Как работает индукционный котел отопления: Индукционные электрические котлы: подробное описание, принцип работы, недостатки

Содержание

Неперехваченное исключение

Из-за постоянного роста цен на газ и твердого топлива заставляет задуматься о более выгодных источниках тепла. Одним из таких вариантов является индукционный электрический котел. При его применении получается максимальный эффект и минимальные затраты. При устройстве такого котла не потребуются лишние расходы, так как устанавливать такое оборудование можно в любом помещении. Создать индукционный котел можно самостоятельно. 

Содержание:

  1. Особенности индукционного котла
  2. Эффективность индукционного котла
  3. Преимущества и недостатки
  4. Принцип работы
  5. Создание индукционного котла

Особенности индукционного котла

Индукционный котел отопления можно устанавливать в уже существующую отопительную систему. И не только в небольших частных домах, но и в помещениях с большой площадью. С другими отопительными система пришлось бы переоборудовать старую систему.

Такой вариант достаточно затратный. 

Индукционный котел – это трансформатор, который имеет первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка нужна для преобразования энергии в вихревые токи. А полученное электромагнитное поле направляется на вторичную обмотку. Вторичная обмотка в свою очередь передает энергию теплоносителю. В качестве теплоносителя применяют масло, антифриз или воду.

Котел имеет небольшой вес и при этом теплоноситель получает около 98% тепла. Корпус оборудования состоит из сердечника и внешнего контура.

Эффективность индукционного котла

Индукционные электрические котлы являются выгодными для системы отопления. Они эффективно и экономно работают. 

Благодаря низкому уровню инерции теплоноситель проходит двойной нагрев при этом время на это уменьшается в два раза. Чего не скажешь про тэновые электрические котлы. В трубах не образовывается накипь из-за магнитной индукции, которая появляется в результате нагрева теплоносителя.

Индукционный электрический котел не надо чистить и обслуживать. Он имеет большой срок службы.

Преимущества и недостатки

Такие котлы обогревают помещение почти без потерь тепла. Они обладают следующими достоинствами:

  • Нет элементов, которые необходимо периодически заменять. Нагревательный элемент имеет большой срок службы. 
  • Работают при низком напряжении. Можно применять переменный и постоянный ток.
  • Установить такой котел можно самостоятельно.
  • В таких котлах очень редко случается протечка. Так как корпус герметичен.
  • В индукционных котлах нет дымохода. Поэтому размеры оборудования небольшие. Котел относится ко 2-ому классу пожаробезопасности.
  • Не образовывается накипь.
  • Производитель дает гарантию на сердечник на 25 лет.
  • В качестве теплоносителя можно использовать воду, антифриз, масло и т.д. Можно использовать сырье невысокого качества.
  • По технологии похожи на индукционные плиты.
  • Небольшой расход электроэнергии.

Выделяют 3 недостатка таких котлов:

  1. Высокая стоимость оборудования.
  2. Подходит только для закрытой системы отопления.
  3. Большой вес котла.

Принцип работы

Работает котел при помощи индукционной катушки, которая создает магнитное поле. Тепло передается с минимальными потерями от нагревательного элемента к теплоносителю. Под влиянием силы тока происходят изменения силы магнитного поля. Таким образом, происходит обогрев помещения. Внутри катушки появляются токи Фуко после размещения в ней сердечника. Токи воздействуют на сопротивление металла. Затем нагревается поверхность системы трубок. 

В зависимости от значения напряжения магнитного поля изменяется нагрев. А также от свойств материала и типа катушки происходит изменение нагрева. Вода поступает в патрубок, а затем поднимается по расстоянию между внешней трубой и стенками котла. В ходе этого она нагревается.

Затем теплоноситель поступает в сердечник, а после в отопительные приборы. Таким образом, происходит отопление дома.

Создание индукционного котла

Создать индукционный электрический котел можно самостоятельно. При этом , не имея особых знаний и специального образования. Перед началом работы необходимо приобрести все необходимые инструменты и материалы.

Для того чтобы производить сварку подающих и отводящих трубопроводов, а также для варки корпуса генератора необходимо купить сварочный инвертор.

Для нагревательного элемента рекомендуется использовать отрезки катанки или стальной проволоки. Длина такого отрезка должна быть не более 5 см, а диаметр не более 0,7 см. Можно использовать пластиковую трубу с толстыми стенками, которая будет служить участком трубопровода для теплоносителя, а также индукционной катушки. Диаметр такой трубы не должен превышать 5 см.

При помощи специальных переходников подключается индукционный котел к отопительной системе. Через переходники будет поступать холодный теплоноситель, и выходить уже подогретый. Нагрев происходит при помощи индукции. Первый переходник необходимо приварить на основании корпуса котла. 

На дно пластиковой трубы необходимо уложить металлическую сетку, которая будет выступать в качестве барьера для отрезков проволоки из металла. Затем производят засыпку кусочков проволоки. Их размеры должны быть примерно 5 см. Засыпают их до тех пор, пока не заполнится все внутреннее пространство трубы. После этого можно закрыть верхнюю часть устройства. 

В качестве нагревательного элемента выступает катушка индукции. Изготавливают ее из медного провода. На корпус пластиковой трубы необходимо намотать 90 витков эмалированного провода. Необходимо производить намотку качественно: между участками нужно соблюдать одинаковое расстояние. Затем индуктор можно подключать к системе отопления.

Конструкция индукционных электрических котлов очень простая. К тому же такие котлы имеют небольшие размеры, что позволяет устанавливать их в небольших помещениях. 

Индукционная катушка подключается к высокочастотному инвертору. Перед включением такого оборудования необходимо проверять наличие теплоносителя. Если же он отсутствует, то корпус расплавиться от высокой температуры.

Читайте также:

Индукционные котлы отопления ЭЛМАН-И — Промышленная компания

Индукционный котел отопления — устройство, способное нагревать теплоноситель и затем поддерживать его температуру, а также температуру воды в отопительных автономных системах. Такое экономичное и безопасное оборудование производит ООО «Промышленная компания». Особенность устройства — отсутствие прямого контакта теплоносителя с токоведущими частями нагревателя. Принцип действия – образование магнитного поля переменным электрическим током, с дальнейшим превращением энергии в тепло, и затем передачи его в систему через теплоноситель.

Заказать агрегат можно в комплекте:

  • основное устройство;
  • блок подогрева;
  • блок автоматического управления; блок защиты;
  • циркуляционный насос;
  • комплектующие и запасные части.

Как работает индукционный котёл

На первичную обмотку нагревателя подаётся электропитание, в результате чего в ней появляется электромагнитное поле. Оно в свою очередь индуцирует вихревые токи. Слой теплопроводящего материала нагревается, передавая теплоносителю тепло. При этом не происходит контакта теплоносителя с проводниками.

Когда теплоноситель достигнет заданной температуры, подача тока отключается и запускается насос, подающий воду в систему отопления. Когда после остывания он возвращается в электрокотёл, температура снижается, и нагрев снова запускается автоматически.

Возможности и преимущества индукционного нагревателя
Устройство обладает рядом положительных особенностей:
  • у него высокая производительность. Оборудование безопасно и хорошо управляемо;
  • относится к энергоэффективным и энергосберегающим;
  • имеет небольшие размеры и не вызывает сложностей при установке;
  • эксплуатационные затраты небольшие, при этом оборудование экономично;
  • при соблюдении требований производителя к эксплуатации, отличается долгим сроком службы.

Индукционный котел отопления купить имеет смысл для промышленного объекта любой мощности, но предварительно следует подобрать подходящие технические характеристики. Удобнее это сделать на консультации с менеджером компании. Цена оборудования от производителя вполне доступна. ООО «Промышленная компания» реализует индукционные котлы с доставкой и гарантирует их безупречную службу.


Как работает индукционный котел отопления

Индукционный отопительный котел, исходя из названия, работает по принципу электромагнитной индукции. Именно такие котлы являются самыми распространенными и экономичными из всех существующих в настоящее время альтернативных вариантов нагрева.

Устройство такого отопительного прибора не очень сложное. Поэтому вполне возможно сделать индукционный котел отопления своими руками человеку, который имеет навыки домашнего мастера.

Конструкция

Чтобы понять, как устроено и работает такое оборудование, можно представить следующее. Из проволоки большого диаметра смотали катушку и через нее пропустили сильный ток. Естественно, что образуется электромагнитное поле вокруг нее.

Но если в эту же катушку устроить сделанный из металла, к которому притягивается магнит, сердечник, то появятся еще и вихревые токи. Вот они то и заставят частицы металла активизироваться, что нагреет нашу катушку.

Собственноручно сделанный индукционный котел будет представлять собой следующую конструкцию: трубу из непроводящего электроток материала, на которую намотана катушка. Внутри последней закреплен стальной сердечник. Все это помещено в контур отопления. Вот, собственно, и все.

Магнитное поле катушки, которое замыкается у нее внутри, меняется одновременно с силой тока. Многое зависит от количества витков и размеров катушки, свойств материала и силы тока. То есть, катушка играет роль генератора.

Характеристики данного оборудования

Многие свойства данных котлов являются уникальными:

  • экономичность;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • гарантируется высокая электрическая и пожарная безопасность;
  • нет движущихся элементов и сильно нагруженных деталей;
  •  длинный срок службы;

  • бесшумная работа;
  • свободное совмещение с разными отопительными системами;
  • для установки не нужно специальное помещение;
  • отсутствуют детали, которые могут износиться;
  • не требуется профилактика в межсезонье и т.д.

Плюсы и минусы

К недостаткам популярных индукционных котлов относят большой вес и габариты. Однако появление современных технологий позволили исправить эту проблему.

Сейчас это оборудование оснащают термоидальной обмоткой корпуса, позволяющее повысить КПД котла и свести к минимуму магнитное поле вокруг него.

Индукционный ток вытесняется к поверхности стенок, на которых он вступает в контакт с теплоносителем. Накипь на них почти не образуется, так как колебания стенок высокочастотные.

Смотрите также:

Как сделать видеонаблюдение для входной двери квартиры http://euroelectrica.ru/kak-sdelat-videonablyudenie-dlya-vhodnoy-dveri-kvartiryi/.

Интересное по теме: Основные неисправности аппаратов высокого давления

Советы в статье «Электропривод для гаражных ворот своими руками» здесь.

Индукционный электрокотёл своими руками смотрим в видео:


Как на самом деле работает индукционный нагрев?

Оборудование для индукционного нагрева используется для плавки, нагрева и сварки в различных отраслях промышленности, от производства до литейного производства. Только в автомобилестроении используется до 13% мировой стали. Но что на самом деле означает индукция и чем она отличается от других методов нагрева?

Индукция – это уникальный метод нагрева. Индукционные печи используют физику, электромагнетизм и управление процессом плавки стали.Тем не менее, основные концепции оборудования для индукционного нагрева и принцип его работы на самом деле легко понять.

Как работают индукционные печи?

Индукционный нагрев начинается с катушки из проводящего материала, такого как медь. Электрический ток проходит через катушку и создает магнитное поле.

Магнитное поле может менять направление в зависимости от направления протекания тока. Переменный ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле, которое изменяется в том же направлении и с той же скоростью, что и ток.Например, магнитное поле будет менять направление 60 раз в секунду, если ток равен 60 Гц переменного тока.

Как это магнитное поле воздействует на заготовку?

Заготовка, помещенная в изменяющееся магнитное поле, вызывает индуцированное напряжение в заготовке. Наведенное напряжение заставляет электроны течь, называемые током, в направлении, противоположном направлению тока в катушке.

Вы можете контролировать частоту тока в заготовке, контролируя частоту тока в катушке.Но как это вызывает тепло? Через сопротивление.

Электроны, движущиеся в токе заготовки, будут иметь некоторое сопротивление. Это сопротивление проявляется в виде тепла. Поэтому, когда на заготовку подается ток с более высоким сопротивлением, она выделяет больше тепла и допускает индукционный нагрев.

Чем это отличается от других методов нагрева?

Индукционный нагрев — не единственный метод нагрева. В некоторых отраслях промышленности используются газовые печи, электрические печи и даже соляные ванны для нагрева объекта без индукции.Но эти методы основаны на передаче тепла от другого источника тепла.

Индукционный нагрев не использует тепло источника для нагрева другого продукта. Он основан на тепле, выделяемом на поверхности продукта потоком тока, вызванным магнитным полем.

Где я могу найти оборудование для индукционного нагрева рядом со мной?

Ищете ли вы сталеплавильную индукционную печь, бывшую в употреблении индукционную печь или запасные части, у Amelt есть то, что вам нужно.Чтобы узнать больше о нашем восстановленном оборудовании и другом оборудовании для индукционного нагрева, свяжитесь с Amelt сегодня.

Индукционный нагреватель — принцип работы

Исторически сложилось так, что как для бытовых, так и для коммерческих целей использовались различные методы нагрева. Проводимость, конвекция и излучение являются основными видами теплопередачи, а более сложная термодинамика основана на этих трех основных принципах. Несколько методов теплопередачи применяются в обрабатывающей промышленности для изменения удельного электрического сопротивления, магнитных и физических свойств металлов с использованием более совершенных методов.Вопрос в том, можем ли мы использовать индукционные нагреватели для передачи тепла?

Что такое индукционный нагрев?

Индукционный нагрев — это процесс, предназначенный для нагрева электропроводящего материала, такого как металл, для изменения его физических свойств без контакта материала с индуктором. Тепло индуцируется к проводящему материалу с циркулирующими электрическими токами, так как он помещается в магнитное поле. Например, металлы предварительно нагревают до высоких температур перед прессованием и ковкой.Это известно как индукционная ковка, и для нагрева используется индукционный нагреватель.

Промышленные процессы, которые требуют от производителей модификации металлов, в основном используют индукционный нагрев. Металлы, будучи хорошими проводниками, легко становятся мягкими или твердыми, а также соединяются с другими металлами посредством индукционного нагрева.

В процессе индукционного нагрева материал можно размещать дальше от источника питания. Материал также можно погружать в жидкости, газы или хранить в вакууме. Отсутствуют остаточные выбросы при горении, поэтому металлы нагреваются без образования пламени и дыма.Этот процесс обеспечивает повышенную, регулируемую и постоянную скорость теплопередачи в систему с минимальными потерями тепла.

Индукционный нагрев полезен для всех тех процессов, где нужно избегать прямого пламени, добиваться быстрых результатов, высокого качества и долговечности.

Компоненты индукционного нагревателя

Типичный индукционный нагреватель состоит из:

  • блок питания
  • электромагнит
  • электрический осциллятор
  • индукционная рабочая катушка

Источник питания должен обеспечивать подачу переменного тока на рабочую катушку.

Как работает индукционный нагреватель?

Нагреваемый материал находится внутри змеевика. Индукционная рабочая катушка охлаждается водой и не касается нагретого материала. Блок питания используется для преобразования постоянного тока в переменный.

Электронный генератор посылает высокочастотный переменный ток на электромагнит. Катушка получает переменное магнитное поле. Это магнитное поле передается материалу или проводнику, предназначенному для нагрева.В проводнике возникает электрический ток, также известный как вихревой ток. Затем проводник нагревается за счет потока и циркуляции вихревых токов через сопротивление материала. Это также известно как джоулев нагрев. Ферромагнитные металлы, такие как железо, также могут нагреваться из-за потерь на магнитный гистерезис.

Изображение © 2018 EngineeringClicks

Начальная высокая частота электрического тока может варьироваться в зависимости от многих факторов, таких как тип нагреваемого материала, уровень глубины нагрева, тип соединения между катушкой и проводником, а также размер объекта.

Материалами для нагрева могут быть металлы, полупроводники, а также непроводники. Стекло и пластик не являются проводниками. Для нагрева материала с низкой или нулевой проводимостью; индукция сначала используется для нагрева другого проводника, такого как графит, который может передавать тепло непроводящему материалу.

Индукционный нагрев полезен для многих типов процессов. Его можно использовать там, где подходит очень низкая температура, а также для других процессов, где может потребоваться температура до 3000 градусов Цельсия.В зависимости от процесса и спецификаций процессы нагрева могут занять много месяцев или всего доли секунды.

Факторы, влияющие на индукцию нагрева

Скорость, с которой металл будет нагреваться, зависит главным образом от его удельного сопротивления. Если он имеет более высокое удельное сопротивление и низкое сопротивление, то он выделяет больше тепла при прохождении тока. Но из-за низкого удельного сопротивления металл выделяет меньше тепла. Поэтому для индукционного нагрева лучше всего подходят черные металлы, имеющие более высокое удельное сопротивление.Индукционный нагреватель также может повышать температуру меди и алюминия, но медленнее.

Тепло, выделяющееся в металле, также зависит от начального тока катушки, числа витков катушки, частоты источника питания, связи между катушкой и материалом и удельного электрического сопротивления материала.

Если система правильно подключена и расположена, индукция проходит более плавно и лучше контролируется. Во время и после процесса индукционный нагреватель не нагревается.

Приложения

Индукционный нагрев используется в домашнем хозяйстве для приготовления пищи на плитах. В промышленности есть много применений индукции, например, в исследованиях и дизайне, сушке объектов, сварке деталей, методах усадки, ковке, плавке, герметизации, а также пайке.

Помимо использования индукционного нагревателя, можете ли вы придумать какие-либо другие способы преобразования электрической энергии в тепловую?

Индукционный котел, 7 кВт, для обогрева поверхности 120м² — 140м²

Современное отопительное устройство, не имеющее электронагревателей.Котел центрального отопления работает по принципу электромагнитной индукции, который заключается в создании электродвижущего поля в змеевике котла за счет изменения магнитного потока. Электромагнитное поле улавливается нержавеющей сталью. Благодаря электромагнитной индукции создаются вихревые токи, обеспечивающие эффективную и экономичную работу индукционной печи. Покупка одного котла – это инвестиция на годы со многими преимуществами. Он не такой мощный, еще и удобный.Однозначно дешевле в эксплуатации по сравнению с другими доступными устройствами, оснащенными традиционными нагревателями, которые изнашивают и каменят воду по всей системе центрального отопления (ЦО). Печи устраняют проблему благодаря отсутствию традиционного нагревателя и могут работать намного дольше без сбоев и без обслуживания.

Применение:

Чаще всего покупатели нашего магазина выбирают котлы для отопления своего дома, часто устанавливая теплый пол или воздушные завесы, подающие энергию от котла.Индукционные печи нашей компании чаще всего используются параллельно с подогревом технической воды в котле. Возможностей использования и использования энергии, поступающей от котла, действительно много.

Экономика и производительность:

Контролируется время работы котла. Эффективность и экономичность обеспечивают работу в автоматическом режиме. Одиночный индукционный котел минимизирует потери тепла на 98% (не требует установки дымохода), потому что он сразу нагревает воду, а не окружающую среду.Он также может нагреваться намного быстрее, поэтому вам не придется включать его на несколько часов раньше, чтобы обогреть дом. Экономия здесь за счет того, что мы греем только тогда, когда нам это нужно. Например, когда мы идем на работу, мы ставим его на минимальный нагрев, чтобы поддерживать минимальную температуру, необходимую для оптимальной работы домашней установки. Покупая котел в нашем магазине, вы не несете никаких расходов, связанных с использованием, переоборудованием или созданием котельной. Котел, указанный в карточке товара, отапливает дома до 140 кв.м.Другие индукционные котлы для обогрева больших помещений доступны здесь.

Технические параметры:

  • Модель: 7кВт 400В x3.
  • Мощность: 7кВт
  • исправлено
  • Отапливаемая площадь в (м²): 140м².

Преимущества тройного индукционного котла:

  • Не занимает много места.
  • Безопасен в использовании.
  • Идеально подходит для дачных построек, студий, офисов.
  • Полностью не требует обслуживания.

Vitality

Индукционный котел — это инвестиция на годы. Срок службы около 30 лет. Корпус котла из стального проката, покрытого полной антикоррозионной защитой или из нержавеющей стали, в зависимости от модели. Медная индукционная катушка с высокотемпературным покрытием и металлический держатель для вертикальной сборки обеспечивают удобство при установке.

Экономия:

Индукционные котлы, используемые в строительстве домов на основе технологий:
  • А++ и А+ и А затраты на отопление индукционным котлом ниже, чем на твердом топливе,
  • В затраты, сопоставимые с затратами, понесенными при использование природного газа,
  • С затратами, сравнимыми с затратами, возникающими при использовании природного газа.

При правильно выполненной термомодернизации здания (термомодернизация — мероприятия, которые предназначены для уменьшения улетучивания горячего воздуха и которые будут обеспечены экономичным обогревом здания), одиночный индукционный котел достигает очень низкого энергопотребления спрос (ЕС).

Универсальные варианты подключения

Наш котел можно подключить к уже существующей системе отопления. Одиночный котел 6. 0 работает с такими системами отопления, как: печь, твердотопливный котел, тепловой насос, фотогальваническая установка, воздушная завеса и др.Индукционный котел может работать в установках из медных и стальных труб, из синтетических материалов.

Установка котла

Наши котлы могут быть установлены в зданиях, где для строительства центрального отопления используются медные, стальные или пластиковые трубы. Также не мешает материал, из которого изготовлены радиаторы; для монтажа можно использовать стальные, медные, чугунные или алюминиевые радиаторы.

ВНИМАНИЕ! Возможность дополнительной покупки регулятора температуры — 390 злотых брутто и электрошкафа (т.е. безопасности) — 190 злотых брутто.Почему мы продаем аксессуары отдельно? Некоторые наши клиенты используют контроллер от предыдущей печи (это возможно). В свою очередь, предохранитель максимального тока и контактор размещены непосредственно в основной коробке и не хотят монтировать другой.

Котлы можно сегментировать, что позволяет увеличить отапливаемую площадь.

Примерная схема установки водогрейного котла СВУ

Примерная схема установки индукционного котла.

Примерная схема установки индукционного котла.

1 — котел индукционный; 2 — панель управления; 3 — охранная группа; 4 — твердотопливный котел; 5 — аккумулятор тепла; 6 — шаровой кран; 7 — обратный клапан; 8 — циркуляционный насос; 9 — трехходовой клапан; 10 — радиатор; 11 — теплый пол; 12 — расширительный бачок.

Примерная схема подключения индукционного котла к твердотопливному котлу.

1 — котлы индукционные; 2 — панель управления; 3 — предохранительный клапан; 4 — твердотопливный котел; 5 — емкость для воды; 6 — водопровод; 7 — шаровой кран; 8 — циркуляционный насос; 9 — обратный клапан; 10 — гидравлическая стрела; 11 — предохранительный клапан; 12 — сосудистый расширительный бачок; 13 — распределитель; 14 — клапан; 15 — душ; 16 — теплый пол; 17 — радиаторы; 18 — ванна.

Что это такое, как это работает

На главную > Индукционный нагрев > Что такое индукционный нагрев

Индукционный нагрев — это процесс, который используется для соединения, упрочнения или размягчения металлов или других проводящих материалов. Для многих современных производственных процессов индукционный нагрев предлагает привлекательное сочетание скорости, постоянства и контроля.

Основные принципы индукционного нагрева известны и применяются в производстве с 1920-х годов. Во время Второй мировой войны технология быстро развивалась, чтобы удовлетворить насущные потребности военного времени в быстром и надежном процессе упрочнения металлических деталей двигателя.В последнее время акцент на методах бережливого производства и акцент на улучшенном контроле качества привели к повторному открытию индукционной технологии, а также к разработке полностью контролируемых твердотельных индукционных источников питания.

Что делает этот метод нагрева таким уникальным? В наиболее распространенных методах нагрева факел или открытое пламя воздействуют непосредственно на металлическую деталь. Но при индукционном нагреве тепло фактически «индуцируется» внутри самой детали за счет циркулирующих электрических токов.

Индукционный нагрев основан на уникальных характеристиках радиочастотной (РЧ) энергии — части электромагнитного спектра ниже инфракрасной и микроволновой энергии. Поскольку тепло передается изделию с помощью электромагнитных волн, деталь никогда не вступает в непосредственный контакт с пламенем, сам индуктор не нагревается (см. рис. 1), а изделие не загрязняется. При правильной настройке процесс становится очень повторяемым и контролируемым.

Как работает индукционный нагрев

Как именно работает индукционный нагрев? Это помогает иметь базовое понимание принципов электричества.Когда переменный электрический ток подается на первичную обмотку трансформатора, создается переменное магнитное поле. Согласно закону Фарадея, если вторичная обмотка трансформатора находится в пределах магнитного поля, будет индуцироваться электрический ток.

В базовой установке индукционного нагрева, показанной на Рисунке 2, твердотельный ВЧ источник питания пропускает переменный ток через индуктор (часто это медная катушка), а нагреваемая деталь (заготовка) помещается внутрь индуктора. Катушка индуктивности служит первичной обмоткой трансформатора, а нагреваемая часть становится вторичной обмоткой короткого замыкания. Когда металлическая деталь помещается в индуктор и входит в магнитное поле, внутри детали индуцируются циркулирующие вихревые токи.

Как показано на рис. 3, эти вихревые токи текут против удельного электрического сопротивления металла, генерируя точное и локализованное тепло без какого-либо прямого контакта между деталью и индуктором. Этот нагрев происходит как с магнитными, так и с немагнитными частями, и его часто называют «эффектом Джоуля», имея в виду первый закон Джоуля — научную формулу, выражающую взаимосвязь между теплом, выделяемым электрическим током, проходящим через проводник.

Во-вторых, внутри магнитных частей выделяется дополнительное тепло из-за гистерезиса — внутреннего трения, возникающего при прохождении магнитных частей через индуктор. Магнитные материалы естественным образом оказывают электрическое сопротивление быстро меняющимся магнитным полям внутри индуктора. Это сопротивление создает внутреннее трение, которое, в свою очередь, производит тепло.

Таким образом, в процессе нагревания материала нет контакта между индуктором и деталью, а также нет дымовых газов.Нагреваемый материал может быть расположен в помещении, изолированном от источника питания; погруженные в жидкость, покрытые изолированными веществами, в газовой атмосфере или даже в вакууме.

Важные факторы, которые следует учитывать

Эффективность системы индукционного нагрева для конкретного применения зависит от нескольких факторов: характеристик самой детали, конструкции индуктора, мощности источника питания и степени изменения температуры, необходимой для применения.

Характеристики детали

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ИЛИ ПЛАСТИКОВЫЙ
Во-первых, индукционный нагрев напрямую работает только с проводящими материалами, обычно металлами. Пластмассы и другие непроводящие материалы часто можно нагревать косвенно, сначала нагревая проводящий металлический токоприемник, который передает тепло непроводящему материалу.

МАГНИТНЫЕ ИЛИ НЕМАГНИТНЫЕ
Магнитные материалы легче нагревать. В дополнение к теплу, индуцированному вихревыми токами, магнитные материалы также выделяют тепло благодаря так называемому эффекту гистерезиса (описанному выше).Этот эффект перестает проявляться при температурах выше точки «Кюри» — температуры, при которой магнитный материал теряет свои магнитные свойства. Относительное сопротивление магнитных материалов оценивается по шкале «проницаемости» от 100 до 500; в то время как немагнитные материалы имеют проницаемость 1, магнитные материалы могут иметь проницаемость до 500.

ТОЛСТАЯ ИЛИ ТОНКАЯ
При использовании токопроводящих материалов около 85 % теплового эффекта приходится на поверхность или «кожу» детали; интенсивность нагрева уменьшается по мере удаления от поверхности.Таким образом, маленькие или тонкие детали обычно нагреваются быстрее, чем большие толстые детали, особенно если большие детали необходимо прогреть полностью.

Исследования показали зависимость между частотой переменного тока и глубиной проникновения нагрева: чем выше частота, тем меньше нагрев детали. Частоты от 100 до 400 кГц производят относительно высокоэнергетическое тепло, идеально подходящее для быстрого нагрева небольших деталей или поверхности/поверхности более крупных деталей. Было показано, что для глубоко проникающего тепла наиболее эффективными являются более длительные циклы нагрева на более низких частотах от 5 до 30 кГц.

СОПРОТИВЛЕНИЕ
Если вы используете один и тот же индукционный процесс для нагрева двух одинаковых кусков стали и меди, результаты будут совершенно разными. Почему? Сталь, наряду с углеродом, оловом и вольфрамом, обладает высоким удельным электрическим сопротивлением. Поскольку эти металлы сильно сопротивляются протеканию тока, тепло накапливается быстро. Металлы с низким удельным сопротивлением, такие как медь, латунь и алюминий, нагреваются дольше. Удельное сопротивление увеличивается с температурой, поэтому очень горячий кусок стали будет более восприимчив к индукционному нагреву, чем холодный.

Конструкция индуктора

Именно внутри индуктора переменное магнитное поле, необходимое для индукционного нагрева, создается за счет потока переменного тока. Таким образом, конструкция индуктора является одним из наиболее важных аспектов всей системы. Хорошо спроектированный индуктор обеспечивает правильную схему нагрева для вашей детали и максимизирует эффективность источника питания индукционного нагрева, в то же время позволяя легко вставлять и снимать деталь.

Мощность источника питания

Мощность индукционного источника питания, необходимого для нагрева конкретной детали, можно легко рассчитать.Во-первых, необходимо определить, сколько энергии необходимо передать заготовке. Это зависит от массы нагреваемого материала, удельной теплоемкости материала и требуемого повышения температуры. Следует также учитывать тепловые потери от теплопроводности, конвекции и излучения.

Требуемая степень изменения температуры

Наконец, эффективность индукционного нагрева для конкретного применения зависит от величины требуемого изменения температуры. Может быть обеспечен широкий диапазон температурных изменений; как правило, для увеличения степени изменения температуры обычно используется большая мощность индукционного нагрева.

схема отопления с индукционным котлом для частного дома Схема подключения индукционного котла

Котлы различных типов используются в современных системах водяного отопления. Если рассматривать электрические водогрейные котлы, то они делятся на три основные категории по способу нагрева теплоносителя:

Электрические водогрейные котлы в системе отопления

Классификация

  1. ТЭНовые. В таких котлах вода или другая жидкость нагревается с помощью ТЭНов – специальных ТЭНов.
  2. Электрод. Теплоноситель нагревается с помощью электродов. Поскольку вода является проводником электричества, в камере котла между двумя электродами создается электрический потенциал, в результате чего вода нагревается.
  3. Индукция. Конструкция этого котла для отопления частного дома напоминает трансформатор, в котором в роли нагревателя выступает металлический сердечник, который находится в магнитном поле. Это относительно новый вид электрических котлов, которые с каждым днем ​​становятся все более популярными.

Промышленный индукционный котел

Преимущества

Каждый тип электрического котла имеет свои преимущества и недостатки. Если рассматривать индукционные котлы, то можно выделить следующие преимущества:

  1. Вода в таких котлах нагревается значительно быстрее по сравнению с другими котлами. Это связано с тем, что не тратится время на нагрев самих ТЭНов или электродов.
  2. Такие котлы имеют КПД почти как у трансформатора: во много раз больше, чем у других типов котлов.При этом он не меняется на протяжении всего срока службы изделия.
  3. При работе нагревателя возникает небольшая вибрация, поэтому в таких котлах образуется меньше накипи.
  4. Срок службы такого устройства заводского изготовления составляет примерно 20-30 лет, так как в нем очень мало деталей, которые могут сломаться.

Недостатки

Из недостатков данного устройства можно выделить два: стоимость — такие устройства сегодня достаточно дороги, но можно предположить, что в будущем цена упадет. А хороший домашний мастер сможет сделать такой прибор самостоятельно, удешевив готовое изделие в разы, возле такого котла образуется магнитное поле, влияние этого поля на человека до конца не изучено, поэтому не рекомендуется устанавливать его в жилых помещениях.

Рассмотрев все хорошие и плохие стороны эксплуатации данного типа котла, можно решиться на установку такого устройства в систему отопления частного дома. Если голова на месте, а тратить лишние деньги на покупку не хочется, то ее можно сделать своими руками.

Изготовление своими руками

Прежде чем делать такое устройство, нужно сначала понять, как оно работает. Собственно индукционные печи существуют давно и до недавнего времени применялись в производстве для плавки металлов в магнитном поле. Эта печь работает как трансформатор: на первичную обмотку подается ток высокой частоты, около 1 МГц. Второй — короткозамкнутый, роль сердечника здесь играет расплавленный кусок металла. То есть если на диэлектрик, например пластик, попасть в магнитное поле, то оно никак на него не повлияет, металл сразу расплавится. Этим такие печи и отличаются от ТЭНов, в которых плавится все подряд.

Принцип работы такого котла показан на рисунке ниже. Стрелки показывают движение магнитных полей внутри и снаружи обмотки.

Принцип работы индукционного котла

При изготовлении индукционного котла можно пойти двумя путями: сердечник представляет собой отрезок трубопровода, в середине которого находится металлический сердечник из отрезков проволоки .На трубопровод наматывается радиальная или тороидальная обмотка, по которой пропускают переменный ток высокой частоты, бойлер представляет собой емкость для воды, которая нагревается промышленной индукционной плитой.

Для изготовления устройства первого типа необходимо взять отрезок трубы диаметром 50 мм, у которого с одной стороны впаян переходник, а внутри проход закрыт предварительно вырезанным кругом из металлическая сетка. Затем из металлической проволоки диаметром 5-8 мм нарезаются кусочки длиной 7 см.Эти отрезки укладываются в трубу и закрываются сеткой, чтобы они не попали в систему отопления. С другой стороны к трубопроводу припаивается переходник для врезки котла в систему отопления. На эту трубу наматывают 90 витков медного провода диаметром 1,5-1,7 мм. При этом необходимо следить за тем, чтобы витки располагались равномерно и как можно ближе друг к другу.

Для намотки нужно взять новый провод, так как со старым проводом изделие может не прослужить долго.

На рисунке показан вариант такого котла.

Котел из пластиковых труб

Для питания котла можно использовать либо индукционную плиту, либо сварочный инвертор. При использовании плитки обмотка подключается вместо выходной катушки устройства. Лучше использовать сварочный инвертор с плавной регулировкой тока. Если используется сварочный инвертор, выходной ток подбирается опытным путем, чтобы обмотка не перегревалась, и при этом котел работал хорошо.

Подключать котел данного типа можно только при наличии воды в системе, так как без теплоносителя такой котел просто расплавится.

Для изготовления другого типа котла в первую очередь необходимо приобрести индукционную плиту необходимой мощности. После этого можно приступать к изготовлению бака для котла. Бак выполнен в размере 600×500×50 мм. Для этого берется квадратная труба шириной 5см. Из него вырезают 12 кусков длиной 500 мм.10 штук свариваются вместе со стенками, чтобы получилась гребенка размерами 500×500×50 мм. В двух оставшихся кусках вырезают по одной стенке и приваривают их отрезанной стороной к выходам гребенчатых труб. После этого завариваются четыре квадрата 5×5 см, и бак готов. Впускной и выпускной патрубки приварены по диагонали с обеих сторон. К задней стенке получившейся емкости можно прикрутить плитку так, чтобы панель управления выступала из бака.

Перед креплением плитки и подключением котла к системе отопления проверьте герметичность сварной конструкции.Для этого один выход необходимо заглушить, а в другой – подать воду под давлением. Если течи при давлении 5 атмосфер нет, то можно работать дальше, если есть — нужно переваривать.

На рисунке ниже показан один из вариантов такого котла, где на переднем плане видна сварная конструкция, из-за которой выглядывает панель управления индукционной печью.

Котел с индукционной топкой

При эксплуатации таких устройств, как индукционный котел, необходимо знать следующее:

  1. Такие котлы необходимо использовать в системах водяного отопления с принудительной циркуляцией, так как вода должна постоянно циркулировать в котле.
  2. Котел лучше устанавливать в нежилых помещениях, так как вокруг него образуется магнитное поле, которое может негативно воздействовать на организм человека.
  3. В системе отопления обязательно должен присутствовать предохранительный клапан, ведь при отказе насоса сердцевина на котле просто сломается.
  4. Расстояние от пола и потолка дома до котла должно быть не менее 80 см, а от близлежащих предметов — 30 см.
  5. Сварочный инвертор должен быть заземлен во избежание поражения электрическим током.
  6. В системе подключения инвертора должно присутствовать УЗО, что предотвратит несчастные случаи при работе с котлом.

Не устанавливайте котел в жилом помещении, так как он является небезопасным устройством для человека, так как излучает вредное магнитное поле, а также является электрическим и взрывоопасным устройством.

Индукционный котел в системе отопления домаВидео

Отопительный котел. Видео

Об особенностях монтажа и эксплуатации индукционного нагревательного котла вы можете узнать из видео ниже.

В заключение можно сказать, что котлы данного типа пока еще являются инновацией в системах отопления, но уже достаточно хорошо зарекомендовали себя на рынке отопительного оборудования. По эффективности они уступают только инфракрасным обогревателям. Однако, в отличие от инфракрасных обогревателей, индукционные котлы можно изготовить самостоятельно, что делает их более доступными для широкого круга потребителей. Причем, если стоит выбор между ТЭНами и индукционными, то, скорее всего, необходимо сделать выбор в пользу последних, в силу их очевидных преимуществ.По надежности, энергоэффективности, экономичности они не уступают ни одному бойлеру с ТЭНом.

В контакте с

На данный момент существует множество методов, позволяющих решить проблему отопления с минимальными затратами. И среди них довольно привлекательным вариантом следует назвать индукционные котлы. Сегодня их можно купить, а также сделать своими руками. Причем второй вариант более предпочтителен, так как позволяет владельцу существенно сэкономить.

Дело в том, что при работе такого устройства наиболее рационально расходуется индукционная энергия электричества.При этом данное устройство имеет такие преимущества, как безопасность и экологичность, так как при его использовании в атмосферу не выделяются вещества, которые могут негативно повлиять на здоровье и окружающую среду.

Как это работает?

По своей конструкции изготовленный индукционный котел своими руками имеет вид электрического индуктора , конструкция которого представлена ​​первичной и вторичной короткозамкнутыми обмотками. Задача внутренней обмотки – создавать вихревые токи за счет поступающего электричества.Это приводит к возникновению в нем электромагнитного поля, которое поступает на вторичную короткозамкнутую катушку, выполняющую роль корпуса и одновременно нагревательного элемента. Что касается вторичной обмотки, то она необходима для передачи полученной энергии теплоносителю. В качестве последних допустимо использовать масло, антифриз и очищенную воду.

Кратко опишите принцип работы индукционного нагревательного котла, последний должен обеспечивать поступление воды в нагревательный прибор.

После этого электричество поступает во внутреннюю обмотку .При создании напряжения вихревые потоки переходят на вторичную обмотку, обеспечивая нагрев сердечника. Когда вся поверхность достигает необходимой температуры, теплоноситель начинает осуществлять нагрев, распределяя тепло.

Начало работы

Учитывая, что индукционный котел, используемый для отопления, не содержит сложных элементов, сделать его своими руками под силу любому человеку, которому хоть раз приходилось работать с кусачками и сварочным инвертором .

Итог проделанной работы:

После выполнения всех вышеперечисленных операций у нас будет устройство, которое осталось только подключить к системе отопления. Чтобы произвести установку своими силами, вам потребуется отрезать кусок трубы, а затем вставить туда индукционный котел. После этого змеевик подключается к инвертору, и, наконец, в систему пускают воду. Имейте в виду, что для работы устройства в системе должен быть теплоноситель.

Если котел начнет работать при отсутствии воды или другого теплоносителя, это может закончиться крайне плачевно.из-за отсутствия охлаждения пластиковая трубка расплавится, в результате чего придется все переделывать. Кроме того, нужно обратить внимание на заземление нагревателя, которое вы сделали своими руками.

Вихревой индукционный котел своими руками

Что необходимо?

Для этого потребуется трехфазный трансформатор и сварочный аппарат, которыми вы должны уметь пользоваться. Важным преимуществом вихревого индукционного котла является то, что в его конструкции отсутствуют стандартные узлы, не справляющиеся с интенсивной эксплуатацией.Поэтому меньше шансов, что котел выйдет из строя.

То же самое можно отметить для разъемных соединений, которые не используются в этом устройстве. Это полностью исключает риск утечки. К другим преимуществам вихревого индукционного котла можно отнести отсутствие громкого шума во время работы. Поэтому в плане выбора места для его установки ограничений нет.

Как это работает?

Конструкция вихревого индукционного котла представлена ​​парой труб.Для соединения их в единое изделие используется сварочный аппарат. В результате должен получиться круг. Подобный круг будет использоваться в качестве сердечника и одновременно нагревательного элемента. При создании обмотки ее размещают на пластиковом корпусе. Такое решение поможет увеличить эффективность и производительность устройства. Желательно оснастить прибор прочным изолирующим кожухом, который защитит от потери тепла и утечки тока. При использовании такого теплоносителя последний взаимодействует с упомянутой обмоткой, которую необходимо создавать по схеме, применяемой в простых индукционных установках.

Как установить и установить?

Не спешите делать вихревой индукционный котел своими руками. Прежде чем приступить к реализации этой идеи, следует уточнить некоторые важные моменты:

Стоит ли рисковать?

Естественно процесс изготовления индукционного котла отопления своими руками сопряжен с определенными трудностями . Поэтому стоит сразу подготовиться к тому, что это займет некоторое время и потребует достаточно сил с вашей стороны.Тем не менее, вы все равно можете добиться значительной экономии. Дело в том, что ваши расходы на покупку материалов будут небольшими. Все, что вам может понадобиться во время работы, вы без труда найдете в ближайшем строительном магазине. Самое главное здесь то, что при соблюдении всех нюансов изготовления этого устройства, оно сможет успешно справляться с возложенными на него функциями на протяжении 30 лет.

Чтобы конечный результат вас не разочаровал, выполняйте все операции в строго определенной последовательности и не торопитесь. Достаточно один раз попробовать, и впоследствии вы перестанете верить в то, что такая работа, как изготовление индукционного котла для отопления своими руками, не под силу обычному хозяину.

Заключение

Несмотря на то, что на сегодняшний день доступно множество способов , способных эффективно решить проблему отопления частного дома, одним из таких вариантов могут быть индукционные отопительные котлы. Тем более, что нет особой необходимости обращаться к специалистам, так как сделать этот утеплитель своими руками может каждый.Однако не ждите, что это будет легко. Придется запастись необходимыми материалами и инструментами. Также здесь не помешают советы других мастеров, имеющих опыт создания подобных устройств.

Особое внимание следует уделить грамотному монтажу отопительного индукционного котла. Ведь иначе вы создадите опасную ситуацию для себя и людей, проживающих в доме, где установлено это устройство. Кроме того, ошибки в выборе места для такого котла отопления не позволят ему продемонстрировать максимальную эффективность. Не бойтесь, что у вас не получится сделать правильный индукционный котел с первого раза.

Если у вас возникнут вопросы, не бойтесь обращаться к более опытным коллегам, ведь сегодня Интернет готов помочь каждому. И бояться этой задачи не нужно, ведь преимущества, заложенные в этом устройстве, полностью окупят время и деньги, которые были потрачены на его изготовление и установку. А самодельный индукционный котел отопления поможет вам сэкономить при его эксплуатации.

Сегодня трудно поверить, что отопление может быть экономичным. Мы либо платим за электричество и газ, либо сжигаем огромное количество природного сырья. Но есть конструкция, способная спасти наш кошелек – индукционный котел отопления, который к тому же будет дешевле сделать своими руками.

Трудно понять как это работает?

Для работы такого котла по-прежнему потребуется электричество, но счет будет уже не таким пугающим. Основное преимущество таких обогревателей в их устройстве.Они очень выгодно преобразуют электроэнергию в тепло (рабочая среда занимает почти 97%). Это дает быстрый нагрев при минимальных затратах. рабочей средой или теплоносителем для индукционного котла чаще всего является неочищенная вода, которая нагревается и проводится по системе отопления дома. Но для этой цели вполне подойдет масло или антифриз.

Система преобразования энергии состоит из двух обмоток. Первый получает ток из сети, создает вихревые потоки, вызывающие электромагнитное поле.Он направляется на внешнюю обмотку, которая также является корпусом котла. Именно здесь происходит нагрев теплоносителя, идущего по трубам.

Индукционная установка должна иметь патрубок на входе холодной воды, а на выходе горячей. Обычно вход приваривается снизу корпуса, а выход сверху. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и выходит через верхнее отверстие в систему отопления. Основная сложность при создании собственного котла заключается в том, чтобы правильно расположить внешнюю обмотку и сердечник, чтобы вихревой поток протекал, а создаваемое поле эффективно нагревало котел. Для этого важно разобрать приведенную выше схему, доступную для понимания человека со средними знаниями физики.

Помимо полезного преобразования электроэнергии, такие котлы еще и реже ломаются, т.к. нет индивидуального статического нагревательного элемента. На корпусе тоже не оседает накипь, так как система намотки постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Индукционный котел работает тихо и не производит вредных выбросов.Также протечки такой системы маловероятны, потому что сварных швов минимальное количество, если их вообще нет. Основным недостатком индукционного нагревателя будет его цена, поэтому самодельных схем становится все больше, мы рассмотрим одну из них. Также его нельзя располагать вблизи постоянного присутствия людей, потому что он является источником ЭМИ, а значит, вам понадобится отдельная комната в дальнем углу дома.

Собираем простейший индукционный котел

Самый простой нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления. Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Как собрать индукционный котел своими руками — пошаговая схема

Шаг 1: Выбираем преобразователь энергии

В подъезде электричество встретит. Самостоятельно сделать его могут только очень продвинутые пользователи, так как мы назвали эту схему самой простой, то предполагаем, что вы просто приобретаете ее в соответствующем магазине. Что из предложенного там взять? Это зависит от мощности, которую вы ожидаете получить от будущего индукционного нагревателя.В среднем для небольшого дома подойдет высокочастотный сварочный инвертор на 15 А. Желательно иметь функцию плавного изменения тока.

Шаг 2: Корпус нагревателя

Внутри нашего котла ничего сложного делать не будем, пускаем воду по нагретой стальной проволоке. Для этого берем прокат диаметром не менее 7 мм. Нарежьте кусочками длиной 5 см. Количество определяется размером корпуса, куда мы их будем заливать. Сделаем его из пластиковой трубы с толстыми стенками, а в дальнейшем будем наматывать на нее индукционную катушку.Естественно, пластик должен быть термостойким. Нежелательно, чтобы диаметр трубы превышал 50 мм. Его длину мы узнаем после того, как намотаем катушку, поэтому берите с запасом.

Шаг 3: Индукционная катушка и подключение

Для создания катушки нужен медный провод, он равномерно обвивает нашу пластиковую трубу. Достаточно сделать 90-100 витков. Между ними важно сохранять одинаковые отступы. Когда вы получите желаемый результат, отступите от крайних витков на 10 см и обрежьте трубу.

Шаг 4: Переходники

Теперь организуем подачу и вывод охлаждающей жидкости. Для этого нужно прикрепить соответствующие переходники. По обеим сторонам трубы располагаем металлическую сетку, она будет препятствовать высыпанию кусков проволоки. Снизу прикрепляем вводной переходник, через который будет поступать вода. Затем плотно и полностью заполняем корпус проводом и закрываем переходник розетки сверху. Вход и выход желательно снабдить шаровым краном на тот случай, если вы решите демонтировать котел, тогда не нужно будет сливать воду из трубопровода.

Шаг 5: Подключение

Концы катушки выведены на инвертор, но подключать еще рано. Сначала полученный агрегат необходимо встроить в систему отопления. Для этого отпиливаем в подходящем месте часть трубопровода такого размера, чтобы расположенный вместо него самодельный котел стал без зазоров. Через переходники закрепляем вход и выход. Теперь вы можете подключить катушку к инвертору переменного тока. Осталось залить воду в систему и включить наш котел.

Какие условия необходимы для безопасной эксплуатации котла?

Самостоятельно собрать индукционный котел оказалось не так уж и сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых мы не добьемся его корректной работы. Такой отопительный агрегат не будет работать, если в вашей системе отопления не предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя . То есть это должна быть замкнутая сеть с насосом, который будет гонять воду по контуру. Также необходимо иметь возможность заземлить инвертор, иначе пожаробезопасность будет под вопросом.Этот блок должен быть подключен к сети через устройство защитного отключения (УЗО).

Необходимо, чтобы в системе была вода. Без него категорически запрещается включать котел. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая не выдерживает температуры раскаленной металлической проволоки. Поэтому тело просто растает, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К самому материалу, из которого выходит котел, особых требований нет.Он может быть как пластиковым, так и металлическим. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение змеевика Из соображений пожарной безопасности должно быть 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если рядом должны быть какие-то другие приборы или мебель, то от них также желательно соблюдать дистанцию ​​около 30 см.

Так же не помешает установить автоматический клапан с манометром на выходе из котла, чтобы при необходимости стравливать растущее давление, от которого наш корпус может треснуть.Это понадобится в том случае, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно выйдет из строя. Если вам нравится эта идея, то переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности слива воды в разные стороны, третий для клапана). Корпус индукционного нагревателя может быть покрыт изоляционным материалом. Это уменьшит потери тепла и исключит возможность прикосновения к змеевику по неосторожности, что приведет к удару током. Мы бы перевели эту рекомендацию в статус обязательного условия.

Индукционные котлы отопления

появились на рынке не так давно, но уже успели составить серьезную конкуренцию классическому оборудованию на ТЭНах. Устройства этих типов имеют одинаковые габариты и не отличаются по энергопотреблению. Однако инверторное оборудование имеет ряд преимуществ, например, быстрее прогревает систему отопления. Применив имеющиеся знания, можно создать индукционный котел отопления своими руками.

Принцип действия

В основе всех устройств индукционного типа лежит способность материалов, проводящих электричество, нагреваться под действием вихревых токов, которые создаются с помощью электромагнитной индукции.В качестве источника индукции используется переменный электрический ток высокой частоты, проходящий через первую обмотку нагревательного устройства.

Вторичная короткозамкнутая обмотка представляет собой нагревательный элемент, расположенный внутри катушки. Вихревые токи могут возникать и при стандартной частоте сети 50 Гц. Однако в такой ситуации обогреватель не сможет функционировать с максимальной эффективностью, а при его работе будет наблюдаться вибрация и шум. Таким образом, частоту необходимо поднять хотя бы до 10 кГц.

Часть 2. Индукционный котел своими руками просто. Выбор индукционной плиты. Уточнение.

Единичное устройство

Отопительный инверторный котел состоит из теплообменника, выполняющего роль сердечника, на который намотана обмотка тороидального типа, соединенная с преобразователем частоты. При протекании электрического тока по обмотке возникает переменное магнитное поле, вызывающее появление вихревых токов в теплообменнике.

Частота, необходимая для работы отопительного агрегата, устанавливается с помощью сигналов от блока управления на преобразователь частоты.Все промышленные котлы этого типа оснащены современными системами автоматики для обеспечения оптимальной температуры теплоносителя, а также отключения агрегата в случае аварийной ситуации.

Теплоноситель проходит через теплообменник и нагревается вихревыми токами. Так как значения температуры жидкости на входе и выходе разные, возможна непрерывная циркуляция воды в контуре отопления даже без применения насосного оборудования. В качестве носителя можно использовать масло, антифриз, антифриз и воду.

Особое внимание следует обратить на то, что качество жидкости не имеет значения — система находится в состоянии постоянной вибрации, не ощущаемой человеком, и это препятствует образованию накипи на трубах. Внешняя оболочка котла представляет собой металлоконструкцию, оснащенную системами тепло- и электроизоляции. Ниже представлена ​​схема индукционного нагрева своими руками, реализовать которую можно довольно легко.

Среди достоинств нагревательных приборов индукционного типа следует отметить следующие:

Однако инверторный блок имеет и ряд недостатков.Самым существенным среди них является стоимость. Именно поэтому многие домашние мастера решают сделать индукционный котел своими руками. Чертежи этого устройства можно разработать самостоятельно , а можно использовать уже готовые. При этом самодельная конструкция практически не будет уступать промышленным образцам по эффективности работы.

Часть 4. Индукционный котел своими руками просто. Испытания в системе водяного отопления.

Существует несколько вариантов исполнения агрегатов данного типа.Однако не все индукционные котлы отопления своими руками просты в изготовлении. Стоит обратить внимание на две конструкции.

От инверторного сварочного аппарата

При создании индукционных котлов своими руками самое сложное собрать высокочастотный преобразователь. Для упрощения задачи можно использовать сварочный инвертор, выдающий сигнал с частотой не менее 20 кГц. Также для работы потребуются следующие материалы:

  • Медная жила с эмалевым изоляционным слоем диаметром 1-1.5 мм.
  • Провод с изоляцией и клеммами для подключения катушки к инвертору.
  • Кусочки проволоки из нержавеющей стали длиной около 5 см и диаметром 3-5 мм.
  • Труба сантехническая полиэтиленовая длиной 100 см и диаметром 50 мм.
  • Сетка с мелкой ячейкой из нержавеющей стали.
  • Переходники для труб.
  • Тройник для подключения предохранительного клапана.
  • Два шаровых крана.
  • Текстолитовые полоски и эпоксидный клей.

В качестве корпуса можно использовать пластиковый или металлический распределительный шкаф.Сначала на трубу из полипропилена, отступив от ее концов на 80-100 мм, необходимо укрепить 4 полоски текстолита шириной 8-10 мм. Затем наматывают от 50 до 100 витков провода, покрытого эмалевым защитным слоем. Расстояние между витками должно быть 0,3-0,6 мм.

Точное количество витков зависит от диаметра проводника, его удельного сопротивления и выходных параметров используемого инвертора. Если блок будет монтироваться в жилом помещении, то лучше сделать тороидальную обмотку, чтобы уменьшить силу внешнего электромагнитного поля.

Индукционный котел своими руками часть 1

В один конец трубы вставьте сетку из нержавеющей стали, а затем плотно заполните ее кусками проволоки из нержавеющей стали. После этого второй конец трубы также необходимо закрыть сеткой. С обеих сторон полиэтиленовой трубы монтируются переходники, после чего на них устанавливаются шаровые краны. Предохранительный клапан должен быть установлен сбоку от адаптера верхнего выхода.

Также необходимо покрыть обмотку эпоксидной смолой. Для приготовления состава нужно взять отвердителя немного больше, чем рекомендовано в инструкции – примерно на 10-15%. После этого осталось подключить обмотку к инвертору и установить теплообменник в корпус. Важно помнить, что индукционные нагревательные агрегаты нельзя запускать без охлаждающей жидкости. Перед проверкой системы на работоспособность ее необходимо заполнить водой.

От индукционной плиты

Здесь возможны два варианта исполнения. Для реализации первого решения необходимо разобрать печь и сделать из медного сердечника ее нагревательный элемент змеевик. Блок управления плиткой можно использовать для питания обмотки. Однако у этого метода есть несколько существенных недостатков:

  • Необходимо пересчитать индуктивность самодельной катушки.
  • Многие модели печей оснащены системой автоматического отключения через определенный промежуток времени с момента начала работы.
  • Плиты индукционные чаще всего имеют мощность не более 2,5 кВт, что делает их пригодными только для изготовления маломощного нагревательного агрегата.

Какой отопительный котел лучше? Индукционный электрический котел мощностью 2 кВт против нагревательного элемента мощностью 2 кВт.

Более простая и эффективная конструкция не требует предварительной разборки плиты. Достаточно установить на это устройство герметичный бак из нержавеющей стали. Этот бак будет выполнять роль котла для системы отопления. Для начала работы самодельного агрегата осталось подключить бак к системе отопления.

Если домашний мастер обладает хорошими знаниями в области электроники, то после доработки схемы плиты можно сделать хороший индукционный котел. Однако большинство мастеров выбирают более простые способы решения проблемы.Какая бы конструкция в итоге не использовалась, это позволит сэкономить на покупке заводского оборудования.

Рейтинг: 1 817

Энергоносители, которые обычно используются для отопления частных домов, постоянно растут в цене. Отопление поможет обогреть загородное жилье без дополнительных затрат. Именно такой способ выработки тепла отопления позволит добиться максимального результата за небольшие деньги.

Устройство не нужно покупать. Сделать индукционный котел самостоятельно под силу любому домашнему хозяину.Причем использовать этот вид отопления жилья можно как в больших загородных домах, так и в небольших загородных домах. Хозяин любой недвижимости будет доволен экономическим результатом.

Принцип работы

Принцип работы высокочастотных индукционных котлов позволяет оставить без изменений старую систему обогрева помещения. Это порадует любителей экономии. Ведь переоборудовать отопление в большой дом точно влетит в копеечку. И это заняло много времени.Установка индукционного котла отопления своими руками не займет много времени, денег. Он доступен даже неопытному мастеру.

индукционный котел

Индукционный теплогенератор представляет собой трансформатор, работающий по принципу первичной и вторичной обмотки. Так можно описать простейший принцип работы. Первичная обмотка котла преобразует электрическое поле. Вторичная обмотка направляет тепло на воду, масло, антифриз, что угодно.

Разобраться в электрической схеме индукционного котла и воплотить ее в жизнь под силу даже начинающему мастеру.Под корпусом находятся слои теплоизоляционного материала, электроизоляция, сердечник с двойными стенками и внешний контур. Результатом такой конструкции является практически полное отсутствие потерь тепла при передаче теплоносителю.

Фотосхема индукционного котла

С чем связан такой высокий КПД высокочастотного аппарата? Секрет в том, что теплоноситель успевает нагреться вдвое за меньший период, чем в обычных системах – в два раза быстрее. Все это из-за малой инерции.Финансовая выгода от такой конструкции очевидна. Есть еще один плюс: магнитное поле остается чистым и свободным от мусора.

По мере использования становятся очевидными и другие преимущества индукционного нагрева. Срок использования оборудования никак не ограничен. Полученную конструкцию не нужно никак обслуживать, даже чистить. Максимально протрите поверхность от пыли.

Устройство индукционного котла

Самая простая форма индукционного нагревательного котла может быть успешно реализована в помещениях разной площади.

Создать дешевую систему индукционного отопления в своем доме дело простое, под силу каждому. Специального образования не требуется. Также не требуется изучать теорию нагрева. Достаточно иметь под рукой необходимые инструменты и сырье для воплощения идеи в жизнь.

Своими руками это вполне реально. Что для этого понадобится? Сварочный инвертор — для быстрой и легкой сборки и соединения корпуса. Далее нужно выбрать материалы, которые будут нагреваться с помощью электромагнитного поля.Опыт показывает, что наиболее эффективным и недорогим вариантом будет стальная проволока. Диаметр не более 7 мм. Его необходимо нарезать кусочками не длиннее 5 см.

В качестве корпуса индукционного электрокотла проще всего использовать обычный, внутренний диаметр которого также не превышает 5 см. В него необходимо поместить основание индукционной катушки. Для этих целей лучше выбирать трубу с толстыми стенками. В этой части устройство будет нагреваться. Это станет участком трубопровода с теплоносителем.

Подключение индукционного котла к системе отопления является одним из ключевых этапов. Для этого используются специальные переходники, которые соединят трубы отопления с механизмом. Теплоноситель через переходник будет поступать в индукционный котел, нагреваться там, затем нагревать всю систему отопления. Таким образом, переходник необходимо подключить к самому основанию корпуса котла.

Дно пластикового корпуса нужно выложить металлической сеткой. Он станет барьером от падающих кусков стальной проволоки.Короткими отрезками проволоки необходимо заполнить всю полость трубы. Хорошо, если кусочки будут короткими, не более 5 сантиметров. Так труба будет заполнена более тщательно.

Пластиковая труба в качестве корпуса

Индукционная катушка выступает в качестве основного нагревательного элемента в этой конструкции. Необходимо изготовить змеевик для котла из эмалированной медной проволоки. К уже подготовленному корпусу будущего электроприбора нужно примотать этот медный провод. 90 оборотов.

Важный момент: при намотке нужно следить, чтобы расстояние между витками было максимально равномерным. Теперь индуктор готов к подключению к системе отопления.

В результате этой работы получается малогабаритное устройство, которое подключается к любой части системы отопления. Нужно только отрезать кусок трубопровода, а вместо него с помощью переходников установить индукционный аппарат. Необходимо помнить, что катушка подключена к высокочастотному инвертору.И использовать его можно только в системах, заполненных теплоносителем: водой, антифризом, маслом и так далее. В противном случае корпус не выдержит нагрева и расплавится.

В итоге на изготовление индукционного котла было потрачено очень мало денег. В этом случае скорость нагрева удваивается.

Второй тип котла

Существуют и другие способы создания подобных отопительных устройств. Рассмотрим второй тип котла индукционного типа. Это будет стоить дороже, но результат порадует еще больше.

Мастер должен иметь более серьезные навыки. Желателен опыт сварки. Вам понадобится трехфазный стационарный инвертор, дополнительные инструменты.

Этот самодельный индукционный котел включает в себя уже две трубы. Один крепится внутри другого с помощью сварки. Устройство будет выполнять сразу две функции. С одной стороны это сердечник — источник электромагнитного поля, с другой — нагревательный элемент.

Медная проволока намотана на внешнюю трубку. Результатом является высокая эффективность, компактные размеры и малый вес устройства.Трубы используются для подачи теплоносителя.

Наружная трубная обмотка

Преимущества

При самостоятельном изготовлении индукционных котлов необходимо придерживаться некоторых правил.

Устройство индукционного котла можно устанавливать только в. Они должны использоваться. При этом трубы в системе могут быть любыми, даже пластиковыми.

Необходимо следить, чтобы расстояние между индукционным электрокотлом и другими предметами (мебель, бытовая техника) было не менее 30 см. Во избежание порчи имущества. Слишком близко к потолку также не стоит монтировать устройство. Расстояние не должно быть меньше 80 см.

Работа над вторым вариантом котла займет немного больше времени. Однако отзывы об индукционном котле говорят о том, что трудозатраты того стоят. Такой прибор будет эффективно обогревать дом не менее четверти века. Без каких-либо дополнительных услуг.

Фото схемы подключения индукционного котла

Преимущества индукционных котлов:

  • допускается использование как переменного, так и постоянного тока;
  • все элементы устройства прочные;
  • элементарная конструкция;
  • нет необходимости выделять специальное место под котельную;
  • класс пожарной безопасности относится ко 2 группе;
  • КПД бойлера, сделанного своими руками или купленного в магазине, почти 100 процентов;
  • тип охлаждающей жидкости может быть любой;
  • о самостоятельном производстве требуются минимальные затраты.

Очевидно, что индукционный тип — это современный прибор, обладающий всеми качествами техники будущего. Высокоэффективный, недорогой агрегат способен быстро обогреть и загородный коттедж, и дачу, и кладовую. Никаких сложностей в установке нет. И никаких затрат на обслуживание.

Ваши контакты в этой статье от 500 руб в месяц. Возможны другие взаимовыгодные варианты сотрудничества. Напишите нам по телефону [email protected]

Основные детали высокочастотного индукционного нагрева-United Induction Heating Machine Limited of China

Введение

Индукционный нагрев — это процесс бесконтактного нагрева.Он использует электричество высокой частоты для нагрева материалов, которые являются электропроводящими. Поскольку он бесконтактный, процесс нагрева не загрязняет нагреваемый материал. Это также очень эффективно, так как тепло фактически генерируется внутри заготовки. Это можно противопоставить другим методам нагрева, при которых тепло генерируется пламенем или нагревательным элементом, который затем воздействует на заготовку. По этим причинам индукционный нагрев подходит для некоторых уникальных применений в промышленности.

 

Как работает индукционный нагрев?

Источник высокочастотного электричества используется для подачи большого переменного тока через катушку.Эта катушка известна как рабочая катушка. Смотрите картинку напротив.

Прохождение тока через эту катушку создает очень интенсивное и быстро меняющееся магнитное поле в пространстве внутри рабочей катушки. Нагреваемая деталь помещается в это интенсивное переменное магнитное поле.

В зависимости от материала заготовки происходит ряд вещей…

Переменное магнитное поле индуцирует ток в токопроводящей заготовке.Расположение рабочей катушки и заготовки можно представить как электрический трансформатор. Рабочая катушка похожа на первичную, куда подается электрическая энергия, а заготовка похожа на вторичную обмотку с одним витком, которая короткозамкнута. Это вызывает огромные токи, протекающие через заготовку. Они известны как вихревые токи.

В дополнение к этому, высокая частота, используемая в устройствах индукционного нагрева, вызывает явление, называемое скин-эффектом. Этот скин-эффект заставляет переменный ток течь тонким слоем к поверхности заготовки.Скин-эффект увеличивает эффективное сопротивление металла прохождению большого тока. Поэтому это значительно увеличивает эффект нагрева, вызванный током, индуцируемым в заготовке.

(Хотя в этом применении желателен нагрев из-за вихревых токов, интересно отметить, что производители трансформаторов делают все возможное, чтобы избежать этого явления в своих трансформаторах. сердечники из порошкового железа и ферриты используются для предотвращения протекания вихревых токов внутри сердечников трансформатора.Прохождение вихревых токов внутри трансформатора крайне нежелательно, так как это вызывает нагрев магнитопровода и представляет собой потерю мощности. )

 

А для черных металлов?

Для черных металлов, таких как железо и некоторые виды стали, существует дополнительный механизм нагрева, который имеет место одновременно с упомянутыми выше вихревыми токами. Интенсивное переменное магнитное поле внутри рабочей катушки многократно намагничивает и размагничивает кристаллы железа.Это быстрое переключение магнитных доменов вызывает значительное трение и нагрев внутри материала. Нагрев из-за этого механизма известен как гистерезисные потери и максимален для материалов, которые имеют большую площадь внутри своей кривой BH. Это может быть большим фактором, способствующим теплу, выделяемому во время индукционного нагрева, но это происходит только внутри черных металлов. По этой причине черные материалы легче поддаются индукционному нагреву, чем цветные.

Интересно отметить, что сталь теряет свои магнитные свойства при нагревании выше примерно 700°C.Эта температура известна как температура Кюри. Это означает, что выше 700°С не может быть нагрева материала из-за гистерезисных потерь. Любой дальнейший нагрев материала должен происходить только за счет индуцированных вихревых токов. Это делает нагрев стали выше 700°C более сложной задачей для систем индукционного нагрева. Тот факт, что медь и алюминий являются немагнитными и очень хорошими электрическими проводниками, также может затруднить эффективное нагревание этих материалов. (Мы увидим, что лучший способ действий для этих материалов — увеличить частоту, чтобы преувеличить потери из-за скин-эффекта.)

 

Для чего используется индукционный нагрев ?

Индукционный нагрев можно использовать для любого применения, где требуется нагреть электропроводящий материал чистым, эффективным и контролируемым образом.

Одним из наиболее распространенных применений является запечатывание защитной пломбы, которая приклеивается к верхней части бутылок с лекарствами и напитками. Уплотнение из фольги, покрытое «клеем-расплавом», вставляется в пластиковую крышку и привинчивается к верхней части каждой бутылки во время изготовления. Затем эти уплотнения из фольги быстро нагреваются, когда бутылки проходят под индукционным нагревателем на производственной линии. Вырабатываемое тепло расплавляет клей и запечатывает фольгу на верхней части бутылки. Когда крышка снята, фольга остается, обеспечивая герметичное уплотнение и предотвращая любую фальсификацию или загрязнение содержимого бутылки до тех пор, пока покупатель не проткнет фольгу.

Другим распространенным применением является «обжиг геттера» для удаления загрязнений из вакуумированных трубок, таких как телевизионные кинескопы, вакуумные трубки и различные газоразрядные лампы.Кольцо из проводящего материала, называемое «геттер», помещается внутрь вакуумированного стеклянного сосуда. Поскольку индукционный нагрев является бесконтактным процессом, его можно использовать для нагрева газопоглотителя, уже запаянного внутри сосуда. Индукционная рабочая катушка расположена рядом с геттером снаружи вакуумной трубки, и источник переменного тока включен. В течение нескольких секунд после запуска индукционного нагревателя геттер нагревается добела, а химические вещества в его покрытии реагируют с любыми газами в вакууме. В результате газопоглотитель поглощает последние оставшиеся следы газа внутри вакуумной трубки и повышает чистоту вакуума.

Еще одним распространенным применением индукционного нагрева является процесс, называемый зонной очисткой, используемый в производстве полупроводников. Это процесс, в котором кремний очищается с помощью движущейся зоны расплавленного материала. Интернет-поиск обязательно выдаст более подробную информацию об этом процессе, о котором я мало что знаю.

Другие области применения включают плавление, сварку и пайку металлов. Индукционные плиты и рисоварки. Закалка металла боеприпасов, зубьев шестерен, пильных полотен, приводных валов и т. д. также является обычным применением, поскольку индукционный процесс очень быстро нагревает поверхность металла.Поэтому его можно использовать для упрочнения поверхности и упрочнения локализованных участков металлических деталей путем «опережения» теплопроводности вглубь детали или в окружающие области. Бесконтактный характер индукционного нагрева также означает, что его можно использовать для нагрева материалов в аналитических целях без риска загрязнения образца. Точно так же металлические медицинские инструменты можно стерилизовать, нагревая их до высоких температур, пока они все еще находятся в запечатанной стерильной среде, чтобы убить микробы.

 

Что требуется для индукционного нагрева?

Теоретически для индукционного нагрева необходимы только 3 вещи:

  1. Источник высокочастотной электроэнергии,
  2. Рабочая катушка для создания переменного магнитного поля,
  3. Электропроводящая деталь для нагрева,

При этом практические системы индукционного нагрева обычно немного сложнее.Например, часто требуется сеть согласования импеданса между источником высокой частоты и рабочей катушкой, чтобы обеспечить хорошую передачу мощности. Системы водяного охлаждения также распространены в индукционных нагревателях большой мощности для отвода отходящего тепла от рабочей катушки, ее согласующей сети и силовой электроники. Наконец, обычно используется некоторая управляющая электроника для контроля интенсивности действия нагрева и определения времени цикла нагрева для обеспечения стабильных результатов. Управляющая электроника также защищает систему от повреждения в результате ряда неблагоприятных условий эксплуатации.Однако основной принцип работы любого индукционного нагревателя остается таким же, как описано ранее.

 

Практическая реализация

На практике рабочая катушка обычно включается в контур резонансного резервуара. Это имеет ряд преимуществ. Во-первых, он делает форму волны тока или напряжения синусоидальной. Это сводит к минимуму потери в инверторе, позволяя использовать либо коммутацию при нулевом напряжении, либо коммутацию при нулевом токе, в зависимости от конкретной выбранной схемы.Синусоидальная форма волны на рабочей катушке также представляет собой более чистый сигнал и вызывает меньшие радиочастотные помехи для близлежащего оборудования. Этот более поздний момент становится очень важным в мощных системах. Мы увидим, что существует ряд резонансных схем, которые разработчик индукционного нагревателя может выбрать для рабочей катушки:

Последовательная резонансная схема бака

Рабочая катушка резонирует на заданной рабочей частоте с помощью с конденсатором, включенным последовательно с ним. Это приводит к тому, что ток через рабочую катушку становится синусоидальным. Последовательный резонанс также увеличивает напряжение на рабочей катушке, намного превышающее выходное напряжение инвертора. Инвертор воспринимает синусоидальный ток нагрузки, но он должен выдерживать полный ток, протекающий в рабочей катушке. По этой причине рабочая катушка часто состоит из множества витков провода с током всего в несколько ампер или десятков ампер. Значительная мощность нагрева достигается за счет повышения резонансного напряжения на рабочей катушке в последовательно-резонансной схеме при поддержании тока через катушку (и инвертор) на разумном уровне.

Такое расположение обычно используется в таких устройствах, как рисоварки, где уровень мощности низкий, а инвертор расположен рядом с нагреваемым объектом. Основные недостатки последовательного резонансного устройства заключаются в том, что инвертор должен проводить тот же ток, что и рабочая катушка. В дополнение к этому повышение напряжения из-за последовательного резонанса может стать очень заметным, если в рабочей катушке нет детали значительного размера для демпфирования цепи. Это не проблема в таких приложениях, как рисоварки, где заготовкой всегда является одна и та же посуда для приготовления пищи, и ее свойства хорошо известны во время проектирования системы.

Резервуарные конденсаторы обычно рассчитаны на высокое напряжение из-за повышения резонансного напряжения в последовательно настроенном резонансном контуре. Он также должен проводить полный ток рабочей катушки, хотя обычно это не проблема в маломощных приложениях.

 

Параллельный резонансный контур

Рабочая катушка приводится в резонанс на заданной рабочей частоте с помощью конденсатора, размещенного параллельно с ней.Это приводит к тому, что ток через рабочую катушку становится синусоидальным. Параллельный резонанс также увеличивает ток через рабочую катушку, намного превышающий выходной ток инвертора. Инвертор видит синусоидальный ток нагрузки. Однако в этом случае он должен нести только ту часть тока нагрузки, которая фактически выполняет реальную работу. Инвертор не должен проводить полный циркулирующий ток в рабочей катушке. Это очень важно, поскольку коэффициенты мощности в системах индукционного нагрева обычно невелики.Это свойство параллельного резонансного контура позволяет в десятки раз уменьшить ток, который должен поддерживаться инвертором и проводами, соединяющими его с рабочей катушкой. Потери проводимости обычно пропорциональны квадрату тока, поэтому десятикратное снижение тока нагрузки представляет собой значительную экономию потерь проводимости в инверторе и связанной с ним проводке. Это означает, что рабочая катушка может быть размещена в удаленном от инвертора месте без значительных потерь в питающих проводах.

Рабочие катушки, использующие эту технику, часто состоят всего из нескольких витков толстого медного проводника, но с протекающими большими токами в несколько сотен или тысяч ампер. (Это необходимо, чтобы получить необходимые ампер-обороты для индукционного нагрева.) Водяное охлаждение является общим для всех систем, кроме самых маленьких. Это необходимо для отвода избыточного тепла, выделяемого при прохождении большого высокочастотного тока через рабочую катушку и связанный с ней накопительный конденсатор.

В схеме параллельного резонансного резервуара рабочая катушка может рассматриваться как индуктивная нагрузка с подключенным к ней конденсатором для «коррекции коэффициента мощности».Конденсатор PFC обеспечивает поток реактивного тока, равный и противоположный большому индуктивному току, потребляемому рабочей катушкой. Главное, что нужно помнить, это то, что этот огромный ток локализован в рабочей катушке и ее конденсаторе и просто представляет собой реактивную мощность, колеблющуюся туда-сюда между ними. Поэтому единственный реальный ток, протекающий от инвертора, — это относительно небольшая величина, необходимая для преодоления потерь в конденсаторе «PFC» и рабочей катушке. В этой цепи резервуара всегда есть некоторые потери из-за диэлектрических потерь в конденсаторе и скин-эффекта, вызывающих резистивные потери в конденсаторе и рабочей катушке. Поэтому от инвертора всегда отводится небольшой ток даже при отсутствии обрабатываемой детали. Когда деталь с потерями вставляется в рабочую катушку, это демпфирует параллельный резонансный контур, вводя дополнительные потери в систему. Поэтому ток, потребляемый параллельным контуром резонансного резервуара, увеличивается, когда в катушку вводится заготовка.

 

Согласование импеданса

Или просто «Согласование». Это относится к электронике, которая находится между источником высокочастотной мощности и рабочей катушкой, которую мы используем для нагрева.Чтобы нагреть твердый кусок металла с помощью индукционного нагрева, нам нужно вызвать ОГРОМНЫЙ ток, протекающий по поверхности металла. Однако это можно сравнить с инвертором, который генерирует мощность высокой частоты. Инвертор обычно работает лучше (и его конструкция несколько проще), если он работает при достаточно высоком напряжении, но при малом токе. (Обычно проблемы возникают в силовой электронике, когда мы пытаемся включать и выключать большие токи за очень короткое время. ) Увеличение напряжения и уменьшение тока позволяет использовать полевые МОП-транзисторы (или быстрые IGBT) с обычным режимом переключения.Сравнительно низкие токи делают инвертор менее чувствительным к проблемам компоновки и паразитной индуктивности. Работа согласующей сети и самой рабочей катушки заключается в преобразовании высокого напряжения/малотока от инвертора в низковольтный/сильный ток, необходимый для эффективного нагрева заготовки.

Мы можем думать о контуре резервуара, включающем рабочую катушку (Lw) и ее конденсатор (Cw), как о параллельном резонансном контуре.

Имеет сопротивление (R) из-за того, что заготовка с потерями соединена с рабочей катушкой из-за магнитной связи между двумя проводниками.

См. схему напротив.

На практике сопротивление рабочей катушки, сопротивление накопительного конденсатора и отраженное сопротивление детали вносят потери в колебательную цепь и гасят резонанс. Поэтому полезно объединить все эти потери в одно «сопротивление потерям». В случае параллельного резонансного контура это сопротивление потерь проявляется непосредственно в колебательном контуре в нашей модели.Это сопротивление представляет собой единственный компонент, который может потреблять реальную мощность, и поэтому мы можем думать об этом сопротивлении потерь как о нагрузке, на которую мы пытаемся эффективно направить мощность.

При работе в резонансе ток, потребляемый накопительным конденсатором и рабочей катушкой, равен по величине и противоположен по фазе и, следовательно, компенсирует друг друга, если речь идет об источнике питания. Это означает, что единственной нагрузкой, воспринимаемой источником питания на резонансной частоте, является сопротивление потерь в цепи резервуара.   (Обратите внимание, что при возбуждении по обе стороны от резонансной частоты в токе появляется дополнительная «несинфазная» составляющая, вызванная неполной компенсацией тока рабочей катушки и тока накопительного конденсатора. Этот реактивный ток увеличивает общая величина тока, потребляемого от источника, но не способствует какому-либо полезному нагреву заготовки.)

Задача согласующей цепи состоит в том, чтобы просто преобразовать это относительно большое сопротивление потерь в цепи резервуара в более низкое значение, которое лучше подходит инвертору, пытающемуся управлять им.Существует множество различных способов добиться этого преобразования импеданса, включая отвод от рабочей катушки, использование ферритового трансформатора, емкостного делителя вместо накопительного конденсатора или согласующей схемы, такой как L-образная схема.

В случае с L-образной сетью он может преобразовывать относительно высокое сопротивление нагрузки цепи бака до значения около 10 Ом, что лучше подходит для инвертора. Это типичное значение, позволяющее инвертору работать от нескольких сотен вольт, сохраняя при этом токи на среднем уровне, так что для выполнения операции переключения можно использовать стандартные импульсные полевые МОП-транзисторы.

Сеть L-match состоит из компонентов Lm и Cm, показанных напротив.

Сеть L-match имеет несколько весьма полезных свойств в этом приложении. Катушка индуктивности на входе в L-образную схему представляет собой постепенно увеличивающееся индуктивное сопротивление на всех частотах выше резонансной частоты колебательного контура. Это очень важно, когда рабочая катушка должна питаться от инвертора источника напряжения, который генерирует выходное напряжение прямоугольной формы.Вот объяснение того, почему это так…

Прямоугольное напряжение, генерируемое большинством полумостовых и полномостовых схем, богато высокочастотными гармониками, а также необходимой основной частотой. Прямое подключение такого источника напряжения к параллельному резонансному контуру приведет к протеканию чрезмерных токов на всех гармониках частоты привода! Это связано с тем, что емкостной конденсатор в параллельном резонансном контуре будет иметь все более низкое емкостное сопротивление к возрастающим частотам. Это потенциально очень опасно для инвертора источника напряжения. Это приводит к большим всплескам тока на переходах переключения, поскольку инвертор пытается быстро зарядить и разрядить накопительный конденсатор на нарастающих и спадающих фронтах прямоугольной волны. Включение сети L-match между инвертором и контуром бака снимает эту проблему. Теперь на выходе инвертора сначала наблюдается индуктивное сопротивление Lm в согласующей цепи, а все гармоники формы сигнала возбуждения видят постепенно возрастающий индуктивный импеданс.Это означает, что максимальный ток течет только на заданной частоте, а ток гармоник небольшой, что превращает ток нагрузки инвертора в плавную форму волны.

Наконец, при правильной настройке сеть L-match способна обеспечить небольшую индуктивную нагрузку на инвертор. Этот слегка отстающий ток нагрузки инвертора может облегчить переключение при нулевом напряжении (ZVS) полевых МОП-транзисторов в инверторном мосту. Это значительно снижает потери при включении из-за выходной емкости полевых МОП-транзисторов, работающих при высоких напряжениях. Общий результат — меньший нагрев полупроводников и увеличение срока службы.

Таким образом, включение L-образной сети между инвертором и параллельной резонансной схемой позволяет достичь двух целей.

  1. Согласование импеданса, обеспечивающее подачу необходимой мощности от инвертора к заготовке.
  2. Представление возрастающего индуктивного сопротивления высокочастотным гармоникам для обеспечения безопасности инвертора.

Глядя на предыдущую схему выше, мы видим, что конденсатор в согласующей цепи (Cm) и накопительный конденсатор (Cw) включены параллельно.На практике обе эти функции обычно выполняются одним силовым конденсатором специальной конструкции. Большую часть его емкости можно представить как находящуюся в параллельном резонансе с рабочей катушкой, а небольшая ее часть обеспечивает согласование импеданса с согласующей катушкой индуктивности (Lm). Объединение этих двух емкостей в одну приводит нас к модели LCLR для расположение рабочей катушки, которое обычно используется в промышленности для индукционного нагрева.

Рабочая катушка LCLRСогласующая цепь используется для того, чтобы цепь бака выглядела как более подходящая нагрузка для инвертора, и ее вывод обсуждается в разделе выше.

Рабочая катушка LCLR обладает рядом желательных свойств:

  1. В рабочей катушке протекает огромный ток, но инвертор должен подавать только небольшой ток. Большой циркулирующий ток ограничивается рабочей катушкой и ее параллельным конденсатором, которые обычно расположены очень близко друг к другу.
  2. По линии передачи от инвертора к контуру резервуара протекает сравнительно небольшой ток, поэтому можно использовать более легкий кабель.
  3. Любая паразитная индуктивность линии передачи просто становится частью индуктивности согласующей сети (Лм). Поэтому тепловая станция может располагаться вдали от инвертора.
  4. Инвертор воспринимает синусоидальный ток нагрузки, поэтому он может использовать ZCS или ZVS для снижения коммутационных потерь и, следовательно, для охлаждения.
  5. Серийный согласующий индуктор может быть изменен для работы с различными нагрузками внутри рабочей катушки.
  6. Цепь бака может питаться через несколько согласующих катушек индуктивности от многих инверторов для достижения уровней мощности выше тех, которые достижимы с одним инвертором.Согласующие катушки индуктивности обеспечивают естественное распределение тока нагрузки между инверторами, а также делают систему устойчивой к некоторым рассогласованиям моментов переключения параллельно включенных инверторов.

Для получения дополнительной информации о поведении резонансной сети LCLR см. новый раздел ниже с пометкой «Частотная характеристика сети LCLR».

Еще одним преимуществом схемы рабочей катушки LCLR является то, что она не требует высокочастотного трансформатора для обеспечения функции согласования импеданса.Ферритовые трансформаторы, способные работать с несколькими киловаттами, большие, тяжелые и довольно дорогие. В дополнение к этому трансформатор необходимо охлаждать, чтобы отводить избыточное тепло, выделяемое большими токами, протекающими в его проводниках. Включение сети L-согласования в расположение рабочей катушки LCLR устраняет необходимость в трансформаторе для согласования инвертора с рабочей катушкой, что снижает затраты и упрощает конструкцию. Тем не менее, разработчик должен понимать, что между инвертором и входом в рабочую катушку LCLR может потребоваться изолирующий трансформатор 1:1, если необходима гальваническая изоляция от сети питания.Это зависит от того, важна ли изоляция и обеспечивает ли основной блок питания индукционного нагревателя достаточную электрическую изоляцию для выполнения этих требований безопасности.

 

Концептуальная схема

На приведенной ниже схеме системы показан простейший инвертор, управляющий рабочей катушкой LCLR.

Обратите внимание, что на этой схеме НЕ ПОКАЗАНЫ схема управления затвором МОП-транзистора и управляющая электроника!

Инвертор в этом демонстрационном прототипе представлял собой простой полумост, состоящий из двух полевых МОП-транзисторов MTW14N50, сделанный моей компанией On-semiconductor (ранее Motorola. ) Он питается от сглаженного источника постоянного тока с развязывающим конденсатором по шинам для поддержки потребностей инвертора в переменном токе. Однако следует понимать, что качество и регулировка источника питания для приложений индукционного нагрева не имеют решающего значения. Полноволновая выпрямленная (но несглаженная) сеть может работать так же, как сглаженный и регулируемый постоянный ток, когда речь идет о нагреве металла, но пиковые токи выше при той же средней мощности нагрева. Существует множество аргументов в пользу минимизации размера конденсатора звена постоянного тока.В частности, он улучшает коэффициент мощности тока, потребляемого от сети через выпрямитель, а также минимизирует накопленную энергию в случае неисправности в инверторе.

Конденсатор, блокирующий постоянный ток, используется только для того, чтобы выход постоянного тока полумостового инвертора не вызывал протекания тока через рабочую катушку. Он имеет достаточно большой размер, чтобы не участвовать в согласовании импеданса и не оказывать неблагоприятного воздействия на работу рабочей катушки LCLR.

 

В конструкциях высокой мощности обычно используется полный мост (H-мост) из 4 или более коммутационных устройств. В таких конструкциях согласующая индуктивность обычно делится поровну между двумя ветвями моста, чтобы формы сигналов управляющего напряжения были сбалансированы по отношению к земле. Конденсатор, блокирующий постоянный ток, также может быть устранен, если используется управление режимом тока, чтобы гарантировать, что чистый постоянный ток не течет между ветвями моста. (Если обеими ветвями Н-моста можно управлять независимо, то есть возможность управлять пропускной способностью с помощью фазового управления.Для получения дополнительной информации см. пункт 6 в разделе ниже о «Методах управления мощностью». Однако отдельные инверторы не соединены напрямую параллельно на выходных клеммах своих H-мостов. Каждый из распределенных инверторов подключен к удаленной рабочей катушке через собственную пару согласующих катушек индуктивности, которые обеспечивают равномерное распределение общей нагрузки между всеми инверторами.

Эти согласующие катушки индуктивности также обеспечивают ряд дополнительных преимуществ при таком параллельном подключении инверторов. Во-первых, импеданс МЕЖДУ любыми двумя выходами инвертора равен удвоенному значению соответствующей индуктивности. Этот индуктивный импеданс ограничивает ток между включенными инверторами, если их моменты переключения не полностью синхронизированы. Во-вторых, то же самое индуктивное сопротивление между инверторами ограничивает скорость, с которой увеличивается ток короткого замыкания, если один из инверторов выходит из строя, что потенциально исключает отказ других устройств.Наконец, поскольку все распределенные инверторы уже подключены через катушки индуктивности, любая дополнительная индуктивность между инверторами просто добавляет к этому импедансу и лишь немного ухудшает распределение тока. Поэтому распределенные инверторы для индукционного нагрева не обязательно должны располагаться физически близко друг к другу. Если в конструкцию включены изолирующие трансформаторы, то они даже не должны работать от одного и того же источника питания!

 

Отказоустойчивость

Конструкция рабочей катушки LCLR очень хорошо себя ведет при различных возможных неисправностях.

  1. Рабочая катушка разомкнутой цепи.
  2. Короткое замыкание рабочей катушки (или накопительного конденсатора).
  3. Короткое замыкание витка рабочей катушки.
  4. Конденсатор бака разомкнутой цепи.

Все эти отказы приводят к увеличению импеданса инвертора и, следовательно, к соответствующему падению тока, потребляемого инвертором. Автор лично использовал отвертку для короткого замыкания между витками рабочей катушки с током в несколько сотен ампер.Несмотря на то, что в месте приложенного короткого замыкания летят искры, нагрузка на инвертор снижается, и система легко переносит это обращение.

Худшее, что может случиться, это расстройка контура бака, так что его собственная резонансная частота окажется чуть выше рабочей частоты инвертора. Поскольку частота привода все еще близка к резонансу, через инвертор все еще протекает значительный ток. Но из-за расстройки коэффициент мощности снижается, и инвертор по току нагрузки начинает опережать напряжение. Эта ситуация нежелательна, потому что ток нагрузки, воспринимаемый инвертором, меняет направление до изменения приложенного напряжения. Результатом этого является принудительная коммутация тока между безынерционными диодами и оппозитным МОП-транзистором каждый раз, когда МОП-транзистор включается. Это вызывает принудительное обратное восстановление безынерционных диодов, в то время как они уже проводят значительный прямой ток. Это приводит к большому скачку тока как через диод, так и через оппозитный МОП-транзистор, который включается.

Хотя это не проблема для специальных выпрямителей с быстрым восстановлением, это принудительное восстановление может вызвать проблемы, если для обеспечения функции обратного диода используются внутренние диоды MOSFET. Эти большие пики тока по-прежнему представляют собой значительную потерю мощности и угрозу надежности. Однако следует понимать, что надлежащее управление рабочей частотой инвертора должно гарантировать, что он отслеживает резонансную частоту контура резервуара. Следовательно, в идеале не должно возникать условие опережающего коэффициента мощности, и уж точно оно не должно сохраняться в течение какого-либо промежутка времени.Резонансную частоту следует отследить до ее предела, а затем отключить систему, если она вышла за пределы допустимого частотного диапазона.

 

Методы контроля мощности

Часто желательно контролировать количество энергии, обрабатываемой индукционным нагревателем. Это определяет скорость, с которой тепловая энергия передается заготовке. Мощность индукционного нагревателя этого типа можно регулировать несколькими способами:

 

1.Изменение напряжения в звене постоянного тока.

Мощность, обрабатываемая инвертором, может быть уменьшена за счет уменьшения напряжения питания инвертора. Это можно сделать, запустив инвертор от источника постоянного тока переменного напряжения, такого как управляемый выпрямитель, использующий тиристоры для изменения напряжения источника постоянного тока, полученного от сети. Импеданс, подаваемый на инвертор, в значительной степени постоянен при изменении уровня мощности, поэтому пропускная способность инвертора примерно пропорциональна квадрату напряжения питания.Изменение напряжения в звене постоянного тока позволяет полностью контролировать мощность от 0% до 100%.

Однако следует отметить, что точная пропускная способность в киловаттах зависит не только от постоянного напряжения питания инвертора, но и от импеданса нагрузки, который рабочая катушка представляет инвертору через согласующую сеть. Поэтому, если требуется точное регулирование мощности, необходимо измерить фактическую мощность индукционного нагрева, сравнить ее с запрошенной оператором «настройкой мощности» и подать обратно сигнал ошибки для постоянной регулировки напряжения в звене постоянного тока по замкнутому контуру для минимизации ошибки. .Это необходимо для поддержания постоянной мощности, поскольку сопротивление заготовки значительно изменяется при ее нагревании. (Этот довод в пользу управления мощностью с обратной связью также применим ко всем нижеследующим методам. )

 

2. Изменение коэффициента заполнения устройств в инверторе.

Мощность, обрабатываемая инвертором, может быть уменьшена путем уменьшения времени включения переключателей в инверторе. Питание подается на рабочую катушку только в то время, когда устройства включены.Затем ток нагрузки свободно проходит через диоды корпуса устройства в течение мертвого времени, когда оба устройства выключены. Изменение коэффициента заполнения переключателей позволяет полностью контролировать мощность от 0% до 100%. Однако существенным недостатком этого метода является коммутация больших токов между активными устройствами и их безынерционными диодами. Принудительное обратное восстановление обратных диодов, которое может произойти при значительном уменьшении коэффициента заполнения. По этой причине регулирование коэффициента заполнения обычно не используется в инверторах индукционного нагрева большой мощности.

 

3. Изменение рабочей частоты инвертора.

Мощность, подаваемая инвертором на рабочую катушку, может быть уменьшена путем отстройки инвертора от собственной резонансной частоты контура резервуара, включающего рабочую катушку. По мере того, как рабочая частота инвертора удаляется от резонансной частоты колебательного контура, в колебательном контуре возникает меньше резонансного подъема, и ток в рабочей катушке уменьшается. Следовательно, в заготовке индуцируется меньший циркулирующий ток, и эффект нагрева уменьшается.

Для снижения пропускной способности инвертор обычно расстраивается по высокой стороне собственной резонансной частоты цепей резервуара. Это приводит к тому, что индуктивное сопротивление на входе согласующей цепи становится все более доминирующим по мере увеличения частоты. Поэтому ток, потребляемый от инвертора согласующей сетью, начинает отставать по фазе и уменьшаться по амплитуде. Оба эти фактора способствуют снижению реальной пропускной способности. В дополнение к этому запаздывающий коэффициент мощности гарантирует, что устройства в инверторе по-прежнему включаются с нулевым напряжением на них, и нет проблем с восстановлением холостого хода диода. (Это можно сравнить с ситуацией, которая произошла бы, если бы инвертор был расстроен на нижней стороне резонансной частоты рабочей катушки. ZVS теряется, и диоды обратного хода испытывают принудительное обратное восстановление при значительном токе нагрузки.)

Этот метод управления уровнем мощности путем расстройки очень прост, поскольку большинство индукционных нагревателей уже контролируют рабочую частоту инвертора, чтобы обслуживать различные детали и рабочие катушки. Недостатком является то, что он обеспечивает только ограниченный диапазон управления, поскольку существует предел скорости переключения силовых полупроводников.Это особенно верно в приложениях с высоким энергопотреблением, где устройства уже могут работать на скоростях, близких к максимальным. Системы большой мощности, использующие этот метод управления мощностью, требуют подробного теплового анализа результатов коммутационных потерь при различных уровнях мощности, чтобы гарантировать, что температура устройств всегда остается в допустимых пределах.

Более подробную информацию об управлении мощностью с помощью расстройки см. в новом разделе ниже, озаглавленном «Частотная характеристика сети LCLR».

 

4.Изменение номинала катушки индуктивности в согласующей сети.

Мощность, подаваемая инвертором на рабочую катушку, может варьироваться путем изменения значения соответствующих компонентов сети. Сеть L-согласования между инвертором и контуром резервуара технически состоит из индуктивной и емкостной частей. Но емкостная часть находится параллельно собственному накопительному конденсатору рабочей катушки, и на практике это обычно одна и та же часть. Поэтому единственная часть согласующей цепи, которую можно настроить, — это индуктор.

Согласующая цепь отвечает за преобразование импеданса нагрузки рабочей катушки в подходящий импеданс нагрузки, который будет управляться инвертором. Изменение индуктивности согласующего индуктора регулирует значение, в которое преобразуется импеданс нагрузки. В общем, уменьшение индуктивности согласующего индуктора приводит к преобразованию импеданса рабочей катушки в более низкий импеданс. Этот более низкий импеданс нагрузки, подаваемый на инвертор, приводит к тому, что от инвертора поступает больше энергии.И наоборот, увеличение индуктивности согласующей катушки индуктивности приводит к тому, что на инвертор подается более высокий импеданс нагрузки. Эта более легкая нагрузка приводит к меньшему потоку мощности от инвертора к рабочей катушке.

Степень регулирования мощности, достижимая путем изменения согласующей катушки индуктивности, умеренная. Также происходит сдвиг резонансной частоты всей системы — это цена, которую приходится платить за объединение емкости L-матча и емкости резервуара в одну единицу. Сеть L-согласования по существу заимствует часть емкости у накопительного конденсатора для выполнения операции согласования, таким образом оставляя накопительную цепь резонировать на более высокой частоте.По этой причине согласующий индуктор обычно фиксируется или регулируется с грубыми шагами в соответствии с предполагаемой нагреваемой заготовкой, а не предоставляет пользователю полностью регулируемую настройку мощности.

 

5. Согласующий трансформатор полного сопротивления.

Мощность, подаваемая инвертором на рабочую катушку, может изменяться с грубыми шагами с помощью силового ВЧ-трансформатора с ответвлениями для преобразования импеданса. Хотя основное преимущество схемы LCLR заключается в отказе от громоздкого и дорогого силового трансформатора на ферритовом сердечнике, она может учитывать большие изменения параметров системы, не зависящие от частоты.Ферритовый силовой трансформатор также может обеспечивать электрическую изоляцию, а также выполнять функцию преобразования импеданса для установки пропускной способности.

Кроме того, если ферритовый силовой трансформатор размещается между выходом инвертора и входом схемы L-согласования, его конструктивные ограничения во многих отношениях смягчаются. Во-первых, размещение трансформатора в таком положении означает, что полное сопротивление обеих обмоток относительно велико. то есть напряжения высоки, а токи сравнительно малы. Для этих условий проще сконструировать обычный силовой ферритовый трансформатор. Массивный циркулирующий ток в рабочей катушке удерживается от ферритового трансформатора, что значительно снижает проблемы с охлаждением. Во-вторых, несмотря на то, что трансформатор воспринимает выходное напряжение прямоугольной формы от инвертора, его обмотки несут синусоидальные токи. Отсутствие высокочастотных гармоник снижает нагрев трансформатора за счет скин-эффекта и эффекта близости внутри проводников.

Наконец, конструкция трансформатора должна быть оптимизирована для обеспечения минимальной межобмоточной емкости и хорошей изоляции за счет увеличения индуктивности рассеяния.Причина этого в том, что любая индуктивность рассеяния трансформатора, расположенного в этом положении, просто добавляется к согласующей индуктивности на входе схемы L-согласования. Следовательно, индуктивность рассеяния в трансформаторе не так вредна для производительности, как межобмоточная емкость.

 

6. Управление фазовым сдвигом Н-моста.

Когда рабочая катушка приводится в действие полномостовым (Н-мостовым) инвертором с питанием от напряжения, существует еще один метод достижения контроля мощности.Если моментами переключения обеих ветвей моста можно управлять независимо, это открывает возможность управления пропускной способностью путем регулировки фазового сдвига между двумя ветвями моста.

Когда обе ветви моста переключаются точно по фазе, они оба выдают одинаковое напряжение. Это означает, что на

Индукционная термообработка

отсутствует напряжение.

Процесс индукционной термообработки

Индукционный нагрев — это процесс термообработки, который позволяет целенаправленно нагревать металлы с помощью электромагнитной индукции.Этот процесс основан на индуцированных в материале электрических токах для производства тепла и является предпочтительным методом, используемым для соединения, упрочнения или размягчения металлов или других проводящих материалов. В современных производственных процессах эта форма термообработки предлагает выгодное сочетание скорости, постоянства и контроля. Хотя основные принципы хорошо известны, современные достижения в области твердотельных технологий сделали этот процесс удивительно простым и экономичным методом нагрева для применений, связанных с соединением, обработкой, нагревом и испытанием материалов.

Индукционная термообработка за счет хорошо контролируемого использования катушки с электрическим нагревом позволит вам выбрать наилучшие физические характеристики не только для каждой металлической детали, но и для каждой секции этой металлической детали. Индукционная закалка может придать шейкам подшипников и секциям вала превосходную долговечность без ущерба для пластичности, необходимой для работы с ударными нагрузками и вибрацией. Вы можете упрочнить внутренние поверхности подшипников и седла клапанов в сложных деталях, не создавая проблем с деформацией.Это означает, что вы можете закаливать или отжигать определенные области для придания прочности и пластичности способами, которые наилучшим образом соответствуют вашим потребностям.

Преимущества услуг по индукционной термообработке

  • Фокусированная термообработка Поверхностное упрочнение сохраняет первоначальную пластичность сердцевины, одновременно упрочняя область повышенного износа детали. Закаленная область точно контролируется по глубине, ширине, местоположению и твердости корпуса.
  • Оптимизированная консистенция Устранение несоответствий и проблем с качеством, связанных с открытым пламенем, горелкой и другими методами.Как только система правильно откалибрована и настроена, нет никаких догадок или вариаций; схема нагрева является повторяемой и последовательной. В современных твердотельных системах точный контроль температуры обеспечивает одинаковые результаты.
  • Максимальная производительность Производительность может быть максимальной, поскольку тепло вырабатывается непосредственно и мгновенно (> 2000º F за < 1 секунду) внутри детали. Запуск практически мгновенный; цикл прогрева или охлаждения не требуется.
  • Улучшенное качество продукции Детали никогда не вступают в прямой контакт с пламенем или другим нагревательным элементом; тепло индуцируется внутри самой детали переменным электрическим током.В результате деформация, деформация и процент брака продукции сведены к минимуму.
  • Снижение энергопотребления Устали от увеличения счетов за коммунальные услуги? Этот уникально энергоэффективный процесс преобразует до 90% затрачиваемой энергии в полезное тепло; печи периодического действия обычно энергоэффективны только на 45%. Не требуется циклов прогрева или охлаждения, поэтому потери тепла в режиме ожидания сведены к минимуму.
  • Экологически безопасный Сжигание традиционного ископаемого топлива не требуется, в результате получается чистый, не загрязняющий окружающую среду процесс, который поможет защитить окружающую среду.

Возможности индукционной термообработки

С Zion Industries вы можете термически обрабатывать металлические компоненты без многих проблем, обычно связанных с другими процессами термической обработки. Обладая более чем 40-летним опытом, мы являемся лидером отрасли, специализирующейся на индукционной термической обработке металлических компонентов на заводах, расположенных в Огайо, Мичигане и Северной Каролине.

  • У нас есть более 30 станков в трех наших офисах, что дает нам возможность обслуживать различные размеры и области применения на самых разных рынках и у клиентов.
  • Мы производим собственные машины, что позволяет нам разрабатывать технологии, сокращающие время цикла в крупных проектах.
  • Мы постоянно обновляем наши технологии, оборудование и процессы, чтобы соответствовать самым высоким стандартам качества.
  • Мы проектируем и изготавливаем собственные катушки и приспособления, поэтому в случае возникновения каких-либо проблем или ремонта время простоя сводится к минимуму.

Мы постоянно оцениваем и разрабатываем новые способы применения этой точной формы термообработки. Мы приглашаем вас связаться с нами по поводу вашего конкретного применения и потребностей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*