Il forno ad induzione viene utilizzato per la fusione di metalli non ferrosi e ferrosi. Le unità di questo principio di funzionamento sono utilizzate nei seguenti settori: dalla gioielleria più raffinata alla fusione industriale di metalli di grandi dimensioni. Questo articolo discuterà le caratteristiche di vari forni a induzione.

Forni ad induzione per la fusione dei metalli

Principio di funzionamento

Il riscaldamento a induzione è la base per il funzionamento del forno. In altre parole, corrente elettrica genera un campo elettromagnetico e si ottiene calore, che viene utilizzato su scala industriale. Questa legge della fisica è studiata nelle ultime classi di una scuola comprensiva. Ma il concetto di unità elettrica e caldaie a induzione elettromagnetica non deve essere confuso. Anche se la base del lavoro qua e là è l'elettricità.

Come succede

Il generatore è collegato ad una sorgente di corrente alternata, che vi entra attraverso un induttore posto all'interno. Il condensatore viene utilizzato per creare un circuito di oscillazione, basato su una frequenza operativa costante, su cui è sintonizzato il sistema. Quando la tensione nel generatore sale a un limite di 200 V, l'induttore crea un campo magnetico alternato.

Il circuito è chiuso, il più delle volte, per mezzo di un nucleo in lega ferromagnetica. Un campo magnetico alternato inizia a interagire con il materiale del pezzo e crea un potente flusso di elettroni. Dopo l'ingresso nell'azione induttiva dell'elemento elettricamente conduttivo nel sistema, insorgenza di stress residuo, che nel condensatore contribuisce al verificarsi di correnti parassite. L'energia delle correnti parassite viene convertita nell'energia termica dell'induttore e viene riscaldata a temperature di fusione elevate del metallo desiderato.

Il calore prodotto dall'induttore viene utilizzato:

• per la fusione di metalli teneri e duri;
• per indurire la superficie di parti metalliche (ad esempio utensili);
• per il trattamento termico di parti già prodotte;
• esigenze domestiche (riscaldamento e cucina).

Breve descrizione dei vari forni

Varietà di dispositivi

Forni a crogiolo ad induzione

È il tipo più comune di riscaldamento a induzione del forno. Una caratteristica distintiva, diversa dagli altri tipi, è che in esso appare un campo magnetico alternato in assenza di un nucleo standard. Crogiolo cilindrico posto all'interno della cavità dell'induttore. Il forno, o crogiolo, è costituito da un materiale che resiste perfettamente al fuoco ed è collegato a una corrente elettrica alternata.

Aspetti positivi

Gli aggregati del crogiolo includono a fonti di calore rispettose dell'ambiente, l'ambiente non è inquinato dalla fusione dei metalli.

Ci sono degli svantaggi nel funzionamento dei forni a crogiolo:

• le scorie a bassa temperatura vengono utilizzate durante l'elaborazione tecnologica;
• il rivestimento prodotto dei forni a crogiolo ha una bassa resistenza alla distruzione, soprattutto si nota a forti sbalzi di temperatura.

Le carenze esistenti non presentano particolari difficoltà, i vantaggi di un'unità a induzione a crogiolo per la fusione del metallo sono evidenti e hanno reso questo tipo di dispositivo popolare e richiesto da un'ampia fascia di consumatori.

Forni a canale per la fusione ad induzione

Questo tipo ha trovato ampia applicazione nella fusione di metalli non ferrosi. Efficacemente utilizzato per rame e leghe di rame a base di ottone, cupronichel, bronzo. Alluminio, zinco e leghe nella composizione di questi metalli vengono fusi attivamente in unità di canale. L'uso diffuso di forni di questo tipo è limitato dall'impossibilità di realizzare un rivestimento resistente alla frattura sulle pareti interne della camera.

Metallo fuso in forni a canale del tipo a induzione moto termico ed elettrodinamico, che assicura una costante uniformità di miscelazione dei componenti della lega nel bagno del forno. L'uso di forni a canale del principio di induzione è giustificato nei casi in cui sono imposti requisiti speciali al metallo fuso e ai lingotti fabbricati. Le leghe sono di alta qualità in termini di coefficiente di saturazione gassosa, presenza di impurità organiche e sintetiche nel metallo.

I forni a canale a induzione funzionano come un miscelatore e sono progettati per livellare la composizione, mantenere una temperatura di processo costante e selezionare la velocità di colata in stampi o stampi. Per ogni lega e composizione di colata, ci sono parametri di una carica speciale.

Vantaggi

• il riscaldamento della lega avviene nella parte inferiore, alla quale non c'è accesso d'aria, che riduce l'evaporazione dalla superficie superiore, riscaldata ad una temperatura minima;
• i forni a canale sono classificati come forni a induzione economici, poiché la fusione continua è assicurata da un piccolo consumo di energia elettrica;
• il forno ha un'elevata efficienza grazie all'uso di un circuito chiuso di un filo magnetico;
• la circolazione costante del metallo fuso nel forno accelera il processo di fusione e contribuisce all'omogeneità della miscelazione dei componenti della lega.

Screpolatura

• la durabilità del rivestimento interno in pietra si riduce quando si utilizzano temperature elevate;
• il rivestimento viene distrutto durante la fusione di leghe chimicamente aggressive di bronzo, stagno e piombo.
• quando si scioglie una carica contaminata di basso grado, si verifica l'intasamento dei canali;
• le scorie superficiali nel bagno non si riscaldano ad una temperatura elevata, il che non consente di eseguire operazioni tra il metallo e il coperchio e di fondere trucioli e rottami;
• le unità a canale non tollerano interruzioni di funzionamento, il che rende necessario immagazzinare costantemente una quantità significativa di lega liquida nella bocca del forno.

La completa rimozione del metallo fuso dal forno porta alla sua rapida rottura. Per lo stesso motivo, è impossibile eseguire un rapido conversione da una lega all'altra, devi fare diverse batterie intermedie, chiamate zavorra.

Forni ad induzione sottovuoto

Questo tipo è ampiamente utilizzato per la fusione di acciai di alta qualità e leghe di nichel, cobalto e ferro di qualità resistente al calore. L'unità affronta con successo la fusione di metalli non ferrosi. Il vetro viene fuso in unità sottovuoto, le parti vengono trattate ad alta temperatura, produrre cristalli singoli.

Il forno è indicato come un generatore ad alta frequenza situato in un induttore isolato dall'ambiente esterno, che fa passare una corrente ad alta frequenza. Per creare un vuoto, le masse d'aria vengono pompate fuori da esso con le pompe. Tutte le operazioni di introduzione additivi, caricamento carica, emissione metalli sono eseguite da meccanismi automatici a comando elettrico o idraulico. Dai forni sottovuoto si ottengono leghe con piccole impurità di ossigeno, idrogeno, azoto e materia organica. Il risultato è di gran lunga superiore ai forni a induzione aperti.

Acciaio resistente al calore da forni a vuoto utilizzato nella produzione di strumenti e armi. Alcune leghe di nichel contenenti nichel e titanio sono reattive e difficili da ottenere in altri tipi di forni. I forni sottovuoto eseguono la colata di metallo ruotando il crogiolo nello spazio interno dell'involucro o ruotando la camera con un forno fisso. Alcuni modelli hanno un'apertura nella parte inferiore per drenare il metallo nel contenitore installato.

Forni a crogiolo con convertitore a transistor

Applicato a un peso limitato di metalli non ferrosi. Sono mobili, leggeri e facilmente spostabili da un posto all'altro. Il forno è dotato di un transistor ad alta tensione trasduttore di azione universale. Consente di selezionare la potenza consigliata per la connessione alla rete e, di conseguenza, il tipo di convertitore, necessario in questo caso con una modifica dei parametri del peso della lega.

Forno ad induzione a transistor ampiamente utilizzato per la lavorazione metallurgica. Con il suo aiuto, le parti del fabbro vengono riscaldate, gli oggetti di metallo vengono induriti. I crogioli nei forni transistorizzati sono realizzati in ceramica o grafite, i primi essendo progettati per fondere metalli ferromagnetici come ghisa o acciaio. La grafite è impostata per fondere ottone, rame, argento, bronzo e oro. Su di essi si sciolgono vetro e silicio. L'alluminio si fonde bene con crogioli in ghisa o acciaio.

Qual è il rivestimento dei forni a induzione

Il suo scopo è quello di proteggere l'involucro del forno dagli effetti dannosi delle alte temperature. Un effetto collaterale è la conservazione del calore, quindi, aumenta l'efficienza del processo.

Il crogiolo nella progettazione del forno a induzione è realizzato in uno dei seguenti modi:

• metodo di estrazione in piccoli forni;
• in modo speronato da materiale refrattario in forma di muratura;
• combinati, combinando la ceramica e uno strato tampone che riveste tra la muratura e l'indicatore.

Il rivestimento è in quarzite, corindone, grafite, grafite refrattaria, magnesite. Tutti questi materiali sono miscelati con additivi che migliorano le caratteristiche del rivestimento, riducono le variazioni di volume, migliorano la sinterizzazione e aumentano la resistenza dello strato ai materiali aggressivi.

Per selezionare l'uno o l'altro materiale di rivestimento tenere conto di una serie di condizioni correlate, ovvero il tipo di metallo, il prezzo e le proprietà refrattarie del crogiolo, la durata della composizione. La composizione opportunamente selezionata del rivestimento dovrebbe fornire i requisiti tecnici per il processo:

• ottenere lingotti di alta qualità;
• il maggior numero di fusione a tutti gli effetti senza lavori di riparazione;
• lavoro sicuro di specialisti;
• stabilità e continuità del processo di fusione;
• ottenere materiale di alta qualità utilizzando una quantità economica di risorse;
• applicazione per rivestimento di materiali comuni a basso prezzo;
• minimo impatto sull'ambiente.

L'uso di forni a induzione consente di ottenere leghe e metalli di ottima qualità con un contenuto minimo di varie impurità e ossigeno, che ne aumenta l'uso in aree di produzione complesse.

Molte persone credono che il processo di fusione dei metalli richieda enormi strutture, praticamente fabbriche con un gran numero di dipendenti. Ma esiste ancora una tale professione come un gioielliere e metalli come oro, argento, platino e altri usati per realizzare gioielli delicati e squisiti, alcuni dei quali sono giustamente considerati vere opere d'arte. Un laboratorio di gioielleria è un'impresa che non tollera dimensioni eccessive. E il processo di fusione in essi è semplicemente necessario. Pertanto, qui è necessario un forno a induzione per la fusione dei metalli. Non è grande, molto efficiente e facile da maneggiare.

Il principio di funzionamento di un forno a induzione è un meraviglioso esempio di come un fenomeno indesiderabile viene utilizzato con maggiore efficienza. Le cosiddette correnti parassite di Foucault, che di solito interferiscono con qualsiasi tipo di ingegneria elettrica, qui mirano solo a un risultato positivo.

Affinché la struttura del metallo inizi a riscaldarsi e poi a fondersi, deve essere posta sotto queste stesse correnti di Foucault e sono formate in una bobina di induzione, che, in generale, è una fornace.

In poche parole, tutti sanno che durante il funzionamento, qualsiasi elettrodomestico inizia a riscaldarsi. Il forno a induzione per la fusione dei metalli sfrutta appieno questo effetto altrimenti indesiderabile.

Vantaggi rispetto ad altri tipi di forni fusori

I forni a induzione non sono l'unica invenzione utilizzata per fondere i metalli. Ci sono anche famosi focolari aperti, altiforni e altri tipi. Tuttavia, il forno che stiamo considerando presenta una serie di innegabili vantaggi rispetto a tutti gli altri.

• I forni a induzione possono essere abbastanza compatti e il loro posizionamento non causerà alcuna difficoltà.
• Alta velocità di fusione. Se altri forni per la fusione del metallo richiedono diverse ore solo per riscaldarsi, l'induzione fa fronte a questo diverse volte più velocemente.
• L'efficienza è solo leggermente inferiore al 100%.
• In base alla purezza della massa fusa, il forno a induzione occupa con sicurezza il primo posto. In altri dispositivi, il pezzo preparato per la fusione è a diretto contatto con l'elemento riscaldante, che spesso porta alla contaminazione. Le correnti di Foucault riscaldano il pezzo dall'interno, agendo sulla struttura molecolare del metallo, e nessun elemento laterale vi entra.

Quest'ultimo vantaggio è fondamentale in gioielleria, dove la frequenza del materiale ne esalta il valore e l'unicità.

Posizionamento del forno

Forno ad induzione compatto, a seconda delle dimensioni, può essere da pavimento e da tavolo. Qualunque opzione tu scelga, ci sono alcune regole di base per scegliere dove metterla.

• Nonostante la maneggevolezza del forno, è pur sempre un elettrodomestico che necessita di misure di sicurezza. E la prima cosa da considerare durante l'installazione è la disponibilità della corretta fonte di alimentazione corrispondente al modello del dispositivo.
• La capacità di eseguire una messa a terra di alta qualità.
• Fornitura di installazione con approvvigionamento idrico.
• I forni da tavolo richiedono una base stabile.
• Ma soprattutto, nulla dovrebbe interferire con il lavoro. Anche se il fuso non è troppo grande per volume e massa, la sua temperatura è superiore ai 1000 gradi e schizzarlo accidentalmente fuori dallo stampo significa infliggere lesioni molto gravi sia a se stessi che a ciò che è vicino.

Non c'è nulla da dire sul fatto che non dovrebbero esserci materiali combustibili e, ancor di più, esplosivi vicino a un forno a induzione funzionante. Ma è assolutamente necessario uno scudo antincendio raggiungibile a piedi.

Tipi di forni ad induzione

Sono ampiamente utilizzati due tipi di forni a induzione: a canale ea crogiolo. Differiscono solo nel modo in cui funzionano. Sotto tutti gli altri aspetti, compresi i vantaggi, tali forni fusori sono molto simili. Consideriamo ciascuna opzione separatamente:

• Forno a canale. Il principale vantaggio di questo tipo è un ciclo continuo. È possibile caricare una nuova porzione di materia prima e scaricare il metallo già fuso direttamente durante il riscaldamento. L'unica difficoltà può sorgere all'avvio. Il canale attraverso il quale verrà rimosso il metallo liquido dal forno deve essere riempito.
• Forno a crogiolo. A differenza della prima opzione, ogni porzione di metallo dovrà essere caricata separatamente. Questo è il punto. La materia prima viene posta in un crogiolo resistente al calore e posta all'interno dell'induttore. Dopo che il metallo si scioglie, viene drenato dal crogiolo e solo allora viene caricata la porzione successiva. Un tale forno è l'ideale per piccole officine in cui non sono richieste grandi masse di materie prime fuse.

Il vantaggio principale di entrambe le opzioni è la velocità di produzione. Tuttavia, anche qui vince la fornace a crogiolo. Inoltre, è del tutto possibile farlo da soli a casa.

Un forno a induzione fatto in casa non presenta alcuna difficoltà in modo che una persona normale che abbia almeno un po' di familiarità con l'ingegneria elettrica non possa assemblarlo. Ha solo tre blocchi principali:

• Generatore.
• Induttore.
• Crogiolo.

L'induttore è un avvolgimento di rame che puoi realizzare tu stesso. Il crogiolo dovrà essere ricercato o negli appositi magazzini, oppure ottenuto in altro modo. E come generatore può essere utilizzato: un inverter di saldatura, un transistor assemblato personalmente o un circuito di lampade.

Forno ad induzione su inverter di saldatura

L'opzione più semplice e più utilizzata. Gli sforzi dovranno essere spesi solo per la costruzione dell'induttore. Un tubo di rame a pareti sottili di 8-10 cm di diametro viene preso e piegato secondo lo schema desiderato. Le spire dovrebbero trovarsi a una distanza di 5-8 mm e il loro numero dipende dalle caratteristiche e dal diametro dell'inverter. L'induttore è fissato in una custodia di textolite o grafite e un crogiolo è posizionato all'interno dell'installazione.

forno a induzione a transistor

In questo caso, dovrai lavorare non solo con le mani, ma anche con la testa. E corri per i negozi alla ricerca dei pezzi di ricambio necessari. Dopotutto, avrai bisogno di transistor di diverse capacità, un paio di diodi, resistori, condensatori a film, due fili di rame di diverso spessore e un paio di anelli di induttanze.

• Prima del montaggio, è necessario tenere presente che il circuito risultante diventerà molto caldo durante il funzionamento. Pertanto, è necessario utilizzare dissipatori di calore abbastanza grandi.
• I condensatori sono raccolti in parallelo in una batteria.
• Il filo di rame con un diametro di 1,2 mm è avvolto sugli anelli dell'acceleratore. A seconda della potenza, i giri dovrebbero essere da 7 a 15.
• Su un oggetto cilindrico, di diametro adeguato alle dimensioni del crogiolo, vengono avvolti 7-8 spire di filo di rame del diametro di 2 mm. Le estremità del filo sono lasciate abbastanza a lungo per il collegamento.
• Secondo uno schema speciale, tutto è montato sulla scheda.
• La fonte di alimentazione può essere una batteria da 12 volt.
• Se necessario, puoi realizzare una custodia in textolite o grafite.
• La potenza del dispositivo è regolata aumentando o diminuendo i giri dell'avvolgimento dell'induttore.

Non è facile assemblare un dispositivo del genere da solo. E puoi intraprendere questo lavoro solo quando c'è fiducia nella correttezza delle tue azioni.

Forno a induzione con lampada

A differenza di uno a transistor, un forno a lampada risulterà molto più potente, il che significa che dovrai stare più attento sia con esso che con il circuito.

• 4 lampade a raggi collegate in parallelo genereranno correnti ad alta frequenza.
• Il filo di rame è piegato a spirale. La distanza tra le spire è di 5 mm o più. Le spire stesse hanno un diametro di 8-16 cm L'induttore deve essere di dimensioni tali che il crogiolo possa adattarsi facilmente all'interno.
• L'induttore è posto in un alloggiamento in materiale non conduttivo (textolite, grafite).
• Puoi mettere una spia al neon sulla custodia.
• Puoi anche includere un condensatore di sintonia nel circuito.

La fabbricazione di entrambi i circuiti richiede il possesso di alcune conoscenze, che si possono ottenere, ma è meglio che un vero specialista lo faccia.

Raffreddamento

Questa domanda è probabilmente la più difficile di tutte quelle che si pongono davanti a una persona che decide di assemblare autonomamente un apparecchio di fusione basato sul principio di induzione. Il fatto è che non è consigliabile mettere la ventola direttamente vicino al forno. Le parti metalliche ed elettriche del gruppo frigorifero possono influire negativamente sul funzionamento della stufa. Una ventola situata lontano potrebbe non fornire il raffreddamento necessario, il che porterà al surriscaldamento.

La seconda opzione è eseguire il raffreddamento ad acqua. Tuttavia, non solo è difficile eseguirlo a casa in modo qualitativo e corretto, ma non è nemmeno finanziariamente redditizio. In questo caso vale la pena considerare: non sarebbe più economico acquistare una versione industriale di un forno ad induzione, prodotto in fabbrica, nel rispetto di tutte le tecnologie necessarie?

Precauzioni di sicurezza durante la fusione del metallo in un forno a induzione

Non è necessario approfondire questo argomento, poiché quasi tutti conoscono le norme di sicurezza di base. È necessario soffermarsi solo su quei problemi che sono unici per questo tipo di apparecchiature.

• Cominciamo con la sicurezza personale. Quando si lavora con un forno a induzione, dovrebbe essere chiaro che le temperature qui sono molto elevate e questo è un rischio di ustioni. Inoltre, il dispositivo è elettrico e richiede maggiore attenzione.
• Se hai acquistato un forno finito, dovresti prestare attenzione al raggio di influenza del campo elettromagnetico. In caso contrario, orologi, telefoni, videocamere e altri gadget elettronici potrebbero iniziare a non funzionare o addirittura a rompersi.
• Gli indumenti da lavoro devono essere selezionati con elementi di fissaggio non metallici. La loro presenza, al contrario, influenzerà il funzionamento della fornace.
• Particolare attenzione a questo riguardo dovrebbe essere data al forno a lampada. Tutti gli elementi ad alta tensione devono essere nascosti nella custodia.

Naturalmente, è improbabile che tali apparecchiature siano utili in un appartamento di città, ma i radioamatori costantemente impegnati nella stagnatura e gli artigiani di gioielli non possono fare a meno di un forno a induzione. Per loro questa cosa è molto utile, si potrebbe dire insostituibile, e come aiuta nel loro lavoro, è meglio chiederselo.

La fusione del metallo per induzione è ampiamente utilizzata in vari settori: metallurgia, ingegneria, gioielleria. Un semplice forno a induzione per la fusione del metallo a casa può essere assemblato con le tue mani.

principio operativo
Il riscaldamento e la fusione dei metalli nei forni a induzione si verificano a causa del riscaldamento interno e dei cambiamenti nel reticolo cristallino del metallo quando le correnti parassite ad alta frequenza lo attraversano. Questo processo si basa sul fenomeno della risonanza, in cui le correnti parassite hanno un valore massimo. Per provocare il flusso di correnti parassite attraverso il metallo fuso, viene posizionato nella zona d'azione del campo elettromagnetico dell'induttore: la bobina. Può avere la forma di una spirale, una figura a otto o un trifoglio. La forma dell'induttore dipende dalle dimensioni e dalla forma del pezzo riscaldato.
La bobina dell'induttore è collegata a una sorgente di corrente alternata. Nei forni fusori industriali vengono utilizzate correnti di frequenza industriali di 50 Hz; per la fusione di piccoli volumi di metalli in gioielleria vengono utilizzati generatori ad alta frequenza, poiché sono più efficienti.

tipi
Le correnti parassite sono chiuse lungo un circuito limitato dal campo magnetico dell'induttore. Pertanto, il riscaldamento degli elementi conduttivi è possibile sia all'interno della bobina che dal suo lato esterno. Pertanto, i forni a induzione sono di due tipi:
canale, in cui i canali situati attorno all'induttore sono il contenitore per la fusione dei metalli e il nucleo si trova al suo interno;
crogiolo, usano un contenitore speciale - un crogiolo in materiale resistente al calore, solitamente rimovibile.

Il forno a canale è troppo grande e progettato per volumi industriali di fusione dei metalli. Viene utilizzato nella fusione di ghisa, alluminio e altri metalli non ferrosi. Il forno a crogiolo è abbastanza compatto, è utilizzato da gioiellieri, radioamatori, un tale forno può essere assemblato a mano e utilizzato a casa.

dispositivo
Un forno per la fusione dei metalli fatto in casa ha un design abbastanza semplice ed è composto da tre blocchi principali posti in un alloggiamento comune:
alternatore ad alta frequenza;
induttore: un avvolgimento a spirale in filo o tubo di rame, realizzato a mano;
crogiolo.

Il crogiolo è posto in un induttore, le estremità dell'avvolgimento sono collegate a una fonte di corrente. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento, attorno ad esso si forma un campo elettromagnetico con un vettore variabile. In un campo magnetico sorgono correnti parassite, dirette perpendicolarmente al suo vettore, e passano attraverso un anello chiuso all'interno dell'avvolgimento. Passano attraverso il metallo posto nel crogiolo, riscaldandolo fino al punto di fusione.

Forno ad induzione e suoi vantaggi:

Riscaldamento rapido e uniforme del metallo subito dopo l'accensione dell'unità;
direttività del riscaldamento: viene riscaldato solo il metallo e non l'intera installazione;
elevata velocità di fusione e omogeneità del fuso;
non c'è evaporazione dei componenti di lega del metallo;
l'installazione è ecologica e sicura.

Un inverter di saldatura può essere utilizzato come generatore di un forno a induzione per la fusione del metallo. Puoi anche assemblare il generatore secondo gli schemi seguenti con le tue mani.

Forno per la fusione dei metalli su inverter di saldatura
Questo design è semplice e sicuro poiché tutti gli inverter sono dotati di protezione da sovraccarico interna. L'intero assemblaggio del forno in questo caso si riduce alla realizzazione di un induttore con le proprie mani. Di solito viene eseguito sotto forma di una spirale da un tubo di rame a pareti sottili con un diametro di 8-10 mm. Viene piegato secondo una sagoma del diametro desiderato, posizionando le spire a una distanza di 5-8 mm. Il numero di giri va da 7 a 12, a seconda del diametro e delle caratteristiche dell'inverter. La resistenza totale dell'induttore deve essere tale da non provocare una sovracorrente nell'inverter, altrimenti verrà fatto scattare dalla protezione interna. L'induttore può essere montato in un alloggiamento in grafite o textolite e all'interno può essere installato un crogiolo. Puoi semplicemente posizionare l'induttore su una superficie resistente al calore. L'alloggiamento non deve condurre corrente, altrimenti i cortocircuiti di correnti parassite lo attraverseranno e la potenza dell'installazione diminuirà. Per lo stesso motivo, non è consigliabile posizionare oggetti estranei nella zona di fusione. Quando si lavora da un inverter di saldatura, il suo alloggiamento deve essere collegato a terra! La presa e il cablaggio devono essere dimensionati per la corrente assorbita dall'inverter.

Forno ad induzione a transistor: circuito

Esistono molti modi diversi per assemblare un riscaldatore a induzione con le tue mani.
Per assemblare l'installazione con le tue mani, avrai bisogno delle seguenti parti e materiali:
due transistori ad effetto di campo del tipo IRFZ44V;
due diodi UF4007 (può essere utilizzato anche UF4001)
resistore 470 Ohm, 1 W (puoi prendere due collegati in serie da 0,5 W ciascuno)
condensatori a film per 250 V: 3 pezzi con una capacità di 1 microfarad; 4 pezzi - 220 nF; 1 pezzo - 470 nF; 1 pezzo - 330 nF;
fili per avvolgimenti in rame con isolamento smaltato Ø1,2 mm;
fili per avvolgimenti in rame con isolamento smaltato Ø2 mm;
due squilli da induttanze prelevate da un alimentatore di computer.

* I transistor ad effetto di campo sono montati su radiatori. Poiché il circuito diventa molto caldo durante il funzionamento, i dissipatori di calore devono essere sufficientemente grandi. Puoi anche installarli su un radiatore, ma poi devi isolare i transistor dal metallo usando guarnizioni e rondelle in gomma e plastica.
* E' necessario realizzare due strozzature. Per la loro fabbricazione è necessario un filo di rame con un diametro di 1,2 mm, avvolto su anelli prelevati dall'alimentatore di qualsiasi computer. Questi anelli sono fatti di ferro ferromagnetico in polvere. Devono essere avvolti da 7 a 15 giri di filo, cercando di mantenere la distanza tra i giri.
* Raccogliere i condensatori di cui sopra in una batteria con una capacità totale di 4,7 microfarad. I condensatori sono collegati in parallelo.
* Eseguire l'avvolgimento dell'induttore di filo di rame con un diametro di 2 mm. 7-8 giri di avvolgimento vengono avvolti su un oggetto cilindrico adatto al diametro del crogiolo, lasciando estremità sufficientemente lunghe da collegarsi al circuito.
* Collegare gli elementi sulla scheda secondo lo schema. Come fonte di alimentazione viene utilizzata una batteria da 12 V, 7,2 A / h. La corrente nella modalità operativa è di circa 10 A, la capacità della batteria in questo caso è sufficiente per circa 40 minuti. Se necessario, il corpo del forno è realizzato in un materiale resistente al calore, ad esempio textolite. La potenza del dispositivo può essere modificata modificando il numero di giri dell'avvolgimento dell'induttore e il loro diametro.

Durante il funzionamento prolungato, gli elementi riscaldanti possono surriscaldarsi! Puoi usare una ventola per raffreddarli.

Forno a induzione con lampada

Un forno a induzione più potente per la fusione dei metalli può essere assemblato a mano utilizzando lampade elettroniche. Per generare corrente ad alta frequenza vengono utilizzate lampade a 4 raggi collegate in parallelo. Come induttore viene utilizzato un tubo di rame con un diametro di 10 mm. L'unità è dotata di un condensatore trimmer per il controllo della potenza. La frequenza sembra essere 27,12 MHz.

Per disegnare un diagramma, hai bisogno di:
4 tubi a vuoto - tetrodi, è possibile utilizzare 6L6, 6P3 o G807;
4 induttanze per 100 ... 1000 μH;
4 condensatori a 0,01 uF;
spia al neon;
condensatore di sintonia.

Assemblaggio del dispositivo fai-da-te:
1. Un induttore è costituito da un tubo di rame, piegandolo a forma di spirale. Il diametro delle spire è di 8-15 cm, la distanza tra le spire è di almeno 5 mm. Le estremità sono incasinate. Il diametro dell'induttore deve essere 10 mm maggiore del diametro del crogiolo posto all'interno.
2. Posizionare l'induttore nella custodia. Può essere realizzato in materiale non conduttivo resistente al calore o in metallo, fornendo isolamento termico ed elettrico dagli elementi del circuito.
3. Raccogliere cascate di lampade secondo lo schema con condensatori e induttanze. Le cascate sono collegate in parallelo.
4. Collegare una spia al neon: segnalerà che il circuito è pronto per il funzionamento. La lampada viene portata nell'alloggiamento di installazione.
5. Nel circuito è incluso un condensatore di sintonia di capacità variabile, la sua maniglia è anche visualizzata sulla custodia.

Forno a induzione - Raffreddamento del circuito

Gli impianti di fusione industriale sono dotati di un sistema di raffreddamento ad acqua forzata o antigelo. Il raffreddamento ad acqua a casa richiederà costi aggiuntivi paragonabili nel prezzo al costo dell'impianto di fusione dei metalli stesso. Il raffreddamento ad aria con ventola è possibile a condizione che la ventola sia sufficientemente remota. In caso contrario, l'avvolgimento metallico e altri elementi della ventola fungeranno da circuito aggiuntivo per la chiusura delle correnti parassite, che ridurranno l'efficienza dell'installazione. Anche gli elementi dei circuiti elettronici e delle lampade sono in grado di riscaldarsi attivamente. Per il loro raffreddamento sono previsti radiatori termoisolanti.

Misure di sicurezza sul lavoro
Il pericolo principale quando si lavora con un'installazione fatta in casa è il rischio di ustioni dagli elementi riscaldanti dell'installazione e dal metallo fuso.
Il circuito della lampada comprende elementi ad alta tensione, quindi deve essere collocato in un involucro chiuso, eliminando il contatto accidentale con gli elementi.
Il campo elettromagnetico può influenzare gli oggetti all'esterno della custodia dello strumento. Pertanto, prima del lavoro, è meglio indossare abiti senza elementi metallici, rimuovere dispositivi complessi dall'area di copertura: telefoni, fotocamere digitali.

Il forno a induzione per la fusione dei metalli in casa può essere utilizzato anche per riscaldare rapidamente elementi metallici, ad esempio quando sono stagnati o sagomati. Le caratteristiche delle unità presentate possono essere adattate a un'attività specifica modificando i parametri dell'induttore e il segnale di uscita dei gruppi elettrogeni: in questo modo è possibile ottenere la massima efficienza.

Per fondere il metallo su piccola scala, a volte è necessario un qualche tipo di dispositivo. Ciò è particolarmente acuto in officina o in piccole produzioni. Il più efficace al momento è un forno per la fusione dei metalli con un riscaldatore elettrico, ovvero l'induzione. Per la particolarità della sua struttura, può essere efficacemente utilizzato in fabbro e diventare uno strumento indispensabile nella fucina.

Dispositivo per forno a induzione

Il forno è composto da 3 elementi:

1. 1. Parte elettronico-elettrica.
2. 2. Induttore e crogiolo.
3. 3. sistema di raffreddamento dell'induttore.

Per assemblare un forno funzionante per la fusione dei metalli, è sufficiente assemblare un circuito elettrico funzionante e un sistema di raffreddamento ad induttore. L'opzione più semplice per fondere il metallo è mostrata nel video qui sotto. La fusione avviene nel controcampo elettromagnetico dell'induttore, che interagisce con le correnti elettro- parassite indotte nel metallo, che trattiene un pezzo di alluminio nello spazio dell'induttore.

Per fondere efficacemente il metallo, sono necessarie correnti di grande entità e alta frequenza dell'ordine di 400-600 Hz. La tensione di una normale presa domestica da 220 V ha dati sufficienti per fondere i metalli. È solo necessario trasformare 50 Hz in 400-600 Hz.
Qualsiasi schema per creare una bobina di Tesla è adatto a questo. Mi sono piaciuti i seguenti 2 schemi sulla lampada GU 80, GU 81 (M). E alimentando la lampada con un trasformatore ILO da un forno a microonde.

Questi circuiti sono progettati per una bobina di Tesla, ma un forno a induzione è eccellente da loro, è sufficiente invece della bobina secondaria L2 per posizionare un pezzo di ferro all'interno dell'avvolgimento primario L1.

La bobina primaria L1 o induttore è costituita da un tubo di rame avvolto in 5-6 spire, alle estremità del quale viene tagliata una filettatura per collegare il sistema di raffreddamento. Per la fusione levitazionale, l'ultimo giro dovrebbe essere fatto nella direzione opposta.
Il condensatore C2 sul primo circuito e identico ad esso sul secondo imposta la frequenza del generatore. Ad un valore di 1000 pF, la frequenza è di circa 400 kHz. Questo condensatore deve essere ceramico ad alta frequenza e progettato per un'alta tensione dell'ordine di 10 kV (KVI-2, KVI-3, K15U-1), altri tipi non sono adatti! Meglio mettere K15U. I condensatori possono essere collegati in parallelo. Vale anche la pena considerare la potenza per la quale sono progettati i condensatori (questo è scritto sulla custodia), prendilo con un margine. gli altri due condensatori KVI-3 e KVI-2 si riscaldano durante il funzionamento prolungato. Anche tutti gli altri condensatori sono presi dalle serie KVI-2, KVI-3, K15U-1, solo la capacità cambia nelle caratteristiche dei condensatori.
Ecco uno schema di come dovrebbe essere. Incorniciato 3 blocchi.

Il sistema di raffreddamento è costituito da una pompa con una portata di 60 l / min, un radiatore di qualsiasi auto VAZ e metto una normale ventola di raffreddamento domestica davanti al radiatore.

Il riscaldamento a induzione non è possibile senza l'utilizzo di tre elementi principali:

• induttore;
• Generatore;
• termosifone.

L'induttore è una bobina, solitamente realizzata in filo di rame, con la quale si genera un campo magnetico. Un alternatore viene utilizzato per produrre un flusso ad alta frequenza da un flusso di alimentazione domestica standard a 50 Hz. Un oggetto metallico viene utilizzato come elemento riscaldante, in grado di assorbire energia termica sotto l'influenza di un campo magnetico.

Se colleghi correttamente questi elementi, puoi ottenere un dispositivo ad alte prestazioni perfetto per riscaldare un liquido di raffreddamento e riscaldare una casa. Con l'aiuto di un generatore, viene fornita all'induttore una corrente elettrica con le caratteristiche necessarie, ad es. su una bobina di rame. Quando lo attraversa, il flusso di particelle cariche forma un campo magnetico.

Il principio di funzionamento dei riscaldatori a induzione si basa sulla presenza di correnti elettriche all'interno dei conduttori che appaiono sotto l'influenza dei campi magnetici.

La particolarità del campo è che ha la capacità di cambiare la direzione delle onde elettromagnetiche alle alte frequenze. Se un oggetto metallico viene posizionato in questo campo, inizierà a riscaldarsi senza contatto diretto con l'induttore sotto l'influenza delle correnti parassite create.

La corrente elettrica ad alta frequenza che scorre dall'inverter alla bobina di induzione crea un campo magnetico con un vettore di onde magnetiche in continua evoluzione. Il metallo posto in questo campo si riscalda rapidamente

La mancanza di contatto consente di rendere trascurabili le perdite di energia durante il passaggio da un tipo all'altro, il che spiega l'aumento dell'efficienza delle caldaie a induzione.

Per riscaldare l'acqua per il circuito di riscaldamento, è sufficiente assicurarne il contatto con un riscaldatore metallico. Spesso come elemento riscaldante viene utilizzato un tubo di metallo, attraverso il quale viene semplicemente fatto passare un flusso d'acqua. L'acqua raffredda contemporaneamente il riscaldatore, aumentando notevolmente la sua durata.

L'elettromagnete di un dispositivo a induzione si ottiene avvolgendo un filo attorno all'anima di un ferromagnete. La bobina di induzione risultante si riscalda e trasferisce il calore al corpo riscaldato o al liquido di raffreddamento che scorre nelle vicinanze attraverso lo scambiatore di calore

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Principio operativo

Quest'ultima opzione, più comunemente utilizzata nelle caldaie per riscaldamento, è diventata richiesta per la semplicità della sua implementazione. Il principio di funzionamento dell'unità di riscaldamento a induzione si basa sul trasferimento dell'energia del campo magnetico al liquido di raffreddamento (acqua). Il campo magnetico si forma nell'induttore. La corrente alternata, passando attraverso la bobina, crea correnti parassite che trasformano l'energia in calore.

Il principio di funzionamento dell'installazione del riscaldamento a induzione

L'acqua fornita attraverso il tubo inferiore alla caldaia viene riscaldata dal trasferimento di energia ed esce attraverso il tubo superiore, entrando ulteriormente nell'impianto di riscaldamento. Una pompa incorporata viene utilizzata per creare pressione. L'acqua in costante circolazione nella caldaia non consente il surriscaldamento degli elementi. Inoltre, durante il funzionamento, il termovettore vibra (a basso livello di rumorosità), per cui sono impossibili i depositi di calcare sulle pareti interne della caldaia.

I riscaldatori a induzione possono essere implementati in vari modi.

Calcolo della potenza

Poiché il metodo a induzione della fusione dell'acciaio è meno costoso di metodi simili basati sull'uso di olio combustibile, carbone e altri vettori energetici, il calcolo di un forno a induzione inizia con il calcolo della potenza dell'unità.

La potenza del forno a induzione è suddivisa in attiva e utile, ognuna ha la sua formula.

Come input devi sapere:

• la capacità del forno, nel caso considerato ad esempio, è pari a 8 tonnellate;
• potenza dell'unità (viene preso il suo valore massimo) - 1300 kW;
• frequenza corrente - 50 Hz;
• la produttività dell'impianto del forno è di 6 tonnellate all'ora.

È inoltre necessario tenere conto del metallo o della lega fusa: per condizione è lo zinco. Questo è un punto importante, il bilancio termico della fusione della ghisa in un forno a induzione, così come di altre leghe.

Potenza utile, che viene ceduta al metallo liquido:

• Рpol \u003d Wtheor × t × P,
• Indipendentemente dal - consumo di energia specifico, è teorico e mostra il surriscaldamento del metallo di 10°C;
• P - produttività dell'impianto del forno, t/h;
• t - temperatura di surriscaldamento di una lega o di una billetta di metallo in un forno a bagno, 0С
• Рpol \u003d 0,298 × 800 × 5,5 \u003d 1430,4 kW.

Potenza attiva:

• P \u003d Rpol / Yuterm,
• Rpol - tratto dalla formula precedente, kW;
• Yuterm: l'efficienza del forno di fonderia, i suoi limiti vanno da 0,7 a 0,85, in media richiedono 0,76.
• P \u003d 1311.2 / 0.76 \u003d 1892.1 kW, il valore viene arrotondato a 1900 kW.

Nella fase finale, viene calcolata la potenza dell'induttore:

• Buccia \u003d P / N,
• P è la potenza attiva dell'impianto del forno, kW;
• N è il numero di induttori previsti sul forno.
• Buccia \u003d 1900 / 2 \u003d 950 kW.

Il consumo di energia di un forno a induzione durante la fusione dell'acciaio dipende dalle sue prestazioni e dal tipo di induttore.

Componenti del forno

Quindi, se sei interessato a un mini-forno a induzione fai-da-te, allora è importante sapere che il suo elemento principale è una serpentina di riscaldamento. Nel caso di una versione fatta in casa, è sufficiente utilizzare un induttore costituito da un tubo di rame nudo con un diametro di 10 mm

Per l'induttore viene utilizzato un diametro interno di 80-150 mm e il numero di giri è 8-10. È importante che le spire non si tocchino e la distanza tra loro sia di 5-7 mm. Parti dell'induttore non devono entrare in contatto con il suo schermo, la distanza minima deve essere di 50 mm.

Se hai intenzione di realizzare un forno a induzione fai-da-te, dovresti sapere che l'acqua o l'antigelo stanno raffreddando gli induttori su scala industriale. In caso di bassa potenza e breve funzionamento del dispositivo creato, è possibile fare a meno del raffreddamento. Ma durante il funzionamento, l'induttore diventa molto caldo e il calcare sul rame non solo può ridurre drasticamente l'efficienza del dispositivo, ma può anche portare a una perdita completa delle sue prestazioni. È impossibile realizzare un induttore con il raffreddamento da solo, quindi dovrà essere sostituito regolarmente. Il raffreddamento ad aria forzata non deve essere utilizzato, in quanto il caso di una ventola posta vicino alla batteria "attirerà" EMF su di sé, il che comporterà il surriscaldamento e una diminuzione dell'efficienza del forno.

Il problema del riscaldamento a induzione di pezzi realizzati con materiali magnetici

Se l'inverter per il riscaldamento a induzione non è un auto-oscillatore, non ha un circuito di autotuning (PLL) e funziona da un oscillatore master esterno (ad una frequenza prossima alla frequenza di risonanza dell'oscillatore "induttore - banco di condensatori di compensazione" circuito). Nel momento in cui un pezzo in materiale magnetico viene introdotto nell'induttore (se le dimensioni del pezzo sono sufficientemente grandi e commisurate alle dimensioni dell'induttore), l'induttanza dell'induttore aumenta bruscamente, il che porta ad una brusca diminuzione del frequenza di risonanza naturale del circuito oscillatorio e sua deviazione dalla frequenza dell'oscillatore master. Il circuito esce di risonanza con l'oscillatore principale, il che porta ad un aumento della sua resistenza e una brusca diminuzione della potenza trasmessa al pezzo. Se l'alimentazione dell'unità è controllata da un alimentatore esterno, la reazione naturale dell'operatore è aumentare la tensione di alimentazione dell'unità. Quando il pezzo viene riscaldato al punto di Curie, le sue proprietà magnetiche scompaiono, la frequenza naturale del circuito oscillatorio ritorna alla frequenza dell'oscillatore principale. La resistenza del circuito diminuisce bruscamente, il consumo di corrente aumenta bruscamente. Se l'operatore non ha il tempo di rimuovere la tensione di alimentazione aumentata, l'unità si surriscalda e si guasta.
Se l'impianto è dotato di un sistema di controllo automatico, allora il sistema di controllo deve monitorare il passaggio attraverso il punto Curie e ridurre automaticamente la frequenza dell'oscillatore master, adeguandolo alla risonanza con il circuito oscillatorio (o ridurre la potenza erogata se la frequenza il cambiamento è inaccettabile).

Se i materiali non magnetici vengono riscaldati, quanto sopra non ha importanza. L'introduzione di un pezzo da un materiale non magnetico nell'induttore praticamente non cambia l'induttanza dell'induttore e non sposta la frequenza di risonanza del circuito oscillatorio di lavoro e non è necessario un sistema di controllo.

Se le dimensioni del pezzo sono molto più piccole delle dimensioni dell'induttore, anche la risonanza del circuito di lavoro non viene spostata di molto.

cucine a induzione

Articolo principale: Fornello a induzione

Fornello a induzione- un fornello elettrico da cucina che riscalda utensili metallici con correnti parassite indotte generate da un campo magnetico ad alta frequenza, con una frequenza di 20-100 kHz.

Tale stufa ha un'efficienza maggiore rispetto agli elementi riscaldanti delle stufe elettriche, poiché viene speso meno calore per riscaldare il corpo e inoltre, non vi è alcun periodo di accelerazione e raffreddamento (quando l'energia generata, ma non assorbita dalle stoviglie, viene sprecata ).

Forni fusori a induzione

Articolo principale: Forno a induzione

Forni fusori a induzione (senza contatto) - forni elettrici per la fusione e il surriscaldamento dei metalli, in cui il riscaldamento avviene a causa di correnti parassite che si verificano in un crogiolo di metallo (e metallo) o solo in metallo (se il crogiolo non è di metallo; questo metodo di riscaldamento è più efficiente se il crogiolo è poco isolato).

Viene utilizzato nelle fonderie di fabbriche, nonché nelle officine di microfusione e nelle officine di riparazione di impianti di costruzione di macchine per ottenere getti di acciaio di alta qualità. È possibile fondere metalli non ferrosi (bronzo, ottone, alluminio) e loro leghe in un crogiolo di grafite. Il forno a induzione funziona secondo il principio di un trasformatore, in cui l'avvolgimento primario è un induttore raffreddato ad acqua, il secondario e allo stesso tempo il carico è il metallo nel crogiolo. Il riscaldamento e la fusione del metallo si verificano a causa delle correnti che vi scorrono, che sorgono sotto l'influenza del campo elettromagnetico creato dall'induttore.

Storia del riscaldamento a induzione

La scoperta dell'induzione elettromagnetica nel 1831 appartiene a Michael Faraday. Quando un conduttore si muove nel campo di un magnete, in esso viene indotto un EMF, proprio come quando si muove un magnete, le cui linee di forza intersecano il circuito conduttore. La corrente nel circuito è chiamata induttiva. Le invenzioni di molti dispositivi si basano sulla legge dell'induzione elettromagnetica, comprese quelle determinanti: generatori e trasformatori che generano e distribuiscono energia elettrica, che è la base fondamentale dell'intera industria elettrica.

Nel 1841 James Joule (e, indipendentemente da lui, Emil Lenz) formulò una valutazione quantitativa dell'effetto termico della corrente elettrica: “La potenza del calore rilasciata per unità di volume del mezzo durante il flusso di corrente elettrica è proporzionale al prodotto della densità della corrente elettrica e dell'intensità del campo elettrico” (legge di Joule - Lenz). L'effetto termico della corrente indotta ha dato origine alla ricerca di dispositivi per il riscaldamento senza contatto dei metalli. I primi esperimenti sul riscaldamento dell'acciaio mediante corrente induttiva sono stati effettuati da E. Colby negli Stati Uniti.

Il primo cosiddetto operativo con successo. Il forno a induzione a canale per la fusione dell'acciaio è stato costruito nel 1900 da Benedicks Bultfabrik a Gysing, in Svezia. Nella rispettabile rivista dell'epoca "THE ENGINEER" l'8 luglio 1904 apparve il famoso, dove l'ingegnere inventore svedese F. A. Kjellin parla del suo sviluppo. Il forno era alimentato da un trasformatore monofase. La fusione avveniva in un crogiolo a forma di anello, il metallo in esso contenuto rappresentava l'avvolgimento secondario di un trasformatore alimentato da una corrente di 50-60 Hz.

Il primo forno da 78 kW fu messo in funzione il 18 marzo 1900 e si rivelò molto antieconomico, poiché la capacità di fusione era di soli 270 kg di acciaio al giorno. Il forno successivo fu prodotto nel novembre dello stesso anno con una capacità di 58 kW e una capacità di 100 kg per l'acciaio. Il forno ha mostrato un'elevata redditività, la capacità di fusione era compresa tra 600 e 700 kg di acciaio al giorno. Tuttavia, l'usura dovuta alle fluttuazioni termiche era a un livello inaccettabile, frequenti cambi di rivestimento hanno ridotto l'efficienza risultante.

L'inventore è giunto alla conclusione che per ottenere le massime prestazioni di fusione è necessario lasciare una parte significativa del fuso durante lo scarico, il che evita molti problemi, inclusa l'usura del rivestimento. Questo metodo di fusione dell'acciaio con un residuo, che iniziò a essere chiamato "palude", è sopravvissuto fino ad oggi in alcune industrie in cui vengono utilizzati forni di grande capacità.

Nel maggio 1902 fu messo in funzione un forno notevolmente migliorato con una capacità di 1800 kg, la portata era di 1000-1100 kg, il saldo era di 700-800 kg, la potenza era di 165 kW, la capacità di fusione dell'acciaio poteva arrivare fino a 4100 kg al giorno! Un tale risultato di consumo energetico di 970 kWh/t colpisce per la sua efficienza, che non è molto inferiore alla moderna produttività di circa 650 kWh/t. Secondo i calcoli dell'inventore, su un consumo di 165 kW, 87,5 kW andavano in perdita, la potenza termica utile era di 77,5 kW e si otteneva un rendimento complessivo molto elevato del 47%. La redditività è spiegata dal design ad anello del crogiolo, che ha permesso di realizzare un induttore multigiro con bassa corrente e alta tensione - 3000 V. I moderni forni con un crogiolo cilindrico sono molto più compatti, richiedono meno investimenti di capitale, sono più facili per operare, dotato di molti miglioramenti in cento anni del loro sviluppo, ma l'efficienza è aumentata insignificante. È vero, l'inventore nella sua pubblicazione ha ignorato il fatto che l'elettricità non viene pagata per la potenza attiva, ma per la piena potenza, che a una frequenza di 50-60 Hz è circa il doppio della potenza attiva. E nei forni moderni, la potenza reattiva è compensata da un banco di condensatori.

Con la sua invenzione, l'ingegnere F. A. Kjellin ha gettato le basi per lo sviluppo di forni industriali a canale per la fusione di metalli non ferrosi e acciaio nei paesi industriali dell'Europa e dell'America. Il passaggio dai forni a canale 50-60 Hz ai moderni forni a crogiolo ad alta frequenza è durato dal 1900 al 1940.

Sistema di riscaldamento

Per realizzare un riscaldatore a induzione, artigiani esperti utilizzano un semplice inverter di saldatura che converte la tensione continua in tensione alternata. In questi casi viene utilizzato un cavo con una sezione trasversale di 6-8 mm, ma non standard per saldatrici di 2,5 mm.

Tali sistemi di riscaldamento devono essere necessariamente di tipo chiuso e il controllo è automatico. Per un'altra sicurezza, è necessaria una pompa che circolerà attraverso il sistema, nonché una valvola di sfiato dell'aria. Tale riscaldatore deve essere protetto dai mobili in legno, nonché dal pavimento e dal soffitto di almeno 1 metro.

Attuazione a domicilio

Il riscaldamento a induzione non ha ancora sufficientemente conquistato il mercato a causa dell'alto costo dell'impianto di riscaldamento stesso. Quindi, ad esempio, per le imprese industriali, un tale sistema costerà 100.000 rubli, per uso domestico - da 25.000 rubli. e superiore. Pertanto, l'interesse per i circuiti che ti consentono di creare un riscaldatore a induzione fatto in casa con le tue mani è abbastanza comprensibile.

caldaia ad induzione per riscaldamento

Basato su trasformatore

L'elemento principale del sistema di riscaldamento a induzione con trasformatore sarà il dispositivo stesso, che ha un avvolgimento primario e uno secondario. I flussi di vortice si formeranno nell'avvolgimento primario e creeranno un campo di induzione elettromagnetica. Questo campo interesserà il secondario, che è, di fatto, un riscaldatore a induzione, implementato fisicamente sotto forma di corpo caldaia di riscaldamento. È l'avvolgimento secondario cortocircuitato che trasferisce energia al liquido di raffreddamento.

Avvolgimento secondario in cortocircuito del trasformatore

Gli elementi principali dell'impianto di riscaldamento a induzione sono:

• nucleo;
• avvolgimento;
• due tipi di isolamento: isolamento termico ed elettrico.

Il nucleo è costituito da due tubi ferrimagnetici di diverso diametro con uno spessore della parete di almeno 10 mm, saldati l'uno nell'altro. Lungo il tubo esterno è realizzato un avvolgimento toroidale di filo di rame. È necessario imporre da 85 a 100 giri a parità di distanza tra i giri. La corrente alternata, variabile nel tempo, crea flussi vorticosi in un circuito chiuso, che riscaldano il nucleo, e quindi il liquido di raffreddamento, mediante riscaldamento a induzione.

Utilizzo di inverter per saldatura ad alta frequenza

Un riscaldatore a induzione può essere creato utilizzando un inverter di saldatura, in cui i componenti principali del circuito sono un alternatore, un induttore e un elemento riscaldante.

Il generatore viene utilizzato per convertire la frequenza di rete standard di 50 Hz in una corrente di frequenza superiore. Questa corrente modulata viene applicata a un induttore cilindrico, dove il filo di rame viene utilizzato come avvolgimento.

Filo di rame per avvolgimento

La bobina crea un campo magnetico alternato, il cui vettore cambia con la frequenza impostata dal generatore. Le correnti parassite create, indotte dal campo magnetico, riscaldano l'elemento metallico, che trasferisce energia al liquido di raffreddamento. Pertanto, viene implementato un altro schema di riscaldamento a induzione fai-da-te.

Un elemento riscaldante può anche essere creato con le tue mani da un filo metallico tagliato lungo circa 5 mm e un pezzo di un tubo polimerico in cui è posizionato il metallo. Quando si installano le valvole nella parte superiore e inferiore del tubo, controllare la densità di riempimento: non dovrebbe esserci spazio libero. Secondo lo schema, circa 100 giri di cablaggio in rame sono sovrapposti alla parte superiore del tubo, che è l'induttore collegato ai terminali del generatore. Il riscaldamento a induzione del filo di rame si verifica a causa di correnti parassite generate da un campo magnetico alternato.

Nota: i riscaldatori a induzione fai-da-te possono essere realizzati secondo qualsiasi schema, la cosa principale da ricordare è che è importante eseguire un isolamento termico affidabile, altrimenti l'efficienza del sistema di riscaldamento diminuirà in modo significativo. .

Vantaggi e svantaggi del dispositivo

I "plus" del riscaldatore a induzione a vortice sono numerosi. Questo è un circuito semplice per l'autoproduzione, maggiore affidabilità, alta efficienza, costi energetici relativamente bassi, lunga durata, bassa probabilità di guasti, ecc.

Le prestazioni del dispositivo possono essere significative; unità di questo tipo sono utilizzate con successo nell'industria metallurgica. In termini di velocità di riscaldamento del liquido di raffreddamento, i dispositivi di questo tipo competono con sicurezza con le tradizionali caldaie elettriche, la temperatura dell'acqua nel sistema raggiunge rapidamente il livello richiesto.

Durante il funzionamento della caldaia a induzione, il riscaldatore vibra leggermente. Questa vibrazione rimuove il calcare e altri possibili contaminanti dalle pareti del tubo metallico, quindi un dispositivo del genere deve essere pulito raramente. Naturalmente, l'impianto di riscaldamento deve essere protetto da questi contaminanti con un filtro meccanico.

La bobina di induzione riscalda il metallo (tubo o pezzi di filo) posto al suo interno utilizzando correnti parassite ad alta frequenza, il contatto non è necessario

Il contatto costante con l'acqua riduce anche al minimo la probabilità di esaurimento del riscaldatore, che è un problema abbastanza comune per le caldaie tradizionali con elementi riscaldanti. Nonostante le vibrazioni, la caldaia funziona in modo eccezionalmente silenzioso, non è necessario un ulteriore isolamento acustico nel luogo di installazione del dispositivo.

Anche le caldaie a induzione vanno bene perché non perdono quasi mai, se solo l'installazione dell'impianto viene eseguita correttamente. L'assenza di perdite è dovuta al metodo senza contatto di trasferimento dell'energia termica al riscaldatore. Il liquido di raffreddamento che utilizza la tecnologia sopra descritta può essere riscaldato quasi allo stato di vapore.

Ciò fornisce una convezione termica sufficiente per stimolare un movimento efficiente del liquido di raffreddamento attraverso i tubi. Nella maggior parte dei casi, l'impianto di riscaldamento non dovrà essere dotato di una pompa di circolazione, anche se tutto dipende dalle caratteristiche e dalla disposizione di un particolare impianto di riscaldamento.

A volte è necessaria una pompa di circolazione. L'installazione del dispositivo è relativamente semplice. Anche se ciò richiederà alcune abilità nell'installazione di apparecchi elettrici e tubi di riscaldamento.

Ma questo dispositivo conveniente e affidabile presenta una serie di carenze, che dovrebbero anche essere considerate. Ad esempio, la caldaia riscalda non solo il liquido di raffreddamento, ma anche l'intero spazio di lavoro che lo circonda. È necessario assegnare una stanza separata per tale unità e rimuovere tutti i corpi estranei da essa. Per una persona, anche una lunga permanenza nelle immediate vicinanze di una caldaia funzionante può essere pericoloso.

I riscaldatori a induzione richiedono elettricità per funzionare. Sia le apparecchiature fatte in casa che quelle fabbricate in fabbrica sono collegate a una rete CA domestica.

Il dispositivo richiede elettricità per funzionare. Nelle zone dove non c'è libero accesso a questo beneficio della civiltà, la caldaia a induzione sarà inutile. Sì, e in caso di frequenti interruzioni di corrente, dimostrerà una bassa efficienza.

Se lo strumento non viene maneggiato con cura, può verificarsi un'esplosione.

Se il liquido di raffreddamento è surriscaldato, si trasformerà in vapore. Di conseguenza, la pressione nel sistema aumenterà notevolmente, cosa che i tubi semplicemente non possono sopportare, scoppieranno. Pertanto, per il normale funzionamento del sistema, il dispositivo dovrebbe essere dotato almeno di un manometro e, ancora meglio, di un dispositivo di arresto di emergenza, un termostato, ecc.

Tutto ciò può aumentare significativamente il costo di una caldaia a induzione fatta in casa. Sebbene il dispositivo sia considerato praticamente silenzioso, non è sempre così. Alcuni modelli, per vari motivi, potrebbero ancora fare rumore. Per un dispositivo autoprodotto, la probabilità di un tale risultato aumenta.

Nella progettazione di riscaldatori a induzione sia fabbricati in fabbrica che fatti in casa, non ci sono praticamente componenti soggetti a usura. Durano a lungo e funzionano perfettamente.

Caldaie a induzione fatte in casa

Lo schema più semplice del dispositivo, che è assemblato, consiste in un pezzo di tubo di plastica, nella cui cavità sono posti vari elementi metallici per creare un nucleo. Può essere un sottile filo inossidabile arrotolato in palline, tagliato in piccoli pezzi di filo - vergella con un diametro di 6-8 mm, o anche un trapano con un diametro corrispondente alla dimensione interna del tubo. All'esterno, sono incollati dei bastoncini in fibra di vetro e su di essi è avvolto un filo di 1,5-1,7 mm di spessore con isolamento in vetro. La lunghezza del filo è di circa 11 M. La tecnologia di fabbricazione può essere studiata guardando il video:

Quindi è stato testato un riscaldatore a induzione fatto in casa riempiendolo di acqua e collegandolo a un piano cottura a induzione ORION di fabbrica con una potenza di 2 kW anziché un induttore standard. I risultati del test sono mostrati nel seguente video:

Altri maestri consigliano di prendere come fonte un inverter di saldatura a bassa potenza collegando i terminali dell'avvolgimento secondario ai terminali della bobina. Se studi attentamente il lavoro svolto dall'autore, sorgono le seguenti conclusioni:

• L'autore ha fatto un buon lavoro e il suo prodotto, ovviamente, funziona.
• Non sono stati effettuati calcoli per lo spessore del filo, il numero e il diametro delle spire della bobina. I parametri di avvolgimento sono stati presi per analogia con il piano cottura, rispettivamente, lo scaldabagno a induzione risulterà non superiore a 2 kW.
• Nel migliore dei casi, un'unità fatta in casa sarà in grado di riscaldare l'acqua per due radiatori di riscaldamento da 1 kW ciascuno, questo è sufficiente per riscaldare una stanza. Nel peggiore dei casi, il riscaldamento sarà debole o scomparirà del tutto, perché i test sono stati eseguiti senza flusso di refrigerante.

È difficile trarre conclusioni più accurate a causa della mancanza di informazioni su ulteriori test del dispositivo. Un altro modo per organizzare autonomamente il riscaldamento dell'acqua a induzione per il riscaldamento è mostrato nel seguente video:

Un radiatore saldato da più tubi metallici funge da nucleo esterno per le correnti parassite create dalla bobina dello stesso piano a induzione. Le conclusioni sono le seguenti:

• La potenza termica del riscaldatore risultante non supera la potenza elettrica del pannello.
• Il numero e la dimensione dei tubi sono stati scelti a caso, ma hanno fornito una superficie sufficiente per il trasferimento del calore generato dalle correnti parassite.
• Questo schema del riscaldatore a induzione si è rivelato efficace nel caso specifico in cui l'appartamento è circondato dai locali di altri appartamenti riscaldati. Inoltre, l'autore non ha mostrato il funzionamento dell'installazione nella stagione fredda con la fissazione della temperatura dell'aria nelle stanze.

Per confermare le conclusioni tratte, si propone di guardare un video in cui l'autore ha cercato di utilizzare un riscaldatore simile in un edificio isolato separato:

Principio operativo

Il riscaldamento a induzione è il riscaldamento dei materiali mediante correnti elettriche indotte da un campo magnetico alternato. Pertanto, questo è il riscaldamento di prodotti realizzati con materiali conduttivi (conduttori) dal campo magnetico degli induttori (fonti di un campo magnetico alternato).

Il riscaldamento a induzione viene eseguito come segue. Un pezzo elettricamente conduttivo (metallo, grafite) viene posizionato nel cosiddetto induttore, che è uno o più giri di filo (il più delle volte rame). Potenti correnti di varie frequenze (da decine di Hz a diversi MHz) vengono indotte nell'induttore con l'aiuto di un generatore speciale, a seguito del quale si forma un campo elettromagnetico attorno all'induttore. Il campo elettromagnetico induce correnti parassite nel pezzo. Le correnti parassite riscaldano il pezzo sotto l'azione del calore Joule.

Il sistema induttore vuoto è un trasformatore senza nucleo in cui l'induttore è l'avvolgimento primario. Il pezzo è, per così dire, un avvolgimento secondario, cortocircuitato. Il flusso magnetico tra gli avvolgimenti si chiude nell'aria.

Ad alta frequenza, le correnti parassite vengono spostate dal campo magnetico da esse formato in sottili strati superficiali del pezzo Δ ​​(effetto pelle), a causa del quale la loro densità aumenta notevolmente e il pezzo viene riscaldato. Gli strati sottostanti del metallo vengono riscaldati a causa della conduttività termica. Non è la corrente che è importante, ma l'elevata densità di corrente. Nello strato cutaneo Δ, la densità di corrente aumenta e volte rispetto alla densità di corrente nel pezzo, mentre l'86,4% del calore del rilascio di calore totale viene rilasciato nello strato di pelle. La profondità dello strato cutaneo dipende dalla frequenza di radiazione: maggiore è la frequenza, più sottile è lo strato cutaneo. Dipende anche dalla permeabilità magnetica relativa μ del materiale del pezzo.

Per ferro, cobalto, nichel e leghe magnetiche a temperature inferiori al punto di Curie  , μ ha un valore da diverse centinaia a decine di migliaia. Per altri materiali (fusi, metalli non ferrosi, eutettici liquidi bassofondenti, grafite, ceramica elettricamente conduttiva, ecc.), μ è approssimativamente uguale a uno.

Formula per calcolare la profondità della pelle in mm:

Δ = 103ρμπf (\ displaystyle \ Delta = 10 ^ (3) (\ sqrt (\ frac (\ rho) (\ mu \ pi f)}}),

dove ρ - resistenza elettrica specifica del materiale del pezzo alla temperatura di lavorazione, Ohm m, f- frequenza del campo elettromagnetico generato dall'induttore, Hz.

Ad esempio, a una frequenza di 2 MHz, la profondità della pelle per il rame è di circa 0,047 mm, per il ferro ≈ 0,0001 mm.

L'induttore diventa molto caldo durante il funzionamento, poiché assorbe la propria radiazione. Inoltre, assorbe la radiazione di calore da un pezzo caldo. Producono induttori da tubi di rame raffreddati ad acqua. L'acqua viene fornita mediante aspirazione: ciò garantisce sicurezza in caso di ustione o altra depressurizzazione dell'induttore.

Principio operativo

L'unità di fusione del forno a induzione viene utilizzata per riscaldare un'ampia varietà di metalli e leghe. Il design classico è composto dai seguenti elementi:

1. Pompa di scarico.
2. Induttore raffreddato ad acqua.
3. Struttura in acciaio inox o alluminio.
4. Area di contatto.
5. Focolare in cemento resistente al calore.
6. Supporto con cilindro idraulico e gruppo cuscinetto.

Il principio di funzionamento si basa sulla creazione di correnti di Foucault indotte dai parassiti. Di norma, durante il funzionamento degli elettrodomestici, tali correnti causano guasti, ma in questo caso vengono utilizzate per riscaldare la carica alla temperatura richiesta. Quasi tutta l'elettronica inizia a riscaldarsi durante il funzionamento. Questo fattore negativo nell'uso dell'elettricità viene utilizzato al massimo delle sue potenzialità.

Vantaggi del dispositivo

Il forno fusorio a induzione è stato utilizzato relativamente di recente. Famosi forni a focolare aperto, altiforni e altri tipi di apparecchiature sono installati nei siti di produzione. Un tale forno di fusione dei metalli presenta i seguenti vantaggi:

1. L'applicazione del principio dell'induzione consente di rendere l'apparecchiatura compatta. Ecco perché non ci sono problemi con il loro posizionamento in stanze piccole. Un esempio sono gli altiforni, che possono essere installati solo in locali preparati.
2. I risultati degli studi condotti indicano che l'efficienza è quasi del 100%.
3. Alta velocità di fusione. L'alto indice di efficienza determina che ci vuole molto meno tempo per riscaldare il metallo rispetto ad altri forni.
4. Alcuni forni durante la fusione possono portare a un cambiamento nella composizione chimica del metallo. L'induzione occupa il primo posto in termini di purezza del fuso. Le correnti di Foucault generate riscaldano il pezzo dall'interno, eliminando la possibilità che varie impurità entrino nella composizione.

È quest'ultimo vantaggio che determina la diffusione del forno a induzione in gioielleria, poiché anche una piccola concentrazione di corpi estranei può influire negativamente sul risultato.

A causa del fatto che M. Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione elettromagnetica nel 1831, il mondo vide un gran numero di dispositivi che riscaldano l'acqua e altri mezzi.

Poiché questa scoperta è stata realizzata, le persone la usano quotidianamente nella vita di tutti i giorni:

• Bollitore elettrico con scalda disco per il riscaldamento dell'acqua;
• Forno multicucina;
• piano cottura a induzione;
• Microonde (fornello);
• Stufa;
• Colonna riscaldante.

Inoltre, l'apertura viene applicata all'estrusore (non meccanico). In precedenza, era ampiamente utilizzato nella metallurgia e in altri settori legati alla lavorazione dei metalli. La caldaia induttiva di fabbrica funziona secondo il principio dell'azione delle correnti parassite su un nucleo speciale situato all'interno della bobina. Le correnti parassite di Foucault sono superficiali, quindi è meglio prendere un tubo metallico cavo come nucleo, attraverso il quale passa l'elemento di raffreddamento.

Il verificarsi di correnti elettriche si verifica a causa della fornitura di una tensione alternata all'avvolgimento, provocando la comparsa di un campo magnetico elettrico alternato, che cambia i potenziali 50 volte / sec. alla frequenza industriale standard di 50 Hz.

Allo stesso tempo, la bobina di induzione Ruhmkorff è progettata in modo tale da poter essere collegata direttamente alla rete CA. Nella produzione, per tale riscaldamento vengono utilizzate correnti elettriche ad alta frequenza - fino a 1 MHz, quindi è piuttosto difficile ottenere il funzionamento del dispositivo a 50 Hz. Lo spessore del filo e il numero di spire utilizzate dal dispositivo sono calcolati separatamente per ciascuna unità secondo un metodo speciale per la potenza termica richiesta. Un'unità potente fatta in casa deve funzionare in modo efficiente, riscaldare rapidamente l'acqua che scorre attraverso il tubo e non riscaldarsi.

Le organizzazioni investono molto nello sviluppo e nell'implementazione di tali prodotti, quindi:

• Tutti i compiti vengono risolti con successo;
• L'efficienza del dispositivo di riscaldamento è del 98%;
• Funziona senza interruzioni.

Oltre alla massima efficienza, non si può non attirare la velocità con cui avviene il riscaldamento del fluido che passa attraverso il nucleo. Sulla fig. si propone uno schema di funzionamento di uno scaldabagno ad induzione realizzato presso l'impianto. Tale schema ha un'unità del marchio VIN, prodotta dallo stabilimento di Izhevsk.

Per quanto tempo funzionerà l'unità dipende esclusivamente dalla tenuta della custodia e dall'isolamento delle spire del filo non danneggiato, e questo è un periodo piuttosto significativo, secondo il produttore, fino a 30 anni.

Per tutti questi vantaggi, che il dispositivo ha al 100%, è necessario pagare un sacco di soldi, un induttore, lo scaldabagno magnetico è il più costoso di tutti i tipi di impianti di riscaldamento. Pertanto, molti artigiani preferiscono assemblare un'unità ultra economica per il riscaldamento da soli.

Regole per la produzione di apparecchiature in modo indipendente

Affinché l'impianto di riscaldamento a induzione funzioni correttamente, la corrente per un tale prodotto deve corrispondere alla potenza (deve essere di almeno 15 ampere, se necessario, può essere di più).

• Il filo deve essere tagliato a pezzi non più di cinque centimetri. Ciò è necessario per un riscaldamento efficiente in un campo ad alta frequenza.
• Il corpo non deve avere un diametro inferiore al filo preparato e avere pareti spesse.
• Per il fissaggio alla rete di riscaldamento, un apposito adattatore è fissato su un lato della struttura.
• Una rete deve essere posizionata sul fondo del tubo per evitare che il filo cada.
• Quest'ultimo è necessario in quantità tale da riempire l'intero spazio interno.
• Il design è chiuso, viene posizionato un adattatore.
• Quindi viene costruita una bobina da questo tubo. Per fare questo, avvolgilo con il filo già preparato. Il numero di giri deve essere rispettato: minimo 80, massimo 90.
• Dopo il collegamento all'impianto di riscaldamento, l'acqua viene versata nell'apparecchio. La bobina è collegata all'inverter predisposto.
• È installata una pompa dell'acqua.
• Il regolatore di temperatura è installato.

Pertanto, il calcolo del riscaldamento a induzione dipenderà dai seguenti parametri: lunghezza, diametro, temperatura e tempo di lavorazione

Prestare attenzione all'induttanza dei pneumatici che portano all'induttore, che può essere molto più alta dell'induttore stesso.

Riscaldamento a induzione ad alta precisione

Tale riscaldamento ha il principio più semplice, poiché è senza contatto. Il riscaldamento pulsato ad alta frequenza consente di raggiungere le condizioni di temperatura più elevate, alle quali è possibile lavorare i metalli più difficili in fusione. Per eseguire il riscaldamento a induzione, è necessario creare la tensione richiesta di 12V (volt) e la frequenza dell'induttanza nei campi elettromagnetici.

Questo può essere fatto in un dispositivo speciale: un induttore. È alimentato da elettricità da un alimentatore industriale a 50 Hz.

È possibile utilizzare alimentatori individuali per questo: convertitori / generatori. Il dispositivo più semplice per un dispositivo a bassa frequenza è una spirale (conduttore isolato), che può essere posizionata all'interno di un tubo metallico o avvolta attorno ad esso. Le correnti correnti riscaldano il tubo, che, in futuro, riscalda il soggiorno.

L'uso del riscaldamento ad induzione alle frequenze minime non è un fenomeno frequente. La lavorazione più comune dei metalli a frequenza più alta o media. Tali dispositivi si distinguono per il fatto che l'onda magnetica va in superficie, dove decade. L'energia viene convertita in calore. Affinché l'effetto sia migliore, entrambi i componenti devono avere una forma simile. Dove viene applicato il calore?

Oggi è diffuso l'uso del riscaldamento ad alta frequenza:

• Per la fusione di metalli e la loro saldatura con metodo senza contatto;
• Industria metalmeccanica;
• Commercio di gioielli;
• Realizzazione di piccoli elementi (tavole) che possono essere danneggiati utilizzando altre tecniche;
• Tempra di superfici di parti, diverse configurazioni;
• Trattamento termico di parti;
• Pratica medica (disinfezione di dispositivi/strumenti).

Il riscaldamento può risolvere molti problemi.

Cos'è il riscaldamento a induzione

Come funziona uno scaldabagno a induzione.

Il dispositivo ad induzione lavora sull'energia generata dal campo elettromagnetico. Viene assorbito dal vettore di calore, cedendolo poi ai locali:

1. Un induttore crea un campo elettromagnetico in un tale scaldabagno. Questa è una bobina di filo cilindrico multigiro.
2. Passando attraverso di essa, una corrente elettrica alternata attorno alla bobina genera un campo magnetico.
3. Le sue linee sono poste perpendicolarmente al vettore del flusso elettromagnetico. Quando vengono spostati, ricreano un cerchio chiuso.
4. Le correnti parassite create dalla corrente alternata convertono l'energia dell'elettricità in calore.

L'energia termica durante il riscaldamento a induzione viene spesa con parsimonia e a una bassa velocità di riscaldamento. Grazie a ciò, il dispositivo ad induzione porta l'acqua per l'impianto di riscaldamento ad alta temperatura in breve tempo.

Caratteristiche del dispositivo

La corrente elettrica è collegata all'avvolgimento primario.

Il riscaldamento a induzione viene effettuato utilizzando un trasformatore. È costituito da una coppia di avvolgimenti:

• esterno (primario);
• cortocircuito interno (secondario).

Le correnti parassite si verificano nella parte profonda del trasformatore. Reindirizzano il campo elettromagnetico emergente al circuito secondario. Svolge contemporaneamente la funzione del corpo e funge da elemento riscaldante per l'acqua.

Con un aumento della densità dei flussi di vortice diretti al nucleo, prima si riscalda da solo, quindi l'intero elemento termico.

Per fornire acqua fredda e rimuovere il liquido di raffreddamento preparato all'impianto di riscaldamento, il riscaldatore a induzione è dotato di una coppia di tubi:

1. Quello inferiore è installato sull'ingresso della rete idrica.
2. Il tubo di diramazione superiore - alla sezione di alimentazione dell'impianto di riscaldamento.

In quali elementi è costituito il dispositivo e come funziona

Lo scaldabagno a induzione è costituito dai seguenti elementi strutturali:

Una foto	Nodo strutturale
	Induttore. Consiste di molte bobine di filo di rame. Generano un campo elettromagnetico.
	Termosifone. Questo è un tubo fatto di rifiniture di filo metallico o di acciaio posizionate all'interno dell'induttore.
	Generatore. Trasforma l'elettricità domestica in corrente elettrica ad alta frequenza. Il ruolo del generatore può essere svolto da un inverter della saldatrice.

Lo schema di funzionamento del sistema di riscaldamento con uno scaldabagno a induzione.

Quando tutti i componenti del dispositivo interagiscono, l'energia termica viene generata e trasferita all'acqua. Lo schema di funzionamento dell'unità è il seguente:

1. Il generatore produce una corrente elettrica ad alta frequenza. Quindi lo passa a una bobina di induzione.
2. Lei, avendo percepito la corrente, la trasforma in un campo magnetico elettrico.
3. Il riscaldatore, situato all'interno della bobina, viene riscaldato dall'azione di flussi vorticosi che si manifestano a causa di una variazione del vettore del campo magnetico.
4. L'acqua che circola all'interno dell'elemento viene riscaldata da esso. Quindi entra nel sistema di riscaldamento.

Vantaggi e svantaggi del metodo di riscaldamento a induzione

L'unità è compatta e occupa poco spazio.

I riscaldatori a induzione sono dotati di tali vantaggi:

• alto livello di efficienza;
• non necessitano di frequenti manutenzioni;
• occupano poco spazio libero;
• a causa delle vibrazioni del campo magnetico, la scala non si deposita al loro interno;
• i dispositivi sono silenziosi;
• sono al sicuro;
• a causa della tenuta della custodia, non ci sono perdite;
• il funzionamento del riscaldatore è completamente automatizzato;
• l'unità è ecologica, non emette fuliggine, fuliggine, monossido di carbonio, ecc.

Nella foto - una caldaia a induzione per il riscaldamento dell'acqua di fabbrica.

Lo svantaggio principale del dispositivo è l'alto costo dei suoi modelli di fabbrica..

Tuttavia, questo svantaggio può essere livellato se si assembla un riscaldatore a induzione con le proprie mani. L'unità è montata da elementi facilmente accessibili, il loro prezzo è basso.

Vantaggi dell'utilizzo di tutti i tipi di riscaldatori a induzione

Il riscaldatore a induzione ha indubbi vantaggi ed è il leader tra tutti i tipi di dispositivi. Questo vantaggio consiste in quanto segue:

• Consuma meno elettricità e non inquina l'ambiente.
• Facile da usare, fornisce un lavoro di alta qualità e consente di controllare il processo.
• Il riscaldamento attraverso le pareti della camera fornisce una purezza speciale e la capacità di ottenere leghe ultra pure, mentre la fusione può essere effettuata in diverse atmosfere, inclusi gas inerti e sotto vuoto.
• Con il suo aiuto è possibile il riscaldamento uniforme di dettagli di qualsiasi forma o il riscaldamento selettivo.
• Infine, i riscaldatori a induzione sono universali, il che consente loro di essere utilizzati ovunque, sostituendo installazioni obsolete che consumano energia e inefficienti.

Quando crei un riscaldatore a induzione con le tue mani, devi preoccuparti della sicurezza del dispositivo. Per fare ciò, è necessario essere guidati dalle seguenti regole che aumentano il livello di affidabilità dell'intero sistema:

1. Una valvola di sicurezza deve essere inserita nel raccordo a T superiore per scaricare la pressione in eccesso. Altrimenti, se la pompa di circolazione si guasta, il nucleo esploderà semplicemente sotto l'influenza del vapore. Di norma, lo schema di un semplice riscaldatore a induzione prevede tali momenti.
2. L'inverter è collegato alla rete solo tramite l'RCD. Questo dispositivo funziona in situazioni critiche e aiuterà a evitare un cortocircuito.
3. L'inverter di saldatura deve essere messo a terra conducendo il cavo ad un apposito circuito metallico montato nel terreno dietro le pareti della struttura.
4. Il corpo del riscaldatore a induzione deve essere posizionato ad un'altezza di 80 cm dal pavimento. Inoltre, la distanza dal soffitto dovrebbe essere di almeno 70 cm e da altri mobili - più di 30 cm.
5. Un riscaldatore a induzione è una fonte di un campo elettromagnetico molto forte, quindi questa installazione dovrebbe essere tenuta lontana da alloggi e recinti con animali domestici.

Schema di un riscaldatore a induzione

Grazie alla scoperta da parte di M. Faraday nel 1831 del fenomeno dell'induzione elettromagnetica, nella nostra vita moderna sono comparsi molti dispositivi che riscaldano l'acqua e altri mezzi. Ogni giorno utilizziamo un bollitore elettrico con scalda disco, un multicooker, un piano cottura a induzione, poiché è stato solo ai nostri tempi che siamo riusciti a realizzare questa scoperta per la vita di tutti i giorni. In precedenza, veniva utilizzato nella metallurgia e in altri rami dell'industria della lavorazione dei metalli.

La caldaia ad induzione di fabbrica utilizza nel suo funzionamento il principio dell'azione delle correnti parassite su un'anima metallica posta all'interno della serpentina. Le correnti parassite di Foucault sono di natura superficiale, quindi ha senso utilizzare un tubo metallico cavo come nucleo, attraverso il quale scorre un refrigerante riscaldato.

Il principio di funzionamento del riscaldatore a induzione

Il verificarsi di correnti è dovuto alla fornitura di una tensione elettrica alternata all'avvolgimento, provocando la comparsa di un campo elettromagnetico alternato che cambia potenziale 50 volte al secondo ad una frequenza industriale convenzionale di 50 Hz. In questo caso, la bobina di induzione è progettata in modo tale da poter essere collegata direttamente alla rete CA. Nell'industria, per tale riscaldamento vengono utilizzate correnti ad alta frequenza - fino a 1 MHz, quindi non è facile ottenere il funzionamento del dispositivo a una frequenza di 50 Hz.

Lo spessore del filo di rame e il numero di giri di avvolgimento utilizzati dagli scaldacqua a induzione sono calcolati separatamente per ciascuna unità utilizzando un metodo speciale per la potenza termica richiesta. Il prodotto deve funzionare in modo efficiente, riscaldare rapidamente l'acqua che scorre attraverso il tubo e allo stesso tempo non surriscaldarsi. Le aziende investono molti soldi nello sviluppo e nell'implementazione di tali prodotti, quindi tutte le attività vengono risolte con successo e l'indicatore di efficienza del riscaldatore è del 98%.

Oltre all'elevata efficienza, è particolarmente interessante la velocità con cui viene riscaldato il fluido che scorre attraverso il nucleo. La figura mostra uno schema di funzionamento di un riscaldatore a induzione prodotto in fabbrica. Tale schema è utilizzato nelle unità del noto marchio "VIN", prodotto dallo stabilimento di Izhevsk.

Schema di funzionamento del riscaldatore

La durata del generatore di calore dipende solo dalla tenuta della custodia e dall'integrità dell'isolamento delle spire del filo, e questo risulta essere un periodo piuttosto lungo, dichiarano i produttori, fino a 30 anni. Per tutti questi vantaggi che effettivamente possiedono questi dispositivi, bisogna pagare un sacco di soldi, uno scaldabagno a induzione è il più costoso di tutti i tipi di impianti elettrici di riscaldamento. Per questo motivo alcuni artigiani hanno intrapreso la fabbricazione di un dispositivo fatto in casa per utilizzarlo nel riscaldamento della casa.

Processo di produzione fai-da-te

I seguenti strumenti saranno utili per il lavoro:

• inverter di saldatura;
• saldatura che genera corrente con una potenza di 15 ampere.

Avrai anche bisogno di filo di rame, che è avvolto attorno al corpo centrale. Il dispositivo fungerà da induttore. I contatti del filo sono collegati ai terminali dell'inverter in modo che non si formino torsioni. Il pezzo di materiale necessario per assemblare l'anima deve essere della lunghezza corretta. In media, il numero di giri è 50, il diametro del filo è di 3 millimetri.

Filo di rame di diversi diametri per avvolgimento

Passiamo ora al nocciolo. Nel suo ruolo ci sarà un tubo polimerico in polietilene. Questo tipo di plastica può resistere a temperature piuttosto elevate. Diametro del nucleo - 50 millimetri, spessore della parete - almeno 3 mm. Questa parte viene utilizzata come misuratore su cui viene avvolto un filo di rame, formando un induttore. Quasi tutti possono assemblare il più semplice scaldabagno a induzione.

Nel video vedrai un modo: come organizzare autonomamente il riscaldamento a induzione dell'acqua per il riscaldamento:

Prima opzione

Il filo viene tagliato in segmenti da 50 mm, con esso viene riempito un tubo di plastica. Per evitare che fuoriesca dal tubo, tappare le estremità con una rete metallica. Alle estremità, gli adattatori vengono posizionati dal tubo, nel punto in cui è collegato il riscaldatore.

Sul corpo di quest'ultimo è avvolto un avvolgimento con filo di rame. A tale scopo, sono necessari circa 17 metri di filo: devi fare 90 giri, il diametro del tubo è di 60 millimetri. 3,14×60×90=17 m.

È importante sapere! Quando si controlla il funzionamento del dispositivo, assicurarsi che sia presente acqua (liquido di raffreddamento). Altrimenti, il corpo del dispositivo si scioglierà rapidamente.
. Il tubo si schianta contro la tubazione

Il riscaldatore è collegato all'inverter. Resta da riempire il dispositivo con acqua e accenderlo. Tutto è pronto!

Il tubo si schianta contro la tubazione. Il riscaldatore è collegato all'inverter. Resta da riempire il dispositivo con acqua e accenderlo. Tutto è pronto!

Seconda opzione

Questa opzione è molto più semplice. Sulla parte verticale del tubo viene selezionato un tratto rettilineo della dimensione di un metro. Dovrebbe essere accuratamente pulito dalla vernice con carta vetrata. Inoltre, questa sezione del tubo è ricoperta da tre strati di tessuto elettrico. Una bobina di induzione è avvolta con filo di rame. L'intero sistema di connessione è ben isolato. Ora puoi collegare l'inverter di saldatura e il processo di assemblaggio è completo.

Bobina di induzione avvolta con filo di rame

Prima di iniziare a realizzare uno scaldabagno con le tue mani, è consigliabile familiarizzare con le caratteristiche dei prodotti di fabbrica e studiarne i disegni. Ciò aiuterà a comprendere i dati iniziali delle apparecchiature fatte in casa ed evitare possibili errori.

Terza opzione

Per rendere il riscaldatore in questo modo più complicato, è necessario utilizzare la saldatura. Per funzionare, hai ancora bisogno di un trasformatore trifase. Due tubi devono essere saldati l'uno nell'altro, che fungerà da riscaldatore e nucleo. Un avvolgimento è avvolto sul corpo dell'induttore. Ciò aumenta le prestazioni del dispositivo, che ha dimensioni compatte, molto comode per l'uso in casa.

Avvolgimento sul corpo dell'induttore

Per l'approvvigionamento idrico e il drenaggio, 2 tubi di derivazione sono saldati nel corpo dell'induttore. Per non disperdere calore ed evitare possibili dispersioni di corrente, è necessario realizzare un isolamento. Eliminerà i problemi sopra descritti ed eliminerà completamente l'aspetto del rumore durante il funzionamento della caldaia.

A seconda delle caratteristiche del design, si distinguono i forni a induzione da pavimento e da tavolo. Indipendentemente dall'opzione scelta, esistono diverse regole di base per l'installazione:

1. Quando l'apparecchiatura è in funzione, la rete elettrica è soggetta a un carico elevato. Per escludere la possibilità di un cortocircuito dovuto all'usura dell'isolamento, è necessario eseguire una messa a terra di alta qualità durante l'installazione.
2. Il design ha un circuito di raffreddamento ad acqua, che elimina la possibilità di surriscaldamento degli elementi principali. Ecco perché è necessario garantire un aumento affidabile dell'acqua.
3. Se viene installato un forno da tavolo, è necessario prestare attenzione alla stabilità della base utilizzata.
4. Il forno per la fusione dei metalli è un apparecchio elettrico complesso, la cui installazione deve seguire tutte le raccomandazioni del produttore. Particolare attenzione è riservata ai parametri della fonte di alimentazione, che deve corrispondere al modello del dispositivo.
5. Non dimenticare che dovrebbe esserci molto spazio libero intorno al forno. Durante il funzionamento, anche una piccola colata in termini di volume e massa può accidentalmente fuoriuscire dallo stampo. A temperature superiori a 1000 gradi Celsius, causerà danni irreparabili a vari materiali e potrebbe anche provocare un incendio.

Il dispositivo potrebbe surriscaldarsi durante il funzionamento. Ecco perché non dovrebbero esserci sostanze infiammabili o esplosive nelle vicinanze. Inoltre, secondo le norme di sicurezza antincendio, nelle vicinanze dovrebbe essere installato scudo antincendio.

Norme di sicurezza

per gli impianti di riscaldamento che utilizzano il riscaldamento ad induzione, è importante seguire alcune regole per evitare perdite, perdita di efficienza, consumi energetici, incidenti. . I sistemi di riscaldamento a induzione richiedono una valvola di sicurezza per rilasciare acqua e vapore in caso di guasto della pompa.


Per evitare interruzioni di corrente, si consiglia di collegare una caldaia per riscaldamento a induzione fai-da-te secondo gli schemi proposti a una linea di alimentazione separata, la cui sezione del cavo sarà di almeno 5 mm2

Il cablaggio ordinario potrebbe non essere in grado di sopportare il consumo energetico richiesto.

1. I sistemi di riscaldamento a induzione richiedono una valvola di sicurezza per rilasciare acqua e vapore in caso di guasto della pompa.
2. Per il funzionamento sicuro di un impianto di riscaldamento fai-da-te sono necessari un manometro e un RCD.
3. La presenza di messa a terra e isolamento elettrico dell'intero sistema di riscaldamento a induzione preverrà scosse elettriche.
4. Al fine di evitare gli effetti dannosi del campo elettromagnetico sul corpo umano, è meglio portare tali sistemi al di fuori dell'area residenziale, dove devono essere osservate le regole di installazione, secondo le quali il dispositivo di riscaldamento a induzione dovrebbe essere posizionato a una distanza di 80 cm da orizzontale (pavimento e soffitto) e 30 cm da superfici verticali.
5. Prima di accendere il sistema, assicurarsi di controllare la presenza del liquido di raffreddamento.
6. Per evitare interruzioni di corrente, si consiglia di collegare una caldaia per riscaldamento a induzione fai-da-te secondo gli schemi proposti a una linea di alimentazione separata, la cui sezione del cavo sarà di almeno 5 mm2. Il cablaggio ordinario potrebbe non essere in grado di sopportare il consumo energetico richiesto.

Creazione di infissi sofisticati

È più difficile realizzare un impianto di riscaldamento HDTV con le tue mani, ma è soggetto ai radioamatori, perché per raccoglierlo avrai bisogno di un circuito multivibratore. Il principio di funzionamento è simile: le correnti parassite derivanti dall'interazione del riempitivo metallico al centro della bobina e il proprio campo altamente magnetico riscaldano la superficie.

Progettazione di impianti HDTV

Poiché anche bobine piccole producono una corrente di circa 100 A, sarà necessario collegare ad esse una capacità di risonanza per bilanciare la spinta di induzione. Esistono 2 tipi di circuiti di lavoro per il riscaldamento dell'HDTV a 12 V:

• collegato alla rete elettrica.

• elettrico mirato;
• collegato alla rete elettrica.

Nel primo caso, un'installazione mini HDTV può essere assemblata in un'ora. Anche in assenza di una rete a 220 V, puoi utilizzare un tale generatore ovunque, ma se hai batterie per auto come fonti di alimentazione. Naturalmente, non è abbastanza potente per fondere il metallo, ma è in grado di riscaldarsi fino alle alte temperature necessarie per lavori di precisione, come scaldare coltelli e cacciaviti al blu. Per crearlo, devi acquistare:

• transistor ad effetto di campo BUZ11, IRFP460, IRFP240;
• batteria auto da 70 A/h;
• condensatori ad alta tensione.

La corrente dell'alimentatore da 11 A si riduce a 6 A durante il processo di riscaldamento a causa della resistenza del metallo, ma resta la necessità di fili spessi che possano sopportare una corrente di 11-12 A per evitare il surriscaldamento.

Il secondo circuito per un'installazione di riscaldamento a induzione in una custodia di plastica è più complesso, basato sul driver IR2153, ma è più conveniente costruire una risonanza di 100k sul regolatore che lo utilizza. È necessario controllare il circuito tramite un adattatore di rete con una tensione di 12 V o più. L'unità di alimentazione può essere collegata direttamente alla rete principale di 220 V utilizzando un ponte a diodi. La frequenza di risonanza è di 30 kHz. Saranno richiesti i seguenti elementi:

• nucleo di ferrite 10 mm e induttanza 20 giri;
• tubo di rame come bobina HDTV da 25 giri per mandrino 5–8 cm;
• condensatori 250 V.

Riscaldatori a vortice

Un'installazione più potente, in grado di riscaldare i bulloni al giallo, può essere assemblata secondo uno schema semplice. Ma durante il funzionamento, la generazione di calore sarà piuttosto grande, quindi si consiglia di installare i radiatori sui transistor. Avrai anche bisogno di uno starter, che puoi prendere in prestito dall'alimentatore di qualsiasi computer, e dei seguenti materiali ausiliari:

• filo ferromagnetico d'acciaio;
• filo di rame 1,5 mm;
• transistori e diodi ad effetto di campo per tensione inversa da 500 V;
• diodi zener con una potenza di 2-3 W con un calcolo di 15 V;
• semplici resistori.

A seconda del risultato desiderato, l'avvolgimento del filo sulla base di rame va da 10 a 30 giri. Segue l'assemblaggio del circuito e la preparazione della bobina di base del riscaldatore da circa 7 spire di filo di rame da 1,5 mm. Si collega al circuito e quindi all'elettricità.

Gli artigiani che hanno familiarità con la saldatura e il funzionamento di un trasformatore trifase possono aumentare ulteriormente l'efficienza del dispositivo riducendo peso e dimensioni. Per fare ciò, è necessario saldare le basi di due tubi, che fungeranno sia da nucleo che da riscaldatore, e dopo l'avvolgimento, saldare due tubi nel corpo per fornire e rimuovere il liquido di raffreddamento.

Vantaggi e svantaggi

Dopo aver affrontato il principio di funzionamento del riscaldatore a induzione, puoi considerarne i lati positivi e negativi. Data l'elevata popolarità di questo tipo di generatori di calore, si può presumere che presenti molti più vantaggi che svantaggi. Tra i vantaggi più significativi ci sono:

• Semplicità di progettazione.
• Alto tasso di efficienza.
• Lunga durata.
• Piccolo rischio di danni al dispositivo.
• Notevole risparmio energetico.

Poiché l'indicatore di prestazione di una caldaia a induzione è in un'ampia gamma, è possibile scegliere senza problemi un'unità per uno specifico sistema di riscaldamento dell'edificio. Questi dispositivi sono in grado di riscaldare rapidamente il liquido di raffreddamento a una temperatura predeterminata, il che li ha resi un degno concorrente delle caldaie tradizionali.

Durante il funzionamento del riscaldatore a induzione, si osserva una leggera vibrazione, a causa della quale il calcare viene scosso dai tubi. Di conseguenza, l'unità può essere pulita meno frequentemente. Poiché il liquido di raffreddamento è in costante contatto con l'elemento riscaldante, i rischi di un suo guasto sono relativamente piccoli.

Parte 1. CALDAIA A INDUZIONE FAI DA TE - è facile. Attacco per piano cottura a induzione.

Se non sono stati commessi errori durante l'installazione della caldaia a induzione, le perdite sono praticamente escluse. Ciò è dovuto al trasferimento senza contatto di energia termica al riscaldatore. Utilizzando la tecnologia di riscaldamento dell'acqua a induzione permette di portarlo quasi allo stato gassoso. Pertanto, si ottiene un movimento efficiente dell'acqua attraverso i tubi e in alcune situazioni è persino possibile rinunciare all'uso di unità di pompaggio di circolazione.

Sfortunatamente, i dispositivi ideali non esistono oggi. Oltre a numerosi vantaggi, i riscaldatori a induzione presentano anche una serie di svantaggi. Poiché l'unità richiede elettricità per funzionare, non sarà in grado di funzionare alla massima efficienza nelle regioni con frequenti interruzioni di corrente. Quando il liquido di raffreddamento si surriscalda, la pressione nel sistema aumenta bruscamente e i tubi possono rompersi. Per evitare ciò, il riscaldatore a induzione deve essere dotato di un dispositivo di arresto di emergenza.

Riscaldatore a induzione fai da te

Principio di funzionamento del riscaldamento a induzione

Il funzionamento di un riscaldatore a induzione utilizza l'energia di un campo elettromagnetico, che l'oggetto riscaldato assorbe e converte in calore. Per generare un campo magnetico viene utilizzato un induttore, ovvero una bobina cilindrica multigiro. Passando attraverso questo induttore, una corrente elettrica alternata crea un campo magnetico alternato attorno alla bobina.

Un riscaldatore inverter fatto in casa consente di riscaldarsi rapidamente e a temperature molto elevate. Con l'aiuto di tali dispositivi, non solo puoi riscaldare l'acqua, ma anche fondere vari metalli.

Se un oggetto riscaldato viene posizionato all'interno o vicino all'induttore, verrà perforato dal flusso del vettore di induzione magnetica, che cambia costantemente nel tempo. In questo caso, sorge un campo elettrico, le cui linee si trovano perpendicolarmente alla direzione del flusso magnetico e si muovono in un circolo vizioso. Grazie a questi flussi a vortice, l'energia elettrica si trasforma in energia termica e l'oggetto si riscalda.

Pertanto, l'energia elettrica dell'induttore viene trasferita all'oggetto senza l'uso di contatti, come accade nei forni a resistenza. Di conseguenza, l'energia termica viene spesa in modo più efficiente e la velocità di riscaldamento aumenta notevolmente. Questo principio è ampiamente utilizzato nel campo della lavorazione dei metalli: fusione, forgiatura, brasatura, ecc. Con non meno successo, un riscaldatore a induzione a vortice può essere utilizzato per riscaldare l'acqua.

Riscaldatori ad induzione ad alta frequenza

La più ampia gamma di applicazioni riguarda i riscaldatori a induzione ad alta frequenza. I riscaldatori sono caratterizzati da un'alta frequenza di 30-100 kHz e un'ampia gamma di potenza di 15-160 kW. Il tipo ad alta frequenza fornisce una piccola profondità di riscaldamento, ma questo è sufficiente per migliorare le proprietà chimiche del metallo.

I riscaldatori a induzione ad alta frequenza sono facili da usare ed economici, mentre la loro efficienza può raggiungere il 95%. Tutti i tipi funzionano continuamente per lungo tempo e la versione a due blocchi (quando il trasformatore ad alta frequenza è posizionato in un blocco separato) consente il funzionamento 24 ore su 24. Il riscaldatore dispone di 28 tipi di protezioni, ognuna delle quali è responsabile della propria funzione. Esempio: controllo della pressione dell'acqua nell'impianto di raffreddamento.

• Riscaldatore a induzione 60 kW Perm
• Riscaldatore a induzione 65 kW Novosibirsk
• Riscaldatore a induzione 60 kW Krasnoyarsk
• Riscaldatore a induzione 60 kW Kaluga
• Riscaldatore a induzione 100 kW Novosibirsk
• Riscaldatore a induzione 120 kW Ekaterinburg
• Riscaldatore a induzione 160 kW Samara

Applicazione:

• ingranaggio temprato in superficie
• tempra dell'albero
• tempra ruota gru
• riscaldare le parti prima della piegatura
• saldatura di frese, frese, punte da trapano
• riscaldare il pezzo durante la stampa a caldo
• atterraggio del bullone
• saldatura e riporto di metalli
• restauro dei dettagli.