Högfrekvent induktionsuppvärmning. Beräkning av induktionsvärme

I induktionsugnar och apparater är värmenden uppvärmda enheten avges av strömmar som uppstår i det alternerande elektromagnetiska fältet inuti enheten. De kallas induktion. Som ett resultat av deras verkan stiger temperaturen. Induktionsuppvärmning av metaller är baserad på två huvudsakliga fysikaliska lagar:

• Faraday-Maxwell;
• Joule-Lenz.

I metallkroppar, när de placeras i ett växlande fält, börjar virvelelektriska fält dyka upp.

Induktionsvärmeanordning

Allt händer på följande sätt. Under påverkan av ett variabelt magnetflöde ändras induktions elektromotoriska kraft (EMF).

EMF fungerar så att inuti kropparna flytervirvelströmmar, som genererar värme i full överensstämmelse med Joule-Lenz-lagen. EMF genererar också växelström i metallen. I detta fall sker frisättningen av termisk energi, vilket leder till en ökning av metallens temperatur.

Denna typ av uppvärmning är den enklaste, eftersom den är beröringsfri. Det tillåter att mycket höga temperaturer uppnås, vid vilka de mest eldfasta metallerna kan bearbetas.

För att tillhandahålla induktionsvärme behöver duskapa en viss spänning och frekvens i elektromagnetiska fält. Detta kan göras i en speciell enhet - en induktor. Den drivs från ett industriellt nätverk vid 50 Hz. För detta kan du använda enskilda strömkällor - omvandlare och generatorer.

Den enklaste induktoranordningen är litenfrekvens - en spiral (isolerad ledare), som kan placeras inuti ett metallrör eller lindas runt det. Strömmarna värmer röret, vilket i sin tur överför värme till miljön.

Användningen av induktionsvärme vid låga frekvenser är ganska sällsynt. Medel- och högfrekvent metallbearbetning är vanligare.

Sådana anordningar skiljer sig åt i det magnetiskavågen träffar ytan, där den dämpas. Kroppen omvandlar energin från denna våg till värme. För att uppnå maximal effekt bör båda komponenterna vara nära i form.

Var används

Användningen av induktionsvärme i den moderna världen är utbredd. Användningsomfång:

• smältning av metaller, deras lödning på ett kontaktfritt sätt;
• skaffa nya metallegeringar;
• maskinteknik;
• tillverkning av smycken;
• tillverkning av små delar som kan skadas av andra metoder;
• härdning av ytor (dessutom kan delar vara av den mest komplexa konfigurationen);
• värmebehandling (bearbetning av maskindelar, härdade ytor);
• medicin (desinfektion av apparater och instrument).

Induktionsuppvärmning: positiva egenskaper

Denna metod har många fördelar:

• Det kan snabbt värma och smälta allt ledande material.
• Tillåter uppvärmning i alla miljöer: vakuum, atmosfär, icke-ledande vätska.
• På grund av att endast det ledande materialet är uppvärmt förblir väggarna, svagt absorberande vågor, kalla.
• Inom specialiserade områden inom metallurgi, erhållande av ultrarena legeringar. Detta är en underhållande process, eftersom metaller blandas i suspension, i ett skyddsgasskal.

• I jämförelse med andra typer gör inte induktion detförorenar miljön. Om det vid gasbrännare finns kontaminering såväl som vid bågvärme, utesluter induktion detta på grund av "ren" elektromagnetisk strålning.
• Små dimensioner av induktoranordningen.
• Möjligheten att tillverka en induktor av vilken form som helst, detta kommer inte att leda till lokal uppvärmning, utan kommer att bidra till en jämn fördelning av värme.
• Oumbärligt om det bara är nödvändigt att värma ett visst område av ytan.
• Det är inte svårt att ställa in sådan utrustning till önskat läge och reglera den.

brister

Systemet har följande nackdelar:

• Det är ganska svårt att självständigt installera och justera typen av uppvärmning (induktion) och dess utrustning. Det är bättre att konsultera en specialist.
• Behovet av att exakt matcha induktorn och arbetsstycket, annars är induktionsvärme otillräcklig, dess effekt kan nå små värden.

Uppvärmning med induktionsutrustning

För arrangemang av individuell uppvärmning kan du överväga ett sådant alternativ som induktionsvärme.

Som en enhet kommer en transformator att användas, bestående av två typer av lindningar: primär och sekundär (som i sin tur är kortsluten).

Hur fungerar det

Funktionsprincipen för en konventionell induktor: virvelflöden passerar inuti och leder det elektriska fältet till den andra kroppen.

För att vatten ska passera genom en sådan panna,två grenrör levereras: för det kalla som kommer in, och vid utloppet av varmt vatten - det andra grenröret. På grund av trycket cirkulerar vattnet ständigt, vilket utesluter möjligheten att värma induktorelementet. Förekomsten av skala är utesluten här, eftersom konstanta vibrationer förekommer i induktorn.

Ett sådant element kommer att vara billigt att underhålla. Det största pluset är att enheten fungerar tyst. Den kan installeras i alla rum.

Gör utrustning själv

Installation av induktionsvärme av stor komplexitetkommer inte att uppgå till. Även någon som inte har någon erfarenhet, efter noggranna studier, kommer att klara uppgiften. Innan du börjar arbeta måste du fylla på med följande nödvändiga element:

• Inverter. Den kan användas från en svetsmaskin, den är billig och har den höga frekvens som krävs. Du kan göra det själv. Men det här är en tidskrävande uppgift.
• Värmekropp (en bit plaströr är lämplig för detta, induktionsuppvärmning av röret i detta fall är mest effektivt).
• Material (tråd inte mer än sju millimeter i diameter kommer att göra).
• Enheter för att ansluta induktorn till värmenätet.
• Mesh för att hålla tråden inuti induktorn.
• En induktionsspole kan skapas av koppartråd (den måste vara emaljerad).
• Pump (så att vatten tillförs induktorn).

Regler för att tillverka utrustning själv

För att induktionsvärmeanläggningen ska fungera korrekt måste strömmen för en sådan produkt motsvara effekten (den måste vara minst 15 ampere, om det behövs, sedan mer).

• Tråden ska skäras i bitar som inte är större än fem centimeter. Detta är nödvändigt för effektiv uppvärmning i ett högfrekvent fält.
• Kroppen bör inte vara mindre i diameter än den förberedda tråden och ha tjocka väggar.
• För anslutning till värmenätet är en speciell adapter ansluten till ena sidan av strukturen.
• Ett nät ska placeras i botten av röret för att förhindra att tråden faller ut.
• Den senare behövs i en sådan mängd att den fyller hela det inre utrymmet.
• Strukturen är stängd, en adapter är installerad.
• Sedan konstrueras en spole från detta rör. För att göra detta sveper de in den med redan skördad tråd. Antalet varv måste observeras: minst 80, max 90.
• Efter anslutning till värmesystemet hälls vatten i enheten. Spolen är ansluten till den förberedda växelriktaren.
• En pump är installerad för att tillföra vatten.
• En temperaturregulator är monterad.

Således blir beräkningen av induktionsvärmeberor på följande parametrar: längd, diameter, temperatur och bearbetningstid. Var uppmärksam på induktansen för bussarna som förser induktorn, som kan vara mycket högre än indikatorerna för själva induktorn.

Om hällar

En annan användning i hushållsbruk, förutom värmesystemet, hittade denna typ av uppvärmning i hällar.

En sådan yta ser ut som den vanligatransformator. Dess spole är gömd under panelens yta, som kan vara glas eller keramik. En ström flyter genom den. Detta är den första delen av spolen. Men den andra är de rätter som tillagningen kommer att äga rum i. Virvelströmmar genereras längst ner i köksredskapet. De värmer först upp disken och sedan maten i den.

Värme genereras endast när disken placeras på panelens yta.

Om den saknas sker ingen åtgärd. Induktionsvärmezonen motsvarar diametern på köksredskapen som placeras på den.

För sådana spisar behövs speciella rätter.De flesta ferromagnetiska metaller kan interagera med ett induktionsfält: aluminium, rostfritt och emaljerat stål, gjutjärn. Ej lämplig endast för sådana ytor: koppar, keramik, glas och kokkärl gjorda av icke-ferromagnetiska metaller.

Naturligtvis tänds induktionshällen bara när en lämplig kokkärl placeras på den.

Moderna spisar är utrustade med en elektronisk enhetkontroll, som gör det möjligt att känna igen tomma och oanvändbara diskar. De främsta fördelarna med induktionshällar är: säkerhet, enkel rengöring, hastighet, effektivitet, ekonomi. Bränn dig aldrig på panelens yta.

Så vi fick reda på var denna typ av uppvärmning (induktion) används.