Тигелна индукционна пещ: принцип на работа, диаграма и прегледи

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Поради навлизането на достъпни електронни и изолационни компоненти в съвременното производство, областта на приложение на индукционното отопление става все по-широка. Тази технология се използва не само в металургията, но и при разработването на домакински уреди.

Принцип на индукционно нагряване

Работата на индукционната пещ се основава на трансформаторния принцип на обмен на енергия. Индукторът е направен от медна тръба, която след това се усуква в многооборотна намотка. Към първичната верига на индуктора се подава променлив ток, което води до образуването на променливо магнитно поле около него. Под въздействието на магнитно поле в тялото, поставено вътре в индуктора, възниква електрическо поле, което впоследствие води до процес на нагряване. Мощността и съответно топлината, генерирана от пещта за топене с индукционен тигел, са в пряка зависимост от честотата на променливото магнитно поле. Следователно, за ефективна работа, фурната се нуждае от високочестотни токове.

Прилагане на индукционни пещи

Индукцияотоплението може да се използва за работа с всеки материал: метал, шлака, газ и т. н. Основното предимство на използването му е безконтактният пренос на топлина. Също така, индукционното отопление ви позволява да постигнете почти всяка скорост на нагряване - всичко зависи от мощността на генератора, който захранва пещта. Топлинните загуби при такова отопление са минимални. Максималната температура, до която може да се нагрее даден обект в пещ, е ограничена само от устойчивостта на огнеупорния материал. Процесът на безконтактен пренос на топлина към нагрятия материал прави възможно загряване във вакуумна среда.

Според отзивите на металурзите, обхватът на индукционните пещи е донякъде ограничен поради съществуващите недостатъци. Недостатъците на тигелната пещ включват:

• висока цена на електрическото оборудване;
• студени шлаки, усложняващи процеса на рафиниране;
• Намалена стабилност на облицовката по време на температурни скокове между топенето.

Схема на тигелна индукционна пещ

Индукционната тигелна пещ има следната структура.

Основният елемент на пещта е тигелът (7), покрит с капак (1). Тигелът е разположен вътре в нагревателния индуктор (3), направен под формата на многооборотна намотка. Бобината е медна тръба, вътре в която с цел охлаждане постоянно циркулира вода. Магнитният поток от индуктора преминава през магнитните вериги (4), които са изработени от специална трансформаторна стомана. Въртящият се механизъм (2) е предвиден за накланяне на фурната по време на бутилиранеразтопена течност. Пещта е монтирана върху мелова конструкция (5). Охлаждането се извършва с маркучи за водно охлаждане (6). За обслужване на фурната се използва спомагателна платформа (8).

Също така схемата на тигелната пещ включва трансформатор, кондензатори, блок за управление и система за изпомпване на газ. Тигелната електрическа пещ се захранва от токове с честота 50 Hz.

Характеристики на вътрешните структурни елементи

Най-често индукторът е направен от кръгла тръба. Но има ситуации, в които кръгла медна тръба не е приложима. В определени случаи се използват профилирани елементи за проектиране на индукционна тигелна пещ, поради което се намалява магнитният поток на изтичане. Индукторните тръби са изолирани една от друга с фибростъкло, импрегнирано със специален лак. Защитените завои се компресират от блокове, изработени от диелектричен материал. Индукторът и тигелът, поставени вътре в намотката, се монтират върху палет от огнеупорни тухли или топлоустойчив бетон. При промишлени условия процесът на производство на тигела се извършва директно в пещта. В този случай индукторът в сглобено състояние е монтиран на палет и изолиран с азбест. След това палетът се запълва с огнеупорен прах, който се уплътнява с помощта на пневматичен агрегат. Пролуката между шаблона, монтиран на дъното, и индуктора е запълнена с огнеупорни прахове.

Облицовката на зоната над индуктора е осигурена от огнеупорни тухли. Яката и дренажният улей също са облицованиогнеупорна тухла. Работата на индукционната тигелна пещ се извършва при най-трудни условия, поради което се налагат повишени изисквания към качеството на използваните топлоустойчиви материали. Издръжливостта на облицовката се влияе от състава на огнеупорната маса, режима на работа и приложената честота на електрическия ток. Като правило тигелът издържа до 100 стопи и след това се проваля.

Дизайн на външни елементи

Рамката на пещта за топене на тигел е основата, към която са прикрепени всички нейни елементи. На големите промишлени устройства рамката има формата на твърд корпус. Всички части на рамката трябва да имат висока якост, поради влиянието на електромагнитното поле на индуктора върху тях. Черупката при определени условия може да се нагрява по същия начин като материала в пещта. За да се намали нагряването, е рационално да се направи рамката от непроводими материали. Въпреки това, тъй като диелектричните материали са скъпи, материалът на рамката обикновено е стомана. Стоманената конструкция е разделена на няколко елемента, които от своя страна са изолирани един от друг. Екраните се използват за намаляване на електромагнитното поле в близост до рамката. Между индуктора и тялото на пещта е монтиран защитен екран. Екранът е цилиндричен и е изработен от алуминий или мед.

Върбът е важен елемент от дизайна. Основното изискване към механизма за завъртане е да осигури наклон за пълно източване на метала. Механизмите за въртене могат да се използват различни. Малките фурни използват ръчни или електрическилебедка. Индустриалните пещи се накланят с помощта на гредов кран. Фурните с голям капацитет могат да бъдат оборудвани с хидравлично задвижване на накланяне.

Капакът, който покрива пещта за топене на тигел, служи за поддържане на температурата вътре в модула на по-високо ниво. Въпреки това, като се има предвид, че е възможно пещта да се покрие само след пълното разтопяване на шихтата, използването на капак не е задължително.

Направи си сам на фурна

Индукционните пещи се използват широко не само в индустрията, но и в ежедневието. Можете да намерите схеми за голям брой домашно направени устройства, но някои от тях в най-добрия случай просто няма да работят, а в най-лошия ще навредят на здравето на своя създател. Много фенове предупреждават за подобни последствия. В ежедневието методът на индукционно нагряване се използва в такива устройства:

• канална пещ за топене на метал;
• тигелната индукционна пещ е най-простата за проектиране и следователно най-популярната сред ентусиастите, съдейки по рецензиите;
• бойлер за нагряване на вода, базиран на индукционен метод;
• индукционни котлони, които се конкурират с популярните газови печки.

Канална фурна

Този тип пещ се използва за производство на висококачествен чугун, както и за топене на дуралуминий и цветни специални сплави. Канална пещ с мощност до 3 kW се изработва независимо от заваръчен трансформатор, чиято честота съответства на индустриалната. Тази фурна се топизаготовка от бронз или мед с тегло до половин килограм. Каналната пещ също позволява претопяването на дуралуминия, но трябва да се има предвид, че процесът на „стареене“трябва да следва след топенето. Времето на този процес може да бъде до 2 седмици и зависи от състава на сплавта.

За производството на пещта първичната намотка на заваръчния трансформатор се оставя непроменена, а на мястото на вторичната намотка се поставя пръстеновиден тигел. Най-добрият материал за тигела на малка канална пещ е електропорцеланът. Други опции няма да работят поради ниска якост и диелектрични загуби. Според любители металурзи проблемът е, че не е възможно да се обработва електропорцелан самостоятелно и е много малко вероятно да се намери подходящ елемент за продажба. Именно поради оскъдния тигел каналната пещ не е намерила широко приложение сред ентусиастите, въпреки че този тип пещ е с ефективност над 90%.

Тигелна индукционна пещ

Самоизработената тигелна пещ се използва предимно за пречистване на ценни метали. Например, като имате радиоконектор, произведен в Съветския съюз, можете да извлечете определено количество злато от неговите контакти. Използвайки външно отопление, този резултат не може да бъде постигнат.

Освен добива на злато, такава пещ често се използва за равномерно нагряване на метала, което е необходимо за висококачествено втвърдяване. Чрез промяна на позицията на детайла в индуктора и регулиране на неговата мощност е възможно да се постигне желаната температура в определена област на метала. Важно е използването на такава пещ да бъде доста бюджетно, т.кпочти цялата енергия се насочва към процеса на нагряване на детайла.

индукционни котли

Котлите за индукционно нагряване на вода имат всички шансове да заменят конвенционалните бойлери в бъдеще. Потребителите считат високата цена за недостатък на такъв бойлер, но в същото време, систематизирайки многобройни прегледи, могат да се разграничат няколко предимства:

• Надеждност. Котелът няма електрическа намотка, което е слабото звено на конвенционалния бойлер.
• Ефективност почти 100%.
• Безопасност. Достъпът до електричеството до тялото на котела е невъзможен поради конструктивните характеристики.
• Устройството не се нуждае от специално заземяване.
• Устойчив на токови удари.
• Не се мащабира.
• Издръжливост. Котелът може да работи без поддръжка около 30 години.

Домашен бойлер за гореща вода

Основата на такъв бойлер е силовият трансформатор с мощност до 1,5 kW, чиято първична намотка е проектирана за напрежение 220 V. Трансформатор от тръбен цветен телевизор е перфектен. Вторичната намотка трябва да бъде премахната и броят на завоите на първичната трябва да се увеличи.

Занаятчиите съветват и предупреждават: използването на такова домашно направено устройство е опасно, така че трансформаторът трябва да бъде заземен, а самото устройство трябва да бъде свързано чрез високоскоростен RCD.

индуктор в кухнята

Индукционните котлони вече не сапредизвикват изненада и се използват широко в ежедневието. Работата на устройството се основава на същите принципи като тази на индукционната пещ, с единствената разлика, че вторичната намотка е металното дъно на съда.

Използването на такива плочи стана възможно благодарение на появата в производството на диелектрик, който освен да изпълнява задачата за изолиране на индуктора, трябва да има и здравина и хигиенни характеристики. Материал, който отговаря на всички изисквания, се появи сравнително наскоро, а цената му е значителна част от общата цена на плочата.

Потребителите единодушно твърдят: самостоятелното производство на индукционна готварска печка няма смисъл по две причини. Първо, готвенето на такъв котлон изисква фина настройка за всеки вид храна. За необходимото регулиране на всички електрически параметри по време на процеса на готвене е необходим микроконтролер. Втората причина е цената на електронните части, които изграждат печката. Като цяло всички елементи ще струват много повече от цената на вече готово устройство.

Индукционната готварска печка има следните положителни качества:

• липса, за разлика от микровълновите фурни, излъчване на трети страни;
• възможността да програмирате печката според вашия стил на готвене;
• приготвяне на ястия като карамел без прегряване или изгаряне;
• икономичност благодарение на ефективното използване на топлинната енергия.