Индукционные котлы «ИКВ» работают на токах промышленной частоты (50 Гц),«ИКВ» предназначены для эффективного отопления и горячего водоснабжения для бытовых и технологических нужд.Благодаря своим техническим и потребительским качествам удовлетворяет современным требованиям электропожаробезопасности, санитарно — гигиеническим и экологическим нормам, не загрязняют воздух, отсутствует необходимость складирования, хранения топлива, утилизации отходов, и выплат заработной платы обслуживающему персоналу. При выборе газового котла в качестве отопительной установки от Вас потребуют проект разрешение на строительство, массу согласований в местной газовой службе, аттестацию в органах Ростехнадзора, очень большие первоначальные затраты. Вариант использования индукционного нагревателя «ИКВ» В мобильных установках при аварийных ситуациях для МЧС, ЖКХ, в качестве резервной временной системы горячего водоснабжения и отопления позволит качественно и быстро, с минимальными затратами, решить аварийную ситуацию.
— соответствуют современным требованиям по электробезопасности, для размещения и эксплуатации внутри жилых зданий и помещений. |
Принцип работы и преимущества использования индукционных котлов отопления
Прекрасной альтернативой дорогостоящему газовому и ТЭНовому обогревательному оборудованию стали индукционные котлы отопления. Их начали применять еще в 80-е гг. в производственных целях. Общебытовые модели появились лишь спустя 10 лет и за долгие годы претерпели много изменений.
Принцип работы оборудования
Упрощенным примером является катушка, закрученная на диэлектрическую трубу, необходимо лишь в середине расположить сердечник. Присоединенная к источнику электроэнергии катушка начнет нагревать стержень. Остается подключить прибор к системе, и индукционный электрический котел отопления будет вырабатывать тепло. Избыточная тепловая энергия от нагретого стержня переносится на теплоноситель, которым может быть двухатомный спирт, масло, вода.
Активное нагревание жидкости формирует конвективные потоки. Разогретый теплоноситель поднимется вверх, мощности хватает на эксплуатацию небольшого контура. В крупнопротяженных системах следует ставить циркуляционный насос.
Отзывы потребителей
• Такой котел является современной инновационной разработкой на основании физико-технических принципов. На самом деле Майкл Фарадей стал первооткрывателем электромагнитной индукции еще в конце 19 века. В производственном секторе конца ХХ столетия индуктивные печи широко применялись для плавления металлов.
• Прибор имеет высокую экономичность, позволяющую тратить на 30% меньше электроэнергии в сравнении с другими аналогами. В действительности, каждый обогреватель всю получаемую энергию преобразовывает в тепловую, если не производится механическая работа. КПД бывает и меньше в зависимости от степени распространения тепла от индукционного котла для отопления и площади дома.
• Уверения в том, что индуктивные аналоги используют минимум электроэнергии, являются хитрым ходом. Закон сохранности энергии непоколебим: на выработку 1 кВт тепла потребуется не менее 1 кВт электричества. Продолжительность нагрева теплоносителя прямо пропорциональна эффективности работы устройства. При этом неизбежны тепловые потери: греется непосредственно катушка, т.к. сопротивление провода выше нулевой отметки. Хотя, такие потери остаются в помещении, а не улетучиваются сквозь дымоходы.
• Продавцы, ссылаясь на отзывы, утверждают, что индукционные котлы отопления безотказно эксплуатируются более 20 лет, их долговечность несопоставима с электрическими моделями. На деле механическое изнашивание оборудования такого типа изначально невозможно, так как оно не содержит подвижных частей. Обмотка из меди отличается огромным запасом прочности.
При соблюдении условий охлаждения она может работать максимально долго. Повреждения изоляции для него не страшно, поскольку витки накручиваются не вплотную, а через маленькие промежутки. Сердечник в ходе эксплуатации подвержен разрушению под воздействием агрессивных примесей, циклического «нагрева-остывания». Но это явление растянуто во времени на несколько десятков лет.
Согласно схеме индукционный котел отопления содержит в своем составе несколько транзисторов, которые влияют на длительность безотказной работы нагревательных устройств. Фирмы-производители составных элементов дают 10-летнюю гарантию. Но, как правило, они безотказно отрабатывают более 30 лет в зависимости от технологического процесса.
• Устройства с обычными нагревательными элементами имеют мощностные потери из-за формирования накипи. В индуктивном оборудовании такого явления нет, технические характеристики стабильны долгие годы. В действительности воздействие накипи преувеличено. Непосредственный известковый слой не обладает большими теплоизолирующими свойствами. К тому же в цикличном водовороте формирование значительного уровня таких отложений маловероятно. Они не могут оставаться на поверхности, систематически вибрирующей под влиянием электромагнитного поля. При этом на сердечнике постоянно формируются пузырьки воды, разрушающие любую накипь.
Преимущества индукционных систем обогрева
Высокая цена на приборы отопительной системы вынуждает большинство потребителей сделать индукционный котел отопления своими руками. Тщательно ознакомившись с их эксплуатационными и конструктивными особенностями, прибор можно собрать самостоятельно. Основным помощником тут будет схема отопительной обвязки.
При покупке готового оборудования следует отдать предпочтение известным маркам. Одним из вариантов можно считать индукционный котел отопления ВИН. В зависимости от уровня мощности он производится 1- и 3-фазным. Такой прибор эффективно работает в магистралях автоматизированного теплоснабжения, которые контролируются дистанционно.
Индукционный котел отопления — правда и вымыслы
Ощутимую конкуренцию газовым и ТЭНовым отопительным приборам создают индукционные котлы отопления. На рынке они позиционируются как одни из самых экономичных. Начали их использовать еще в восьмидесятые годы в промышленных целях. Бытовые модели впервые были представлены в середине 90-х, а за более чем тридцатилетнюю историю они претерпели множество изменений.
Первое знакомство
Индукционный котел в работеСамо название говорит о том, что в основу работы котла заложен принцип электромагнитной индукции. Чтобы понять суть процесса, достаточно через катушку из толстой проволоки пропустить большой ток. Вокруг устройства обязательно возникнет сильное электромагнитное поле. И если поместить в него любой ферромагнетик (металл, который притягивается), то он довольно быстро нагреется.
Самый простой пример индукционного источника тепла — катушка, намотанная на трубу из диэлектрика. Нужно только внутрь поместить стальной сердечник. Подключенная к источнику электричества катушка будет греть металлический стержень. Теперь осталось подсоединить устройство к магистрали, по которой циркулирует теплоноситель, и примитивный индукционный котел начнет генерировать тепло.
Весь принцип работы можно описать несколькими предложениями. Электрическая энергия генерирует электромагнитное поле. Под действием электромагнитных волн нагревается металлический сердечник. Избыточное тепло от стержня передается теплоносителю (этиленгликоль, масло или вода).
Интенсивный нагрев жидкости порождает конвекционные потоки. Горячий теплоноситель стремится вверх, и его силы достаточно для работы небольшого контура. В магистралях большой протяженности необходимо устанавливать циркуляционный насос.
Правда и мифы
В специализированных магазинах нередко можно услышать удивительные характеристики, которые приписывают данному отопительному оборудованию. К сожалению, не все они соответствуют действительности. Ради увеличения продаж менеджеры отделов иногда лукавят. Самое время рассмотреть основные тезисы, которыми они оперируют.
Новизна
Утверждение: передовая инновационная разработка на основе физических принципов.
Реалии:
- Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции в 1831 году.
- В промышленности со второй половины ХХ века индукционные печи успешно использовались для плавления стали.
Никаких новшеств, а тем более новаторских технологий с той поры не реализовано. Это хорошо известный принцип, который нашел свое новое применение и помог производителям занять доселе свободную нишу.
Экономичность
Вихревые индукционные нагревателиУтверждение: индукционные котлы используют на 20-30% меньше энергии, чем другие электрические аналоги.
Реалии:
- Любой нагревательный прибор 100% используемой энергии превращает в тепловую — при условии, что он не выполняет механической работы. Коэффициент полезного действия может быть и меньше. Все зависит от рассеивания тепла вокруг прибора отопления.
- Время достижения необходимой температуры теплоносителя напрямую зависит от эффективности работы нагревательного элемента. Всякие высказывания о том, что индукционные модели потребляют меньше электричества, являются не чем иным, как уловками. Закон сохранения энергии незыблем. Для получения одного киловатта тепла необходимо истратить не меньше 1 кВт электричества.
- Часть тепла неизбежно будет расходоваться вхолостую. К примеру, греется сама катушка, поскольку сопротивление проводника не нулевое. Впрочем, потери в любом случае остаются в доме, а не улетают через дымоходные каналы.
Выводы вполне очевидны — делающий подобные заявления менеджер занимается откровенным надувательством, или сам введен в заблуждение.
Долговечность
Утверждение: оборудование безотказно работает не меньше четверти века. Его надежность несопоставима с иными электрическими аналогами.
Реалии:
- Механический износ котлов данного типа невозможен в принципе, поскольку на них нет подвижных деталей.
- Медная обмотка имеет приличный запас прочности. При условии надлежащего охлаждения она может прослужить неограниченно долго. Пробои изоляции для нее тоже не страшны. Дело в том, что витки наматываются не впритык, а через небольшие промежутки.
- Сердечник будет постепенно разрушаться в любом случае. На него могут воздействовать агрессивные примеси, не придает прочности и постоянный цикл «нагревание-остывание». Однако данный процесс настолько растянут во времени, что до его завершения может пройти не один десяток лет.
- Схема управления включает несколько транзисторов. Вот они-то и определяют срок безотказной работы всего оборудования. Производители комплектующих, как правило, декларируют десятилетнюю гарантию. Впрочем, нередки случаи, когда они беспроблемно отрабатывали 30 и больше лет — все зависит от технологического процесса.
Таким образом, индукционные котлы в любом случае будут работать намного дольше ТЭНовых аналогов. Нагревательные элементы последних могут потребовать замены уже через несколько лет.
Незаменимость характеристик
Котлы индукционные нового поколенияУтверждение: приборы с традиционными нагревательными элементами теряют в мощности через образование накипи. Здесь этот процесс отсутствует, и технические параметры не меняются десятилетиями.
Реалии:
- Влияние накипи несколько преувеличено. Во-первых, сам по себе слой извести не характеризуется высокими теплоизолирующими качествами. Во-вторых, в замкнутом водовороте образование большого количества известковых отложений маловероятно.
- Относительно сердечника индукционного котла содержание тезиса справедливо. На нем невозможно образование накипи даже при условии, что теплоноситель перенасыщен известковыми включениями.
Отложения попросту не могут удержаться на поверхности, которая постоянно вибрирует под воздействием электромагнитного поля. К тому же на сердечнике регулярно образуются пузырьки воды, которые разрушают всякую накипь. Очевидно, что данное утверждение правдиво в отношении индукционных котлов, но не справедливо для других электрических нагревательных приборов.
Бесшумность
Утверждение: при работе индукционного оборудования абсолютно отсутствует шум. Этим он выгодно отличается от других электрических аналогов.
Вихревой индукционный котелРеалии:
- Любой электрический бойлер не шумит при нагреве воды, потому что попросту отсутствуют акустические колебания.
- Шум могут создавать только циркуляционные насосы. Впрочем, если работа системы отопления основана на использовании конвекционных потоков, то и этот шум будет исключен.
- Если же гидравлическое сопротивление вынуждает прибегнуть к принудительной циркуляции, то на рынке сегодня существует множество бесшумных насосов для отопительных систем. Так что заявления продавцов в этом случае вполне справедливы.
Компактность
Утверждение: размеры индукционных котлов невелики, что позволяет устанавливать их в любом помещении.
Реалии: на самом деле так оно и есть. Устройства представляют собой отрезок трубы, не требующий отдельного места. Тезис ничуть не искажает действительность.
Безопасность
Утверждение: котел абсолютно безопасен.
Реалии: в случае утечки теплоносителя электромагнитное поле автоматически не исчезнет. Нагрев сердечника будет продолжаться, и если не прекратить электроснабжение, то крепление и корпус оплавятся через несколько секунд.
Поэтому при монтаже необходимо предусмотреть автоматическое отключение котла в такой ситуации. Так что безопасность котла находится на таком же уровне, как и в ТЭНовом оборудовании.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВИН
Теоретическая основа: Основа и принцип работы Вихревого индукционного нагревателя «ВИН»
Принцип действия «ВИН» — это электромагнитное устройство для нагрева теплообменного устройства виде трубы. Конструктивно нагреватель состоит из магнитопровода, первичных катушек и теплообменного устройства в виде цилиндрической трубы. Параметры катушки, сердечника и теплообменного устройства рассчитаны таким образом, что обеспечивают работу аппарата в длительном режиме без перегрева. Срок службы нагревателя определяется сроком службы изоляции обмоточного провода катушки и качеством сварных швов теплообменного устройства.
Эффект прост: вокруг любой катушки, по которой протекает переменный ток, образуется переменное магнитное поле. Если в это поле поместить электропроводящий материал, то в нем возникают индукционные токи (токи Фуко), которые разогревают этот материал. Во-вторых, если материал ферромагнитный, то его постоянное перемагничивание приводит так же к существенному нагреву. Конструктивные размеры, форма индуктора и труб подобраны таким образом, что энергия, выделяемая в трубах вокруг индуктора за счет образовавшихся вихревых токов и энергия от перемагничивания этих труб приблизительно равны. Это делает импеданс индуктора котла практически активным, повышая косинус фи.
Создание: «ВИН» — Вихревого индукционного нагревателя
Разработанные нашим предприятием ООО «Альтернативная энергия» Вихревые индукционные нагреватели «ВИН» работают на токах промышленной частоты (50 Гц), и предназначены для эффективного отопления и горячего водоснабжения для бытовых и технологических нужд. Благодаря своим техническим и потребительским качествам удовлетворяет современным требованиям электропожаробезопасности, санитарно – гигиеническим и экологическим нормам. В отличие от энергии сжигания сырья не загрязняют воздух, отсутствует необходимость складирования, хранения топлива, утилизации отходов, и выплат заработной платы обслуживающему персоналу. При выборе газового котла в качестве отопительной установки от Вас потребуют проект разрешение на строительство, массу согласований в местной газовой службе, аттестацию в органах Ростехнадзора, очень большие первоначальные затраты.
Создание Вихревого индукционного нагревателя «ВИН», позволило расширить границы и область применения электронагревателя как в производственных целях так и на бытовом уровне, увеличить срок службы оборудования, исключить необходимость ежегодного межсезонного и профилактического обслуживания оборудования.
Предлагаемые Вихревые индукционные нагреватели («ВИН») не требуют дополнительных средств автоматики и средств защиты, системы вентиляции. За счет небольших габаритов, позволяют более эффективно использовать пространство помещений. Оборудование отличается простотой монтажа и запуска, обслуживания, компактностью и исключительной надежностью.
Вариант использования индукционного нагревателя «ВИН» в мобильных установках при аварийных ситуациях для «МЧС», «ЖКХ», в качестве резервной временной системы горячего водоснабжения и отопления позволит качественно и быстро, с минимальными затратами, решить аварийную ситуацию.
Вихревые индукционные нагреватели «ВИН» относятся к классу оборудования с группой электробезопасности «2» (сопротивление изоляции 0,1 Ома) – соответствуют современным требованиям по электробезопасности, для размещения и эксплуатации внутри жилых зданий и помещений.
Температура разогрева спирали ТЭНа — 750°C, что характеризует его пожароопасность. Ресурс ТЭНовых нагревателей около 9000 часов, а при повышенной жесткости воды и отложении накипи на ТЭНах толщиной 0,5 мм, срок службы ТЭНов сокращается в 10 раз, и как следствие снижается КПД до 40-50%.
В отопительных и водонагревательных индукционных котлах типа «ВИН» при нагреве воды до 115°C –температура индуктора не превышает 140°C. Кроме того, переменное магнитное поле индуктора не дает катионам кальция и магния (накипеобразующие элементы) осесть на поверхностную площадь теплообменника индуктора. Исходя из вышеперечисленного, Вихревой индукционный нагреватель «ВИН» за весь период работы не снижает свой КПД, и достигает 98%. В качестве теплоносителя может использоваться любая жидкость; вода, антифриз, масло, глицерин и т.д. Время замены теплоносителя 1 раз в 10 лет. При изготовлении «ВИН» используются только самые высококачественные материалы и комплектующие. Наше качество и 100% гарантии. Ресурс работы такого индукционного электронагревателя «ВИН» составляет свыше 30 лет.
Автоматическое управление индукционными котлами «ВИН»
• каждая индукционная установка «ВИН» снабжена автоматической системой управления, контролирующей работу нагревателя.
• не требуют высококвалифицированного персонала для монтажа и обслуживания;
• нет необходимости в межсезонных и профилактических ремонтов;
• отсутствие шума;
• возможность непосредственного подсоединения к существующей системе отопления и горячего водоснабжения;
• полная автономность и независимость в получении тепла и горячей воды.
• конструкция «ВИН» запатентована и сертифицирована, что гарантирует уникальность его конструкции с высокими потребительскими характеристиками.
Эти преимущества — основа и залог успеха продукции компании ООО «Альтернативная энергия». Мы всегда на десять шагов впереди конкурентов и предоставляем нашим заказчикам наилучшую продукцию. Надеемся увидеть Вас в числе наших лучших клиентов!
Индукционный отопительный котел — ТЕРМАНИК
Индукционный отопительный котел – это электронагревательный прибор, предназначенный для нагрева воды и отопления, и работающий на принципе нагрева проводника в переменном магнитном поле. Определение не самое, может быть, понятное на первый взгляд, однако сама конструкция индукционного котла довольно проста. Неспроста, в интернете можно найти не одно руководство по сборке такого нагревателя «своими руками». Однако сегодня речь у нас пойдет об отопительных индукционных котлах, изготавливаемых серийно в промышленных условиях.
►См. Индукционные отопительные котлы в нашем каталоге
ИНДУКЦИОННЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ: УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Работа индукционного котла основана принципе электромагнитной индукции. Как известно из курса физики, проходящий по проводнику электрический ток продуцирует электромагнитное поле. Это магнитное поле продуцирует электрический ток в другом проводнике, который находится под воздействием данного магнитного поля.
Этот принцип лежит в основе работы любого силового трансформатора. Как известно, трансформатор состоит из двух обмоток, называемых условно первичной и вторичной. Обе обмотки представляют собой катушки индуктивности, закрепленные на ферромагнитном сердечнике.
Индукционный отопительный котел, по сути, представляет собой тот же силовой трансформатор, только вместо вторичной обмотки в нем устанавливается теплообменное устройство. Под воздействием магнитного поля, возникающего в первичной обмотке, в металле теплообменного устройства возникают вихревые (короткозамкнутые) токи, которые его и разогревают. Тепло с поверхности теплообменника снимается посредством циркуляции жидкого теплоносителя, который контактирует с теплообменным устройством.
Важно отметить, что индукционные отопительные котлы работают на промышленной частоте тока (50 Гц), то есть от обычной электросети. Не надо путать индукционные нагреватели на токах промышленной частоты и индукционные нагреватели на токах высокой и сверхвысокой частот – это совершенно разные приборы, предназначенные для выполнения разных функций. Высокочастотные индукторы применяются в металлургии, машиностроении для плавки и нагрева металлов до высоких температур. Индукционные отопительные котлы нагревают металл теплообменника до температур порядка 115 °С (максимально – около 250 °С, если речь идет о термомасляных нагревателях).
ФАКТОР «КОСИНУСА ФИ»
Любой прибор, работающий на принципе электромагнитной индукции, имеет такой показатель как cos φ (читается «косинус фи») – это коэффициент мощности, показывающий составляющую реактивной мощности в общей потребляемой мощности оборудования. Энергетики промышленных предприятий хорошо знакомы с этим показателем. Наличие в парке машин большой доли оборудования с низким коэффициентом мощности — серьезная проблема. Не будем углубляться в тонкости взаимоотношений с энергогенерирующими предприятиями. Нас интересует другой вопрос. Какой коэффициент мощности у индукционного отопительного котла? Это важный вопрос, поскольку собрать индукционный нагреватель своими руками – можно, а вот собрать такой нагреватель, который бы обладал при этом высокими энергетическими характеристиками – очень сложно. Конструкции индукционный котлов, обеспечивающих cos φ, близкий к 1 и КПД близкий к 100%, защищены патентами и производителей данного оборудования можно пересчитать по пальцам.
ИНДУКЦИОННЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ ТЕРМАНИК
В настоящее время в России работает несколько производителей индукционных отопительных котлов. Одно из ведущих предприятий – Научно-производственное предприятие «Термические Технологии», которое обладает собственными запатентованными разработками в области индукционного котельного оборудования. Отличительной чертой оборудования, выпускаемого под маркой Терманик, является особая конструкция теплообменного устройства, по которое циркулирует теплоноситель. Он имеет специфическую цилиндрическую форму. Как показывает практика, это, пожалуй, самая удачная форма теплообменного устройства среди всех индукционных котлов.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИНДУКЦИОННЫХ КОТЛОВ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ
Как мы говорили выше, индукционные отопительные котлы — это особая разновидность силовых трансформаторов, которые известны своей выносливостью. Трансформаторы способны работать десятилетиями – это главное требование к ним. Это свойство передалось и индукционным котлам, чей расчетный срок службы приближается к 30 годам (в стандартных системах автономного отопления). Среди прочих преимуществ индукционных котлов можно указать следующие:
- высокая надежность благодаря отсутствию сменных, выходящих из строя элементов. Например, в индукционных котлах отсутствуют такие элементы как ТЭНы или электроды;
- высокая электрическая безопасность (второй класс). В индукционных нагревателях отсутствует контакт токопроводящих частей с теплоносителем или системой теплоснабжения. Напряжение прикосновения на теплообменном устройстве составляет не более 2 В.
- высокая пожарная безопасность. Теплообменник горячее теплоносителя всего на 15-20 °С, то есть в обычной системе теплоснабжения температура теплообменника будет на уровне 100-120 °С.
Это основные, но далеко не все преимущества индукционного отопительного котла перед котлами других типов. Благодаря этому, индукционные котлы получили в последнее время весьма широкое распространение на рынке, причем не только в качестве альтернативы другим типам электрических котлов (ТЭНовых и электродных), но и как конкурент котлам на углеводородном топливе.
►См. Индукционные отопительные котлы в нашем каталоге
Если у вас есть задачи, связанные с теплоснабжением и нагревом – присылайте заполненное на нашем сайте техзадание. Подбор необходимой мощности и комплектации оборудования является бесплатным для заказчиков и будет произведен в сжатые сроки.
Индукционный котел отопления: принцип действия и обзор
Отопление на электричестве привлекает тем, что котлы, при наличии электропитания, работают автономно и не требуют присутствия человека. Минусы у них, конечно, есть – отопление дорогое (электроэнергия недешева), требуется наличие выделенной линии для электропитания, а это — дополнительные затраты, да еще не везде есть возможность такое электропитание организовать (по техническим причинам). Тем не менее, простота эксплуатации перечеркивает эти недостатки. Тем более что появилось оборудование в котором используют не ТЭНы, а индуктивные катушки, способные быстро разогревать теплоноситель и, как говорят владельцы, экономно отапливать помещения. Подобные котлы называют индукционными.
Устройство индукционного котла
В индукционных котлах использован тот факт, что металлический сердечник, помещенный внутрь катушки индуктивности, быстро нагревается до высоких температур за счет наведенных токов Фуко. Нагревательный элемент таких агрегатов представляет собой мощную индуктивную катушку, которая герметично запаяна в массивный корпус из металла, являющийся одновременно и сердечником. Вода или другой теплоноситель, омывая корпус нагревательного элемента, нагревается, затем поступает в систему отопления. Существует два типа индукционных нагревателей, имеющих некоторые отличия:
Устройство индукционного котла- Вихревые индукционные нагреватели ВИН (Vin). Перед подачей на первичную обмотку катушки индуктивности ток сети 50Гц преобразуется в высокочастотный. Таким образом достигается усиление магнитной напряженности и наводимых токов Фуко, повышается температура нагрева. В таких котлах из ферромагнитных сплавов изготавливают не только вторичную обмотку, но и корпус, что увеличивает площадь нагрева и позволяет нагревать теплоноситель быстрее.
- Индукционный котел отопления Sav. Котлы этого типа в качестве теплообменника используют вторичную обмотку, которая выполняется в виде лабиринта с толстыми стенками (для увеличения площади теплоотдачи и лучшего нагрева теплоносителя). Так как проводник находится в переменном поле, катушка дополнительно генерирует реактивную мощность.
Индукционные котлы отопления: плюсы и минусы
У этого оборудования достаточно много положительных черт:
Это бесспорные плюсы. Есть еще один, который вызывает очень много пререканий. Продавцы индукционных котлов утверждают, что они более экономичны, чем традиционные ТЭНовые. И называют даже экономию – 30%. Вот вокруг этого и идут постоянные дебаты. Теоретически, чтобы котел выдал 10кВт тепла, потребить он тоже должен 10кВт энергии (электричества). Даже чуть больше, так как КПД не 100% и все равно есть потери. И от способаа нагрева теплоносителя это не зависит.
В принципе все так. Никто закон сохранения энергии не отменял. Но отзывы обладателей таких колов говорят о том, что экономия действительно присутствует, и платят они за отопление электричеством меньше. В чем же тут может быть дело? В том, что руководит системой автоматика, а она включает котел только тогда, когда требуется поднять температуру теплоносителя. А так как система малоинерционна, то и «вхолостую» электроэнергии уходит мало. Но это достоинства, по большей части, автоматики. Хотя факт остается фактом: экономия присутствует.
Электрические индукционные котлы используют не только для отопления дома, но и на производствеТеперь о недостатках. Их не очень много, но они существенны. И самый главный — высокая цена на оборудование. Тут сказать нечего – такое оборудование действительно недешево.Оно как минимум в два раза дороже ТЭНовых котлов. Но большая доля стоимости приходится на автоматику. Из сказанного выше понятно, что чем лучше будет работать автоматика, тем экономнее и долговечнее будет ваше отопление. К тому же сегодня некоторые фирмы предлагают такие дополнительные функции, как управление работой на расстоянии. Очень привлекательный момент, особенно для тех, кто часто находится в отъезде. На время отсутствия можно выставить минимальную температуру (5-10оС), а к приезду поднять ее до комфортного уровня. И удобно и экономно. Есть еще достаточно существенный недостаток, но он присущ всем электрокотлам — есть электричество — есть отопление, нет его — мерзнем. Как вариант решения этой проблемы — дизель-генераторы и источники бесперебойного питания.
Есть еще один недостаток: по опыту эксплуатации — некоторые модели индукционных электрокотлов во время работы сильно шумят. Но это относится не ко всем моделям, а только к некоторым, невысокой стоимости. Как вариант решения – вынос в отдельное изолированное помещение.
Можно ли сделать индукционный котел своими руками? В принципе, можно. Но точный расчет и детальную схему котла, с указанием параметров всех компонентов вам найти не удастся. Подбирать самостоятельно – долго и совсем непросто. Ведь не просто так котлы эти стоят дорого – чтобы добиться максимального КПД и минимального расхода, нужна идеально сбалансированная схема. Требуется не просто организовать нагрев корпуса, а еще рассчитать с какой скоростью и в каком объеме должна циркулировать жидкость, чтобы избежать перегрева. К тому же потребуется автоматика, с ней тоже достаточно много хлопот. Оборудование высокотехнологичное и самостоятельная его разработка проблематична.
Индукционные котлы: производители и отзывы
Несмотря на то, что активно индукционное оборудование для отопления на рынке продвигается недавно (лет16-17), предложений довольно много. Выбрать есть из чего. Вот несколько фирм, к оборудованию которых имеется постоянный интерес.
Индукционный котел «Миратрон» (Miratron)Индукционный котел «Миратрон» (Miratron)
Электрические котлы индукционного типа «Миратрон» выпускаются мощностью от 9 до 30кВт. Имеется возможность ступенчатой регулировки мощности, цена от 45т.р. (9кВт котел). Отзывов об индукционных котлах Миратрон немного. Владелец дома на 150м2 отапливает дом котлом этой фирмы на 15кВт. Отмечает достаточно тихую работу оборудования, также говорит об экономичности системы: 15кВт включается только для разгона системы, для поддержания используются периодически 9 или 6Вт. Для эффективной работы системы в его доме, мощности встроенного насоса оказалось недостаточно, пришлось ставить еще один.
Как положительный момент отмечается модульная система построения оборудования: имеется несколько нагревателей небольшой мощности, которые включаются/выключаются по мере необходимости. Так что даже при выходе из строя одного без тепла дом не останется без тепла. С другой стороны такая конструкция влечет за собой достаточно большие габариты: 400х1600х300мм – это самый маленький из котлов.
Индукционные котлы «Гейзер» (Geyzer)
Котлы «Гейзер» использоваться могут для автономного отопления дамов, дач, цехов и производственных помещений. Класс электробезопасности – 2-й (не требуют защитного зануления). Мощность – от 4,5кВт до 250кВт. Особенность этих котлов — от 220В работает только самый маломощный «Гейзер -5», все остальные – то сети 380В. Выпускаются в двух модификациях – «Гейзер Е» – для систем с накопительной емкостью, «Гейзер Б» — с теплообменником. Имеют классический для этого вида оборудования дизайн – отрезок трубы, запаянный на концах.
Индукционные котлы «Гейзер» (Geyzer)Индукционный котел «Эдисон»
Котлы «Эдисон» производятся на Заводе Сибирского технологического машиностроения. Могут использоваться только в отопительных системах закрытого типа. Заявленный КПД — 98%, коэффициент мощности 0,99. Выпускаются мощностью от 4,5кВт до 500кВт.
Имеющиеся отзывы можно суммировать так: оборудование надежно и экономично, редко требует ремонта. Случается, выходят из строя датчики температуры. Отзывы в основном от руководителей предприятий из разных регионов и разного направления хозяйственной деятельности. Но все они сходятся в одном: использование этого типа котлов (применялось как для обогрева так и в технологических процессах) экономически оправдано и надежно.
Индукционный котел «Эдисон»Индукционные котлы ПИН
Индукционные котлы ПИНПроточные индукционные нагреватели ПИН – изделия украинского производства. Срок гарантии – 36 месяцев. Выпускаются индукционные котлы ПИН мощностью от 3кВт до 50кВт, заявленный КПД -97-98%. В комплект поставки входит управляющий шкаф, в котором находится автоматика, терморегулятор, цифровой индикатор на котором отображается текущая и заданная температура теплоносителя. Опционально комплектуется бесконтактным пультом управления, термостатом. Аппаратура управления может быть поставлена импортная (по заявке).
На самом деле пока трудно сказать, насколько хороши или плохи эти котлы. Все дело в том, что процессы, связанные с индукцией исследованы недостаточно, и просчитать их на данный момент невозможно. Потому и нет однозначных выводов об эффективности индукционных котлов. Оборудование работает, греет, но за счет чего достигается экономия (а она, судя по отзывам, все-таки есть) неясно. Использовать его или нет – каждый решает для себя сам. Единственная просьба – при наличии опыта эксплуатации оставить свои впечатления: вашим «последователям» будет проще ориентироваться и принимать решения.
Индукционный котел своими руками: устройство, схема, чертежи, монтаж
Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.
Принцип действия
В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.
Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.
Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.
Данная статья рассказывает о том, как сложить печи для дачи на дровах своими руками.Об особенностях эксплуатации дровяного котла с водяным контуром можно узнать здесь
Об особенностях и преимуществах конструкции кирпичной печи с водяным контуром можно смотрите: https://gidpopechkam.ru/pechki/kirpichnaya-vodyanym-konturom.html
Устройство
Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.
Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.
Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.
Внешняя оболочка — металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.
Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.
Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!Достоинства:
- Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
- Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение ~220 В или трехфазное ~380 В;
- Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
- Могут работать с любым теплоносителем;
- Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
- Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
- Срок службы, заявленный производителями — от 25 до 30 лет.
Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых — высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.
Котел с питанием от сварочного инвертора
Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники — высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.Кроме этого для монтажа потребуются:
- медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
- изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
- обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
- мелкая сетка из нержавейки;
- отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина — 1 м;
- переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
- полосы текстолита для крепления обмотки;
- эпоксидный клей для изоляции обмотки;
- корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.
Последовательность сборки и монтажа элементов:
- На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
- Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
- При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
- Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки — она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
- На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
- Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой. - Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
- Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
- Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
- В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.
Из индукционной плитки
Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.
Однако, этот способ имеет существенные недостатки:
- Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
- Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
- Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.
Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:
Более простой вариант использования индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.
При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.
Нагреватель сухого типа
Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.
Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.
Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.
Принцип работы, конструкция и применение рабочей катушки
Люди используют цепь индукционного нагревателя для бесконтактного нагрева проводящих материалов. Это также устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева ферромагнитной керамики и металлов. Кроме того, индукционный нагреватель подходит для плавки и ковки стали, а также алюминия. В коммерческих целях вы также можете использовать их для пайки, пайки и термообработки.
Индукционный нагреватель особенно интересен в изготовлении, поскольку он не требует никаких индукционных нагревательных элементов.Вместо этого электронное устройство похоже на плиту, которая сохраняет температуру. В этом руководстве объясняется конструкция цепей индукционного нагревателя. Цепь первичного индукционного нагревателя проста в сборке, к тому же в ней используются только некоторые стандартные компоненты.
Так что давайте перейдем к делу.
Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Induction_heater.jpg
1. Принцип работы индукционного нагревателяСогласно закону Фарадея, изучение процесса индукционного нагрева необходимо — согласно закону электромагнитной индукции Фарадея переключение проводника в электрическое поле приводит в действие переменное магнитное поле.Во время цикла индукционного нагревателя частота движется быстрее, чем электроны в утюге. Несомненно, это вызывает обратный ток, который является вихревым током.
Из-за образования сильного вихревого тока утюг также нагревается. Принцип также работает наоборот, когда магнитное поле изменяется в проводнике. Экстремальный нагрев равен удвоенному сопротивлению утюга. Поскольку загруженный металл — это железо, мы будем называть сопротивление R металлического железа.Таким образом, твердотельный источник питания радиочастоты применяется к катушке индуктивности и материалам, которые вы будете нагревать.
Тепло = I2 x R (Железо)
Удельное сопротивление железа = 97 нОм
Поскольку указанное выше тепло равно рабочей частоте, обычные трансформаторы привода затвора не работают в системах высокочастотного индукционного нагрева. Следующий процесс представляет собой принцип джоулевого нагрева. Здесь, после того, как ток проходит через материал, он генерирует магнитные материалы. Кроме того, простые конструкции схемы индукционного нагревателя устанавливаются на резонансную частоту медной катушки и блока схем, которые аналогичны цепи резервуара.
2. Элементы цепи индукционного нагревателяКак построить индукционный нагреватель? Здесь мы обсудим проектирование индукционной катушки и быстро колеблющегося сигнала, в том числе индукцию протекания тока, чтобы сделать металл горячим. Как и для большинства устройств, для цепи индукционного нагрева требуется печатная плата и другие активные компоненты.
2.1 Материалы- Согласование импеданса: мощность источника питания индукционного нагрева аналогична мощности других устройств предыдущего поколения.Поскольку он имеет как переменное, так и максимальное напряжение, полное сопротивление мощности и нагрузка должны быть близки к обеспечению полной подачи питания на заготовку. Цепи управления согласованием импеданса работают при индукционном нагреве, чтобы значения напряжения, тока и мощности достигли своих наивысших пределов. Кроме того, он полезен в электрическом трансформаторе.
- Источник питания: индукционные источники питания являются неотъемлемой частью системы индукционного нагревателя. Их часто оценивают по рабочему диапазону частот и мощности.Кроме того, существует несколько типов источников питания, таких как умножители частоты, преобразователи искрового разрядника и инвертор напряжения.
- Резонансный резервуар: Резонансный резервуар индукционного нагревателя обычно состоит из индукторов и конденсаторов, включенных параллельно с резонансной частотой. То, что происходит в контуре резервуара, похоже на качающийся маятник. В баке конденсатора источник питания обеспечивает энергию, которая колеблется между конденсатором (электростатическая энергия) и катушкой индуктивности (электромагнитная энергия).В этом случае передача энергии затухает из-за потерь в катушке индуктивности, нагрузке и конденсаторе. Кроме того, конденсаторная батарея обеспечивает необходимую емкость для достижения резонансной частоты с той же емкостью, что и источник питания.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit#/media/File:RLC_parallel_circuit_v1.svg
(резонансный контур)
- Индукторы индукционного нагревателя
Катушка индукционного нагревателя представляет собой профилированную медную трубку, которая передает энергию в нескольких формах.Индуктивный ток в материале равен количеству витков катушки. Следовательно, для эффективности схемы нагрева важна конструкция первичного змеевика.
Это также проводящий материал, через который проходит переменный ток, образуя магнитное поле. Электропроводящие компоненты и металлические части обычно остаются внутри индукционной тепловой катушки, рядом с ней или через нее. Обратите внимание, что эти материалы никогда не касаются кольца, но они создают в металле магнитную индукцию, выделяющую тепло.
Обычно индукционные катушки работают как медные индукционные катушки с водяным охлаждением. В зависимости от области применения также существуют катушки различной формы. Но обычно используется многооборотная спиральная катушка. В случае кольца ширина рисунка нагрева определяется количеством витков в петле. Таким образом, однооборотные замки подходят для приложений, где необходим нагрев кремния, наконечника материала или узкой ленты.
Между тем многопозиционная спиральная катушка нагревает многие детали.Производители также используют внутреннее кольцо для нагрева внутренних отверстий, в то время как змеевик для блинов нагревает только одну сторону материала.
Источник: https: //www.flickr.com/photos/abstractmachine/332302589
(индукционная катушка)
Схема индукционного нагревателя — Условия, которые необходимо учитывать- Когда вы прикладываете катушку к магнитным материалам, она выделяет тепло как за счет эффекта гистерезиса, так и за счет вихревого тока.
- Расположение рядом с соединением отдельных катушек имеет меньшую плотность магнитного потока.Таким образом, центр внутреннего диаметра нагревательной катушки никогда не находится в центре индукционного нагрева.
- Для увеличения эффективности индукционного нагрева необходимо уменьшить расстояние между катушкой для блинов и нагрузкой.
- Если вы разместите деталь посередине катушки индукционного нагрева, лучше всего соединить ее рядом с магнитным проводом или полем. Однако, если он смещен по центру, зона нагрузки ближе к поворотам теряет меньше тепла.
- Чтобы определить мощность источника питания змеевика, примите во внимание конвекцию, излучение и теплопотери из-за теплопроводности.
- Чем выше критическая частота переменного тока, тем меньше глубина проникновения нагрева.
- Материалы с более высокой резонансной частотой нагреваются быстро.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit#/media/File:Tuned_circuit_animation_3_300ms.gif
(контур резонансного бака)
Эффективность катушкиНиже приведена формула КПД катушки:
Эффективность катушки = энергоэффективность бифилярной катушки, передаваемая нагрузке / энергия, передаваемая катушке
Схема индукционного нагревателя — Модификация катушки согласно заявкеХотя объект индукционного нагрева требует равномерного нагрева, во многих случаях его профиль не всегда постоянен.Однако вы можете изменить его двумя способами. Во-первых, разделите кривые, где спиральная катушка имеет большее поперечное сечение. Другой способ — увеличить расстояние между обмотками в тех местах, где площадь поперечного сечения более значительна.
Аналогичная ситуация возникает при нагревании плоских поверхностей большим змеевиком для блинов. Другие области будут получать меньше тепла, чем средняя область. Чтобы предотвратить это, увеличьте пространство между плоским предметом и поверхностью катушки, соединив конический узор с катушкой для блинов.
Схема индукционного нагревателя — Типы нагревательных змеевиков Канальные катушкиIndustries использует змеевик с каналом, когда время нагрева ни короткое, ни долгое; Но требует относительно небольшого уровня мощности. Несколько нагревательных спиралей проходят через него с постоянной скоростью, чтобы достичь максимального давления при выходе из устройства. Чтобы обеспечить вход и выход катушек, их концы часто загибают. Там, где железу требуется профильный нагрев, в промышленности наряду с многооборотными канальными катушками используется пластинчатый концентратор флюса.
Катушка двойной деформацииПроизводители используют двойной деформированный змеевик для достижения однородной температуры, нагревают концы вала и припой. Замок имеет наклонные стороны, что позволяет достичь равномерного нагрева. Чтобы иметь магнитный эффект, вы должны обратить внимание на путь обеих блинных катушек, в которых формируются первичные обмотки.
Источник: https://pixabay.com/photos/coil-copper-diy-energy-heat-87655/
(нагревательный змеевик)
Разделительный теплообменникОн работает в таких областях, как сварка пластика, металла и узкополосных соединений при легировании ферромагнитной керамикой.Используя разделенную возвратную катушку, вы индуцируете высокий ток в зоне сварки, который разделится на две части. Таким образом, процесс индукционного нагрева на пути сварки выше, чем на других частях объекта.
Схема индукционного нагревателя — Конструкция выводов для индукционных катушекХотя провода короткие, они являются важным элементом цепи резервуара и индукционной тепловой катушки, поскольку обладают конечной индуктивностью. На схеме ниже показана принципиальная электрическая схема тепловой станции резонансного контура.C — резонансный конденсатор тепловой станции. Кроме того, L — это вывод, который представляет собой полную индуктивность выводов катушки. V — полное входное напряжение от источника индукционного питания к работе цепи индукционного нагревателя.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg
Концентратор флюсаКонцентратор потока — это материал с низкой электропроводностью и высокой проницаемостью, который работает в катушке индукционного нагревателя, усиливая магнитный поток или поле на нагревающей нагрузке.Воздействие концентратора потока на цепь индукционного нагревателя заключается в повышении теплового КПД при низком уровне мощности.
Цепь индукционного нагревателя — вычет индуктивности свинцаIndustries использует катушки с высокой индуктивностью на низкой частоте, потому что L-вывод меньше, чем L-катушка.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eddy_currents_due_to_magnet.svg
(вихревой ток в магнитном поле)
3.Пример отображения цепи индукционного нагревателяНиже представлена принципиальная схема и схема индукционного нагревателя.
ЗаключениеПо сравнению с несколькими электронными устройствами, индукционные нагревательные приборы обладают большей эффективностью, лучшим контролем и скоростью. Однако уровень эффективности зависит от того, насколько хорошо вы их сконструируете и реализуете.
Схема индукционного нагревателя обеспечивает быстрый, аккуратный и экологически чистый метод нагрева.С помощью приведенных выше диаграмм вы обнаружите, что работу и конструкцию контура бака и индукционной катушки легко построить и протестировать. Вы всегда можете связаться с нами в любое время.
Схема, формула и ее применение
Фундаментальный принцип индукционного нагрева был введен и применен в обрабатывающей промышленности в 1920 году. Во время Второй мировой войны развитие технологий было усилено, чтобы быстро удовлетворить насущные потребности периода войны. , последовательная процедура для упрочнения деталей металлических двигателей.В настоящее время технология сосредоточена на бережливых промышленных методах и придает большое значение совершенствованию контроля качества индукционной техники. В этой статье обсуждается обзор индукционного нагрева.
Что такое индукционный нагрев?
Индукционный нагрев можно определить как метод, который используется для соединения, затвердевания, в противном случае, для получения более мягких металлов / проводящих материалов. В современных методах производства индукционный нагрев обеспечивает разумное сочетание скорости, надежности и контроля.В обычных методах нагрева металла на часть металла открыто прикладывают открытое пламя или горелку. Однако он индуцируется в элементе движущимися электрическими токами. Этот вид нагрева зависит от исключительных характеристик радиочастотной энергии.
индукционный нагрев
Как работает индукционный нагрев?
Метод индукционного нагрева используется для нагрева объекта, который электрически проводит (металл) посредством электромагнитной индукции, где бы в металле ни возникали вихревые токи, а сопротивление направлено на джоулев нагрев объекта.
Для индукционного нагрева необходимы две основные вещи, например, изменяющееся магнитное поле и токопроводящий материал, помещенный в магнитное поле.
Этот нагреватель включает в себя индукционную катушку, через которую подается высокочастотный переменный ток. Тепло также генерируется из-за потерь на магнитный гистерезис в материалах, которые имеют важную относительную проницаемость. Частота переменного тока в основном зависит от размера объекта, типа материала, соединения и глубины проникновения.
Это быстрый, чистый, экологически чистый метод нагрева, который можно использовать для изменения проводящих свойств материала. Змеевик сам по себе не нагревается, и эффект нагрева регулируется ниже. Технология, используемая для упрощения нагрева, — это технология твердотельных транзисторов, экономичный нагрев, используемый для различных приложений, таких как пайка, индукционная термообработка, пайка, плавление, ковка и т. Д.
Цепь индукционного нагрева
Метод индукционного нагрева в основном включает ВЧ-источник питания, который подает переменный ток на всю цепь, и его настройка показана ниже.Медная катушка может использоваться как индуктор, так как на нее подается ток. Этот змеевик включает в себя нагреваемый материал.
индукционный нагревательный контур
Изменяя силу подаваемого тока, мы можем регулировать температуру нагрева. Когда вихревой ток, генерируемый в материале, возвращается к удельному электрическому сопротивлению материала, в этом процессе можно наблюдать точное и локализованное нагревание.
Помимо вихревого тока, может образовываться тепло из-за гистерезиса магнитных элементов.Электрическое сопротивление, создаваемое магнитным материалом в направлении изменяющегося магнитного поля в индукторе, может вызвать внутреннее трение, вызывающее нагрев.
Когда этот метод нагрева является бесконтактным, то нагреваемый материал подается вдали от источника тока или в любых газообразных средах или заливается жидкостью в вакууме. Для этого метода нагрева не требуются воспламеняющие газы.
Формула
Частота индуктивного тока определяет глубину проникновения с помощью вихревого тока в материал.Эффективную глубину слоев, по которым проходит ток, можно рассчитать, используя следующую формулу для индукционного нагрева .
D = 5000 √ρ / мкФ
В приведенном выше уравнении
«D» — это глубина в см
«µ» — относительная магнитная проницаемость материала
«ρ» удельное сопротивление материала в Ом-см
«f» — частота переменного тока в Гц.
Конструкция змеевика
Конструкция змеевика индукционного нагрева очень важна для эффективности змеевика.В этом случае катушка используется в качестве индуктора, где питание подается от разных форм. Поток тока, который индуцируется в материале, может быть пропорционален виткам катушки.
Обычно эти катушки представляют собой медные проводники, и в зависимости от области применения используются разные формы катушек. Чаще всего используется многооборотная спиральная катушка, и ширину диаграммы нагрева для этой катушки можно определить по виткам катушки. Катушка с одним витком используется там, где требуется узкополосный нагрев материала.
Многопозиционный спиральный змеевик в основном используется для нагрева нескольких металлов. Змеевик блинного типа используется всякий раз, когда необходимо нагреть только одну часть материала, и, наконец, внутренний змеевик можно использовать для нагрева внутренних отверстий.
Важные факторы
Эффективность системы индукционного нагрева для конкретного применения в основном зависит от множества факторов, таких как характеристики элемента, пластик или металл, тонкий или толстый, конструкция индуктора, удельное сопротивление, мощность источника питания.
Преимущества
Преимущества индукционного нагрева заключаются в следующем.
- Это в основном полезно там, где выполняются чрезвычайно повторяющиеся операции.
- Может использоваться для нагрева небольшой части заготовки, когда нет необходимости нагревать всю деталь.
- Быстро и чисто.
Применение индукционного нагрева
Применение индукционного нагрева включает следующее.
- Этот вид нагрева используется для нагрева поверхности, пайки и плавления металлов.
- С помощью этого нагревателя возможен нагрев как жидких, так и газовых проводов.
- Этот процесс используется для припаивания карбида к валу.
- Этот процесс нагрева используется в фармацевтике и герметизации устойчивых крышек на бутылках.
- В полупроводниковой промышленности этот вид нагрева используется для нагрева кремния
- Этот принцип используется в индукционных печах
- Этот принцип используется при моделировании машины для литья пластмасс под давлением для повышения ее энергоэффективности.
- Он используется для сварки пластик или металлы, легированные ферромагнитной керамикой.
- Этот метод используется для нагрева металлов в индукционных печах до точки растворения.
Итак, все дело в индукционном нагреве. В обрабатывающей промышленности этот процесс предлагает скорость, контроль и последовательность. Этот метод эффективен, быстр и не загрязняет окружающую среду. Во время индукционного нагрева потеря тепла может быть решена с помощью закона Ленца. Этот закон эффективно показывает путь к потерям тепла, возникающим при индукционном нагреве. Вот вам вопрос, каков принцип работы индукционного нагрева?
Индукционный нагреватель — принцип работы
Исторически различные методы отопления использовались как для бытовых, так и для коммерческих целей.Проводимость, конвекция и излучение являются основными типами теплопередачи с более сложной термодинамикой, основанной на этих трех основных принципах. В обрабатывающей промышленности используются несколько методов теплопередачи для изменения удельного электрического сопротивления, магнитных и физических свойств металлов с использованием более совершенных методов. Вопрос в том, можно ли использовать индукционные нагреватели и для теплопередачи?Что такое индукционный нагрев?
Индукционный нагрев — это процесс, предназначенный для нагрева электропроводящего материала, такого как металл, для изменения его физических свойств без контакта материала с индуктором.Тепло передается проводящему материалу циркулирующими электрическими токами, когда он находится в магнитном поле. Металлы предварительно нагреваются до высоких температур, например, перед прессованием и ковкой. Это называется индукционной ковкой, и для нагрева используется индукционный нагреватель.
В промышленных процессах, требующих от производителей изменения металлов, в основном используется индукционный нагрев. Металлы, будучи хорошими проводниками, легко становятся мягкими или твердыми, а также связываются с другими металлами посредством индукционного нагрева.
Для процесса индукционного нагрева материал можно размещать подальше от источника питания. Материал также можно погружать в жидкости, газы или хранить в вакууме. Остаточные выбросы при горении отсутствуют, поэтому металлы нагреваются без пламени и дыма. Этот процесс обеспечивает улучшенную, регулируемую и стабильную скорость передачи тепла в систему с минимальными потерями тепла.
Индукционный нагрев полезен для всех тех процессов, где нужно избегать прямого пламени, добиваться быстрых результатов, высокого качества и долговечности.
Компоненты индукционного нагревателя
Типичный индукционный нагреватель состоит из:
- блок питания
- электромагнит
- электрический осциллятор
- индукционная рабочая катушка
Источник питания должен обеспечивать переменный ток на рабочую катушку.
Как работает индукционный нагреватель?
Нагреваемый материал находится внутри змеевика. Индукционная рабочая катушка имеет водяное охлаждение и не касается нагретого материала.Блок питания используется для преобразования постоянной мощности в переменный ток.
Электронный генератор посылает на электромагнит переменный ток высокой частоты. Катушка получает переменное магнитное поле. Это магнитное поле передается в материал или проводник, настроенный для нагрева. В проводнике возникает электрический ток, также известный как вихревой ток. Затем проводник нагревается за счет протекания и циркуляции вихревых токов через сопротивление материала. Это также известно как джоулев нагрев.Ферромагнитные металлы, такие как железо, также могут нагреваться из-за потерь на магнитный гистерезис.
Image © 2018 EngineeringClicksНачальная частота высокого электрического тока может варьироваться в зависимости от многих факторов, таких как тип нагреваемого материала, уровень глубины нагрева, тип соединения между катушкой и проводником, а также размер объекта.
Материалами для обогрева могут быть металлы, полупроводники, а также непроводники. Стекло и пластик не являются проводниками. Для нагрева материала с низкой проводимостью или без проводимости; индукция сначала используется для нагрева другого проводника, такого как графит, который может передавать тепло непроводящему материалу.
Индукционный нагрев полезен для многих типов процессов. Его можно использовать там, где подходит очень низкая температура, а также для других процессов, где температура может достигать 3000 градусов по Цельсию. В зависимости от процесса и спецификаций процесс нагрева может занять много месяцев или всего долю секунды.
Факторы, влияющие на индукцию нагрева
Скорость нагрева металла в основном зависит от его удельного сопротивления. Если он имеет более высокое удельное сопротивление и низкое сопротивление, то при прохождении тока он выделяет больше тепла.Но из-за низкого удельного сопротивления металл выделяет меньше тепла. Следовательно, черные металлы, имеющие более высокое удельное сопротивление, являются наиболее подходящими для индукционного нагрева. Индукционный нагреватель также может повышать температуру меди и алюминия, но медленнее.
Тепло, выделяемое в металле, также зависит от начального тока катушки, количества витков катушки, частоты источника питания, связи между катушкой и материалом и удельного электрического сопротивления материала.
Если система подключена и расположена правильно, индукция будет более плавной и управляемой.Во время и после процесса индукционный нагреватель не нагревается.
Приложения
Индукционный нагрев используется в домашнем хозяйстве для приготовления пищи на плитах. В промышленности существует множество применений индукции, например, в исследованиях и проектировании, сушке объектов, сварке деталей, методах усадки, ковке, плавлении, герметизации, а также пайке.
Можете ли вы придумать, кроме использования индукционного нагревателя, какие-либо другие способы преобразования электроэнергии в тепловую?
Что такое индукционный нагрев? Принцип работы, работа, преимущества, недостатки и применение индукционного нагрева
Определение : Индукционный нагрев — это процесс бесконтактного электрического нагрева, при котором электропроводящие материалы нагреваются по принципу электромагнитной индукции.Здесь тепло генерируется внутри проводящего материала без прямого контакта с источником.
Все мы знаем о том, что раньше для процесса нагрева, который в основном использовался, требуется прямой контакт между нагреваемым металлом и пламенем. Более конкретно, мы можем сказать, что неэлектрический нагрев требует прямого размещения металла над пламенем. Однако индукционный нагрев позволяет нагревать металл за счет циркуляции электрического тока.
Введение
Прежде чем продолжить, мы должны знать преимущества электрического обогрева перед другими методами обогрева.
- Отсутствие движущихся частей, что упрощает обслуживание.
- Эффективная работа.
- Надежность и компактность.
Электрический нагрев — это метод нагрева материала или поверхности под действием внешнего источника питания. Электрический нагрев достигается при высокой частоте или промышленной частоте, однако принцип их действия совершенно разный.
В основном, при нагреве промышленной частоты передача тепла материалу происходит с помощью трех основных методов передачи тепла: i.е., проводимость , конвекция или излучение . Напротив, при высокочастотном нагреве подводимая электрическая энергия превращается в тепло внутри самого материала. Таким образом, высокочастотный нагрев считается более эффективным методом нагрева.
Этот механизм высокочастотного нагрева подразделяется на две категории, а именно: ,
- Индукционный нагрев
- Диэлектрический нагрев
Эти два метода нагрева принципиально различаются в зависимости от материала, который нагревается во время процесса.В основном, в процессе индукционного нагрева, проводящие материалы, такие как металл, нагреваются, а в процессе диэлектрического нагрева нагреваются изоляционные материалы, такие как дерево.
Однако нас интересует индукционный нагрев, о котором мы поговорим подробнее.
Принцип работы
Принцип работы индукционного нагрева основан на принципе закона электромагнитной индукции Фарадея и концепции джоулева нагрева.
Его действие очень похоже на работу трансформатора, работающего по закону Фарадея.В трансформаторах, когда первичная обмотка находится под напряжением, протекание через нее тока приводит к генерации переменного магнитного поля. Созданный магнитный поток, когда он связан с вторичной обмоткой, генерирует ЭДС внутри вторичной обмотки, и ток начинает течь через нее. Здесь сила магнитного поля зависит от величины приложенного электрического поля.
Здесь следует отметить, что между двумя катушками нет прямого контакта, однако они магнитно связаны, что приводит к протеканию тока через вторичную обмотку трансформатора.
Кроме того, согласно эффекту Джоуля, когда ток течет через материал, его внутреннее сопротивление противодействует потоку, поэтому мощность рассеивается в виде тепла.
Как происходит индукционный нагрев?
Прежде чем обсуждать операцию индукционного нагрева, вы должны отметить, что нагреваемый материал известен как заготовка , а катушка вокруг заготовки, которая индуцирует в ней ток, называется рабочей катушкой .
Индукционный нагрев происходит таким образом, что сначала, когда высокочастотный переменный ток пропускается через катушку (которая действует как первичная обмотка), затем переменное магнитное поле окружает катушку и генерируется магнитный поток.Это происходит из-за закона электромагнетизма. Теперь заготовка (ведет себя как цельная короткозамкнутая вторичная обмотка) помещается в катушку, как показано на рисунке ниже:
Затем магнитное поле рабочей катушки индуцирует ЭДС в заготовке, в результате чего через нее протекает вихревой ток. И этот принцип работы аналогичен тому, который имеет место в трансформаторах в соответствии с законом Фарадея . Поток вихревых токов внутри токопроводящей детали образует петлю, как показано ниже:
Однако во время протекания тока к нему будет действовать противодействующая сила i.е., конечное сопротивление, и это приводит к рассеиванию мощности в виде тепла через материал, и этот эффект известен как эффект Джоуля .
Здесь следует отметить, что из-за скин-эффекта во время высокочастотной работы рассеивание тепла ограничивается только поверхностью заготовки. При скин-эффекте ток концентрируется только на поверхности детали. При более глубоком проникновении в поверхность детали вихревые токи уменьшаются. Таким образом, изменение плотности тока в зависимости от расстояния представлено ниже:
Приведенное выше графическое изображение ясно показывает, что с увеличением расстояния плотность тока постепенно уменьшается.
Факторы, влияющие на индукционный нагрев
Предположим, что l и d — длина и диаметр цилиндрической заготовки. Рабочая катушка имеет N витков, по которым проходит ток I.
Согласно закону Ленца, направление индуцированного вихревого тока в цилиндре будет противодействовать вертикальному потоку IN. Здесь вихревой ток I2 — это вторичный ток с одним витком. Таким образом, учитывая отсутствие конечных эффектов,
Первичный ампер-виток, I * N = Вторичный ампер-виток, I 2 * 1
Таким образом, I 2 = I.№
Потери мощности в заготовке,
Длина соответствует направлению потока тока, а площадь — окружности круглой заготовки, то есть πd .
Если δ — глубина проникновения, то площадь, нормальная к протеканию тока I2, равна lδ, таким образом,
Мы недавно обсуждали, что величина индуцированного тока уменьшается с увеличением расстояния от поверхности. Таким образом,
: I 0 — ток на поверхности в амперах,
x обозначает расстояние от поверхности в метрах,
δ — глубина проникновения,
I (x) — ток на расстоянии x от поверхности.
Предположим, что P s — мощность, поступающая в металлический цилиндр на квадратный метр площади πdl, тогда
Следовательно,
: H = дюйм / л, т. Е. MMF на единицу длины заготовки.
Выражение для глубины проникновения имеет следующий вид:
: μ r обозначает относительную проницаемость металла,
ρ — удельное сопротивление детали,
f — частота питания.
Подставив значение δ в выражение P s , мы получим,
Таким образом, факторы, влияющие на индукционный нагрев, будут:
Следовательно, при высоких значениях H, f и μ r и ρ большее количество тепла происходит за счет индукционного нагрева.
Преимущества
- Глубина проникновения зависит от частоты, поэтому при изменении частоты можно избежать потерь мощности во время нагрева.
- Он подходит для таких применений, как обработка поверхности из-за концентрации тепла в ограниченных частях.
- Он обеспечивает быстрый нагрев, что в конечном итоге позволяет экономить электроэнергию.
- Индукционный нагрев достаточно эффективен.
- Обеспечивает хорошие условия эксплуатации, т.е. без загрязнения.
- Это автоматический процесс управления, поэтому квалифицированные рабочие не требуются.
- Он предлагает функцию автоматического контроля температуры.
Недостатки
- Требуется высокочастотный источник питания, поэтому он довольно дорогостоящий.
- Электроснабжение обязательно при эксплуатации.
Применение индукционного нагрева
Широко известное применение индукционного нагрева — индукционное приготовление пищи, которое предлагает приготовление пищи с минимальным рассеиванием тепла в окружающую среду. Наряду с этим индукционный нагрев используется для ковки, отжига, сварки, пайки металлов, а также пайки различных металлов.Он также используется при закалке стали, спекании, стерилизации медицинского оборудования и т. Д.
Краткое описание индукционного нагревателя подшипника
Принцип работы электромагнитного индукционного нагревателя:
Принцип работы индукционного нагревателя аналогичен принципу работы трансформатора, соотношение напряжения, вводимого / выводимого основной катушкой (нагревателем) и вторичной катушкой (нагреваемой заготовкой) одного и того же сердечника (нагревательного стержня), равно соотношение витков катушки, принцип энергии остается неизменным, вторичная катушка (нагреваемая деталь) образована несколькими катушками короткого замыкания, поэтому низкое напряжение, большой ток.Большой ток через вторичную обмотку (нагреваемую заготовку) генерирует массовую тепловую энергию, чтобы достичь нагрева заготовки, в то время как нагреватель и нагревательный стержень поддерживаются в нормальном температурном состоянии.
Пользовательский процесс:
Данные клиентов
↓
Нет подтверждения
индивидуальная схема ———— → Новая схема
↓ ¦
Подтвердить схему －—————–
↓
Организовать производство
↓
Установка на месте
↓ Без квалификации
Пробный запуск ————————- Улучшенная схема
↓
Подтверждено испытанием
↓
Доставка товаров
Предоставляемые технические данные:
* Размер заготовки;
* Материал заготовки;
* Качество заготовки;
* Фото и чертеж заготовки;
* Требуемая температура нагрева;
* Требуемое время нагрева;
* Работать с линейкой продуктов или нет;
* Мощность;
* нужно переехать или нет;
* Прочие требования.
Технические параметры
| Товар Имя | Арт. № | Частота | Мощность | Напряжение | Текущий | мин. Я БЫ (вертикальный) | Макс. O. D | Макс. Ширина | Отопление Темп. | Размер | мин. Я БЫ (по горизонтали) (мм) | нетто Масса |
| (Гц) | (кВт) | (В) | (А) | (мм) | (мм) | (мм) | (ºC) | (мм) | (кг) | |||
| Индукция Подшипник Нагреватель | KET-RMD-22 | 50/60 | 2.2 | 220 | 10 | 15 | 220 | 95 | Макс. 240 | 310 * 210 * 260 | 60 | 16 |
| KET-RMD-40 | 50/60 | 4 | 220 | 18 | 20 | 480 | 175 | Макс. 240 | 480 * 270 * 340 | 120 | 28 | |
| KET-RMD-100 | 50/60 | 10 | 380 | 25 | 45 | 720 | 195 | Макс.240 | 620 * 360 * 520 | 140 | 85 | |
| KET-RMD-150 | 50/60 | 15 | 380 | 38 | 60 | 1020 | 375/315 | Макс. 240 | 920 * 450 * 930 | 180 | 240 |
Основы технологии индукционного нагрева
Индукционный нагрев
Проще говоря, индукционный нагрев является наиболее чистым, эффективным, рентабельным, точным и воспроизводимым методом нагрева материалов, доступным на сегодняшний день в отрасли.
Точно разработанные индукционные катушки в сочетании с мощным и гибким индукционным источником питания обеспечивают воспроизводимые результаты нагрева, соответствующие желаемому применению. Индукционные источники питания, разработанные для точной количественной оценки нагрева материала и реагирования на изменения свойств материала во время цикла нагрева, делают реальностью достижение различных профилей нагрева с помощью одного приложения нагрева.
Целью индукционного нагрева может быть упрочнение детали для предотвращения износа; придать металлопластику для ковки или горячей штамповки желаемую форму; спаять или спаять две части вместе; плавить и смешивать ингредиенты, которые входят в жаропрочные сплавы, что делает возможным создание реактивных двигателей; или для любого количества других приложений.
Основы
Индукционный нагрев происходит в электропроводящем объекте (не обязательно из магнитной стали), когда объект находится в переменном магнитном поле. Индукционный нагрев происходит из-за гистерезиса и потерь на вихревые токи.
Гистерезисные потери возникают только в магнитных материалах, таких как сталь, никель и некоторые другие. Потери на гистерезис утверждают, что это вызвано трением между молекулами, когда материал намагничивается сначала в одном направлении, а затем в другом.Молекулы можно рассматривать как небольшие магниты, которые вращаются при каждом изменении направления магнитного поля. Требуется работа (энергия), чтобы перевернуть их. Энергия превращается в тепло. Скорость расхода энергии (мощности) увеличивается с увеличением скорости реверсирования (частоты).
Вихретоковые потери возникают в любом проводящем материале в переменном магнитном поле. Это вызывает заголовок, даже если материалы не обладают какими-либо магнитными свойствами, обычно присущими железу и стали.Примерами являются медь, латунь, алюминий, цирконий, немагнитная нержавеющая сталь и уран. Вихревые токи — это электрические токи, индуцируемые в материале действием трансформатора. Как следует из их названия, кажется, что они движутся вихрями на водоворотах внутри твердой массы материала. Вихретоковые потери намного важнее гистерезисных потерь при индукционном нагреве. Обратите внимание, что индукционный нагрев применяется к немагнитным материалам, в которых отсутствуют гистерезисные потери.
Для нагрева стали для закалки, ковки, плавления или любых других целей, требующих температуры выше температуры Кюри, мы не можем полагаться на гистерезис.Сталь теряет свои магнитные свойства выше этой температуры. Когда сталь нагревается ниже точки Кюри, вклад гистерезиса обычно настолько мал, что им можно пренебречь. Для всех практических целей I 2 R вихревых токов является единственным способом, с помощью которого электрическая энергия может быть преобразована в тепло для целей индукционного нагрева.
Две основные вещи для индукционного нагрева:
- Изменяющееся магнитное поле
- Электропроводящий материал, помещенный в магнитное поле
Преимущества индукционного нагрева
Индукционный нагрев особенно полезен при выполнении повторяющихся операций.После того, как машина индукционного нагрева правильно отрегулирована, часть за частью нагревается с одинаковыми результатами. Возможность индукционного нагрева для одинакового нагрева следующих друг за другом деталей означает, что процесс можно адаптировать к полностью автоматическому режиму, когда детали загружаются и разгружаются механически.
Индукционный нагрев позволил выполнять такие операции, как закалка, на производственных линиях вместе с другими станками, а не в удаленных отдельных отделах. Это экономит время на транспортировку деталей из одной части завода в другую.Индукционный нагрев чистый. Не сбрасывает неприятный жар. Условия работы вокруг машин индукционного нагрева хорошие. Они не выделяют дым и грязь, которые иногда бывают в цехах термообработки и кузнечных цехах.
Другой желательной характеристикой индукционного нагрева является его способность нагревать только небольшую часть заготовки, что дает преимущества, когда нет необходимости нагревать всю деталь. Это преимущество имеет решающее значение для основных деталей с несколькими локализованными участками повышенного износа при нормальной эксплуатации.Раньше требовался более качественный и более дорогой материал, чтобы выдерживать эксплуатационный износ. С помощью индукции можно обрабатывать менее дорогие материалы на месте для достижения требуемой долговечности.
Индукционный нагрев быстрый. Правильно настроенная машина индукционного нагрева может обрабатывать большие объемы деталей в минуту за счет использования эффективной конструкции змеевика и обращения с деталями. Поскольку машины индукционного нагрева хорошо подходят для автоматизации, их можно легко интегрировать с существующими линиями по производству деталей.В отличие от решений для лучистого отопления, индукционный нагрев нагревает только часть внутри змеевика, не тратя энергию на ненужный нагрев.
Индукционный нагрев чистый. Без операций пламени, которые оставляют сажу или иным образом требуют очистки после нагрева, индукция является выбором для деталей, требующих чистого нагрева, например, при пайке. Поскольку в индукционном нагреве используются магнитные поля, проницаемые через стекло или другие материалы, возможен контролируемый индукционный нагрев атмосферы.
История индукционного нагрева
Фарадей (1791-1867) был знаком с фундаментальными принципами, лежащими в основе индукции. Сначала акцент был сделан на нежелательных последствиях явления. Большое внимание было уделено поиску методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, могли стать более эффективными.
Майклу Фарадею (1791-1867) приписывают открытие фундаментальных принципов, лежащих в основе индукционного нагрева в 1831 году.Тем не менее, исследования индукции были сосредоточены на поиске методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, поначалу могли стать более эффективными.
Интерес к возможности плавления металлов индукцией возник в 1916 году. Одним из первых коммерческих приложений было плавление небольших зарядов с использованием генераторов искрового разрядника. Еще одним ранним применением было нагревание металлических элементов вакуумных трубок для отвода поглощенных газов перед герметизацией.
За несколько лет до Второй мировой войны ряд компаний, более или менее независимо, начали понимать, что индукция является решением для широкого спектра специализированных нагревательных приложений. Хотя индукция не стала промышленным процессом еще долго после ее теоретического открытия, ее рост был быстрым во время Второй мировой войны, когда возникла немедленная потребность в производстве большого количества деталей с минимальными трудозатратами.
Сегодня индукция заняла свое место в нашей промышленной экономике как средство ускорения производства деталей, снижения производственных затрат и достижения качественных результатов.
Нажмите, чтобы узнать об истории Радин
Будущее индукции
С наступлением эры высокотехнологичных материалов, альтернативных источников энергии и необходимости расширения возможностей развивающихся стран уникальные возможности индукции предлагают инженерам и конструкторам будущего быстрый, эффективный и точный метод нагрева.
Как технология выбора для быстрого, чистого, повторяемого, точного и эффективного нагрева, индукция прочно зарекомендовала себя в будущем производства как краеугольный камень отрасли.Быстрая зрелость Induction с момента ее открытия принесла ей репутацию передовой технологии, критически важной для открытия новых, более эффективных процессов. Сегодня индукция является синонимом новаторских решений, открывающих путь к новой парадигме в производственных технологиях.
Технология Radyne находится на переднем крае индукционного нагрева, вводя новшества в новых способах дальнейшего развития методов и процессов индукционного нагрева на новых, ранее заброшенных территориях. Мы являемся ведущим мировым производителем и пионером в разработке передового оборудования для индукционного нагрева и нагрева с регулируемой атмосферой.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о блоке питания TFD.
Дополнительная литература
Дальнейшее обсуждение темы основ индукционного нагрева можно найти, продолжив нашу статью о передовых концепциях индукционного нагрева, охватывающую темы, которые лежат в основе теории индукционного нагрева, установленной здесь. Для еще большего количества ресурсов индукционного нагрева Radyne предоставляет несколько ресурсов для вашего удобства, позволяющих использовать теорию индукции для осознанной работы: в том числе плакаты для справки с общими лабораторными и производственными таблицами и справочники по основам индукции.
Что такое индукция и как она работает?
(Электромагнитная) индукция — это физический эффект, при котором изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле. Это основной принцип для всех электрических машин, таких как генераторы, трансформаторы и электродвигатели, и, следовательно, основа для производства электроэнергии, ее преобразования и использования. Когда электропроводящая структура подвергается воздействию изменяющегося во времени магнитного поля, генерируется («индуцируется») напряжение, которое может вызвать протекание тока.
В действительности происходит взаимодействие между токами и полями обоих токов, так что индуцированный ток противодействует возбуждающему току. Однако для понимания принципа достаточно представить, что возбуждающий ток генерирует магнитное поле, которое затем вызывает индуцированный ток
Что касается эффекта индукции, важным фактором является то, что только изменение магнитного поля вызывает индуцированный ток. По этой причине большинство электрических машин работают на переменном токе.Переменный ток в первой части машины создает переменное магнитное поле в воздушном зазоре, которое, в свою очередь, генерирует индуцированный переменный ток во второй части машины.
При сравнении индукционного нагрева с печным нагревом очевидно одно главное отличие: индукционный нагрев происходит внутри самой заготовки. Поэтому он не ограничен размером или формой печи, температурой окружающей среды или теплопередачей.
Плотность мощности может быть значительно увеличена по сравнению с печным нагревом, так что возможен очень быстрый нагрев (до докрасна в секундах).Регулировка температуры гибкая. Это позволяет реализовать любые желаемые профили нагрева и промежуточные фазы выдержки. Нагрев также можно настроить локально, чтобы нагревать только одну область детали или несколько областей с разными профилями температуры на одну область.
С другой стороны, поддержание температуры в течение длительного времени (например, контроль температуры или поддержание тепла) не является оптимальным для индукции. Камеры выдержки в сочетании с индуктивным предварительным нагревом идеально подходят для этой цели.
Комбинация индукционного нагрева и традиционного метода нагрева с использованием печи используется для увеличения производительности существующих линий, а также новых линий. Это называется гибридным отоплением. Добавление индукции на входе или выходе увеличивает производительность и расширяет температурный диапазон печи. Таким образом, размер печи значительно уменьшается, что дает дополнительные преимущества с точки зрения занимаемой площади и энергопотребления. Кроме того, меняющиеся производственные требования можно гибко решать в кратчайшие сроки, поскольку мощность нагрева можно «включать и выключать одним нажатием кнопки».