Tīģeļa indukcijas krāsns: darbības princips, diagramma un apskati

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Sakarā ar pieejamu elektronisko un izolācijas komponentu parādīšanos mūsdienu ražošanā, indukcijas apkures pielietojuma joma kļūst arvien plašāka. Šo tehnoloģiju izmanto ne tikai metalurģijā, bet arī sadzīves tehnikas izstrādē.

Indukcijas sildīšanas princips

Indukcijas krāsns darbība balstās uz transformatora enerģijas apmaiņas principu. Induktors ir izgatavots no vara caurules, kas pēc tam tiek savīta vairāku apgriezienu spolē. Induktora primārajai ķēdei tiek piegādāta maiņstrāva, kas noved pie mainīga magnētiskā lauka veidošanās ap to. Magnētiskā lauka ietekmē korpusā, kas atrodas induktora iekšpusē, rodas elektriskais lauks, kas pēc tam noved pie sildīšanas. Indukcijas tīģeļa kausēšanas krāsns radītā jauda un attiecīgi siltums ir tieši atkarīgs no mainīgā magnētiskā lauka frekvences. Tāpēc efektīvai cepeškrāsns darbībai ir nepieciešamas augstas frekvences strāvas.

Indukcijas krāšņu pielietojums

Indukcijaapkuri var izmantot darbam ar jebkuru materiālu: metālu, izdedžiem, gāzi uc Galvenā tā izmantošanas priekšrocība ir bezkontakta siltuma pārnese. Arī indukcijas apkure ļauj sasniegt gandrīz jebkuru sildīšanas ātrumu - tas viss ir atkarīgs no ģeneratora jaudas, kas baro krāsni. Siltuma zudumi šādas apkures laikā ir minimāli. Maksimālo temperatūru, līdz kurai priekšmetu var uzsildīt krāsnī, ierobežo tikai ugunsizturīgā materiāla pretestība. Bezkontakta siltuma pārneses process uz apsildāmo materiālu ļauj radīt apkuri vakuuma vidē.

Pēc metalurgu atsauksmēm, esošo nepilnību dēļ indukcijas krāšņu klāsts ir nedaudz ierobežots. Tīģeļa krāsns trūkumi ir šādi:

• augsta elektroiekārtu cena;
• auksti sārņi, kas sarežģī attīrīšanas procesu;
• Samazināta oderes stabilitāte temperatūras svārstību laikā starp kušanu.

Tīģeļa indukcijas krāsns shēma

Indukcijas tīģeļa krāsnim ir šāda struktūra.

Galvenais krāsns elements ir tīģelis (7), kas pārklāts ar vāku (1). Tīģelis atrodas sildīšanas induktora (3) iekšpusē, kas izgatavots vairāku apgriezienu spoles veidā. Spole ir vara caurule, kuras iekšpusē dzesēšanas nolūkā pastāvīgi cirkulē ūdens. Magnētiskā plūsma no induktora iet caur magnētiskajām ķēdēm (4), kas ir izgatavotas no īpaša transformatora tērauda. Grozāmais bloks (2) ir paredzēts cepeškrāsns sasvēršanai pildīšanas laikāizkausēts šķidrums. Krāsns ir uzstādīta uz mello konstrukcijas (5). Dzesēšana tiek veikta ar ūdens dzesēšanas šļūtenēm (6). Cepeškrāsns apkopei tiek izmantota papildu platforma (8).

Tāpat tīģeļa krāsns shēmā ietilpst transformators, kondensatori, vadības bloks un gāzes sūknēšanas sistēma. Tīģeļa elektrisko krāsni darbina strāva ar frekvenci 50 Hz.

Iekšējo konstrukcijas elementu īpatnības

Visbiežāk induktors ir izgatavots no apaļas caurules. Bet ir situācijas, kad apaļa vara caurule nav piemērojama. Atsevišķos gadījumos indukcijas tīģeļa krāsns projektēšanai tiek izmantoti profilēti elementi, kuru dēļ tiek samazināta noplūdes magnētiskā plūsma. Induktora caurules ir izolētas viena no otras ar stikla šķiedru, kas piesūcināts ar īpašu laku. Aizsargātie pagriezieni tiek saspiesti ar blokiem, kas izgatavoti no dielektriska materiāla. Induktors un tīģelis, kas novietoti spoles iekšpusē, ir uzstādīti uz paletes, kas izgatavota no ugunsizturīgiem ķieģeļiem vai karstumizturīga betona. Rūpnieciskos apstākļos tīģeļa ražošanas process notiek tieši krāsnī. Šajā gadījumā induktors samontētā stāvoklī ir uzstādīts uz paletes un izolēts ar azbestu. Pēc tam palete tiek piepildīta ar ugunsizturīgo pulveri, kas tiek sablīvēts, izmantojot pneimatisko agregātu. Atstarpe starp veidni, kas uzstādīta apakšā, un induktors ir piepildīta ar ugunsizturīgiem pulveriem.

Zonas oderējumu virs induktora nodrošina ugunsizturīgi ķieģeļi. Apkakle un notekcaurule ir arī izklātaugunsizturīgs ķieģelis. Indukcijas tīģeļa krāsns darbs notiek vissarežģītākajos apstākļos, tāpēc tiek izvirzītas paaugstinātas prasības izmantoto karstumizturīgo materiālu kvalitātei. Oderes izturību ietekmē ugunsizturīgās masas sastāvs, darbības režīms un pielietotā elektriskās strāvas frekvence. Parasti tīģelis iztur līdz 100 kušanas reizēm un pēc tam sabojājas.

Ārējo elementu dizains

Kausēšanas tīģeļa krāsns rāmis ir pamatne, pie kuras ir piestiprināti visi tā elementi. Lielām rūpnieciskām ierīcēm rāmim ir cieta apvalka forma. Visām rāmja daļām jābūt ar augstu izturību, jo uz tām iedarbojas induktors elektromagnētiskais lauks. Apvalku noteiktos apstākļos var sildīt tāpat kā krāsnī esošo materiālu. Lai samazinātu apkuri, ir racionāli izgatavot rāmi no nevadošiem materiāliem. Tomēr, tā kā dielektriskie materiāli ir dārgi, rāmja materiāls parasti ir tērauds. Tērauda konstrukcija ir sadalīta vairākos elementos, kas savukārt ir izolēti viens no otra. Ekrāni tiek izmantoti, lai samazinātu elektromagnētisko lauku rāmja tuvumā. Starp induktors un krāsns korpusu ir uzstādīts aizsargekrāns. Ekrāns ir cilindrisks un izgatavots no alumīnija vai vara.

Šķērsis ir svarīgs dizaina elements. Galvenā prasība pagriešanas mehānismam ir nodrošināt slīpumu pilnīgai metāla novadīšanai. Rotācijas mehānismus var izmantot dažādi. Mazās krāsnis izmanto manuālu vai elektriskuvinča. Rūpnieciskās krāsnis tiek noliektas, izmantojot siju celtni. Lielas jaudas cepeškrāsnis var aprīkot ar hidraulisko slīpuma piedziņu.

Vāks, kas nosedz tīģeļa kausēšanas krāsni, kalpo, lai uzturētu augstāku temperatūru iekārtas iekšienē. Taču, ņemot vērā, ka krāsni ir iespējams pārsegt tikai pēc pilnīgas lādiņa izkusēšanas, vāka izmantošana nav obligāta.

Cepeškrāsns izgatavošana pats

Indukcijas krāsnis tiek plaši izmantotas ne tikai rūpniecībā, bet arī ikdienā. Jūs varat atrast shēmas lielam skaitam mājās gatavotu ierīču, taču dažas no tām labākajā gadījumā vienkārši nedarbosies, un sliktākajā gadījumā tās kaitēs to radītāja veselībai. Daudzi fani brīdina par šādām sekām. Ikdienā indukcijas sildīšanas metodi izmanto šādās ierīcēs:

• kanālu metāla kausēšanas krāsns;
• tīģeļa indukcijas krāsns ir visvienkāršāk projektējama, un tāpēc, spriežot pēc atsauksmēm, tā ir vispopulārākā entuziastu vidū;
• ūdens apkures katls, pamatojoties uz indukcijas metodi;
• indukcijas plīts virsmas, kas konkurē ar populārajām gāzes plītīm.

Cepeškrāsns

Šis krāsns veids tiek izmantots augstas kvalitātes čuguna ražošanai, kā arī duralumīnija un krāsaino metālu speciālo sakausējumu kausēšanai. Kanālu krāsns ar jaudu līdz 3 kW tiek izgatavota neatkarīgi no metināšanas transformatora, kura frekvence atbilst rūpnieciskajam. Šī krāsns kūstbronzas vai vara sagatave, kas sver līdz puskilogramam. Kanālu krāsns ļauj arī pārkausēt duralumīniju, taču jāņem vērā, ka kausēšanai ir jāseko “novecošanās” procesam. Šī procesa ilgums var būt līdz 2 nedēļām un ir atkarīgs no sakausējuma sastāva.

Krāsns izgatavošanai metināšanas transformatora primārais tinums tiek atstāts nemainīgs, un sekundārā tinuma vietā tiek ievietots gredzenveida tīģelis. Labākais materiāls mazo kanālu krāsns tīģelim ir elektroporcelāns. Citas iespējas nedarbosies zemas stiprības un dielektrisko zudumu dēļ. Pēc amatieru metalurgu domām, problēma ir tā, ka elektroporcelānu nav iespējams apstrādāt pašu spēkiem, un ir maz ticams, ka atradīsiet piemērotu elementu pārdošanai. Tieši ierobežotā tīģeļa dēļ kanālu krāsns nav atradusi plašu pielietojumu entuziastu vidū, lai gan šāda veida krāsns efektivitāte ir lielāka par 90%.

Tīģeļa indukcijas krāsns

Pašu izgatavoto tīģeļu krāsni galvenokārt izmanto vērtīgu metālu attīrīšanai. Piemēram, ja radio savienotājs ir izgatavots Padomju Savienībā, jūs varat iegūt noteiktu daudzumu zelta no tā kontaktiem. Izmantojot ārējo apkuri, šo rezultātu nevar sasniegt.

Bez zelta ieguves šādu krāsni bieži izmanto, lai vienmērīgi uzsildītu metālu, kas nepieciešams kvalitatīvai rūdīšanai. Mainot detaļas pozīciju induktorā un regulējot tās jaudu, ir iespējams sasniegt vēlamo temperatūru noteiktā metāla zonā. Ir svarīgi, lai šādas krāsns izmantošana būtu diezgan budžeta, jogandrīz visa enerģija tiek novirzīta detaļas sildīšanas procesam.

Indukcijas katli

Indukcijas ūdens sildīšanas katliem ir visas iespējas nākotnē aizstāt parastos apkures katlus. Lietotāji par šāda ūdens sildītāja trūkumu uzskata augsto cenu, taču tajā pašā laikā, sistematizējot daudzas atsauksmes, var izdalīt vairākas priekšrocības:

• Uzticamība. Katlam nav elektriskās spoles, kas ir parastā katla vājais posms.
• Efektivitāte gandrīz 100%.
• Drošība. Elektrības piekļuve katla korpusam nav iespējama konstrukcijas īpatnību dēļ.
• Ierīcei nav nepieciešams īpašs zemējums.
• Izturīgs pret jaudas pārspriegumiem.
• Nepārmēro.
• Izturība. Katls bez apkopes spēj strādāt aptuveni 30 gadus.

Mājās gatavots karstā ūdens boileris

Šāda ūdens sildītāja pamatā ir jaudas transformators ar jaudu līdz 1,5 kW, kura primārais tinums paredzēts 220 V spriegumam. Lieliski piemērots transformators no lampu krāsu televizora. Sekundārais tinums ir jānoņem un jāpalielina primārā tinuma apgriezienu skaits.

Amatnieki konsultē un brīdina: šādas paštaisītas ierīces lietošana ir nedroša, tāpēc transformators ir jāiezemē, bet pati ierīce jāpievieno caur ātrgaitas RCD.

Induktors virtuvē

Indukcijas plīts virsmas vairs navrada pārsteigumu un tiek plaši izmantotas ikdienas dzīvē. Ierīces darbības pamatā ir tādi paši principi kā indukcijas krāsnī, ar vienīgo atšķirību, ka sekundārais tinums ir trauka metāla apakšdaļa.

Šādu plākšņu izmantošana kļuva iespējama, jo ražošanā parādījās dielektriķis, kuram papildus induktora izolācijas uzdevumam ir jābūt arī izturības un higiēnas īpašībām. Visām prasībām atbilstošs materiāls ir parādījies salīdzinoši nesen, un tā izmaksas veido ievērojamu daļu no plāksnes kopējās cenas.

Lietotāji vienbalsīgi apgalvo: indukcijas plīts pašražošanai nav jēgas divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, ēdiena gatavošanai uz šādas plīts virsmas ir nepieciešama precīza regulēšana katram ēdiena veidam. Nepieciešamai visu elektrisko parametru regulēšanai gatavošanas procesā ir nepieciešams mikrokontrolleris. Otrs iemesls ir to elektronisko detaļu cena, kas veido plīti. Kopumā visi elementi maksās daudz vairāk nekā jau gatavas ierīces izmaksas.

Indukcijas plītim ir šādas pozitīvas īpašības:

• atšķirībā no mikroviļņu krāsnīm trūkst trešās puses starojuma;
• iespēja ieprogrammēt plīti atbilstoši jūsu gatavošanas stilam;
• ēdienu, piemēram, karameles, gatavošana bez pārkaršanas vai piedegšanas;
• ekonomika, pateicoties efektīvai apkures enerģijas izmantošanai.