Vysokofrekvenční indukční ohřev. Výpočet indukčního ohřevu

V indukčních pecích a zařízeních je teplovyhřívané zařízení je emitováno proudy vznikajícími ve střídavém elektromagnetickém poli uvnitř jednotky. Říká se jim indukce. V důsledku jejich působení teplota stoupá. Indukční ohřev kovů je založen na dvou hlavních fyzikálních zákonech:

• Faraday-Maxwell;
• Joule-Lenz.

V kovových tělesech, když jsou umístěna ve střídavém poli, se začínají objevovat vírová elektrická pole.

Indukční ohřívací zařízení

Všechno se děje následujícím způsobem. Pod vlivem proměnného magnetického toku se mění elektromotorická síla (EMF) indukce.

EMF působí tak, že uvnitř těl proudívířivé proudy, které generují teplo plně v souladu se zákonem Joule-Lenz. EMF také generuje střídavý proud v kovu. V tomto případě dochází k uvolňování tepelné energie, což vede ke zvýšení teploty kovu.

Tento typ ohřevu je nejjednodušší, protože je bezkontaktní. Umožňuje dosáhnout velmi vysokých teplot, při kterých lze zpracovávat nejvíce žáruvzdorné kovy.

K zajištění indukčního ohřevu potřebujetevytvořit určité napětí a frekvenci v elektromagnetických polích. To lze provést ve speciálním zařízení - induktoru. Je napájen z průmyslové sítě při 50 Hz. K tomu můžete použít jednotlivé zdroje energie - převaděče a generátory.

Nejjednodušší indukční zařízení je maléfrekvence - spirála (izolovaný vodič), kterou lze umístit do kovové trubky nebo kolem ní obtočit. Procházející proudy ohřívají potrubí, které zase přenáší teplo do okolí.

Použití indukčního ohřevu při nízkých frekvencích je poměrně vzácné. Středně a vysokofrekvenční zpracování kovů je běžnější.

Taková zařízení se liší v tom, že magnetickávlna dopadá na povrch, kde je zeslabena. Tělo přeměňuje energii této vlny na teplo. Pro maximální efekt by měly mít obě složky tvarově blízký tvar.

Kde se používají

Použití indukčního ohřevu je v moderním světě velmi rozšířené. Rozsah použití:

• tavení kovů, jejich pájení bezkontaktním způsobem;
• získávání nových slitin kovů;
• strojírenství;
• výroba šperků;
• výroba malých dílů, které mohou být poškozeny jinými způsoby;
• kalení povrchů (navíc mohou mít díly nejsložitější konfiguraci);
• tepelné zpracování (zpracování strojních dílů, tvrzené povrchy);
• medicína (dezinfekce přístrojů a nástrojů).

Indukční ohřev: pozitivní vlastnosti

Tato metoda má mnoho výhod:

• Může rychle zahřát a roztavit jakýkoli vodivý materiál.
• Umožňuje vytápění v jakémkoli prostředí: vakuum, atmosféra, nevodivá kapalina.
• Vzhledem k tomu, že se ohřívá pouze vodivý materiál, zůstávají stěny, slabě absorbující vlny, chladné.
• Ve specializovaných oblastech metalurgie získávání ultračistých slitin. Jedná se o zábavný proces, protože kovy se mísí v suspenzi ve skořápce ochranného plynu.

• Ve srovnání s jinými typy indukce neníznečišťuje životní prostředí. Pokud je v případě plynových hořáků přítomna kontaminace, stejně jako při ohřevu elektrického oblouku, pak to indukce vylučuje kvůli „čistému“ elektromagnetickému záření.
• Malé rozměry indukčního zařízení.
• Schopnost vyrobit induktor jakéhokoli tvaru to nepovede k místnímu ohřevu, ale přispěje k rovnoměrnému rozložení tepla.
• Nezbytné, pokud je nutné zahřát pouze určitou část povrchu.
• Není těžké nastavit takové zařízení do požadovaného režimu a regulovat ho.

Nevýhody

Systém má následující nevýhody:

• Je poměrně obtížné samostatně instalovat a nastavovat typ ohřevu (indukce) a jeho zařízení. Je lepší se poradit s odborníkem.
• Potřeba přesné shody induktoru a obrobku, jinak bude indukční ohřev nedostatečný, jeho výkon může dosáhnout malých hodnot.

Vytápění indukčním zařízením

Pro uspořádání individuálního vytápění můžete zvážit takovou možnost jako indukční vytápění.

Jako jednotka bude použit transformátor, který se skládá ze dvou typů vinutí: primárního a sekundárního (které je zase zkratováno).

Jak to funguje

Princip činnosti konvenčního induktoru: vírové toky procházejí dovnitř a směrují elektrické pole do druhého tělesa.

Aby voda mohla projít tímto kotlem,jsou dodávány dvě odbočky: pro studenou, která přichází dovnitř, a na výstupu teplé vody - druhá odbočka. Díky tlaku voda neustále cirkuluje, což vylučuje možnost ohřevu indukčního prvku. Přítomnost vodního kamene je zde vyloučena, protože v induktoru dochází ke stálým vibracím.

Takový prvek údržby bude levný. Hlavní výhodou je, že zařízení pracuje tiše. Může být instalován v jakékoli místnosti.

Výroba vybavení sami

Instalace indukčního ohřevu velké složitostinebude činit částku. I ten, kdo nemá žádné zkušenosti, se po pečlivém studiu s tímto úkolem vyrovná. Před zahájením práce je třeba se zásobit následujícími nezbytnými prvky:

• Střídač. Může být použit ze svařovacího stroje, je levný a má požadovanou vysokou frekvenci. Můžete to udělat sami. Ale to je časově náročný úkol.
• Tělo ohřívače (k tomu je vhodný kus plastové trubky, v tomto případě bude nejúčinnější indukční ohřev trubky).
• Materiál (bude stačit drát o průměru maximálně sedm milimetrů).
• Zařízení pro připojení induktoru k topné síti.
• Síť pro držení drátu uvnitř induktoru.
• Z měděného drátu může být vytvořena indukční cívka (musí být smaltovaná).
• Čerpadlo (aby se do induktoru dodávala voda).

Pravidla pro vlastní výrobu zařízení

Aby instalace indukčního ohřevu fungovala správně, musí proud pro takový produkt odpovídat výkonu (musí být alespoň 15 ampérů, je-li to požadováno, pak více).

• Drát by měl být nakrájen na kousky dlouhé ne více než pět centimetrů. To je nezbytné pro efektivní vytápění ve vysokofrekvenčním poli.
• Tělo by nemělo mít menší průměr než připravený drát a mělo by mít silné stěny.
• Pro připojení k topné síti je na jednu stranu konstrukce připevněn speciální adaptér.
• Ve spodní části trubky by měla být umístěna síťka, aby se zabránilo vypadnutí drátu.
• Ten druhý je potřebný v takovém množství, aby vyplnil celý vnitřní prostor.
• Struktura je uzavřena, je nainstalován adaptér.
• Poté je z této trubky konstruována cívka. Za tímto účelem jej zabalí již sklizeným drátem. Je třeba dodržet počet otáček: minimálně 80, maximálně 90.
• Po připojení k topnému systému se do zařízení nalije voda. Cívka je připojena k připravenému střídači.
• K přívodu vody je nainstalováno čerpadlo.
• Regulátor teploty je namontován.

Výpočet indukčního ohřevu tedy budezávisí na následujících parametrech: délka, průměr, teplota a doba zpracování. Věnujte pozornost indukčnosti autobusů napájejících induktor, která může být mnohem vyšší než indikátory samotného induktoru.

O varných deskách

Jiné použití v domácnosti, kromě topného systému, našlo tento typ ohřevu u varných desek.

Takový povrch vypadá jako obvykletransformátor. Jeho cívka je skrytá pod povrchem panelu, který může být skleněný nebo keramický. Protéká ním proud. Toto je první část cívky. Druhým jsou ale pokrmy, ve kterých se bude vařit. Na spodní straně nádobí se vytvářejí vířivé proudy. Nejprve ohřejí nádobí a poté jídlo v něm.

Teplo bude generováno pouze tehdy, když jsou nádobí umístěny na povrchu panelu.

Pokud chybí, nedojde k žádné akci. Indukční ohřívací zóna bude odpovídat průměru na ní umístěného nádobí.

Pro taková kamna jsou zapotřebí speciální pokrmy.Většina feromagnetických kovů může interagovat s indukčním polem: hliník, nerezová a smaltovaná ocel, litina. Nevhodné pouze pro takové povrchy: měď, keramika, sklo a nádobí z neferomagnetických kovů.

Indukční varná deska se přirozeně zapne, pouze když na ni umístíte vhodné nádobí.

Moderní sporáky jsou vybaveny elektronickou jednotkouovládání, které umožňuje rozpoznat prázdné a nepoužitelné nádobí. Hlavní výhody indukčních varných desek jsou: bezpečnost, snadné čištění, rychlost, účinnost, hospodárnost. Nikdy se nespalujte na povrchu panelu.

Zjistili jsme tedy, kde se tento typ ohřevu (indukce) používá.