuie să aveți bune cunoștințe în domeniul electrotehnicii și să fiți capabil să înțelegeți schema de conectare;
- Majoritatea modelelor de sobe sunt echipate cu oprire automată după 2-3 ore de la pornirea arzătorului. Acest lucru va duce la o oprire regulată a cazanului;
- Sobele de tip inducție au de obicei o putere de cel mult 2,5 kW, prin urmare sunt potrivite doar pentru conversia la un cazan de putere mică.
Erorile la dispozitivul unui cazan cu țiglă cu inducție sunt prezentate în videoclip:
O modalitate mai ușoară de a folosi o plită cu inducție, excluzând dezasamblarea dispozitivului și instalarea unui circuit nou - instalați pe acesta un rezervor sigilat din oțel inoxidabil de o dimensiune adecvată cu un fiting de intrare și ieșire și conectarea acestuia ca cazan la sistemul de încălzire. Aproape toată lumea poate face față unei astfel de scheme de conexiune.
Dacă aveți cunoștințele necesare și capacitatea de a înțelege circuitele, puteți urma exemplul autorului videoclipului și asamblați un cazan funcțional cu inducție din gresie, finalizându-i circuitul.
Încălzitor de tip uscat
Principiul de funcționare al unui cazan cu inducție implică utilizarea apei sau a altui lichid nu numai ca purtător de căldură, ci și pentru răcirea miezului.
Dar încălzirea înfășurării secundare, al cărei rol în acest dispozitiv este jucat de o țeavă cu apă, va avea loc și în cazul în care constă numai din metal.
Gradul de încălzire în acest caz depinde de raportul dintre puterea câmpului electromagnetic creat de înfășurare și masa miezului de metal.
După efectuarea calculelor, puteți crea un încălzitor uscat cu inducție cu propriile mâini din țevi metalice și înfășurare de cupru, așa cum se arată în videoclip.
Utilizarea unui cazan cu inducție este mai ieftină decât un cazan electric convențional cu elemente de încălzire, iar un design realizat în casă va reduce semnificativ costul instalării acestuia. În mod similar, puteți asambla un încălzitor de apă de tip flux pentru instalare în țară, alegând un dispozitiv de puterea necesară.
Cuptorul cu inducție nu mai este o noutate - această invenție există încă din secolul al XIX-lea, dar abia în vremea noastră, odată cu dezvoltarea tehnologiei și a elementului de bază, începe în sfârșit să intre în viața de zi cu zi peste tot. Anterior, au existat multe întrebări în complexitatea funcționării cuptoarelor cu inducție, nu toate procesele fizice au fost pe deplin înțelese, iar unitățile în sine aveau o mulțime de deficiențe și erau folosite numai în industrie, în principal pentru topirea metalelor.
Acum, odată cu apariția tranzistoarelor puternice de înaltă frecvență și a microcontrolerelor ieftine, care au făcut o descoperire în toate domeniile științei și tehnologiei, au apărut cuptoare cu inducție cu adevărat eficiente, care pot fi folosite liber pentru nevoile casnice (gătit, încălzire a apei, încălzire) și chiar adună mâini.
Baza fizică și principiul de funcționare a cuptorului
Fig.1. Schema cuptorului cu inducțieÎnainte de a alege sau de a realiza un încălzitor cu inductor, ar trebui să înțelegeți ce este acesta. Recent, a apărut un focar de interes pentru acest subiect, dar puțini oameni au o înțelegere completă a fizicii undelor magnetice. Acest lucru a dat naștere la multe concepții greșite, mituri și o mulțime de produse de casă ineficiente sau nesigure. Puteți face un cuptor cu inducție cu propriile mâini, dar înainte de asta ar trebui să obțineți cel puțin cunoștințe de bază.
Soba cu inducție se bazează pe principiul inducției electromagnetice. Elementul cheie aici este inductorul, care este un inductor de înaltă calitate. Cuptoarele cu inducție sunt utilizate pe scară largă pentru încălzirea sau topirea materialelor conductoare de electricitate, cel mai adesea metale, datorită efectului termic al inducerii unui curent electric turbionar în ele. Diagrama de mai sus ilustrează proiectarea acestui cuptor (Fig. 1).
Generatorul G produce o tensiune de frecvență variabilă. Sub acțiunea forței sale electromotoare, în bobina inductoare L circulă un curent alternativ I 1. Inductorul L împreună cu condensatorul C este un circuit oscilator reglat la rezonanță cu frecvența sursei G, datorită căruia eficiența cuptorului crește semnificativ.
În conformitate cu legile fizice, în spațiul din jurul inductorului L apare un câmp magnetic alternant H. Acest câmp poate exista și în aer, dar uneori se folosesc miezuri feromagnetice speciale pentru a îmbunătăți performanța, care au o conductivitate magnetică mai bună în comparație cu aerul.
Liniile de forță ale câmpului magnetic trec printr-un obiect W plasat în interiorul inductorului și induc în acesta un flux magnetic F. Dacă materialul din care este realizată piesa de prelucrat W este conductiv electric, în el apare un curent indus I 2 care se închide. în interior și formând fluxuri de inducție turbioare. În conformitate cu legea efectului termic al electricității, curenții turbionari încălzesc obiectul W.
Realizarea unui încălzitor inductiv
Un cuptor cu inducție este format din două blocuri funcționale principale: un inductor (o bobină de inducție de încălzire) și un generator (o sursă de tensiune alternativă). Inductorul este un tub de cupru gol înfăşurat într-o spirală (Fig. 2).
Pentru a face un cuptor cu o putere de cel mult 3 kW, inductorul trebuie să fie realizat cu următorii parametri:
- diametrul tubului - 10 mm;
- diametrul spiralei - 8-15 cm;
- numărul de spire ale bobinei - 8-10;
- distanța dintre spire este de 5-7 mm;
- distanța minimă în ecran este de 5 cm.
Rotirile adiacente ale bobinei nu trebuie lăsate să se atingă, păstrați distanța specificată. Inductorul nu trebuie să intre în contact cu ecranul de protecție al cuptorului în niciun fel, distanța dintre ele nu trebuie să fie mai mică decât cea specificată.
Fabricarea generatoarelor
Fig.3. Schema pe lămpi
Este demn de remarcat faptul că un cuptor cu inducție pentru fabricarea sa necesită cel puțin abilități și abilități medii de inginerie radio. Este deosebit de important să le aveți pentru a crea al doilea element cheie - un generator de curent de înaltă frecvență. Nici asamblarea, nici utilizarea unui cuptor de bricolaj nu va funcționa fără această cunoștință. În plus, poate pune viața în pericol.
Pentru cei care se ocupă de această afacere cu cunoștințe și înțelegere a procesului, există diverse moduri și scheme prin care un cuptor cu inducție poate fi asamblat. Atunci când alegeți un circuit generator adecvat, se recomandă să abandonați opțiunile cu un spectru de emisie dur. Acestea includ schema larg răspândită folosind o cheie tiristor. Radiația de înaltă frecvență de la un astfel de generator este capabilă să creeze interferențe puternice pentru toate dispozitivele radio din jur.
De la mijlocul secolului al XX-lea, un cuptor cu inducție asamblat pe 4 lămpi s-a bucurat de un mare succes în rândul radioamatorilor. Calitatea și eficiența sa sunt departe de a fi cele mai bune, iar tuburile radio sunt dificil de accesat în zilele noastre, cu toate acestea, mulți continuă să asambleze generatoare conform acestei scheme, deoarece are un mare avantaj: un spectru moale, de bandă îngustă a curentului generat, datorită căruia un astfel de cuptor emite un minim de interferență și cât mai sigur (Fig. 3).
Modul de funcționare al acestui generator este setat folosind un condensator variabil C. Condensatorul trebuie să fie cu un dielectric de aer, distanța dintre plăcile sale trebuie să fie de cel puțin 3 mm. Diagrama conține și o lampă de neon L, care servește ca indicator.
Schema unui generator universal
Cuptoarele cu inducție moderne funcționează pe elemente mai avansate - microcircuite și tranzistoare. Schema universală a unui generator push-pull, care dezvoltă o putere de până la 1 kW, se bucură de un mare succes. Principiul de funcționare se bazează pe un generator de excitație independent, în timp ce inductorul este pornit în modul punte (Fig. 4).
Avantajele unui generator push-pull asamblat conform acestei scheme:
- Abilitatea de a lucra pe al 2-lea și al 3-lea mod în plus față de cel principal.
- Există un mod de încălzire a suprafeței.
- Interval de control 10-10000 kHz.
- Spectru moale de radiații în întreaga gamă.
- Nu are nevoie de protecție suplimentară.
Reglarea frecvenței se realizează folosind un rezistor variabil R2. Gama de frecvență de funcționare este stabilită de condensatoarele C 1 și C 2 . Transformatorul de potrivire între trepte trebuie să aibă un miez inel de ferită cu o secțiune transversală de cel puțin 2 cm2. Înfășurarea transformatorului este realizată din sârmă emailată cu o secțiune transversală de 0,8-1,2 mm. Tranzistoarele trebuie să fie așezate pe un radiator comun cu o suprafață de 400 mp.
Concluzie asupra subiectului
Câmpul electromagnetic (EMF) emis de cuptorul cu inducție afectează toți conductorii din jur. De asemenea, afectează corpul uman. Organele interne sub acțiunea EMF sunt încălzite uniform, temperatura generală a corpului crește pe întreg volumul.
Prin urmare, atunci când lucrați cu cuptorul, este important să respectați anumite precauții pentru a evita consecințele negative.
În primul rând, carcasa generatorului trebuie să fie ecranată cu o carcasă din tablă de fier zincat sau plasă fină. Acest lucru va reduce intensitatea radiației de 30-50 de ori.
De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că în imediata apropiere a inductorului, densitatea fluxului de energie va fi mai mare, în special de-a lungul axei înfășurării. Prin urmare, bobina de inducție trebuie plasată vertical și este mai bine să observați încălzirea de la distanță.
Cuptoarele cu inducție sunt folosite pentru topirea metalelor și se disting prin faptul că sunt încălzite cu ajutorul curentului electric. Excitația curentului are loc în inductor, sau mai degrabă într-un câmp nevariabil.
În astfel de construcții, energia este convertită de mai multe ori (în această secvență):
- în electromagnetic
- electric;
- termic.
Astfel de sobe vă permit să utilizați căldura cu o eficiență maximă, ceea ce nu este surprinzător, deoarece sunt cele mai avansate dintre toate modelele existente care funcționează cu energie electrică.
Notă! Modelele de inducție sunt de două tipuri - cu sau fără miez. În primul caz, metalul este plasat într-un jgheab tubular, care este situat în jurul inductorului. Miezul este situat în inductorul propriu-zis. A doua opțiune se numește creuzet, deoarece metalul cu creuzetul este deja în interiorul indicatorului. Desigur, nu se poate vorbi despre niciun nucleu în acest caz.
În articolul de astăzi vom vorbi despre cum se faceCuptor cu inducție DIY.
Printre numeroasele beneficii se numără următoarele:
- curățenia și siguranța mediului;
- omogenitate crescută a topiturii datorită mișcării active a metalului;
- viteza - cuptorul poate fi folosit aproape imediat dupa pornire;
- zona și orientarea concentrată a energiei;
- viteză mare de topire;
- lipsa deșeurilor din substanțe de aliere;
- capacitatea de a regla temperatura;
- numeroase posibilitati tehnice.
Dar există și dezavantaje.
- Zgura este încălzită de metal, drept urmare are o temperatură scăzută.
- Dacă zgura este rece, atunci este foarte dificil să eliminați fosforul și sulful din metal.
- Între bobină și metalul care se topește, câmpul magnetic se disipează, deci va fi necesară o reducere a grosimii căptușelii. Acest lucru va duce în curând la faptul că căptușeala în sine va eșua.
Video - Cuptor cu inducție
Aplicație industrială
Ambele opțiuni de design sunt utilizate în topirea fierului, aluminiului, oțelului, magneziului, cuprului și metalelor prețioase. Volumul util al unor astfel de structuri poate varia de la câteva kilograme la câteva sute de tone.
Cuptoarele de uz industrial sunt împărțite în mai multe tipuri.
- Proiectările cu frecvență medie sunt utilizate în mod obișnuit în inginerie mecanică și metalurgie. Cu ajutorul lor, oțelul este topit, iar la utilizarea creuzetelor de grafit se topesc și metalele neferoase.
- Modelele industriale de frecvență sunt utilizate în topirea fierului.
- Structurile de rezistență sunt destinate topirii aluminiului, aliajelor de aluminiu, zincului.
Notă! Tehnologia de inducție a fost cea care a stat la baza dispozitivelor mai populare - cuptoarele cu microunde.
uz casnic
Din motive evidente, cuptorul de topire cu inducție este rar folosit în casă. Dar tehnologia descrisă în articol se găsește în aproape toate casele și apartamentele moderne. Acestea sunt cuptoarele cu microunde menționate mai sus, aragazele cu inducție și cuptoarele electrice.
Luați în considerare, de exemplu, farfurii. Acestea încălzesc vasele din cauza curenților turbionari inductivi, în urma cărora încălzirea are loc aproape instantaneu. Este caracteristic că este imposibil să pornești arzătorul pe care nu există vase.
Eficiența mașinilor de gătit cu inducție ajunge la 90%. Pentru comparație: pentru sobele electrice este de aproximativ 55-65%, iar pentru sobele cu gaz - nu mai mult de 30-50%. Dar, în dreptate, merită remarcat faptul că funcționarea sobelor descrise necesită mâncăruri speciale.
Cuptor cu inducție de casă
Nu cu mult timp în urmă, radioamatorii autohtoni au demonstrat în mod clar că puteți face singur un cuptor cu inducție. Astăzi, există o mulțime de scheme și tehnologii de fabricație diferite, dar am oferit doar cele mai populare dintre ele, ceea ce înseamnă cea mai eficientă și mai ușor de implementat.
Cuptor cu inducție de la generator de înaltă frecvență
Mai jos este un circuit electric pentru fabricarea unui dispozitiv de casă dintr-un generator de înaltă frecvență (27,22 megaherți).
Pe lângă generator, ansamblul va necesita patru becuri de mare putere și o lampă grea pentru indicatorul gata de lucru.
Notă! Principala diferență între cuptor, realizat conform acestei scheme, este mânerul condensatorului - în acest caz, acesta este situat în exterior.
În plus, metalul din bobină (inductor) se va topi în dispozitivul de cea mai mică putere.
La fabricare, este necesar să rețineți câteva puncte importante care afectează viteza de îmbarcare metalică. Aceasta:
- putere;
- frecvență;
- pierderi turbioare;
- intensitatea transferului de căldură;
- pierdere de histerezis.
Aparatul va fi alimentat de o rețea standard de 220 V, dar cu un redresor preinstalat. Dacă cuptorul este destinat încălzirii unei încăperi, atunci se recomandă utilizarea unei spirale de nicrom, iar dacă pentru topire, atunci perii de grafit. Să facem cunoștință cu fiecare dintre structuri mai detaliat.
Video - Proiectare invertor de sudare
Esența designului este următoarea: se instalează o pereche de perii de grafit și se toarnă granit sub formă de pulbere între ele, după care se conectează un transformator descendente. Este caracteristic că atunci când topești, nu se poate teme de șoc electric, deoarece nu este nevoie să folosiți 220 V.
Tehnologia de asamblare
Pasul 1. Baza este în curs de asamblare - o cutie de cărămizi de argilă refractară de 10x10x18 cm, așezate pe o țiglă refractară.
Pasul 2. Boxul este terminat cu carton de azbest. După umezirea cu apă, materialul se înmoaie, ceea ce vă permite să îi dați orice formă. Dacă se dorește, structura poate fi înfășurată cu sârmă de oțel.
Notă! Dimensiunile cutiei pot varia in functie de puterea transformatorului.
Pasul 3. Cea mai bună opțiune pentru un cuptor cu grafit este un transformator de la o mașină de sudură de 0,63 kW. Dacă transformatorul este proiectat pentru 380 V, atunci poate fi rebobinat, deși mulți electricieni cu experiență spun că puteți lăsa totul așa cum este.
Pasul 4. Transformatorul este învelit cu aluminiu subțire - astfel încât structura nu se va încinge foarte mult în timpul funcționării.
Pasul 5. Se instalează perii de grafit, se instalează un substrat de argilă pe fundul cutiei - astfel încât metalul topit să nu se răspândească.
Principalul avantaj al unui astfel de cuptor este temperatura ridicată, care este potrivită chiar și pentru topirea platinei sau paladiului. Dar printre minusuri se numără încălzirea rapidă a transformatorului, un volum mic (nu mai mult de 10 g pot fi topite la un moment dat). Din acest motiv, va fi necesar un design diferit pentru topirea unor volume mari.
Deci, pentru topirea unor volume mari de metal, este necesar un cuptor cu sârmă de nicrom. Principiul de funcționare al designului este destul de simplu: un curent electric este aplicat unei spirale de nicrom, care se încălzește și topește metalul. Există o mulțime de formule diferite pe Web pentru a calcula lungimea firului, dar toate sunt, în principiu, la fel.
Pasul 1. Pentru spirală se folosește nicrom ø0,3 mm, de aproximativ 11 m lungime.
Pasul 2. Firul trebuie înfășurat. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un tub drept de cupru ø5 mm - o spirală este înfășurată pe el.
Pasul 3. Ca creuzet se folosește o țeavă ceramică mică de ø1,6 cm și lungime de 15 cm.Un capăt al țevii este astupat cu fir de azbest - astfel încât metalul topit să nu curgă afară.
Pasul 4. După verificarea performanței și spirala este așezată în jurul țevii. În același timp, între spire este plasat același fir de azbest - va preveni un scurtcircuit și va limita accesul oxigenului.
Pasul 5. Bobina finită este plasată într-un cartuş de la o lampă de mare putere. Astfel de cartușe sunt de obicei ceramice și au dimensiunea necesară.
Avantajele unui astfel de design:
- productivitate ridicată (până la 30 g per cursă);
- încălzire rapidă (aproximativ cinci minute) și răcire lungă;
- ușurință în utilizare - este convenabil să turnați metal în matrițe;
- înlocuirea promptă a spiralei în caz de epuizare.
Dar există, desigur, dezavantaje:
- nicromul se arde, mai ales dacă spirala este prost izolată;
- nesiguranță - dispozitivul este conectat la rețeaua de 220 V.
Notă! Nu puteți adăuga metal la sobă dacă porțiunea anterioară este deja topită acolo. În caz contrar, tot materialul se va împrăștia în jurul camerei, în plus, poate răni ochii.
Drept concluzie
După cum puteți vedea, puteți încă să faceți singur un cuptor cu inducție. Dar, să fiu sincer, designul descris (ca tot ce este disponibil pe Internet) nu este chiar un cuptor, ci un invertor de laborator Kukhtetsky. Este pur și simplu imposibil să asamblați o structură de inducție cu drepturi depline acasă.
Topirea metalului prin inducție este utilizată pe scară largă în diverse industrii: metalurgie, inginerie, bijuterii. Un cuptor simplu de tip inducție pentru topirea metalului acasă poate fi asamblat cu propriile mâini.
Încălzirea și topirea metalelor în cuptoarele cu inducție au loc datorită încălzirii interne și modificărilor rețelei cristaline a metalului atunci când curenții turbionari de înaltă frecvență trec prin ele. Acest proces se bazează pe fenomenul de rezonanță, în care curenții turbionari au o valoare maximă.
Pentru a provoca curgerea curenților turbionari prin metalul topit, acesta este plasat în zona de acțiune a câmpului electromagnetic al inductorului - bobina. Poate fi sub formă de spirală, figura opt sau trefoil. Forma inductorului depinde de dimensiunea și forma piesei de prelucrat încălzite.
Bobina inductorului este conectată la o sursă de curent alternativ. În cuptoarele industriale de topire se folosesc curenți industriali de frecvență de 50 Hz; pentru topirea unor volume mici de metale în bijuterii se folosesc generatoare de înaltă frecvență, deoarece sunt mai eficiente.
feluri
Curenții turbionari sunt închiși de-a lungul unui circuit limitat de câmpul magnetic al inductorului. Prin urmare, încălzirea elementelor conductoare este posibilă atât în interiorul bobinei, cât și din partea sa exterioară.
- Prin urmare, cuptoarele cu inducție sunt de două tipuri:
- canal, în care canalele situate în jurul inductorului sunt recipientul pentru topirea metalelor, iar miezul este situat în interiorul acestuia;
- creuzet, folosesc un recipient special - un creuzet din material rezistent la căldură, de obicei detașabil.
cuptor cu canal prea general și proiectat pentru volume industriale de topire a metalelor. Este utilizat în topirea fontei, aluminiului și a altor metale neferoase.
cuptor cu creuzet destul de compact, este folosit de bijutieri, radioamatori, un astfel de cuptor poate fi asamblat cu propriile mâini și folosit acasă.
Dispozitiv
- Un cuptor de casă pentru topirea metalelor are un design destul de simplu și constă din trei blocuri principale plasate într-o carcasă comună:
- alternator de înaltă frecvență;
- inductor - înfășurare în spirală de sârmă sau tub de cupru;
- creuzet.
Crezetul este plasat într-un inductor, capetele înfășurării sunt conectate la o sursă de curent. Când curentul trece prin înfășurare, în jurul acesteia ia naștere un câmp electromagnetic cu un vector variabil. Într-un câmp magnetic, apar curenți turbionari, direcționați perpendicular pe vectorul său și trecând printr-o buclă închisă în interiorul înfășurării. Acestea trec prin metalul așezat în creuzet, în timp ce îl încălzesc până la punctul de topire.
Avantajele cuptorului cu inducție:
- încălzirea rapidă și uniformă a metalului imediat după pornirea instalației;
- directivitatea încălzirii - numai metalul este încălzit și nu întreaga instalație;
- viteză mare de topire și omogenitate a topiturii;
- nu are loc evaporarea componentelor de aliere ale metalului;
- instalația este ecologică și sigură.
Un invertor de sudură poate fi folosit ca generator al unui cuptor cu inducție pentru topirea metalului. De asemenea, puteți asambla generatorul conform diagramelor de mai jos cu propriile mâini.
Cuptor pentru topirea metalului pe un invertor de sudare
Acest design este simplu și sigur, deoarece toate invertoarele sunt echipate cu protecție internă la suprasarcină. Întregul ansamblu al cuptorului în acest caz se reduce la realizarea unui inductor cu propriile mâini.
De obicei, se realizează sub formă de spirală dintr-un tub de cupru cu pereți subțiri cu un diametru de 8-10 mm. Se îndoaie după un șablon de diametrul dorit, plasând spirele la o distanță de 5-8 mm. Numărul de spire este de la 7 la 12, în funcție de diametrul și caracteristicile invertorului. Rezistența totală a inductorului trebuie să fie astfel încât să nu provoace un supracurent în invertor, altfel va fi declanșat de protecția internă.
Inductorul poate fi montat într-o carcasă din grafit sau textolit și în interior poate fi instalat un creuzet. Puteți pune pur și simplu inductorul pe o suprafață rezistentă la căldură. Carcasa nu trebuie să conducă curent, altfel circuitul de curenți turbionari va trece prin ea și puterea instalației va fi redusă. Din același motiv, nu se recomandă plasarea obiectelor străine în zona de topire.
Când lucrați de la un invertor de sudură, carcasa acestuia trebuie să fie împământată! Priza și cablajul trebuie să fie dimensionate pentru curentul absorbit de invertor.
Sistemul de încălzire al unei case private se bazează pe funcționarea unui cuptor sau a unui cazan, a cărui performanță ridicată și durata de viață lungă neîntreruptă depind atât de marca și instalarea dispozitivelor de încălzire în sine, cât și de instalarea corectă a coșului de fum.
veți găsi recomandări pentru alegerea unui cazan cu combustibil solid, iar în cele ce urmează vă veți familiariza cu tipurile și regulile:
Cuptor cu inducție cu tranzistori: circuit
Există multe moduri diferite de a asambla un încălzitor cu inducție cu propriile mâini. O schemă destul de simplă și dovedită a unui cuptor pentru topirea metalului este prezentată în figură:
- Pentru a asambla instalația cu propriile mâini, veți avea nevoie de următoarele piese și materiale:
- două tranzistoare cu efect de câmp de tip IRFZ44V;
- două diode UF4007 (puteți folosi și UF4001);
- rezistență 470 Ohm, 1 W (puteți lua două conectate în serie de 0,5 W fiecare);
- condensatoare de film pentru 250 V: 3 bucăți cu o capacitate de 1 microfarad; 4 bucăți - 220 nF; 1 bucată - 470 nF; 1 bucată - 330 nF;
- sarma de infasurare din cupru in izolatie email Ø1,2 mm;
- sarma de infasurare din cupru in izolatie email Ø2 mm;
- două inele de la șocuri luate de la o sursă de alimentare a computerului.
Secvență de asamblare făcută de tine:
- Tranzistoarele cu efect de câmp sunt montate pe radiatoare. Deoarece circuitul devine foarte fierbinte în timpul funcționării, radiatorul trebuie să fie suficient de mare. Le puteți instala și pe un radiator, dar apoi trebuie să izolați tranzistoarele de metal folosind garnituri și șaibe din cauciuc și plastic. Pinout-ul tranzistorilor cu efect de câmp este prezentat în figură.
- Este necesar să faceți două sufocare. Pentru fabricarea lor, firul de cupru cu diametrul de 1,2 mm este înfășurat în jurul inelelor luate de la sursa de alimentare a oricărui computer. Aceste inele sunt realizate din fier feromagnetic sub formă de pulbere. Acestea trebuie înfășurate de la 7 la 15 spire de sârmă, încercând să mențină distanța dintre spire.
- Condensatorii enumerați mai sus sunt asamblați într-o baterie cu o capacitate totală de 4,7 microfaradi. Conectarea condensatoarelor - paralel.
- Înfășurarea inductorului este realizată din sârmă de cupru cu diametrul de 2 mm. Se înfășoară 7-8 spire de înfășurare pe un obiect cilindric potrivit pentru diametrul creuzetului, lăsând capete suficient de lungi pentru a se conecta la circuit.
- Conectați elementele de pe placă în conformitate cu diagrama. O baterie de 12 V, 7,2 A/h este folosită ca sursă de alimentare. Curentul consumat în funcționare este de aproximativ 10 A, capacitatea bateriei în acest caz este suficientă pentru aproximativ 40 de minute.Dacă este necesar, corpul cuptorului este realizat din material rezistent la căldură, de exemplu, textolit.Puterea dispozitivului poate fi schimbată prin modificarea numărului de spire ale înfăşurării inductorului şi a diametrului acestora.
Încălzitor cu inducție pentru topirea metalului: video
Cuptor cu inducție cu lampă
Un cuptor cu inducție mai puternic pentru topirea metalelor poate fi asamblat manual pe tuburi vidate. Schema dispozitivului este prezentată în figură.
Pentru a genera curent de înaltă frecvență, se folosesc 4 lămpi cu fascicul conectate în paralel. Ca inductor se folosește un tub de cupru cu diametrul de 10 mm. Unitatea este echipată cu un condensator trimmer pentru reglarea puterii. Frecvența de ieșire este de 27,12 MHz.
Pentru a asambla circuitul aveți nevoie de:
- 4 tuburi de vid - tetrode, puteți folosi 6L6, 6P3 sau G807;
- 4 choke pentru 100 ... 1000 μH;
- 4 condensatoare la 0,01 uF;
- lampă indicatoare cu neon;
- condensator de reglaj.
Asamblarea dispozitivului cu propriile mâini:
- Un inductor este realizat dintr-un tub de cupru, îndoindu-l sub formă de spirală. Diametrul spirelor este de 8-15 cm, distanța dintre spire este de cel puțin 5 mm. Capetele sunt cositorite pentru lipirea circuitului. Diametrul inductorului trebuie să fie cu 10 mm mai mare decât diametrul creuzetului plasat în interior.
- Așezați inductorul în carcasă. Poate fi realizat dintr-un material neconductor rezistent la căldură, sau din metal, asigurând izolație termică și electrică de elementele circuitului.
- Cascadele de lămpi sunt asamblate conform schemei cu condensatoare și șocuri. Cascadele sunt conectate în paralel.
- Conectați o lampă indicatoare cu neon - aceasta va semnala pregătirea circuitului pentru funcționare. Lampa este adusă în carcasa de instalare.
- Un condensator de reglare de capacitate variabilă este inclus în circuit, mânerul său este de asemenea afișat pe carcasă.
Pentru toți iubitorii de delicatese afumate la rece, vă sugerăm să învățați cum să faceți rapid și ușor un afumător cu propriile mâini și să vă familiarizați cu instrucțiunile foto și video pentru realizarea unui generator de fum afumat la rece.
Răcire circuit
Instalațiile industriale de topire sunt echipate cu un sistem de răcire forțată cu apă sau antigel. Răcirea cu apă la domiciliu va necesita costuri suplimentare, comparabile ca preț cu costul instalației de topire a metalelor în sine.
Răcirea cu aer cu un ventilator este posibilă cu condiția ca ventilatorul să fie suficient de îndepărtat. În caz contrar, înfășurarea metalică și alte elemente ale ventilatorului vor servi ca circuit suplimentar pentru închiderea curenților turbionari, ceea ce va reduce eficiența instalației.
Elementele circuitelor electronice și ale lămpii sunt, de asemenea, capabile să se încălzească activ. Pentru racirea lor sunt prevazute calorifere termoizolante.Măsuri de securitate a muncii
- Principalul pericol în timpul funcționării este riscul de arsuri de la elementele încălzite ale instalației și metalul topit.
- Circuitul lămpii include elemente cu tensiune înaltă, așa că trebuie plasat într-o carcasă închisă, eliminând contactul accidental cu elementele.
- Câmpul electromagnetic poate afecta obiectele care se află în afara carcasei dispozitivului. Prin urmare, înainte de muncă, este mai bine să vă îmbrăcați haine fără elemente metalice, să îndepărtați dispozitivele complexe din zona de acoperire: telefoane, camere digitale.
Un cuptor de topire a metalelor de uz casnic poate fi, de asemenea, utilizat pentru a încălzi rapid elementele metalice, de exemplu, atunci când sunt cositorite sau modelate. Caracteristicile de funcționare ale instalațiilor prezentate pot fi ajustate la o sarcină specifică prin modificarea parametrilor inductorului și a semnalului de ieșire al grupurilor electrogene - astfel puteți obține eficiența maximă a acestora.