Tygielowy piec indukcyjny: zasada działania, schemat i recenzje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Ze względu na pojawienie się niedrogich komponentów elektronicznych i izolacyjnych w nowoczesnej produkcji, pole zastosowania nagrzewania indukcyjnego staje się coraz szersze. Technologia ta jest wykorzystywana nie tylko w metalurgii, ale także w rozwoju sprzętu AGD.

Zasada nagrzewania indukcyjnego

Działanie pieca indukcyjnego opiera się na transformatorowej zasadzie wymiany energii. Cewka indukcyjna wykonana jest z miedzianej rurki, która jest następnie skręcana w wielozwojową cewkę. Do obwodu pierwotnego cewki indukcyjnej dostarczany jest prąd przemienny, co prowadzi do powstania wokół niego przemiennego pola magnetycznego. Pod wpływem pola magnetycznego w ciele umieszczonym wewnątrz wzbudnika powstaje pole elektryczne, które następnie prowadzi do procesu nagrzewania. Moc i odpowiednio ciepło wytwarzane przez indukcyjny tyglowy piec do topienia są bezpośrednio zależne od częstotliwości zmiennego pola magnetycznego. Dlatego do wydajnej pracy piekarnik potrzebuje prądów o wysokiej częstotliwości.

Zastosowanie pieców indukcyjnych

Indukcjaogrzewanie można wykorzystać do pracy z dowolnym materiałem: metalem, żużlem, gazem itp. Główną zaletą jego zastosowania jest bezdotykowy transfer ciepła. Również nagrzewanie indukcyjne pozwala na osiągnięcie niemal dowolnej szybkości nagrzewania - wszystko zależy od mocy generatora zasilającego piec. Straty ciepła podczas takiego ogrzewania są minimalne. Maksymalna temperatura, do jakiej można nagrzać przedmiot w piecu, jest ograniczona jedynie oporem materiału ogniotrwałego. Proces bezdotykowego przekazywania ciepła do ogrzanego materiału umożliwia wytwarzanie ogrzewania w środowisku próżniowym.

Według opinii metalurgów zakres pieców indukcyjnych jest nieco ograniczony ze względu na istniejące niedociągnięcia. Wady pieca tyglowego to:

• wysoka cena sprzętu elektrycznego;
• zimne żużle komplikujące proces rafinacji;
• Zmniejszona stabilność wykładziny podczas skoków temperatury między topieniami.

Schemat tyglowego pieca indukcyjnego

Indukcyjny piec tyglowy ma następującą strukturę.

Głównym elementem pieca jest tygiel (7), przykryty pokrywką (1). Tygiel znajduje się wewnątrz wzbudnika (3), wykonanego w postaci wielozwojowej cewki. Wężownica to miedziana rurka, wewnątrz której stale krąży woda w celu chłodzenia. Strumień magnetyczny z cewki indukcyjnej przechodzi przez obwody magnetyczne (4), które wykonane są ze specjalnej stali transformatorowej. Zespół obrotowy (2) służy do przechylania piekarnika podczas butelkowaniastopiona ciecz. Piec jest zainstalowany na konstrukcji Mello (5). Chłodzenie odbywa się za pomocą węży do chłodzenia wodą (6). Do obsługi piekarnika służy platforma pomocnicza (8).

Ponadto schemat pieca tyglowego obejmuje transformator, kondensatory, jednostkę sterującą i system pompowania gazu. Elektryczny piec tyglowy zasilany jest prądami o częstotliwości 50 Hz.

Cechy wewnętrznych elementów konstrukcyjnych

Najczęściej induktor jest wykonany z okrągłej rury. Ale są sytuacje, w których okrągła rura miedziana nie ma zastosowania. W niektórych przypadkach do konstrukcji indukcyjnego pieca tyglowego wykorzystuje się elementy profilowane, dzięki czemu zmniejsza się przeciekowy strumień magnetyczny. Rurki wzbudnika są izolowane od siebie włóknem szklanym impregnowanym specjalnym lakierem. Zabezpieczone zwoje są ściskane przez bloki wykonane z materiału dielektrycznego. Induktor i tygiel, umieszczone wewnątrz cewki, są instalowane na palecie wykonanej z cegieł ogniotrwałych lub betonu żaroodpornego. W warunkach przemysłowych proces wytwarzania tygla odbywa się bezpośrednio w piecu. W takim przypadku cewka indukcyjna w stanie zmontowanym jest instalowana na palecie i izolowana azbestem. Następnie paleta jest wypełniana proszkiem ogniotrwałym, który jest zagęszczany za pomocą agregatu pneumatycznego. Szczelina między szablonem zamontowanym na spodzie a induktorem jest wypełniona proszkami ogniotrwałymi.

Wykładzina strefy nad wzbudnikiem jest wykonana z cegieł ogniotrwałych. Kołnierz i rynna odpływowa są również wyłożonecegła ogniotrwała. Praca indukcyjnego pieca tyglowego odbywa się w najtrudniejszych warunkach, dlatego zwiększone wymagania stawiane są jakości stosowanych materiałów żaroodpornych. Na trwałość wyłożenia ma wpływ skład masy ogniotrwałej, tryb pracy oraz przyłożona częstotliwość prądu elektrycznego. Z reguły tygiel wytrzymuje do 100 stopionych, a następnie zawodzi.

Projekt elementów zewnętrznych

Stelaż pieca tyglowego do topienia jest podstawą, do której mocowane są wszystkie jego elementy. W dużych urządzeniach przemysłowych rama ma postać solidnej obudowy. Wszystkie części ramy muszą mieć wysoką wytrzymałość, ze względu na wpływ na nie pola elektromagnetycznego cewki indukcyjnej. Skorupę w określonych warunkach można nagrzewać w taki sam sposób, jak materiał w piecu. Aby zmniejszyć ogrzewanie, racjonalne jest wykonanie ramy z materiałów nieprzewodzących. Jednakże, ponieważ materiały dielektryczne są drogie, materiałem ramy jest zwykle stal. Konstrukcja stalowa podzielona jest na kilka elementów, które z kolei są od siebie odizolowane. Ekrany służą do redukcji pola elektromagnetycznego w pobliżu ramy. Pomiędzy wzbudnikiem a korpusem pieca zainstalowany jest ekran ochronny. Ekran jest cylindryczny i wykonany z aluminium lub miedzi.

Obrot to ważny element projektu. Głównym wymaganiem mechanizmu obrotowego jest zapewnienie nachylenia do całkowitego opróżnienia metalu. Mechanizmy obrotowe mogą być używane w różny sposób. Małe piekarniki używają instrukcji lub elektrycznościwciągarka. Piece przemysłowe są przechylane za pomocą dźwigu belkowego. Piece o dużej pojemności mogą być wyposażone w hydrauliczny napęd przechyłu.

Pokrywka, która przykrywa piec do topienia tygla, służy do utrzymania temperatury wewnątrz urządzenia na wyższym poziomie. Biorąc jednak pod uwagę, że możliwe jest przykrycie pieca dopiero po całkowitym stopieniu wsadu, zastosowanie przykrycia nie jest obowiązkowe.

Zrób to sam w piekarniku

Piece indukcyjne znajdują szerokie zastosowanie nie tylko w przemyśle, ale także w życiu codziennym. Można znaleźć schematy dla dużej liczby domowych urządzeń, ale niektóre z nich w najlepszym razie po prostu nie będą działać, a w najgorszym zaszkodzą zdrowiu ich twórcy. Wielu fanów ostrzega przed takimi konsekwencjami. W życiu codziennym w takich urządzeniach stosowana jest metoda nagrzewania indukcyjnego:

• kanałowy piec do topienia metali;
• piec indukcyjny tyglowy to najprostszy w konstrukcji, a przez to najbardziej popularny wśród pasjonatów, sądząc po opiniach;
• Kocioł wodny oparty na metodzie indukcyjnej;
• płyty indukcyjne, które konkurują z popularnymi kuchenkami gazowymi.

Piec kanałowy

Ten typ pieca jest używany do produkcji wysokiej jakości żeliwa, a także do topienia specjalnych stopów duraluminium i metali nieżelaznych. Piec kanałowy o mocy do 3 kW wykonany jest niezależnie od transformatora spawalniczego, którego częstotliwość odpowiada częstotliwości przemysłowej. Ten piekarnik topi sięwykrój z brązu lub miedzi o wadze do pół kilograma. Piec kanałowy umożliwia również przetopienie duraluminium, należy jednak wziąć pod uwagę, że proces „starzenia” musi następować po topieniu. Czas tego procesu może wynosić do 2 tygodni i zależy od składu stopu.

Do produkcji pieca uzwojenie pierwotne transformatora spawalniczego pozostaje niezmienione, a zamiast uzwojenia wtórnego umieszczany jest tygiel typu pierścieniowego. Najlepszym materiałem na tygiel małego pieca kanałowego jest elektroporcelana. Inne opcje nie będą działać ze względu na niską wytrzymałość i straty dielektryczne. Według metalurgów amatorów problem polega na tym, że nie da się samodzielnie obrabiać elektroporcelany i jest bardzo mało prawdopodobne, aby znaleźć odpowiedni element na sprzedaż. Właśnie ze względu na braki w tyglu piec kanałowy nie znalazł szerokiego zastosowania wśród entuzjastów, chociaż ten typ pieca ma sprawność przekraczającą 90%.

Piec indukcyjny tyglowy

Własnoręcznie wykonany piec tyglowy jest używany głównie do oczyszczania cennych metali. Na przykład, mając złącze radiowe wyprodukowane w Związku Radzieckim, możesz wydobyć pewną ilość złota z jego styków. Przy użyciu ogrzewania zewnętrznego nie można osiągnąć tego wyniku.

Oprócz wydobycia złota, taki piec jest często używany do równomiernego podgrzewania metalu, co jest wymagane do wysokiej jakości hartowania. Zmieniając położenie części w cewce i dostosowując jej moc, możliwe jest osiągnięcie pożądanej temperatury w określonym obszarze metalu. Ważne jest, aby korzystanie z takiego pieca było dość budżetowe, ponieważprawie cała energia jest kierowana na proces nagrzewania części.

Kotły indukcyjne

Indukcyjne kotły wodne mają wszelkie szanse na zastąpienie w przyszłości konwencjonalnych kotłów. Użytkownicy uważają wysoką cenę za wadę takiego podgrzewacza wody, ale jednocześnie systematyzując liczne recenzje, można wyróżnić kilka zalet:

• Niezawodność. Kocioł nie posiada wężownicy elektrycznej, która jest słabym ogniwem konwencjonalnego kotła.
• Sprawność prawie 100%.
• Bezpieczeństwo. Dostęp energii elektrycznej do korpusu kotła jest niemożliwy ze względu na cechy konstrukcyjne.
• Urządzenie nie wymaga specjalnego uziemienia.
• Odporny na przepięcia.
• Nie skaluje się.
• Wytrzymałość. Kocioł może pracować bez konserwacji przez około 30 lat.

Domowy kocioł na gorącą wodę

Podstawą takiego podgrzewacza wody jest transformator mocy o mocy do 1,5 kW, którego uzwojenie pierwotne jest przystosowane do napięcia 220 V. Idealny jest transformator z telewizora kolorowego lampowego. Należy usunąć uzwojenie wtórne i zwiększyć liczbę zwojów pierwotnego.

Rzemieślnicy radzą i ostrzegają: używanie takiego domowego urządzenia jest niebezpieczne, dlatego transformator powinien być uziemiony, a samo urządzenie powinno być podłączone przez szybki RCD.

Induktor w kuchni

Indukcyjne płyty kuchenne nie są jużwywołują zaskoczenie i są szeroko stosowane w życiu codziennym. Działanie urządzenia opiera się na tych samych zasadach co piec indukcyjny, z tą różnicą, że uzwojenie wtórne to metalowe dno naczynia.

Zastosowanie takich płytek stało się możliwe dzięki pojawieniu się w produkcji dielektryka, który oprócz spełniania zadania izolowania cewki indukcyjnej, musi mieć również właściwości wytrzymałościowe i higieniczne. Materiał, który spełnia wszystkie wymagania pojawił się stosunkowo niedawno, a jego koszt stanowi znaczną część całkowitej ceny płyty.

Użytkownicy jednogłośnie twierdzą: samodzielna produkcja kuchenki indukcyjnej nie ma sensu z dwóch powodów. Po pierwsze, gotowanie na takiej płycie wymaga dokładnego dostrojenia do każdego rodzaju żywności. Do niezbędnej regulacji wszystkich parametrów elektrycznych podczas procesu gotowania wymagany jest mikrokontroler. Drugim powodem jest cena części elektronicznych składających się na piec. W sumie wszystkie elementy będą kosztować znacznie więcej niż koszt gotowego już urządzenia.

Kuchenka indukcyjna ma następujące pozytywne cechy:

• brak, w przeciwieństwie do kuchenek mikrofalowych, promieniowania innych firm;
• możliwość zaprogramowania pieca do własnego stylu gotowania;
• gotowanie potraw takich jak karmel bez przegrzewania lub przypalania;
• Oszczędność dzięki efektywnemu wykorzystaniu energii grzewczej.