DIY mini indüksiyon fırını. İndüksiyon fırınları: çalışma prensipleri, çizimler, nasıl kendiniz yapılacağı. Kendi elinizle pota veya eritme fırını nasıl yapılır

Bir indüksiyon ocağı ısıtma cihazıçelik, bakır ve diğer metallerin eritilmesi için indüksiyon yönteminin kullanıldığı yer (metal, indüktörün alternatif olmayan bir alanı tarafından uyarılan akımlarla ısıtılır). Bazıları rezistanslı ısıtma cihazlarının bu türlerden biri olduğunu düşünüyor ancak fark şu: enerji aktarım yöntemiısıtılmış metal. Önce elektrik enerjisi elektromanyetik hale gelir, sonra tekrar elektrik olur ve ancak en sonunda termal enerjiye dönüşür. İndüksiyon ocakları dikkate alınır en mükemmelısıtma yöntemi sayesinde tüm gaz ve elektrikten (çelik eritme, mini sobalar). İndüksiyonla ısı metalin kendi içinde üretilir ve termal enerjinin kullanımı en verimli yöntemdir.

İndüksiyon fırınları iki tipe ayrılır:

• çekirdekli (kanal);
• çekirdeksiz (pota).

İkincisi daha modern ve kullanışlı olarak kabul edilir (tasarımlarından dolayı çekirdekli ısıtma cihazlarının gücü sınırlıdır). Kanaldan pota fırınlarına geçiş 2000 yılında başladı. 1900'lerin başı. Açık şu anda endüstride yaygın olarak kullanılırlar.

Bu türler oldukça popüler elektrikli ev aletleri Kül eritme fırını, çelik eritme fırını ve ark çelik eritme fırını gibi. İlkinin kullanımı çok etkili ve güvenlidir. Raflarda geniş bir ürün yelpazesi var kül fırınları bu türden. Çok önemli rolÇelik eritme fırınının icadı metalurjide önemli bir rol oynadı. Onun yardımıyla herhangi bir malzemeyi ısıtmak mümkün hale geldi.

Bununla birlikte, şu anda çelik eritme işlemi daha çok, eritme için termal etkiyi kullanan ve daha kullanışlı ve pratik olan bir ısıtma yapısı kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
Birçok basit ısıtma yapısını kendi ellerinizle yapabilirsiniz. Mesela çok popüler. Kendi ellerinizle mini bir ısıtma yapısı kurmaya karar verirseniz yapısını bilmeniz gerekir. İndüksiyon fırınlarının pek çok çeşidi vardır ancak biz bunlardan sadece birkaçını anlatacağız. Gerekirse gerekli diyagramları, çizimleri ve video kayıtlarını kullanabilirsiniz.

Ayrıca okuyun: Ev yapımı kül fırını

İndüksiyon Ocağı Bileşenleri

En basit tasarımlar için yalnızca iki ana parça vardır: bir indüktör ve bir jeneratör. Ancak gerekli devreleri kullanarak kendinize ait bir şeyler ekleyebilir, üniteyi geliştirebilirsiniz.
indüktör
Isıtma bobini en önemli bileşendir. Kesinlikle ısıtma yapısının tüm çalışması buna bağlıdır. Düşük güçlü ev yapımı sobalar için çıplak bir indüktör kullanılmasına izin verilir. bakır boru 10 mm çapında. İndüktörün iç çapı şu şekilde olmalıdır: 80 mm'den az değil. ve 150 mm'den fazla değil., dönüş sayısı – 8-10. Dönüşlerin birbirine değmemesi gerektiğini dikkate almak gerekir, bu nedenle aralarındaki mesafe 5-7 mm olmalıdır. Ayrıca indüktörün hiçbir kısmı blendajına temas etmemelidir.
Jeneratör
Fırının ikinci en önemli bileşeni jeneratördür. klima. Bir jeneratör devresi seçerken mümkün olan her şeyi yapmalısınız çizimlerden kaçının, sert bir akım spektrumu veriyor. Seçilmesine gerek olmayan bir şey olarak tristör anahtarına dayalı popüler bir devre sunuyoruz.

Pota fırın yapısı

İçinde drenaj çoraplı bir eritme potası var (“ yaka“). Yapının dış cephelerinde, dikey konum indüktör bulunur. Daha sonra bir ısı yalıtım katmanı gelir ve üstte bir kapak bulunur. Dış taraflardan birinde giriş olabilir akım ve soğutma suyu. Alt kısımda pota aşınmasını bildiren bir cihaz bulunmaktadır.

Eritme potası ünitenin en önemli bileşenlerinden biridir; çalışma güvenilirliğini büyük ölçüde belirler. Bu nedenle pota ve kullanılan diğer malzemelere çok sıkı gereksinimler getirilmektedir.

İndüksiyon fırını nasıl yapılır

Öncelikle indüktör için bir jeneratör monte etmeniz gerekir. Burada K174XA11 devresine ihtiyacınız olacak. Transformatör, 2 santimetre çapında bir mini halka üzerine sarılmalıdır. Sargının tamamı 0,4 santimetre çapında tel ile yapılır ve 30 tur olmalıdır. Birincil sargı varlığı ile karakterize edilir 1 milimetre çapında tam olarak 22 tur tel ve ikincil şunu içermelidir: sadece 2-3 tur aynı tel, ancak zaten dört kez katlanmış. İndüktör 3 mm'den yapılmalıdır. 11 mm çapında teller. Tam olarak 6 dönüş olmalı. Rezonansı ayarlamak için en iyisi onu normale veya mini led.

Metalurji alanında sıklıkla bir indüksiyon ocağı kullanılır, bu nedenle bu kavram, çeşitli metallerin eritilmesi sürecinde bir dereceye kadar yer alan kişiler tarafından iyi bilinmektedir. Cihaz, üretilen elektriği dönüştürmenize olanak tanır manyetik alan, sıcakta.

Benzer cihazlar mağazalarda oldukça yüksek bir fiyata satılıyor, ancak havya kullanma konusunda minimum beceriniz varsa ve nasıl okunacağını biliyorsanız elektronik devreler, o zaman kendi ellerinizle bir indüksiyon ocağı yapmayı deneyebilirsiniz.

Ev yapımı bir cihazın uygulamaya uygun olması pek mümkün değildir karmaşık görevler, ancak temel işlevlerle oldukça iyi başa çıkacaktır. Cihazı çalışmaya göre monte edebilirsiniz. kaynak invertörü transistörlerden veya lambalardan. En verimli cihaz, yüksek verimliliği nedeniyle lambalara dayalı olanıdır.

İndüksiyon ocağının çalışma prensibi

Cihaz içerisine yerleştirilen metalin ısıtılması, elektromanyetik darbelerin ısı enerjisine dönüştürülmesiyle gerçekleşir. Elektromanyetik darbeler bakır tel veya borudan oluşan bir bobin tarafından üretilir.

İndüksiyon ocağı ve ısıtma devrelerinin şeması

Cihaz bağlandığında bobinden bir elektrik akımı akmaya başlar ve elektrik alanı zamanla yönünü değiştirir. Böyle bir kurulumun işlevselliği ilk olarak James Maxwell tarafından tanımlandı.

Isıtılacak nesne bobinin içine veya yakınına yerleştirilmelidir. Hedef nesneye bir manyetik indüksiyon akışı nüfuz edecek ve içinde bir manyetik alan görünecektir. girdap tipi. Böylece endüktif enerji termal enerjiye dönüşecektir.

Çeşitler

İndüksiyon bobinli sobalar genellikle tasarım türüne bağlı olarak iki türe ayrılır:

• Kanal;
• Pota.

İlk cihazlarda eritilecek metal indüksiyon bobininin önüne, ikinci tip fırınlarda ise içine yerleştirilir.

Aşağıdaki adımları takip ederek fırını monte edebilirsiniz:

1. Bakır boruyu spiral şeklinde büküyoruz. Toplamda, aralarındaki mesafe en az 5 mm olması gereken yaklaşık 15 dönüş yapmanız gerekir. Pota, eritme işleminin gerçekleşeceği spiralin içine serbestçe yerleştirilmelidir;
2. Cihaz için elektrik akımını iletmemesi ve yüksek hava sıcaklıklarına dayanması gereken güvenilir bir muhafaza üretiyoruz;
3. Bobinler ve kapasitörler yukarıdaki şemaya göre monte edilir;
4. Devreye, cihazın çalışmaya hazır olduğunu bildirecek bir neon lamba bağlanır;
5. Kapasitansı ayarlamak için bir kapasitör de lehimlenmiştir.

Isıtma için kullanın

Bu tip endüksiyon fırınları bir odayı ısıtmak için de kullanılabilir. Çoğu zaman ek olarak ısıtma üreten bir kazanla birlikte kullanılırlar. soğuk su. Aslında, elektromanyetik enerji kaybının bir sonucu olarak cihazın verimliliğinin minimum düzeyde olması nedeniyle tasarımlar son derece nadiren kullanılmaktadır.

Diğer bir dezavantaj, cihazın çalışma sırasında büyük miktarda elektrik tüketmesine dayanmaktadır, bu nedenle cihaz ekonomik olarak kârsız kategorisine girmektedir.

Sistem soğutma

Bağımsız olarak monte edilen bir cihaz, çalışma sırasında tüm bileşenler yüksek sıcaklıklara maruz kalacağından ve yapı aşırı ısınıp kırılabileceğinden, bir soğutma sistemi ile donatılmalıdır. Mağazadan alınan fırınlarda soğutma su veya antifriz ile yapılır.

Eviniz için bir soğutucu seçerken ekonomik açıdan uygulama açısından en karlı seçenekler tercih edilir.

Ev fırınları için normal bir kanatlı fan kullanmayı deneyebilirsiniz. Cihazın fırına çok yakın yerleştirilmemesi gerektiğini lütfen unutmayın. metal parçalar Fanlar cihazın performansını olumsuz etkilediği gibi girdap akışlarını da kırarak tüm sistemin performansını düşürebilmektedir.

Cihazı kullanırken alınacak önlemler

Cihazla çalışırken aşağıdaki kurallara uymalısınız:

• Tesisatın bazı elemanları ve eriyen metal yoğun ısıya maruz kalır ve bu da yanma riskine yol açar;
• Lambalı fırını kullanırken kapalı bir muhafazaya yerleştirdiğinizden emin olun, aksi takdirde elektrik çarpması riski yüksektir;
• Cihazla çalışmaya başlamadan önce cihazın çalışma alanındaki tüm malzemeleri kaldırın. metal elemanlar ve karmaşık elektronik cihazlar. Cihaz, kalp pili taşıyan kişiler tarafından kullanılmamalıdır.

İndüksiyon tipi metal eritme fırını, metal parçaların kalaylanması ve şekillendirilmesi için kullanılabilir.

Ev yapımı bir kurulum, bazı ayarları değiştirerek belirli koşullara uyacak şekilde kolayca ayarlanabilir. Yapıyı monte ederken belirtilen şemalara uymanız ve ayrıca temel güvenlik kurallarına uymanız durumunda, ev yapımı cihaz pratik olarak mağazadan satın alınan ev aletlerinden daha düşük olmayacaktır.

Dünya, metal ve çelik üretimi için halihazırda köklü teknolojiler oluşturmuştur. metalurji işletmeleri ve bugün. Bunlar şunları içerir: metal üretiminin dönüştürücü yöntemi, haddeleme, çekme, döküm, damgalama, dövme, presleme vb. Ancak en yaygın olanı modern koşullar metal ve çeliğin konvektörlerde, açık ocaklı fırınlarda ve elektrikli fırınlarda yeniden eritilmesidir. Bu teknolojilerin her birinin bir takım dezavantajları ve avantajları vardır. Ancak en mükemmel ve en son teknoloji bugün elektrikli fırınlarda çelik üretimi yapılıyor. İkincisinin diğer teknolojilere göre temel avantajları yüksek verimlilik ve çevre dostu olmasıdır. Evde metali eritmek için bir cihazın kendi ellerinizle nasıl monte edileceğine bakalım.

Evde metalleri eritmek için küçük boyutlu indüksiyonlu elektrikli fırın

Kendi başınıza yapabileceğiniz bir elektrikli fırınınız varsa evde metalleri eritmek mümkündür. Küçük boyutlu bir endüktif nesnenin yaratılmasını düşünelim. elektrikli fırın homojen alaşımlar (OS) elde etmek için. Analoglarla karşılaştırıldığında kurulum oluşturuluyor aşağıdaki özelliklere sahip olacaktır:

• düşük maliyet (10.000 rubleye kadar), analogların maliyeti ise 150.000 ruble;
• düzenleme olasılığı sıcaklık rejimi;
• kurulumun yalnızca bilimsel alanda değil aynı zamanda örneğin mücevher, dişçilik alanlarında vb. kullanılmasına olanak tanıyan küçük hacimlerde metallerin yüksek hızda eritilmesi olasılığı.
• tekdüzelik ve ısıtma hızı;
• çalışan gövdeyi vakumlu bir fırına yerleştirme imkanı;
• nispeten küçük boyutlar;
• düşük gürültü seviyesi, kurulumla çalışırken işgücü verimliliğini artıracak neredeyse tamamen duman yokluğu;
• hem tek fazlı hem de çalışma imkanı üç fazlı ağ.

Şema türü seçme

Çoğu zaman, inşaat sırasında indüksiyon ısıtıcılar Kullanılan üç ana devre türü vardır: yarım köprü, asimetrik köprü ve tam köprü. Bu kurulumu tasarlarken iki tip devre kullanıldı - yarım köprü ve frekans regülasyonlu tam köprü. Bu seçim, güç faktörünü düzenleme ihtiyacından kaynaklandı. Devrede rezonans modunun korunmasında sorun ortaya çıktı, çünkü gerekli güç değerinin ayarlanması onun yardımıyla mümkün oldu. Rezonansı düzenlemenin iki yolu vardır:

• kapasiteyi değiştirerek;
• frekansı değiştirerek.

Bizim durumumuzda frekans ayarlanarak rezonans desteklenmektedir. Frekans kontrollü devre tipinin seçimine neden olan bu özellikti.

Devre bileşenlerinin analizi

Evde metal eritmek için bir indüksiyon ocağının (IP) çalışmasını analiz ederek, üç ana bölümünü ayırt edebiliriz: bir jeneratör, bir güç kaynağı ünitesi ve bir güç ünitesi. Tesisatın çalışması sırasında gerekli frekansı sağlamak için, tesisin diğer birimlerinden gelen paraziti önlemek için transformatör formundaki galvanik bir çözüm aracılığıyla kendilerine bağlanan bir jeneratör kullanılır. Güç voltaj devresini sağlamak için güvenli ve güvenli bir güç kaynağı ünitesi gereklidir. güvenilir çalışma Yapının mukavemet elemanları. Aslında devrenin çıkışında gerekli güç faktörünü oluşturmak için gerekli güçlü sinyalleri üreten güç ünitesidir.

Şekil 1 genel durumu göstermektedir devre şeması indüksiyon kurulumu.

Bağlantı Şeması Oluşturma

Bağlantı şeması (bağlantı şeması) bağlantıları gösterir bileşenlerürünleri tanımlar ve bu bağlantıları yapan tel ve kabloları, bağlantı noktalarını tanımlar.

Kurulumun daha fazla kurulumunun kolaylığı için, fırının fonksiyonel blokları arasındaki ana kontakları yansıtan bir bağlantı şeması geliştirilmiştir (Şekil 2).

Frekans üreteci

En karmaşık IP bloğu jeneratördür. Tesisatın gerekli çalışma frekansını sağlar ve bir rezonans devresi elde etmek için başlangıç ​​​​koşullarını oluşturur. Salınım kaynağı olarak özel bir kontrolör kullanılır elektronik darbeler KR1211EU1 yazın (Şek. 3). Bu seçim, bu mikro devrenin oldukça geniş bir aralıkta çalışabilmesinden kaynaklandı. frekans aralığı(5 MHz'e kadar) almanızı sağlar yüksek değer devrenin güç bloğunun çıkışındaki güç.

Şekil 4 ve 5, frekans üretecinin şematik diyagramını ve elektrik panosunun diyagramını göstermektedir.

KR1211EU1 mikro devresi, mikro devrenin dışına monte edilmiş bir kontrol direnci kullanılarak değiştirilebilen belirli bir frekansta sinyaller üretir. Daha sonra sinyaller anahtarlama modunda çalışan transistörlere gider. Bizim durumumuzda silikon kullanıyoruz alan etkili transistörler yalıtımlı panjur tipi KP727 ile. Avantajları şu şekildedir: Dayanabilecekleri maksimum izin verilen darbe akımı 56 A'dır; maksimum voltaj– 50 V. Bu göstergelerin aralığı bize tamamen uygundur. Ancak bununla bağlantılı olarak aşırı ısınma sorunu ortaya çıktı. Bu sorunu çözmek için, transistörlerin çalışma durumunda olduğu süreyi azaltacak bir anahtar moduna ihtiyaç vardır.

güç ünitesi

Bu blok, tesisin yönetici birimlerine güç beslemesi sağlar. Ana özelliği, tek fazlı ve üç fazlı ağlardan çalışabilmesidir. İndüktörde üretilen güç faktörünü iyileştirmek için 380V'luk bir güç kaynağı kullanılır.

Giriş voltajı, 220V AC voltajı darbeli DC voltajına dönüştüren bir doğrultucu köprüye beslenir. Yükün kurulumdan çıkarılmasından sonra sabit bir voltaj seviyesini koruyan köprü çıkışlarına depolama kapasitörleri bağlanır. Kurulumun güvenilir çalışmasını sağlamak için ünite bir otomatik anahtarla donatılmıştır.

Güç bloğu

Bu blok, dairenin kapasitansını değiştirerek doğrudan sinyal amplifikasyonunu ve rezonans devresinin oluşturulmasını sağlar. Jeneratörden gelen sinyaller amplifikasyon modunda çalışan transistörlere gider. Böylece, farklı zamanlarda açılırlar, yükseltici transformatörden geçen ilgili elektrik devrelerini uyarırlar ve içinden bir güç akımı geçirirler. farklı yönler. Sonuç olarak, transformatörün çıkışında (Tr1) belirli bir frekansta artan bir sinyal alıyoruz. Bu sinyal tesisata bir indüktör aracılığıyla sağlanır. İndüktörlü bir kurulum (şemada Tr2), bir indüktör ve bir dizi kapasitörden (C13 - Sp) oluşur. Kondansatörler özel olarak seçilmiş bir kapasitansa sahiptir ve endüktans seviyesini ayarlamanıza olanak tanıyan salınımlı bir devre oluşturur. Bu devre rezonans modunda çalışmalıdır, bu da indüktördeki sinyalin frekansında hızlı bir artışa ve gerçekte ısınmanın meydana gelmesi nedeniyle endüksiyon akımlarında bir artışa neden olur. Şekil 7'de gösterilenler elektrik şeması bir indüksiyon ocağının güç ünitesi.

İndüktör ve çalışmasının özellikleri

İndüktör, enerjiyi bir güç kaynağından ısınan bir ürüne aktarmak için özel bir cihazdır; İndüktörler genellikle bakır borulardan yapılır. Çalışma sırasında akan su ile soğutulur.

Demir dışı metallerin evde bir indüksiyon ocağı kullanılarak eritilmesi, indüktör terminallerine uygulanan yüksek frekanslı voltaj değişiklikleri nedeniyle ortaya çıkan indüksiyon akımlarının metallerin ortasına nüfuz etmesini içerir. Tesisatın gücü uygulanan voltajın büyüklüğüne ve frekansına bağlıdır. Frekans, endüksiyon akımlarının yoğunluğunu ve buna bağlı olarak endüktörün ortasındaki sıcaklığı etkiler. Kurulumun sıklığı ve çalışma süresi ne kadar büyük olursa metaller o kadar iyi karışır. İndüktörün kendisi ve endüksiyon akımlarının akış yönleri Şekil 8'de gösterilmektedir.

Düzgün bir karışım sağlamak ve alaşımın yabancı elementlerle (örneğin alaşımlı bir tanktan gelen elektrotlar) kirlenmesini önlemek için, Şekil 9'da gösterildiği gibi ters dönüşlü bir indüktör kullanılır. Bu dönüş sayesinde elektromanyetik alan oluşur. Dünyanın yerçekimi kuvvetini aşarak metali havada tutan yaratıldı.

Kurulumun son kurulumu

Blokların her biri, özel raflar kullanılarak indüksiyon ocağının gövdesine tutturulur. Bu, canlı parçaların istenmeyen temaslarını önlemek için yapılır. metal kaplama vücudun kendisi (Şekil 10).

Kurulumun güvenli bir şekilde çalıştırılması için dayanıklı bir muhafaza ile tamamen kapatılmıştır (Şek. 11), böylece aralarında bir bariyer oluşturulur. tehlikeli unsurlar onunla çalışan kişinin yapısı ve vücudu.

İndüksiyon tesisatının bir bütün olarak kurulmasının kolaylığı için, tesisatın tüm parametrelerinin izlendiği metrolojik cihazları barındıracak bir gösterge paneli yapılmıştır. Bu tür metrolojik cihazlar şunları içerir: indüktördeki akımı gösteren bir ampermetre, indüktörün çıkışına bağlı bir voltmetre, bir sıcaklık göstergesi ve bir sinyal üreten frekans kontrol cihazı. Yukarıdaki parametrelerin tümü, endüksiyon ünitesinin çalışma modlarının düzenlenmesini mümkün kılar. Tasarım ayrıca manuel aktivasyon sistemi ve ısıtma işlemleri için bir gösterge sistemi ile donatılmıştır. Cihazlardaki ekranlar yardımıyla tesisin bir bütün olarak işleyişi fiilen izlenmektedir.

Küçük boyutlu bir endüksiyon tesisatının tasarlanması oldukça karmaşıktır teknolojik süreç uygunluğu sağlaması gerektiğinden büyük miktar Tasarım kolaylığı, küçük boyut, taşınabilirlik gibi kriterler. Bu kurulum Enerjinin bir nesneye temassız aktarımı prensibiyle çalışır ve ısınır. İndüktördeki endüksiyon akımlarının hedeflenen hareketinin bir sonucu olarak, süresi birkaç dakika olan erime işleminin kendisi doğrudan gerçekleşir.

Bu kurulumun oluşturulması oldukça karlı, çünkü uygulama kapsamı sıradan kullanımdan başlayarak sınırsız. laboratuvar çalışması ve refrakter metallerden karmaşık homojen alaşımların üretimi ile sona ermektedir.

En gelişmiş ısıtma türü, ısının doğrudan ısıtılan gövdede oluşturulduğu ısıtma türüdür. Bu ısıtma yöntemi vücuttan geçirilerek çok iyi bir şekilde gerçekleştirilir. elektrik akımı. Ancak ısıtılan bir gövdenin elektrik devresine doğrudan dahil edilmesi teknik ve pratik nedenlerden dolayı her zaman mümkün değildir.

Bu durumlarda, ısının aynı zamanda ısıtılan gövdenin kendisinde de oluşturulduğu, fırının duvarlarında veya diğer ısıtma elemanlarında gereksiz, genellikle büyük enerji tüketimini ortadan kaldıran indüksiyonla ısıtma kullanılarak mükemmel ısıtma türü elde edilebilir. Bu nedenle, yüksek ve yüksek frekanslı akım üretmenin nispeten düşük verimliliğine rağmen, indüksiyonla ısıtmanın genel verimliliği genellikle daha yüksektir.

İndüksiyon yöntemi aynı zamanda metalik olmayan gövdelerin tüm kalınlıkları boyunca eşit şekilde hızlı bir şekilde ısıtılmasına da olanak tanır. Bu tür gövdelerin zayıf ısı iletkenliği, iç katmanlarının olağan şekilde, yani dışarıdan ısı sağlayarak hızlı bir şekilde ısıtılması olasılığını dışlar. Şu tarihte: tümevarım yöntemiısı hem dış hem de iç katmanlarda eşit olarak üretilir ve hatta dış katmanların gerekli ısı yalıtımı yapılmadığı takdirde iç katmanların aşırı ısınma tehlikesi bile ortaya çıkabilir.

İndüksiyonla ısıtmanın özellikle değerli bir özelliği, ısıtılan gövdede çok yüksek bir enerji konsantrasyonu olasılığıdır; bu, kolayca ısıtılabilir. kesin dozaj. Sadece aynı düzeyde enerji yoğunluğu elde etmek mümkündür ancak bu ısıtma yönteminin kontrol edilmesi zordur.

İndüksiyonla ısıtmanın özellikleri ve iyi bilinen avantajları, birçok endüstride kullanımı için geniş olanaklar yaratmıştır. Ayrıca, hiç mümkün olmayan yeni yapı türleri oluşturmanıza da olanak tanır. her zamanki yollarlaısıl işlem.

Fiziksel süreç

İndüksiyon fırınlarında ve cihazlarında, elektriksel olarak iletken ısıtılan bir gövdedeki ısı, alternatif bir elektromanyetik alan tarafından indüklenen akımlar tarafından serbest bırakılır. Böylece burada doğrudan ısıtma gerçekleşir.

İndüksiyonla ısıtma metaller iki fiziksel yasaya dayanmaktadır: Joule-Lenz yasası. İçlerinde bir girdap uyandıran metal gövdeler (boşluklar, parçalar vb.) Yerleştirilir. İndüklenen emk, manyetik akının değişim hızıyla belirlenir. İndüklenen emf'nin etkisi altında, gövdelerde girdap akımları (gövdelerin içinde kapalı) akar ve ısı açığa çıkar. Bu EMF metalde oluşur, bu akımların açığa çıkardığı termal enerji metalin ısınmasına neden olur. İndüksiyonla ısıtma doğrudan ve temassızdır. En refrakter metalleri ve alaşımları eritmeye yetecek sıcaklıklara ulaşmanızı sağlar.

Yoğun indüksiyonlu ısıtma yalnızca yüksek yoğunluk ve frekanstaki elektromanyetik alanlarda mümkündür. özel cihazlar- indüktörler. İndüktörler, 50 Hz'lik bir ağdan (endüstriyel frekans ayarları) veya bireysel güç kaynaklarından - orta ve yüksek frekanslı jeneratörler ve dönüştürücülerden güç alır.

Düşük frekanslı dolaylı indüksiyonlu ısıtma cihazları için en basit indüktör, içine yerleştirilmiş yalıtımlı bir iletkendir (uzun veya sarmal). metal boru veya yüzeyine uygulanır. Akım indüktör iletkeninden aktığında, boruda ısıtıcılar indüklenir. Borudan gelen ısı (bir pota, kap da olabilir) ısıtılmış ortama (borudan akan su, hava vb.) aktarılır.

Metallerin indüksiyonla ısıtılması ve sertleştirilmesi

En yaygın olarak kullanılanı, metallerin orta ve yüksek frekanslarda doğrudan indüksiyonla ısıtılmasıdır. Bu amaçla özel tasarlanmış indüktörler kullanılır. Endüktör, ısıtılmış gövdeye düşen ve içinde sönümlenen bir emisyon yayar. Emilen dalganın enerjisi vücutta ısıya dönüştürülür. Yayılan elektromanyetik dalganın türü (düz, silindirik vb.) gövde şekline yaklaştıkça ısıtma verimliliği de artar. Bu nedenle düz gövdeleri ısıtmak için düz indüktörler, silindirik iş parçalarını ısıtmak için silindirik (solenoid) indüktörler kullanılır. Genel olarak elektromanyetik enerjiyi istenen yönde yoğunlaştırma ihtiyacından dolayı karmaşık bir şekle sahip olabilirler.

Endüktif enerji girişinin bir özelliği, akış bölgesinin mekansal konumunu düzenleme yeteneğidir.

İlk olarak, indüktörün kapladığı alan içerisinde girdap akımları akar. Gövdenin genel boyutları ne olursa olsun, gövdenin yalnızca indüktörle manyetik bağlantı içinde olan kısmı ısıtılır.

İkinci olarak, girdap akımı sirkülasyon bölgesinin derinliği ve dolayısıyla enerji salınım bölgesi, diğer faktörlerin yanı sıra endüktör akımının frekansına bağlıdır (artırıldıkça artar) düşük frekanslar ve frekans arttıkça azalır).

Endüktörden ısıtılan akıma enerji transferinin verimliliği aralarındaki boşluğun büyüklüğüne bağlıdır ve azaldıkça artar.

İndüksiyonla ısıtma, çelik ürünlerin yüzey sertleştirilmesi, plastik deformasyon için ısıtma (dövme, damgalama, presleme vb.), metallerin eritilmesi, ısıl işlem(tavlama, temperleme, normalleştirme, sertleştirme), kaynaklama, yüzey kaplama, metallerin lehimlenmesi.

Isıtma için dolaylı indüksiyonlu ısıtma kullanılır teknolojik ekipman(boru hatları, konteynerler vb.), sıvı ortamların ısıtılması, kaplamaların, malzemelerin (örneğin ahşap) kurutulması. İndüksiyonla ısıtma tesisatlarının en önemli parametresi frekanstır. Her proses için (yüzey sertleştirme, ısıtma yoluyla) en iyi teknolojik ve ekonomik göstergeler. İndüksiyonla ısıtma için 50Hz ila 5MHz arasındaki frekanslar kullanılır.

İndüksiyonla ısıtmanın avantajları

1) Transfer elektrik enerjisi doğrudan ısıtılan gövdeye, iletken malzemelerin doğrudan ısıtılmasına olanak tanır. Aynı zamanda ürünün sadece yüzeyden ısıtıldığı dolaylı tesisatlara göre ısıtma hızı da artar.

2) Elektrik enerjisinin doğrudan ısıtılan gövdeye aktarılması, kontak cihazlarına ihtiyaç duymaz. Bu, vakum ve koruyucu ekipman kullanıldığında otomatik üretim hattı üretim koşullarında uygundur.

3) Yüzey etkisi olgusu nedeniyle maksimum güç, öne çıkıyor yüzey katmanıısıtılmış ürün. Bu nedenle sertleşme sırasında indüksiyonla ısıtma, ürünün yüzey katmanının hızlı bir şekilde ısıtılmasını sağlar. Bu, nispeten viskoz bir göbeğe sahip parçanın yüzeyinde yüksek bir sertlik elde etmeyi mümkün kılar. Yüzey indüksiyonla sertleştirme işlemi, bir ürünün diğer yüzey sertleştirme yöntemlerine göre daha hızlı ve daha ekonomiktir.

4) İndüksiyonla ısıtma çoğu durumda verimliliği artırmaya ve çalışma koşullarını iyileştirmeye olanak tanır.

İndüksiyon eritme fırınları

Bir indüksiyon ocağı veya cihazı, birincil sargının (endüktör) alternatif bir akım kaynağına bağlandığı ve ısıtılan gövdenin kendisinin ikincil sargı görevi gördüğü bir tür transformatör olarak düşünülebilir.

İndüksiyon eritme fırınlarının çalışma süreci elektrodinamik ve termal hareket ile karakterize edilir sıvı metal bir banyoda veya potada, bileşimde homojen bir metalin elde edilmesine ve tüm hacim boyunca eşit sıcaklığının yanı sıra düşük metal atıklarına (ark fırınlarından birkaç kat daha az) katkıda bulunur.

İndüksiyon eritme fırınları, çelik, dökme demir, demir dışı metaller ve alaşımlardan şekillendirilmiş olanlar da dahil olmak üzere dökümlerin üretiminde kullanılmaktadır.

İndüksiyon eritme fırınları aşağıdakilere ayrılabilir: kanal fırınları endüstriyel frekans ve endüstriyel, orta ve yüksek frekanslı pota fırınları.

Kanal indüksiyon ocağı, genellikle endüstriyel frekansta (50 Hz) bir transformatördür. Transformatörün ikincil sargısı erimiş metalden yapılmış bir bobindir. Metal, refrakter halka şeklinde bir kanal içine yerleştirilmiştir.

Temel manyetik akı kanal metalinde bir EMF'yi indükler, EMF bir akım oluşturur, akım metali ısıtır, bu nedenle bir indüksiyon kanalı fırını, kısa devre modunda çalışan bir transformatöre benzer.

Kanal fırınlarının indüktörleri uzunlamasına bakır borudan yapılmıştır, su soğutma Ocak taşının kanal kısmı fan ile veya merkezi hava sisteminden soğutulmaktadır.

İndüksiyon kanallı fırınlar, bir metal sınıfından diğerine nadir geçişlerle sürekli çalışma için tasarlanmıştır. Kanal indüksiyon fırınları esas olarak alüminyum ve alaşımlarının yanı sıra bakır ve bazı alaşımlarının eritilmesi için kullanılır. Diğer fırın serileri, sıvı dökme demiri, demir dışı metalleri ve alaşımları kalıplara dökmeden önce tutmak ve aşırı ısıtmak için karıştırıcılar olarak uzmanlaşmıştır.

İndüksiyon pota fırınının çalışması, elektromanyetik enerjinin iletken bir yükten emilmesine dayanır. Kafes, silindirik bir bobinin (bir indüktör) içine yerleştirilmiştir. Elektrik açısından bakıldığında, bir indüksiyon potası fırını, ikincil sargısı iletken bir yük olan kısa devreli bir hava transformatörüdür.

İndüksiyon pota fırınları öncelikle toplu modda şekillendirilmiş dökümler için metallerin eritilmesinde ve ayrıca çalışma modundan bağımsız olarak, kanal fırınlarının astarı üzerinde zararlı etkiye sahip bronz gibi bazı alaşımların eritilmesi için kullanılır.

Ev tipi bir indüksiyon ocağı, nispeten küçük metal bölümlerinin eritilmesini sağlayabilir. Bununla birlikte, böyle bir demirhanenin, eritme bölgesine hava pompalayan bir bacaya veya körüğe ihtiyacı yoktur. Ve böyle bir fırının tüm yapısı üzerine yerleştirilebilir çalışma masası. Bu nedenle elektriksel indüksiyonla ısıtma mümkün olan en iyi şekilde evde metal eritmek. Ve bu yazımızda bu tür sobaların tasarımlarına ve montaj şemalarına bakacağız.

İndüksiyon ocağı nasıl çalışır - jeneratör, indüktör ve pota

Fabrika atölyelerinde demir dışı ve demirli metalleri eritmek için kanal indüksiyon fırınları bulabilirsiniz. Bu kurulumlar, yoğunluğu artıran dahili bir manyetik devre tarafından ayarlanan çok yüksek bir güce sahiptir. elektromanyetik alan ve fırın potasındaki sıcaklık.

Bununla birlikte, kanal yapıları büyük miktarda enerji tüketir ve çok fazla yer kaplar, bu nedenle evde ve küçük atölyelerde manyetik devresi olmayan bir kurulum kullanılır - demir dışı/demirli metalleri eritmek için pota fırını. Böyle bir yapıyı kendi ellerinizle bile monte edebilirsiniz çünkü pota kurulumu üç ana bileşenden oluşur:

• Potadaki elektromanyetik alanın yoğunluğunu arttırmak için gerekli olan yüksek frekanslarda alternatif akım üreten bir jeneratör. Üstelik potanın çapı, alternatif akım frekansının dalga boyuyla karşılaştırılabilirse, böyle bir tasarım, alternatif akım frekansına dönüşmeye izin verecektir. termal enerji Tesis tarafından tüketilen elektriğin yüzde 75'ine kadar.
• İndüktör, yalnızca çapın ve dönüş sayısının değil, aynı zamanda bu işlemde kullanılan telin geometrisinin de doğru bir şekilde hesaplanmasına dayanarak oluşturulan bir bakır spiraldir. Endüktör devresi, jeneratörle rezonansın bir sonucu olarak veya daha doğrusu besleme akımının frekansıyla gücü yükseltecek şekilde yapılandırılmalıdır.
• Pota, metal yapıda girdap akımlarının oluşmasıyla başlatılan tüm eritme işinin gerçekleştiği refrakter bir kaptır. Bu durumda potanın çapı ve bu kabın diğer boyutları kesinlikle jeneratör ve indüktörün özelliklerine göre belirlenir.

Herhangi bir radyo amatörü böyle bir sobayı monte edebilir. Bunu yapmak için bulması gerekiyor doğru şema ve malzeme ve parça stoklayın. Tüm bunların bir listesini aşağıdaki metinde bulabilirsiniz.

Hangi sobalar monte edilir - malzeme ve parça seçimi

Ev yapımı bir pota fırınının tasarımı, en basit laboratuvar Kukhtetsky invertörüne dayanmaktadır. Bu transistör kurulumunun devre şeması aşağıdaki gibidir:

Bu şemaya dayanarak, aşağıdaki bileşenleri kullanarak bir endüksiyon fırını monte edebilirsiniz:

• iki transistör - tercihen alan etkili tipte ve marka IRFZ44V;
• 2 milimetre çapında bakır tel;
• UF4001 markasının iki diyotu, daha da iyisi - UF4007;
• iki gaz kelebeği halkası - eski masaüstü güç kaynağından çıkarılabilirler;
• her biri 1 μF kapasiteli üç kapasitör;
• her biri 220nF kapasiteli dört kapasitör;
• 470 nF kapasiteli bir kapasitör;
• 330 nF kapasiteli bir kapasitör;
• 470 ohm'luk bir direnç için tasarlanmış bir adet 1 watt'lık direnç (veya her biri 0,5 watt'lık 2 direnç);
• 1,2 milimetre çapında bakır tel.

Ayrıca birkaç radyatöre de ihtiyacınız olacak; bunlar eski radyatörlerden çıkarılabilir. anakartlar veya CPU soğutucuları ve pil eski bir kaynaktan en az 7200 mAh kapasiteli kesintisiz güç kaynağı 12 V'ta. Peki, pota kabı bu durumda aslında buna gerek yok - soğuk uç tarafından tutulabilen fırında çubuk metal eriyecektir.

Montaj için adım adım talimatlar - basit işlemler

Kukhtetsky'nin laboratuvar invertörünün çizimini yazdırın ve masanızın üstüne asın. Bundan sonra tüm radyo bileşenlerini türüne ve markasına göre düzenleyin ve havyayı ısıtın. Radyatörlere iki transistör takın. Ve soba ile aynı anda 10-15 dakikadan fazla çalışıyorsanız, bilgisayar soğutucularını radyatörlere takın ve onları çalışan bir güç kaynağına bağlayın. IRFZ44V serisindeki transistörlerin pin şeması aşağıdaki gibidir:

1,2 milimetre bakır tel alın ve ferrit halkaların etrafına 9-10 tur yaparak sarın. Sonuç olarak boğulacaksınız. Dönüşler arasındaki mesafe, adımın düzgünlüğüne bağlı olarak halkanın çapına göre belirlenir. Prensip olarak, dönüş sayısı 7 ila 15 devir arasında değiştirilerek her şey "gözle" yapılabilir. Tüm parçaları paralel bağlayarak bir kapasitör bataryası monte edin. Sonuç olarak, 4,7 uF'lik bir pil elde etmelisiniz.

Şimdi 2 mm bakır tel kullanarak bir indüktör yapın. Bu durumda dönüşlerin çapı porselen potanın çapına veya 8-10 santimetreye eşit olabilir. Dönüş sayısı 7-8 adeti geçmemelidir. Test sırasında fırının gücü size yetersiz geliyorsa, çapı ve dönüş sayısını değiştirerek indüktörü yeniden tasarlayın. Bu nedenle, ilk birkaç aşamada indüktör kontaklarını lehimli değil sökülebilir hale getirmek daha iyidir. Daha sonra, Kukhtetsky'nin laboratuvar invertörünün çizimine dayanarak tüm elemanları PCB kartı üzerinde birleştirin. Ve güç kontaklarına 7200 mAh pil bağlayın. Hepsi bu.