Пекти індукційна тигельна для плавки. Індукційна піч своїми руками


Введення3

Явище електромагнітної індукції 3

Досліди Фарадея 3

Застосування у Металургії4

4

Індукційні печі промислової частоти 12

Плавка в печі з кислим футеруванням. 13

Плавка у вакуумних індукційних печах . 13

Заключение16

Використовувана література:17


Електричні струми створюють навколо себе магнітне поле. Зв'язок магнітного полязі струмом призвела до численних спроб збудити струм у контурі за допомогою магнітного поля. Це фундаментальне завдання було блискуче вирішено 1831 р. англійським фізиком М. Фарадеєм, який відкрив явище електромагнітної індукції. Воно полягає в тому, що в замкнутому провідному контурі при зміні потоку магнітної індукції, що охоплюється цим контуром, виникає електричний струм, який отримав назву індукційного.

Розглянемо класичні досліди Фарадея, з допомогою яких виявили явище електромагнітної індукції.

Досвід I . Якщо замкнутий на гальванометр соленоїд всувати або висувати постійний магніт, то в моменти його всування або висування спостерігається відхилення прелі гальванометр (виникає індукційний струм); напрямки відхилень стрілки при висуванні та висуванні магніту протилежні. Відхилення стрілки гальванометра тим більше. більше швидкістьруху магніту щодо котушки. При зміні полюсів магніту напрямок відхилення стрілки зміниться. Для отримання індукційного струму магніт можна залишати нерухомим, тоді щодо магніту потрібно пересувати соленоїд.

Досвід ll. Кінці однієї з котушок, вставлених одна в одну, приєднуються до гальванометра, а через іншу котушку пропускається струм. Відхилення стрілки гальванометра спостерігається в моменти вмикання або вимикання струму, в моменти його збільшення або зменшені або при переміщенні котушок один щодо одного.

Узагальнюючи результати своїх численних дослідів, Фарадей дійшов висновку, що індукційний струм виникає завжди, коли відбувається зміна зчепленого з контуром потоку магнітної індукції. Наприклад, при повороті в однорідному магнітному полі замкнутого провідного контуру в ньому також виникає індукційний струм. У разі індукція магнітного поля поблизу провідника залишається постійної, а змінюється лише потік магнітної індукції крізь контур.

Досвідченим шляхом було встановлено, що значення індукційного струму зовсім не залежить від способу зміни потоку магнітної індукції,а визначаєте лише швидкістюйого зміни (у дослідах Фарадея також доводиться, що відхилення стрілки гальванометра (сила струму) тим більше, чим більша швидкість руху магніту, або швидкість зміни сили струму, або швидкість руху котушок).

Застосування у Металургії

Виплавлення сталі в індукційних печах

В індукційній безсерцевій печі метал розплавляють в тиглі, розташованому всередині індуктора, який являє собою спіраль з кількома витками струмопровідного матеріалу.

Через індуктор пропускають змінний струм; створюваний при цьому всередині індуктора змінний магнітний потік (рис. 1) наводить в металі вихрові струми, які забезпечують його нагрівання та плавлення.

Щоб надмірно не збільшувати потужність генератора живлення в схему печі включають конденсатори, що компенсують індуктивний опір індуктора. Як відомо, наявність індуктивного опору в ланцюзі змінного струмувикликає зсув фаз (величина сили струму відстає від величини напруги), у результаті знижується коефіцієнт потужності установки соs(ф). Місткість викликає зворотний зсув фаз; підбираючи ємність конденсаторів, домагаються налаштування установки в резонанс, коли кут зсуву фаз ф наближається до нуля, а соs ф до одиниці, Чим вища частота, тим менше потрібна ємність конденсаторної батареї.

Важливою особливістю індукційних печей є інтенсивна циркуляція рідкого металу, що викликається взаємодією електромагнітних полів, що збуджуються з одного боку струмами, що проходять індуктором і, з іншого, вихровими струмами в металі.

Характер циркуляційних потоків показано на рис. 2. Позитивна сторона цього явища полягає в тому, що завдяки перемішування прискорюються плавлення та вирівнювання складу та температури металу, негативна - у тому, що поверхня металу; виходить опуклою і може оголюватися, оскільки шлак стікає до стінок тигля. Інтенсивність перемішування приблизно пропорційна квадрату ампервітків (1п)- таобернено пропорційна частоті струму живлення.

Мал. 2 .

Електродинамічна циркуляція

металу в тиглі індукційної печі.

Ще однією особливістю індукційних печей є те, що щільність струмів, що індукуються, досягає максимуму на поверхні металу біля стінок тигля і знижується у напрямку до осі тигля («поверхневий ефект»). У цьому поверхневому шарі виділяється найбільша кількістьтепла, за рахунок якого плавиться шихта. Товщина шару металу з великою щільністю струмів, що індуктуються, назад пропорційна кореню квадратному з частоти.

Індукційні печі мають такі переваги порівняно з дуговими:

1) відсутні високотемпературні дуги, що зменшує поглинання водню та азоту та чад металу при плавленні;

2) незначний чад легуючих елементів при переплаві легованих відходів;

3) малі габарити печей, що дозволяють помістити їх у закриті камери та вести плавку у вакуумі або в атмосфері інертного газу;

4) електродинамічний перемішування, що сприяє отриманню однорідного за складом та температурою металу. Основними недоліками індукційних печей є мала стійкість основного футерування і низька температурашлаків, що нагріваються від металу; через холодні шлаки утруднено видалення фосфору і сірки при плавці.

Індукційні печі ділять на два типи:

1) живлячі струмом підвищеної частоти;

2) живлячі струмом промислової частоти (50 Гц).

У печах першого типу частота струму, що живить, зазвичай знижується; У міру зростання ємності та діаметра тигля; малі (кілька кілограм і менше) печі живляться струмом із частотою від 50 до 1000 кГц, середні та великі (ємністю до десятків тонн) струмами з частотою | 0,5-10 кГц.


1 Влаштування індукційної печі.

Індукційна плавильна установка складається з печі з механізмом нахилу та живильного електроустаткування (генератора підвищеної частоти, батареї конденсаторів, щита управління та на великих печах - автоматичного регулятора електричного режиму). Місткість індукційних печей досягає 60 т. Основні елементи печі - каркас, індуктор і вогнетривкий тигель, який іноді закривають кришкою.

Індукційна піч

ємністю 60 кг.

2-подова плита,

3-індуктор,

4-ізоляційний шар,

6-абсоцемеїтна плита,

7-зливна шкарпетка,

8-комір,

9-гнучкий струмопровід,

10-дерев'яні бруси.

Каркас (кожух) печей невеликої ємності (<0,5 т) делают в форме прямоугольного параллелепипеда, используя асбоцемент, дерево, выполняя несущие ребра из уголков и полос немагнитной стали, дюралюминия. В местах соединения металлических элементов укладывают изоляционные прокладки для исключения возникновения кольцевых токов, Индуктор в таком каркасе крепят к верхней и нижней опорным асбоцементным плитам (рис. 3). В печах средней и большой емкости каркас выполняют из стали в виде сплошного кожуха цилиндрической формы (рис. 4) и иногда в виде «беличьей клетки», представляющей собой группу вертикальных стоек, приваренных к верхнему и нижнему опорным кольцам. Для уменьшения нагрева таких каркасов индуктируемыми токами и потерь с потоками рассеивания используют следующие решения:

а) каркас виконують із немагнітної сталі;

б) між каркасом зі звичайної сталі та індуктором розміщують магнітопровід з декількох пакетів трансформаторної сталі, що розташовуються вздовж індуктора (рис. 4);

в) між індуктором та каркасом розміщують замкнутий електромагнітний екран з металу з низьким питомим опором (міді, алюмінію).

У каркасі жорстко кріплять індуктор, подову плиту, верхню кераміку, пакети магнітопроводу. До передньої частини каркаса на рівні зливної шкарпетки прикріплюють дві цапфи, що необхідно для повороту печі при зливі металу.

Рис.4 Індукційна піч ємністю 8 т.

1-індуктор,

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 переваг варто 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 призначення діляться 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

Зважаючи на очевидні причини, індукційна піч для плавки нечасто використовується в побуті. Натомість технологія, що описується у статті, зустрічається практично у всіх сучасних будинках та 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 схем і технологій виготовлення, ми ж привели лише найпопулярніші з них, а отже, найефективніші та найпростіші у виконанні.

Індукційна піч із високочастотного генератора

Нижче наведена електрична схема виготовлення саморобного приладу з високочастотного (27,22 мегагерца) генератора.

Крім генератора, при складанні знадобляться 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, то рекомендується використовувати хром 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 цегли розміром 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 температура, яка 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 труба ø1,6 см і довжиною в 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 тривале 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 плавильна піч застосовується для плавлення металів та сплавів вже протягом останніх кількох десятиліть. Пристрій набув широкого поширення у металургійній та машинобудівній областях, а також у ювелірній справі. За бажанням просту версію цього обладнання можна виготовити своїми руками. Розглянемо принцип роботи та особливості застосування індукційної печі докладніше.

Принцип індукційного нагрівання

Для того, щоб метал перейшов з одного агрегатного стану в інший, потрібно нагріти його до досить високої температури. При цьому у кожного металу та сплаву своя температура плавлення, яка залежить від хімічного складу та інших моментів. Індукційна плавильна піч проводить нагрівання матеріалу зсередини при створенні вихрових струмів, що проходять через кристалічні ґрати. Цей процес пов'язаний з явищем резонансу, який стає причиною збільшення сили вихрових струмів.

Принцип дії пристрою має такі особливості:

  1. Простір, що утворюється всередині котушки, служить розміщення заготовки. Використовувати цей метод нагріву в промислових умовах можна лише за умови створення великого пристрою, в який можна буде помістити шихту різних розмірів.
  2. Встановлювана котушка може мати різну форму, наприклад, вісімки, але найбільшого поширення набула спіраль. Варто враховувати, що форма котушки вибирається в залежності від особливостей заготівлі, що піддається нагріванню.

Для створення змінного магнітного поля пристрій підключається до побутової мережі електропостачання. Для підвищення якості сплаву з високою плинністю застосовуються високочастотні генератори.

Влаштування та застосування індукційної печі

За бажання можна створити індукційну піч для плавки металу з підручних матеріалів. Класична конструкція має три блоки:

  1. Генератор, що створює струм високої частоти змінного типу. Саме він створює електричний струм, що перетворюється на магнітне поле, що проходить через матеріал і прискорюючи рух частинок. За рахунок цього відбувається перехід металу або сплавів із твердого стану в рідкий.
  2. Індуктор відповідає за створення магнітного поля, яке нагріває метал.
  3. Тигель призначений для плавки матеріалу. Він міститься в індуктор, а обмотка підключається до джерел струму.

Процес перетворення електричного струму в магнітне поле сьогодні застосовується в різних галузях промисловості.

До основних переваг індуктора можна віднести наведені нижче моменти:

  1. Сучасний пристрій здатний спрямовувати магнітне поле, за рахунок чого підвищується ККД. Іншими словами, відбувається нагрівання шихти, а не пристрої.
  2. За рахунок рівномірного розповсюдження магнітного поля заготівля нагрівається рівномірно. При цьому з моменту увімкнення пристрою до плавки шихти йде невелика кількість часу.
  3. Однорідність сплаву, а також його висока якість.
  4. При нагріванні та плавленні металу не утворюються випаровування.
  5. Сама установка безпечна у застосуванні, не стає причиною утворення токсичних речовин.

Існує просто безліч різних варіантів виконання саморобних індукційних печей, кожна має свої певні особливості.

Види індукційних печей

Розглядаючи класифікацію пристроїв, відзначимо, що нагрівання заготовок може проходити як усередині, так і котушки зовні. Саме тому виділяють два типи індукційних печей:

  1. Канальна. Такий пристрій має невеликі канали, які розташовані навколо індуктора. Для генерації змінного магнітного поля всередині розташований сердечник.
  2. Тигельна. Ця конструкція характеризується наявністю спеціальної ємності, яку називають тигель. Виготовляється вона із тугоплавкого металу з високим показником температури плавлення.

Важливо, що канальні індукційні печі мають великі габаритні розміри і призначаються для промислового плавлення металу. За рахунок безперервного процесу плавки можна одержувати великий обсяг розплавленого металу. Канальні індукційні печі застосовуються для плавки алюмінію та чавуну та інших кольорових сплавів.

Тигельні індукційні печі характеризуються невеликими розмірами. У більшості випадків подібний пристрій застосовується в ювелірній справі, а також при плавці металу в домашніх умовах.

Створюючи піч своїми руками можна провести регулювання потужності, навіщо змінюється кількість витків. Варто враховувати, що при підвищенні потужності пристрою потрібна ємніша батарея, оскільки підвищується показник енергоспоживання. Для того, щоб знизити температуру основних елементів конструкції, встановлюється вентилятор. При тривалій експлуатації печі її основні елементи можуть значно нагріватися, що варто враховувати.

Ще велике поширення набули індукційні печі на лампах. Подібну конструкцію можна виготовити самостійно. Процес складання має такі особливості:

  1. Мідна трубка використовується для створення індуктора, для чого її згинають по спіралі. Кінці також повинні бути більшими, що потрібно для підключення пристрою до джерела струму.
  2. Індуктор слід помістити у корпусі. Виготовляється він із термостійкого матеріалу, який може відбивати тепло.
  3. Проводиться з'єднання каскадів ламп за схемою з конденсаторами та дроселями.
  4. Підключається неонова лампа-індикатор. Вона включається до схеми для позначення того, що пристрій готовий до роботи.
  5. В систему підключають підстроювальний конденсатор змінної ємності.

Важливим моментом є те, як можна провести охолодження системи. Працюючи практично всіх індукційних печей основні елементи конструкції можуть нагріватися до високої температури. Промислове обладнання має систему примусового охолодження, що працює на воді чи антифризі. Для того щоб створити конструкцію водяного охолодження своїми руками потрібно чимало засобів.

У домашніх умовах установлюється система повітряного охолодження. Для цього встановлюються вентилятори. Слід розташовувати їх так, щоб забезпечувати безперервний потік холодного повітря до основних елементів конструкції печі.

Плавка металу методом індукції широко застосовується у різних галузях: металургії, машинобудуванні, ювелірній справі. Просту піч для індукційного типу для плавки металу в домашніх умовах можна зібрати своїми руками.

Нагрів та плавка металів в індукційних печах відбуваються за рахунок внутрішнього нагріву та зміни кристалічної решітки металу при проходженні через них високочастотних вихрових струмів. В основі цього процесу лежить явище резонансу, при якому вихрові струми мають максимальне значення.

Щоб викликати протікання вихрових струмів через метал, що розплавляється, його поміщають в зону дії електромагнітного поля індуктора - котушки. Вона може мати форму спіралі, вісімки або трилисника. Форма індуктора залежить від розмірів і форми заготівлі, що нагрівається.

Котушка індуктора підключається до джерела змінного струму. У виробничих плавильних печах використовують струми промислової частоти 50 Гц, для плавки невеликих обсягів металів у ювелірній справі використовують високочастотні генератори як ефективніші.

Види

Вихрові струми замикаються за контуром, обмеженим магнітним полем індуктора. Тому нагрівання струмопровідних елементів можливе як усередині котушки, так і із зовнішнього боку.

    Тому індукційні печі бувають двох типів:
  • канальні, у яких ємністю для плавки металів є канали, розташовані навколо індуктора, а всередині нього розташований сердечник;
  • тигельні, в них використовується спеціальна ємність - тигель, виконаний з жароміцного матеріалу, зазвичай знімний.

Канальна пічнадто габаритна та розрахована на промислові обсяги плавки металів. Її використовують при виплавці чавуну, алюмінію та інших кольорових металів.
Тигельна пічдосить компактна, їй користуються ювеліри, радіоаматори, таку піч можна зібрати своїми руками та застосовувати в домашніх умовах.

Пристрій

    Саморобна піч для плавки металів має досить просту конструкцію і складається з трьох основних блоків, поміщених у загальний корпус:
  • генератор змінного струму високої частоти;
  • індуктор - спіралеподібна обмотка із мідного дроту або трубки, виконана своїми руками;
  • тигель.

Тигель поміщають індуктор, кінці обмотки підключають до джерела струму. При протіканні струму обмоткою навколо неї виникає електромагнітне поле зі змінним вектором. У магнітному полі виникають вихрові струми, спрямовані перпендикулярно до його вектора і проходять по замкнутому контуру всередині обмотки. Вони проходять через метал, покладений у тигель, нагріваючи його до температури плавлення.

Переваги індукційної печі:

  • швидке і рівномірне нагрівання металу відразу після включення установки;
  • спрямованість нагрівання - гріється лише метал, а чи не вся установка;
  • висока швидкість плавлення та однорідність розплаву;
  • відсутня випаровування легуючих компонентів металу;
  • установка екологічно чиста та безпечна.

Як генератор індукційної печі для плавки металу може бути використаний зварювальний інвертор. Також можна зібрати генератор за наведеними нижче схемами своїми руками.

Пекти для плавки металу на зварювальному інверторі

Ця конструкція відрізняється простотою та безпекою, тому що всі інвертори обладнані внутрішніми захистами від перевантажень. Все збирання печі в цьому випадку зводиться до виготовлення своїми руками індуктора.

Виконують його зазвичай у формі спіралі з мідної тонкостінної трубки діаметром 8-10 мм. Її згинають за шаблоном потрібного діаметра, розташовуючи витки з відривом 5-8 мм. Кількість витків - від 7 до 12, залежно від діаметра та характеристик інвертора. Загальний опір індуктора має бути таким, щоб не викликати перевантаження струмом в інверторі, інакше він відключатиметься внутрішнім захистом.

Індуктор можна закріпити в корпусі з графіту або текстоліту і встановити тигель. Можна просто поставити індуктор на термостійку поверхню. Корпус не повинен проводити струм, інакше замикання вихрових струмів проходитиме через нього, і потужність установки знизиться. З цієї причини не рекомендується розташовувати у зоні плавлення сторонні предмети.

При роботі зварювального інвертора його корпус потрібно обов'язково заземлювати! Розетка і проводка повинні бути розраховані на струм, що споживається інвертором.


В основі системи опалення приватного будинку лежить робота печі або котла, висока продуктивність та тривалий безперебійний термін служби яких залежить як від марки та встановлення самих опалювальних приладів, так і від правильного монтажу димоходу.
ви знайдете рекомендації щодо вибору твердопаливного котла, а в наступному — познайомитеся з видами та правилами:

Індукційна піч на транзисторах: схема

Існує безліч різних способів зібрати індукційний нагрівач своїми руками. Досить проста та перевірена схема печі для плавки металу представлена ​​на малюнку:

    Щоб зібрати установку своїми руками, знадобляться такі деталі та матеріали:
  • два польові транзистори типу IRFZ44V;
  • два діоди UF4007 (можна також використовувати UF4001);
  • резистор 470 Ом, 1 Вт (можна взяти два послідовно з'єднані по 0,5 Вт);
  • плівкові конденсатори на 250 В: 3 штуки ємністю 1 мкФ; 4 штуки – 220 нФ; 1 штука – 470 нФ; 1 штука – 330 нФ;
  • мідний обмотувальний провід в емалевій ізоляції Ø1,2 мм;
  • мідний обмотувальний провід в емалевій ізоляції Ø2 мм;
  • два кільця від дроселів, знятих з комп'ютерного блока живлення.

Послідовність збирання своїми руками:

  • Польові транзистори встановлюють на радіатори. Оскільки схема в процесі роботи сильно гріється, радіатор має бути досить великим. Можна встановити їх і на один радіатор, але тоді потрібно ізолювати транзистори від металу за допомогою прокладок та шайб із гуми та пластику. Розпинування польових транзисторів наведено малюнку.

  • Необхідно виготовити два дроселі. Для виготовлення мідний дріт діаметром 1,2 мм намотують на кільця, зняті з блоку живлення будь-якого комп'ютера. Ці кільця складаються з порошкового феромагнітного заліза. На них необхідно намотати від 7 до 15 витків дроту, намагаючись витримувати відстань між витками.

  • Збирають перераховані вище конденсатори батарею загальною ємністю 4,7 мкФ. З'єднання конденсаторів – паралельне.

  • Виконують обмотку індуктора із мідного дроту діаметром 2 мм. Намотують на відповідний діаметром тигля циліндричний предмет 7-8 витків обмотки, залишають досить довгі кінці для підключення до схеми.
  • З'єднують елементи на платі відповідно до схеми. Як джерело живлення використовують акумулятор на 12, 7,2 A/h. Потужність струму в режимі роботи - близько 10 А, ємності акумулятора в цьому випадку вистачить приблизно на 40 хвилин. При необхідності виготовляють корпус печі з термостійкого матеріалу, наприклад, текстоліту.
При тривалій роботі елементи нагрівача можуть перегріватись! Для їхнього охолодження можна використовувати вентилятор.

Індукційний нагрівач для плавки металу: відео

Індукційна піч на лампах

Більш потужну індукційну піч для плавки металів можна зібрати власноруч на електронних лампах. Схема пристрою наведено малюнку.

Для генерації високочастотного струму використовуються 4 променеві лампи, з'єднані паралельно. Як індуктор використовується мідна трубка діаметром 10 мм. Установка оснащена підстроювальним конденсатором для регулювання потужності. Частота, що видається - 27,12 МГц.

Для складання схеми необхідні:

  • 4 електронні лампи - тетрода, можна використовувати 6L6, 6П3 або Г807;
  • 4 дроселя на 100...1000 мкГн;
  • 4 конденсатори на 0,01 мкФ;
  • неонова лампа-індикатор;
  • підстроювальний конденсатор.

Складання пристрою своїми руками:

  1. З мідної трубки виконують індуктор, згинаючи її у формі спіралі. Діаметр витків – 8-15 см, відстань між витками не менше 5 мм. Кінці лудять для паяння до схеми. Діаметр індуктора повинен бути більше діаметра тигля, що поміщається всередину, на 10 мм.
  2. Розміщують індуктор у корпусі. Його можна виготовити з термостійкого матеріалу, що не проводить струм, або з металу, передбачивши термо-і електроізоляцію від елементів схеми.
  3. Збирають каскади ламп за схемою з конденсаторами та дроселями. Каскади з'єднують у паралель.
  4. Підключають неонову лампу-індикатор - вона сигналізуватиме про готовність схеми до роботи. Лампу виводять на корпус установки.
  5. У схему включають конденсатор підлаштування змінної ємності, його ручку також виводять на корпус.


Для всіх любителів делікатесів, приготовлених методом холодного копчення, пропонуємо дізнатися як швидко і просто своїми руками зробити коптильню, а познайомитися з фото та відео інструкцією з виготовлення генератора диму для холодного копчення.

Охолодження схеми

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.

Елементи електронної та лампової схеми також здатні активно нагріватися. Для їхнього охолодження передбачають тепловідвідні радіатори.

Заходи безпеки під час роботи

  • Основна небезпека при роботі - небезпека отримання опіків від елементів установки, що нагріваються, і розплавленого металу.
  • Лампова схема включає елементи з високою напругою, тому її потрібно розмістити в закритому корпусі, виключивши випадковий дотик елементів.
  • Електромагнітне поле здатне впливати на предмети, що знаходяться поза корпусом приладу. Тому перед роботою краще одягти одяг без металевих елементів, прибрати із зони дії складні пристрої: телефони, цифрові камери.
Не рекомендується використовувати установку людям із вживленими кардіостимуляторами!

Пекти для плавки металів в домашніх умовах може використовуватися також для швидкого нагріву металевих елементів, наприклад, при їх лудженні або формуванні. Характеристики роботи представлених установок можна підігнати під конкретне завдання, змінюючи параметри індуктора та вихідний сигнал генераторних установок - так можна досягти їхньої максимальної ефективності.

У металургійній промисловості широко використовуються індукційні печі. Такі печі нерідко виготовляють самостійно. Для цього необхідно знати їх принцип роботи та конструктивні особливості. Принцип роботи таких печей був відомий ще два сторіччя тому.

Індукційні печі здатні вирішувати такі завдання:
  • Плавка металу.
  • Термообробка металевих деталей
  • Очищення дорогоцінних металів.

Такі функції є у ​​промислових печах. Для побутових умов та обігріву приміщення існують печі спеціальної конструкції.

Принцип дії

Робота індукційної печі полягає у нагріванні матеріалів шляхом використання властивостей вихрових струмів. Щоб створити такі струми, застосовується спеціальний індуктор, який складається з котушки індуктивності з кількома витками дроту великого поперечного перерізу.

До індуктора підводиться мережа змінного струму. В індукторі змінний струм створює магнітне поле, яке змінюється із частотою мережі, і пронизує внутрішній простір індуктора. При поміщенні будь-якого матеріалу в цей простір, в ньому виникають вихрові струми, що здійснюють його нагрівання.

Вода в працюючому індукторі нагрівається і кипить, а метал починає плавитися під час досягнення відповідної температури. Умовно можна поділити індукційні печі на типи:
  • Печі з магнітопроводом.
  • Без магнітопроводу.

Перший тип печей містить індуктор, укладений у метал, що створює особливий ефект, що підвищує щільність магнітного поля, тому нагрівання здійснюється якісно та швидко. У печах без магнітопроводу індуктор знаходиться зовні.

Види та особливості печей

Індукційні печі можна розділити на види, які мають свої особливості роботи та відмінні ознаки. Одні служать для робіт у промисловості, інші використовуються в побуті, для приготування їжі.

Вакуумні індукційні печі

Така піч призначена для плавки та лиття сплавів індукційним методом. Вона складається з герметичної камери, в якій розташована індукційна тигельна піч з ливарною формою.

У вакуумі можна забезпечити досконалі металургійні процеси, отримувати якісні виливки. В даний час вакуумне виробництво перейшло на нові технологічні процеси з безперервних ланцюжків у вакуумному середовищі, що дає можливість створювати нові вироби, та зменшувати витрати виробництва.

Переваги вакуумної плавки
  • Рідкий метал можна витримувати у вакуумі тривалий час.
  • Підвищена дегазація металів.
  • У процесі плавки можна проводити дозавантаження печі та впливати на процес рафінування та розкислення у будь-який час.
  • Можливість постійного контролю та регулювання температури сплаву та його хімічного складу під час роботи.
  • Висока чистота виливків.
  • Швидке нагрівання та швидкість плавки.
  • Підвищена гомогенність металу через якісне перемішування.
  • Будь-яка форма сировини.
  • Екологічна чистота та економічність.

Принцип дії вакуумної печі у тому, що у тиглі, що у вакуумі з допомогою індуктора високої частоти плавлять тверду шихту і очищають рідкий метал. Вакуум створюється шляхом відкачування повітря насосами. При вакуумній плавці досягається велике зниження водню та азоту.

Канальні індукційні печі

Печі з електромагнітним сердечником (канальні) широко застосовуються у ливарному виробництві для кольорових та чорних металів як роздавальні печі, міксери.

1 - Ванна
2 - Канал
3 - Магнітопровід
4 - Первинна котушка

Змінний магнітний потік проходить магнітопроводом, контуру каналу у вигляді кільця з рідкого металу. У кільці збуджується електричний струм, що розігріває рідкий метал. Магнітний потік утворюється первинною обмоткою, що працює від змінного струму.

Щоб посилити магнітний потік, використовується замкнутий магнітопровід, який виконаний із трансформаторної сталі. Простір печі з'єднується двома отворами з каналом, тому при заповненні печі рідким металом створюється замкнутий контур. Пекти не зможе працювати без замкнутого контуру. У таких випадках опір контуру великий, і в ньому тече малий струм, який назвали струмом холостого ходу.

Внаслідок перегріву металу та дії магнітного поля, яке прагне виштовхнути метал із каналу, рідкий метал у каналі постійно рухається. Так як метал у каналі нагрітий вище, ніж у ванні печі, то метал постійно піднімається у ванну, з якої надходить метал із меншою температурою.

Якщо метал злити нижче допустимої норми, то рідкий метал викидатиметься з каналу електродинамічною силою. У результаті відбудеться мимовільне вимкнення печі та розрив електричного контуру. Щоб уникнути таких випадків, печі залишають деяку кількість металу в рідкому вигляді. Його називають болотом.

Канальні печі поділяють на:
  • Плавильні печі.
  • Міксери.
  • Роздавальні печі.

Щоб накопичити деяку кількість рідкого металу, усереднення хімічного складу і витримки, використовують міксери. Об'єм міксера розраховують рівним не нижче дворазового годинного вироблення печі.

Канальні печі поділяють на класи розташування каналів:
  • Вертикальні.
  • Горизонтальні.
За формою робочої камери:
  • Барабанні індукційні печі.
  • Циліндричні печі індукційні.

Барабанна піч виконана у вигляді сталевого зварного циліндра із двома стінками на торцях. Для повороту печі використовуються приводні ролики. Щоб повернути піч, необхідно увімкнути привід електродвигуна з двома швидкостями та ланцюговою передачею. Двигун має пластинчасті гальма.

На торцевих стінках є сифон для заливання металу. Для завантаження присадок та зняття шлаків є отвори. Також для видачі металу є канал. Канальний блок складається з індуктора печі з V-подібними каналами, зробленими у футеруванні за допомогою шаблонів. При першій плавки ці шаблони розплавляються. Обмотка і осердя охолоджуються повітрям, корпус блоку охолоджується водою.

Якщо канальна піч має іншу форму, видача металу здійснюється за допомогою нахилу ванни гідроциліндрами. Іноді метал видавлюють надлишковим тиском газу.

Переваги канальних печей
  • Мінімальна витрата електроенергії внаслідок малих втрат тепла ванни.
  • Підвищений електричний КПД індуктора.
  • Мінімальна вартість.
Недоліки канальних печей
  • Складність регулювання хімічного складу металу, оскільки наявність залишеного рідкого металу печі створює труднощі під час переходу від одного складу до іншого.
  • Мала швидкість руху металу у печі зменшує можливості технології плавки.
Конструктивні особливості

Каркас печі виготовляється з листової сталі з низьким вмістом вуглецю завтовшки від 30 до 70 мм. Внизу каркаса є вікна із приєднаними індукторами. Індуктор виконаний у вигляді сталевого корпусу, первинної котушки, магнітопроводу та футерування. Його корпус зроблений роз'ємним, а частини ізольовані між собою прокладками, щоб частини корпусу не створювали замкнутий контур. В іншому випадку створюватиметься вихровий струм.

Магнітопровід виконаний із пластин спеціальної електротехнічної сталі 0,5 мм. Пластини ізольовані між собою зниження втрат від вихрових струмів.

Котушка виготовляється з мідного провідника перетином, що залежить від струму навантаження та методу охолодження. При повітряному охолодженні допустимий струм 4 ампера на мм 2 при охолодженні водою допустимий струм 20 ампер на мм 2 . Між футеровкою та котушкою монтують екран, який охолоджується водою. Екран виготовлений із магнітної сталі або міді. Для відведення тепла від котушки монтують вентилятор. Щоб отримати точні розміри каналу, використовують шаблон. Він виконаний у вигляді порожнистої сталевої виливки. Шаблон ставиться в індуктор до того моменту, поки не буде заповнення вогнетривкою масою. Він знаходиться в індукторі при розігріві та сушінні футерування.

Для футерування застосовують вогнетривкі маси вологого та сухого вигляду. Вологі маси використовують у вигляді набивних або заливних матеріалів. Заливні бетони використовують при складній формі індуктора, якщо не можна ущільнити масу по всьому об'єму індуктора.

Такою масою наповнюють індуктор та ущільнюють вібраторами. Сухі маси ущільнюють вібраторами високої частоти, набивні ущільнюють пневматичними трамбовками. Якщо в печі виплавлятиметься чавун, то футерування виконують з оксиду магнію. Якість футеровки визначається за температурою води, що охолоджує. Найбільш ефективним методом перевірки футерування є перевірка за значенням індуктивного та активного опору. Ці виміри проводяться за допомогою контрольних приладів.

В електроустаткування печі входить:
  • Трансформатори.
  • Батарея конденсаторів для компенсації втрат електричної енергії
  • Дросель для приєднання 1-фазного індуктора до 3-фазної мережі.
  • Щити керування.
  • Кабелі живлення.

Щоб піч нормально функціонувала, до живлення підключають 10 кіловольт, який має на вторинній обмотці 10 ступенів напруги для регулювання потужності печі.

Набивальні матеріали футеровки містять:
  • 48% сухого кварцу.
  • 1,8% борної кислоти, просіяної через дрібне сито з осередками 0,5 мм.

Масу для футеровки готують у сухому вигляді за допомогою змішувача, і наступним просіюванням через сито. Приготовлена ​​суміш повинна зберігатися більше 15 годин після підготовки.

Футерування тигля проводять за допомогою ущільнення вібраторами. Електричні вібратори використовуються для футерування великих печей. Вібратори занурюють у простір шаблону і ущільнюють масу через стінки. При ущільненні вібратор пересувають краном і обертають вертикально.

Тигельні індукційні печі

Основними компонентами печі печі є індуктор і генератор. Для виготовлення індуктора використовується мідна трубка як намотаних 8-10 витків. Форми індукторів можуть виконуватись різних видів.

Цей вид печі найпоширеніший. У конструкції печі немає сердечника. Поширена форма печі є циліндром з вогнестійкого матеріалу. Тигель знаходиться у порожнині індуктора. До нього підводиться живлення змінного струму.

Переваги печей тигельних
  • Енергія виділяється під час завантаження матеріалу в піч, тому допоміжні нагрівальні елементи не потрібні.
  • Досягається висока однорідність багатокомпонентних сплавів.
  • У печі можна створити реакцію відновлення, окиснення, незалежно від величини тиску.
  • Висока продуктивність печей через підвищену питому потужність на будь-яких частотах.
  • Перерви в плавці металу не впливають на ефективність роботи, оскільки для розігріву не потрібно багато електроенергії.
  • Можливість будь-яких налаштувань та проста експлуатація з можливістю автоматизації.
  • Немає місцевих перегріву, температура вирівнюється по всьому об'єму ванни.
  • Швидке плавлення, що дозволяє створити якісні сплави з гарною однорідністю.
  • Екологічна безпека. Зовнішнє середовище не піддається ніякому шкідливому впливу печі. Плавка також не шкодить природі.
Недоліки печей тигельних
  • Мінімальна температура шлаків, що застосовуються для обробки дзеркала розплаву.
  • Мала стійкість футерування при різких температурних перепадах.

Незважаючи на наявні недоліки, індукційні печі тиглів отримали велику популярність на виробництві та в інших областях.

Індукційні печі для опалення приміщення

Найчастіше така піч встановлюється у приміщенні кухні. У її конструкції основною частиною є зварювальний інвертор. Конструкція печі зазвичай поєднується з водонагрівальним казаном, який дає можливість для опалення всіх приміщень у будівлі. Також є можливість підключення подачі гарячої води до будівлі.

Ефективність роботи такого пристрою невелика, проте, нерідко таке обладнання застосовується для опалення будинку.

Конструкція нагріваючої частини індукційного котла подібна до трансформатора. Зовнішній контур – це обмотки своєрідного трансформатора, які підключаються до мережі. Другий внутрішній контур – це пристрій обміну теплом. У ньому відбувається циркуляція теплоносія. При підключенні живлення котушка створює змінне. Через війну всередині теплообмінника індукуються струми, які здійснюють його нагрівання. Метал нагріває теплоносій, який зазвичай складається із води.

На такому ж принципі заснована робота побутових індукційних плит, в яких як вторинний контур виступає посуд із спеціального матеріалу. Така плита набагато економічніша за звичайні плити через відсутність теплових втрат.

Водонагрівач котла оснащений пристроями керування, які дають можливість підтримувати температуру теплоносія на певному рівні.

Опалення електроенергією є дорогим насолодою. Воно не може створити конкуренцію з твердим паливом та газом, дизельним паливом та зрідженим газом. Одним із методів зниження витрат є встановлення теплоакумулятора, а також підключення котла у нічний час, оскільки вночі найчастіше діє пільгове нарахування за електрику.

Для того, щоб ухвалити рішення про встановлення індукційного котла для дому, необхідно отримати консультацію професійних фахівців з теплотехніки. Індукційний казан практично не має переваг перед звичайним котлом. Недоліком є ​​висока вартість обладнання. Звичайні котел з ТЕНами продається вже готовим до встановлення, а індукційний нагрівач потребує додаткового обладнання та налаштування. Тому, перш ніж придбати такий індукційний котел, необхідно зробити ретельний економічний розрахунок та планування.

Футерування індукційних печей

Процес футерування необхідний для забезпечення захисту корпусу печі від впливу підвищених температур. Вона дозволяє значно скоротити втрати тепла, збільшити ефективність плавки металу або нагрівання матеріалу.

Для футерування застосовують кварцит, що є модифікацією кремнезему. До матеріалів для футерування пред'являються деякі вимоги.

Такий матеріал повинен забезпечити 3 зони станів матеріалу:
  • Монолітна.
  • Буферний.
  • Проміжний.

Тільки наявність трьох шарів у покритті здатна захистити кожух печі. На футерування негативно впливає неправильне укладання матеріалу, погана якість матеріалу та важкі умови роботи печі.