Opplegg av en hjemmelaget induksjonsovn. Induksjonsovn for metallsmelting

Induksjonsovner er mye brukt i metallurgisk industri. Slike ovner er ofte laget uavhengig. For å gjøre dette, må du kjenne deres driftsprinsipp og designfunksjoner. Driftsprinsippet til slike ovner var kjent for to århundrer siden.

Induksjonsovner i stand til å løse følgende oppgaver:

Smelter metall.
Varmebehandling av metalldeler.
Rensing av edle metaller.

Slike funksjoner er tilgjengelige i industrielle ovner. For boligforhold og romoppvarming finnes det spesialdesignede ovner.

Driftsprinsipp

En induksjonsovn fungerer ved å varme opp materialer ved å bruke egenskapene til virvelstrømmer. For å lage slike strømmer brukes en spesiell induktor, som består av en induktor med flere vindinger av ledning med stort tverrsnitt.

En AC-strømforsyning leveres til induktoren. I induktoren skaper vekselstrøm et magnetfelt som endres med frekvensen til nettverket og gjennomsyrer det indre rommet til induktoren. Når noe materiale er plassert i dette rommet, oppstår det virvelstrømmer i det som varmer det opp.

Vannet i driftsinduktoren varmes opp og koker, og metallet begynner å smelte når riktig temperatur er nådd. Induksjonsovner kan grovt deles inn i typer:

Ovner med magnetisk kjerne.
Uten magnetisk kjerne.

Den første typen ovn inneholder en induktor innelukket i metall, som skaper en spesiell effekt som øker tettheten til magnetfeltet, slik at oppvarmingen utføres effektivt og raskt. I ovner uten magnetisk kjerne er induktoren plassert utenfor.

Typer og egenskaper ved ovner

Induksjonsovner kan deles inn i typer, som har sine egne driftsegenskaper og karakteristiske trekk. Noen brukes til arbeid i industrien, andre brukes i hverdagen, til matlaging.

Vakuum induksjonsovner

Denne ovnen er designet for smelting og støping av legeringer ved bruk av induksjonsmetoden. Den består av et forseglet kammer der det er plassert en smeltedigel-induksjonsovn med en støpeform.

I et vakuum er det mulig å sikre perfekte metallurgiske prosesser og få støpegods av høy kvalitet. For tiden har vakuumproduksjon gått over til nye teknologiske prosesser fra kontinuerlige kjeder i et vakuummiljø, noe som gjør det mulig å lage nye produkter og redusere produksjonskostnadene.

Fordeler med vakuumsmelting

Flytende metall kan holdes i vakuum i lang tid.
Økt avgassing av metaller.
Under smelteprosessen kan du laste ovnen på nytt og påvirke raffinerings- og deoksidasjonsprosessen når som helst.
Mulighet for konstant overvåking og justering av temperaturen på legeringen og dens kjemisk oppbygning under arbeidet.
Høy renhet av støpegods.
Rask oppvarming og smeltehastighet.
Økt homogenitet av legeringen på grunn av høykvalitets blanding.
Enhver form for råstoff.
Miljøvennlig og økonomisk.

Driftsprinsippet til en vakuumovn er at en fast ladning smeltes i en digel i et vakuum ved hjelp av en høyfrekvent induktor og det flytende metallet renses. Vakuumet skapes ved å pumpe luft ut. Vakuumsmelting oppnår en stor reduksjon i hydrogen og nitrogen.

Kanalinduksjonsovner

Ovner med en elektromagnetisk kjerne (kanal) er mye brukt i støperier for ikke-jernholdige og jernholdige metaller som holdeovner og blandere.

1 - Bad
2 - Kanal
3 - Magnetisk kjerne
4 - Primærspole

En vekslende magnetisk fluks passerer gjennom en magnetisk krets, en kanalkontur i form av en ring av flytende metall. En elektrisk strøm utløses i ringen, som varmer opp det flytende metallet. Den magnetiske fluksen genereres av primærviklingen som opererer på vekselstrøm.

For å øke den magnetiske fluksen brukes en lukket magnetisk krets, som er laget av transformatorstål. Ovnsrommet er forbundet med to hull til en kanal, så når ovnen er fylt med flytende metall, dannes en lukket sløyfe. Ovnen vil ikke kunne fungere uten en lukket krets. I slike tilfeller er kretsmotstanden høy, og det flyter en liten strøm i den, som kalles tomgangsstrømmen.

På grunn av overoppheting av metallet og virkningen av magnetfeltet, som har en tendens til å presse metallet ut av kanalen, beveger det flytende metallet i kanalen seg konstant. Siden metallet i kanalen oppvarmes høyere enn i ovnsbadet, stiger metallet hele tiden inn i badet, hvorfra metall med lavere temperatur kommer.

Hvis metallet dreneres under den tillatte normen, vil det flytende metallet bli kastet ut av kanalen av elektrodynamisk kraft. Som et resultat vil ovnen spontant slå seg av og den elektriske kretsen brytes. For å unngå slike tilfeller etterlater ovner noe metall i flytende form. Det kalles en sump.

Kanalovner er delt inn i:

Smelteovner.
Miksere.
Holder ovner.

For å akkumulere en viss mengde flytende metall, snitte dens kjemiske sammensetning og holde den, brukes blandere. Blanderens volum er beregnet til å være ikke mindre enn det dobbelte av ovnens timeeffekt.

Kanalovner er delt inn i klasser i henhold til plasseringen av kanalene:

Vertikal.
Horisontal.

I henhold til formen på arbeidskammeret:

Trommelinduksjonsovner.
Sylindriske induksjonsovner.

Trommelovnen er laget i form av en sveiset stålsylinder med to vegger i endene. Drivruller brukes til å rotere ovnen. For å snu ovnen må du slå på elektrisk motordrift med to hastigheter og et kjededrev. Motoren har platebremser.

Det er en sifon på endeveggene for støping av metall. Det er hull for lasting av tilsetningsstoffer og fjerning av slagg. Det er også en kanal for utmating av metall. Kanalblokken består av en ovnsinduktor med V-formede kanaler laget i foringen ved hjelp av maler. Under den første smeltingen smelter disse malene. Viklingen og kjernen avkjøles med luft, enhetens kropp avkjøles av vann.

Hvis kanalovnen har en annen form, frigjøres metallet ved å vippe badekaret ved hjelp av hydrauliske sylindre. Noen ganger blir metallet presset ut av overflødig gasstrykk.

Fordeler med kanalovner

Lavt energiforbruk på grunn av lavt varmetap fra badekaret.
Økt elektrisk effektivitet av induktoren.
Lav kostnad.

Ulemper med kanalovner

Vanskeligheten med å justere den kjemiske sammensetningen av metallet, siden tilstedeværelsen av flytende metall igjen i ovnen skaper vanskeligheter når du bytter fra en sammensetning til en annen.
Den lave hastigheten på metallbevegelsen i ovnen reduserer evnene til smelteteknologien.

Designfunksjoner

Ovnsrammen er laget av lavkarbonstålplate med en tykkelse på 30 til 70 mm. Nederst på karmen er det vinduer med påmonterte induktorer. Induktoren er laget i form av et stållegeme, en primærspole, en magnetisk krets og en foring. Kroppen er gjort avtakbar, og delene er isolert fra hverandre med pakninger slik at kroppsdelene ikke lager en lukket sløyfe. Ellers vil det bli opprettet en virvelstrøm.

Den magnetiske kjernen er laget av 0,5 mm spesielle elektriske stålplater. Platene er isolert fra hverandre for å redusere tap fra virvelstrømmer.

Spolen er laget av kobberleder med et tverrsnitt avhengig av laststrøm og kjølemetode. Med luftkjøling er tillatt strøm 4 ampere per mm 2, med vannkjøling er tillatt strøm 20 ampere per mm 2. En skjerm er installert mellom foringen og spolen, som avkjøles med vann. Skjermen er laget av magnetisk stål eller kobber. En vifte er installert for å fjerne varme fra batteriet. For å oppnå eksakte dimensjoner kanal, bruk malen. Den er laget i form av en hul stålstøping. Malen plasseres i induktoren til den er fylt med ildfast masse. Den er plassert i induktoren under oppvarming og tørking av foringen.

Til foring brukes ildfaste masser av våte og tørre typer. Våte masser brukes i form av trykte eller støpte materialer. Støpt betong brukes når induktoren har en kompleks form, hvis det er umulig å komprimere massen gjennom hele volumet av induktoren.

Induktoren fylles med denne massen og komprimeres med vibratorer. Tørre masser komprimeres med høyfrekvente vibratorer, rammede masser komprimeres med pneumatiske stamper. Hvis støpejern smeltes i en ovn, er foringen laget av magnesiumoksid. Kvaliteten på foringen bestemmes av temperaturen på kjølevannet. Mest effektiv metodeå sjekke foringen er å sjekke verdien av induktiv og aktiv motstand. Disse målingene utføres ved hjelp av kontrollinstrumenter.

Det elektriske utstyret til ovnen inkluderer:

Transformator.
Et batteri av kondensatorer for å kompensere for elektrisk energitap.
Choke for tilkobling av en 1-fase induktor til et 3-faset nettverk.
Kontrollpaneler.
Strømkabler.

For at ovnen skal fungere normalt kobles strømforsyningen til 10 kilovolt, som har 10 spenningstrinn på sekundærviklingen for å regulere kraften til ovnen.

Forpakningsmaterialer inneholder:

48% tørr kvarts.
1,8 % borsyre, siktet gjennom en fin sikt med 0,5 mm mesh.

Foringsmassen tilberedes i tørr form ved hjelp av en mikser, og siktes deretter gjennom en sikt. Den tilberedte blandingen bør ikke oppbevares i mer enn 15 timer etter tilberedning.

Digelen er foret ved hjelp av komprimering med vibratorer. Elektriske vibratorer brukes til foring av store ovner. Vibratorer senkes ned i malrommet og komprimerer massen gjennom veggene. Ved komprimering flyttes vibratoren med en kran og roteres vertikalt.

Digel induksjonsovner

Hovedkomponentene i en smeltedigelovn er en induktor og en generator. For å lage en induktor brukes et kobberrør i form av viklet 8-10 omdreininger. Formene til induktorer kan være av forskjellige typer.

Denne typen ovn er den vanligste. Det er ingen kjerne i ovnsdesignet. En vanlig form for ovn er en sylinder laget av brannsikkert materiale. Digelen er plassert i hulrommet til induktoren. AC-strøm leveres til den.

Fordeler med smeltedigelovner

Energi frigjøres når materialet lastes inn i ovnen, så det er ikke behov for ekstra varmeelementer.
Høy homogenitet av flerkomponentlegeringer oppnås.
I ovnen kan du lage en reduksjons- eller oksidasjonsreaksjon, uavhengig av trykket.
Høy ovnsytelse på grunn av økt effekttetthet ved enhver frekvens.
Avbrudd i metallsmelting påvirker ikke effektiviteten av arbeidet, siden oppvarming ikke krever mye strøm.
Mulighet for eventuelle innstillinger og enkel betjening med mulighet for automatisering.
Det er ingen lokal overoppheting, temperaturen utjevnes gjennom hele badekarets volum.
Rask smelting, som gjør det mulig å lage høykvalitets legeringer med god homogenitet.
Miljøsikkerhet. Det ytre miljøet utsettes ikke for skadelige effekter fra ovnen. Smelting skader heller ikke miljøet.

Ulemper med smeltedigelovner

Lav temperatur på slagget som brukes til å behandle smelteoverflaten.
Lav holdbarhet av fôret ved plutselige temperaturendringer.

Til tross for de eksisterende ulempene, har smeltedigelinduksjonsovner fått stor popularitet i produksjon og i andre områder.

Induksjonsovner for romoppvarming

Oftest er en slik komfyr installert på kjøkkenet. Hoveddelen av designet er sveiseomformeren. Ovnsdesignet er vanligvis kombinert med en vannvarmekjele, som gjør det mulig å varme opp alle rom i bygningen. Det er også mulig å koble til forsyningen varmt vann inn i bygningen.

Driftseffektiviteten til en slik enhet er lav, men slikt utstyr brukes ofte til å varme opp et hus.

Utformingen av varmedelen av en induksjonskjele ligner på en transformator. Den ytre kretsen er viklingene til en slags transformator som er koblet til nettverket. Den andre interne kretsen er en varmevekslerenhet. Kjølevæsken sirkulerer i den. Når strømmen er tilkoblet, lager spolen en vekselspenning. Som et resultat induseres strømmer inne i varmeveksleren, som varmer den opp. Metallet varmer opp kjølevæsken, som vanligvis består av vann.

Driften av husholdningsinduksjonskomfyrer er basert på samme prinsipp, der kokekar laget av et spesielt materiale fungerer som en sekundær krets. En slik ovn er mye mer økonomisk enn konvensjonelle ovner på grunn av fraværet av varmetap.

Kjelevannvarmeren er utstyrt med kontrollenheter som gjør det mulig å opprettholde kjølevæsketemperaturen på et visst nivå.

Oppvarming med strøm er en dyr fornøyelse. Den kan ikke konkurrere med fast brensel og gass, diesel og flytende gass. En av metodene for å redusere kostnadene er å installere en varmeakkumulator, samt koble til kjelen om natten, siden det ofte er en fortrinnspris for elektrisitet om natten.

For å ta en beslutning om å installere en induksjonskjele for hjemmet ditt, må du få råd fra profesjonelle varmeingeniørspesialister. En induksjonskjele har praktisk talt ingen fordeler fremfor en konvensjonell kjele. Ulempen er den høye kostnaden for utstyret. En konvensjonell kjele med varmeelementer selges klar for installasjon, men en induksjonsvarmer krever ekstra utstyr og konfigurasjon. Derfor, før du kjøper en slik induksjonskjele, er det nødvendig å gjøre nøye økonomiske beregninger og planlegging.

Induksjonsovnsfôr

Foringsprosessen er nødvendig for å beskytte ovnskroppen mot eksponering for høye temperaturer. Det gjør det mulig å redusere varmetapet betydelig og øke effektiviteten av metallsmelting eller materialoppvarming.

Kvartsitt, som er en modifikasjon av silika, brukes til foring. Det er visse krav til foringsmaterialer.

Et slikt materiale bør gi 3 soner med materialtilstander:

Monolitisk.
Buffer.
Middels.

Bare tilstedeværelsen av tre lag i belegget kan beskytte ovnshuset. Foringen påvirkes negativt av feil plassering av materialet, dårlig kvalitet på materialet og vanskelige driftsforhold for ovnen.

Induksjonsvarmer fungerer etter prinsippet om "avledet strøm fra magnetisme". Et vekslende magnetfelt med høy effekt genereres i en spesiell spole, som genererer elektriske virvelstrømmer i en lukket leder.

Den lukkede lederen i induksjonskomfyrer er et kokekar av metall, som varmes opp av elektriske virvelstrømmer. Generelt er driftsprinsippet til slike enheter ikke komplisert, og hvis du har litt kunnskap om fysikk og elektroteknikk, vil det ikke være vanskelig å sette sammen en induksjonsvarmer med egne hender.

Følgende enheter kan lages uavhengig:

Enheter for oppvarming i varmekjele.
Miniovner for smelting av metaller.
Plater for å lage mat.

En gjør-det-selv induksjonskomfyr må være produsert i samsvar med alle standarder og forskrifter for driften av disse enhetene. Hvis elektromagnetisk stråling som er farlig for mennesker sendes ut utenfor huset i sideretninger, er bruk av en slik enhet strengt forbudt.

I tillegg ligger den store vanskeligheten med å designe en komfyr i valg av materiale til bunnen av koketoppen, som må oppfylle følgende krav:

Leder helst elektromagnetisk stråling.
Ikke et ledende materiale.
Tåler høy temperaturbelastning.

Husholdnings induksjonskokeflater bruker dyr keramikk; når du lager en induksjonskomfyr hjemme, er det ganske vanskelig å finne et verdig alternativ til slikt materiale. Derfor bør du først designe noe enklere, for eksempel en induksjonsovn for herding av metaller.

Produksjonsinstruksjoner

Tegninger

Figur 1. Elektrisk krets av en induksjonsvarmer

Figur 2. Enhet.

Figur 3. Skjematisk av en enkel induksjonsvarmer

For å lage en komfyr trenger du følgende materialer og verktøy:

loddetinn;
tekstolittbrett.
mini drill.
radioelementer.
Termisk pasta.
kjemiske reagenser for etsing av platen.

Ytterligere materialer og deres funksjoner:

For å lage en spole, som vil avgi det vekslende magnetiske feltet som er nødvendig for oppvarming, er det nødvendig å forberede et stykke kobberrør med en diameter på 8 mm og en lengde på 800 mm.
Kraftige krafttransistorer er den dyreste delen av en hjemmelaget induksjonsinstallasjon. For å installere frekvensgeneratorkretsen, må du forberede 2 slike elementer. Transistorer av følgende merker er egnet for disse formålene: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Ved produksjon av kretsen brukes 2 identiske av de listede felteffekttransistorene.
For fremstilling av en oscillerende krets du trenger keramiske kondensatorer med en kapasitet på 0,1 mF og en driftsspenning på 1600 V. For at det skal dannes høyeffekts vekselstrøm i spolen, vil det være nødvendig med 7 slike kondensatorer.
Når du bruker en slik induksjonsenhet, vil felteffekttransistorer bli veldig varme, og hvis radiatorer i aluminiumslegering ikke er festet til dem, vil disse elementene mislykkes etter bare noen få sekunders drift med maksimal effekt. Transistorer bør plasseres på kjøleribber gjennom et tynt lag med termisk pasta, ellers vil effektiviteten av slik kjøling være minimal.
Dioder, som brukes i en induksjonsvarmer, må være ultrahurtigvirkende. De mest passende diodene for denne kretsen er: MUR-460; UF-4007; HENNE – 307.
Motstander brukt i krets 3: 10 kOhm effekt 0,25 W – 2 stk. og 440 Ohm effekt - 2 W. Zenerdioder: 2 stk. med en driftsspenning på 15 V. Effekten til zenerdiodene må være minst 2 W. En choke for tilkobling til strømterminalene til spolen brukes med induksjon.
For å drive hele enheten trenger du en strømforsyning med en effekt på opptil 500 W. og spenning 12 - 40 V. Du kan drive denne enheten fra et bilbatteri, men du vil ikke kunne få de høyeste effektavlesningene ved denne spenningen.

Produksjonsprosessen til den elektroniske generatoren og spolen tar litt tid og utføres i følgende sekvens:

Fra kobberrør det lages en spiral med en diameter på 4 cm For å lage en spiral skal et kobberrør skrus på en stang med en flat overflate med en diameter på 4 cm Spiralen skal ha 7 omdreininger, som ikke skal berøre. Festeringer loddes til de 2 endene av røret for tilkobling til transistorradiatorene.
Det trykte kretskortet er laget i henhold til diagrammet. Hvis det er mulig å installere polypropylenkondensatorer, så på grunn av det faktum at slike elementer har minimale tap og stabil drift ved store amplituder av spenningssvingninger, vil enheten fungere mye mer stabil. Kondensatorene i kretsen er installert parallelt for å danne en oscillerende krets med en kobberspole.
Oppvarming av metall oppstår inne i spolen etter at kretsen er koblet til strømforsyningen eller batteriet. Ved oppvarming av metall må man passe på ikke kortslutning fjærviklinger. Hvis du berører 2 omdreininger av spolen samtidig med oppvarmet metall, vil transistorene svikte umiddelbart.

Nyanser

Ved utførelse av forsøk på oppvarming og herding av metaller, inne i induksjonsspolen kan temperaturen være betydelig og beløper seg til 100 grader Celsius. Denne termiske varmeeffekten kan brukes til å varme opp vann til husholdningsbruk eller til oppvarming av et hjem.
Diagram over varmeren omtalt ovenfor (figur 3), ved maksimal belastning er i stand til å gi stråling av magnetisk energi inne i spolen lik 500 W. Denne kraften er ikke nok til å varme opp et stort volum vann, og konstruksjonen av en induksjonsspole med høy effekt vil kreve produksjon av en krets der det vil være nødvendig å bruke svært dyre radioelementer.
Budsjettløsning for organisering av induksjonsoppvarming av væsker, er bruken av flere enheter beskrevet ovenfor, plassert i serie. I dette tilfellet må spiralene være på samme linje og ikke ha en felles metallleder.
SomDet brukes et rustfritt stålrør med en diameter på 20 mm. Flere induksjonsspiraler er «strengt» på røret, slik at varmeveksleren er midt i spiralen og ikke kommer i kontakt med svingene. Når 4 slike enheter slås på samtidig, vil oppvarmingseffekten være omtrent 2 kW, som allerede er tilstrekkelig for gjennomstrømningsoppvarming av væske med en liten sirkulasjon av vann, til verdier som gjør at denne designen kan brukes til å levere varm vann til et lite hus.
Hvis du kobler et slikt varmeelement til en godt isolert tank, som vil være plassert over varmeren, vil resultatet være et kjelesystem der væsken vil bli oppvarmet inne i et rustfritt rør, det oppvarmede vannet vil stige oppover, og en kaldere væske vil ta sin plass.
Hvis arealet av huset er betydelig, så kan antall induksjonsspoler økes til 10 stykker.
Kraften til en slik kjele kan enkelt justeres ved å slå av eller på spiralene. Jo flere seksjoner som slås på samtidig, desto større er kraften til varmeapparatet som fungerer på denne måten.
For å drive en slik modul trenger du en kraftig strømforsyning. Hvis du har en DC inverter sveisemaskin, kan du bruke den til å lage en spenningsomformer med nødvendig effekt.
På grunn av det faktum at systemet opererer på konstant elektrisk strøm, som ikke overstiger 40 V, driften av en slik enhet er relativt sikker, det viktigste er å gi en sikringsblokk i generatorens strømkrets, som i tilfelle kortslutning vil deaktivere systemet, og dermed eliminere muligheten for brann.
Du kan organisere "gratis" oppvarming av boliger på denne måten., med forbehold om installasjon av oppladbare batterier for å drive induksjonsenhetene, hvis lading vil bli utført ved bruk av sol- og vindenergi.
Batteriene skal kombineres i seksjoner på 2, koblet i serie. Som et resultat vil forsyningsspenningen med en slik tilkobling være minst 24 V, noe som vil sikre at kjelen fungerer med høy effekt. I tillegg vil en seriekobling redusere strømmen i kretsen og øke levetiden til batteriene.

Drift av hjemmelagde induksjonsvarmeapparater, eliminerer ikke alltid spredningen av elektromagnetisk stråling som er skadelig for mennesker, så induksjonskjelen bør installeres i et ikke-boligområde og skjermes med galvanisert stål.
Obligatorisk ved arbeid med strøm sikkerhetsforskrifter må følges og spesielt gjelder dette AC-nettverk med en spenning på 220 V.
Som et eksperiment du kan lage en kokeplate for matlaging i henhold til ordningen spesifisert i artikkelen, men det anbefales ikke å bruke denne enheten konstant på grunn av ufullkommenheter selvlaget skjerming av denne enheten, på grunn av dette kan menneskekroppen bli utsatt for skadelig elektromagnetisk stråling som kan påvirke helsen negativt.

Metallsmelting ved induksjon brukes aktivt i ulike bransjer, for eksempel maskinteknikk, metallurgisk og smykkeproduksjon. Materialet varmes opp under påvirkning av elektrisk strøm, noe som gjør at varmen kan brukes med maksimal effektivitet. Store fabrikker har spesielle industrielle enheter for dette, mens du hjemme kan sette sammen en enkel og liten induksjonsovn med egne hender.

Slike ovner er populære i produksjon

Selvmontering av komfyren

Det er mange teknologier og skjematiske beskrivelser av denne prosessen presentert på Internett og magasiner, men når du velger, er det verdt å velge en modell som er mest effektiv i drift, samt rimelig og enkel å implementere.

Hjemmelagde smelteovner har ganske enkel design og består vanligvis av bare tre hoveddeler, plassert i en solid koffert. Disse inkluderer:

element som genererer høyfrekvent vekselstrøm;
en spiralformet del laget av et kobberrør eller tykk ledning, kalt en induktor;
digel - en beholder der kalsinering eller smelting vil bli utført, laget av ildfast materiale.

Selvfølgelig brukes ikke slikt utstyr ofte i hverdagen, fordi ikke alle håndverkere trenger slike enheter. Men teknologiene som finnes i disse enhetene er til stede i husholdningsapparater, som mange håndterer nesten hver dag. Dette inkluderer mikrobølgeovner, elektriske ovner og induksjonskomfyrer. Du kan lage forskjellige utstyr ved hjelp av diagrammer med egne hender hvis du har den nødvendige kunnskapen og ferdighetene.

I denne videoen lærer du hva denne ovnen består av

Oppvarming i denne teknikken utføres takket være induksjonsvirvelstrømmer. Temperaturøkningen skjer umiddelbart, i motsetning til andre enheter med lignende formål.

For eksempel har induksjonskomfyrer en virkningsgrad på 90 %, men gass- og elektriske komfyrer kan ikke skryte av denne verdien, den er på henholdsvis 30-40 % og 55-65 %. Imidlertid har HDTV-komfyrer en ulempe: for å bruke dem må du tilberede spesielle retter.

Transistor design

Det finnes mange forskjellige ordninger for montering av induksjonssmeltere hjemme. En enkel og velprøvd ovn laget av felteffekttransistorer er ganske enkel å montere; mange håndverkere som er kjent med det grunnleggende innen radioteknikk kan håndtere produksjonen i henhold til diagrammet vist på figuren. For å lage en installasjon Du må forberede følgende materialer og deler:

to IRFZ44V transistorer;
kobbertråder (for vikling) i emaljeisolasjon, 1,2 og 2 mm tykke (ett stykke hver);
to ringer fra choker, de kan fjernes fra strømforsyningen til en gammel datamaskin;
en 470 Ohm motstand per 1 W (du kan koble til to 0,5 W hver i serie);
to UF4007-dioder (kan enkelt byttes ut med UF4001-modellen);
250 W filmkondensatorer - ett stykke med en kapasitet på 330 nF, fire - 220 nF, tre - 1 µF, 1 stykke - 470 nF.

Før du monterer en slik komfyr, ikke glem verktøyene

Montering skjer i henhold til skjemategningen, det anbefales også å kontrollere trinnvise instruksjoner, vil dette beskytte deg mot feil og skade på elementer. Å lage en induksjonssmelteovn med egne hender utføres i henhold til følgende algoritme:

Transistorer er plassert på ganske store kjøleribber. Faktum er at kretser kan bli veldig varme under drift, og det er derfor det er så viktig å velge delene passende størrelse. Alle transistorer kan plasseres på en radiator, men i dette tilfellet må du isolere dem, slik at de ikke kommer i kontakt med metall. Skiver og pakninger av plast og gummi vil hjelpe med dette. Riktig pinout av transistorer er vist på bildet.
Så begynner de å lage choker; du trenger to av dem. For å gjøre dette, ta kobbertråd 1,2 millimeter i diameter og vikle den rundt ringer tatt fra strømforsyningen. Disse elementene inneholder ferromagnetisk jern i pulverform, så det er nødvendig å gjøre minst 7-15 svinger, og la det være en liten avstand mellom dem.
De resulterende modulene er satt sammen til ett batteri med en kapasitet på 4,6 μF, og kondensatorene kobles parallelt.
Kobbertråd 2 mm tykk brukes til å vikle induktoren. Den er viklet 7-8 ganger rundt en gjenstand. sylindrisk, dens diameter må tilsvare størrelsen på digelen. Den overflødige ledningen er kuttet av, men det er ganske lange ender igjen: de vil være nødvendige for å koble til andre deler.
Alle elementer kobles på brettet, som vist på figuren.

Om nødvendig kan du bygge et hus for enheten; for dette formålet brukes bare varmebestandige materialer, for eksempel tekstolitt. Kraften til enheten kan justeres, for hvilken det er nok å endre antall omdreininger av ledning på induktoren og deres diameter.

Det finnes flere varianter av induksjonsovnen som kan monteres

Med grafittbørster

Hovedelementet i denne designen er satt sammen av grafittbørster, mellomrommet mellom dem er fylt med granitt, knust til pulvertilstand. Deretter kobles den ferdige modulen til en nedtrappingstransformator. Når du arbeider med slikt utstyr, trenger du ikke å bekymre deg for elektrisk støt, siden det ikke trenger å bruke 220 volt.

Produksjonsteknologi for en induksjonsovn fra grafittbørster:

Først settes kroppen sammen, for dette legges brannbestandige (ildfaste) murstein som måler 10 × 10 × 18 cm på fliser som tåler høye temperaturer. Den ferdige esken er pakket inn i asbestpapp. For å gi dette materialet den nødvendige formen, er det nok å fukte det en liten mengde vann. Størrelsen på basen avhenger direkte av kraften til transformatoren som brukes i designet. Om ønskelig kan boksen dekkes med ståltråd.
Et utmerket alternativ for grafittovner ville være en 0,063 kW transformator tatt fra en sveisemaskin. Hvis den er designet for 380 V, kan den av sikkerhetsgrunner bli utsatt for vikling, selv om mange erfarne radioteknikere tror at denne prosedyren kan forlates uten risiko. Det anbefales imidlertid å pakke transformatoren med tynt aluminium slik at den ferdige enheten ikke varmes opp under drift.
Et leiresubstrat legges i bunnen av boksen slik at det flytende metallet ikke sprer seg, deretter legges grafittbørster og granittsand i boksen.

Den største fordelen med slike enheter anses å være det høye smeltepunktet, som kan endre aggregeringstilstanden til til og med palladium og platina. Ulempene inkluderer for rask oppvarming av transformatoren, samt lite område en ovn som ikke tillater smelting av mer enn 10 g metall om gangen. Derfor bør hver mester forstå at hvis enheten er satt sammen for å behandle store volumer, er det bedre å lage en ovn med en annen design.

Lampebasert enhet

En kraftig smelteovn kan settes sammen av elektroniske lyspærer. Som man kan se i diagrammet, for å oppnå høyfrekvent strøm, må strålelamper kobles parallelt. I stedet for en induktor bruker denne enheten et kobberrør med en diameter på 10 mm. Designet er også utstyrt med en avstemmingskondensator for å kunne regulere kraften til ovnen. For montering må du forberede:

fire lamper (tetroder) L6, 6P3 eller G807;
trimmer kondensator;
4 struper ved 100-1000 µH;
neon indikatorlys;
fire 0,01 µF kondensatorer.

Til å begynne med er kobberrøret formet til en spiral - dette vil være induktoren til enheten. I dette tilfellet er det igjen en avstand på minst 5 mm mellom svingene, og deres diameter skal være 8-15 cm. Endene av spiralen behandles for feste til kretsen. Tykkelsen på den resulterende induktoren skal være 10 mm større enn digelen (den er plassert inne).

Den ferdige delen plasseres i huset. For produksjonen bør du bruke et materiale som vil gi elektrisk og termisk isolasjon for fylling av enheten. Deretter er en kaskade satt sammen av lamper, choker og kondensatorer, som vist på figuren, hvor sistnevnte er koblet i en rett linje.

Det er på tide å koble til neonindikatoren: den er nødvendig slik at mesteren kan finne ut når enheten er klar for arbeid. Denne lyspæren er koblet til ovnskroppen sammen med håndtaket til den variable kondensatoren.

Kjølesystem utstyr

Industrielle enheter for smelting av metall er utstyrt med spesielle kjølesystemer som bruker frostvæske eller vann. Å utstyre disse viktige installasjonene i hjemmelagde HDTV-ovner vil kreve ekstra kostnader, og det er grunnen til at monteringen kan få et betydelig støt på lommeboken. Derfor er det bedre å gi husholdningsenhet et billigere system bestående av vifter.

Luftkjøling med disse enhetene er mulig når de er plassert eksternt fra ovnen. Ellers kan metallviklingene og viftedelene tjene som en sløyfe for kortslutning av virvelstrømmer, noe som vil redusere effektiviteten til utstyret betydelig.

Rør og elektroniske kretser har også en tendens til å bli varme under drift av enheten. Varmeavledere brukes vanligvis til å avkjøle dem.

Vilkår for bruk

For erfarne radioteknikere kan det virke som en enkel oppgave å sette sammen en induksjonsovn i henhold til diagrammene med egne hender, så enheten vil være klar ganske raskt, og mesteren vil prøve sin kreasjon i aksjon. Det er verdt å huske at når du arbeider med en hjemmelaget installasjon, er det viktig å følge sikkerhetstiltak og ikke glemme de viktigste truslene som kan oppstå under drift av en treghetsovn:

Flytende metall og varmeelementer på enheten kan forårsake alvorlige brannskader.
Lampekretser består av høyspenningsdeler, så under montering av enheten må de plasseres i en lukket boks, og dermed eliminere muligheten for utilsiktet berøring av disse elementene.
Det elektromagnetiske feltet kan påvirke selv de tingene som er utenfor installasjonsboksen. Derfor, før du slår på enheten, må du fjerne alle komplekse tekniske enheter, som f.eks Mobil, digitale kameraer, MP3-spillere, og fjern også alle metallsmykker. Personer med pacemakere er også i faresonen: de bør aldri bruke slikt utstyr.

Disse ovnene kan brukes ikke bare til smelting, men også for hurtig oppvarming av metallgjenstander under forming og fortinning. Ved å endre utgangssignalet til installasjonen og parametrene til induktoren, kan du konfigurere enheten for en spesifikk oppgave.

For å smelte små mengder jern brukes hjemmelagde ovner; disse effektive enhetene kan operere fra vanlige stikkontakter. Enheten tar ikke mye plass, den kan plasseres på et skrivebord i et verksted eller garasje. Hvis en person vet hvordan man leser enkle elektriske diagrammer, trenger han ikke å kjøpe slikt utstyr i en butikk, fordi han kan sette sammen en liten komfyr med egne hender på bare noen få timer.

Radioamatører har lenge oppdaget at de kan lage induksjonsovner for smelting av metall med egne hender. Disse enkle kretser vil hjelpe deg å lage en HDTV-installasjon for hjemmebruk. Imidlertid ville det være mer riktig å kalle alle de beskrevne designene "Kukhtetskys laboratorieomformere", siden det ganske enkelt er umulig å montere en fullverdig komfyr av denne typen uavhengig.

Veletablerte metall- og stålproduksjonsteknologier er allerede dannet i verden, som metallurgiske bedrifter fortsatt bruker i dag. Disse inkluderer: omformermetode for metallproduksjon, valsing, tegning, støping, stempling, smiing, pressing, etc. Imidlertid er den vanligste når moderne forhold er omsmelting av metall og stål i konvektorer, ovner med åpen ild og elektriske ovner. Hver av disse teknologiene har en rekke ulemper og fordeler. Den mest avanserte og nyeste teknologien i dag er imidlertid produksjon av stål i elektriske ovner. Hovedfordelene med sistnevnte fremfor andre teknologier er høy produktivitet og miljøvennlighet. La oss vurdere hvordan du setter sammen en enhet der metall skal smeltes hjemme med egne hender.

Liten induksjonselektrisk ovn for smelting av metaller hjemme

Smelting av metaller hjemme er mulig hvis du har en elektrisk ovn som du kan lage selv. La oss vurdere etableringen av en induktiv liten elektrisk ovn for produksjon av homogene legeringer (HS). Sammenlignet med analoger vil den opprettede installasjonen avvike i følgende funksjoner:

lav pris (opptil 10 000 rubler), mens kostnadene for analoger er fra 150 000 rubler;
mulighet for temperaturkontroll;
muligheten for høyhastighetssmelting av metaller i små volumer, noe som gjør at installasjonen kan brukes ikke bare i det vitenskapelige feltet, men også for eksempel innen smykker, tannlegefelt, etc.
jevnhet og oppvarmingshastighet;
muligheten for å plassere arbeidslegemet i en ovn i et vakuum;
relativt små dimensjoner;
lavt støynivå, nesten fullstendig fravær av røyk, noe som vil øke arbeidsproduktiviteten når du arbeider med installasjonen;
mulighet for drift fra både enfase- og trefasenett.

Velge en skjematype

Oftest, ved konstruksjon av induksjonsvarmer, brukes tre hovedtyper av kretser: halvbro, asymmetrisk bro og hel bro. Ved utformingen av denne installasjonen ble det brukt to typer kretser - en halvbro og en hel bro med frekvensregulering. Dette valget var drevet av behovet for å regulere effektfaktoren. Problemet oppsto med å opprettholde resonansmodusen i kretsen, siden det er med dens hjelp at den nødvendige effektverdien kan justeres. Det er to måter å regulere resonans på:

ved å endre kapasiteten;
ved å endre frekvensen.

I vårt tilfelle støttes resonans ved å justere frekvensen. Det var denne funksjonen som forårsaket valget av typen frekvensstyrt krets.

Analyse av kretskomponenter

Ved å analysere driften av en induksjonsovn for smelting av metall hjemme (IP), kan vi skille dens tre hoveddeler: en generator, en strømforsyningsenhet og en kraftenhet. For å gi den nødvendige frekvensen under drift av installasjonen, brukes en generator, som, for å unngå forstyrrelser fra andre enheter i installasjonen, er koblet til dem gjennom en galvanisk løsning i form av en transformator. For å gi strømspenningskretsen er det nødvendig med en strømforsyningsenhet, som sikrer sikker og pålitelig drift av kraftelementene til strukturen. Faktisk er det kraftenheten som genererer de nødvendige kraftige signalene for å skape den nødvendige effektfaktoren ved utgangen av kretsen.

Figur 1 viser det generelle kretsskjema induksjonsinstallasjon.

Opprette et koblingsskjema

Koblingsskjema (koblingsskjema) viser koblinger komponenter produkter og identifiserer ledningene og kablene som gjør disse tilkoblingene, samt tilkoblingspunktene deres.

For bekvemmeligheten av videre installasjon av installasjonen ble det utviklet et koblingsskjema som gjenspeiler hovedkontaktene mellom funksjonsblokkene til ovnen (fig. 2).

Frekvensgenerator

Den mest komplekse IP-blokken er generatoren. Det gir den nødvendige driftsfrekvensen til installasjonen og skaper de første betingelsene for å oppnå en resonanskrets. En spesialisert elektronisk pulskontroller av typen KR1211EU1 brukes som kilde til oscillasjoner (fig. 3). Dette valget ble forårsaket av evnen til denne mikrokretsen til å operere i et ganske bredt frekvensområde (opptil 5 MHz), noe som gjør det mulig å oppnå en høy effektverdi ved utgangen av strømenheten til kretsen.

Figurene 4 og 5 viser et skjematisk diagram av frekvensgeneratoren og et diagram av det elektriske kortet.

Mikrokretsen KR1211EU1 genererer signaler med en gitt frekvens, som kan endres ved hjelp av en kontrollmotstand installert utenfor mikrokretsen. Deretter går signalene til transistorer som opererer i byttemodus. I vårt tilfelle brukes silisiumfelteffekttransistorer med en isolert port av typen KP727. Deres fordeler er som følger: den maksimalt tillatte pulsstrømmen som de tåler er 56 A; maksimal spenning er 50 V. Vi er helt fornøyd med utvalget av disse indikatorene. Men i forbindelse med dette oppsto problemet med betydelig overoppheting. Det er for å løse dette problemet at det trengs en nøkkelmodus, som vil redusere tiden transistorene er i bruk.

kraftenhet

Denne blokken gir strømforsyning til de utøvende enhetene i installasjonen. Hovedfunksjonen er muligheten til å operere fra enfase- og trefasenettverk. En 380V strømforsyning brukes til å forbedre effektfaktoren som genereres i induktoren.

Inngangsspenningen tilføres en likeretterbro, som konverterer 220V AC spenning til pulserende likespenning. Lagringskondensatorer er koblet til broutgangene, som opprettholder et konstant spenningsnivå etter å ha fjernet belastningen fra installasjonen. For å sikre pålitelig drift av installasjonen er enheten utstyrt med en automatisk bryter.

Kraftblokk

Denne blokken gir direkte signalforsterkning og opprettelse av en resonanskrets ved å endre kapasitansen til sirkelen. Signaler fra generatoren går til transistorer, som fungerer i forsterkningsmodus. Dermed, åpner de til forskjellige tider, de tilsvarende elektriske kretsene som går gjennom opptrappingstransformatoren og sender strøm gjennom den i ulike retninger. Som et resultat mottar vi ved utgangen til transformatoren (Tr1) et økt signal med en gitt frekvens. Dette signalet tilføres installasjonen med en induktor. En installasjon med en induktor (Tr2 i diagrammet) består av en induktor og et sett med kondensatorer (C13 - Sp). Kondensatorer har en spesielt valgt kapasitans og skaper en oscillerende krets som lar deg justere induktansnivået. Denne kretsen må fungere i resonansmodus, noe som forårsaker en rask økning i frekvensen til signalet i induktoren, og en økning i induksjonsstrømmer, på grunn av hvilken oppvarming faktisk oppstår. Figur 7 viser det elektriske diagrammet for kraftenheten til en induksjonsovn.

Induktor og funksjoner ved dens drift

En induktor er en spesiell enhet for å overføre energi fra en strømkilde til et produkt; den varmes opp. Induktorer er vanligvis laget av kobberrør. Under drift avkjøles den med rennende vann.

Smelting av ikke-jernholdige metaller hjemme ved hjelp av en induksjonsovn innebærer penetrering av induksjonsstrømmer inn i midten av metallene, som oppstår på grunn av den høye frekvensen av spenningsendringer som påføres induktorterminalene. Kraften til installasjonen avhenger av størrelsen på den påførte spenningen og dens frekvens. Frekvens påvirker intensiteten av induksjonsstrømmer og følgelig temperaturen i midten av induktoren. Jo større frekvens og driftstid installasjonen har, jo bedre blandes metallene. Selve induktoren og strømningsretningene til induksjonsstrømmene er vist i figur 8.

For å sikre ensartet blanding og unngå forurensning av legeringen med fremmedelementer, for eksempel elektroder fra en tank med en legering, brukes en induktor med omvendt sving som vist i figur 9. Det er takket være denne svingen at et elektromagnetisk felt blir skapt som holder metallet i luften, og overskrider jordens tyngdekraft.

Endelig installasjon av installasjonen

Hver av blokkene er festet til kroppen til induksjonsovnen ved hjelp av spesielle stativer. Dette gjøres for å unngå uønsket kontakt mellom strømførende deler og metallbelegget på selve huset (fig. 10).

For sikker drift av installasjonen er den fullstendig dekket med et slitesterkt foringsrør (fig. 11), og skaper dermed en barriere mellom farlige strukturelle elementer og kroppen til personen som arbeider med den.

For å gjøre det lettere å sette opp induksjonsinstallasjonen som helhet, ble det laget et indikasjonspanel for å imøtekomme metrologiske enheter, ved hjelp av hvilke alle parametere til installasjonen overvåkes. Slike metrologiske enheter inkluderer: et amperemeter som viser strømmen i induktoren, et voltmeter koblet til utgangen på induktoren, en temperaturindikator og enler. Alle de ovennevnte parameterne gjør det mulig å regulere driftsmodusene til induksjonsenheten. Designet er også utstyrt med et manuelt aktiveringssystem og et indikasjonssystem for oppvarmingsprosesser. Ved hjelp av skjermer på enheter overvåkes faktisk driften av installasjonen som helhet.

Å designe en liten induksjonsinstallasjon er ganske komplisert teknologisk prosess, siden den må sikre samsvar med et stort antall kriterier, for eksempel: enkel design, liten størrelse, portabilitet, etc. Denne installasjonen opererer etter prinsippet om kontaktløs energioverføring til en gjenstand og varmer den opp. Som et resultat av den målrettede bevegelsen av induksjonsstrømmer i induktoren, skjer selve smelteprosessen direkte, hvis varighet er flere minutter.

Opprettelsen av denne installasjonen er ganske lønnsom, siden bruksomfanget er ubegrenset, og starter med bruk for vanlige laboratoriearbeid og slutter med produksjon av komplekse homogene legeringer fra ildfaste metaller.

Induksjonsovnen brukes ofte i metallurgifeltet, så dette konseptet godt kjent for folk som i en eller annen grad er involvert i prosessen med å smelte ulike metaller. Enheten lar deg konvertere elektrisitet generert av et magnetfelt til varme.

Slike enheter selges i butikker til en ganske høy pris, men hvis du har minimale ferdigheter i å bruke et loddejern og kan lese elektroniske kretser, kan du prøve å lage en induksjonsovn med egne hender.

En hjemmelaget enhet er neppe egnet for å utføre komplekse oppgaver, men den vil takle grunnleggende funksjoner. Du kan sette sammen enheten basert på arbeidet sveiseomformer fra transistorer, eller på lamper. Den mest produktive enheten er den som er basert på lamper på grunn av sin høye effektivitet.

Arbeidsprinsipp for induksjonsovn

Oppvarming av metallet plassert inne i enheten skjer ved å konvertere elektromagnetiske pulser til varmeenergi. Elektromagnetiske pulser genereres av en spole av kobbertråd eller rør.

Diagram over en induksjonsovn og varmekretser

Når enheten er tilkoblet, begynner en elektrisk strøm å strømme gjennom spolen, og et elektrisk felt vises rundt den, som endrer retning over tid. Funksjonaliteten til en slik installasjon ble først beskrevet av James Maxwell.

Gjenstanden som skal varmes opp må plasseres inne i eller nær spolen. Målelement vil bli penetrert av en strøm av magnetisk induksjon, og et magnetisk felt av virveltypen vil vises på innsiden. Dermed vil induktiv energi bli til termisk energi.

Varianter

Induksjonsspiralovner er vanligvis delt inn i to typer avhengig av type konstruksjon:

Kanal;
Digel.

I de første enhetene er metallet som skal smeltes plassert foran induksjonsspolen, og i den andre typen ovn er det plassert inne i den.

Du kan montere ovnen ved å følge disse trinnene:

Vi bøyer kobberrøret i form av en spiral. Totalt må du gjøre ca 15 svinger, avstanden mellom dem skal være minst 5 mm. Digelen skal være fritt plassert inne i spiralen, hvor smelteprosessen vil finne sted;
Vi produserer et pålitelig hus for enheten, som ikke skal lede elektrisk strøm og må tåle høye lufttemperaturer;
Choker og kondensatorer er satt sammen i henhold til diagrammet ovenfor;
En neonlampe er koblet til kretsen, som vil signalisere at enheten er klar for drift;
En kondensator er også loddet for å justere kapasitansen.

Brukes til oppvarming

Induksjonsovner av denne typen kan også brukes til å varme opp et rom. Oftest brukes de i forbindelse med en kjele, som i tillegg produserer oppvarming kaldt vann. Faktisk brukes designene ekstremt sjelden på grunn av det faktum at effektiviteten til enheten er minimal som følge av tap av elektromagnetisk energi.

En annen ulempe er basert på enhetens forbruk av store mengder elektrisitet under drift, og det er grunnen til at enheten faller inn i kategorien økonomisk ulønnsomt.

Systemkjøling

En enhet montert uavhengig må være utstyrt med et kjølesystem, siden alle komponenter under drift vil bli utsatt for høye temperaturer, kan strukturen overopphetes og gå i stykker. I butikk-kjøpte ovner gjøres avkjøling med vann eller frostvæske.

Når du velger en kjøler for hjemmet ditt, foretrekkes alternativer som er mest lønnsomme for implementering fra et økonomisk synspunkt.

For hjemmeovner kan du prøve å bruke en vanlig skovlvifte. Vær oppmerksom på at enheten ikke bør plasseres for nær ovnen, da metalldeler av viften påvirker ytelsen til enheten negativt og kan også åpne virvelstrømmer og redusere ytelsen til hele systemet.

Forholdsregler ved bruk av enheten

Når du arbeider med enheten, bør du følge følgende regler:

Noen elementer i installasjonen, så vel som metallet som smelter, er utsatt for intens varme, noe som resulterer i risiko for brannskader;
Når du bruker en lampeovn, sørg for å plassere den i en lukket boks, ellers er det stor risiko for elektrisk støt;
Før du arbeider med enheten, fjern alle metallelementer og komplekse elektroniske enheter fra enhetens driftsområde. Enheten skal ikke brukes av personer som har pacemaker.

En metallsmelteovn av induksjonstype kan brukes til fortinning og forming av metalldeler.

En hjemmelaget installasjon kan enkelt justeres for å passe spesifikke forhold ved å endre noen innstillinger. Hvis du følger de angitte diagrammene når du monterer strukturen, og også følger grunnleggende sikkerhetsregler, vil din hjemmelagde enhet praktisk talt ikke være dårligere enn butikkkjøpte husholdningsapparater.