Індукційна піч часто використовується у сфері металургії, тому дане поняттядобре знайоме людям, які тією чи іншою мірою пов'язані з процесом плавки різних металів. Пристрій дозволяє перетворювати електрику, утворену магнітним полем, тепло.

Подібні пристрої продаються в магазинах досить високій цініАле якщо ви маєте мінімальні навички використання паяльника і вмієте читати електронні схеми, то можна спробувати виготовити індукційну піч своїми руками.

Саморобний пристрій навряд чи підійде для виконання складних завдань, але цілком упорається з базовими функціями. Зібрати пристрій можна на основі робочого зварювального інвертора з транзисторів або на лампах. Найпродуктивнішим при цьому є пристрій на лампах за рахунок високого ККД.

Принцип роботи індукційної печі

Нагрівання металу, поміщеного всередину пристрою відбувається шляхом переходу електромагнітних імпульсів в енергію тепла. Електромагнітні імпульси виробляються котушкою з витками з мідного дроту чи труби.

Схема індукційної печі та схеми проведення нагріву

При підключенні пристрою через котушку починає проходити електричний струм, а довкола з'являється електричне полезгодом змінює свій напрямок. Вперше працездатність такої установки була описана Джеймсом Максвеллом.

Об'єкт, який потрібно нагріти, необхідно помістити всередину котушки або неподалік неї. Цільовий предмет пронизуватиметься потоком магнітної індукції, а всередині з'явиться магнітне поле вихрового типу. Таким чином, індукційна енергія перейде у теплову.

Різновиди

Печі на індукційній котушці, прийнято поділяти на два види в залежності від типу конструкції:

• Канальні;
• Тигельні.

У перших пристроях метал для розплавлення знаходиться перед індукційною котушкою, а печах другого типу поміщається всередині неї.

Зібрати піч можна, дотримуючись наступних кроків:

1. Мідну трубу згинаємо у вигляді спіралі. Усього необхідно зробити близько 15 витків, відстань між якими має бути не менше ніж 5 мм. Усередині спіралі повинен вільно розташовуватися тигель, де відбуватиметься процес виплавки;
2. Виготовляємо надійний корпусдля пристрою, який не повинен проводити електричний струм, та повинен витримувати високі температури повітря;
3. Дроселі та конденсатори збираються за зазначеною вище схемою;
4. До схеми підключається неонова лампа, яка сигналізуватиме про те, що пристрій готовий до роботи;
5. Також припаюється конденсатор для підстроювання ємності.

Використання для обігріву

Індукційні печі такого виду можуть використовуватися і для обігріву приміщення. Найчастіше їх використовують разом із котлом, який додатково виробляє нагрівання. холодної води. Насправді конструкції застосовуються вкрай рідко через те, що в результаті електромагнітної втрати енергії ККДпристрої мінімальний.

Ще один недолік заснований на споживанні пристроєм великих об'ємів електроенергії в процесі роботи, тому пристрій відноситься до категорії економічно невигідних.

Охолодження системи

Пристрій, зібраний самостійно, необхідно обладнати системою охолодження, так як при роботі всі складові будуть під впливом високих температур, конструкція може перегрітися і зламатися. У печах, що продаються в магазині, охолодження проводиться водою чи антифризом.

При виборі охолоджувача для дому перевага надається варіантам, які є найбільш вигідними для реалізації з економічної точки зору.

Для домашніх печей можна спробувати використовувати звичайний лопатевий вентилятор. Звертайте увагу на те, що пристрій не повинен стояти надто близько до печі, оскільки металеві деталівентилятори негативно впливають на працездатність пристрою, а також здатні розмикати вихрові потоки та знижувати продуктивність усієї системи.

Запобіжні заходи при використанні пристрою

Працюючи з пристроєм слід дотримуватися таких правил:

• Деякі елементи установки, а також метал, який плавиться, піддаються сильному нагріву, внаслідок чого існує ризик отримати опік;
• При використанні лампової печі обов'язково розміщуйте її в закритому корпусі, інакше велика ймовірність ураження електричним струмом;
• Перед роботою з пристроєм приберіть із зони роботи приладу всі металеві елементи та складні електронні прилади. Використовувати пристрій не варто людям, які мають кардіостимулятор.

Пекти для плавки металів індукційного типу може застосовуватися при лудженні та формуванні металевих деталей.

Саморобне встановлення легко підігнати під роботу в конкретних умовах, змінюючи деякі налаштування. Якщо дотримуватися зазначених схем при збиранні конструкції, а також дотримуватись елементарних правил безпеки, саморобний пристрійпрактично не поступатиметься магазинним побутовим приладам.

Наразі печі з індукційною системою повсюдно використовуються в процесі плавки металів. Струм, що виробляється в полі індуктора, сприяє нагріванню речовини, і ця особливість таких пристроїв є не тільки основною, а й найважливішою. Обробка призводить до того, що речовина зазнає кількох перетворень. Першим етапом перетворення є електромагнітна стадія, після неї електрична, а потім теплова. Температура, яку виділяє піч, застосовується практично без залишку, тому таке рішення є найкращим серед усіх інших. Багатьох може зацікавити виготовлена ​​піч. Далі буде розказано про можливості реалізації такого рішення.

Типи печей для плавки металів

Цей вид устаткування можна умовно поділити на основні категорії. У першій підставі виступає серцевий канал, а метал розміщується в таких печах кільцевим способом навколо індуктора. Друга категорія не має такого елемента. Цей вид має назву тигля, і метал тут розміщується всередині індуктора. Замкнутий сердечник у разі використовувати технічно неможливо.

Базові принципи

Плавильна піч у разі працює з урахуванням явища магнітної індукції. І тут є кілька компонентів. Індуктор – це найважливіша складова цього пристрою. Він є котушкою, провідниками в якій служать не звичайні дроти, а мідні трубки. Цю вимогу виставляє сама конструкція плавильних печей. Струм, який проходить в індукторі, породжує магнітне поле, що впливає на тигель, усередині якого розташований метал. У цьому випадку на матеріал покладено роль вторинної трансформаторної обмотки, тобто крізь нього проходить струм, що його нагріває. Так і здійснюється плавлення, навіть якщо зроблена індукційна піч своїми руками. Як побудувати такий тип печі та збільшити її ефективність? Це важливе питання, на яку є відповідь. Використання струмів підвищеної частоти дозволяє помітно збільшити рівень ефективності устаткування. Для цього доречно використати спеціальні блоки живлення.

Особливості індукційних печей

Цей тип обладнання має певні характерними рисамиякі є як перевагами, так і недоліками.

Оскільки розподіл металу має бути рівномірним, отриманий матеріал характеризується гарною однорідною масою. Цей тип печі працює за рахунок транспортування енергії зонами, при цьому представлена ​​і функція фокусування енергії. Для використання доступні такі параметри, як ємність, робоча частотаі спосіб футерування, а також регуляція температури, при якій відбувається плавлення металу, що помітно полегшує робочий процес. Наявний технологічний потенціал печі створює високий темп плавки, пристрої є екологічно чистими, безпечними для людини і готовими до роботи в будь-який момент.

Найпомітнішим недоліком такого обладнання є складність його чищення. Так як нагрівання шлаку відбувається виключно за рахунок тепла, що виділяється металом, цієї температури не вистачає для забезпечення повноцінного використання. Висока різниця у температурі металу та шлаку не дозволяє робити процес видалення відходів максимально простим. Як ще один недолік прийнято виділяти зазор, через який потрібно завжди зменшувати товщину футерування. Через такі дії через деякий час вона може виявитися несправною.

Використання індукційних печей у промислових масштабах

У промисловості найчастіше зустрічаються тигельні та канальні індукційні печі. По-перше здійснюється плавка будь-яких металів у довільних кількостях. Місткості для металу в таких варіантах здатні вміщати до кількох тонн металу. Звичайно, індукційні плавильні печісвоїми руками у разі зробити неможливо. Канальні печі призначені для виплавлення кольорових металів різних видів, а також чавуну.

Цією темою часто цікавляться любителі радіопроектування та радіотехнологій. Зараз стає зрозуміло, що створювати індукційні печі своїми руками – це цілком реально, а зробити це вдавалося багатьом. Однак для створення такого обладнання потрібно втілити в життя дію електричної схеми, яка містила б прописані дії печі. Такі рішення вимагають залучення здатних виробляти хвильові коливання. Проста індукційна піч своїми руками за схемою може бути побудована з використанням чотирьох електронних ламп у комбінації з однією неоновою, що подає сигнал про те, що система готова до роботи.

В даному випадку ручка конденсатора змінного струмурозміщується не всередині приладу. Завдяки цьому може бути створена індукційна піч своїми руками. Схема приладу докладно описує розташування кожного окремого елемента. Переконатися в тому, що пристрій вийшов досить потужним, можна, якщо скористатися викруткою, яка повинна доходити до розжареного стану за кілька секунд.

Особливості

Якщо вами створюється індукційна піч своїми руками, принцип роботи та збирання якої вивчається та проводиться за відповідною схемою, вам варто знати, що на швидкість плавлення в даному випадку може вплинути один або кілька факторів, перерахованих далі:

Імпульсна частота;

Гістерезисні втрати;

Генераторна потужність;

період виходу тепла назовні;

Втрати, пов'язані із виникненням вихрових струмів.

Якщо вами збирається індукційна піч своїми руками, то при використанні ламп потрібно пам'ятати, що їх потужність повинна розподілятися так, щоб чотирьох штук було достатньо. При використанні випрямляча вийде мережа приблизно 220 В.

Побутове застосування печей

У побуті такі пристрої використовуються досить рідко, хоча подібні технології можна зустріти в опалювальні системи. Їх можна побачити у формі мікрохвильових духовок і серед нових технологій дана розробка знайшла широке застосування. Наприклад, використання вихрових індукційних струмів індукційних плитах дозволяє готувати величезну різноманітність страв. Так як для розігріву їм потрібно дуже мало часу, конфорку не можна увімкнути, якщо на ній нічого не варте. Однак для використання таких особливих і корисних плитпотрібен спеціальний посуд.

Процес складання

Індукційна своїми руками складається з індуктора, який є соленоїдом, виготовленим з водоохолоджуваної мідної трубкиі тигля, який може бути виготовлений з керамічних матеріалів, а іноді зі сталі, графіту та інших. У такому пристрої можна виплавляти чавун, сталь, дорогоцінні метали, алюміній, мідь, магній. Індукційні печі своїми руками виготовляються з ємністю тигля від кілограмів до кількох тонн. Вони можуть бути вакуумними, газонаповненими, відкритими та компресорними. Живляться печі струмами високої, середньої та низької частоти.

Отже, якщо вас цікавить індукційна піч своїми руками, схема передбачає використання таких основних вузлів: плавильної ванни та індукційної одиниці, до якої включаються подовий камінь, індуктор та магнітний сердечник. Канальна піч відрізняється від тигельної тим, що електромагнітна енергія перетворюється на теплову в каналі тепловиділення, в якому постійно має бути електропровідне тіло. Щоб зробити первинний пуск канальної печі, до неї заливають розплавлений метал або вставляють шаблон з матеріалу, здатного розправитися в печі. Коли плавка завершується, метал зливається в повному обсязі, а залишається «болото», призначене заповнення каналу тепловиділення для пуску у майбутньому. Якщо збирається індукційна піч своїми руками, то для полегшення заміни подового каменю для обладнання він робиться відокремленим.

Компоненти печі

Отже, якщо вас цікавить індукційна міні-піч своїми руками, то важливо знати, що її головним елементом є нагрівальна котушка. У разі саморобного варіанта достатньо використовувати індуктор, виконаний із голої мідної трубки, діаметр якої становить 10 мм. Для індуктора використовується внутрішній діаметр 80-150 мм, а кількість витків – 8-10. Важливо, щоб витки не стикалися, а відстань між ними була 5-7 мм. Частини індуктора не повинні торкатися його екрану, мінімальний зазор повинен бути 50 мм.

Якщо вами збирається піч індукційна своїми руками, то ви повинні знати, що в промислових масштабахохолодженням індукторів займається вода чи антифриз. У разі малої потужності та нетривалої роботистворюваного приладу можна обійтися без охолодження. Але при роботі індуктор сильно нагрівається, а окалина на міді може не просто різко знизити ККД пристрою, а й призвести до повної втрати його працездатності. Самостійно неможливо зробити індуктор з охолодженням, тому потрібна його регулярна заміна. Не можна використовувати примусове повітряне охолодженняТак як корпус вентилятора, розміщеного поблизу котушки, «притягне» до себе ЕМП, що призведе до перегріву і падіння ККД печі.

Генератор

Коли збирається індукційна піч своїми руками, схема передбачає використання такого важливого елементаяк генератор змінного струму. Не варто намагатись робити піч, якщо ви не володієте основами радіоелектроніки хоча б на рівні середньокваліфікованого радіоаматора. Вибір схеми генератора має бути таким, щоб він не давав жорсткий спектр струму.

Використання індукційних печей

Даний тип обладнання набув широкого поширення у таких галузях, як ливарне виробництво, де метал вже пройшов очищення і потрібно надати йому якоїсь конкретної форми. Також можна отримати деякі сплави. У ювелірному виробництві вони також набули поширення. Нескладний принцип роботи та можливість того, щоб була зібрана піч індукційна своїми руками, дозволяють підвищити рентабельність її використання. Для цієї області можна використовувати прилади із ємністю тигля до 5 кілограмів. Для невеликих виробництвтакий варіант буде оптимальним.

Індукційні печі застосовуються для виплавки металів і відрізняються тим, що нагрівання в них відбувається електричним струмом. Порушення струму відбувається в індукторі, а точніше у не змінному полі.

У подібних конструкціях енергія перетворюється кілька разів (в даній послідовності):

• електромагнітну;
• електричну;
• теплову.

Подібні печі дозволяють використовувати тепло з максимальною ефективністю, що не дивно, адже вони найбільш досконалі з усіх. існуючих моделей, що працюють на електроенергії.

Зверніть увагу! Індукційні конструкції бувають двох типів – із сердечником або без нього. У першому випадку метал міститься в трубчастий жолоб, який розташовується навколо індуктора. Сердечник розміщений у самому індукторі. Другий варіант називають тигельним, тому що в ньому метал з тиглем знаходяться вже всередині індикатора. Зрозуміло, ні про яке сердечнику в даному випадку мови бути не може.

У сьогоднішній статті мова йтиме про те, як виготовляєтьсяіндукційна піч своїми руками.

Серед численних перевагварто виділити такі:

• екологічну чистоту та безпеку;
• підвищену однорідність розплаву завдяки активному переміщенню металу;
• швидкодія - піч можна використовувати практично відразу після включення;
• зонну та фокусовану спрямованість енергії;
• високу швидкість плавлення;
• відсутність чаду від легуючих речовин;
• можливість регулювання температури;
• чисельні технічні можливості.

Але є свої мінуси.

1. Шлак нагрівається від металу, внаслідок чого має низьку температуру.
2. Якщо шлак холодний, то з металу дуже складно видалити фосфор та сірку.
3. Між котушкою і металом, що плавиться, магнітне поле розсіюється, тому знадобиться зменшення товщини футування. Це незабаром призведе до того, що саме футування вийде з ладу.

Відео - Піч індукційна

Промислове застосування

Обидва варіанти конструкції використовуються при виплавці чавуну, алюмінію, сталі, магнію, міді та дорогоцінних металів. Корисний обсяг подібних конструкцій може становити кілька кілограмів, так і кілька сотень тонн.

Печі промислового призначенняділяться кілька типів.

1. Конструкції середньої частоти зазвичай використовуються в машинобудуванні та металургії. З їх допомогою плавиться сталь, а при використанні графітових тиглів та кольорові метали.
2. Конструкції промислової частоти використовуються при виплавці чавуну.
3. Конструкції опору призначаються для плавлення алюмінію, алюмінієвих сплавів, цинку.

Зверніть увагу! Саме технологія індукції лягла в основу популярніших приладів – мікрохвильових печей.

Побутове застосування

З огляду очевидних причиніндукційна піч для плавки нечасто використовують у побуті. Натомість технологія, що описується у статті, зустрічається практично у всіх сучасних будинкахта квартирах. Це і згадані вище мікрохвильові печі, і індукційні плити, і електродуховки.

Розглянемо, наприклад, плити. Вони нагрівають посуд за рахунок вихрових індукційних струмів, внаслідок чого розігрів відбувається практично миттєво. Характерно, що включити конфорку, де немає посуду, неможливо.

ККД індукційних плит сягає 90%. Для порівняння: у електроплит він становить приблизно 55-65%, а у газових – не більше ніж 30-50%. Але задля справедливості варто зауважити, що для експлуатації описуваних плит потрібен спеціальний посуд.

Саморобна індукційна піч

Нещодавно вітчизняні радіоаматори наочно продемонстрували, що індукційну піч можна зробити самому. Сьогодні існує маса різних схемі технологій виготовлення, ми ж привели лише найпопулярніші з них, а отже, найефективніші та найпростіші у виконанні.

Індукційна піч із високочастотного генератора

Нижче наведено електрична схемадля виготовлення саморобного приладуіз високочастотного (27,22 мегагерца) генератора.

Крім генератора, при складанні знадобиться чотири електролампочки високої потужності та важка лампа для індикатора готовності до роботи.

Зверніть увагу! Головною відмінністю печі, зробленої за цією схемою, є ручка конденсатора - в даному випадку вона знаходиться зовні.

Крім того, метал, що знаходиться в котушці (індукторі), розплавиться в приладі незначної потужності.

При виготовленні необхідно пам'ятати про деякі важливі моменти, що впливають швидкість правління металу.Це:

• потужність;
• частота;
• вихрові втрати;
• інтенсивність теплопередачі;
• втрати на гістерезі.

Пристрій буде живитися від стандартної мережі 220 В, але з попередньо встановленим випрямлячем. Якщо піч призначається для обігріву приміщення, рекомендується використовувати ніхромову спіраль, а якщо для плавки, то графітові щітки. Ознайомимося з кожною з конструкцій детальніше.

Відео – Конструкція із зварювального інвертора

Суть конструкції в наступному: встановлюється пара графітових щіток, а між ними засипається порошковий граніт, після чого здійснюється підведення до понижуючого трансформатора. Характерно, що при виплавці можна не побоюватися удару струмом, тому що немає необхідності використання 220 В.

Технологія збирання

Крок 1. Збирається основа – бокс із шамотної цеглирозміром 10х10х18 см, покладений на вогнетривку плитку.

Крок 2. Бокс обробляється азбестокартоном. Після змочування водою матеріал пом'якшується, що дозволяє надавати йому будь-якої форми. За бажання конструкцію можна обмотати сталевим дротом.

Зверніть увагу! Розміри боксу можуть змінюватись в залежності від потужності трансформатора.

Крок 3. Оптимальний варіант для печі на графіті – трансформатор зварювального апарату потужністю 0,63 кВт. Якщо трансформатор розрахований на 380 В, його можна перемотати, хоча багато досвідчених електриків стверджують, що можна залишити все як є

Крок 4. Трансформатор обмотується тонким алюмінієм – так конструкція не сильно грітиметься при експлуатації.

Крок 5. Встановлюються графітові щітки, на дно боксу встановлюється глиняна підкладка – так розплавлений метал не розтікатиметься.

Основною перевагою такої печі є висока температураяка підходить навіть для плавки платини або паладію. Але серед мінусів - швидке нагрівання трансформатора, невеликий об'єм (за один раз можна виплавити не більше 10 г). Тому для плавки великих обсягів буде потрібна інша конструкція.

Отже, для виплавки великих обсягів металу потрібно пекти з ніхромовим дротом. Принцип роботи конструкції досить простий: електричний струм подається на ніхромову спіраль, що нагрівається і плавить метал. У Мережі є маса різних формул до розрахунку довжини дроту, але вони, у принципі, однакові.

Крок 1. Для спіралі використовується ніхром ø0,3 мм завдовжки близько 11 м.

Крок 2. Дріт необхідно намотати. Для цього знадобиться пряма мідна трубка ø5 мм – на неї намотується спіраль.

Крок 3. Як тигль використовується невелика керамічна трубаø1,6 см і довжиною 15 см. Один кінець труби затикається азбестовою ниткою – так розплавлений метал не витікатиме.

Крок 4. Після перевірки працездатність та спіраль укладається навколо труби. При цьому між витками кладеться та сама азбестова нитка – вона запобіжить замиканню та обмежить доступ кисню.

Крок 5. Готова котушка міститься в патрон від лампи високої потужності. Такі патрони зазвичай керамічні та мають необхідний розмір.

Переваги подібної конструкції:

• висока продуктивність (до 30 г за один захід);
• швидке нагрівання (близько п'яти хвилин) і довге охолодження;
• зручність в експлуатації – метал зручно розливати у формочки;
• оперативна заміна спіралі у разі перегорання.

Але є, зрозуміло, і мінуси:

• ніхром перегорає, особливо якщо спіраль погано ізольована;
• небезпека – пристрій підключається до електромережі 220 В.

Зверніть увагу! Не можна додавати в грубку метал, якщо там уже розплавлено попередню порцію. В іншому випадку, весь матеріал розлетиться по приміщенню, більше того, він може травмувати очі.

Як висновок

Як бачимо, індукційну піч все ж таки можна зробити самотужки. Але якщо бути відвертим, описана конструкція (як і всі наявні в Інтернеті) – це не зовсім піч, а лабораторний інвертор Кухтетського. Зібрати повноцінну індукційну конструкцію в домашніх умовах просто неможливо.

Індукційна піч вже давно не новинка - цей винахід існує ще з 19-го століття, проте лише в наш час, з розвитком технологій та елементної бази, він нарешті починає повсюдно входити в побут. Раніше в тонкощах роботи індукторних печей було багато питань, не всі фізичні процесибули остаточно зрозумілі, а самі агрегати мали масу недоліків і використовувалися лише у промисловості, переважно плавки металів.

Тепер же, з появою потужних високочастотних транзисторів та дешевих мікроконтролерів, які здійснили прорив у всіх сферах науки і техніки, з'явилися і по-справжньому ефективні індукційні печі, які можна вільно використовувати для побутових потреб (приготування їжі, підігрів води, опалення) і навіть зібрати своїми. руками.

Фізичні основи та принцип дії печі

Рис.1. Схема індукційної печі

Перед тим, як вибрати або виготовити індукторний нагрівач, слід розібратися, що це таке. У останнім часомспостерігається спалах інтересу до цієї теми, але мало хто має повноцінне уявлення про фізику магнітних хвиль. Це породило безліч оман, міфів і масу непрацездатних чи небезпечних саморобок. Зробити індукторну піч своїми руками можна, але перед цим варто здобути хоча б елементарні знання.

Індукційна піч за принципом роботи заснована на явищі електромагнітної індукції. Ключовий елемент тут – це індуктор, що є високодобротною котушкою індуктивності. Індукційні печі широко застосовуються для нагріву або плавлення електропровідних матеріалів, найчастіше металів, за рахунок термічного ефекту від наведення в них електричного вихрового струму. Подана схема ілюструє пристрій цієї печі (рис. 1).

Генератором G виробляється напруга змінної частоти. Під дією його електрорушійної сили в котушці індуктора L протікає змінний струм I 1 . Індуктор L спільно з конденсатором C є коливальний контур, налаштований в резонанс з частотою джерела G, завдяки чому ефективність роботи печі істотно зростає.

Відповідно до фізичних законів у просторі навколо індуктора L виникає змінне магнітне поле H. Це поле може існувати і в повітряному середовищі, але поліпшення характеристик іноді застосовують спеціальні феромагнітні сердечники, мають кращу магнітну провідність проти повітрям.

Силові лінії магнітного поляпроходять крізь об'єкт W, поміщений всередину індуктора, і наводять у ньому магнітний потік Ф. Якщо матеріал, з якого зроблена заготовка W, є електропровідним, в ній виникає наведений струм I 2 , що замикається всередині та формує вихрові індукційні потоки. Відповідно до закону теплового впливу електрики вихрові струми розігрівають об'єкт W.

Виготовлення індуктивного нагрівача

Індукційна піч складається з двох основних функціональних блоків: індуктора (індукційна котушка, що нагріває) і генератора (джерела змінної напруги). Індуктор є оголену мідну трубку, згорнуту в спіраль (рис. 2).

Для виготовлення своїми руками печі потужністю не більше 3 кВт індуктор повинен бути виготовлений з наступними параметрами:

• діаметр трубки – 10 мм;
• діаметр спіралі – 8-15 см;
• кількість витків котушки – 8-10;
• відстань між витками – 5-7 мм;
• мінімальний просвіт у екрані – 5 см.

Не можна допускати дотику сусідніх витків котушки, дотримуйтесь зазначеної відстані. Індуктор ніяким чином не повинен стикатися із захисним екраном печі, зазор між ними повинен бути не меншим за вказаний.

Виготовлення генератора

Рис.3. Схема на лампах

Варто зазначити, що індукційна піч для свого виготовлення вимагає хоча б середніх радіотехнічних навичок та умінь. Особливо важливо володіти ними для створення другого ключового елемента- Високочастотного генератора струму. Ні зібрати, ні скористатися зробленою своїми руками піччю не вийде без цих знань. Більше того, це може бути небезпечним для життя.

Для тих, хто береться за цю справу зі знанням і розумінням процесу, існують різні способиі схеми, якими може бути зібрана індукційна піч. Вибираючи відповідну схемугенератора, рекомендується відмовлятися від варіантів із жорстким спектром випромінювання. До них відноситься поширена схема з використанням тиристорного ключа. Високочастотне випромінювання від такого генератора здатне створити найпотужніші перешкоди для всіх навколишніх радіоприладів.

Ще з середини 20 століття серед радіоаматорів великим успіхом мала індукційна піч, зібрана на 4-х лампах. Її якість і ККД далеко не найкращі, а радіолампи в наш час важкодоступні, проте багато хто продовжує збирати генератори саме за цією схемою, оскільки вона має велика перевага: м'який, вузькосмуговий спектр струму, що генерується, завдяки якому така піч випромінює мінімум перешкод і максимально безпечна (рис. 3).

Налаштування режиму роботи цього генератора здійснюється за допомогою змінного конденсатора C. Конденсатор обов'язково повинен бути з повітряним діелектриком, зазор між пластинами повинен становити не менше 3 мм. На схемі також є неонова лампа Л, що служить індикатором.

Схема універсального генератора

Сучасні індукційні печі працюють більш досконалих елементах – мікросхемах і транзисторах. Великий успіх має універсальна схема двотактного генератора, що розвиває потужність до 1 кВт. Принцип роботи заснований на генераторі незалежного збудження, причому індуктор включений в режимі мосту (рис. 4).

Переваги двотактного генератора, зібраного за такою схемою:

1. Можливість працювати на 2-й та 3-й моді крім основної.
2. Є режим поверхневого нагріву.
3. Діапазон регулювання 10-10 000 кГц.
4. М'який спектр випромінювання у всьому діапазоні.
5. Не потребує додаткового захисту.

Перебудова частоти здійснюється за допомогою змінного резистора R2. Робочий діапазон частот визначається конденсаторами C 1 і C 2 . Міжкаскадний узгоджуючий трансформатор повинен бути з кільцевим феритовим осердям перерізом не менше 2 кв. Намотування трансформатора робиться з емальованого дротуперетином 0,8-1,2 мм. Транзистори потрібно посадити на загальний радіаторплощею від 400 кв.

Висновок на тему

Випромінюване індукторною піччю електромагнітне поле (ЕМП) впливає на всі провідники навколо. У тому числі відбувається впливом геть організм людини. Внутрішні органи під впливом ЕМП поступово прогріваються, підвищується загальна температуратіла у всьому обсязі.

Тому при роботі з піччю важливо дотримуватися певних запобіжних заходів, щоб уникнути негативних наслідків.

Насамперед корпус генератора повинен бути екранований за допомогою кожуха з листів оцинкованого заліза або сітки з дрібними осередками. Це знизить інтенсивність опромінення у 30-50 разів.

Також слід мати на увазі, що в безпосередньої близькостівід індуктора щільність енергетичного потоку буде вищою, особливо вздовж осі намотування. Тому індукційна котушка має бути розташована вертикально, а за нагріванням краще спостерігати здалеку.

У цій статті пропоную вам ознайомитись з індукційними печами, які застосовують у промисловості для плавки металів, з їхніми видами та конструкціями.

Якщо необхідно розплавити кольоровий або дорогоцінний метал, для цього краще застосувати індукційну піч, вона має дуже багато переваг у порівнянні з іншими видами пристроїв. А також ви зможете дізнатися як зробити індукційну піч своїми руками та їх якихось матеріалів.

Індукційні печі застосовуються для виплавки металів і відрізняються тим, що нагрівання в них відбувається електричним струмом. Порушення струму відбувається в індукторі, а точніше у не змінному полі.

Плавлення металів в індукційних плавильних печах на сьогоднішній день набуло широкого поширення за рахунок їхньої енергоефективності, надійності, простоти в обслуговування, універсальності, можливості отримання високоякісних виливків, а також щодо низької вартості.

Для нагрівання та плавки залізняку і металів сталеливарна промисловість застосовує різні типипечі для переробки металу.

За видом палива індукційні печі бувають - полум'яні, до них відносяться мартенівські, доменні, шахтні, газові тигельні, і печі для плавки металу з електричним нагріванням.

Електропечі мають класифікацію, яка залежить від методу конвертації електричної енергіїу теплову.

Одним із таких методів є плавка металів у середовищі індуктивного магнітного поля.

До основних характеристик індукційних печейвідносяться:

• назва металу, що підлягає плавленню;
• ємність у тоннах;
• потужність у кіловатах;
• напруга і частота мережі живлення, номінальне значенняструму та число фаз.

Переваги індукційних печей

Висока чистота одержуваного розплаву.

В інших типах металоплавильних термопечей зазвичай є прямий контакт теплоносія з матеріалом, і, як наслідок, забруднення останнього.

В індукційних печах нагрівання проводиться поглинанням внутрішньою структурою провідних матеріалів електромагнітного поляіндуктор. Тому такі печі ідеальні для ювелірних виробництв.

• Для термічних печей головною проблемою є зменшення вмісту у розплавах чорних металів фосфору та сірки, що погіршують їхню якість.
• Високий ККД індукційно плавильних пристроїв, що сягає 98%.
• Велика швидкість плавки завдяки нагріванню зразка зсередини і, як наслідок, висока продуктивність ІПП, особливо для маленьких робочих об'ємів до 200 кг.
• Розігрівання муфельної електропечі із завантаженням 5 кг відбувається протягом кількох годин, індукційної печі – не більше години.
• Апарати із завантаженням до 200 кг прості у розміщенні, монтажі та експлуатації.

Різновиди індукційних печей

У групі виробничого металургійного устаткування можна назвати кілька різновидів печей:

Конструкція індукційного нагрівутеляє багатовитковою котушкою циліндричної форми, яка називається індуктором, через нього пропускається електрична напругазмінного струму, внаслідок чого виникають магнітні поля, що збуджують вихрові струми.

У внутрішній простіріндуктора міститься посудина, або ємність, в якій знаходиться метал або руда. Під впливом магнітного поля та вихрових струмів у металі підвищується опір, що за всіма законами фізики викликає його нагрівання і за рахунок цього відбувається процес плавки.

Потужність індукційних плавильних печей залежить від величини напруги, що подається, і частоти електричного струму. Ця залежність застосовується в типах індукційних печей – нагрівальні установки термічної обробкита плавильні печі.

Печі промислового призначення діляться кілька типів.

• Конструкції середньої частоти зазвичай використовуються в машинобудуванні та металургії. З їх допомогою плавиться сталь, а при використанні графітових тиглів та кольорові метали.
• Конструкції промислової частоти використовуються при виплавці чавуну.
• Конструкції опору призначаються для плавлення алюмінію, алюмінієвих сплавів, цинку.

Індукційна піч широко застосовується на великих та малих підприємствах для плавки металів (кольорових та чорних). В індукційних ливарних печах метал або метал нагрівається до зміни свого агрегатного стану.

При цьому, канальні печі, незважаючи на вищий ККД, використовуються набагато рідше - в основному для отримання чавуну. високої якостіі сплавів, температура яких є відносно низькою, а також для плавлення кольорових металів.

Для сталі такі печі не використовуються, оскільки температура її плавлення сприяє сильному зниженню стійкості футерування (захисного оздоблення). Також не можна плавити низькосортну породу, стружку та дрібну породу.

Тигельні печі застосовуються набагато частіше через простоту експлуатації та більше широких можливостейуправління процесом, включаючи можливість нерегулярного та уривчастого режиму роботи. Вони хороші як для виробництва великої кількостілиття в кілька десятків тонн, так і для невеликих порцій, що вимірюються десятками грамів.

За допомогою печей тигельних здійснюється плавка легованих сталей та інших сплавів, для яких потрібна особлива чистота хімічного складу і однорідність.

Особливості застосування індукційних печей

Індукційна піч - частина індукційної установки, що включає індуктор, каркас, камеру для нагріву або плавки, вакуумну систему, механізми нахилу печі або переміщення виробів, що нагріваються в просторі та ін.

Індукційна тигельна піч (індукційна піч без сердечника), являє собою плавильний тигель циліндричної форми, виконаний з вогнетривкого матеріалута поміщений у порожнину індуктора, підключеного до джерела змінного струму.

Футерування індукційної плавильної печі повинно мати такі властивості:

• високою вогнетривкістю та шлакостійкістю;
• високою термостійкістю;
• високою механічною міцністю;
• мінімальною товщиною.

Конструктивна схема індукційних печей має свої особливості, яких немає в інших конструкціях печей.

Передача електричної енергії до об'єкта, що нагрівається, відбувається без контакту з електроустановкою.

Виділення тепла відбувається безпосередньо в місці нагрівання, що дозволяє максимально використовувати енергію тепла, що утворюється.

Висока швидкість нагрівання об'єкта, вміщеного в індуктор.

Індукційні печі для плавки металів значно менше споживають електроенергію.

Так як цей метод нагрівання відбувається безпосередньо в середовищі металу, це дозволяє отримувати їх сплави різних марок і властивостей фактично не мають домішок і отримувати рівномірні виливки за хімічним складом.

В індукційних печах можна плавити різні типи металів, це стали різні марки, високоякісний чавун, кольорові метали.

Особливість конструкції нагрівачів, це мала маса футерування індукційної печі в порівнянні з масою металу, у зв'язку з чим знижується теплова енергіяпечі дозволяє проводити плавку періодично, що виключається в печах інших конструкцій.

До недоліків індукційних печей можна віднести такі фактори:

• дороге та складне у виготовлення електричне обладнання;
• наявність «холодних» шлаків, які ускладнюють процес рафінації металу; цей метод термообробки використовується при виготовленні високоякісних сталей;
• від різкого перепаду температур, низька довговічність футерування.

Застосування індукційних нагрівальних печей дозволяє автоматизувати процеси плавки, отримувати високолегуючі метали, забезпечувати гарні умовипраці для обслуговуючого персоналу. До того ж, максимально знижується забруднення навколишнього середовища.

В індукційних печах виплавляють сталь і сплави з легованих відходів методом переплаву або з чистого шихтового заліза і скрапу з добавкою феросплавів методом сплавлення.

Після розплавлення шихти на поверхню металу завантажують шлакову суміш зменшення теплових втрат металу і зменшення чаду легуючих елементів, захисту його від насичення газами.

При плавці в кислих печах після розплавлення і видалення плавильного шлаку наводять шлак з бою скла (SiO2). Для остаточного розкислення перед випуском металу в ківш вводять феросиліцій, феромарганець та алюміній.

В основних печах розкислення проводять сумішшю з порошкоподібного вапна, коксу, феросиліцію, феромарганцю та алюмінію.

У таких печах виплавляють високоякісні леговані сталі з високим вмістом марганцю, титану, нікелю, алюмінію, а в печах з кислим футеруванням - конструкційні, леговані іншими елементами сталі.

У печах можна отримувати сталі з незначним вмістом вуглецю та безвуглецеві сплави, так як немає навуглерожуючого середовища.

При вакуумній індукційній плавці індуктор, тигель, дозатор шихти та виливниці поміщають у вакуумні камери. Отримують сплави високої якості з малим вмістом газів, неметалевих включень та сплави, леговані будь-якими елементами.

Переваги перед іншими видами плавильних печей

Індукційні печі – не єдиний винахід, який використовується для плавлення металів.

Є ще відомі мартени, домни та інші види. Однак піч, яку ми розглядаємо, має перед усіма іншими ряд незаперечних переваг.

Печі, що працюють на принципі індукції, можуть бути досить компактними, і їхнє розміщення не принесе жодних труднощів.

Висока швидкість плавки. Якщо інші печі для плавки металу вимагають кілька годин тільки на розігрів, індукція справляється з цим у кілька разів швидше.

Коефіцієнт корисної діїлише трохи досягає позначки в 100 %.

По чистоті розплаву індукційна піч впевнено посідає місце. В інших пристроях приготована до розплаву заготовка безпосередньо стикається з нагрівальним елементом, що найчастіше призводить до забруднення. Токи Фуко нагрівають заготівлю зсередини, впливаючи на молекулярну структуру металу, і побічних елементів у неї потрапляє.

Остання перевага просто необхідна у ювелірній справі, де частота матеріалу підвищує його цінність та унікальність.

Індукційні печі використовують при плавці металів принципово інший спосіб нагрівання. Завдяки цьому удосконалилася і технологія плавки, розширилися можливості переплавлення металів з брухту.

p align="justify"> Робота індукційних печей побудована на принципі виділення тепла металом при проходженні через нього електричного струму. Таким чином, нагрівання відбувається не за рахунок теплових хвиль, що досягають металу, а за рахунок перетворення металевої маси на самостійне джерело виділення тепла.

Для створення електромагнітного поля печі використовується індуктор. У зв'язку з цим принцип плавки, що застосовується, позначається як індукційне нагрівання. Індуктор входить у конструкцію плавильного агрегату.

Обов'язкова умова ефективної роботипечі - продумана система охолодження. До печі необхідно одночасно підвести електропостачання для нагрівання металів, і воду для охолодження самого індуктора.

При використанні індукційних печей значно підвищується зручність та якість плавки металів. Під впливом електромагнітного потоку у розплавленій масі металу посилюється циркуляція.

Це сприяє підвищенню однорідності одержаного в результаті плавки металу.

Крім того, плавильні печі, що використовують принцип індукційного нагріву, дають на виході метал з більш високими показникамиі з чистоти, і з однорідності.

Підвищення якості металу доповнюється зниженням собівартості всього процесу плавки. Досягається це за рахунок економії електроенергії, що витрачається на весь процес переплавлення металів.

Високий коефіцієнт корисної дії печей подібного типу — ще одне додаткова умова, що веде до зниження виробничих витрат.

У заразу промисловості найчастіше використовуються індукційні печі високої частоти.

Проте, середньочастотні печі також мають переваги. Вони дозволяють знизити витрати електроенергії майже вдвічі.

Індукційні печі середнього нагріву відрізняються стислим тимчасовим циклом плавки (від 40 до 45 хвилин). Це досягається за рахунок того, що значно підвищена межа допустимої потужності у таких печах.

При використанні печей цього розширюються і можливості вдосконалити технологію плавки металів. Наприклад, для чавуну можна використовувати відходи інших виробництв (ковальського, токарно-фрезерного, прокатного).

Отриманий склад чавуну близький до ідеального. Це досягається за рахунок того, що печі середньої частоти дають можливість активніше керувати хімічним складомметалу, що розплавляється.

Загалом переваги використання індукційного переплавлення металу підвищуються за рахунок використання різних типівагрегатів.

Індукційні печі середньої частоти створюють додаткові перевагивикористання цього методу плавки.

Нині російських підприємствах використовується близько 23 % індукційних печей. Ще 76% посідає газові вагранки.

Широкомасштабне впровадження на виробництвах обладнання для індукційної плавки дозволить значно підвищити ефективність всього процесу та його продуктивність, позначиться на якості металу, що отримується.

Індукційна піч своїми руками

У повсякденне життяпечі, що працюють за принципом електромагнітної індукції, прийшли із промисловості.

У металургійній галузі вони використовуються для плавки кольорових і темних металів.

Звичайно, для того, щоб індукційні опалювальні приладистали придатні для використання в побутових умовах, їх конструкція зазнала ряду кардинальних змін. Незмінним залишився лише принцип перетворення енергії.

Розглянемо, як можна зробити найпростішу індукційну піч своїми руками.

При виготовленні необхідно пам'ятати про деякі важливі моменти, що впливають швидкість правління металу.

• потужність;
• частота;
• вихрові втрати;
• інтенсивність теплопередачі;
• втрати на гістерезі.

Конструкція індуктора дуже проста.

Центром його є електропровідна заготівля, як правило, графітова або металева.

Навколо заготівлі намотується провід. Живлення здійснюється від потужного генератора, здатного запускати струми різної частоти.

В результаті довкола індуктора утворюється електромагнітне поле. Воно, своєю чергою, створює вихрові струми у заготівлі. Під впливом струмів графіт і метал сильно розігріваються та їх тепло передається навколишньому повітрі приміщення.

Під час індукційного нагрівача створюється висока температура. Саме цим і пояснюється застосування таких печей у промисловості.

Отримуваних температур достатньо для плавки і поверхневого гарту металів, термічної обробки металевих заготовок.

У побуті індуктори почали застосовувати відносно недавно.

Необхідно правильно підібрати всі необхідні деталі схеми для отримання достатніх умов плавки в майстерні.

Якщо агрегат збирають своїми руками, частота генератора має становити 27,12 МГц. Котушку слід робити з дроту або тонкої мідної трубки, при цьому не повинно бути більше 10 витків.

Потужність електронних ламп має бути більшою.

Схема передбачає встановлення неонової лампи, яка використовуватиметься як індикатор готовності пристрою. У схемі також передбачено застосування дроселів та керамічних конденсаторів.

До домашньої розетки підключення здійснюється через випрямляч.

Індукційна піч, виготовлена ​​своїми руками, має такий вигляд: невелика підставка на ніжках, до якої кріпиться генератор з усіма. необхідними деталямисхеми. А вже до генератора підключається індуктор.

Саморобна індукційна піч не таїть у собі жодних складнощів, щоб її не зміг зібрати звичайна людина, хоч трохи знайомий із електротехнікою.

У неї всього три основні блоки:

• Генератор.
• Індуктор.
• Тигель.

Індуктор – мідна обмотка, Яку можна змайструвати самостійно. Тигель доведеться шукати або у відповідних магазинах, або діставати іншими способами. А як генератор можуть бути використані: зварювальний інвертор, власноруч зібрана транзисторна або лампова схема.

Саморобні індукційні печі найчастіше використовуються для обігріву приміщень.

Невеликі тигельні конструкції добре підходять для плавки та обробки металів у невеликих обсягах, наприклад, при самостійному виготовленні. ювелірних прикрасчи біжутерії.

Індукційна плита ідеальне рішеннядля дачного будиночка. Навіть у міській квартирі саморобки знайшли своє застосування. Їх можна застосовувати як додатковий нагрівач, на випадок збоїв у центральній системіопалення.

Промислові плавильні установки оснащені системою примусового охолодження на воді чи антифризі.

Виконання водяного охолодження в домашніх умовах вимагатиме додаткових витрат, які можна порівняти за ціною з вартістю самої установки для плавки металу.

Виконати повітряне охолодження за допомогою вентилятора можна за умови достатнього віддаленого розташування вентилятора.

В іншому випадку металева обмотка та інші елементи вентилятора будуть служити додатковим контуром для замикання вихрових струмів, що зменшить ефективність роботи установки.

Важливим питанням використання печі індукційного типу є безпека. При експлуатації індукційної печі, що виготовлена ​​своїми руками, необхідно вживати заходів для захисту користувача піччю від можливого високочастотного випромінювання та враховувати можливість опіку індуктором.

Індукційна піч на зварювальному інверторі

Найпростіший і найпоширеніший варіант. Зусилля доведеться витратити лише споруди індуктора.

Береться мідна тонкостінна трубка 8-10 см в діаметрі, і загинається по потрібного шаблону. Витки повинні розташовуватися з відривом 5-8 мм, які кількість залежить від характеристик і діаметра інвертора.

Закріплюється індуктор у текстолітовому чи графітовому корпусі, а всередину установки міститься тигель.

Індукційна піч, створена на основі інвертора, не має жодних установок, які б дозволяли людям встановлювати потрібну температуруводи. Тому можна говорити про те, що дане обладнанняне є безпечним для постійного використання.

Тому найкраще під час процесу формування індукційної печі передбачати встановлення автоматики та пристрої контролю. В цьому випадку можна не тільки підвищити безпеку пристрою, але й спростити його використання, а ремонт буде потрібно дуже рідко.

Щоб під час використання обладнання не виникало перегріву, необхідно виконати встановлення елемента аварійного відключення, яким можна керувати за допомогою термостату

Може бути встановлений терморегулятор, оснащений датчиком температури.

Можна змонтувати реле, яке забезпечує розмикання ланцюга у разі, якщо температура теплоносія досягає певного рівня.

Індукційна піч на транзисторах

У цьому випадку доведеться попрацювати не лише руками, а й головою. І побігати магазинами у пошуках потрібних запчастин. Адже знадобляться транзистори різної ємності, парочка діодів, резистори, плівкові конденсатори, два різні за товщиною. мідних дротіві пара кілець від дроселів.

1. Перед складання необхідно враховувати, що отримана в результаті схема під час роботи буде сильно нагріватися. Тому необхідно використати досить великі радіатори.
2. Конденсатори паралельно збираються до батареї.
3. На дросельні кільця намотується мідний дріт діаметром 1,2 мм. Залежно від потужності, витків має бути від 7 до 15.
4. На циліндричний предмет, відповідний діаметром до розмірів тигля, намотують 7-8 витком мідного дроту діаметром 2 мм. Кінці дроту залишають досить довгими для підключення.
5. За спеціальною схемою, все монтується на плату.
6. Джерелом живлення може бути 12-вольтовий акумулятор.
7. Якщо необхідно, можна виготовити текстолітовий або графітовий корпус.
8. Потужність пристрою регулюється шляхом збільшення чи зменшення витків обмотки індуктора.

Зібрати такий пристрій самостійно непросто. І братися за цю роботу можна лише у тому випадку, коли є впевненість у правильності своїх дій.

Індукційна піч на лампах

На відміну від транзисторної, лампова піч вийде набагато потужніше, а значить, і поводитися і з нею, і зі схемою доведеться обережніше.

1. З'єднані паралельно 4 променеві лампи генеруватимуть струми високої частоти.
2. Мідний дріт згинають спіраллю. Відстань між витками 5 і більше міліметрів. Самі витки діаметром 8-16 см. Індуктор повинен бути такого розміру, щоб усередині легко розміщався тигель.
3. Індуктор поміщають у корпус із матеріалу, що не проводить струм (текстоліт, графіт).
4. На корпус можна встановити неонову лампу-індикатор.
5. Також можна включити в схему підстроювальний конденсатор.

Індукційну піч можна зробити самостійно, але це не завжди доцільно. Краще не братися за таку роботу, якщо немає жодних знань у галузі електрообладнання та фізики.

Перед тим як розпочати конструювання навіть самого простого пристрою, його слід розробити, спроектувати та скласти схему. Якщо немає досвіду у виготовленні електроприладів, найкраще придбати такий агрегат заводського виготовлення.