Самодельная индукционная печь для плавки металла схема: Самодельная индукционная печь для плавки металла своими руками: схема и видеоинструкция

Содержание

Самодельная индукционная печь для плавки металла своими руками: схема и видеоинструкция

Уже давно мужчины стали думать о том, как создать собственную печь для плавки металла в домашних условиях. Она должна быть портативной и соответствовать всем условиям. На производстве установлены печи для плавки большого количества металла. В домашних условиях можно собрать печь для плавки до пяти килограмм алюминия. Рассмотрим, как сделать плавильню в домашних условиях.


Плавка металла в домашних условиях

Плавка металла и чугуна

Печь для плавки металла представляет собой корпус, изготовленный из шамотного кирпича. Связующим элементом является глина. Топка предназначена для горения угля. Снизу предусматривается отверстие, через которое ведется наддув в пекло. Внизу размещается чугунная решетка, которая называется колосником. На ней выкладывается кокс или уголь. Его можно снять со старой печи. Иногда огнеупорный кирпич, при формировании корпуса, укладывается на ребро. Готовая конструкция скрепляется снаружи металлическим поясом.

Печь для переплавки металлов должна иметь тигель. Это может быть эмалированный или чугунный казанок. Месторасположение тигля — рядом с горящим коксом. С целью улучшения поддува рядом устанавливают вентилятор. Оборудование применяется для выплавки стали, но можно использовать как печь для выплавки чугуна.

Сортировка

К черным металлам относят:

  • сталь,
  • чугун,
  • железо.

Лом на предприятиях сортируют по следующим критериям:

  • габариты;
  • разделение по химическому составу.


Крупные организации по переработке металлического вторсырья автоматизируют процесс сортировки, значительно ускоряя его.
Сначала из металлолома:

  • убирают примеси,
  • удаляют мусор.

Если работа проводится с крупными металлоконструкциями, то для проведения сортировки используют погрузочное оборудование.

Сортировка по химическому составу осуществляется с учетом показателя качества металла, а также по его виду. Кроме того, при сортировке разделение может проходить по факту содержания в металлоломе легирующих и углеродных компонентов.

На небольших предприятиях сортировка часто выполняется вручную, сразу на стадии приемки. Лом разделяют на:

  • тяжелый;
  • легкий;
  • средней тяжести.

Также разделяют

  • крупногабаритные элементы,
  • малогабаритные.

Сортировка необходима для подготовки лома к переплавке.

Для корректной переработки метал режут на фрагменты перед переплавкой.

Электрические печи для плавки металла

Основу такой печи составляет асбест, который можно заменить кафелем. Электроды, установленные в плавильной печи своими руками должны иметь напряжение 25 В.

Изготавливаются они в следующем порядке:

  • Вытачиваются из щеток электрического мотора.
  • Сбору сверлятся отверстия 6 мм.
  • В них пропускается провод, сечением 5 мм.
  • Для закрепления проводки вбивается гвоздь.
  • С целью улучшения контакта с графитом, напильником, делаются насечки.

В качестве теплоизолятора, внутри печи выкладывается слюда. При подключении к сети нужно использовать понижающий трансформатор. После изготовления, печь включается и работает некоторое время в холостом режиме.

Вольфрам — 19,29 г/см³


Считается одним из самых плотных элементов в мире. В дополнение к своим исключительным свойствам (высокая теплопроводность и электропроводность, очень высокая стойкость к воздействию кислот и истиранию) вольфрам также отличается тремя уникальными свойствами:

  • После углерода он имеет самую высокую температуру плавления — плюс 3422 ° C. А его температура кипения — плюс 5555 ° C, эта температура примерно сопоставима с температурой поверхности Солнца.
  • Сопровождает оловянные руды, однако препятствует выплавке олова, переводя его в пену шлаков. За это и получил свое название, которое в переводе с немецкого означает «волчьи сливки».
  • Вольфрам имеет самый низкий коэффициент линейного расширения при нагревании из всех металлов.

Муфельная печь

Муфельные печи часто используются для термообработки деталей. Такое оборудование характеризуется большим температурным диапазоном, от 20 до 1000 градусов.

Муфельная печь для закалки металла работает на разных видах энергии. Однако в домашних условиях лучше применять агрегат, работающий на электроэнергии. Закаливание ведется в муфеле печи.

Муфельная печь своими руками изготавливается за несколько этапов:

  • Изготовление муфеля ведется из шамотного кирпича. Из-за круглой формы корпуса печи, у них скашиваются углы. В каждом кирпиче выбираются канавки, куда ведется закладка спирали.
  • Если муфельная печь для плавки изготавливается из духовки, то внутри она обкладывается огнестойким кирпичом. В кладке прорезаются канавки для спирали.
  • Изготовленная из огнеупорного кирпича камера, помещается в корпус, сделанный из стали. На дно укладывается изоляция. Зазор между боковыми стенками камеры и корпуса составляет 4 см, куда вставляется утеплитель. Верх состоит из 2 слоев металла и утеплителя.
  • В корпусе сверлятся отверстия, и через них выводятся концы спирали, которые подключаются к сетевому кабелю.
  • В случае использования духовки, утеплитель не требуется. Он в ней уже предусмотрен.

Как плавить сталь в домашних условиях

Термообработка металлов – это один из основных способов улучшения их механических и физико-химических характеристик: твердости, прочности и других.

Одним из видов термообработки является закалка. Она успешно применялась человеком кустарным способом еще с давних времен. В Средневековье этот способ термической обработки использовали, чтобы улучшить прочность и твердость металлических предметов быта: топоров, серпов, пил, ножей, а также боевого оружия в виде копий, сабель и других.

И сейчас используют такой способ улучшения характеристик металла, не только в промышленных масштабах, но и в домашних условиях, в основном для закалки металлических предметов быта.

Что такое закалка металлов и ее виды

Под закалкой понимают вид термообработки металла, состоящий из его нагрева до температуры, при достижении которой наступает изменение структуры кристаллической решетки (полиморфное превращение) и дальнейшего ускоренного охлаждения в воде или масляной среде. Целью такой термообработки является повышение твердости металла.

Применяется также закалка, при которой температура нагрева металла не дает состояться полиморфному превращению. В этом случае фиксируется его состояние, которое свойственно металлу при температуре нагрева. Это состояние называют пересыщенным твердым раствором.

Технологию закалки с полиморфным превращением используют в основном для изделий из стальных сплавов. Цветные металлы подвергают закалке без достижения полиморфного изменения.

После такой обработки стальные сплавы становятся тверже, но при этом они приобретают повышенную хрупкость, теряя пластичность.

Чтобы снизить нежелательную хрупкость после нагрева с полиморфным изменением, применяется термообработка, называемая отпуском. Она проводится при более низкой температуре с постепенным дальнейшим охлаждением металла. Таким способом снимается напряжение металла после процесса закаливания, и уменьшается его хрупкость.

При закалке без полиморфного превращения нет проблемы с излишней хрупкостью, но твердость сплава не достигает требуемого значения, поэтому при повторной термической обработке, называемой старением, ее наоборот повышают за счет распада пересыщенного твердого раствора.

Особенности закалки стали

Закаливаются в основном нержавеющие стальные изделия и сплавы, предназначенные для их изготовления. Они имеют мартенситную структуру и характеризуются повышенной твердостью, приводящей к хрупкости изделий.

Если провести термообработку таких изделий с нагревом до определенной температуры с последующим быстрым отпуском, то можно добиться повышения вязкости. Это позволит использовать такие изделия в различных сферах.

Виды закаливания сталей

В зависимости от предназначения нержавеющих изделий, можно провести закалу всего предмета или только той его части, которая должна быть рабочей и иметь повышенные прочностные характеристики.

Поэтому закалку нержавеющих изделий подразделяют на два способа: глобальный и локальный.

:

Охлаждающая среда

Достижение необходимых свойств нержавеющих материалов во многом зависит от выбора способа их охлаждения.

Разные марки нержавеющих сталей подвергаются охлаждению по-разному. Если низколегированные стали охлаждают в воде или ее растворах, то для нержавеющих сплавов для этих целей применяют масляные растворы.

Важно: При выборе среды, в которой проводят охлаждение металла после нагрева, следует учитывать, что в воде охлаждение проходит быстрее, чем в масле! Например, вода температурой 18°C способна охладить сплав на 600°C за секунду, а масло всего на 150°C.

Для того, чтобы получить высокую твердость металла, охлаждение проводят в проточной холодной воде. Также для повышения эффекта закалки для охлаждения готовят соляной раствор, добавляя в воду около 10% поваренной соли, или используют кислотную среду, в которой не менее 10% кислоты (чаще серной).

Кроме выбора охлаждающей среды немаловажным является режим и скорость охлаждения. Скорость снижения температуры должна быть не меньше 150°C за секунду. Таким образом, за 3 секунды температура сплава должна снизиться до 300°C. Дальнейшее снижение температуры может проводиться с любой скоростью, т. к. зафиксированная в результате быстрого охлаждения структура при низких температурах уже не разрушится.

Важно: Слишком быстрое охлаждение металла приводит к его излишней хрупкости! Это следует учитывать при самостоятельной закалке.

Различают следующие способы охлаждения:

  • С использованием одной среды, когда изделие помещают в жидкость и держат там до полного охлаждения.
  • Охлаждение в двух жидких средах: масле и воде (или солевом растворе) для нержавеющих сталей. Изделия из углеродистых сталей сначала охлаждают в воде, т. к. она является быстро охлаждающей средой, а потом в масле.
  • Струйным методом, когда деталь охлаждается струей воды. Это очень удобно, когда требуется закалить определенную область изделия.
  • Методом ступенчатого охлаждения с соблюдением температурных режимов.

Температурный режим

Правильный температурный режим проведения закалки нержавеющих изделий является важным условием их качества. Для достижения хороших характеристик их равномерно прогревают до 750-850°C, а потом быстро проводят охлаждение до температуры 400-450°C.

Важно: Нагрев металла выше точки рекристаллизации приводит к крупнозернистому строению, ухудшающему его свойства: излишней хрупкости, приводящей к растрескиванию!

Для снятия напряжения после нагрева до нужной температуры упрочнения металла, иногда используют поэтапное охлаждение изделий, постепенно снижая температуру на каждом из этапов нагрева. Такая технология позволяет полностью снять внутренние напряжения и получить прочное изделие с нужной твердостью.

Как закалить металл в домашних условиях

Пользуясь элементарными знаниями, можно провести закалку стали в домашних условиях. Нагревание металла обычно проводят с помощью костра, муфельных электропечей или горелок с использованием газа.

Закалка топора на костре и в печи

Если требуется придать дополнительную прочность бытовым инструментам, например, сделать топор более прочным, то самый простой способ его закалки можно провести в домашних условиях.

На топорах при изготовлении ставится клеймо, по которому можно узнать марку стали. Мы рассмотрим процесс закалки на примере инструментальной стали У7.

Плавка алюминия

Изготовить печь для плавки алюминия своими руками вещь реальная. В промышленном производстве, агрегаты с названием — печи карусельного типа — очень дорогостоящие.

Чтобы понять, как сделать печь для плавки алюминия, нужно понять их принцип действия. Существует несколько видов, где проводится плавление цветного металла.

Мини-печь

Берется автомобильный диск и закапывается в землю так, чтобы верхний срез не выступал наружу. Посередине изготавливается отверстие для патрубка. Один конец пропускается в отверстие, а другой выводится наружу. На него одевается кулер, для нагнетания воздуха. Плавильня заполняется углями и алюминиевым ломом. Подается воздух и температура поднимается.

Металлический бак

Изготовить печь для алюминия можно из металлического бака. Например, корпуса стиральной машины с вертикальной загрузкой. Внутренняя часть конструкции выкладывается огнеупорным кирпичом. Снизу монтируется труба для подачи воздуха. Таким образом, получается переносное оборудование.

Из бутылки

Один из необычных способов, каким расплавляют алюминий. Вокруг бутылки наматывается проволока нихром. Предварительно поверхность бутылки смазывается маслом. Сверху наносится смесь жидкого стекла и глины. Просушивание ведется в течение недели. Затем наматывается еще слой проволоки и наносится глина. После 7 дней, бутылка вынимается и остается только термостойкая оболочка. К концам проволоки подключается напряжение для накаливания нихрома, а в очаг загружается сырье.

Алюминиевая промышленность

Крупной отраслью в цветной металлургии считается алюминиевая промышленность. В России все центры производства алюминия расположены на небольшом расстоянии от гидроэлектростанций.

Алюминий обладает высокими конструктивными свойствами, он легкий и прочный. Благодаря этому он широко используется в машиностроении, строительстве. Сплавы из алюминия по своей прочности не уступают стали.

Плавка свинца

Электрическая печь для плавки свинца состоит из следующих элементов:

  • Круглый кожух, сделанный из нержавейки, внутри которого проложен утеплитель. Он прикреплен кронштейнами к стене.
  • Снизу подводится промышленный ТЕН.
  • Сверху расположен клапан поворотного типа.
  • Датчик, который находится на расстоянии 3 см от дна.
  • Сбоку расположен температурный регулятор.

Устанавливая регулятор на определенную температуру, прогреваем прибор. Находящийся внутри свинец плавится. В конце плавки, под низ подводится форма и открывается клапан. Расплавленный свинец заполняет внутреннее пространство формы.

Тантал — 16,67 г/см³


Десятую строчку в рейтинге занимает синевато-серый, очень твердый металл со сверхвысокой температурой плавления. Несмотря на свою твердость он пластичен, как золото.

Тантал является важным компонентом во многих современных технологиях. В частности, он используется для производства конденсаторов, которые применяются в компьютерной технике и мобильных телефонах.

Плавка меди

В домашних условиях для плавки меди можно использовать материал пенобетон. Вырезается из такого материала 2 цилиндра, диаметром 100 мм. Высота одного 100 мм, а второго 15. Накладывая один на другой, сверлится посередине отверстие диаметром 15 мм. В большем цилиндре, посередине, изготавливается отверстие в виде воронки на глубину 85 мм. В середине цилиндра, с наружной стороны, прорезается канавка и ведется стяжка проволокой. Она нужна для того, чтобы деталь не развалилась от температуры.

На газовую плиту, ставится переходник. Сверху располагается больший цилиндр так, чтобы конусная воронка была направлена вверх. Сверху накрывается маленьким цилиндром с отверстием. Зажигая горелку, опускают кусочек медного стержня в маленькое отверстие до упора в стенку воронки. Через минуту стержень расплавится.

Никель-кобальтовая промышленность

Эта группа очень зависит от источника сырья. Основные металлургические заводы расположены:

  • Кольский полуостров – заложение сульфидно-никелевых руд.
  • Низовье Енисея – громоздится крупный завод, в Норильске. На нем занимаются производством платины, никеля, меди, кобальта.
  • Предприятия, расположенные на хребте Урала, занимаются прежде всего переработкой окисленных руд.

Плавка золота и серебра

Печь для плавки золота легко сделать в домашних условиях. Она применима и для плавки серебра.

Порядок работы следующий:

  • Берется шамотный кирпич и разрезается на 2 части. Победитовым сверлом диаметра 48 мм, делается в одной половинке, в середине, сквозное отверстие. А во второй отверстие сверлится на половину высоты.
  • Через отверстие, проводится спираль и обе половинки стягиваются болтами, отверстия для которых сверлятся с боков.
  • Сверху устанавливается графитовый тигель.
  • Изготавливается металлический каркас и обе половинки вставляются в него.
  • Все боковые зазоры замазываются глиной.
  • К выведенным концам спирали подводится напряжение.
  • В тигель бросаются куски золота или серебра.
  • В процессе нагрева идет расплавление цветного металла.

Изготовление печей для плавки металла своими руками процесс сложный, но выполнимый. Для этого нужно изучить характеристики видов оборудования. Определиться какое из них наиболее предпочтительно к данным условиям. Затраты на изготовление быстро себя окупят.

Как расплавить сталь в домашних условиях — Справочник металлиста

В отличие от промышленного оборудования, самодельная печь для плавки металла — компактное приспособление. На таком портативном оборудовании можно вести выплавку, закалку или плавку цветных металлов.

Плавление меди в домашних условиях: пошаговая инструкция, видео

Изделия из меди активно используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту.

В связи с этим вполне естественно, что у многих умельцев возникает вопрос о том, как расплавить медь и в домашних условиях изготавливать из нее различные изделия методом литья.

Знание такой технологии, которая известна человечеству еще с древних времен, позволяет создавать различные предметы не только из меди, но и из ее сплавов – латуни и бронзы.

Плавка меди в самодельной печке

Понятие о шкале температур

Некоторые неметаллические предметы тоже обладают похожими свойствами. Самым распространённым является вода. Относительно свойств жидкости, занимающей господствующее положение на Земле, была разработана шкала температур. Реперными точками признаны температура изменения агрегатных состояний воды:

  1. Превращения из жидкости в твердое вещество и наоборот приняты за ноль градусов.
  2. Кипения (парообразования внутри жидкости) при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.) принята за 100 ⁰С.

Внимание! Кроме шкалы Цельсия на практике измеряют температуру в градусах Фаренгейта и по абсолютной шкале Кельвина. Но при исследовании свойств металлических предметов другие шкалы используют довольно редко.

Козырьки и навесы. Наружные и внутренние лестницы. Комплектующие

Индукционные печи были изобретены аж в 1887 году. И уже через три года появилась первая промышленная разработка, с помощью которой плавили различные металлы. Хотелось бы отметить, что в те далекие годы эти печи были в диковинку. Все дело в том, что ученые того времени не совсем понимали, какие процессы происходят в ней. Сегодня в этом разобрались. Нас же в этой статье будет интересовать тема – индукционная печь своими руками. Насколько проста ее конструкция, можно ли в домашних условиях собрать этот агрегат?

Принцип работы

Начинать сборку надо, разобравшись в принципе работы и устройстве прибора. С этого и начнем. Обратите внимание на рисунок выше, по нему и будем разбираться.

В состав прибора входят:

  • Генератор G, который создает переменный ток.
  • Конденсатор С вместе с катушкой L создает колебательный контур, который и обеспечивает установку высокой температурой.

    Внимание! В некоторых конструкциях используется так называемый автоколебательный генератор. Это дает возможность убрать из схемы конденсатор.

  • Катушка в окружающем пространстве образует магнитное поле, в котором присутствует напряжение, обозначенное на нашем рисунке буквой «Н». Само магнитное поле существует в свободном пространстве, а может замыкаться через ферромагнитный сердечник.
  • Оно же действует и на шихту (W), в которой создает магнитный поток (Ф). Кстати, вместо шихты может быть установлена какая-нибудь заготовка.
  • Магнитный поток индуцирует вторичное напряжение, равное 12 В. Но это происходит лишь в том случае, если W является электропроводящим элементом.
  • Если нагреваемая заготовка большая и цельная, то внутри нее начинает действовать так называемый ток Фуко. Он вихревого типа.
  • При этом вихревые токи передают от генератора через магнитное поле тепловую энергию, тем самым нагревая заготовку.

Электромагнитное поле достаточно широкое. И даже многоступенчатость преобразования энергии, которое присутствует в самодельных индукционных печах, обладает максимальным КПД – до 100%.

Тигельная печь

Разновидности

Существуют две основные конструкции индукционных печей:

  • Канальные.
  • Тигельные.

Не будем здесь расписывать все их отличительные особенности. Просто отметим, что канальный вариант – это конструкция, которая похожа на сварочный аппарат. К тому же, чтобы плавить металл в таких печах, приходилось оставлять немного расплава, без которого процесса просто не получалось. Второй вариант – это усовершенствованная схема, где используется технология без остаточного расплава. То есть, тигель просто устанавливается прямо в индуктор.

Как это работает

Зачем дома нужна такая печь?

Вообще, вопрос достаточно интересен. Давайте рассмотрим вот такую ситуацию. Существует достаточно большое количество советских электрических и электронных приборов, в которых использовались золотые или серебряные контакты.

Изъять эти металлы можно разными способами. Один из них – индукционная печка.

То есть, берете контакты, складываете их в узкий и длинный тигель, который устанавливаете в индуктор. Через минут так 15-20, снизив мощность, остудив аппарат и разбив тигелек, вы получите стержень, на конце которого вы обнаружите золотой или серебряный кончик. Срезаете и сдаете в ломбард.

Хотя необходимо отметить, что с помощью этого самодельного агрегата можно проводить различные процессы с металлами. К примеру, можно провести закалку или отпуск.

Катушка с батарейкой (генератором)

Компоненты печки

В разделе «Принцип работы» мы уже упоминали о всех частях индукционной печи. И если с генератором все понятно, то с индуктором (катушкой) надо бы разобраться. Для нее подойдет медная трубочка. Если вы собираете аппарат мощностью 3 кВт, то вам потребуется трубка диаметром 10 мм. Сама же катушка скручивается диаметром 80-150 мм, при количестве витков от 8 до 10.

Обратите внимание, что витки медной трубки не должны соприкасаться друг с другом. Оптимальное расстояние между ними 5-7 мм. Сама катушка не должна касаться экрана. Расстояние между ними – 50 мм.

Обычно промышленные индукционные печи имеют узел охлаждения. В домашних условиях сделать такое невозможно. Но для агрегата мощностью 3 кВт работа до получаса ничем не грозит. Правда, со временем на трубке будет образовываться медная окалина, которая снижает КПД прибора. Так что периодически катушку придется менять.

Генератор

В принципе, сделать генератор своими руками – не проблема. Но это возможно лишь в том случае, если вы обладаете достаточными знаниями в радиоэлектронике на уровне среднего радиолюбителя. Если таковых знаний нет, тогда забудьте об индукционной печке. Самое главное, что и эксплуатировать этот прибор тоже надо умеючи.

Если вы встали перед дилеммой выбора схемы генератора, тогда примите один совет – у него должен отсутствовать жесткий спектр тока. Для того чтобы было понятнее, о чем идет речь, предлагаем самую простую схему генератора для индукционной печи на фотографии снизу.

Схема генератора

Необходимые знания

Электромагнитное поле действует на все живое. В качестве примера можно привести мясо в микроволновке. Поэтому стоит позаботиться о безопасности. И, неважно, вы собираете печь и тестируете ее или работаете на ней. Есть такой показатель, как плотность потока энергии. Так вот он зависит от именно от электромагнитного поля. И чем выше частота излучения, тем хуже человеческому организму.

Во многих странах приняты меры безопасности, в которых учитывается плотность потока энергии. Есть разработанные допустимые пределы. Это 1-30 мВт на 1 м² тела человека. Эти показатели действуют, если облучение происходит не больше одного часа в сутки. Кстати, установленный оцинкованный экран снижает плотность потолка в 50 раз.

Не забудьте оценить статью.

Сам принцип работы индукционной печи состоит в том, что тепло для плавки получают из электричества, которое вырабатывается переменным магнитным полем. В таких печах происходит преобразование энергии от электромагнитной, далее в электрическую и в конечном итоге в тепло. Как же делается индукционная печь своими руками?

Такие печи делят на два типа:

  1. Тигельные. В таких печах индуктор и сердечник находятся внутри металла. Такой тип печей используют в промышленных плавильнях, для плавки меди, алюминия, чугуна, стали, а также на ювелирных заводах для плавки драгоценных металлов.
  2. Канальные. В таком виде печей индуктор и сердечник находятся вокруг металла.

По сравнению с котлами или же другими печками, индукционные печи имеют ряд преимуществ:

  • моментально разогреваются;
  • фокусируют энергию в заданном диапазоне;
  • экологически чистое устройство и относительная безопасность;
  • отсутствует угар;
  • огромные возможности регулировки температуры и емкости;
  • однородность металла, который плавится.

Индукционные печи также применяют для отопления. Это удобный и в то же время бесшумный метод отопления.

Не требует специального помещения для котла. На греющем элементе накипь не скапливается, а для циркуляции по отопительной системе можно использовать любую жидкость, будь то масло, вода и другие. Также печь долговечна, так как минимально изнашивается. Как и говорилось ранее, она очень экологична, ведь нет никаких вредных выбросов в воздух, а также отвечает всем требованиям пожарной безопасности.

Сбор информации

Человеку, который понимает, как прочитать и понять электрическую схему, будет не сложно разобраться, как сделать подобную индукционную печь. В сети Интернет вы увидите десятки, а то и сотни вариантов изготовления различных индукционных печей с использованием домашнего хлама, например, из старой микроволновки или сварочного инвертора.

Обязательно помните, что электрический ток – вещь опасная. И для изготовления индукционной печи нужно иметь представления о том, что такое нагрев с помощью индукции. Желательно, чтобы с вами был человек, который хорошо понимает хотя бы основы электротехники или имеет опыт работы с электрооборудованием.

Принцип работы

Основа работы такой печки – это извлечение тепла из электрического тока, которое вырабатывает переменное магнитное поле с помощью катушки индуктивности. Выходит, мы получаем тепло сначала из электромагнитной энергии, а потом с электрической. Замкнутость токов, которые текут по виткам индуктора (катушке индуктивности), выделяет тепло и прогревает металл изнутри.

Такая печь может работать иметь упрощенный вариант и работать от домашней сети 220В. Но для этого требуется выпрямитель, то есть адаптер.

Устройство печи

Конструкция индукционного прибора похоже на трансформатор. В нем первичная обмотка питается переменным током, а вторичная служит нагреваемым телом.

Самым простым индуктором считается изолированный проводник (имеющий вид спирали или сердечника), который расположен на поверхности металлической трубы или внутри нее.

Вот некоторые узлы, которые работают по индукции:

  • индуктор;
  • отсек для плавильной печи;
  • нагревающий элемент для обогревательной печи;
  • генератор;
  • корпус.

Индукционные нагреватели можно разделить на промышленные и бытовые. Одним из основных способов выработки тепла для плавления металла в металлургической промышленности являются печи индукционного типа. Приборы, работающие по индукционному принципу, являются сложным электрооборудованием и продаются в широком ассортименте.

Технология индукции заложена в основе таких приборов из нашей повседневности как микроволновки, электродуховки, индукционные кухонные плиты, водогрейные котлы, печи системы отопления. Кухонные плиты с индукционным принципом работы удобны, практичны и экономичны, но требуют применения специальной посуды .

Наиболее распространены в быту печи с индукционным принципом работы для обогрева помещений. Вариантами такого обогрева являются котельные установки или автономные агрегаты. В ювелирном деле и в небольших мастерских незаменимы индукционные печи небольшого размера для плавления металла.

Достоинства плавления

Индукционный нагрев является прямым, бесконтактным и его принцип позволяет использовать выработанное тепло с максимальной эффективностью. Коэффициент полезного действия (КПД) при использовании этого способа стремится к 90%. Во время процесса плавления происходит тепловое и электродинамическое движение жидкого металла, что способствует равномерной температуры по всему объёму однородного материала.

Технологический потенциал таких устройств создаёт преимущества:

  • быстродействие – сразу после включения можно использовать;
  • высокая скорость процесса плавления;
  • возможность регулировки температуры расплава;
  • зонная и фокусированная направленность энергии;
  • однородность расплавленного металла;
  • отсутствие угара от легирующих элементов;
  • экологическая чистота и безопасность.

Преимущества обогрева

Схемы

Мастеру, умеющему читать электрические схемы, вполне по силам сделать печь для обогрева или индукционную плавильную печь своими руками. Целесообразность монтажа самодельного агрегата каждый мастер должен определять для себя сам. Также необходимо хорошо представлять потенциальную опасность от неграмотно выполненных подобных конструкций.

Для создания работоспособной печи без готовой схемы надо иметь представление об основах физики индукционного нагрева. Без определённых знаний конструировать и монтировать подобный электроприбор не представляется возможным. Конструирование устройств состоит из разработки, проектирования, составления схемы.

Для тех разумных хозяев, кому нужна безопасная индукционная печь, схема особенно важна, так как объединяет все наработки домашнего умельца. Такие популярные приборы, как индукционные печи, схемы сборки имеют разнообразные, где мастера имеют возможность выбора:

  • ёмкости печи;
  • рабочей частоты;
  • способа футеровки.

Характеристики

При создании индукционной плавильной печи своими руками необходимо учитывать определённые технические характеристики , влияющие на скорость плавления металла:

  • генераторная мощность;
  • импульсная частота;
  • потери на вихревые потоки;
  • гистерезисные потери;
  • интенсивность теплопередачи (охлаждение).

Принцип работы

Основа работы индукционной печи — получение тепла от электричества, вырабатываемого переменным электромагнитным полем (ЭМП) катушкой индуктивности (индуктором). То есть электромагнитная энергия преобразуется в вихревую электрическую, а затем в тепловую.

Замкнутые внутри тел (вихревые) токи выделяют тепловую энергию, которая нагревает металл изнутри. Многоступенчатое преобразование энергии не снижает эффективности работы печи. Из-за простого принципа работы и возможности самостоятельной сборки по схемам повышается рентабельность использования таких приборов.

Эти эффективные устройства в упрощённом варианте и с уменьшенными габаритами работают от стандартной сети в 220В, но необходимо наличие выпрямителя. В таких устройствах возможно нагревание и плавление только электропроводящих материалов.

Конструкция

Индукционное устройство своего рода трансформатор, в котором питаемый от источника переменного тока индуктор — первичная обмотка , нагреваемое тело – вторичная обмотка.

Наипростейшим индуктором нагрева низкой частоты можно считать изолированный проводник (прямая сердцевина или спираль), расположенный по поверхности или внутри металлической трубы.

Основными узлами устройства , работающего по принципу индукции, считают:

Питание от генератора запускает мощные токи различной частоты в индуктор, который создаёт электромагнитное поле. Это поле является источником вихревых токов, которые поглощаются металлом и расплавляют его.

Система отопления

При монтаже самодельных индукционных нагревателей в системе отопления мастера нередко используют недорогие модели сварочных инверторов (преобразователи постоянного напряжения в переменное). Потребление энергии инвертором большое, поэтому для постоянной работы таких систем нужен кабель сечением 4–6 мм2 вместо обычных 2,5 мм2.

Такие системы отопления должны быть закрытыми и управляться автоматически. Также для безопасности работы необходим насос для принудительной циркуляции теплоносителя, приспособления для отвода попавшего в систему воздуха, манометр. От потолка и пола нагреватель должен находиться на расстоянии не менее 1 м, а от стен и мебели не менее 30 см.

Генератор

Питание от установки промышленной частоты в 50 Гц получают индукторы в заводских условиях. А от генераторов и преобразователей высокой, средней и низких частот (индивидуальных источников питания) индукторы работают и в быту. Наиболее эффективно привлечение к сборке высокочастотных генераторов. В индукционных мини-печах могут использоваться токи разных частот .

Генератор переменного тока не должен давать жёсткий спектр тока. По одной из наиболее популярных схем сборки индукционных печей в бытовых условиях рекомендуется частота генератора 27,12 МГц. Собирают один из таких генераторов из деталей:

  • 4 тетрода (электронные лампы) большой мощности (марки 6п3с), с параллельным подключением;
  • 1 неоновая дополнительная — индикатор готовности устройства к работе.

Индуктор

Различные модификации индуктора могут быть представлены в форме трилистника, восьмёрки и в других вариантах. Центром узла является электропроводящая графитовая или металлическая заготовка, вокруг которой наматывается проводник.

До высоких температур хорошо разогреваются графитовые щётки (плавильные печи) и нихромовая спираль (нагревательный прибор). Проще всего изготавливается индуктор виде спирали, внутренний диаметр которой 80–150 мм. Материалом для нагревательной змейки проводника также зачастую служит медная трубка или провод ПЭВ 0,8.

Количество витков нагревательной катушки должно быть не менее 8–10. Необходимое расстояние между витками 5–7 мм, а диаметр медной трубки обычно составляет 10 мм. Минимальный зазор между индуктором и другими частями прибора должен быть не менее 50 мм.

Виды

Различают виды индукционных печей своими руками:

  • канальные – расплавляемый металл располагается в жёлобе вокруг сердечника индуктора;
  • тигельные – металл находится в вынимаемом тигле внутри индуктора.

На больших производствах канальные печи работают от устройств промышленной частоты, а тигельные печи на промышленной, средней и высокой частоте. В металлургической промышленности тигельный тип печей используется при выплавке:

  • чугуна;
  • стали;
  • меди;
  • магния;
  • алюминия;
  • драгоценных металлов.

Канальный вид индукционных печей применяют при выплавке:

  • чугуна;
  • различных цветных металлов и их сплавов.

Канальные

Индукционная печь канального типа должна иметь при своём разогреве электропроводящее тело в зоне тепловыделения. При первичном запуске такой печи внутрь зоны плавления заливают расплавленный металл или вставляют заготовленный металлический шаблон. По завершении плавки металла сырьё сливают не полностью, оставляя «болото» на следующую плавку.

Тигельные

Тигельные индукционные печи наиболее популярны у мастеров, потому что просты в исполнении. Тигля — специальная вынимаемая ёмкость, помещаемая в индуктор вместе с металлом для последующего нагрева или плавления. Тигля может быть изготовлена из керамики, стали, графита и многих других материалов. Отличается от канального типа отсутствием сердечника.

Охлаждение

Увеличивает эффективность работы плавильной печи в промышленных условиях и в бытовых небольших приборах заводского изготовления охлаждение. В случае непродолжительной работы и малой мощности самодельного прибора можно обойтись и без этой функции.

Самостоятельно выполнить задачу охлаждения домашнему мастеру не представляется возможным. Окалина на меди может привести к утрате работоспособности прибора, поэтому потребуется регулярная замена индуктора.

В промышленных условиях применяется водяное охлаждение, при помощи антифриза, а также комбинируют с воздушным. Принудительное воздушное охлаждение в самодельных бытовых приборах неприемлемо, так как вентилятор может перетянуть на себя ЭМП, что приведёт к перегреву корпуса вентилятора и понижению КПД печи.

Безопасность

При работе с печью следует остерегаться термических ожогов и учитывать высокую пожарную опасность прибора. При работе приборов их запрещается перемещать. Особенно предусмотрительными надо быть при установке печей обогрева в жилых помещениях.

ЭМП воздействует и разогревает всё окружающее пространство и эта особенность тесно связана с мощностью и частотой излучения прибора. Мощные промышленные устройства могут воздействовать на металлические детали рядом с собой, на ткани людей, на предметы в карманах одежды.

Необходимо учитывать возможное воздействие таких приборов во время работы на людей с имплантированными кардиостимуляторами. При покупке приборов с индукционным принципом работы необходимо внимательно прочитать инструкцию по эксплуатации.

Сейчас печи с индукционной системой повсеместно используются в процессе плавки металлов. Ток, производимый в поле индуктора, способствует нагреву вещества, и эта особенность таких устройств является не только основной, но и важнейшей. Обработка приводит к тому, что вещество претерпевает несколько превращений. Первым этапом преобразования является электромагнитная стадия, после нее электрическая, а потом и тепловая. Температура, которую выделяет печка, применяется практически без остатка, поэтому такое решение является самым лучшим среди всех прочих. Многих может заинтересовать печь изготовленная. Далее будет рассказано о возможностях реализации подобного решения.

Типы печей для плавки металлов

Этот вид оборудования можно условно разделить на основные категории. У первой в качестве основания выступает сердечный канал, а металл размещается в таких печах кольцевым способом вокруг индуктора. У второй категории нет такого элемента. Этот вид имеет название тигля, и металл тут размещается внутри самого индуктора. Замкнутый сердечник в этом случае использовать технически невозможно.

Базовые принципы

Плавильная печь в данном случае работает на базе явления магнитной индукции. И тут имеется несколько компонентов. Индуктор — это важнейшая составляющая этого приспособления. Он представляет собой катушку, проводниками в которой служат не обычные провода, а медные трубки. Это требование выставляет сама конструкция плавильных печей. Ток, который проходит в индукторе, порождает магнитное поле, оказывающее воздействие на тигель, внутри которого расположен металл. В этом случае на материал возложена роль вторичной трансформаторной обмотки, то есть сквозь него проходит ток, нагревающий его. Так и осуществляется плавление, даже если сделана индукционная печь своими руками. Как построить такой тип печи и увеличить ее эффективность? Это важный вопрос, на который есть ответ. Использование токов повышенной частоты позволяет заметно увеличить степень эффективности оборудования. Для этого уместно использовать специальные блоки питания.

Особенности индукционных печей

Этот тип оборудования обладает определенными характерными чертами, которые являются как преимуществами, так и недостатками.

Так как распределение металла должно быть равномерным, полученный материал характеризуется хорошей однородной массой. Этот тип печи работает за счет транспортировки энергии по зонам, при этом представлена и функция фокусировки энергии. Для использования доступны такие параметры, как емкость, рабочая частота и способ футеровки, а также регуляция температуры, при которой происходит плавление металла, что заметно облегчает рабочий процесс. Имеющийся технологический потенциал печи создает высокий темп плавки, устройства являются экологически чистыми, совершенно безопасными для человека и готовыми к работе в любой момент.

Самым заметным недостатком такого оборудования является сложность его чистки. Так как нагревание шлака происходит исключительно за счет тепла, выделяемого металлом, этой температуры не хватает для обеспечения его полноценного использования. Высокая разница в температуре металла и шлака не позволяет делать процесс удаления отходов максимально простым. В качестве еще одного недостатка принято выделять зазор, из-за которого требуется всегда уменьшать толщину футеровки. Из-за таких действий спустя некоторое время она может оказаться неисправной.

Использование индукционных печей в промышленных масштабах

В промышленности чаще всего встречаются тигельные и канальные индукционные печи. В первых осуществляется плавка любых металлов в произвольных количествах. Емкости для металла в таких вариантах способны умещать до нескольких тонн металла. Конечно, индукционные плавильные печи своими руками в данном случае сделать невозможно. Канальные печи предназначены для выплавки цветных металлов разных видов, а также чугуна.

Этой темой часто интересуются любители радио-проектирования и радио-технологий. Сейчас становится понятно, что создавать индукционные печи своими руками — это вполне реально, а сделать это удавалось очень многим. Однако для создания подобного оборудования требуется воплотить в жизнь действие электрической схемы, которая содержала бы прописанные действия самой печи. Подобные решения требуют привлечения способных производить волновые колебания. Простая индукционная печь своими руками по схеме может быть построена с использованием четырех электронных ламп в комбинации с одной неоновой, подающей сигнал о том, что система готова к работе.

В данном случае ручка конденсатора переменного тока размещается не внутри прибора. Благодаря этому может быть создана индукционная печь своими руками. Схема прибора подробно описывает расположение каждого отдельного элемента. Убедиться в том, что устройство получилось достаточно мощным, можно, если воспользоваться отверткой, которая должна доходить до раскаленного состояния буквально за несколько секунд.

Особенности

Если вами создается индукционная печь своими руками, принцип работы и сборка которой изучается и производится по соответствующей схеме, вам стоит знать, что на скорость плавления в данном случае может повлиять один или несколько факторов, перечисленных далее:

Импульсная частота;

Гистерезисные потери;

Генераторная мощность;

Период выхода тепла наружу;

Потери, связанные с возникновением вихревых токов.

Если вами собирается печь индукционная своими руками, то при использовании ламп требуется помнить, что их мощность должна распределяться так, чтобы четырех штук было достаточно. При использовании выпрямителя получится сеть примерно в 220 В.

Бытовое применение печей

В быту такие устройства используются достаточно редко, хотя подобные технологии можно встретить в отопительных системах. Их можно увидеть в форме микроволновых духовок и В среде новых технологий данная разработка нашла широкое применение. К примеру, использование вихревых индукционных токов в индукционных плитах позволяет готовить огромное разнообразие блюд. Так как для разогрева им требуется очень мало времени, конфорку нельзя включить, если на ней ничего не стоит. Однако для использования таких особых и полезных плит требуется специальная посуда.

Процесс сборки

Индукционная своими руками состоит из индуктора, который представляет собой соленоид, произведенный из водоохлаждаемой медной трубки и тигля, который может быть изготовлен из керамических материалов, а иногда из стали, графита и прочих. В таком устройстве можно выплавлять чугун, сталь, драгоценные металлы, алюминий, медь, магний. Индукционные печи своими руками изготавливаются с емкостью тигля от пары килограмм до нескольких тонн. Они могут быть вакуумными, газонаполненными, открытыми и компрессорными. Питаются печи токами высокой, средней и низкой частоты.

Итак, если вас интересует индукционная печь своими руками, схема предполагает использование таких основных узлов: плавильной ванны и индукционной единицы, в которую включаются подовый камень, индуктор и магнитный сердечник. Канальная печь отличается от тигельной тем, что электромагнитная энергия преобразуется в тепловую в канале тепловыделения, в котором постоянно должно быть электропроводящее тело. Чтобы произвести первичный пуск канальной печи, в нее заливают расплавленный металл либо вставляют шаблон из материала, способного расправиться в печи. Когда плавка завершается, металл сливается не полностью, а остается «болото», предназначенное для заполнения канала тепловыделения для пуска в будущем. Если собирается печь индукционная своими руками, то для облегчения замены подового камня для оборудования он делается отъемным.

Компоненты печи

Итак, если вас интересует индукционная мини-печь своими руками, то важно знать, что ее главным элементом является нагревательная катушка. В случае самодельного варианта достаточно использовать индуктор, выполненный из голой медной трубки, диаметр которой составляет 10 мм. Для индуктора используется внутренний диаметр 80-150 мм, а количество витков — 8-10. Важно, чтобы витки не соприкасались, а расстояние между ними было 5-7 мм. Части индуктора не должны соприкасаться с его экраном, минимальный зазор должен быть 50 мм.

Если вами собирается печь индукционная своими руками, то вы должны знать, что в промышленных масштабах охлаждением индукторов занимается вода или антифриз. В случае малой мощности и непродолжительной работы создаваемого прибора можно обойтись и без охлаждения. Но при работе индуктор сильно нагревается, а окалина на меди может не просто резко снизить КПД устройства, но и привести к полной утрате его работоспособности. Самостоятельно невозможно сделать индуктор с охлаждением, поэтому потребуется его регулярная замена. Нельзя использовать принудительное воздушное охлаждение, так как корпус вентилятора, размещенного поблизости с катушкой, «притянет» к себе ЭМП, что приведет к перегреву и падению КПД печи.

Генератор

Когда собирается индукционная печь своими руками, схема предполагает использование такого важного элемента, как генератор переменного тока. Не стоит пытаться делать печь, если вы не владеете основами радиоэлектроники хотя бы на уровне среднеквалифицированного радиолюбителя. Выбор схемы генератора должен быть таким, чтобы он не давал жесткий спектр тока.

Использование индукционных печей

Данный тип оборудования получил широкое распространение в таких областях, как литейное производство, где металл уже прошел очистку и требуется придать ему какую-то конкретную форму. Так же можно получить некоторые сплавы. В ювелирном производстве они тоже получили распространение. Несложный принцип работы и возможность того, чтобы была собрана печь индукционная своими руками, позволяют повысить рентабельность ее использования. Для этой области можно использовать приборы с емкостью тигля до 5 килограмм. Для небольших производств такой вариант будет оптимальным.

Индукционная печь часто используется в сфере металлургии, поэтому данное понятие хорошо знакомо людям, которые в той или иной степени связаны с процессом плавки различных металлов. Устройство позволяет преобразовывать электричество, образованное магнитным полем, в тепло.

Подобные устройства продаются в магазинах по довольно высокой цене, но если вы обладаете минимальными навыками использования паяльника и умеете читать электронные схемы, то можно попробовать изготовить индукционную печь своими руками.

Самодельное устройство вряд ли подойдёт для выполнения сложных задач, но вполне справится с базовыми функциями. Собрать устройство можно на основе рабочего сварочного инвертора из транзисторов, либо на лампах. Самым производительным при этом является именно устройство на лампах за счёт высокого КПД.

Принцип работы индукционной печи

Нагревание металла, помещённого внутрь устройства, происходит путём перехода электромагнитных импульсов в энергию тепла. Электромагнитные импульсы вырабатываются катушкой с витками из медной проволоки или трубы.

Схема индукционной печи и схемы проведения нагрева

При подключении устройства через катушку начинает проходить электрический ток, а вокруг появляется электрическое поле со временем меняющее своё направление. Впервые работоспособность такой установки была описана Джеймсом Максвеллом.

Объект, который нужно нагреть, необходимо поместить внутрь катушки или недалеко от неё. Целевой предмет будет пронизываться потоком магнитной индукции, а внутри появится магнитное поле вихревого типа. Таким образом, индукционная энергия перейдёт в тепловую.

Разновидности

Печи на индукционной катушке, принято подразделять на два вида в зависимости от типа конструкции:

  • Канальные;
  • Тигельные.

В первых устройствах металл для расплавки находится перед индукционной катушкой, а в печах второго типа помещается внутри неё.

Собрать печь можно, соблюдая следующие шаги:

  1. Медную трубу сгибаем в виде спирали. Всего необходимо сделать около 15 витков, расстояние между которыми должно быть не меньше 5 мм. Внутри спирали должен свободно располагаться тигель, где и будет происходить процесс выплавки;
  2. Изготавливаем надёжный корпус для устройства, который не должен проводить электрический ток, и обязан выдерживать высокие температуры воздуха;
  3. Дросселя и конденсаторы собираются по обозначенной выше схеме;
  4. К схеме подключается неоновая лампа, которая будет сигнализировать о том, что устройство готово к работе;
  5. Также припаивается конденсатор для подстройки ёмкости.

Использование для обогрева

Индукционные печи подобного вида могут использоваться и для обогрева помещения. Чаще всего их используют вместе с котлом, который дополнительно производит нагрев холодной воды. На деле конструкции применяются крайне редко из-за того, что в результате потерь электромагнитной энергии КПД устройства минимален.

Ещё один недостаток основан на потреблении устройством больших объёмов электроэнергии в процессе работы, потому устройство относится к категории экономически невыгодных.

Охлаждение системы

Устройство, собранное самостоятельно, необходимо оборудовать системой охлаждения, так как при работе все составные части будут находиться под воздействием высоких температур, конструкция может перегреться и сломаться. В печах, продающихся в магазине, охлаждение производится водой или антифризом.

При выборе охладителя для дома предпочтение отдаётся вариантам, которые наиболее выгодны для реализации с экономической точки зрения.

Для домашних печей можно попробовать использовать обычный лопастной вентилятор. Обращайте внимание на то, что устройство не должно стоять слишком близко к печи, так как металлические детали вентилятора негативно воздействуют на работоспособность устройства, а также способны размыкать вихревые потоки и снижать производительность всей системы.

Меры предосторожности при использовании устройства

Работая с устройством следует придерживаться следующих правил:

  • Некоторые элементы установки, а также металл, который плавится, подвергаются сильному нагреву, в результате чего существует риск получить ожог;
  • При использовании ламповой печи, обязательно размещайте её в закрытом корпусе, иначе велика вероятность поражения электрическим током;
  • Перед работой с устройством уберите из зоны работы прибора все металлические элементы и сложные электронные приборы. Использовать устройство не стоит людям, у которых установлен кардиостимулятор.

Печь для плавки металлов индукционного типа может применяться при лужении и формовке металлических деталей.

Самодельную установку легко подогнать под работу в конкретных условиях, меняя некоторые настройки. Если придерживаться указанных схем при сборе конструкции, а также соблюдать элементарные правила безопасности, самодельное устройство практически не будет уступать магазинным бытовым приборам.

Индукционная плавильная печь из кухонной плитки — Литье алюминия

С такой частотой можно заставить работать почти любой индуктор, уменьшаете индуктивность — увеличивайте конденсатор резонансного контура.

с частотой не все просто там проц рулит почти всем

 

Я в свое время тоже хотел из похожей плитки сделать некую технологическую «грелку», поэтому немного поразбирался в вопросе…

Так вот, логика управления там примерно такая:

 

1. Включается эта байда всегда сначала на максимальной частоте (что соответствует минимальной мощности) — около 60кГц. Включается на короткие промежутки времени — порядка полсекунды.

2. В эти полсекунды она определяет наличие кастрюли по провалам напряжения на индукторе. Если падение недостаточное (то есть, кастрюли нет), то дальше выключаемся. И изменение емкостей (в разумных пределах) тут особо не поможет; — нужна адекватная нагрузка контура.

3. Если кастрюлю нашли, то плавно уменьшаем частоту, контролируя при этом ток, доводя его до заданной мощности. Поскольку разная по размерам и форме посуда существенно влияют на резонансную частоту контура, то настройка контролируется только по току. И вообще, в процессе готовки все время идет непрерывная подстройка частоты. Минимальная частота (и максимальная мощность) — в районе 16кГц.

4. Кроме двух термодатчиков (собственно поверхности и радиатора IGBT) есть еще цепочка аварийного контроля тока. Если ток превышает некий порог, то по прерыванию начинается процедура «аварийного шатдауна». Резко выключать генератор нельзя — погорят транзисторы, поэтому частота плавно выводится на максимум, и только потом все выключается.

 

Короче, без правки (а на самом деле, написания заново) управляющей программки, заставить эту конструкцию работать на нестандартном индукторе и с сильно неподходящей «посудой» — задача нетривиальная, и одним подбором конденсаторов в общем случае не решается…

Написание же софтины само по себе хоть и не очень сложно, но вот процесс ее отладки на «заданном» железе — … :crazy:

В общем, меня тогда остановило отсутствие развязывающего транса подходящей мощности, а теперь я думаю, что оно и к лучшему: съэкономилось много денег на непогоревших IGBT’ах.

Изменено пользователем Artie

Индукционная печь для плавки металла своими руками

Если необходимо расплавить цветной или драгоценный металл, то для этого лучше применить индукционную печь, она имеет очень много преимуществ по сравнению с другими видами устройств. А также вы сможете узнать как сделать индукционную печь своими руками и их каких материалов.

Блок: 1/7 | Кол-во символов: 278
Источник: https://bestpechi.ru/induktsionnaya-pech

Индукционная печь и сфера её применения

Индукционные печи применяются для выплавки металлов и отличаются тем, что нагрев в них происходит посредством электрического тока. Возбуждение тока происходит в индукторе, а точнее в непеременном поле.

Плавление металлов в индукционных плавильных печах на сегодняшний день получило широкое распространение за счет их энергоэффективности, надежности, простоты в обслуживание, универсальности, возможности получения высококачественных отливок, а также относительно низкой стоимости.

Для нагрева и плавки железной руды и металлов сталелитейная промышленность применяет различные типы печей для переработки металла.

По виду применяемого топлива индукционные печи бывают – пламенные, к ним относятся мартеновские, доменные, шахтные, газовые тигельные, и печи для плавки металла с электрическим нагревом.

Электропечи имеют классификацию, которая зависит от метода конвертации электрической энергии в тепловую.

Одним из таких методов является плавка металлов в среде индуктивного магнитного поля.

К основным характеристикам индукционных печей относятся:

  • название металла, подлежащего плавлению;
  • емкость в тоннах;
  • мощность в киловаттах;
  • напряжение и частота питающей сети, номинальное значение тока и число фаз.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 1247
Источник: https://bestpechi.ru/induktsionnaya-pech

Правильная укладка Изоспана к утеплителю

Следующий Пост

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 55
Источник: https://kaminguru.com/pech/sborka-indukcionnyh-plavilnyh.html

Рекомендации по размещению печи

В зависимости от особенностей конструкции выделяют напольные и настольные индукционные печи. Независимо от того, какой именно вариант был выбран, выделяют несколько основных правил по установке:

  1. При работе оборудования на электросеть оказывается высокая нагрузка. Для того чтобы исключить вероятность возникновения короткого замыкания по причине износа изоляции, при установке должно быть проведено качественное заземление.
  2. Конструкция имеет водяной охлаждающий контур, который исключает вероятность перегрева основных элементов. Именно поэтому следует обеспечивать надежный подъем воды.
  3. Если проводится установка настольной печи, то следует уделить внимание устойчивости используемого основания.
  4. Печь для плавки металла представлена сложным электрическим прибором, при установке которого нужно соблюдать все рекомендации производителя. Особое внимание уделяется параметрам источника питания, который должен соответствовать модели аппарата.
  5. Не стоит забывать о том, что вокруг печи должно быть довольно много свободного пространства. Во время работы даже небольшой по объему и массе расплав может случайно выплеснуться из формы. При температуре более 1000 градусов Цельсия он нанесет непоправимый вред различным материалам, а также может стать причиной возгорания.

Во время работы устройство может серьезно нагреваться. Именно поэтому поблизости не должно быть никаких легковоспламеняющихся или взрывчатых веществ. Кроме этого, по технике пожарной безопасности вблизи должен быть установлен пожарный щит.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 1550
Источник: https://tokar.guru/metallicheskie-izdeliya/pechi-i-mangaly/indukcionnaya-pech-dlya-plavki-metalla-svoimi-rukami.html

Разновидности оборудования

Широкое применение получили только два типа печи: тигельные и канальные. Они обладают сходными преимуществами и недостатками, отличия заключаются лишь в применяемом методе работы:

  1. В тигельный тип печи приходится проводить загрузку каждой порции шихты отдельно. Принцип работы устройства заключается в следующем: металл загружается внутрь индуктора, после расплавки он сливается и проводится загрузка новой порции. Как правило, подобная модель приобретается для небольших мастерских, когда работа ведется с небольшим количеством сырья.
  2. Канальные отличаются тем, что позволяют проводить плавку металла непрерывно. Конструкция позволяет проводить погрузку новой порции металла и слив уже расплавленного во время работы. Недостатком можно назвать лишь то, что трудности возникают на момент слива, так как канал слива должен быть заполнен.

Большей популярностью пользуется тигельная разновидность индукционных печей. Это связано с их высокой производительностью и простотой в эксплуатации. Кроме этого, подобную конструкцию при необходимости можно изготовить самостоятельно.

Самодельные варианты исполнения встречаются довольно часто. Для их создания требуются:

  1. Генератор.
  2. Тигель.
  3. Индуктор.

Опытный электрик при необходимости может сделать индуктор своими руками. Этот элемент конструкции представлен обмоткой из медной проволоки. Тигель можно приобрести в магазине, а вот в качестве генератора используется ламповая схема, собранная своими руками батарея их транзисторов или сварочный инвертор.

Использование сварочного инвертора

Печь индукционная для плавки металла своими руками может быть создана при применении сварочного инвертора в качестве генератора. Этот вариант получил самое широкое распространение, так как прилагаемые усилия касаются лишь изготовления индуктора:

  1. В качестве основного материала применяется тонкостенная медная трубка. Рекомендуемый диаметр составляет 8—10 см.
  2. Трубка изгибается по нужному шаблону, который зависит от особенностей применяемого корпуса.
  3. Между витками должно быть расстояние не более 8 мм.
  4. Индуктор располагают в текстолитовом или графитовом корпусе.

После создания индуктора и его размещения в корпусе остается только установить на свое место приобретенный тигель.

Применение транзисторов

Подобная схема довольно сложна в исполнении, предусматривает применение резисторов, нескольких диодов, транзисторов различной емкости, пленочного конденсатора, медного провода с двумя различными диаметрами и колец от дросселей. Рекомендации по сборке следующие:

  1. При применении рассматриваемой схемы конструкция будет сильно нагреваться. Именно поэтому следует использовать эффективное охлаждение.
  2. Приобретенные конденсаторы собираются в одну схему для получения батареи.
  3. В качестве основы для индуктора применяются дроссельные кольца. На них наматывается ранее приобретенная медная трубка диаметром около 1 мм. Количество витков определяет то, какой мощностью будет самодельная печь. Рекомендуемый диапазон от 7 до 15 витков.
  4. На предмет цилиндрической формы наматывается вторая медная трубка, диаметр которой должен быть около 2 мм. Стоит учитывать, что концы этой трубки следует оставлять большими, так как они будут использоваться для подключения к источнику питания.
  5. В качестве источника питания можно использовать аккумулятор с мощностью 12 В.

Созданная схема помещается в текстолитовый или графитовый корпус, которые являются диэлектриками. Схема, предусматривающая применение транзисторов, довольно сложна в исполнении. Поэтому браться за изготовление подобной печи следует исключительно при наличии определенных навыков работы.

Печь на лампах

В последнее время печь на лампах создают все реже, так как она требует осторожности при обращении. Применяемая схема проще в сравнении со случаем применения транзисторов. Сборку можно провести в несколько этапов:

  1. В качестве генератора тока применяются 4 лучевые лампы, которые соединяются при параллельном подключении.
  2. Применяемая проволока из меди должна соединяться по спирали. Создаваемые витки должны иметь диаметр от 8 до 16 см, расстояние между ними не менее 5 миллиметров. Стоит учитывать, что понадобится довольно большое количество проволоки, так как внутри витков должен поместиться тигель.
  3. Создаваемая спираль помещается в корпус из материала, который не проводит электрический ток.
  4. Повысить эффективность схемы можно при дополнительном подключении подстроечного конденсатора.

Применяемые ламы должны быть защищены от механического воздействия.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 4498
Источник: https://tokar.guru/metallicheskie-izdeliya/pechi-i-mangaly/indukcionnaya-pech-dlya-plavki-metalla-svoimi-rukami.html

Блиц-советы

  1. Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева, не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
  2. Обязательно при работе с электричеством следует соблюдать правила техники безопасности, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
  3. В качестве эксперимента можно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 825
Источник: https://housetronic.ru/otoplenie/obogrevateli/elektroobogrevateli/indukcionnye-svoimi-rukami.html

Особенности применения индукционных печей

Индукционная печь — часть индукционной установки, включающая в себя индуктор, каркас, камеру для нагрева или плавки, вакуумную систему, механизмы наклона печи или перемещения нагреваемых изделий в пространстве и др.

Индукционная тигельная печь (индукционная печь без сердечника), представляет собой плавильный тигель цилиндрической формы, выполненный из огнеупорного материала и помещённый в полость индуктора, подключенного к источнику переменного тока.

Футеровка индукционной плавильной печи должна обладать следующими свойствами:

  • высокой огнеупорностью и шлакоустойчивостью;
  • высокой термостойкостью;
  • высокой механической прочностью;
  • минимальной толщиной.

Конструктивная схема индукционных печей имеет свои особенности, которых нет в других конструкциях печей.

Передача электрической энергии к нагреваемому объекту происходит без контакта с электроустановкой.

Выделение тепла происходит непосредственно в месте нагрева, что позволяет максимально использовать энергию образующегося тепла.

Высокая скорость нагрева объекта, помещенного в индуктор.


Индукционные печи для плавки металлов значительно меньше потребляют электроэнергию.

Так как этот метод нагрева происходит непосредственно в среде металла, это позволяет получать их сплавы различных марок и свойств фактически не имеющих примесей и получать отливки равномерные по химическому составу.

В индукционных печах можно плавить различные типы металлов, это стали различных марок, высококачественный чугун, цветные металлы.

Особенность конструкции нагревателей, это малая масса футеровки индукционной печи по сравнению с массой металла, в связи, с чем снижается тепловая энергия печи, позволяет производить плавку периодически, что исключается в печах других конструкций.

К недостаткам индукционных печей можно отнести следующие факторы:

  • дорогое и сложное в изготовление электрическое оборудование;
  • наличие «холодных» шлаков, которые затрудняют процесс рафинации металла, этот метод термообработки используется при изготовлении высококачественных сталей;
  • от резкого перепада температур, низкая долговечность футеровки.

Применение индукционных нагревательных печей позволяет автоматизировать процессы плавки, получать высоко легирующие металлы, обеспечивать хорошие условия труда для обслуживающего персонала. К тому же максимально снижается загрязнение окружающей среды.

В индукционных печах выплавляют сталь и сплавы из легированных отходов методом переплава, или из чистого шихтового железа и скрапа с добавкой ферросплавов методом сплавления.

После расплавления шихты на поверхность металла загружают шлаковую смесь для уменьшения тепловых потерь металла и уменьшения угара легирующих элементов, защиты его от насыщения газами.

При плавке в кислых печах, после расплавления и удаления плавильного шлака, наводят шлак из боя стекла (SiO2). Для окончательного раскисления перед выпуском металла в ковш вводят ферросилиций, ферромарганец и алюминий.

В основных печах раскисление проводят смесью из порошкообразной извести, кокса, ферросилиция, ферромарганца и алюминия.

В таких печах выплавляют высококачественные легированные стали с высоким содержанием марганца, титана, никеля, алюминия, а в печах с кислой футеровкой – конструкционные, легированные другими элементами стали.

В печах можно получать стали с незначительным содержанием углерода и безуглеродистые сплавы, так как нет науглероживающей среды.

При вакуумной индукционной плавке индуктор, тигель, дозатор шихты и изложницы, помещают в вакуумные камеры. Получают сплавы высокого качества с малым содержанием газов, неметаллических включений и сплавы, легированные любыми элементами.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 3648
Источник: https://bestpechi.ru/induktsionnaya-pech

Охлаждение оборудования

При создании индукционной печи своими руками больше всего проблем возникает с охлаждением. Это связано со следующими моментами:

  1. Во время работы нагревается не только расплавляемый металл, но и некоторые элементы оборудования. Именно поэтому для длительной работы требуется эффективное охлаждение.
  2. Метод, основанный на применении воздушного потока, характеризуется низкой эффективностью. Кроме этого, не рекомендуется проводить установку вентиляторов вблизи печи. Это связано с тем, что металлические элементы могут оказывать воздействие на генерируемые вихревые токи.

Как правило, охлаждение проводится при подаче воды. Создать водяной охлаждающий контур в домашних условиях не только сложно, но и экономически невыгодно. Промышленные варианты печи имеют уже встроенный контур, к которому достаточно подключить холодную воду.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 861
Источник: https://tokar.guru/metallicheskie-izdeliya/pechi-i-mangaly/indukcionnaya-pech-dlya-plavki-metalla-svoimi-rukami.html

Техника безопасности

При использовании индукционной печи нужно соблюдать определенную технику безопасности. Основные рекомендации:

  1. Нагреваемый металл может иметь очень высокую температуру. Попадание даже одной расплавленной капли на кожу может привести к серьезной травме. Именно поэтому при работе следует быть осторожным, использовать защитную одежду.
  2. Производители промышленного оборудования в паспорте указывают довольно много различных параметров, среди которых отметим радиус воздействия электромагнитного поля. Стоит учитывать, что электроника, которая попала в этот радиус, может работать неправильно, а при длительном нахождении и вовсе выйдет из строя.
  3. При выборе защитной одежды следует отдавать предпочтение варианту без металлических элементов.

При установке оборудования следует рассмотреть то, как будет проводиться погрузка шихты и извлечение расплавленного металла. Рекомендуется отводить отдельное подготовленное помещение для установки индукционной печи.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 981
Источник: https://tokar.guru/metallicheskie-izdeliya/pechi-i-mangaly/indukcionnaya-pech-dlya-plavki-metalla-svoimi-rukami.html

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 20331
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:
  1. https://kaminguru.com/pech/sborka-indukcionnyh-plavilnyh.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 55 (0%)
  2. https://bestpechi.ru/induktsionnaya-pech: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 6140 (30%)
  3. https://tokar.guru/metallicheskie-izdeliya/pechi-i-mangaly/indukcionnaya-pech-dlya-plavki-metalla-svoimi-rukami.html: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 9892 (49%)
  4. https://housetronic.ru/otoplenie/obogrevateli/elektroobogrevateli/indukcionnye-svoimi-rukami.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 4244 (21%)

Печь для плавки железа своими руками. Печь для плавки алюминия

Индукционный нагреватель для плавки металла: видео

Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Схема устройства приведена на рисунке.

Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. В качестве индуктора используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулировки мощности. Выдаваемая частота — 27,12 МГц.


Для всех любителей деликатесов, приготовленных методом холодного копчения, предлагаем узнать как быстро и просто своими руками сделать коптильню, а познакомиться с фото и видео инструкцией по изготовлению генератора дыма для холодного копчения.

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения на воде или антифризе. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных затрат, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла.

Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки.

Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматривают теплоотводящие радиаторы.

Меры безопасности при работе

  • Основная опасность при работе — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
  • Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
  • Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.
Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Муфельная печь для расплава или закалки металлических изделий – прибор, позволяющий домашнему мастеру выполнить определенную работу. Простой агрегат, способный работать на разных видах топлива, для самостоятельного изготовления достаточно обладать навыками выполнения слесарных и электросварочных работ.

Свернуть

Устройство и схема

Устройство муфельной печи для плавки металла состоит из:

  • в большинстве случаев стального корпуса. Для домашнего использования лучше выполнить его из жаростойкого металла или нержавейки. Но можно использовать конструкционную сталь. Толщина листа 1,5-2 мм;
  • слоя внутренней теплоизоляции. Для домашних печей используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, выдерживающий температуры нагрева до 1000 0 — 1200 0 ;
  • стальной корпус можно обложить наружным слоем керамических плиток или огнеупорным кирпичом;
  • электрических или газовых нагревательных элементов. Газовые горелки лучше приобретать в специализированных магазинах. Электрическая печь может оснащаться самодельными спиралями из нихрома или фехраля. Толщина проволоки – 1 мм. Фехралевая проволока дешевле, но она уступает нихрому по уровню сопротивлению воздействия агрессивной среды и долговечности спирали;
  • системой автоматического или ручного управления работой техники. Установив тепловые датчики вы сможете легко управлять температурным режимом и временем поддержания заданной температуры.

Вывод

Самодельные или промышленные печи для закаливания металла или его плавления – все эти конструкции должны обеспечивать безопасность и комфортность в работе с нагревательными приборами. Сделать конструкцию самостоятельно несложно, справиться сможет даже новичок. Главное внимательно и ответственно выполнять все рекомендации и правила выполнения работ.

←Предыдущая статья Следующая статья →

закрыть ×

В отличие от промышленного оборудования, самодельная печь для плавки металла — компактное приспособление. На таком портативном оборудовании можно вести выплавку, закалку или плавку цветных металлов.

Печь для плавки металла представляет собой корпус, изготовленный из шамотного кирпича. Связующим элементом является глина. Топка предназначена для горения угля. Снизу предусматривается отверстие, через которое ведется наддув в пекло. Внизу размещается чугунная решетка, которая называется колосником. На ней выкладывается кокс или уголь. Его можно снять со старой печи. Иногда огнеупорный кирпич, при формировании корпуса, укладывается на ребро. Готовая конструкция скрепляется снаружи металлическим поясом.

Печь для переплавки металлов должна иметь тигель. Это может быть эмалированный или чугунный казанок. Месторасположение тигля — рядом с горящим коксом. С целью улучшения поддува рядом устанавливают вентилятор. Оборудование применяется для выплавки стали, но можно использовать как печь для выплавки чугуна.

Электрические печи для плавки металла

Основу такой печи составляет асбест, который можно заменить кафелем. Электроды, установленные в плавильной печи своими руками должны иметь напряжение 25 В.

Изготавливаются они в следующем порядке:

  • Вытачиваются из щеток электрического мотора.
  • Сбору сверлятся отверстия 6 мм.
  • В них пропускается провод, сечением 5 мм.
  • Для закрепления проводки вбивается гвоздь.
  • С целью улучшения контакта с графитом, напильником, делаются насечки.

В качестве теплоизолятора, внутри печи выкладывается слюда. При подключении к сети нужно использовать понижающий трансформатор. После изготовления, печь включается и работает некоторое время в холостом режиме.

Муфельная печь

Муфельные печи часто используются для термообработки деталей. Такое оборудование характеризуется большим температурным диапазоном, от 20 до 1000 градусов.

Муфельная печь для закалки металла работает на разных видах энергии. Однако в домашних условиях лучше применять агрегат, работающий на электроэнергии. Закаливание ведется в муфеле печи.


Муфельная печь своими руками изготавливается за несколько этапов:

  • Изготовление муфеля ведется из шамотного кирпича. Из-за круглой формы корпуса печи, у них скашиваются углы. В каждом кирпиче выбираются канавки, куда ведется закладка спирали.
  • Если муфельная печь для плавки изготавливается из духовки, то внутри она обкладывается огнестойким кирпичом. В кладке прорезаются канавки для спирали.
  • Изготовленная из огнеупорного кирпича камера, помещается в корпус, сделанный из стали. На дно укладывается изоляция. Зазор между боковыми стенками камеры и корпуса составляет 4 см, куда вставляется утеплитель. Верх состоит из 2 слоев металла и утеплителя.
  • В корпусе сверлятся отверстия, и через них выводятся концы спирали, которые подключаются к сетевому кабелю.
  • В случае использования духовки, утеплитель не требуется. Он в ней уже предусмотрен.

Плавка алюминия

Изготовить печь для плавки алюминия своими руками вещь реальная. В промышленном производстве, агрегаты с названием — печи карусельного типа — очень дорогостоящие.

Чтобы понять, как сделать печь для плавки алюминия, нужно понять их принцип действия. Существует несколько видов, где проводится плавление цветного металла.


Мини-печь

Берется автомобильный диск и закапывается в землю так, чтобы верхний срез не выступал наружу. Посередине изготавливается отверстие для патрубка. Один конец пропускается в отверстие, а другой выводится наружу. На него одевается кулер, для нагнетания воздуха. Плавильня заполняется углями и алюминиевым ломом. Подается воздух и температура поднимается.


Металлический бак

Изготовить печь для алюминия можно из металлического бака. Например, корпуса стиральной машины с вертикальной загрузкой. Внутренняя часть конструкции выкладывается огнеупорным кирпичом. Снизу монтируется труба для подачи воздуха. Таким образом, получается переносное оборудование.


Из бутылки

Один из необычных способов, каким расплавляют алюминий. Вокруг бутылки наматывается проволока нихром. Предварительно поверхность бутылки смазывается маслом. Сверху наносится смесь жидкого стекла и глины. Просушивание ведется в течение недели. Затем наматывается еще слой проволоки и наносится глина. После 7 дней, бутылка вынимается и остается только термостойкая оболочка. К концам проволоки подключается напряжение для накаливания нихрома, а в очаг загружается сырье.


Плавка свинца

Электрическая печь для плавки свинца состоит из следующих элементов:

  • Круглый кожух, сделанный из нержавейки, внутри которого проложен утеплитель. Он прикреплен кронштейнами к стене.
  • Снизу подводится промышленный ТЕН.
  • Сверху расположен клапан поворотного типа.
  • Датчик, который находится на расстоянии 3 см от дна.
  • Сбоку расположен температурный регулятор.


Устанавливая регулятор на определенную температуру, прогреваем прибор. Находящийся внутри свинец плавится. В конце плавки, под низ подводится форма и открывается клапан. Расплавленный свинец заполняет внутреннее пространство формы.

Плавка меди

В домашних условиях для плавки меди можно использовать материал пенобетон. Вырезается из такого материала 2 цилиндра, диаметром 100 мм. Высота одного 100 мм, а второго 15. Накладывая один на другой, сверлится посередине отверстие диаметром 15 мм. В большем цилиндре, посередине, изготавливается отверстие в виде воронки на глубину 85 мм. В середине цилиндра, с наружной стороны, прорезается канавка и ведется стяжка проволокой. Она нужна для того, чтобы деталь не развалилась от температуры.


На газовую плиту, ставится переходник. Сверху располагается больший цилиндр так, чтобы конусная воронка была направлена вверх. Сверху накрывается маленьким цилиндром с отверстием. Зажигая горелку, опускают кусочек медного стержня в маленькое отверстие до упора в стенку воронки. Через минуту стержень расплавится.

Плавка золота и серебра

Печь для плавки золота легко сделать в домашних условиях. Она применима и для плавки серебра.


Порядок работы следующий:

  • Берется шамотный кирпич и разрезается на 2 части. Победитовым сверлом диаметра 48 мм, делается в одной половинке, в середине, сквозное отверстие. А во второй отверстие сверлится на половину высоты.
  • Через отверстие, проводится спираль и обе половинки стягиваются болтами, отверстия для которых сверлятся с боков.
  • Сверху устанавливается графитовый тигель.
  • Изготавливается металлический каркас и обе половинки вставляются в него.
  • Все боковые зазоры замазываются глиной.
  • К выведенным концам спирали подводится напряжение.
  • В тигель бросаются куски золота или серебра.
  • В процессе нагрева идет расплавление цветного металла.

Изготовление печей для плавки металла своими руками процесс сложный, но выполнимый. Для этого нужно изучить характеристики видов оборудования. Определиться какое из них наиболее предпочтительно к данным условиям. Затраты на изготовление быстро себя окупят.

Для плавки металла в малых масштабах бывает необходимо какое то приспособление. Особенно это остро ощущается в мастерской или при малом производстве. Максимально эффективным на сегодняшний момент является печь для плавки металла с электрическим нагревателем, а именно индукционная. Ввиду особенности ее строения, она может эффективно использоваться в кузнечном деле и стать не заменимым инструментом в кузнице.

Устройство индукционной печи

Печь состоит из 3 элементов:

  1. 1. Электронно-электрическая часть.
  2. 2. Индуктор и тигель.
  3. 3. система охаждения индуктора.

Для того чтобы собрать действующую печь для плавки металла достаточно собрать рабочую электрическую схему и систему охлаждения индуктора. Самый простой вариант плавки металла приведен в видео ниже. Плавка производится во встречном электромагнитном поле индуктора, которое взаимодействует с наводимыми электро-вихревыми токами в металле, что удерживает кусочек алюминия в пространстве индуктора.

Для того чтобы эффективно плавить металл, необходимы токи большой величины и высокой частоты порядка 400-600 Гц. Напряжение из обычной домашней розетки 220В обладает достаточными данными для плавления металлов. Необходимо только 50 Гц превратить в 400-600 Гц.
Для этого подойдет любая схема для создания катушки Тесла. Мне наиболее приглянулись 2 следующих схем на лампе ГУ 80, ГУ 81(М). И запитывание лампы трансформатором МОТ от микроволновки.

Данные схемы предназначены для катушки тесла, но индукционная печь из них получается отменная, достаточно заместо вторичной катушки L2 поместить во внутреннее пространство первичной обмотки L1 кусочек железа.

Первичная катушка L1 или индуктор состоит из свернутой в 5-6 витков медной трубки, на торцах которой нарезается резьба, для подсоединения системы охлаждения. Для левитационной плавки последний виток следует сделать в обратном направлении.
Конденсатор С2 на первой схеме и идентичный ему на второй задаёт частоту генератора. При значении в 1000 пикоФарад частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор обязательно должен быть высокочастотным керамическим и расчитанным под высокое напряжение порядка 10 кВ (КВИ-2, КВИ-3, К15У-1), другие типы не подходят! Лучше ставить К15У. Можно подсоединять конденсаторы параллельно. Также стоит учитывать мощность на которую расчитаны конденсаторы (это у них на писано на корпусе), берите с запасом. другие два конденсатора КВИ-3 и КВИ-2 греются при длительной работе. Все остальные конденсаторы берутся тоже из серии КВИ-2, КВИ-3, К15У-1, изменяются в характеристиках конденсаторов только емкость.
Вот в итоге схематично, что должно получиться. В рамки обвел 3 блока.

Система охлаждения выполнена из насоса с подачей 60л/мин, радиатор от любой вазовской машины, и вентилятор охлождения я поставил напротив радиатора обычный домашний.

Плавка металла методом индукции широко применяется в различных отраслях: металлургии, машиностроении, ювелирном деле. Простую печь индукционного типа для плавки металла в домашних условиях можно собрать своими руками.

принцип действия


Нагрев и плавка металлов в индукционных печах происходит за счет внутреннего нагрева и изменения кристаллической решетки металла при прохождении через нее высокочастотных вихревых токов. В основе этого процесса лежит явление резонанса, при котором вихревые токи имеют максимальное значение. Чтобы вызвать протекание вихревых токов через расплавляемый металл, его помещают в зону действия электромагнитного поля индуктора — катушки. Она может иметь форму спирали, восьмерки или трилистника. Форма индуктора зависит от размеров и формы нагреваемой заготовки.
Катушка индуктора подключается к источнику переменного тока. В производственных плавильных печах используют токи промышленной частоты 50 Гц, для плавки небольших объемов металлов в ювелирном деле используют высокочастотные генераторы, как более эффективные.

виды
Вихревые токи замыкаются по контуру, ограниченному магнитным полем индуктора. Поэтому нагрев токопроводящих элементов возможен как внутри катушки, так и с внешней ее стороны. Поэтому индукционные печи бывают двух типов:
канальные, в которых емкостью для плавки металлов являются каналы, расположенные вокруг индуктора, а внутри него расположен сердечник;
тигельные, в них используется специальная емкость — тигель, выполненный из жаропрочного материала, обычно съемный.

Канальная печь слишком габаритная и рассчитана на промышленные объемы плавки металлов. Ее используют при выплавке чугуна, алюминия и других цветных металлов. Тигельная печь достаточно компактная, ей пользуются ювелиры, радиолюбители, такую печь можно собрать своими руками и применять в домашних условиях.

устройство
Самодельная печь для плавки металлов имеет достаточно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:
генератор переменного тока высокой частоты;
индуктор — спиралевидная обмотка из медной проволоки или трубки, выполненная своими руками;
тигель.

Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с изменяемым вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектора и проходят по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигеле, при этом нагревая его до температуры плавления.

Индукционная печь и ее п

реимущества:

Быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
направленность нагрева — греется только металл, а не вся установка;
высокая скорость плавления и однородность расплава;
отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
установка экологически чистая и безопасная.

В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

Печь для плавки металла на сварочном инверторе
Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора. Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков — от 7 до 12 в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызвать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой. Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкания вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы. При работе от сварочного инвертора его корпус нужно обязательно заземлить! Розетка и проводка должны быть рассчитаны на потребляемый инвертором ток.

Индукционная печь на транзисторах: схема

Существует множество различных способов собрать индукционный нагреватель своими руками.
Чтобы собрать установку своими руками, понадобятся следующие детали и материалы:
два полевых транзистора типа IRFZ44V;
два диода UF4007 (можно также использовать UF4001)
резистор 470 Ом, 1 Вт (можно взять два последовательно соединенных по 0,5 Вт)
пленочные конденсаторы на 250 В: 3 штуки емкостью 1 мкФ; 4 штуки — 220 нФ; 1 штука — 470 нФ; 1 штука — 330 нФ;
медные обмоточные провода в эмалевой изоляции Ø1,2 мм;
медные обмоточные провода в эмалевой изоляции Ø2 мм;
два кольца от дросселей, снятых с компьютерного блока питания.

* Полевые транзисторы устанавливают на радиаторы. Поскольку схема в процессе работы сильно греется, радиаторы должны быть достаточно большими. Можно установить их и на один радиатор, но тогда нужно изолировать транзисторы от металла с помощью прокладок и шайб из резины и пластика.
* Необходимо изготовить два дросселя. Для их изготовления нужна медная проволока диаметром 1,2 мм, ее наматывают на кольца, снятые с блока питания любого компьютера. Эти кольца состоят из порошкового ферромагнитного железа. На них необходимо намотать от 7 до 15 витков провода, пытаясь выдерживать расстояние между витками.
* Собирают вышеперечисленные конденсаторы в батарею общей емкостью 4,7 мкФ. Соединение конденсаторов — параллельное.
* Выполняют обмотку индуктора из медной проволоки диаметром 2 мм. Наматывают на подходящий по диаметру тигля цилиндрический предмет 7-8 витков обмотки, оставляют достаточно длинные концы для подключения к схеме.
* Соединяют элементы на плате согласно схеме. В качестве источника питания используют аккумулятор на 12 В, 7,2 A / h. Ток в режиме работы — около 10 А, емкости аккумулятора в этом случае хватит примерно на 40 минут. При необходимости производят корпус печи из термостойкого материала, например, текстолита. Мощность устройства можно изменить, поменяв количество витков обмотки индуктора и их диаметр.

При длительной работе элементы нагревателя могут перегреваться! Для их охлаждения можно использовать вентилятор.

Индукционная печь на лампах

Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. Как индуктор используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулирования мощности. Представляется частота — 27,12 МГц.

Для составления схемы необходимы:
4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6L6, 6П3 или Г807;
4 дросселя на 100 … 1000 мкГн;
4 конденсатора на 0,01 мкФ;
неоновая лампа-индикатор;
подстроечный конденсатор.

Сборка устройства своими руками:

Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения водой или антифризом. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных расходов, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла. Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки. Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматриваются теплоотводящие радиаторы.

Меры безопасности при работе
Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагревательных элементов установки и расплавленного металла.
Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому ее нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
Электромагнитное поле способно влиять на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Индукционная печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формировании. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, изменяя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

2 Простые схемы индукционного нагревателя — плиты-плиты

В этом посте мы узнаем о двух простых в сборке схемах индукционного нагревателя, которые работают с принципами высокочастотной магнитной индукции для генерирования значительного количества тепла на небольшом заданном радиусе.

Обсуждаемые схемы индукционной плиты действительно просты и используют всего несколько активных и пассивных обычных компонентов для требуемых действий.


Обновление: Вы также можете узнать, как разработать свою собственную варочную панель индукционного нагревателя:
Проектирование цепи индукционного нагревателя — Учебное пособие


Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель — это устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева железного груза или любого ферромагнитного металла посредством вихревого тока.

Во время этого процесса электроны внутри железа не могут двигаться со скоростью, равной частоте, и это приводит к возникновению в металле обратного тока, называемого вихревым током. Это развитие сильного вихревого тока в конечном итоге вызывает нагрев железа.

Вырабатываемое тепло пропорционально току 2 x сопротивлению металла. Поскольку предполагается, что металл нагрузки состоит из железа, мы рассматриваем сопротивление R металлического железа.

Нагрев = I 2 x R (Железо)

Удельное сопротивление железа составляет: 97 нОм · м

Вышеупомянутое тепло также прямо пропорционально наведенной частоте, поэтому обычные трансформаторы с штамповкой из железа не используются в В приложениях с высокочастотным переключением вместо сердечников используются ферритовые материалы.

Однако здесь вышеупомянутый недостаток используется для получения тепла от высокочастотной магнитной индукции.

Обращаясь к предлагаемым ниже схемам индукционного нагревателя, мы находим концепцию, использующую ZVS или технологию переключения нулевого напряжения для требуемого запуска полевых МОП-транзисторов.

Технология обеспечивает минимальный нагрев устройств, что делает работу очень эффективной и действенной.

Кроме того, цепь, являющаяся саморезонансной по своей природе, автоматически настраивается на резонансную частоту присоединенной катушки и конденсатора, вполне идентичных цепи с резервуаром.

Использование генератора Ройера

В схеме в основном используется генератор Ройера, который отличается простотой и саморезонансным принципом работы.

Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:

  1. При включении питания положительный ток начинает течь от двух половин рабочей катушки к стокам МОП-транзисторов.
  2. В то же время напряжение питания также достигает ворот МОП-транзисторов, включая их.
  3. Однако из-за того, что никакие два МОП-транзистора или какие-либо электронные устройства не могут иметь точно одинаковые характеристики проводимости, оба МОП-транзистора не включаются вместе, скорее, один из них включается первым.
  4. Давайте представим, что T1 включается первым. Когда это происходит, из-за сильного тока, протекающего через T1, его напряжение стока имеет тенденцию падать до нуля, что, в свою очередь, высасывает напряжение затвора другого МОП-транзистора T2 через присоединенный диод Шоттки.
  5. Здесь может показаться, что T1 может продолжать вести себя и уничтожать себя.
  6. Однако именно в этот момент включается контур резервуара L1C1, который играет решающую роль. Внезапное проведение T1 вызывает скачок и коллапс синусоидального импульса на стоке T2. Когда синусоидальный импульс схлопывается, он снижает напряжение затвора T1 и отключает его. Это приводит к повышению напряжения на стоке T1, что позволяет восстановить напряжение затвора для T2. Теперь настала очередь Т2 проводить, Т2 теперь проводит, вызывая повторение, аналогичное тому, которое имело место для Т1.
  7. Этот цикл теперь продолжается быстро, заставляя контур колебаться на резонансной частоте контура резервуара LC. Резонанс автоматически настраивается на оптимальную точку в зависимости от того, насколько хорошо совпадают значения LC.

Однако основным недостатком конструкции является то, что в ней используется центральная катушка с ответвлениями в качестве трансформатора, что немного усложняет реализацию обмотки. Однако центральный отвод обеспечивает эффективный двухтактный эффект через катушку всего за пару активных устройств, таких как МОП-транзисторы.

Как видно, через затвор / исток каждого МОП-транзистора подключены диоды с быстрым восстановлением или высокоскоростным переключением.

Эти диоды выполняют важную функцию разряда емкости затвора соответствующих МОП-транзисторов во время их непроводящих состояний, тем самым делая операцию переключения быстрой и быстрой.

Как работает ZVS

Как мы обсуждали ранее, эта схема индукционного нагревателя работает по технологии ZVS.

ZVS означает переключение при нулевом напряжении, то есть МОП-транзисторы в цепи включаются, когда на их стоках присутствует минимальная или величина тока, или нулевой ток, мы уже узнали это из объяснения выше.

Это фактически помогает МОП-транзисторам безопасно включаться, и, таким образом, эта функция становится очень полезной для устройств.

Эту функцию можно сравнить с проводимостью при переходе через нуль для симисторов в цепях переменного тока.

Из-за этого свойства МОП-транзисторы в таких саморезонансных цепях ZVS требуют гораздо меньших радиаторов и могут работать даже с массивными нагрузками до 1 кВА.

Поскольку частота контура является резонансной по своей природе, она напрямую зависит от индуктивности рабочей катушки L1 и конденсатора C1.

Частота может быть рассчитана по следующей формуле:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Где f — частота, рассчитанная в Hertz
L — индуктивность основной нагревательной катушки L1, представленная в Henries
, а C — емкость конденсатора C1 в фарадах

МОП-транзисторы

Вы можете использовать IRF540 в качестве МОП-транзисторов, которые рассчитаны на хорошие 110 В, 33 ампера.Для них можно использовать радиаторы, хотя выделяемое тепло не вызывает опасений, но все же лучше укрепить их на теплопоглощающих металлах. Однако можно использовать любые другие N-канальные МОП-транзисторы с соответствующим номиналом, для этого нет никаких особых ограничений.

Индуктор или индукторы, связанные с катушкой главного нагревателя (рабочей катушкой), представляют собой своего рода дроссель, который помогает исключить любое возможное попадание высокочастотной составляющей в источник питания, а также ограничивает ток до безопасных пределов.

Значение этого индуктора должно быть намного выше по сравнению с рабочей катушкой. Обычно для этой цели вполне достаточно 2 мГн. Однако он должен быть построен с использованием проводов большого сечения, чтобы обеспечить безопасное прохождение через него большого диапазона тока.

Контур резервуара

C1 и L1 составляют контур резервуара для предполагаемой фиксации высокой резонансной частоты. Опять же, они тоже должны быть рассчитаны на то, чтобы выдерживать высокие значения тока и тепла.

Здесь мы видим использование металлизированных полипропиленовых конденсаторов 330 нФ / 400 В.

1) Мощный индукционный нагреватель с использованием концепции драйвера Mazzilli

Первая конструкция, описанная ниже, представляет собой высокоэффективную индукционную концепцию ZVS, основанную на популярной теории драйверов Мазилли.

Он использует одну рабочую катушку и две катушки ограничителя тока. Такая конфигурация исключает необходимость в центральном отводе от основной рабочей катушки, что делает систему чрезвычайно эффективной и обеспечивает быстрый нагрев нагрузки огромных размеров. Нагревательный змеевик нагревает нагрузку посредством двухтактного механизма полного моста.

Модуль фактически доступен в Интернете и может быть легко куплен по очень разумной цене.

Принципиальная схема этой конструкции представлена ​​ниже:

Исходную схему можно увидеть на следующем изображении:

Принцип работы аналогичен технологии ZVS с использованием двух полевых МОП-транзисторов высокой мощности. Вход питания может иметь диапазон от 5 В до 12 В и ток от 5 до 20 ампер в зависимости от используемой нагрузки.

Выходная мощность

Выходная мощность вышеупомянутой конструкции может достигать 1200 Вт при повышении входного напряжения до 48 В и тока до 25 ампер.

На этом уровне тепло, выделяемое рабочим змеевиком, может быть достаточно высоким, чтобы за минуту расплавить болт толщиной 1 см.

Размеры рабочей катушки

Видео-демонстрация

2) Индукционный нагреватель с использованием рабочей катушки с центральным отводом

Эта вторая концепция также является индукционным нагревателем ZVS, но для работы используется центральное разветвление катушка, которая может быть немного менее эффективной по сравнению с предыдущей конструкцией.L1, который является наиболее важным элементом всей схемы. Он должен быть построен с использованием очень толстых медных проводов, чтобы выдерживать высокие температуры во время индукционных операций.

Конденсатор, как описано выше, в идеале должен быть подключен как можно ближе к клеммам L1. Это важно для поддержания резонансной частоты на указанной частоте 200 кГц.

Характеристики первичной рабочей катушки

Для катушки индукционного нагревателя L1 можно намотать множество медных проводов диаметром 1 мм параллельно или бифилярно, чтобы более эффективно рассеивать ток, вызывая меньшее тепловыделение в катушке.

Даже после этого катушка может подвергаться сильному нагреву и может деформироваться из-за этого, поэтому можно попробовать альтернативный метод намотки.

В этом методе мы наматываем его в виде двух отдельных катушек, соединенных в центре для получения требуемого центрального отвода.

В этом методе можно попробовать использовать меньшие витки для уменьшения импеданса катушки и, в свою очередь, увеличения ее способности выдерживать ток.

Емкость для этой схемы, напротив, может быть увеличена, чтобы пропорционально понизить резонансную частоту.

Конденсаторы резервуара:

Всего 330 нФ x 6 можно использовать для получения чистой емкости приблизительно 2 мкФ.

Как прикрепить конденсатор к индукционной катушке

На следующем изображении показан точный метод подключения конденсаторов параллельно концевым выводам медной катушки, предпочтительно через печатную плату хорошего размера.

Список деталей для указанной выше цепи индукционного нагревателя или цепи индукционной нагревательной плиты

  • R1, R2 = 330 Ом 1/2 Вт
  • D1, D2 = FR107 или BA159
  • T1, T2 = IRF540
  • C1 = 10000 мкФ / 25 В
  • C2 = 2 мкФ / 400 В, получено путем параллельного подсоединения показанных ниже конденсаторов 6 nos 330 нФ / 400 В
  • D3 —- D6 = 25-амперные диоды
  • IC1 = 7812
  • L1 = латунная трубка 2 мм намотанный, как показано на следующих рисунках, диаметр может быть где-то около 30 мм (внутренний диаметр катушек)
  • L2 = 2 мГн дроссель, полученный путем наматывания 2-миллиметрового магнитного провода на любой подходящий ферритовый стержень
  • TR1 = 0-15 В / 20 ампер
  • ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ: Используйте стабилизированный источник питания постоянного тока 15 В, 20 А.
Использование транзисторов BC547 вместо высокоскоростных диодов

На приведенной выше схеме индукционного нагревателя мы можем видеть затворы полевых МОП-транзисторов, состоящих из диодов с быстрым восстановлением, которые могут быть труднодоступными в некоторых частях страны.

Простая альтернатива этому может заключаться в транзисторах BC547, подключенных вместо диодов, как показано на следующей схеме.

Транзисторы будут выполнять ту же функцию, что и диоды, поскольку BC547 может хорошо работать на частотах около 1 МГц.

Еще одна простая конструкция «сделай сам»

На следующей схеме показана еще одна простая конструкция, аналогичная приведенной выше, которую можно быстро сконструировать дома для реализации индивидуальной системы индукционного нагрева.

Список деталей

  • R1, R4 = 1K 1/4 Вт MFR 1%
  • R2, R3 = 10K 1/4 Вт MFR 1%
  • D1, D2 = BA159 или FR107
  • Z1, Z2 = 12 В, Стабилитрон 1/2 Вт
  • Q1, Q2 = МОП-транзистор IRFZ44n на радиаторе
  • C1 = 0,33 мкФ / 400 В или 3 н.1 мкФ / 400 В параллельно
  • L1, L2, как показано на следующих изображениях:
  • L2 восстановлен от любого старого блока питания компьютера ATX.
Как построен L2

Преобразование в горячую плиту Кухонная утварь

Вышеупомянутые разделы помогли нам изучить простую схему индукционного нагревателя, использующую пружинную катушку, однако эту катушку нельзя использовать для приготовления пищи, и она требует некоторых серьезные модификации.

В следующем разделе статьи объясняется, как изложенную выше идею можно изменить и использовать в качестве простой небольшой индукционной цепи нагревателя посуды или индукционной цепи кадай.

Конструкция является низкотехнологичной, маломощной и может не соответствовать традиционным устройствам. Схема была запрошена г-ном Дипешом Гуптой

Технические характеристики

Сэр,

Я прочитал вашу статью Простая схема индукционного нагревателя — Схема горячей плиты и был очень рад обнаружить, что есть люди, готовые помочь таким молодым людям, как мы, в сделай что-нибудь ….

Сэр, я пытаюсь понять принцип работы и пытаюсь разработать для себя индукционный кадай… Сэр, пожалуйста, помогите мне разобраться в дизайне, так как я так хорош в электронике

Я хочу разработать индукцию для нагрева кадай диаметром 20 дюймов с частотой 10 кГц по очень низкой цене !!!

Я видел ваши схемы и статью, но немного запутался насчет

  • 1. Используемый трансформатор
  • 2. Как сделать L2
  • 3. И любые другие изменения в схеме для частоты 10-20 кГц при токе 25А

Пожалуйста, помогите мне, сэр, как можно скорее..Это будет полезно, если вы можете предоставить точную информацию о необходимых компонентах. PlzzИ, наконец, вы упомянули об использовании ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ: Используйте регулируемый источник питания постоянного тока 15 В, 20 А. Где это используется ….

Спасибо

Dipesh gupta

The Design

Предлагаемая конструкция индукционной кадайной цепи, представленная здесь, предназначена только для экспериментальных целей и может не служить как обычные устройства. Его можно использовать для быстрого приготовления чашки чая или омлета, и ничего большего ожидать не стоит.

Указанная схема изначально была разработана для нагрева таких предметов, как железный стержень, например, головки болта. отвертка металлическая и т. д., но с некоторыми модификациями эта же схема может применяться для нагрева металлических кастрюль или сосудов с выпуклым дном, например «кадай».

Для реализации вышеизложенного исходная схема не нуждалась бы в каких-либо изменениях, за исключением основной рабочей катушки, которую нужно будет немного подправить, чтобы сформировать плоскую спираль вместо пружинной конструкции.

В качестве примера, чтобы преобразовать конструкцию в индукционную посуду так, чтобы она поддерживала сосуды с выпуклым дном, такие как кадай, змеевик должен иметь сферически-спиральную форму, как показано на рисунке ниже:

Схема будет такой же, как объяснено в моем предыдущем разделе, который в основном основан на конструкции Ройера, как показано здесь:

Проектирование спиральной рабочей катушки

L1 изготавливается с помощью 5-6 витков 8-миллиметровой медной трубки в сферическую форму. -спиральная форма, как показано выше, для размещения небольшой стальной чаши посередине.

Катушка может быть также плоско сжата в спиральную форму, если небольшая стальная кастрюля предназначена для использования в качестве посуды, как показано ниже:

Конструирование ограничителя тока Катушка

L2 может быть изготовлена ​​путем наматывания суперэмалированной пленки толщиной 3 мм. медный провод над толстым ферритовым стержнем, количество витков необходимо экспериментировать, пока на его выводах не будет достигнуто значение 2 мГн.

TR1 может быть трансформатором 20 В 30 ампер или источником питания SMPS.

Фактическая схема индукционного нагревателя довольно проста по своей конструкции и не требует особых объяснений, необходимо позаботиться о следующих вещах:

Резонансный конденсатор должен располагаться относительно ближе к основной рабочей катушке. L1 и должен быть получен путем подключения около 10 ноль 0.22 мкФ / 400 В параллельно. Конденсаторы должны быть строго неполярного и металлизированного полиэфирного типа.

Несмотря на то, что конструкция может выглядеть довольно простой, нахождение центрального отвода внутри спирально намотанной конструкции может вызвать некоторую головную боль, поскольку спиральная катушка будет иметь несимметричную компоновку, что затруднит определение точного центрального отвода для схемы.

Это можно сделать методом проб и ошибок или с помощью LC-метра.

Неправильно расположенный центральный ответвитель может заставить схему работать ненормально или производить неравномерный нагрев МОП-транзисторов, или вся схема может просто не колебаться в худшей ситуации.

Ссылка: Википедия

Алюминий или сталь? Посмотрите, какая индукционная печь лучше всего подходит для данного металла

Если вы управляете литейной компанией, производителем автомобильных запчастей или работаете в любой другой отрасли, где требуется литье металла, вам, вероятно, понадобится индукционная печь промышленного размера. Многие люди могут смотреть на печь и полагать, что она такая же, как и любая другая печь, но они ошибаются. Индукционные печи изготавливаются из двух основных материалов: алюминия и стали.Эти два разных типа печей подходят для разных металлов. Ниже приведен список некоторых обычно литых металлов, а также тип печи, который им подойдет лучше всего:

Золото

Один из наиболее часто используемых металлов, золото используется для нескольких основных функций. Один из них — украшения. Независимо от того, какие украшения вы делаете, вам, скорее всего, потребуется отлить их. Алюминиевая печь (такая как линия AMELT Quick Melt) может быть вашим лучшим вариантом для плавки золота, поскольку, как правило, требуется отливать меньшее количество золота, чем из стали или другого металла.Алюминиевые печи обычно нагреваются быстрее, чем их конкуренты, что делает их идеальным эффективным выбором для плавильной печи

.

Серебро

Как и золото, серебро обычно не переплавляют в больших количествах, поэтому эффективность является ключевым фактором. Этот факт делает алюминиевую печь лучшим вариантом для литья серебра.

Медь

Выбор подходящей медеплавильной печи — ключ к успешной работе, независимо от того, для чего вы используете медь.Популярным типом плавильных печей для меди является алюминиевый вариант. Поскольку медь часто плавится из-за ее стоимости, обычно предпочтительнее использовать меньшую емкость, хотя все ситуации индивидуальны. Если у вас есть большое количество меди, которую нужно расплавить, лучше всего подойдет стальная рама с ее отличными теплоизоляционными качествами.

Сталь

Объем выплавки стали в тоннах в различных отраслях промышленности по всему миру (международное производство нерафинированной стали достигло 1.69 млрд тонн в 2017 году, стальной каркас в целом будет лучшим вариантом. Печь со стальным каркасом производства AMELT имеет максимальную производительность плавки 25 т / ч и подходит для самых тяжелых работ. Как и для большинства металлов, если у вас есть небольшое количество стали, которую нужно расплавить, алюминиевая рама может быть вашим лучшим выбором для быстрой и эффективной работы. Однако, если у вас их много (это часто бывает для стали), лучше всего подойдет индукционная кузница со стальной рамой.

Примечание: Для получения дополнительной информации об упомянутых выше печах AMELT посетите: https: // www.amelt.com/melting_holding_type/.

Принцип работы, конструкция и применение рабочей катушки

Люди используют цепь индукционного нагревателя для бесконтактного нагрева проводящих материалов. Это также устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева ферромагнитной керамики и металлов. Кроме того, индукционный нагреватель подходит для плавки и ковки стали, а также алюминия. В коммерческих целях вы также можете использовать их для пайки, пайки и термообработки.

Индукционный нагреватель особенно интересен в изготовлении, поскольку он не требует никаких индукционных нагревательных элементов. Вместо этого электронное устройство похоже на плиту, которая сохраняет температуру. В этом руководстве объясняется конструкция цепей индукционного нагревателя. Первичная цепь индукционного нагревателя проста в сборке, к тому же в ней используются только некоторые стандартные компоненты.

Так что давайте перейдем к делу.

Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Induction_heater.jpg

1. Принцип работы индукционного нагревателя

Согласно закону Фарадея, изучение процесса индукционного нагрева необходимо — согласно закону электромагнитной индукции Фарадея переключение проводника в электрическое поле приводит в действие переменное магнитное поле. Во время цикла индукционного нагревателя частота движется быстрее, чем электроны в утюге. Несомненно, это вызывает обратный ток, который является вихревым током.

Из-за образования сильного вихревого тока утюг также нагревается.Принцип также работает наоборот при изменении магнитного поля в проводнике. Экстремальный нагрев равен текущему сопротивлению утюга, в два раза превышающему его. Поскольку загруженный металл представляет собой железо, мы будем называть сопротивление металлического железа R. Таким образом, твердотельный источник питания радиочастоты применяется к катушке индуктивности и материалам, которые вы будете нагревать.

Тепло = I2 x R (Железо)

Удельное сопротивление железа = 97 нОм

Поскольку указанное выше тепло равно рабочей частоте, обычные трансформаторы привода затвора не работают в системах высокочастотного индукционного нагрева.Следующий процесс представляет собой принцип джоулевого нагрева. Здесь, после того, как ток проходит через материал, он создает магнитные материалы. Кроме того, простые конструкции цепи индукционного нагревателя устанавливаются на резонансную частоту медной катушки и блока схем, которые аналогичны цепи резервуара.

2. Элементы цепи индукционного нагревателя

Как построить индукционный нагреватель? Здесь мы обсудим проектирование индукционной катушки и быстро колеблющегося сигнала, в том числе индукцию протекания тока, чтобы сделать металл горячим.Как и для большинства устройств, для цепи индукционного нагрева требуется печатная плата и другие активные компоненты.

2.1 Материалы
  • Согласование импеданса: мощность источника питания индукционного нагрева аналогична мощности других устройств предыдущего поколения. Поскольку он имеет как переменное, так и максимальное напряжение, полное сопротивление мощности и нагрузка должны быть близки к обеспечению полной подачи питания на заготовку. Цепи управления согласованием импеданса работают при индукционном нагреве, чтобы значения напряжения, тока и мощности достигли своих наивысших пределов.Кроме того, он полезен в электрическом трансформаторе.
  • Источник питания: индукционные источники питания являются неотъемлемой частью системы индукционного нагревателя. Их часто оценивают по рабочему диапазону частот и мощности. Кроме того, существует несколько типов источников питания, таких как умножители частоты, преобразователи искрового разрядника и инвертор напряжения.
  • Резонансный резервуар: Резонансный резервуар индукционного нагревателя обычно состоит из индукторов и конденсаторов, включенных параллельно с резонансной частотой.То, что происходит в контуре резервуара, похоже на качающийся маятник. В баке конденсатора источник питания обеспечивает энергию, которая колеблется между конденсатором (электростатическая энергия) и катушкой индуктивности (электромагнитная энергия). В этом случае передача энергии затухает из-за потерь в катушке индуктивности, нагрузке и конденсаторе. Кроме того, конденсаторная батарея обеспечивает необходимую емкость для достижения резонансной частоты с той же емкостью, что и источник питания.

Источник: https: // en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit#/media/File:RLC_parallel_circuit_v1.svg

(резонансный контур)

  • Индукторы индукционного нагревателя

2.2 Цепь индукционного нагревателя — Конструкция индукционной рабочей катушки

Катушка индукционного нагревателя представляет собой профилированную медную трубку, которая передает энергию в нескольких формах. Индуктивный ток в материале равен количеству витков катушки. Следовательно, для эффективности и действенности схемы нагрева важна конструкция первичного змеевика.

Это также проводящий материал, через который проходит переменный ток, образуя магнитное поле. Электропроводящие компоненты и металлические части обычно остаются внутри индукционной тепловой катушки, рядом с ней или через нее. Обратите внимание, что эти материалы никогда не касаются кольца, но они создают в металле магнитную индукцию, выделяющую тепло.

Обычно индукционные катушки работают как медные индукционные катушки с водяным охлаждением. В зависимости от области применения также существуют катушки различной формы. Но обычно используется многооборотная спиральная катушка.В случае кольца ширина рисунка нагрева определяется количеством витков в петле. Таким образом, однооборотные замки подходят для приложений, где необходим нагрев кремния, материала наконечника или узкой ленты.

Между тем многопозиционная спиральная катушка нагревает многие детали. Производители также используют внутреннее кольцо для нагрева внутренних отверстий, в то время как змеевик для блинов нагревает только одну сторону материала.

Источник: https: //www.flickr.com/photos/abstractmachine/332302589

(индукционная катушка)

Цепь индукционного нагревателя

Условия, которые необходимо учитывать
  1. Когда вы накладываете катушку на магнитные материалы, она выделяет тепло как за счет эффекта гистерезиса, так и за счет вихревого тока.
  2. Расположение рядом с соединением отдельных катушек имеет меньшую плотность магнитного потока. Таким образом, центр внутреннего диаметра нагревательной катушки никогда не находится в центре индукционного нагрева.
  3. Для увеличения эффективности индукционного нагрева необходимо уменьшить расстояние между катушкой блина и нагрузкой.
  4. Если вы разместите деталь в середине катушки индукционного нагрева, в идеале вы будете соединять ее вместе с магнитным проводом или полем. Однако, если он смещен по центру, зона нагрузки ближе к поворотам теряет меньше тепла.
  5. Чтобы определить мощность источника питания змеевика, примите во внимание конвекцию, излучение и теплопотери из-за теплопроводности.
  6. Чем выше критическая частота переменного тока, тем меньше глубина проникновения нагрева.
  7. Материалы с более высокой резонансной частотой нагреваются быстро.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit#/media/File:Tuned_circuit_animation_3_300ms.gif

(контур резонансного бака)

Эффективность катушки

Ниже приведена формула КПД катушки:

Эффективность катушки = энергоэффективность бифилярной катушки, передаваемая нагрузке / энергия, передаваемая катушке

Цепь индукционного нагревателя

Модификация катушки в соответствии с заявкой

Хотя объект индукционного нагрева требует равномерного нагрева, во многих случаях его профиль не может быть постоянным.Однако вы можете изменить его двумя способами. Во-первых, разделите кривые, где спиральная катушка имеет большее поперечное сечение. Другой способ — увеличить расстояние между обмотками в тех местах, где площадь поперечного сечения более значительна.

Аналогичная ситуация возникает при нагревании плоских поверхностей большим змеевиком для блинов. Другие области будут получать меньше тепла, чем средняя область. Чтобы предотвратить это, увеличьте пространство между плоским предметом и поверхностью катушки, соединив конический узор с катушкой для блинов.

Цепь индукционного нагревателя — Типы нагревательных змеевиков
Канальные катушки

Industries использует змеевик с каналом, когда время нагрева ни короткое, ни долгое; Но требует относительно небольшого уровня мощности. Несколько нагревательных спиралей проходят через него с постоянной скоростью, чтобы достичь максимального давления при выходе из устройства. Чтобы обеспечить вход и выход катушек, их концы часто загибают. Там, где железу требуется профильный нагрев, в промышленности наряду с многооборотными канальными змеевиками используется пластинчатый концентратор флюса.

Рулон двойной деформации

Производители используют двойной деформированный змеевик для достижения однородной температуры, нагревают концы вала и припой. Замок имеет наклонные стороны, что позволяет достичь равномерного нагрева. Чтобы иметь магнитный эффект, вы должны обратить внимание на путь обеих блинных катушек, в которых формируются первичные обмотки.

Источник: https://pixabay.com/photos/coil-copper-diy-energy-heat-87655/

(нагревательный змеевик)

Разделительный теплообменник

Он работает в таких областях, как сварка пластика, металла и узкополосных соединений при легировании ферромагнитной керамикой.Используя разделенную возвратную катушку, вы индуцируете высокий ток в зоне сварки, который разделится на две части. Таким образом, процесс индукционного нагрева на пути сварки выше, чем на других частях объекта.

Цепь индукционного нагревателя

Конструкция выводов для индукционных катушек

Хотя провода короткие, они являются важным элементом цепи резервуара и индукционной тепловой катушки, поскольку обладают конечной индуктивностью. На схеме ниже показана принципиальная электрическая схема тепловой станции резонансного контура.C — резонансный конденсатор тепловой станции. Кроме того, L — это вывод, который представляет собой полную индуктивность выводов катушки. V — полное входное напряжение от источника индукционного питания к работе цепи индукционного нагревателя.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

Концентратор флюса

Концентратор потока — это материал с низкой электропроводностью и высокой проницаемостью, который работает в катушке индукционного нагревателя, усиливая магнитный поток или поле на нагревающей нагрузке.Воздействие концентратора потока на цепь индукционного нагревателя заключается в повышении теплового КПД при низком уровне мощности.

Цепь индукционного нагревателя — вычет индуктивности свинца

Industries использует катушки с высокой индуктивностью на низкой частоте, потому что L-образный вывод меньше L-образной катушки.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eddy_currents_due_to_magnet.svg

(вихревой ток в магнитном поле)

3.Пример отображения цепи индукционного нагревателя

Ниже представлена ​​принципиальная схема и схема индукционного нагревателя.

Заключение

По сравнению с несколькими электронными устройствами, индукционные нагревательные приборы обладают большей эффективностью, лучшим контролем и скоростью. Однако уровень эффективности зависит от того, насколько хорошо вы их сконструируете и реализуете.

Схема индукционного нагревателя обеспечивает быстрый, аккуратный и экологически чистый метод нагрева.С помощью приведенных выше диаграмм вы обнаружите, что работу и конструкцию цепи резервуара и индукционной катушки легко построить и протестировать. Вы всегда можете связаться с нами в любое время.

Кузница лося

Индукционная кузница


Эта информация
взята verbatem
из Википедии
(написано на оригинальном английском
)

Индукционная печь — это электрическая печь, в которой тепло подается за счет индукционного нагрева металла.Преимущество индукционной печи — это чистый, энергоэффективный и хорошо контролируемый процесс плавления по сравнению с большинством других способов плавления металлов. Большинство современных литейных предприятий используют этот тип печи, и теперь все больше чугунолитейных заводов заменяют вагранки индукционными печами для плавления чугуна, поскольку первые выделяют много пыли и других загрязняющих веществ. Производительность индукционных печей варьируется от менее одного килограмма до ста тонн, и они используются для плавки чугуна и стали, меди, алюминия и драгоценных металлов.Поскольку не используется дуга или горение, температура материала не выше, чем требуется для его плавления; это может предотвратить потерю ценных легирующих элементов. [1] Одним из основных недостатков использования индукционных печей в литейном производстве является недостаточная мощность рафинирования; шихтовые материалы должны быть чистыми от продуктов окисления и иметь известный состав, а некоторые легирующие элементы могут быть потеряны из-за окисления (и должны быть повторно добавлены в расплав).

Рабочие частоты варьируются от рабочей частоты (50 или 60 Гц) до 400 кГц или выше, обычно в зависимости от плавящегося материала, мощности (объема) печи и требуемой скорости плавления.Как правило, чем меньше объем расплавов, тем выше частота использования печи; это происходит из-за глубины скин-слоя, которая является мерой расстояния, на которое переменный ток может проникнуть под поверхность проводника. При одинаковой проводимости более высокие частоты имеют небольшую толщину скин-слоя, т.е. меньшее проникновение в расплав. Более низкие частоты могут вызвать перемешивание или турбулентность металла.

Предварительно нагретый чугун массой 1 тонна может расплавить холодную шихту до готовности к выпуску в течение часа.Электропитание варьируется от 10 кВт до 15 МВт с размером расплава от 20 кг до 30 тонн металла соответственно.

Работающая индукционная печь обычно издает гудение или завывание (из-за колебаний магнитных сил и магнитострикции), шаг которого может использоваться операторами, чтобы определить, правильно ли работает печь или на каком уровне мощности.

Индукционная ковка

Индукционная ковка — это использование индукционного нагревателя для предварительного нагрева металлов перед деформацией с помощью пресса или молотка.Обычно металлы нагревают до температуры от 1100 ° C (2010 ° F) до 1200 ° C (2190 ° F), чтобы повысить их пластичность и улучшить текучесть в штампе для ковки. [1]

Процесс

Индукционный нагрев — это бесконтактный процесс, в котором используется принцип электромагнитной индукции для нагрева детали. Помещая проводящий материал в сильное переменное магнитное поле, в материале протекает электрический ток, тем самым вызывая джоулев нагрев. В магнитных материалах дополнительно выделяется тепло ниже точки Кюри из-за гистерезисных потерь.Генерируемый ток протекает преимущественно в поверхностном слое, глубина которого определяется частотой переменного поля и проницаемостью материала [2].

Потребляемая мощность

Источники питания для индукционной ковки различаются по мощности от нескольких киловатт до многих мегаватт и, в зависимости от геометрии компонента, могут изменяться по частоте от 50 Гц до 200 кГц. В большинстве приложений используется диапазон от 1 кГц до 100 кГц. [3]

Для выбора правильной мощности необходимо сначала рассчитать тепловую энергию, необходимую для нагрева материала до требуемой температуры за отведенное время.Это может быть сделано с использованием теплосодержания материала, которое обычно выражается в киловатт-часах на тонну, веса обрабатываемого металла и временного цикла. Как только это будет установлено, необходимо учесть другие факторы, такие как излучаемые потери в компоненте, потери в катушке и другие системные потери. Традиционно этот процесс включал длительные и сложные вычисления в сочетании с сочетанием практического опыта и эмпирической формулы. Современные методы используют анализ методом конечных элементов [4] и другие методы компьютерного моделирования, однако, как и в случае со всеми такими методами, по-прежнему требуется доскональное знание процесса индукционного нагрева.

Выходная частота

Второй важный параметр, который следует учитывать, — это выходная частота источника питания. Поскольку тепло в основном генерируется на поверхности компонента, важно выбрать частоту, которая обеспечивает максимальную практическую глубину проникновения в материал без риска потери тока. [5] Следует понимать, что, поскольку нагревается только оболочка, потребуется время, чтобы тепло проникло в центр компонента, и что, если слишком большая мощность приложена слишком быстро, можно расплавить поверхность компонента, оставляя ядро круто.Используя данные теплопроводности материала [6] и указанные заказчиком требования к однородности (физике) в отношении поперечного сечения ∆T, можно рассчитать или создать модель для определения необходимого времени нагрева. Во многих случаях время достижения приемлемого ∆T будет превышать время, которое может быть достигнуто при нагревании компонентов по одному. Ряд решений по перемещению, включая конвейеры, линейные питатели, системы толкания и питатели с шагающими балками, используются для облегчения нагрева нескольких компонентов при одновременной доставке отдельных компонентов оператору в требуемом временном цикле.

Преимущества

Управляемость процесса — в отличие от традиционной газовой печи, индукционная система не требует цикла предварительного нагрева или контролируемого отключения. Тепло доступно по запросу. В дополнение к преимуществам быстрой доступности в случае прерывания производства на выходе, питание может быть отключено, что позволяет экономить энергию и сокращать масштабирование компонентов.

  • Энергоэффективность — благодаря теплу, выделяемому внутри компонента, передача энергии чрезвычайно эффективна.Индукционный нагреватель нагревает только часть, но не атмосферу вокруг него.
  • Быстрое повышение температуры — Высокая удельная мощность гарантирует, что компонент очень быстро нагревается. Снижается окалина, дефекты поверхности и нежелательные воздействия на металлургию поверхности.
  • Стабильность процесса — процесс индукционного нагрева обеспечивает чрезвычайно равномерное равномерное нагревание, что повышает точность поковки и может в крайних случаях уменьшить припуски на обработку после ковки и положительно сказаться на сроке службы штампа.

Типы

Подогрев конца стержня

Подогрев конца прутка обычно используется там, где должна быть кована только часть прутка. Типичные области применения нагрева концов прутков:

  • Горячая высадка болтов
  • Стабилизаторы поперечной устойчивости
  • Горный инструмент

В зависимости от требуемой пропускной способности системы манипулирования могут варьироваться от простых двух- или трехпозиционных пневматических толкающих систем до шагающих балок и конвейеров.

Нагрев заготовки

В индукционном нагревателе заготовки нагревается вся заготовка или заготовка.Обычно для коротких заготовок или заготовок используется бункер или чаша для автоматического подвода заготовок к прижимным роликам, тракторам с цепным приводом или, в некоторых случаях, к пневматическим толкателям. Затем заготовки проходят через змеевик одна за другой по рельсам с водяным охлаждением или через отверстие змеевика используются керамические вкладыши, которые уменьшают трение и предотвращают износ. Длина рулона зависит от требуемого времени выдержки, продолжительности цикла на компонент и длины заготовки. При больших объемах работы с большим поперечным сечением нет ничего необычного в том, чтобы иметь 4 или 5 катушек последовательно, чтобы получить 5 м (16 футов) катушки или более.[8]

Типовые детали, обрабатываемые поточным нагревом заготовок: [9]

  • Коленчатые валы малые
  • Распредвалы
  • Пневматическая и гидравлическая арматура
  • Головки молотковые
  • Клапаны двигателя
  • Одноступенчатый

Для длинных заготовок можно использовать однократный нагрев. В этом процессе используются аналогичные системы для нагрева концов прутков, за исключением того, что вся заготовка превращается в отдельные катушки. Как и в случае нагрева концов стержня, количество витков зависит от требуемого ∆T и тепловых свойств нагреваемого материала.

Типовые детали, обработанные однократным нагревом заготовок: [10]

  • Оси легковые
  • Распредвалы для судостроения

Индукционная закалка — это форма термической обработки, при которой металлическая деталь нагревается индукционным нагревом, а затем закаляется. Закаленный металл подвергается мартенситному превращению, повышая твердость и хрупкость детали. Индукционная закалка используется для выборочного упрочнения участков детали или сборки, не влияя на свойства детали в целом.[1]

Процесс

Индукционный нагрев — это процесс бесконтактного нагрева, в котором используется принцип электромагнитной индукции для выработки тепла внутри поверхностного слоя детали. Помещая проводящий материал в сильное переменное магнитное поле, можно заставить электрический ток течь в стали, тем самым создавая тепло из-за потерь I2R в материале. В магнитных материалах дополнительно выделяется тепло ниже точки Кюри из-за гистерезисных потерь. Генерируемый ток протекает преимущественно в поверхностном слое, глубина которого определяется частотой переменного поля, поверхностной плотностью мощности, проницаемостью материала, временем нагрева и диаметром стержня или толщиной материала.При закалке этого нагретого слоя в воде, масле или закалке на основе полимера поверхностный слой изменяется с образованием мартенситной структуры, которая тверже основного металла [2].

Определение

Широко используемый процесс поверхностного упрочнения стали. Компоненты нагреваются с помощью переменного магнитного поля до температуры в пределах или выше диапазона превращения с последующей немедленной закалкой. Сердцевина компонента не подвергается воздействию обработки, и его физические свойства аналогичны свойствам прутка, из которого он был изготовлен, в то время как твердость корпуса может находиться в диапазоне 37/58 HRC.Углеродистые и легированные стали с эквивалентным содержанием углерода в диапазоне 0,40 / 0,45% наиболее подходят для этого процесса [1].

Источник высокочастотного электричества используется для пропускания большого переменного тока через катушку. 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 котором внутри детали возникают вихревые токи, а сопротивление приводит к джоулева нагреву металла.

Эта операция чаще всего используется для стальных сплавов. Многие механические детали, такие как валы, шестерни и пружины, перед поставкой подвергаются поверхностной обработке, чтобы улучшить их износостойкость. Эффективность этих обработок зависит как от изменения свойств материалов поверхности, так и от введения остаточных напряжений. Среди этих обработок индукционная закалка — одна из наиболее широко используемых для повышения долговечности компонентов. Он определяет в заготовке прочный сердечник с остаточными напряжениями растяжения и твердый поверхностный слой с напряжением сжатия, которые доказали свою эффективность в увеличении усталостной долговечности и износостойкости компонентов.[3]

Низколегированные среднеуглеродистые стали с индукционной поверхностной закалкой широко используются в автомобилях и машиностроении, требующих высокой износостойкости. Износостойкость деталей с индукционной закалкой зависит от глубины закалки, а также от величины и распределения остаточного напряжения сжатия в поверхностном слое [2].

История

Основа всех систем индукционного нагрева была открыта в 1831 году Майклом Фарадеем. Фарадей доказал, что, наматывая две катушки провода вокруг общего магнитного сердечника, можно создать мгновенную ЭДС во второй обмотке, включая и выключая электрический ток в первой обмотке.Он также заметил, что если ток поддерживается постоянным, во второй обмотке не индуцируется ЭДС и что этот ток течет в противоположных направлениях в зависимости от того, увеличивается или уменьшается ток в цепи [4].

Фарадей пришел к выводу, что электрический ток может создаваться изменяющимся магнитным полем. Поскольку между первичной и вторичной обмотками не было физической связи, считалось, что ЭДС во вторичной катушке индуцирована, и таким образом родился закон индукции Фарадея.После открытия эти принципы использовались в течение следующего столетия или около того в конструкции динамо (электрических генераторов и электродвигателей, которые являются вариантами одного и того же) и в форме электрических трансформаторов. В этих приложениях любое тепло, выделяемое в электрических или магнитных цепях, считалось нежелательным. Инженеры пошли на многое и использовали многослойные сердечники и другие методы, чтобы минимизировать эффекты. [4]

В начале прошлого века эти принципы были исследованы как средство плавления стали, и был разработан двигатель-генератор, обеспечивающий мощность, необходимую для индукционной печи.После всеобщего принятия методологии плавки стали инженеры начали изучать другие возможности использования этого процесса. Уже было понятно, что глубина проникновения тока в сталь зависит от ее магнитной проницаемости, удельного сопротивления и частоты приложенного поля. Инженеры Midvale Steel и Ohio Crankshaft Company использовали эти знания для разработки первых систем индукционного нагрева с поверхностной закалкой с использованием двигателей-генераторов [5].

Потребность в быстрых, легко автоматизированных системах привела к значительному прогрессу в понимании и использовании процесса индукционной закалки, и к концу 1950-х годов многие системы, в которых использовались двигатели-генераторы и триодные генераторы с термоэлектронной эмиссией, стали регулярно использоваться во многих отраслях промышленности.В современных индукционных нагревательных установках используются новейшие полупроводниковые технологии и цифровые системы управления для развития диапазона мощностей от 1 кВт до многих мегаватт.

Основные методы

Закалка однократным выстрелом

В однокомпонентных системах компонент удерживается статически или вращается в змеевике, и вся обрабатываемая поверхность одновременно нагревается в течение заданного времени, после чего следует либо закалка потоком, либо система закалки каплей. Одиночный выстрел часто используется в тех случаях, когда никакой другой метод не позволяет достичь желаемого результата, например, при упрочнении плоской поверхности молотков, упрочнении кромок инструментов сложной формы или производстве малых зубчатых колес.[6]

В случае упрочнения вала дополнительным преимуществом метода однократной закалки является время производства по сравнению с методами упрочнения с прогрессивным поперечным перемещением. Кроме того, возможность использования катушек, которые могут создавать продольный ток в компоненте, а не диаметральный поток, может быть преимуществом при определенной сложной геометрии.

У метода одиночного выстрела есть недостатки. Конструкция змеевика может быть чрезвычайно сложным и трудоемким процессом. Часто требуется использование феррита или ламинированных загрузочных материалов, чтобы влиять на концентрацию магнитного поля в определенных областях, тем самым улучшая получаемую тепловую картину.Другой недостаток заключается в том, что требуется гораздо больше мощности из-за увеличенной площади нагреваемой поверхности по сравнению с подходом с поперечным расположением [7].

Закалка траверса

В системах поперечной закалки заготовка постепенно проходит через индукционную катушку, и используется последующий закалочный распылитель или кольцо. Упрочнение траверсы широко используется при производстве таких компонентов вала, как полуоси, пальцы ковша экскаватора, компоненты рулевого управления, валы для электроинструментов и приводные валы.Компонент подается через индуктор кольцевого типа, который обычно имеет один виток. Ширина поворота определяется скоростью траверсы, доступной мощностью и частотой генератора. Это создает движущуюся полосу тепла, которая при закалке создает твердый поверхностный слой. Закалочное кольцо может быть либо составной частью следующей конструкции, либо их комбинацией в зависимости от требований приложения. Изменяя скорость и мощность, можно создать вал, закаленный по всей длине или только на определенных участках, а также закалку валов со ступенями по диаметру или шлицами.При закалке круглых валов нормально вращать деталь во время процесса, чтобы гарантировать удаление любых отклонений из-за соосности спирали и детали.

Методы поперечного перемещения

также используются при производстве кромочных элементов, таких как ножи для бумаги, ножи для кожи, нижние ножи газонокосилок и ножовочные полотна. В этих типах применений обычно используется шпилька или катушка с поперечным потоком, которая находится над краем компонента. Компонент проходит через змеевик и последующую закалку распылением, состоящую из сопел или просверленных блоков.

Многие методы используются для обеспечения поступательного движения через катушку, и используются как вертикальные, так и горизонтальные системы. Обычно в них используются цифровой энкодер и программируемый логический контроллер для позиционного управления, переключения, контроля и настройки. Во всех случаях необходимо тщательно контролировать и согласовывать скорость перемещения, поскольку изменение скорости будет влиять на глубину твердости и достигаемое значение твердости.

Оборудование

Требуемая мощность

Источники питания для индукционной закалки различаются по мощности от нескольких киловатт до сотен киловатт в зависимости от размера нагреваемого компонента и используемого метода производства i.е. однократная закалка, поперечная закалка или закалка под флюсом.

Чтобы выбрать правильный источник питания, сначала необходимо рассчитать площадь поверхности нагреваемого компонента. Как только это будет установлено, можно использовать различные методы для расчета необходимой плотности мощности, времени нагрева и рабочей частоты генератора. Традиционно это делалось с использованием серии графиков, сложных эмпирических расчетов и опыта. Современные методы, как правило, используют анализ методом конечных элементов и компьютерные технологии производства, однако, как и в случае со всеми такими методами, по-прежнему требуется доскональное знание процесса индукционного нагрева.

Для однократных применений необходимо рассчитать общую площадь обогрева. В случае поперечной закалки длина окружности детали умножается на ширину лицевой поверхности бухты. При выборе ширины лицевой стороны катушки необходимо проявлять осторожность, чтобы было практично построить катушку выбранной ширины и чтобы она работала при мощности, необходимой для применения.

Частота

Системы индукционного нагрева для закалки доступны во множестве различных рабочих частот, обычно от 1 кГц до 400 кГц.Доступны более высокие и более низкие частоты, но обычно они используются для специализированных приложений. Зависимость между рабочей частотой и глубиной проникновения тока и, следовательно, глубиной твердости обратно пропорциональна. т.е. чем ниже частота, тем глубже корпус.

Глубина корпуса [мм] Диаметр стержня [мм] Частота [кГц]
от 0,8 до 1,5 от 5 до 25 от 200 до 400
1.5 до 3,0 от 10 до 50 от 10 до 100
> 50 от 3 до 10
3,0 — 10,0 от 20 до 50 от 3 до 10
от 50 до 100 от 1 до 3
> 100 1
Примеры частот для различной глубины корпуса и диаметра материала

Приведенная выше таблица является чисто иллюстративной, хорошие результаты могут быть получены за пределами этих диапазонов путем балансировки плотности мощности, частоты и других практических соображений, включая стоимость, которая может повлиять на окончательный выбор, время нагрева и ширину катушки.Так же, как плотность мощности и частота, время, в течение которого нагревается материал, будет влиять на глубину, на которую тепло будет течь за счет теплопроводности. Время в катушке может зависеть от скорости перемещения и ширины катушки, однако это также будет влиять на общую потребляемую мощность или пропускную способность оборудования.

Из приведенной выше таблицы видно, что выбор правильного оборудования для любого применения может быть чрезвычайно сложным, поскольку для получения определенного результата можно использовать более одной комбинации мощности, частоты и скорости.Однако на практике многие варианты сразу становятся очевидными, исходя из предыдущего опыта и практичности.


Мама, посмотри, что еще я нашла!


Мудрость моего отца: «Человеку нужно больше, чтобы уйти от битвы, чем остаться и сражаться».

FAQ — Индукционные плавильные печи

Каковы требования к охлаждению индукционной плавильной печи без сердечника?

Требования сильно различаются в зависимости от конструкции, конфигурации и области применения змеевика.Ниже приведен пример расчета требований к минимальному расходу:

1 галлон воды на каждые 25 кВт при 40 фунтах на квадратный дюйм.

Пример: Индукционная плавильная печь, подключенная к индукционному источнику питания мощностью 200 кВт, требует минимум 8 галлонов в минуту. 200/25 = 8 или 8 галлонов в минуту при 40 фунтах на квадратный дюйм. Это будет абсолютно наименьшее количество воды для охлаждения, и в зависимости от конфигурации может потребоваться больший поток из-за более высоких токов, присутствующих в катушке.

Почему мой индукционный источник питания отключается при высокой температуре воды?

Аварийные сигналы или неисправности из-за высокой температуры воды в основном связаны с низким расходом воды либо из-за ограничений в водяных контурах, либо из-за недостаточного давления воды, подаваемого к оборудованию.

Насколько высока температура на выходе из индукционной плавильной печи?

Большинство индукционного оборудования имеет фиксированные переключатели температуры дренажа печи, установленные на 175 ° F (79 ° C).

Какова допустимая температура слива из индукционной плавильной печи без сердечника?

Типичная температура на выходе из индукционной плавильной печи составляет от 100 ° F (37 ° C) до 150 ° F (65 ° C). Индукционные источники питания ITC контролируют все температуры дренажа печи с помощью переключателя температуры с автоматическим сбросом, установленного на 175 ° F (79 ° C).Если температура слива индукционной плавильной печи превышает 175 ° F (79 ° C), реле слива температуры срабатывает, «срабатывает» и размыкает электрическую цепь безопасности, вызывая отключение индукционного источника питания. Реле температуры с автоматическим сбросом сбрасывается, когда температура воды опускается ниже 165 ° F (73 ° C), позволяя индукционному источнику питания снова работать.

Что вызывает перегрев змеевика индукционной плавильной печи?

Ограничения в любом месте на пути потока воды печи для змеевика печи могут и будут вызывать условия перегрева.Ограничения могут быть вызваны отложениями мусора или кальция в водяных линиях, теплообменниках и силовых кабелях с водяным охлаждением, внутренними повреждениями силовых кабелей с водяным охлаждением, такими как «птичье гнездо», перекручивание или сплющивание шланга. Силовые кабели с водяным охлаждением со временем выходят из строя, и требуется их замена. Срок службы зависит от объема использования, качества воды, планировки и конфигурации. Учтите, что ограничение есть ограничение! Не имеет значения, является ли это подающей линией, дренажной линией или змеевиком, все это приведет к срабатыванию аварийного сигнала о перегреве слива печи или сбоям.

Использование индукционной плавильной печи, которая не была разработана для данного применения или рассчитана на выходную мощность в кВт индукционного источника питания, изменение водяных трактов также может вызвать проблемы с перегревом.

Размеры футеровки печи и правильная установка с использованием качественного материала также очень важны, внесение изменений в исходные конструктивные параметры не рекомендуется и настоятельно не рекомендуется. Отсутствие надлежащего количества огнеупорного «резервного» материала приведет к перегреву и повреждению змеевика печи.

Что вызывает аварийные сигналы или неисправности по температуре внутренней канализации источника питания?

Обычно аварийный сигнал или неисправность внутренней воды по высокой температуре вызывается ограничением потока либо в отдельном контуре, либо в теплообменнике. Шкафы источника питания могут иметь несколько цепей, и необходимо определить, какая из этих цепей перегревается, а затем определить, является ли это ограничением потока или другой причиной срабатывания сигнализации. Неисправный переключатель, состояние фазы сигнала — это всего лишь пара возможностей.Ограничения потока вызваны засорением системы, электролизом и общим плохим качеством воды.

Индукционные источники питания обычно имеют водяную систему с «внутренним замкнутым контуром» или «внешнюю замкнутую» систему водоснабжения, некоторые из них имеют комбинацию обоих. Чистота и качество воды имеют решающее значение в обеих системах для долговечности индукционного плавильного оборудования, минимизации технического обслуживания и дорогостоящего ремонта.

Что вызывает аварийный сигнал или неисправность внешней высокой температуры воды?

Внешний аварийный сигнал о высокой температуре воды или сбой возникает, когда температура подаваемой технологической воды превышает заданное значение реле температуры, обычно 115 ° F (46 ° C).Технологическая вода охлаждается несколькими способами с использованием открытой испарительной градирни, радиаторного охладителя сухого типа или чиллера для кондиционирования воздуха. Когда эффективность этих охладителей снижается, температура технологической воды повышается. Существует множество причин потери эффективности, наиболее распространены отложения кальция на пучках труб и в теплообменниках.

Что такое внутренняя система водоснабжения?

Внутренняя закрытая система состоит из циркуляционного насоса, расширительного бака и теплообменника, предназначенного для охлаждения всех внутренних компонентов и поддержания качества воды.Вода с низкой проводимостью необходима для индукционных источников питания с внутренними системами водоснабжения и должна поддерживаться в надлежащем состоянии.

У меня есть внешняя замкнутая водяная система, какое давление воды мне следует ожидать на моем насосном модуле?

После продувки системы воздухом и работы подпиточной воды давление на стороне всасывания циркуляционного насоса будет 12–18 фунтов на кв. Дюйм, сторона нагнетания насоса будет изменяться и зависит от характеристики насоса и от того, как она была задана. Когда система переполнена водой, давление на стороне всасывания будет выше на 20–30 фунтов, а также на стороне нагнетания.Это не означает, что течет больше воды, и это вредно для охлаждения, так как выделяет тепло.

Как спроектировать и изготовить один

Вы новичок в цепи индукционного нагревателя? Или вы, наверное, слышали об этом, но не знаете, как это работает?

Тогда эта статья для вас, но мы должны быть с вами честны!

Спроектировать и создать цепь индукционного нагревателя может быть непросто, особенно если у вас нет достаточной информации и опыта. Он немного отличается от сильноточных печатных плат.

К счастью, мы создали эту статью, чтобы помочь вам разбить предмет на понятные части и раскрыть секреты схемы индукционного нагревателя — как ее спроектировать и создать.

Итак, приступим.

Что такое цепь индукционного нагревателя?

Электромагнитное индукционное нагревание

Схема индукционного нагревателя — это устройство, используемое для выработки тепла для проводящих материалов, таких как железо, в чисто бесконтактном процессе.Кроме того, вы можете использовать схему индукционного нагревателя для коммерческих и личных проектов.

Хотя, он идеально подходит для ваших проектов DIY. В коммерческих целях он подходит для пайки, термообработки, пайки и других процессов, связанных с нагревом.

Одна замечательная особенность цепи индукционного нагревателя:

Он генерирует тепло внутри электронного прибора без использования каких-либо внешних источников тепла или какой-либо формы контакта. Таким образом, вы можете быстро нагреть бытовую технику — без загрязнения.

Принцип работы цепи индукционного нагревателя

Схема, показывающая метод испытания на магнитную индукцию

Для работы индукционного нагревателя необходимо высокочастотное магнитное поле для быстрого нагрева проводящего материала посредством «вихревого тока».

Вихревые токи — это обратные токи, возникающие при быстром изменении магнитного поля. Когда это магнитное поле попадает на проводящий объект, внутри проводника генерируются электрические токи, называемые вихревыми токами.

Вихретоковый контроль

Но это только основная часть. Вот сделка!

Принцип работы индукционного нагревателя заключается в том, насколько он неэффективен в качестве электрического трансформатора.

Как?

Чтобы электрический трансформатор вырабатывал электричество, сердечник должен быть совместим с наведенной частотой. Когда происходит обратное, скорость нагрева резко возрастает.

Итак, если трансформатору с железным сердечником для работы требуется низкочастотный диапазон около 50-100 Гц, сердечник станет более горячим, если вы увеличите эту частоту.Следовательно, увеличение частоты до более высокого уровня, например 100 кГц, приведет к сильному нагреву в железном сердечнике.

Электрический трансформатор, изменяющий напряжение и ток

То же самое относится к цепи индукционного нагревателя. Когда вы увеличиваете частоту, индукционная катушка получает тепло, что приводит к быстрой нагревательной нагрузке на железный сердечник (варочные панели или наконечник паяльной машины).

Схемы простых индукционных нагревателей

Здесь мы обсудим две простые конструкции индукционного нагревателя и материалы, необходимые для их создания.

1. Проектирование схемы индукционного нагревателя с использованием концепции драйвера Mazzilli

Первый дизайн демонстрирует очень эффективную индукционную концепцию ZVS на основе хорошо известной «теории драйверов Mazzilli».

Итак, в конструкции используется одна рабочая катушка и две катушки ограничителя тока. Его конфигурация не требует центрального отвода от значительной рабочей катушки. Следовательно, система становится эффективной и быстро нагревает нагрузку. Опять же, рабочая катушка использует двухтактное действие полного моста для нагрева нагрузки.

Лучшая часть:

Данную модель легко приобрести по разумной цене. Например, вот схема цепи ниже:

Конструктор индукционного нагревателя Mazzilli Driver Concept

Источник: Викимедиа

Для работы этой конструкции необходимы два мощных полевых МОП-транзистора с входным напряжением от 5 до 12 В и током от 5 до 20 ампер (в зависимости от выбранной нагрузки).

Между тем, выходная мощность этой конструкции может достигать 1200 Вт — при увеличении входного напряжения примерно до 48 В и тока до 25 ампер.В этот момент тепло, которое вы получите, может расплавить болт толщиной 1 см всего за минуту.

Наконец, размеры вашей рабочей катушки должны быть 30 мм в длину, 19 мм (для внутреннего диаметра) и 22,5 мм (для внешнего диаметра). Катушки двойного ограничителя тока должны быть длиной 24 мм и диаметром 14 мм.

2. Индукционный нагреватель с рабочей катушкой с центральным отводом

Эта вторая конструкция также имеет концепцию ZVS, но она не так эффективна, как первая, из-за необходимости в рабочей катушке с центральным отводом.Таким образом, рабочая катушка здесь представляет собой центральную бифуркацию.

Самым значительным элементом этой конструкции является L1. Таким образом, вы должны построить его из очень толстых медных проводов, чтобы удерживать тепло во время индукции. Кроме того, убедитесь, что вы подключаете конденсатор близко к клеммам L1, чтобы поддерживать заданную резонансную частоту (200 кГц).

Вот схема этого дизайна:

Индукционный нагреватель с центральной катушкой

Источник: Викимедиа

Для L1 (катушки индукционного нагревателя) вы можете намотать медные провода диаметром 1 мм в бифилярную катушку или в виде двух отдельных катушек в качестве альтернативного метода.Также вы можете приобрести предыдущий дизайн в Интернете.

Вот детали, необходимые для этой конструкции:

  • 330 Ом 1/2 Вт для R1, R2
  • BA159 / FR107 для D1, D2
  • IRF540 для T1, T2
  • 10,000 мкФ / 25 В для C1
  • 2 мкФ / 400 В для C2
  • 25-амперные диоды для D3 — D6
  • 7812 для IC1
  • Латунная намотанная труба 2 мм диаметром около 30 мм для tL1
  • Дроссель 2 мГн из намотанного магнитопровода 2 мм на ферритовый стержень для L2
  • 0-15В / 2 А для TR1
  • Регулируемый 15 В, 20 А постоянного тока для блока питания

И это все, что вам нужно для этого дизайна.

Как сделать схему индукционного нагревателя своими руками

Вот шаги для создания индукционного нагревателя 30 кВА и необходимые компоненты:

Шаг 1. Получите необходимые компоненты

Чтобы построить эту схему, вам понадобится несколько компонентов. К счастью, вы можете получить большинство из них бесплатно, утилизируя старые ЭЛТ-телевизоры или другие электронные устройства.

Итак, вот список того, что вам нужно.

Стабилитроны

Ряд медных проводов

  • Резисторы Ом (220)

Готовые к установке резисторы

Ом

Пакет Mosfets

  • Конденсаторы (10x /.047 мкФ)

Тороидальные индукторы

Свинцовые герметичные батареи

Шаг 2: Необходимые инструменты

Далее вам нужно получить инструменты, необходимые для этого DIY-проекта; необходимые вам инструменты:

  • Кусачки
  • Мультиметр
  • Паяльник

Шаг 3: Транзисторы и охлаждение

Силовой транзистор

Здесь мы используем концепцию ZVS (переключение при нулевом напряжении), поэтому транзисторы не должны сильно нагреваться.Итак, если вы хотите проработать эту схему более минуты, вам необходимо установить транзисторы на одном радиаторе.

Убедитесь, что ваши полевые транзисторы имеют необходимую изоляцию, проверив их с помощью мультиметра. Кроме того, убедитесь, что вы изолировали металлические задние поверхности полевых транзисторов от радиатора, чтобы избежать повреждений. Следовательно, вы получите преемственность, если они не изолированы.

Шаг 4: Банк конденсаторов

Конденсаторы на плате

Создайте медное кольцо и добавьте 10.Конденсаторы 047 мкФ, чтобы увеличить емкость вашей конденсаторной батареи до 0,47 мкФ и обеспечить достаточно места для охлаждения.

Почему? Потому что конденсатор всегда будет очень горячим из-за протекающего через них постоянного тока. Для правильной работы схемы конденсаторы должны быть емкостью 0,47 мкФ.

Поэтому разместите конденсаторы параллельно рабочей катушке.

Шаг 5: Изготовление рабочей катушки

Магнитная катушка

Этот шаг является важной частью схемы.Итак, здесь рабочая катушка генерирует магнитное поле для работы цепи индукционного нагревателя. Следовательно, для изготовления этой катушки вам понадобится медный провод. Для его создания девять раз оберните медную проволоку вокруг трубы из ПВХ.

Шаг 6. Построение схемы

Сначала скрутите диоды с резистором 10 кОм и припаяйте их между затвором и базой полевого МОП-транзистора. Затем припаяйте полевые МОП-транзисторы к перфорированной плате и используйте нижнюю часть для соединения двух быстрых диодов между желобом и воротами вашего полевого транзистора.

После этого подключите провод VCC вашего источника питания к затворам транзистора через два резистора (220 Ом). Опять же, припаяйте батарею конденсаторов и рабочую катушку параллельно друг другу и присоедините каждый конец к разному стоку.

Наконец, пропустите немного энергии через каждый сток MOSFET с индукторами (2x50uH). Вы также можете использовать тороидальные сердечники с десятью витками для индуктивности. И ваша схема готова к работе.

Таким образом, вы можете использовать кусок дерева в качестве основы для поддержки всех компонентов вашего индукционного нагревателя.

Заключительные слова

Вот и все: все, что вам нужно знать о схемах индукционного нагревателя и о том, как их создать.

Мы создали эту статью, чтобы помочь вам понять принципы и секреты схем индукционного нагревателя. Итак, с информацией, представленной здесь, вы можете легко интегрировать ее в свой проект.

Если вам нужна помощь по этой теме, не стесняйтесь обращаться к нам.

Индукционный нагрев — Блог мастерской Дэна

Концептуальный автогенератор на полевых МОП-транзисторах

Этот дизайн — результат небольших экспериментов.Я изначально
хотел использовать SCR из-за простоты конструкции. Но оказывается, что
недорогие и доступные SCR не поддерживают частоту
, достаточно высокую, чтобы нагревать маленькие тигли, полные металла, и ничего
выше 10 кГц. В моем приложении для индукционного нагрева требуются частоты
от 200 кГц до 1 МГц. Поэтому я обратился к устройствам на полевых МОП-транзисторах, и резонансная схема собственного
была наиболее разумной. Обратите внимание, что эта схема является только концептуальной. Пожалуйста, не отправляйте мне по электронной почте
с просьбой указать номера деталей и стоимость компонентов.Они не принесут вам
никакой пользы! Я экспериментировал с небольшими устройствами, и поскольку схема
все еще находится в стадии разработки, вам не следует воспринимать эту информацию о
как практическое руководство! Эта страница предназначена только для подробного описания моих исследований,
экспериментов и наблюдений.

ОБНОВЛЕНИЕ

: октябрь 2011 г. — Я нашел этот сайт: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/diy-induction-heater.htm, который очень похож на мысли о саморезонансности. Почему я не подумал об этом ?? Я помню эти схемы Ройера из наборов для экспериментаторов Radio Shack, они были просты и легки в сборке с множеством вариаций и размеров / форм, если хотите.Ссылка выше — это royer с большими мощными МОП-транзисторами вместо транзисторов 2SA, которые были у RS 160-in-1. Отличная идея. Отличная работа, Р. М. Кибернетика.

Ниже представлено мое понимание и объяснение работы схемы.
Для тех из вас, кто знает об индукционном нагреве больше, чем я,
, пожалуйста, отправьте мне свои комментарии!

Вот что я наблюдал в аналогичной принципиальной схеме на своем осциллографе Phillips 35 МГц. Схема

работала на 12 вольт.Верхняя кривая была снята на выводе стока
на полевом МОП-транзисторе (в этот конкретный момент я использовал IRF510)
, который также является соединением между L1 и C2. В основном это
заряд на C2.

Нижняя кривая была снята на соединении между C2 и L2. Это
представляет собой напряжение на L2. Ниже приводится объяснение того, как работает эта схема
.

Когда на схему подается питание, постепенно нарастает заряд синхронизирующего конденсатора
C1. Когда оно превышает опорное напряжение, установленное VR1, выходной сигнал усилителя op
резко увеличивается и замыкает Q1.Это быстрое изменение вызывает «звон»
в резонансном силовом каскаде. Положительная половина этого «кольца»
проводится самим Q1, а отрицательная половина проводится внутренним диодом Q1
(полюбите их MOSFET!). На осциллограмме отметки
встречается только один полный цикл.

Во время этого резонансного состояния происходят другие вещи. Полноприводное напряжение питания
подается на индуктор L1, пока Q1 закрыт. Этот
создает поток в L1, который затем высвобождает всплеск энергии в C2
, когда Q1 открывается.Этот всплеск виден на осциллограмме на верхней кривой
как наклонный сигнал.

Кроме того, пока Q1 закрыт, напряжение на C1 падает, и когда оно
падает ниже опорного значения, установленного VR1, на выходе операционного усилителя устанавливается низкий уровень
, размыкая Q1 и позволяя L1 вернуть C2 примерно в 1,5 раза выше
напряжение питания. Этот подъем рассчитывается по времени C1, и цикл повторяется.

В конечном итоге мы хотим достичь высокого напряжения, большой силы тока, высокочастотного переменного тока
(«звенящий») в L2, что представляет собой рабочую катушку
.Это вызовет токи в массе металла, нагревая ее и, в конечном счете, расплавляя. В промышленности этот принцип усовершенствован для промышленного использования
, и моя цель — разработать схему, применимую для домашнего использования в магазинах
.

Форма волны в саморезонансной цепи полевого МОП-транзистора

ВСПЫШКА НОВОСТЕЙ !! Для всех вас,
, затаив дыхание ожидающих прогресса на этой странице, я пересмотрел свою концептуальную схему
. Сначала я рассмотрю фундаментальные различия
между этой схемой и исходной схемой: во-первых, временная развертка R / C получает сигнал от датчика тока, а не от датчика напряжения
.Это главное отличие. Резистор R1
имеет очень низкое сопротивление, в миллиомах, как шунт амперметра. 30-50
ампер на этом резисторе вызовут падение напряжения около 1 В.
Отрицательное напряжение питания операционных усилителей, вероятно, составит -5 вольт, чтобы обеспечить
им хорошую операционную маржу.

Этот метод измерения тока для заряда и разряда синхронизирующего конденсатора C1
означает, что частота колебаний цепи пропорциональна
(а) индуктивности L1 и L2, и (b) резистивной нагрузке, представленной
на катушку индуктивности L2.

Частоту (читается: потребляемая мощность) можно настроить, регулируя переменный резистор
VR. Перемещение дворника на VR вправо приведет к увеличению частоты
и уменьшению потребляемой мощности. При перемещении влево
включенное состояние Q1 будет дольше, что приведет к снижению частоты и увеличению потребляемой мощности
. R3 и R4 просто устанавливают верхний и нижний пределы
«усиление» каскада чувствительного предусилителя схемы. Эти значения
еще не установлены.

Эта схема представляет собой «удобство» по сравнению с предыдущей: поскольку
зарядка и разрядка RC-конденсатора временной развертки C1 соответствует среднеквадратичному значению или
«площади под кривой» силы тока через (и результирующего напряжения
на) шунтирующего резистора R1, ток, потребляемый схемой, будет постоянным
независимо от значений индуктивности L1 и L2.Удобство
заключается в возможности управлять схемой с различными индуктивностями и частотами
, а регулирование тока (и до некоторой степени
градусов выходной мощности) будет автоматически регулироваться схемой.

Нет, фото рефлектограммы осциллографа у меня пока нет. До этого
еще далеко. Вот насколько это ново. Да, я тестировал маломощную версию схемы
с прицелом. Я не знаю, когда будет следующее обновление
, так что проявите терпение.Эта схема может быть «новой» для
на какое-то время.

С другой стороны, я также обнаружил хороший источник «выкованных» катушек индуктивности
. Старые телевизоры имеют два ферритовых сердечника хорошего размера. Один от
— трансформатор обратного хода, а другой — индуктор ярма. Я предпочитаю
, вероятно, индуктор ярма из-за его круглой формы
. Тороидальные индукторы, как их называют, примечательны тем, что
удерживают их магнитные поля ограниченными. И при высоких уровнях мощности
и высоких частотах, присутствующих в этих схемах, это хорошо.

Пересмотренная принципиальная схема

Для индукционного нагрева требуется высокочастотный полупроводник с высоким током. Это изображение представляет собой корпус SOT-227, который обычно используется
для источников питания индукционного нагрева. Конкретное устройство, которое я считаю
наиболее перспективным для моего приложения, — это IXYS IXFN36N100 .
Это полевой МОП-транзистор на 36 ампер, 1000 вольт с быстрым внутренним диодом. У него
достаточно быстрое время подъема и опускания для моего дизайна.Его можно приобрести в компании Digi-Key примерно за 90 долларов. IXFN44N50 , номинальный ток 44 А, 500 В, стоит 33 доллара, и его может хватить в качестве более дешевой альтернативы.

МОП-транзистор высокого тока для индукционного нагрева

Также необходим выпрямительный модуль хорошего размера для подачи постоянного напряжения на
цепи. Лучшие возможности представлены в модуле ADD-A-Pak
, изображенном на рисунке. Я собираюсь использовать IRKC71 / 06 , стандартный восстанавливающий диодный модуль на 70 А, 600 В, производства International Rectifier. и доступен в Newark Electronics
примерно за 30 долларов.Этот модуль содержит два диода в конфигурации с общим катодом
, идеально подходящей для двухполупериодного выпрямления трехпроводной схемы
, питание 240 В. Если IRKC71 / 06 недостаточно большой, то, возможно, придется подойти и IRKC166 / 08 , но он дороже.

Высокоамперный диодный модуль для источника питания

Вот отличный веб-сайт, который дает полезные инструкции по замене тигля
в индукционной плавильной печи. Есть много изображений, на которых изображена реставрируемая печь
.Кажется, что печь на этих изображениях способна расплавить около
сотен фунтов железа. Моя печь была бы немного меньше
, чем эта, я подозреваю, больше около 25 или 30 фунтов.


Ссылка на отличный веб-сайт по индукционному нагреву

Следующее — результат моего исследования на веб-сайте патентов США
, посвященного индукционному нагреву. Я подробно остановился на
, изучая конструкции на основе SCR, но технологии SCR немного не хватает на высокочастотных устройствах
, выше 20 кГц.Но вы определенно можете увидеть сходство
между этими запатентованными схемами и моей конструкцией, в которой используются полевые МОП-транзисторы
. ПРИМЕЧАНИЕ. Эти схемы являются фактическими снимками патентов США.
Это НЕ моя «интеллектуальная собственность». Я просто представляю их здесь как
— набросок моего исследования электронного индукционного нагрева. Благодаря
администрации Клинтона база данных патентных изображений США открыта для
общественности. Вы можете попасть туда и найти здесь полные
патентов.

Любое использование этой информации регулируется патентным законодательством. Вы,
, должны убедиться, что использование любого запатентованного дизайна является законным! (В действительности
, все патенты, которые я упоминаю на этой странице, датируются 1974 годом, за исключением
, за исключением последнего, которым является 1981 год. Таким образом, срок их действия более
, вероятно, истек!)

Схема, приведенная выше, взята из патента № 3,786,222. Щелкните изображение, чтобы
увидеть полную страницу. Это индукционный нагреватель, который был разработан для нагрева
пищевых продуктов или других материалов, завернутых в фольгу, путем нагрева самой фольги
.Нас интересует именно схема, обратите внимание на ее простоту
!
Я поискал в Интернете такие схемы, и нашел патенты на
, где я нашел лучшую информацию. Это не более чем схемы индукционной плиты
, но я считаю, что принципы
могут быть применены к термообработке и плавлению металлов.

Индукционный нагреватель на основе СКВ

Для источника питания индукционного нагрева на базе SCR наиболее вероятным кандидатом, который я мог придумать, был International Rectifier IRKHF200-12HJ .Это высокоскоростной модуль SCR «MagnaPak» на 200 ампер, 1200 вольт с восстанавливающим диодом. Это удивительное устройство, которое действительно может выдерживать номинальную силу тока при
10 кГц! Как вы можете видеть на картинке, это очень прочный блок с толстым основанием радиатора
и большими выводами. Цена тоже немного прочная
. Arrow Electronics продает этого ребенка за 180 долларов!

Его ограничение
— это частота, на которой его рейтинг достигает пика: 10 кГц. Мое приложение
(маленькие размеры тиглей) требует гораздо более высоких частот,
между 200 кГц и 1 МГц.Но принципы остаются прежними.

Высокоскоростной модуль SCR для индукционного нагрева

Из патента № 3,786,219. Этот практически идентичен
3,786,222, но показывает источник питания с выпрямлением переменного тока. Также
обратите внимание на «резервуарную» цепь, образованную конденсатором 27 и индуктором 31, чьи характеристики
LC, несомненно, задают частоту сигнала
индукционного нагрева.

Еще одна простая схема

Вот что происходит в цепи.Обратите внимание на то, как срабатывает тиристор, и
проводит положительную часть, а затем, когда индуктивные компоненты «срабатывают», тогда
параллельный диод занимает отрицательную половину.

Форма волны в конструкции с одним SCR

Из патента № 3,814,888. Эта схема
принципиально отличается от других тем, что в ней используются тиристоры в полумосте, которые запускаются в чередующейся последовательности
для формирования сигнала переменного тока.

Полумост индукционного нагревателя Twin SCR

Опять же, вот внутренняя работа.Не путайте форму волны и работу
этой схемы с двойной самокоммутирующейся схемой в трехфазной схеме
, далее.

Форма сигнала в конструкции полумоста

Из патента № 3,814,888.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.