W piecach i urządzeniach indukcyjnych ciepło w nagrzanym urządzeniu jest uwalniane przez prądy powstające w zmiennym polu elektromagnetycznym wewnątrz urządzenia. Nazywają się indukcją. W wyniku ich działania temperatura wzrasta. Nagrzewanie indukcyjne metali opiera się na dwóch głównych prawach fizycznych:
- Faraday-Maxwell;
- Joule-Lenz.
W ciałach metalowych, gdy są one umieszczone w zmiennym polu, zaczynają pojawiać się wirowe pola elektryczne.
Nagrzewnica indukcyjna
Wszystko dzieje się w następujący sposób. Pod wpływem zmiennego strumienia magnetycznego zmienia się siła elektromotoryczna (EMF) indukcji.
PEM działa w taki sposób, że wewnątrz ciał przepływają prądy wirowe, które uwalniają ciepło zgodnie z prawem Joule'a-Lenza. Ponadto pole elektromagnetyczne generuje w metalu prąd przemienny. W tym przypadku uwalniana jest energia cieplna, co prowadzi do wzrostu temperatury metalu.
Ten rodzaj ogrzewania jest najłatwiejszy, ponieważ jest bezkontaktowy. Pozwala na osiągnięcie bardzo wysokich temperatur, przy którychmożna obrabiać większość metali ogniotrwałych.
Aby zapewnić ogrzewanie indukcyjne, wymagane jest wytworzenie określonego napięcia i częstotliwości w polach elektromagnetycznych. Można to zrobić w specjalnym urządzeniu - cewce indukcyjnej. Zasilany jest z sieci przemysłowej o częstotliwości 50 Hz. Możesz użyć do tego indywidualnych źródeł zasilania - konwerterów i generatorów.
Najprostszym urządzeniem indukcyjnym niskiej częstotliwości jest spirala (izolowany przewodnik), którą można umieścić wewnątrz metalowej rury lub owinąć wokół niej. Przepływające prądy ogrzewają rurę, która z kolei oddaje ciepło do otoczenia.
Wykorzystywanie nagrzewania indukcyjnego przy niskich częstotliwościach jest dość rzadkie. Bardziej powszechna obróbka metali przy średniej i wysokiej częstotliwości.
Takie urządzenia różnią się tym, że fala magnetyczna uderza w powierzchnię, gdzie jest tłumiona. Ciało zamienia energię tej fali w ciepło. Aby uzyskać maksymalny efekt, oba składniki powinny mieć zbliżony kształt.
Gdzie używane
Wykorzystywanie ogrzewania indukcyjnego we współczesnym świecie jest powszechne. Obszar zastosowania:
- topienie metali, ich lutowanie w sposób bezkontaktowy;
- pozyskiwanie nowych stopów metali;
- inżynieria mechaniczna;
- biżuteria;
- wykonać małe części, które mogą zostać uszkodzone innymi metodami;
- utwardzanie powierzchniowe (co więcej, części mogą mieć najbardziej złożoną konfigurację);
- obróbka cieplna (obróbka części maszyn, utwardzone powierzchnie);
- medycyna (dezynfekcja urządzeń i instrumentów).
Nagrzewanie indukcyjne: pozytywne cechy
Ta metoda ma wiele zalet:
- Może szybko podgrzać i stopić każdy materiał przewodzący.
- Umożliwia ogrzewanie w dowolnym medium: próżni, atmosferze, nieprzewodzącej cieczy.
- Z uwagi na fakt, że ogrzewany jest tylko materiał przewodzący, ściany słabo pochłaniające fale pozostają zimne.
- W wyspecjalizowanych dziedzinach metalurgii uzyskiwania ultra czystych stopów. Jest to zabawny proces, ponieważ metale są mieszane w stanie zawieszonym, w osłonie z gazem ochronnym.
- W porównaniu z innymi typami indukcja nie zanieczyszcza środowiska. Jeżeli w przypadku palników gazowych występują zanieczyszczenia, a także przy ogrzewaniu łukowym, to indukcja eliminuje to dzięki „czystemu” promieniowaniu elektromagnetycznemu.
- Małe wymiary cewki indukcyjnej urządzenia.
- Możliwość wytwarzania cewki indukcyjnej o dowolnym kształcie, nie doprowadzi to do lokalnego ogrzewania, ale przyczyni się do równomiernego rozkładu ciepła.
- Niezastąpione, jeśli tylko określony obszar powierzchni musi być ogrzany.
- Ustawienie takiego sprzętu na żądany tryb i jego regulację nie jest trudne.
Wady
System ma następujące wady:
- Samodzielna instalacja idostosowanie rodzaju ogrzewania (indukcyjnego) i jego wyposażenia jest dość trudne. Lepiej zwrócić się do specjalistów.
- Konieczność dokładnego dopasowania cewki indukcyjnej i przedmiotu obrabianego, w przeciwnym razie nagrzewanie indukcyjne będzie niewystarczające, jego moc może osiągnąć niewielkie wartości.
Nagrzewanie indukcyjne
Do aranżacji ogrzewania indywidualnego można rozważyć opcję, taką jak ogrzewanie indukcyjne.
Jednostka będzie transformatorem składającym się z dwóch rodzajów uzwojeń: pierwotnego i wtórnego (które z kolei jest zwarte).
Jak to działa
Zasada działania konwencjonalnego induktora: przepływy wirowe przechodzą do środka i kierują pole elektryczne na drugi korpus.
Aby woda przepływała przez taki kocioł, doprowadza się do niego dwie rury: dla zimnej wody, która wchodzi, i na wylocie ciepłej wody - drugą rurę. Ze względu na ciśnienie woda stale krąży, co eliminuje możliwość nagrzewania się elementu indukcyjnego. Obecność kamienia jest tutaj wykluczona, ponieważ w cewce indukcyjnej występują ciągłe drgania.
Taki przedmiot byłby niedrogi w utrzymaniu. Głównym plusem jest to, że urządzenie działa cicho. Możesz go zainstalować w dowolnym pomieszczeniu.
Samodzielne wytwarzanie sprzętu
Instalacja ogrzewania indukcyjnego nie będzie bardzo trudna. Nawet ci, którzy nie mają doświadczenia, po dokładnym przestudiowaniu poradzą sobie z zadaniem. Przed rozpoczęciem pracy należy zaopatrzyć się w następujące niezbędne przedmioty:
- Inwerter. To może być użyteze spawarki jest niedrogi i wymaga wysokiej częstotliwości. Możesz to zrobić sam. Ale to czasochłonne zajęcie.
- Obudowa grzałki (nadaje się do tego kawałek plastikowej rury, ogrzewanie indukcyjne rury w tym przypadku będzie najskuteczniejsze).
- Materiał (wystarczy drut o średnicy nie większej niż siedem milimetrów).
- Urządzenia do podłączenia wzbudnika do sieci ciepłowniczej.
- Siatka do przytrzymywania przewodu wewnątrz cewki indukcyjnej.
- Cewka indukcyjna może być wykonana z drutu miedzianego (musi być emaliowana).
- Pompa (do dostarczania wody do induktora).
Zasady samodzielnego wytwarzania sprzętu
Aby nagrzewnica indukcyjna działała prawidłowo, prąd dla takiego produktu musi odpowiadać mocy (musi wynosić co najmniej 15 amperów, jeśli jest to wymagane, a następnie więcej).
- Drut należy pociąć na kawałki nie większe niż pięć centymetrów. Jest to niezbędne do wydajnego ogrzewania w polu o wysokiej częstotliwości.
- Korpus powinien mieć nie mniejszą średnicę niż przygotowany drut i mieć grube ścianki.
- Aby podłączyć do sieci grzewczej, z jednej strony konstrukcji dołączony jest specjalny adapter.
- Na dnie rury należy umieścić siatkę, aby zapobiec wypadaniu drutu.
- Ten ostatni jest potrzebny w takiej ilości, że wypełnia całą przestrzeń wewnętrzną.
- Konstrukcja jest zamknięta, adapter jest umieszczony.
- Następnie z tej rury konstruowana jest cewka. Aby to zrobić, owiń to jużprzygotowany drut. Należy przestrzegać liczby zwojów: minimum 80, maksimum 90.
- Po podłączeniu do systemu grzewczego do urządzenia wlewa się wodę. Cewka jest podłączona do przygotowanego falownika.
- Instalowana jest pompa wody.
- Regulator temperatury jest zamontowany.
W związku z tym obliczenia nagrzewania indukcyjnego będą zależeć od następujących parametrów: długość, średnica, temperatura i czas obróbki. Zwróć uwagę na indukcyjność opon prowadzących do induktora, która może być znacznie wyższa niż sam induktor.
O płytach grzewczych
Kolejne zastosowanie w użytku domowym, oprócz systemu grzewczego, ten rodzaj ogrzewania spotykany w płytach grzewczych.
Ta powierzchnia wygląda jak konwencjonalny transformator. Jego cewka jest ukryta pod powierzchnią panelu, który może być szklany lub ceramiczny. Płynie przez nią prąd. To jest pierwsza część cewki. Ale drugie to naczynia, w których będzie odbywało się gotowanie. Na dnie naczyń powstają prądy wirowe. Najpierw podgrzewają naczynia, a następnie znajdujące się w nich jedzenie.
Ciepło będzie uwalniane tylko wtedy, gdy naczynia zostaną umieszczone na powierzchni płyty.
Jeśli go nie ma, nie zostanie wykonana żadna akcja. Indukcyjne pole grzejne będzie pasować do średnicy umieszczonego na nim naczynia.
Do takich pieców potrzebne są specjalne naczynia. Najbardziej ferromagnetycznymetale mogą oddziaływać z polem indukcyjnym: aluminium, stal nierdzewna i emaliowana, żeliwo. Nie nadaje się tylko do takich powierzchni: miedzi, ceramiki, szkła i naczyń wykonanych z metali nieferromagnetycznych.
Naturalnie kuchenka indukcyjna włączy się tylko wtedy, gdy zostanie na niej postawione odpowiednie naczynie.
Nowoczesne piece są wyposażone w elektroniczną jednostkę sterującą, która pozwala rozpoznać puste i bezużyteczne naczynia. Główne zalety płyt indukcyjnych to: bezpieczeństwo, łatwość czyszczenia, szybkość, wydajność, oszczędność. Powierzchnia panelu nigdy nie powinna być spalona.
Więc dowiedzieliśmy się, gdzie ten rodzaj ogrzewania (indukcyjny) jest używany.
