Индукционные нагревательные установки – ООО “Термолит”ООО “Термолит”

Почему стоит сделать заказ в ооо «термолит»

Предприятие «Термолит» является лидером по производству и продаже индукционного оборудования, как на украинском рынке, так и за рубежом. Для того, чтобы купить установку индукционного нагрева, цена которой вас полностью устроит, лучше обращаться непосредственно к производителю. Так вы платите непосредственно за товар, без многочисленных наценок от торговых посредников.

Оборудование соответствует самым высоким стандартам качества, и успешно применяется в таких странах как Украина, Россия, Беларусь, Германия, Эстония, Польша, Италия, Израиль и многие другие. Сегодня «Термолит» – это стремительно развивающееся современное предприятие, где работают специалисты самой высокой квалификации, которые воплощают в производство новейшие технические идеи. Также существует возможность разработки оборудования в полном соответствии требованиям заказчика.

Предприятие «Термолит» – это:

  • разумные и доступные цены;
  • оборудование высоких стандартов качества;
  • выполнение заказа любой сложности;
  • заказы выполняются в минимальные сроки;
  • надежность и долговечность в эксплуатации всего производимого оборудования;

Установка индукционного нагрева, цена на которую является доступной, это качественная продукция, проверенная временем. Также мы гарантируем сервисное обслуживание на самом высоком уровне. Ввод оборудования в эксплуатацию происходит в кратчайшие сроки, со строгим соблюдением всех правил монтажных и наладочных работ. Для каждого заказчика мы обеспечиваем гарантийное обслуживание, а также постгарантийное на взаимовыгодных условиях.

Индукционный нагрев, основные принципы и технологии.

1 августа 2022

Индукционный нагрев (Induction Heating) — метод бесконтактного нагрева токами высокой частоты (англ. RFH — radio-frequency heating, нагрев волнами радиочастотного диапазона) электропроводящих материалов.

Описание метода.

Индукционный нагрев – это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Следовательно – это нагрев изделий из проводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля). Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода (чаще всего медного). В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты (от десятка Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку под действием джоулева тепла (см. закон Джоуля-Ленца).

Гибкие материалы:  Контроля и диагностирования

Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (Поверхностный-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз относительно плотности тока на поверхности заготовки, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температуре ниже точки Кюри μ имеет величину от нескольких сотен до десятков тысяч. Для остальных материалов (расплавы, цветные металлы, жидкие легкоплавкие эвтектики, графит, электролиты, электропроводящая керамика и т. д.) μ примерно равна единице.

Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.

Применение:
Сверхчистая бесконтактная плавка, пайка и сварка металла.
Получение опытных образцов сплавов.
Гибка и термообработка деталей машин.
Ювелирное дело.
Обработка мелких деталей, которые могут повредиться при газопламенном или дуговом нагреве.
Поверхностная закалка.
Закалка и термообработка деталей сложной формы.
Обеззараживание медицинского инструмента.

Преимущества.

Высокоскоростной разогрев или плавление любого электропроводящего материала.

Возможен нагрев в атмосфере защитного газа, в окислительной (или восстановительной) среде, в непроводящей жидкости, в вакууме.

Нагрев через стенки защитной камеры, изготовленной из стекла, цемента, пластмасс, дерева — эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки. Нагревается только электропроводящий материал — металл (в том числе расплавленный), углерод, проводящая керамика, электролиты, жидкие металлы и т. п.

За счёт возникающих МГД усилий происходит интенсивное перемешивание жидкого металла, вплоть до удержания его в подвешенном состоянии в воздухе или защитном газе — так получают сверхчистые сплавы в небольших количествах (левитационная плавка, плавка в электромагнитном тигле).

Поскольку разогрев ведётся посредством электромагнитного излучения, отсутствует загрязнение заготовки продуктами горения факела в случае газопламенного нагрева, или материалом электрода в случае дугового нагрева. Помещение образцов в атмосферу инертного газа и высокая скорость нагрева позволят ликвидировать окалинообразование.

Удобство эксплуатации за счёт небольшого размера индуктора.

Индуктор можно изготовить особой формы — это позволит равномерно прогревать по всей поверхности детали сложной конфигурации, не приводя к их короблению или локальному непрогреву.

Легко провести местный и избирательный нагрев.

Так как наиболее интенсивно разогрев идет в тонких верхних слоях заготовки, а нижележащие слои прогреваются более мягко за счёт теплопроводности, метод является идеальным для проведения поверхностной закалки деталей (сердцевина при этом остаётся вязкой).

Лёгкая автоматизация оборудования — циклов нагрева и охлаждения, регулировка и удерживание температуры, подача и съём заготовок.

Установки индукционного нагрева:

На установках с рабочей частотой до 300 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются высокие частоты (до 5 МГц, диапазон средних и коротких волн), установки высокой частоты строятся на электронных лампах.

Также для разогрева мелких деталей строятся установки повышенной частоты на MOSFET-транзисторах на рабочие частоты до 1,7 МГц. Управление транзисторами и их защита на повышенных частотах представляет определённые трудности, поэтому установки повышенной частоты пока ещё достаточно дороги.

Индуктор для нагрева мелких деталей имеет небольшие размеры и небольшую индуктивность, что приводит к уменьшению добротности рабочего колебательного контура на низких частотах и снижению КПД, а также представляет опасность для задающего генератора (добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью слишком хорошо «накачивается» энергией, образует короткое замыкание по индуктору и выводит из строя задающий генератор). Для повышения добротности колебательного контура используют два пути:
– повышение рабочей частоты, что приводит к усложнению и удорожанию установки;
– применение ферромагнитных вставок в индукторе; обклеивание индуктора панельками из ферромагнитного материала.

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты (работы В. П. Вологдина) или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой (мультивибратор, RC-генератор, генератор с независимым возбуждением, различные релаксационные генераторы), работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы «перерезать» за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надёжность; стабильность колебаний; стабильность выделяемой в заготовке мощности; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количество деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов, и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трёхточка (генератор Хартли, генератор с автотрансформаторной обратной связью, схема на индуктивном делителе контурного напряжения). Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Недостатки трёх точки:

Низкий кпд (менее 40 % при применении лампы).

Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри (≈700С) (изменяется μ), что изменяет глубину скин-слоя и непредсказуемо изменяет режим термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть недопустимо. Также мощные твч-установки должны работать в узком диапазоне разрешённых Россвязьохранкультурой частот, поскольку при плохом экранировании являются фактически радиопередатчиками и могут оказывать помехи телерадиовещанию, береговым и спасательным службам.

При смене заготовок (например, более мелкой на более крупную) изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

При смене одновитковых индукторов на многовитковые, на более крупные или более малогабаритные частота также изменяется.

Под руководством Бабата, Лозинского и других учёных были разработаны двух- и трёхконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий кпд (до 70 %), а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счёт применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечёт сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем — повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ-диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний — самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные твч-генераторы — это инверторы на IGBT-сборках или мощных MOSFET-транзисторах, обычно выполненные по схеме мост или полумост. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать

а) постоянную частоту
б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке
в) максимально высокий КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки Кюри толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает, и заготовка начинает греться хуже. Также пропадают магнитные свойства материала и прекращается процесс перемагничивания – заготовка начинает греться хуже, сопротивление нагрузки скачкообразно уменьшается – это может привести к “разносу” генератора и выходу его из строя. Система управления отслеживает переход через точку Кюри и автоматически повышает частоту при скачкообразном уменьшении нагрузки (либо уменьшает мощность).

Замечания.

Индуктор по возможности необходимо располагать как можно ближе к заготовке. Это не только увеличивает плотность электромагнитного поля вблизи заготовки (пропорционально квадрату расстояния), но и увеличивает коэффициент мощности Cos(φ).

Увеличение частоты резко уменьшает коэффициент мощности (пропорционально кубу частоты).

При нагреве магнитных материалов дополнительное тепло также выделяется за счет перемагничивания, их нагрев до точки Кюри идет намного эффективнее.

При расчёте индуктора необходимо учитывать индуктивность подводящих к индуктору шин, которая может быть намного больше индуктивности самого индуктора (если индуктор выполнен в виде одного витка небольшого диаметра или даже части витка — дуги).

Имеются два случая резонанса в колебательных контурах: резонанс напряжений и резонанс токов.
Параллельный колебательный контур – резонанс токов.
В этом случае на катушке и на конденсаторе напряжение такое же, как у генератора. При резонансе, сопротивление контура между точками разветвления становится максимальным, а ток (I общ) через сопротивление нагрузки Rн будет минимальным (ток внутри контура I-1л и I-2с больше чем ток генератора).

В идеальном случае полное сопротивление контура равно бесконечности – схема не потребляет тока от источника. При изменение частоты генератора в любую сторону от резонансной частоты полное сопротивление контура уменьшается и линейный ток (I общ) возрастает.

Последовательный колебательный контур – резонанс напряжений.

Главной чертой последовательного резонансного контура является то, что его полное сопротивление минимально при резонансе. (ZL ZC – минимум). При настройке частоты на величину, превышающую или лежащую ниже резонансной частоты, полное сопротивление возрастает.
Вывод:
В параллельном контуре при резонансе ток через выводы контура равен 0, а напряжение максимально.
В последовательном контуре наоборот – напряжение стремится к нулю, а ток максимален.

Статья взята с сайта http://dic.academic.ru/ и  переработана в более понятный для читателя текст, компанией ООО «Проминдуктор».

Безопасность индукторных нагревателей: советы профессионалов

Изготавливая индукционный нагреватель собственными руками, необходимо побеспокоиться о безопасности устройства. Для этого требуется руководствоваться следующими правилами, повышающими уровень надежности общей системы:

  1. В верхний тройник стоит врезать предохранительный клапан, стравливающий лишнее давление. Иначе при выходе из строя циркуляционного насоса сердечник попросту лопнет под воздействием пара. Как правило, схема простого индукционного нагревателя предусматривает такие моменты.
  2. Инвертор включается в сеть только через УЗО. Это устройство срабатывает в критических ситуациях и поможет избежать короткого замыкания.
  3. Сварочный инвертор нужно заземлить, выводя кабель на особый металлический контур, смонтированный в грунте за стенами сооружения.
  4. Корпус индукционного нагревателя нужно размещать на высоте 80 см над уровнем пола. Причем расстояние до потолка должно быть не менее 70 см, а до других предметов меблировки – более 30 см.
  5. Индукционный нагреватель – это источник очень сильного электромагнитного поля, поэтому такую установку нужно держать подальше от жилых помещений и вольеров с домашними животными.

Блоки согласования

Индукторы разнообразны и имеют уникальные параметры, так как проектируются под конкретную деталь и технологический процесс. Для согласования серийного источника питания с конкретным индуктором используется согласующее устройство, включающее в свой состав высокочастотный согласующий трансформатор и конденсатор, компенсирующий реактивную мощность индуктора.

Типовые конструктивные решения наших блоков согласования позволяют в короткие сроки изготавливать блоки с нужными параметрами путем прототипирования.

Дополнительные возможности по согласованию дают предусмотренные переключения коэффициента трансформации или емкости конденсатора.

В разделе «БЛОКИ СОГЛАСОВАНИЯ» приводятся схемы согласования и методика определения их оптимальных параметров исходя из диапазона изменения параметров индукторов в процессе нагрева.

Второй вариант

Этот вариант гораздо попроще. Выбирается прямой участок метрового размера на вертикальной части трубы. Его следует тщательно очистить от краски, используя наждачку. Далее этот участок трубы покрывается тремя слоями электротехнической ткани. Медной проволокой наматывается индукционная катушка.

индукционная катушка
Индукционная катушка, обмотанная медной проволокой

Перед тем как начинать изготовление водонагревателя своими руками, желательно ознакомиться с характеристиками заводских изделий и изучить их чертежи. Это поможет разобраться с исходными данными самодельного оборудования и избежать возможных ошибок.

Делаем сердечник

В роли сердечника выступает обычная полимерная труба, изготовленная из сшитого полиэтилена или полипропилена. Эти сорта пластмасс выдерживают максимально высокую температуру. Пропускной диаметр трубы-сердечника должен равняться 50 мм, а толщина стенок не может быть меньше 2,5-3 мм. Тогда эту деталь можно использовать в роли калибра, на который навивают медную проволоку, формируя индуктор.

Приблизительная схема индукционного нагревателя отображена на этой картинке.

Нагревательным элементом такого котла будет наполнитель полимерного сердечника – рубленые отрезки нержавеющей проволоки диаметром 7 мм. Причем длина их не может быть менее 5 см.

Индукторы

Индукторы предназначены для формирования переменного магнитного поля, передающего энергию в металл для нагрева.

Конструкция индуктора определяется требованиями к локализации и интенсивности нагрева конкретной детали, поэтому для каждой нагреваемой детали должен быть сконструирован оптимальный индуктор.

Для нагрева цилиндров, внутренних поверхностей цилиндрических отверстий, плоскостей, сложных поверхностей, например, зуба или впадины между зубьями шестерни, проектируются водоохлаждаемые индукторы из медной трубки, в конструкции которых при необходимости используется магнитопровод и спрейер.

Для крупногабаритных деталей изготавливаются гибкие индукторы из провода или медной ленты.

ООО «ИНТЕРМ» выполняет расчет, проектирование и изготовление индукторов для нагрева деталей в различных технологических процессах. Изготовленный индуктор испытывается на образце детали на соответствие параметров нагрева техническому заданию, измеряются параметры эквивалентной схемы индуктора и диапазон их изменения в ходе нагрева детали.

Примеры индукторов, разработанных ООО «ИНТЕРМ» с использованием расчетных и экспериментальных методик, измеренные параметры индукторов и диапазоны их изменения в процессе нагрева приведены в разделе «ИНДУКТОРЫ»

Индукционная печь (оборудование твч)

В современном мире индукционную установку принято так же называть установка ТВЧ или индукционная печь, печь ТВЧ, встречается так же название – закалочный комплекс, обрудование ТВЧ или индукционный нагреватель.

Существует так же еще много других, разных наименований, однако все эти индукционные печи или установки по факту являются одним и тем же этектротехническим изделием. Каждая индукционная печь состоит из транзисторного преобразователя частоты, который работает в определенном частотном диапазоне, согласующего устройства и индуктора.

Все оборудование ТВЧ – индукционные печи (установки ТВЧ) компании Интерм могут выполнять технологические процессы связанные с индукционным нагревом.

Индукционные нагревательные установки в работе

Компоненты и катушка:

Рабочая катушка содержит 5 витков, для намотки была использована медная трубка диаметром около 1 см, но можно и меньше. Такой диаметр был выбран не случайно, через трубку подаётся вода для охлаждения катушки и транзисторов.

Транзисторы ставил IRFP150 так как IRFP250 под рукой не оказалось. Конденсаторы плёночные 0,27 мкФ 160 вольт, но можно поставить 0,33 мкФ и выше, если первые найти не получится. Обратите внимание, что схему можно питать напряжением до 60 вольт, но в этом случае, рекомендуется ставить конденсаторы на напряжение 250 вольт. Если схема будет питаться напряжением до 30 вольт, то на 150 вполне хватит!

Стабилитроны можно ставить любые на 12-15 вольт от 1 Ватт, например 1N5349 и им подобные. Диоды можно использовать UF4007 и ему подобные. Резисторы 470 Ом от 2-х Ватт.

Лекция 3

Индукционный нагрев

3.1 Особенности индукционного нагрева

3.2 Индукторы (индукционные нагреватели)

3.3 Энергетические соотношения системы индуктор – изделие

3.4 Режимы и оптимальная частота высокочастотного индукционного нагрева

3.5 Расчет индукторов

3.6 Генераторы токов высокой частоты

3.7 Применение индукционного нагрева

Контрольные вопросы

https://www.youtube.com/watch?v=0YlBZljKGQM

Лабораторная работа 5

Меры безопасности во время работы

  • Главная опасность во время работы с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых компонентов установки и металла который расплавлен.
  • Ламповая схема включает детали с большим напряжением, благодаря этому её необходимо расположить в закрытом корпусе, исключив случайное касание к элементам.
  • Электромагнитное поле способно влиять на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Благодаря этому перед работой лучше одеть одежду без элементов из металла, убрать из зоны действия непростые устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не стоит применять установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов дома может применяться также для быстрого нагрева элементов из металла, к примеру, при их лужении или формовке. Рабочей характеристики представленных установок можно приладить под определенную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — таким образом можно достичь их самой большой эффективности.

Недостатки и достоинства

Рассмотрим положительные характеристики и преимущества индукционного оборудования:

  1. Нагрев производится в любой среде.
  2. Возможность изготовления сверхчистых сплавов.
  3. Быстрый нагрев и плавка любого материала, который проводит ток.
  4. Элементы прибора монтируются снаружи, врезки отсутствуют. Это гарантирует исключение протечек.
  5. Индукционный водонагреватель не загрязняет окружающую среду.
  6. Удобен при необходимости нагрева определенного участка поверхности.
  7. Площадь контакта теплоносителя с поверхностью нагревателя во много раз больше, нежели в аппаратах с трубчатыми электронагревателями. За счет этого среда греется очень быстро.
  8. Компактные размеры прибора.
  9. Оборудование легко настраивается на нужный режим работы и без труда регулируется.
  10. Имеется возможность изготовления прибора любой формы (в том числе самостоятельно). Это предупреждает локальный нагрев и способствует равномерному распределению тепла.

простой нагреватель
Простой нагреватель индукционного типа
Проточный нагреватель такого типа практически не имеет минусов, если сравнивать с приборами, работающими по иным принципам. Единственная сложность эксплуатации в том, что необходимо сопоставить индуктор с заготовкой. Иначе нагрев будет недостаточным и маломощным.

Нюансы

  1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов, внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
  2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3), при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
  3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости, является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
  4. В качестве теплообменникаиспользуется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
  5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
  6. Если площадь дома значительна, то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
  7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
  8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
  9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе, который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
  10. Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома, при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
  11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

Область применения

Благодаря своим положительным характеристикам такой вид нагрева получил широкое распространение во многих областях человеческой жизни. Наиболее часто человек сталкивается с ними в следующем виде:

  • сварка;
  • плавильные печи;
  • плиты для приготовления пищи;
  • мультиварки;
  • нагревательные котлы.

В качестве котлов отопления индукционные нагреватели могут быть применены в следующих случаях:

  • индивидуальные жилые дома;
  • дачи;
  • хозяйственные пристройки;
  • многоквартирные жилые дома;
  • промышленные объекты.

Применять данный тип устройства можно практически для любого здания или помещения.

Общие советы

Ориентируясь на схемы, можно достаточно быстро собрать индукторы различной мощности для нагрева воды, металлов, обогрева дома, гаража и автосервиса. Необходимо помнить и о правилах безопасности для эффективной службы нагревателей такого типа, ведь утечка теплоносителя из самодельного устройства может закончиться пожаром.

Есть определенные условия организации работы:

  • расстояние между индукционным котлом, стенами, электроприборами должно быть не меньше 40 см, а от пола и потолка лучше отступить 1 м;
  • с помощью манометра и устройства по сбросу воздуха обеспечивается система безопасности за выходным патрубком;
  • пользоваться устройствами желательно в закрытых контурах с принудительной циркуляцией теплоносителя;
  • возможно применение в пластиковых трубопроводах.

Самостоятельная сборка индукционных генераторов обойдется недорого, но и не бесплатно, ведь нужны комплектующие достаточно хорошего качества. Если у человека нет специальных знаний и опыта в радиотехнике и сварке, то не стоит самостоятельно собирать обогреватель для большой площади, ведь мощность нагрева не превысит 2,5 кВт.

Однако самостоятельная сборка индуктора может рассматриваться как самообразование и повышение квалификации хозяина дома на практике. Можно начать с небольших приборов по простым схемам, а поскольку принцип действия в более сложных устройствах тот же, только добавляются дополнительные элементы и преобразователи частоты, то и освоить его поэтапно будет легко и вполне бюджетно.Вконтакте

Охлаждение схемы

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.

Первый вариант

На 50-миллиметровые отрезки рубится проволока, ей заполняется пластиковая трубка. Чтобы она не высыпалась из трубы, следует закупорить торцы проволочной сеткой. На концах ставятся переходники от трубы, в том месте, где подключается нагреватель.

На корпус последнего медной проволокой наматывается обмотка. Для этой цели нужно примерно 17 метров проволоки: нужно сделать 90 витков, диаметр трубы — 60 миллиметров. 3,14×60×90=17 м.

Важно знать! В ходе проверки функционирования устройства следует тщательно удостовериться, что в нем есть вода (теплоноситель). Иначе корпус устройства быстро расплавится.

Труба врезается в трубопровод. Нагреватель подключается к инвертору. Осталось заполнить устройство водой и включить. Все готово!

Правила безопасности и рекомендации

Техника безопасности должна соблюдаться всегда. Особенно когда мастерят что-то самостоятельно. Здесь нагреватели применяются для систем, имеющих принудительную циркуляцию. Теплоэнергия вырабатывается очень быстро и может возникнуть перегрев теплоносителя.

Нельзя забывать про предохранительный клапан. Он крепится на нагревателе. В случае когда циркулярный насос перестанет работать, то стопроцентно случится перегрев теплоносителя. Если клапан не будет установлен заранее, то произойдет разрыв системы. Последняя должна из предосторожности оснащаться термостатом. Если нагреватель заключен в металлический корпус, то он обязательно заземляется.

теплоноситель
Нагреватель в металлическом корпусе

Так как у самодельной конструкции нет нормального экранирования, то индукционник устанавливается как минимум в 80-и сантиметрах от горизонтальных поверхностей. Расстояние до стены — от 30 сантиметров.

Совет: мощность самодельных нагревателей может способствовать распространению электромагнитного излучения. Устройство желательно экранировать оцинкованной сталью и не устанавливать в жилом помещении! Электромагнитное переменное поле есть внутри и снаружи катушки. Оно будет нагревать все металлические поверхности, расположенные рядом.

Так, без глобальных финансовых трат, нетрудно собственноручно сделать этот нехитрый прибор. Схема сборки проста, и справиться с работой по сборке нагревателя собственноручно сможет практически каждый. Тут не требуется профильных технических знаний. Завершить работу можно буквально за несколько часов.

Видео по теме:

Преимущество индукционных нагревательных установок

Заготовки, разогреваемые в установках от «Термолит» могут быть круглого, квадратного (прямоугольного) и нестандартного сечения. Их диаметр в случае округлого сечения может быть от 5 мм до 400 мм. Если сечение заготовки прямоугольное, она может иметь размеры 300 мм на 300 мм в разрезе.

Индукционный нагреватель для ковки — это более эффективное решение, чем газовые, мазутные и муфельные аналоги. Предприятия, использующие индукционное нагревательное оборудование отличаются высоким качеством продукции, максимальной производительностью и минимумом затрат на энергоносители.

Нагревательное оборудование, в основе работы которого индукционный нагрев, не имеет такого побочного эффекта, как образование на заготовках окалины и обезуглероженного слоя. Поэтому качество конечной продукции заметно выше, чем у той, которая была обработана с использованием других методов нагрева.

Основные преимущества индукционного нагрева:

  • значительная экономия энергии, за счет прямого индукционного нагрева;
  • точная регулировка и контроль температуры нагрева заготовки;
  • равномерный нагрев с минимальной разницы температур по сечению и длине;
  • автоматизация процесса, исключающий влияние человеческого фактора;
  • высокая производительность и эффективность нагревательной установки;
  • возможность удаленного управления несколькими установками одним оператором;
  • низкое образование окалины и отсутствие физического контакта с заготовкой;
  • высокая экологичность и минимальное воздействие на персонал и окружающую среду;
  • возможность нагрева только определенной части заготовки;
  • контроль системы охлаждения установки, времени нагрева, а также мощности;
  • возможная интеграция нагревательной установки в производственные линии;
  • малые энергетические потери за счет компактности конструкции;
  • экономия занимаемого места в производственном помещении;
  • высокий КПД нагревательной установки.

Кроме того, приобретя подобные агрегаты себе на производство, Вы значительно улучшите условия труда работников Вашего предприятия.Главное преимущество нагревателей данного вида — это индукционный нагрев, проникающий вглубь заготовки. Из него и вытекают основные преимущества.

Принцип действия твч установки

Катушка создает высокочастотное магнитное поле, и в металлическом предмете в середине катушки возникают вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже маленькие катушки раскачивают ток около 100 A, поэтому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая компенсирует ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.

Индукционные нагревательные установки - ООО "Термолит"ООО "Термолит"
ТВЧ катушка самодельная

Принцип работы индуктора

Вихревые нагреватели обычно используются для отопительных котлов. Они пользуются большим спросом у населения за счет своей мощности и простой конструкции. Функционирование их основывается на передаче теплоносителю энергии магнитного поля. Вода, подающаяся в аппарат, нагревается путем подачи энергии.

Если изучить изнутри индукционный обогреватель, там можно обнаружить металлический корпус, изоляцию и сердечник. Основное отличие такого нагревателя от промышленных — обмотка медными проводниками. Последняя находится между 2-ух сваренных стальных труб.

электромагнитная индукция
Принцип электромагнитной индукции

Самодельный индукционный нагреватель мало весит, обладает хорошим КПД и компактными размерами. Как сердечник, тут используется труба с обмоткой. Вторая труба нужна для нагревания. Ток, генерируемый магнитным полем, греет воду. По такому принципу функционируют самодельные устройства и часть современных нагревателей.

Процесс изготовления своими руками

Для работы пригодятся следующие инструменты:

  • сварочный инвертор;
  • сварочный генерирующий ток силой от 15 ампер.

Еще понадобится проволока из меди, которая наматывается на корпус сердечника. Устройство будет выполнять роль индуктора. Контакты проволоки соединяются с клеммами инвертора так, чтобы не образовалось скруток. Отрезок материала, нужный для сборки сердечника, должен быть нужной длины. В среднем число витков равно 50, диаметр проволоки — 3-м миллиметрам.

мотки медной проволоки
Медная проволока разного диаметра для обмотки

Теперь перейдем к сердечнику. В его роли будет полимерная труба, сделанная из полиэтилена. Такой вид пластмассы выдерживает довольно высокую температуру. Диаметр сердечника — 50 миллиметров, толщина стенок — минимум 3 мм. Данная деталь используется как калибр, на который навивается проволока из меди, формируя индуктор. Собрать простейший индукционный нагреватель воды может практически любой человек.

На видео увидите способ — как самостоятельно организовать индукционный нагрев воды для отопления:

Рекомендации по технике безопасности

Самостоятельное изготовление индуктора влечет за собой повышенный риск возникновения аварий, поэтому при монтаже необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Нельзя включать нагревательный элемент, не подключенный к системе водоснабжения. При отсутствии теплоносителя в системе, не происходит должного охлаждения элементов, что способно привести к расплавлению полимерных деталей.
  2. Необходимо подключать котел к отдельной линии энергопотребления. Для ее изготовления используется кабель сечением 4-6 мм2.
  3. Установка циркуляционного насоса обязательна, он позволит предотвращение разрыва труб при высокой температуре теплоносителя.
  4. Для предотвращения детонации системы на выходе устанавливают клапан избыточного давления. При необходимости он снизит давление в системе и предотвратить поломку.
  5. Размещать индуктор стоит на расстоянии не менее 80 см от поверхности пола и не менее 30 см от стен.
  6. Открытые металлические участки должны быть изолированы.
  7. Заземление установки является обязательным мероприятием.

Для уверенности в надежности системы эти рекомендации необходимо учесть. Проверка оборудования в частном доме в большинстве случаев не производится, поэтому при решении изготавливать индукционный котел своими руками, владелец дома возлагает на себя всю ответственность за его безопасность.

Необходимо помнить, что данный прибор обладает очень серьезной мощностью и создает высокие температуры в трубах. Важно не пренебрегать установкой дополнительных датчиков и элементов, обеспечивающих безопасность. Только в этом случае индукционный котел не создаст проблем, и его эксплуатация не приведет к плачевным последствиям.

Сборка устройства на примере отопительного индукционного котла

Сам процесс сборки всех этих компонентов в единую систему выглядит следующим образом:

  • Вначале берете отрезок полимерной трубы, фиксируете его и наматываете поверх будущего сердечника 50 витков 3-миллиметровой медной проволоки.
  • Далее обрезаете торцы сердечника, оставляя по 7-10 см от края проволоки на отводы.

Важно: Схема индукционного нагревателя своими руками выполняется в несколько этапов, последовательность которых нарушать ни в коем случае нельзя. Во избежание ошибок необходимо в точности следовать инструкции.

Сила индукции

Это открытие стали применять в промышленности, в трансформаторах, различных моторах и генераторах.

вихревой индукционный нагреватель
Однако по-настоящему это открытие стало популярным и необходимым лишь через 70 лет. Во времена подъема и развития металлургической промышленности требовались новые, современные методы плавки металлов в условиях металлургических производств. Кстати, первую плавильню, которая использовала вихревой индукционный нагреватель, запустили в 1927 году. Завод располагался в небольшом английском городке Шеффилде.

Схема индукционного нагревателя

Благодаря открытию М. Фарадеем в 1831 году явления электромагнитной индукции в нашей современной жизни появилось множество устройств, нагревающих воду и другие среды. Мы каждый день пользуемся электрочайником с дисковым нагревателем, мультиваркой, индукционной варочной панелью, поскольку реализовать это открытие для быта удалось только в наше время. Ранее оно использовалось в металлургической и других отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Заводской индукционный котел использует в своей работе принцип воздействия вихревых токов на металлический сердечник, помещенный внутрь катушки. Вихревые токи Фуко имеют поверхностную природу, поэтому есть смысл задействовать в качестве сердечника полую металлическую трубу, сквозь которую протекает нагреваемый теплоноситель.

Принцип действия индукционного нагревателя

Возникновение токов обусловлено подачей на обмотку переменного электрического напряжения, вызывающего появление переменного электромагнитного поля, меняющего потенциалы 50 раз в секунду при обычной промышленной частоте 50 Гц. При этом индукционная катушка выполнена таким образом, чтобы ее можно было подключить к сети переменного тока напрямую.

Толщина медной проволоки и количество витков обмотки, которую используют индукционные нагреватели воды, рассчитано отдельно для каждого агрегата по специальной методике под требуемую тепловую мощность. Изделие должно работать эффективно, быстро нагревать протекающую по трубе воду и при этом не перегреваться.

Помимо высокой эффективности особо привлекает скорость, с которой происходит нагрев протекающей через сердечник среды. На рисунке представлена схема работы индукционного нагревателя, сделанного в заводских условиях. Такая схема применена в агрегатах известной торговой марки «ВИН», выпускаемых Ижевским заводом.

Схема работы нагревателя

Долговечность работы теплогенератора зависит только от герметичности корпуса и целостности изоляции витков провода, а это получается достаточно большой период, производители декларируют – до 30 лет. За все эти достоинства, которыми в действительности обладают данные аппараты, надо выложить немалые деньги, индукционный нагреватель воды – самый дорогой из всех видов отопительных электроустановок.

Схема принципиальная электрическая

Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460.

Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?).

Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.

Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ

Нагрев ножа ТВЧ

Технические характеристики

Тип установкиМощность источника питания, кВтРабочая частота, кГцИсточник питания, ИПТемпература нагрева*, С
ИНУ-100-1,01001,0ТПЧ-1001200
ИНУ-100-2,41002,4ТПЧ-1001200
ИНУ-100-8,01008,0ТПЧ-1001200
ИНУ-120-2,41202,4ТПЧ-1201200
ИНУ-160-1,01601,0ТПЧ-1601200
ИНУ-160-2,41602,4ТПЧ-1601200
ИНУ-160-8,01608,0ТПЧ-1601200
ИНУ-250-1,02501,0ТПЧ-2501200
ИНУ-250-2,42502,4ТПЧ-2501200
ИНУ-250-4,02504,0ТПЧ-2501200
ИНУ-250-8,02508,0ТПЧ-2501200
ИНУ-350-1,03501,0ТПЧ-3501200
ИНУ-350-2,43502,4ТПЧ-3501200
ИНУ-400-1,04001,0ТПЧ-4001200
ИНУ-400-2,44002,4ТПЧ-4001200
ИНУ-500-1,05001,0ТПЧ-5001200
ИНУ-500-2,45002,4ТПЧ-5001200
ИНУ-650-1,06501,0ТПЧ-6501200
ИНУ-650-2,46502,4ТПЧ-6501200
ИНУ-800-0,258000,25ТПЧ-8001200
ИНУ-800-0,58000,5ТПЧ-8001200
ИНУ-800-1,08001,0ТПЧ-8001200
ИНУ-1200-0,2512000,25ТПЧ-12001200
ИНУ-1200-0,512000,5ТПЧ-12001200
ИНУ-1200-1,012001,0ТПЧ-12001200
ИНУ-1600-0,2516000,25ТПЧ-16001200
ИНУ-1600-0,516000,5ТПЧ-16001200
ИНУ-1600-1,016001,0ТПЧ-16001200

Транзисторные генераторы тги

Транзисторные генераторы ТГИ  серийно выпускаются ООО «ИНТЕРМ» для питания индукционных установок мощностью до 160 кВт и выше в частотном диапазоне от 10 до 500 кГц.

Преимущества ТГИ:

  • Высокий КПД – 96%
  • Низкий расход охлаждающей воды – 0.1 л/мин на 1кВт
  • Импульсные режимы
  • Высокий уровень автоматизации, дружественный интерфейс
  • Контроль и регулирование температуры нагрева
  • Протоколирование процессов нагрева
  • Защита и диагностика по многим параметрам

Номенклатура и общие технические характеристики выпускаемой ООО «ИНТЕРМ» серии транзисторных генераторов ТГИ приведены в разделе «ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ»

Третий вариант

Чтобы сделать нагреватель этим более сложным способом, нужно использовать сварку. Для работы еще понадобится трехфазный трансформатор. Друг в друга нужно вварить две трубы, которые будут выполнять роль нагревателя и сердечника. На корпус индукционника накручивается обмотка.

индукционник
Обмотка на корпусе индукционника

Для подвода и отвода воды, в корпус индукционника ввариваются 2 патрубка. Чтобы не терять тепло и предотвратить возможные утечки тока, нужно сделать изоляцию. Она избавит от проблем, описанных выше, и полностью исключит появление шума при работе котла.

Устройство индукционной нагревательной установки

Установка состоит из:

  • тиристорного преобразователя ТПЧ;
  • нагревательного поста ИНУ;
  • пульта управления и сигнализации ПУС;
  • теплообменный шкаф;
  • ЗиП к ТПЧ;
  • монтажные принадлежности в комплекте;
  • документы по эксплуатации в комплекте.

Индукционная нагревательная установка – это преобразователь(генератор), индуктор, конденсаторная батарея, системы водяного охлаждения, защиты и контроля, механизмы для перемещения нагреваемых заготовок.

Нагревание заготовок осуществляется в многовитковом индукторе, который охлаждается водой. С однойстороны, холодные заготовки подаются в индуктор, с другой стороны выходят уже нагретыми. Приводы механической подачи бывают: гидравлические, электромеханические, пневматическими.

Нагрев обычно ведется на низкой или средней частоте. Установки индукционного нагрева применяются чаще всего для нагрева заготовок из стали, алюминия, меди, молибдена, титана, а также сплавов на их основе. Обычно процесс высокой степени автоматизации.

Устройство нагревательного прибора

Прибор состоит из таких элементов

  1. Пластиковая трубка.
  2. Сетка из нержавейки.
  3. Проволока из стали.
  4. Медная проволока.
  5. Сварочный инвертор.

Одно из главных достоинств данного устройства — это простая конструкция. Схема индукционного нагревателя примерно такова. В круглом корпусе находится катушка — индуктор. Внутри последнего находится отрезок стальной трубы с 2-мя патрубками на концах. Они нужны для присоединения прибора к отопительной системе.

устройство индукционного нагревателя
Схема устройства индукционного нагревателя

У других видов прибора катушка крепится к электрической сети, однако имеется и другая схема подключения. Отличается она преобразователем, который повышает частоту колебаний тока, подаваемого на катушку. Этот преобразователь называется инвертором и состоит их 3-х модулей:

  1. Выпрямитель.
  2. Инвертор с 2-мя транзисторами.
  3. Схема управления транзисторами.

Процессы, происходящие в устройстве, похожи на работу трансформатора. Разница во вторичной обмотке, которая тут короткозамкнута и расположена внутри первичной. Еще одно отличие в том, что в случае с трансформатором нагрев — побочный эффект, его стараются избежать.

Интересный факт: обслуживание индукционника обойдется гораздо дешевле, чем, если использовать газовый котел или бойлер. Аппарат состоит из минимума деталей, практически не выходящих из строя. Ломаться в нагревателе нечему. Воду греет обыкновенная трубка, которая в отличие от того же ТЭНа не может перегореть либо испортиться.

Фанат науки

Представьте такой фокус. Человек берёт в руки железный гвоздь и засовывает его в медную петлю — индуктор. Гвоздь тут же раскаляется добела.Секрет фокуса — индукционный нагрев. Старинная технология, впервые разработанная русским электротехником Вологдиным в 1880 году, и, к сожалению, до сих пор мало распространённая среди домаших мастеров.

По медной петле — индуктору — пропускается электрический ток большой силы (сотни ампер) и большой частоты (десятки — сотни кГц). В результате в металлической заготовке, стоящей внутри индуктора или рядом с ним, наводятся токи Фуко, тоже большой силы и частоты.

Высокочастотный ток в заготовке под действием скин-эффекта вытесняется в тонкие поверхностные слои, в результате чего его плотность резко возрастает. Слой заготовки, по которому протекают большие токи, начинает быстро разогреваться. Температура может достичь нескольких тысяч градусов, что позволяет плавить металл в домашних условиях, придумывать и создавать свои собственные необычные сплавы; сваривать и паять металлические детали; закаливать отвёртки, свёрла, ножи и так далее, применять установку в кузнечных и ремонтных мастерских.

Индукционный нагрев позволяет разогревать электропроводящие материалы (любой металл, графит, электропроводную керамику) бесконтактно. Прямо через воздух, через слой воды, через стеклянную, деревянную или пластиковую стенку, в вакуумной камере или в камере с защитным газом.

_________________________________________________________________________

Похожие гибкие материалы:

Нет похожих.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

➤