Индукционная нагреватель: Индукционный нагреватель МИКРОША, индукционная плавильная печь от производителя

Содержание

Индукционная плавильная печь МИКРОША-15-8-СЧП от производителя

Индукционная плавильная печь МИКРОША-15-8-СЧП предназначена для плавления цветных  металлов. В комплект печи входит генераторный блок МИКРОША-15-8-СЧ и плавильный узел с соединительными кабелями. В варианте для плавления цветных металлов плавильный узел комплектуется графитовым тиглем производства г. Челябинск. Цветные металлы очень плохо нагреваются в магнитном поле невысокой частоты, поэтому производится нагрев графитового тигля переменным магнитным полем в фокусе индуктора. Графит ведет себя в этом смысле почти как металл, т.е. поглощает энергию поля. Кроме того, графит нейтрален по отношению к цветным металлам. Сталь нельзя плавить в таком тигле, она растворяет и поглощает углерод. Для стали применяют корундовые, шамотные и др. тигли. В этом случае поглощение энергии магнитного поля производится самим металлом и тигель в процессе нагрева не участвует. Для плавления стали в таком же объеме, как и меди мощности данной печи недостаточно, т.к. после прохождения точки Кюри нагрев значительно ухудшается. Индукционная плавильная печь МИКРОША-15-8-СЧП может развивать в графитовом тигле температуру более 1500 град. С.     Для плавления меди, золота или алюминия такая температура явно не требуется, поэтому уменьшайте мощность при достижении необходимой температуры для продления срока службы плавильного узла. Тигель от индуктора изолирован огнеупорным материалом. Со временем происходит его естественный износ и выгорание. Производите вовремя его замену, чтобы не расходовать энергию на кипячение воды в трубке индуктора. Для разборки плавильного узла необходимо открутить винты верхней крышки и задней стенки, где выходят трубки индуктора.

Купить индукционный нагреватель МИКРОША-15-8 вы можете как в стандартной комплектации, так и под заказ. При заказе необходимо определить задачи, под которые вам требуется данное оборудование.

Комплект поставки:

- индукционный нагреватель (аппарат с сетевым шнуром 3 метра),

- плавильный узел,

- соединительные кабели длиной 1 м ( 2шт.)

- паспорт.

В качестве системы охлаждения можно применить насос системы бытового отопления для горячей воды и любую подходящую емкость с водой – например бочку.

 

Страна производства – РОССИЯ.

Производитель - разработано и произведено компанией            

«НАША ЭЛЕКТРОНИКА».

ВНИМАНИЕ ! ОРИГИНАЛЬНОЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАПАТЕНТОВАНО. КОПИРОВАНИЕ И КЛОНИРОВАНИЕ С ЦЕЛЬЮ ПРОДАЖИ ПРЕСЛЕДУЕТСЯ ПО ЗАКОНУ.

 

МИКРОША-15-8-CЧ

 Напряжение и частота электросети, В/Гц

230/50

Диапазон изменения напряжения электросети, В

170-260

Максимальная потребляемая мощность, кВА

8,0

Максимальный потребляемый ток,  А

35

Диапазон рабочих частот, кГц

             8 - 30

Напряжение на индукторе с рабочей частотой, В

45

Ток индуктора с рабочей частотой, А

355

Выходная колебательная мощность, кВА

             15

Допустимая индуктивность индуктора, мкГн

1,5 – 4,5

Процент нагрузки, ПН%

80%

Масса аппарата, нетто, кГ

7,6

Масса брутто, в комплекте, кГ

10,0

Габаритные размеры (длина, ширина, высота), мм

300х145х265

Охлаждение аппарата

Воздушное

Охлаждение индуктора

Водяное

Расход охлаждающей жидкости, не менее

0,2 м3/час

Давление воды, МПа

0,2-0,6

Тип охлаждающей жидкости

Вода, допускает-ся использование не агрессивных антифризов

Температура эксплуатации, град. С

-10 +40

 

 

ПЛАВИЛЬНЫЙ УЗЕЛ

 

Материал тигля

Графит

Емкость тигля по меди

6 кГ

Внутренний объем тигля

0,8 литра

                      Температура нагрева

Более 1300 гр.С

Габаритные размеры (дл., шир., выс.), мм

280х300х230

Масса, кГ

4,4


ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Приветствую пользователей сайта Радиосхемы. Недавно у меня появилась идея сделать индукционный нагреватель. На просторах интернета были найдены несколько схем для построения устройства. Из них выбрал самую, на мой взгляд, простую по сборке и настройке, и главное - реально рабочую.

Схема устройства

Список деталей

1. Полевой транзистор IRFZ44V 2 шт.
2. Диоды ультра быстрые UF4007 или UF4001 2 шт. 
3. Резистор на 470 Ом на 1 или 0.5 Вт 2 шт.
4. Конденсаторы плёночные 
   1) 1 мкФ на 250в 3 шт.
   2) 220 нФ на 250в 4 штуки.
   3) 470 нФ на 250в 
   4) 330 нФ на 250в
5. Провод медный диаметром 1.2 мм.
6. Провод медный диаметром 2 мм.
7. Кольца от дросселей компьютерном блоке питания 2 шт.

Сборка устройства

Задающая часть нагревателя выполнена на полевых транзисторах IRFZ44V. Распиновка транзистора IRFZ44V.

Транзисторы нужно поставить на большой радиатор. Если устанавливать транзисторы на один радиатор то транзисторы нужно установить на резиновые прокладки и пластмассовые шайбочки чтобы не было замыкания между транзисторов.

Дросселя намотаны на кольцах от компьютерных БП. Сделанные из порошкового  железа. Проводом 1,2 мм 7-15 витков.

Батарея конденсаторов должна быть на 4.7 мкФ. Желательно использовать не один конденсатор, а несколько конденсаторов. Конденсаторы должны быть подключены параллельно.

Катушка нагревателя сделана на проводе диаметром 2 мм 7-8 витков.

После сборки устройство работает сразу. Питается устройство от аккумулятора 12 вольт 7.2 А/ч. Напряжение питания устройства 4.8-28 вольт. При продолжительной работе перегреваются: батарея конденсаторов, полевые транзисторы и дросселя. Потребление тока при холостом ходу 6-8 Ампер.

При внесении в контур металлического предмета потребление тока сразу увеличивается до 10-12 А.

Фото готового устройства смотрите далее.

Видео работы индукционного нагревателя

Далее можно оформить прибор в подходящий красивый корпус и использовать для различных опытов. С мощностью и размером катушки лучше поэкспериментировать, чтоб достичь наилучшего эффекта. Автор статьи 4ei3

   Форум

   Форум по обсуждению материала ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Простой индукционный нагреватель 12 В

Простой индукционный нагреватель состоит мощного генератора высокой частоты и низкоомной катушки-контура, которая является нагрузкой генератора.

Генератор с самовозбуждением генерирует импульсы на основании резонансной частоты контура. В результате в катушке возникает мощное переменное электромагнитное поле частотой порядка 35 кГц.
Если в центр этой катушки поместить сердечник из токопроводящего материала, то внутри него возникнет электромагнитная индукция. В результате частой смены эта индукция вызовет в сердечнике вихревые токи, которые в свою очередь повлекут за собой выделение тепла. Это классический принцип преобразования электромагнитной энергии в тепловую.
Индукционные нагреватели очень давно используются во многих областях производства. С их помощью можно делать закалку, бесконтактную сварку, и самое главное - точечный прогрев, а также плавление материалов.
Я покажу вам схему простого низковольтного индукционного нагревателя, которая уже стала классической.

Мы её ещё больше упростим эту схему и стабилитроны «D1, D2» не будем устанавливать.
Элементы, которые понадобятся:
1. Резисторы на 10 кОм – 2 шт.
2. Резисторы на 470 Ом – 2 шт.
3. Диоды Шоттки на 1 А – 2 шт. (Можно другие, главное на ток от 1 А и быстродейственные)
4. Полевые транзисторы IRF3205 – 2 шт. (можно взять любые другие мощные)
5. Индуктор «5+5» - 10 витком с отводом от середины. Чем толще провод, тем лучше. Мотал на деревянной круглой палке, сантиметра 3-4 в диаметре.
6. Дроссель – 25 витков на кольце из блока старого компьютера.
7. Конденсатор 0,47 мкФ. Лучше набирать емкость несколькими конденсаторами и на напряжение не ниже 600 Вольт. Я по началу взял на 400, в результате чего он начал греться, далее заменил его на составной из двух последовательно, но так не делают, просто под рукой больше не было.

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В


Наматываем индуктор.


Собрал всю схему навесным монтажом, отделив колодкой индуктор от всей схемы. Конденсатор желательно располагать в непосредственной близости от выводов катушки. Не как у меня в этом примере в общем. Транзисторы установил на радиаторы. Запитал всю установку от аккумулятора 12 Вольт.


Работает отлично. Лезвие канцелярского ножа нагревает до красноты очень быстро. Рекомендую всем к повторению.
После замены конденсатора они больше не грелись. Транзисторы и сам индуктор греются, если работает постоянно. На небольшое время – не критично почти.



Смотрите видео сборки и испытаний:



Также рекомендую к просмотру:

Эксплуатация индукционных нагревателей


В этой статье мы будем говорить о реальных проблемах в эксплуатации современных индукционных нагревателей. Проблемы эти не выдуманы, они реально возникали у наших покупателей. И нам приходилось их решать совместными усилиями. Вам будет проще, ведь недаром говорят, предупрежден, значит вооружен!

1. Оптимизация рабочей частоты индукционных нагревателей

Главным преимуществом современных индукционных нагревателей является автоматическая подстройка резонансной частоты генерации под параметры колебательного контура, состоящего из выходного конденсатора, высокочастотного трансформатора и индукционной катушки. Чем больше рабочий диапазон частот генератора, тем более разнообразные по диаметру и количеству витков индукционные катушки к нему можно подключать. И соответственно решать большее количество задач индукционного нагрева.

Однако, указанный производителями рабочий диапазон частот индукционных нагревателей не всегда нравится самим нагревателям. На самом деле, оптимальный диапазон несколько уже. По нашему опыту мы рекомендуем следующие диапазоны частот для различных типов индукционных нагревателей:

Серия СЧН (Среднечастотные низковольтные) указан диапазон - 1-20 кГц.

Реально диапазон частот разбит на два поддиапазона:

I – (1-10 кГц) Оптимальный диапазон - 5-9 кГц.

II- (10-20 кГц) Оптимальный диапазон - 12-17 кГц.

Серия СЧВ (Среднечастотные высоковольтные) указан диапазон - 1-20 кГц.

Оптимальный диапазон - 5-10 кГц

Серия ВЧС (Высокочастотные сверхзвуковые) указан диапазон 20-50 кГц.

Оптимальный диапазон - 23-32 кГц

Серия ВЧ (Высокочастотные) в зависимости от мощности:

ВЧ-05 указан диапазон – 100-250 кГц. Оптимальный диапазон - 180-220 кГц

ВЧ-15 указан диапазон – 30-100 кГц. Оптимальный диапазон - 30-60 кГц

ВЧ-25 – ВЧ-70 указан диапазон – 30-80 кГц. Оптимальный диапазон - 30-60 кГц

СВЧ-05 указан диапазон – 0,6-1,4 МГц. Оптимальный диапазон 0,6 - 0,8 МГц

Самое время задать вопрос, а что будет, если рабочая частота выйдет за пределы оптимального диапазона? Как правило, если частота слишком низкая, снизится мощность и сработает защита. А вот слишком высокая частота иногда не вызывает срабатывания защиты и приводит к выходу из строя JGBT модулей и драйверов управления ими.

Вывод следующий. При эксплуатации индукционных нагревателей на JGBT модулях необходимо контролировать частоту генерации индукционного нагревателя при подключении каждого нового индуктора. Для этих целей следует использовать подходящий осциллограф, частотомер, мультиметр или токовые клещи с функцией измерения частоты и соответствующим диапазоном частот.

Для измерения рабочей частоты индукционных нагревателей, рекомендуем использовать следующие цифровые измерительные приборы:

Не следует подключать клеммы измерителя непосредственно к клеммам индуктора, так можно сжечь измерительный прибор. Нужно намотать тонким проводом небольшую катушку и при измерении частоты поднести ее непосредственно к индуктору. Количество витков следует выбирать, соизмеряясь с чувствительностью измерительного прибора. Например, для устойчивой работы осциллографа хватает и полвитка измерительной катушки. А для измерения частоты с помощью мультиметра необходимы 3-5 витков.

В комплект поставки индукционных нагревателей серии СЧН, ВЧ и ВЧС входит универсальный выходной трансформатор, с его помощью можно решать ограниченный круг задач индукционного нагрева. К нему можно подключать определенное количество витков индукционной катушки. Если нужно подключить большее количество, витки индукционной катушки можно добавлять параллельно 2-мя, 3-мя и даже 4-мя секциями. См. фото. Это делается для удержания резонансной частоты выше нижнего предела.

Иногда в целях закалки необходимо значительно уменьшить количество витков индукционной катушки, например, требуется катушка всего в полвитка. При столь малой индуктивности катушки, частота генерации поднимется выше верхнего допустимого предела. Загорится индикатор «слишком высокая частота». Может произойти срабатывание защиты прибора. В любом случае перед выводом индукционного генератора на полную мощность, следует измерить рабочую частоту генерации на минимальной мощности с помощью рекомендованных выше цифровых измерительных приборов.

Оптимальные зазоры между индуктором и катушкой

Обычное расстояние от заготовки до поверхности индуктора 3-5 мм. Серия нагревателей ВЧ работает и при увеличении этого зазора до 10-20 мм и более, однако при этом существенно падает коэффициент заполнения индуктора и КПД передачи индукционного поля в нагреваемую деталь. Серия СЧН не переносит увеличения зазора более 5 мм. А вот для СВЧ нагревателей зазор между деталью и индуктором должен быть минимальным 2-3 мм. Однако не забывайте, что деталь при закалке ведет (она изгибается). Иногда приходится ставить направляющие, что бы не задевать индуктором вращающуюся при сканирующей закалке деталь.

2. Современные закалочные трансформаторы для индукционных нагревателей

Для эффективного использования ТВЧ установки для закалки разнообразных по геометрии деталей вам потребуется заменить универсальный выходной трансформатор с фиксированным коэффициентом трансформации на закалочный трансформатор (ТЗ) с переключаемым коэффициентом трансформации.

Современные закалочные трансформаторы бывают трех видов для различных диапазонов частот:

В зависимости от рабочего диапазона частот сердечник закалочного трансформатора изготавливается из различных материалов. Для диапазона 1-8 кГц используется сердечник из трансформаторной стали. На частотах 3-50 кГц, применяется ферриты. На частотах 50 Гц – 15 кГц могут использоваться сердечники из аморфного железа. На частотах 20-350 кГц, так же применяются ферриты.

Сердечник закалочного трансформатора, как правило, охлаждается водой. Медные трубки водяного охлаждения располагают как по периметру сердечника, так и внутри него. Самые современные, запатентованные ТЗ имеют, плавающий в воде сердечник из трансформаторной стали. См. фото.

Обязательно охлаждаются водой и сами обмотки ТЗ, выполненные из медных трубок различного диаметра. Соответственно чем выше мощность, тем больше размер трансформатора и внутренний диаметр медных трубок обмоток.

При любом подключении первичных обмоток, а подключают их только последовательно, их рабочее напряжение равно 550-800 Вольт, что соответствует выходному напряжению транзисторного индукционного генератора. ТЗ, как правило, содержит две выходные обмотки, обычно это две одновитковые обмотки. В зависимости от задач индукционного нагрева, их можно включать по отдельности, параллельно и последовательно.

В зависимости от выбранного коэффициента трансформации, выходное напряжение холостого хода колеблется в диапазоне от двух десятков до полутора сотен Вольт. Выходной ток может достигать десятков тысяч Ампер. Естественно, что при подключенном индукторе, выходное напряжение под нагрузкой, сильно падает.

Коэффициент трансформации в зависимости от конструкции и мощности ТЗ бывает различным и колеблется в диапазоне от 1,5 /1 до 24/1. Т.е. ТЗ в состоянии понизить напряжение в 24 раза и при этом во столько же раз увеличить выходной ток. Что позволяет сконцентрировать индукционную энергию на малой площади нагрева. При этом не следует забывать, что увеличивать бесконечно ток, протекающий по рабочей поверхности индукционной катушки, мы не можем. Она может расплавиться при отдаваемой мощности более 1,5 кВт/см.кв. Иногда для увеличения поверхностной мощности индукционные катушки делают из серебра.

А вот увеличивать толщину рабочей поверхности индуктора не следует, т.к. ток идет по ее внешней поверхности. Это не касается циклических индукторов, стенки которых имеют большую толщину для обеспечения теплоотвода при цикле нагреве без охлаждения, охлаждение происходит в цикле подачи воды в индуктор. Если циклический индуктор сделать тонким, он просто расплавится…

Первичная обмотка ТЗ имеет до 10-ти секций включаемых последовательно. Чем большее количество секций подключено, тем выше коэффициент трансформации и тем ниже выходное напряжение. Ранее, при подключении ТЗ к тиристорным и ламповым генераторам с фиксированной рабочей частотой обязательно контролировали cosφ и добивались согласования подбором емкости конденсаторной батареи.

То же самое приходится делать на современных транзисторных генераторах с последовательным (резонансом) колебательным контуром. Но это неудобство с лихвой окупается высокой экономичностью нагрева на данных генераторах.

Когда речь идет о современных транзисторных генераторах с параллельным резонансным контуром, cosφ контролировать и подстраивать не надо. При работе этих генераторов на закалочный трансформатор необходимо попасть в диапазон частот генератора, смотри рекомендации выше.

ТЗ имеет свой диапазон рабочих частот, в него тоже нужно попасть. Водоохлаждаемая конденсаторная батарея так же имеет рабочую частоту, и желательно не удаляться от нее более чем на 20-30%. Если мы выходим из диапазона рекомендованных частот, так же как на старых генераторах, следует подобрать емкость выходного конденсатора.

Для нормальной работы, мощность ТЗ, измеряемая в кВА, должна быть в 4-5 раз больше мощности индукционного генератора измеряемой в кВт.

Подключение закалочного трансформатора

Подключение первичной обмотки высокочастотного закалочного трансформатора (ВЧТЗ) к генератору мощностью до 40 кВт осуществляется одним медным кабелем сечением не менее 80 кв.мм., 100 кВт – двумя кабелями, 160 кВт тремя кабелями того же сечения. Более мощные генераторы подключаются к ВЧТЗ только с помощью водоохлаждаемых тоководов.

С подключением среднечастотного закалочного трансформатора (СЧТЗ) ситуация совсем другая. Дело в том, что резонансные токи между параллельно включенной конденсаторной батареей и СЧТЗ примерно в 4 раза выше токов от генератора к конденсаторной батарее. Поэтому генератор средней мощности к конденсаторной батарее можно подключать кабелем, а вот соединение от конденсатора к индукционной катушке лучше выполнить с помощью водоохлаждаемого тоководов.

Внимание!!! Исключите касание водоохлаждаемых тоководов металлических конструкций и пола. В противном случае металл рядом с тоководом нагреется, а токовод может расплавиться и выйти из строя.

Водяное охлаждение закалочного трансформатора

Необходимо обеспечить водяное охлаждение ТЗ согласно руководства пользователя. Мощные ТЗ потребляют для охлаждения много воды. Соответственно нужен более производительный и мощный насос. На большинстве закалочных трансформаторов ставят отдельный манометр для измерения давления, следите за его показаниями, не допускайте падения давления. В противном случае, вы расплавите обмотки ТЗ. Ведь на ТЗ, как правило, нет сильфонного датчика защиты от недостатка давления!

3. Требования к системе водяного охлаждения индукционных нагревателей

Работа современной силовой инверторной электроники немыслима без эффективного водяного охлаждения. И, к сожалению, большинство поломок индукционных нагревателей связаны с неправильной эксплуатацией системы водяного охлаждения:

Давление воды

Давление в системе охлаждения большинства индукционных нагревателей должно быть около 2 атм. (2 кг/см.кв.)

Нельзя измерять давление на выходе воды из насоса, тем более, если к насосу подключено несколько потребителей воды. Давление следует измерять с помощью манометра на входе прибора, при полностью открытых входных кранах, при открытом свободном сливе на выходе прибора.

Современные индукционные нагреватели имеют сильфонные или электронные датчики давления воды. При недостаточном давлении датчики срабатывают и выключают прибор. Если давления не хватает, не пытайтесь перекрывать слив воды, это конечно позволит обмануть датчики давления, однако через несколько минут выведет прибор из строя из-за перегрева. Помните, что для нормальной работы системы охлаждения важно не только давление, но и расход воды, и если он недостаточный прибор начинает перегреваться.

Для исключения засорения трубными отложениями, поставьте на входе системы водяного охлаждения прибора сетчатый фильтр.

Берегитесь перегибания шлангов на выходе водяных магистралей приборов. По этой причине уже сгорали медные трубки обмоток высокочастотного трансформатора. Используйте достаточно прочные и толстые пластиковые или резиновые шланги на сливе воды. По мере износа заменяйте водяные шланги на новые.

Запрещается объединять сливы воды в один шланг. Объединение сливов приводит к взаимному влиянию давлением и нарушением равномерности охлаждения отдельных узлов оборудования. Следует разорвать сливы и направить струи воды в прямоугольную воронку для дальнейшей подачи в бак.

Не допускайте попадания воды внутрь прибора. Помните, что выпрямленное напряжение внутри прибора достигает 550В, при достаточно большой силе тока, и является смертельным для человека.

При проливе воды внутрь прибора, тщательно продуйте все узлы и просушите прибор как минимум в течение суток.

Качество воды

Ведущие мировые производители индукционных нагревателей рекомендуют использовать для охлаждения приборов дистиллированную или обессоленную воду. Например, воду, подготовленную по технологии обратного осмоса. Помните, что использование плохой, воды с солями приводит к нарушению правильной работы прибора. Обслуживающий персонал может получить поражение электрическим током через воду, т.к. вода с солями обладает значительной электропроводностью. Использование плохой воды приводит к отложению осадков и образованию накипи. Думаю, даже излишне объяснять к каким плачевным последствиям это может привести.

Максимальная температура воды

Во избежание перегрева оборудования не допускайте повышения температуры охлаждающей воды выше 40ºС. При необходимости, установите в магистраль подачи воды медный радиатор с вентилятором или пластинчатый теплообменник для охлаждения проточной технической водой.

Воздействие отрицательных температур

Берегите прибор от разморозки. Для хранения или транспортировки прибора при температуре ниже нуля градусов, следует тщательно продуть все водяные магистрали во избежание разрыва медных трубок и радиаторов JGBT модулей от распирания льдом.

4. Особенности энергоснабжения индукционных нагревателей

К работе с индукционными нагревателями допускаются специалисты, прошедшие подготовку к работе на оборудовании данного типа. Подключение/отключение к промышленной сети 380В производится только электриками с соответствующей категорией допуска.

Во избежание поражения электрическим током, запрещается снимать кожух прибора находящегося под напряжением и включать прибор со снятым кожухом.

Ремонтом индукционного оборудования должны заниматься специализированные организации, имеющие права на гарантийное и послегарантийное обслуживание.

Современные индукционные нагреватели работоспособны при напряжении в сети в диапазоне 340-420 В. В сельской местности и не только возможно чрезмерное повышение напряжения в вечернее время, что приводит к срабатыванию защиты прибора. При включении прибора, напряжение в сети уменьшается и гаснет индикатор превышения напряжения в сети.

При несимметричном распределении нагрузки в сети 380 В, возможно уменьшение напряжения одной из фаз. Прибор может диагностировать это понижение, как исчезновение одной фазы и отключиться.

Обязательно заземлите корпус прибора с помощью провода необходимого сечения, указанного в Руководстве пользователя.

5. Общие меры безопасности при работе на индукционных нагревателях

Внимание!!! К работе на индукционных нагревателях не допускаются люди с имплантированными кардиостимуляторами, из-за возможного нарушения их нормальной работы в результате воздействия мощными электромагнитными полями.

К индукционным катушкам мощных кузнечных нагревателей нельзя приближаться с металлическими предметами в карманах, они могут нагреться и вызвать ожоги.

Мощные электромагнитные поля, излучаемые индукторами, могут являться источником электрических наводок в соседних металлоконструкциях. Во избежание поражения электрическим током все рамы, транспортеры и подставки должны быть надежно заземлены.

Мощное электромагнитное поле способно сдвигать нагреваемые детали в автоматических индукционных кузнечных нагревателях, что может привести к заклиниванию деталей и повреждению футеровки индуктора.

Мощное электромагнитное поле является одним из факторов вызывающим предрасположенность к онкологическим заболеваниям человека. По возможности сократите время пребывания в непосредственной близости с источником электромагнитного поля. Таким источником в первую очередь являются индукционные катушки мощных плавильных печей и индукционных кузнечных нагревателей.

Считается, что воздействие электромагнитного поля связано с частотой излучения и его мощностью. Чем выше мощность и частота, тем опаснее излучение.

Полагаю, что термистам и плавильщикам, работающим на ТВЧ установках, иногда стоит менять свою профессию.

6. Своевременная очистка от пыли – защита от электрических пробоев

Современные индукционные нагреватели охлаждаются не только водой. Часть греющихся узлов охлаждается с помощь потока воздуха, создаваемым вентилятором – куллером. В воздухе цехов, как правило, находится много пыли. Именно она затягивается вентилятором внутрь корпуса прибора и оседает на стенках, на сильноточных и слаботочных электронных компонентах.

Техническая пыль электропроводна, особенно на высоких частотах генерации индукционных нагревателей. Если периодически примерно раз в 2-3 месяца не очищать индукционный нагреватель и высокочастотный трансформатор от пыли, можно гарантировать электрический пробой по пыли через 2-3 года его работы.

Электрический пробой начинается по пыли на высоковольтной части прибора, мгновенно происходит ионизация воздуха, он становится электропроводным. В приборе образуется шар высокотемпературной плазмы, сжигающий не только электронные компоненты, но и медные шины в палец толщиной. Прожигается корпус, взрываются конденсаторы. В результате подобного пробоя требуется ремонт по стоимости соизмеримый со стоимостью самого прибора.

Внимание!!! Периодическая очистка от пыли – единственный способ поддержания многолетней работоспособности индукционного оборудования.

Удаление пыли, совсем не сложная операция. Пыль следует удалять с помощью мягкой щетки пылесоса, а в труднодоступных местах, например с обмоток ВЧ трансформатора, с помощью продувки сухим сжатым воздухом. Есть очень хороший способ полностью избавиться от пыли, скапливающейся внутри индукционного нагревателя. Особенно он важен, когда используется индукционный нагреватель большой мощности и соответственно дорогой. Мощные элитные нагреватели имеют встроенные системы водяного охлаждения воздуха в шкафу. Они состоят из радиатора, по которому циркулирует вода из системы водяного охлаждения и вентилятора, который обеспечивает циркуляцию охлажденного воздуха через радиатор и пространство шкафа с электронными компонентами. Напротив сильно греющихся конденсаторов устанавливают дополнительные вентиляторы - кулеры. См. фото.

Конечно, выводы каждый сделает сам:

Кто-то предпочтет недорогое индукционное оборудование и будет за ним периодически ухаживать. А кто-то купит надежное и дорогое оборудование. Дополнительные затраты сторицей окупятся многолетней эксплуатацией без разорительных ремонтов и дополнительных затрат на обслуживание.

Обращайтесь в компанию «Мосиндуктор», у нас есть оборудование на любой вкус и кошелек.

Автор статьи директор компании «Мосиндуктор»

(С) 2011 Кучеров Вячеслав Васильевич

Авторские права защищены.

Гарантируется судебное преследование

за размещение статьи на любом сайте

кроме www.mosinductor.ru

УНИ 2.0 МОДИС - индукционный нагреватель инструмента 007428

Индукционный нагреватель инструмента. Эффективная альтернатива газовым горелкам и спиртовкам. Обеспечивает быстрый и равномерный нагрев металлического инструмента. В комплект входят шпатель с деревянной ручкой, подставка под инструменты, вискозная губка для очистки инструмента.

Быстрый и экономичный

Газовые горелки удобны при выполнении некоторых зуботехнических операций, но вредны для здоровья и пожароопасны. К счастью, существует более совершенный инструмент, который может полностью заменить любые горелки. Это устройство индукционного нагрева (УНИ). Индукционный нагреватель мгновенно нагревает инструмент и экономичнее, чем горелки: его не надо заправлять газом или спиртом, а потребляемая им электроэнергия минимальна. Он может использоваться для постановки зубов, моделирования прикусных шаблонов и других операций с воском.


Принцип работы

В камере УНИ создается магнитное поле, которое при введении металлического инструмента бесконтактно нагревает его вихревым током, в результате чего и происходит нагревание. Все, что нужно для начала работы - внести шпатель в камеру, и УНИ автоматически включит режим «нагрев».


Защита от перегрева

Если устройство в течение 6 сек. не используется, таймер переводит его в режим «Подогрев». Поэтому нагреватель может быть включен постоянно.  

УНИ 2.0 МОДИС всегда готов к работе. В нужный момент вносим инструмент в камеру - и через несколько секунд он уже нагрет!

В новой модели 2.0 реализован более медленный нагрев по сравнению с версией 1.0. Это позволяет точнее подобрать нужную температуру шпателя, нагревая его в интервале 2...6 сек.


Безопасность

Индукционный нагреватель реагирует только на металлические предметы и абсолютно безопасен для здоровья. Если поместить в камеру УНИ палец, ничего не произойдет.


Простая очистка

Чтобы очистить УНИ МОДИС, достаточно с холодного корпуса соскоблить шпателем потеки воска – пластик при этом не пострадает. Из камеры воск можно вынуть лопаточкой ШПАТЕЛЯ 1.0 УНИ, который поставляется в комплекте. Если в камере останется немного воска, работе это не помешает. 

Для идеальной очистки нужно внести инструмент в работающий нагреватель, совершить несколько круговых движений для расплавления застывшего воска на донышке и стенках камеры, затем промокнуть воск ветошью или увлажнённой губкой и уже для лоска – отмыть камеру воскорастворяющей жидкостью.


Занимает минимум места

В новой модели УНИ 2.0 блок питания отделен от корпуса. Его можно вынести из рабочей зоны, освободив место (например, расположив так, как на фотографии). Особенно вы это почувствуете при работе за столом Аверон (СПб) с вертикальной стенкой, на которую можно крепить электроблок. На столе остается только миниатюрный нагреватель, который занимает в 2 раза меньше места, чем аналогичные приборы других европейских производителей.

Технические характеристики

  • Максимальное время нагрева инструмента: 6 с
  • Габариты (Диаметр×Высота), не более (нагревательная камера): 20×35 мм
  • Электропитание (адаптер): ~220/230 В 50/60 Гц 1,0 А
  • Электропитание (выход адаптера): =12 В 5 А
  • Потребляемая мощность, не более (от адаптера в режиме ОЖИДАНИЕ): 4 ВА
  • Потребляемая мощность, не более (от адаптера в режиме ПОДОГРЕВ): 10 ВА
  • Потребляемая мощность, не более (от адаптера в режиме НАГРЕВ): 60 ВА
  • Масса, не более (без адаптера): 0,25 кг
  • Габариты (Ш×Г×В), не более: 85×80×55 мм

Указанные характеристики актуальны только для выпускаемого в данный момент оборудования (с последними изменениями)

Комплектация

Основная
  1. Нож-шпатель для воска, 1 шт.
  2. Руководство по эксплуатации, 1 шт.
  3. Сетевой адаптер MeanWell, 1 шт.
  4. Сетевой комп. кабель 10А 250В, вилка угловая, 1 шт.
  5. Фотодайджест Аверон, 1 шт.
  6. ПОДСТАВКА 2.0 МОДИС, 1 шт.
  7. Подставка МОДИС (2.0), 1 шт.
  8. Губка вискозная, 1 шт.

Указанная комплектность актуальна только для выпускаемого в данный момент оборудования (с последними изменениями)

 

Нагреватель индукционный 1000 Вт 20А 12-48Вольт

Основные характеристики:
Напряжение питания: 12-48 В.
Максимальный ток: 20 А.
Мощность: 1000 Вт.
Частота генерации: 100 кГц.
Ток без нагрузки: 24 В - 3 А, 48 В - 6А.
Рекомендуемое напряжение питания: 36 В.
Нагреваемый объект: не более 1/5 объема катушки.
Материал индукционной катушки: Медь.
Диаметр индукционной катушки: 6 мм.
Индикация включения и наличия питания: встроена (светодиодная).

Комплектация
1 х Электронный блок нагрева.
1 х Катушка индукционная медная.

Не входит в комплектацию:
Блок питания.
Система охлаждения, кулер.


Описание индукционного нагревателя 1000 Вт 20 А.

Индукционные нагреватели это бесконтактные нагреватели основанные на многократном перемагничивании нагреваемого тела очень сильным магнитным полем, вследствие чего происходит быстрое нагревание магнитного материала до очень высоких температур. Если говорить простым языком то по сути катушка индуктора является первичной обмоткой трансформатора, а нагреваемая деталь это по сути вторичная обмотка трансформатора в которой появляется напряжение и замыкается само на себя, в следствие чего и происходит нагрев.

Основные сферы применения:

Плавка пайка и сварка металлов.
Получение сплавов.
Ковка гибка и термообработка металлов.
Ювелирное дело.
Закалка и термообработка металлов.
Обеззараживание.

Основные преимущества использования индукционных нагревателей.

  • Малые размеры и высокая интенсивность позволяет использовать устройство в домашних условиях.
  • Индукционные нагреватели не выделяют продуктов горения, что позволяет использовать их даже в непроветриваемых помещениях.
  • Индукционные нагреватели позволяют нагревать материал внутри керамических стеклянных и прочих емкостях, при этом нагреваться будет только металл, так как керамика и стекло не проводят ток.
  • Так как отсутствует непосредственный нагреватель - нет загрязнения расплавляемого материала.
  • Позволяет организовать разогрев материала в защитном инертном газе, предотвращая тем самым воздействие окружающей среды на расплавляемый металл.

Схема электрическая принципиальная.


Меры предосторожности и рекомендации.

Используйте только качественный блок питания от проверенного производителя с мощностью превосходящей максимальные параметры.
При работе устройство нагревается, при постоянном использовании необходима установка вентилятора или иной системы охлаждения, для отвода лишнего тепла.
Устройство не снабжено системой защиты от переполюсовки - не допускайте неправильное подключение !
Металл может разогреваться до температуры 2500 °С, используйте необходимую защиту и ведите работу с повышенной осторожностью !
Не допускайте детей к работе с устройством - это очень опасно.

Индукционный нагреватель для автосервиса

Задать вопрос

Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

Индукционный нагреватель для автосервиса.


В настоящее время на рынке инструментов для автосервисов присутствует огромное количество приспособлений для выполнения качественного и быстрого ремонта автомобиля. Среди таких приспособлений различные механические и гидравлические съемники, моментный инструмент (мультипликаторы, динамометрические ключи, пневматические и гидравлические гайковерты) и прочая оснастка.

Однако не всегда удается справиться с деталью с помощью технологичного инструмента (прикипевшие гайки, шаровые опоры, подшипники и прочие сложные детали). Тогда в ход идут «дедовские» методы – паяльная лампа, газовая горелка, «болгарка» и другие подручные инструменты. Применение таких инструментов может нанести непоправимый вред здоровью работника и автомобиля.
Для решения подобных задач служит Индукционный нагреватель для автосервиса. В основе его работы лежит принцип электромагнитной индукции и температурного расширения металла. Нагрев необходимой детали происходит быстро и равномерно. При этом смежные детали нагреваются очень медленно (эффект теплопередачи), что позволяет не нанести им серьезный урон. Нагреватель оснащен устройством регулировки мощности и времени. Для контроля температуры нагрева (при необходимости) можно использовать контактный или бесконтактный термометры. Устройство комплектуется набором индукторов с фиксированными размерами, а также гибким индуктором длиной 2 метра. С помощью гибкого индуктора возможно нагревать детали неправильных (не цилиндрических) форм. 


Применение такого прибора позволяет:
  • значительно обезопасить условия труда;
  • снизить расходы на устранение смежных дефектов (повреждение и разрушение смежных деталей).
Индукционный нагреватель для автосервиса – это современная, безопасная и эффективная альтернатива традиционным методам ремонта и технического обслуживания.

Сохраните свое здоровье и время!

Поделиться ссылкой:

Основы технологии индукционного нагрева

Индукционный нагрев

Проще говоря, индукционный нагрев является наиболее чистым, эффективным, рентабельным, точным и повторяемым методом нагрева материалов, доступным на сегодняшний день в отрасли.

Точно разработанные индукционные катушки в сочетании с мощным и гибким индукционным источником питания обеспечивают воспроизводимые результаты нагрева, соответствующие желаемому применению.Индукционные источники питания, разработанные для точной количественной оценки нагрева материала и реагирования на изменения свойств материала во время цикла нагрева, делают реальностью достижение различных профилей нагрева с помощью одного приложения нагрева.

Целью индукционного нагрева может быть упрочнение детали для предотвращения износа; придать металлопластику для ковки или горячей штамповки желаемую форму; спаять или спаять две части вместе; плавить и смешивать ингредиенты, которые входят в жаропрочные сплавы, что делает возможным создание реактивных двигателей; или для любого количества других приложений.


Основы


Индукционный нагрев происходит в электропроводящем объекте (не обязательно из магнитной стали), когда объект находится в переменном магнитном поле. Индукционный нагрев происходит из-за гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Гистерезисные потери возникают только в магнитных материалах, таких как сталь, никель и некоторые другие. Потери на гистерезис утверждают, что это вызвано трением между молекулами, когда материал намагничивается сначала в одном направлении, а затем в другом.Молекулы можно рассматривать как небольшие магниты, которые вращаются при каждом изменении направления магнитного поля. Требуется работа (энергия), чтобы перевернуть их. Энергия превращается в тепло. Скорость расхода энергии (мощности) увеличивается с увеличением скорости реверсирования (частоты).

Вихретоковые потери возникают в любом проводящем материале в переменном магнитном поле. Это вызывает заголовок, даже если материалы не обладают какими-либо магнитными свойствами, обычно присущими железу и стали.Примерами являются медь, латунь, алюминий, цирконий, немагнитная нержавеющая сталь и уран. Вихревые токи - это электрические токи, индуцируемые в материале действием трансформатора. Как следует из их названия, кажется, что они кружатся в водоворотах внутри твердой массы материала. Вихретоковые потери намного важнее гистерезисных потерь при индукционном нагреве. Обратите внимание, что индукционный нагрев применяется к немагнитным материалам, в которых отсутствуют гистерезисные потери.

Для нагрева стали для закалки, ковки, плавки или любых других целей, требующих температуры выше температуры Кюри, мы не можем полагаться на гистерезис.Сталь теряет свои магнитные свойства выше этой температуры. Когда сталь нагревается ниже точки Кюри, вклад гистерезиса обычно настолько мал, что им можно пренебречь. Для всех практических целей I 2 R вихревых токов - единственный способ, которым электрическая энергия может быть преобразована в тепло для целей индукционного нагрева.

Две основные вещи для индукционного нагрева:

  • Изменяющееся магнитное поле
  • Электропроводящий материал, помещенный в магнитное поле

Преимущества индукционного нагрева

Индукционный нагрев особенно полезен при выполнении повторяющихся операций.После того, как машина индукционного нагрева правильно отрегулирована, часть за частью нагревается с одинаковыми результатами. Возможность индукционного нагрева для одинакового нагрева следующих друг за другом деталей означает, что процесс можно адаптировать к полностью автоматическому режиму, когда детали загружаются и разгружаются механически.

Индукционный нагрев позволил выполнять такие операции, как закалка, на производственных линиях вместе с другими станками, а не в удаленных отдельных отделах. Это экономит время на транспортировку деталей из одной части завода в другую.Индукционный нагрев чистый. Не сбрасывает неприятный жар. Условия работы вокруг машин индукционного нагрева хорошие. Они не выделяют дым и грязь, которые иногда бывают в цехах термообработки и кузнечных цехах.

Другой желательной характеристикой индукционного нагрева является его способность нагревать только небольшую часть заготовки, что дает преимущества там, где нет необходимости нагревать всю деталь. Это преимущество имеет решающее значение для основных деталей с несколькими локализованными участками повышенного износа при нормальной эксплуатации.Раньше требовался более качественный и более дорогой материал, чтобы выдерживать эксплуатационный износ. С помощью индукции можно обрабатывать менее дорогие материалы на месте для достижения требуемой долговечности.

Индукционный нагрев быстрый. Правильно настроенная машина индукционного нагрева может обрабатывать большие объемы деталей в минуту за счет использования эффективной конструкции змеевика и обращения с деталями. Поскольку машины индукционного нагрева хорошо подходят для автоматизации, их можно легко интегрировать с существующими линиями по производству деталей.В отличие от решений для лучистого отопления, индукционный нагрев нагревает только часть внутри змеевика, не тратя энергию на ненужный нагрев.

Индукционный нагрев чистый. Без операций с пламенем, которые оставляют сажу или иным образом требуют очистки после нагрева, индукция является выбором для деталей, требующих чистого нагрева, например, при пайке. Поскольку в индукционном нагреве используются магнитные поля, проницаемые через стекло или другие материалы, возможен контролируемый индукционный нагрев атмосферы.


История индукционного нагрева

Фарадей (1791-1867) был знаком с фундаментальными принципами, лежащими в основе индукции. Сначала акцент был сделан на нежелательных последствиях явления. Большое внимание было уделено поиску методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, могли стать более эффективными.

Майклу Фарадею (1791-1867) обычно приписывают открытие фундаментальных принципов, лежащих в основе индукционного нагрева в 1831 году.Тем не менее, исследования индукции были сосредоточены на поиске методов уменьшения влияния индукции, чтобы такие устройства, как трансформаторы, двигатели и генераторы, могли сначала стать более эффективными.

Интерес к возможности плавления металлов индукцией возник в 1916 году. Одним из первых коммерческих приложений было плавление небольших зарядов с использованием генераторов искрового разрядника. Еще одним ранним применением было нагревание металлических элементов вакуумных трубок для отвода поглощенных газов перед герметизацией.

За несколько лет до Второй мировой войны ряд компаний, более или менее независимо друг от друга, начали понимать, что индукция является решением для широкого спектра специализированных нагревательных приложений. Хотя индукция не стала промышленным процессом еще долго после ее теоретического открытия, ее рост был быстрым во время Второй мировой войны, когда возникла немедленная потребность в производстве большого количества деталей с минимальными трудозатратами.

Сегодня индукция заняла свое место в нашей промышленной экономике как средство ускорения производства деталей, снижения производственных затрат и достижения качественных результатов.

Нажмите, чтобы узнать об истории Радин


Будущее индукции

С наступлением эпохи высокотехнологичных материалов, альтернативных источников энергии и необходимости расширения возможностей развивающихся стран уникальные возможности индукции предлагают инженерам и конструкторам будущего быстрый, эффективный и точный метод нагрева.

Как технология выбора для быстрого, чистого, повторяемого, точного и эффективного нагрева, индукция прочно зарекомендовала себя в будущем производства как краеугольный камень отрасли.Быстрая зрелость Induction с момента своего открытия принесла ей репутацию передовой технологии, критически важной для открытия новых, более эффективных процессов. Сегодня индукция является синонимом новаторских решений, открывающих путь к новой парадигме в производственных технологиях.

Технология Radyne находится на переднем крае индукционного нагрева, вводя новшества в новых способах дальнейшего развития методов и процессов индукционного нагрева на новых, ранее заброшенных территориях. Мы являемся ведущим мировым производителем и пионером в разработке передового оборудования для индукционного нагрева и нагрева с регулируемой атмосферой.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о блоке питания TFD.


Дополнительная литература

Дальнейшее обсуждение темы основ индукционного нагрева можно найти, продолжив нашу статью о передовых концепциях индукционного нагрева, охватывающую темы, которые лежат в основе теории индукционного нагрева, установленной здесь. Для еще большего количества ресурсов индукционного нагрева Radyne предоставляет несколько ресурсов для вашего удобства, позволяющих использовать теорию индукции для осознанной работы: в том числе плакаты для справки с общими лабораторными и производственными таблицами и справочники по основам индукции.

5 Основы проектирования змеевика индукционного нагрева

Конструкция индукционного змеевика может иметь большое влияние на качество деталей, эффективность процесса и производственные затраты. Как узнать, подходит ли конструкция катушки для вашей части и процесса? Вот некоторые основы работы с индукционной катушкой и пять советов по оптимизации вашей конструкции.

Как работают индукционные нагревательные змеевики

Индукционная катушка определяет, насколько эффективно и рационально нагревается заготовка. Индукционные катушки представляют собой медные проводники с водяным охлаждением, изготовленные из медных трубок, которым легко придать форму катушки для процесса индукционного нагрева.Змеевики индукционного нагрева сами по себе не нагреваются при прохождении через них воды.

Рабочие катушки различаются по сложности от простой спиральной или соленоидной катушки (состоящей из нескольких витков медной трубки, намотанной вокруг оправки) до катушки, которая прецизионно обработана из сплошной меди и спаяна.

Катушки передают энергию от источника питания к заготовке, создавая переменное электромагнитное поле из-за протекающего в них переменного тока. Переменное электромагнитное поле катушки (ЭМП) генерирует индуцированный ток (вихревой ток) в заготовке, который выделяет тепло из-за потерь I в квадрате R (потерь в сердечнике).

Ток в заготовке пропорционален силе ЭДС катушки. Эта передача энергии известна как эффект трансформатора или эффект вихревых токов.

Трансформаторы и индукционные катушки

Поскольку в катушках используется эффект трансформатора, характеристики трансформаторов могут быть полезны для понимания конструкции катушек. Индуктор аналогичен первичной обмотке трансформатора, а деталь эквивалентна вторичной обмотке трансформатора (предполагается, что она имеет один виток).

Есть две важные особенности трансформаторов, которые влияют на конструкцию катушки:

  • КПД связи между обмотками обратно пропорционален квадрату расстояния между ними
  • (ток в первичной обмотке трансформатора * количество витков первичной обмотки) = (ток во вторичной обмотке * количество витков вторичной обмотки)

Из-за вышеупомянутых отношений существует пять условий, которые следует учитывать при проектировании любой катушки для индукционного нагрева:

5 основных советов по проектированию змеевика индукционного нагрева


1.Более высокая плотность потока возле зоны нагрева означает, что в детали генерируется более высокий ток.

Катушка должна быть присоединена как можно ближе к детали, и поэтому как можно большее количество линий магнитного потока пересекает заготовку в точке нагрева. Это обеспечивает максимальную передачу энергии.

2. Наибольшее количество магнитных линий в катушке соленоида направлено к центру катушки.

Линии потока сосредоточены внутри катушки, обеспечивая максимальную скорость нагрева в этом месте.

3. Геометрический центр катушки - это путь слабого магнитного потока.

Поток наиболее сконцентрирован ближе к самим виткам катушки и уменьшается по мере удаления от витков.

Если бы деталь была размещена в катушке не по центру, область, более близкая к виткам катушки, пересекала бы большее количество магнитных линий и, таким образом, нагревалась бы с большей скоростью. Область детали, удаленная от медного змеевика, испытывает меньшее сцепление и будет нагреваться с меньшей скоростью.

Этот эффект более выражен при высокочастотном индукционном нагреве.

4. Магнитный центр индуктора не обязательно является геометрическим центром.

В месте соединения проводов и катушки магнитное поле слабее.

Этот эффект наиболее выражен в одновитковых катушках. По мере увеличения числа витков катушки и добавления магнитного потока от каждого витка к потоку от предыдущих витков это условие становится менее важным.

Из-за непрактичности постоянного центрирования детали в рабочей катушке, при статическом нагреве деталь должна быть немного смещена в эту область.Если возможно, деталь следует повернуть, чтобы обеспечить равномерную экспозицию.

5. Катушка должна быть спроектирована так, чтобы предотвратить подавление магнитного поля.

Если противоположные стороны индуктора расположены слишком близко, катушка не имеет достаточной индуктивности, необходимой для эффективного нагрева. Помещение петли в катушку в центре компенсирует этот эффект. Затем катушка нагревает проводящий материал, вставленный в отверстие.


Есть вопросы по конструкции змеевика индукционного нагрева? Свяжитесь с нашими специалистами для получения персональной помощи.

Или прочтите наше подробное руководство по проектированию индукционных катушек.

Змеевики индукционного нагрева - компоненты индукционного нагрева

Элементы индукционного нагрева

Типичная система индукционного нагревателя включает источник питания, цепь согласования импеданса, цепь резервуара и аппликатор. Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью цепи резервуара. Цепь резервуара обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и индуктор в цепи резервуара являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно.На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при большом токе. Большой ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.

Щелкните здесь, чтобы узнать , что такое индукционные катушки и как они работают, а также различные типы катушек .

a) Источник питания

Источники питания - одна из важнейших частей системы индукционного нагревателя.Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, которые включают источники сетевой частоты, умножители частоты, мотор-генераторы, преобразователи искрового разрядника и твердотельные инверторы. Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.

Типичный твердотельный инверторный источник питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор. Линейные переменные токи преобразуются в постоянный в выпрямительной секции с помощью диодов или тиристоров.Постоянный ток поступает в инвертор, где твердотельные переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне от 10 до 600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать на более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими на более низком уровне мощности и более высоких частотах.

b) Согласование импеданса

Источники питания для индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые нельзя превышать.Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), полное сопротивление источника питания и нагрузки должно быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать своих максимально допустимых пределов. Для этого в индукционных нагревателях используются схемы согласования импеданса. В зависимости от области применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, регулируемые катушки индуктивности, конденсаторы и т. Д.).

c) Резонансный резервуар

Резонансный бак в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте.Частота получается по следующей формуле:

, где L - индуктивность индукционной катушки, а C - емкость. Согласно анимации ниже, явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он колеблется от одного конца к другому. Движение затухает из-за трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между индуктором (в форме электромагнитной энергии) и конденсатором (в форме электростатической энергии).Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, катушке индуктивности и заготовке. Потери в заготовке в виде тепла желательны и предназначены для индукционного нагрева.

Сам резонансный бак состоит из конденсатора и индуктора. Блок конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к мощности источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются масляные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические или твердые диэлектрические конденсаторы.

г) Индукторы индукционного нагревателя

Что такое индукционные катушки и как они работают?

Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который пропускается переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле. Металлические части или другие проводящие материалы помещаются внутри, через катушку индукционного нагрева или рядом с ней, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.

Как работают индукционные катушки?

При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:

1. Для увеличения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимизировано. Эффективность связи между катушкой и заготовкой обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.

2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем.Если он смещен по центру, область заготовки, расположенная ближе к виткам, будет получать больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.

3. Кроме того, позиция рядом с соединением выводов и катушки имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.

4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда раскрытие катушки очень мало. Добавление петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа).Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать по следующей формуле:

.

где ε - электродвижущая сила, а dI / dt - скорость изменения тока в катушке. Сам по себе ε равен скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ / dt), где магнитный поток φ может быть рассчитан из NBA, где N - количество витков, B - магнитное поле и A - площадь индуктор. Следовательно, индуктивность будет равна:

Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора.Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее индукционной заготовке.

Эффективность катушки

КПД змеевика определяется следующим образом:

В таблице ниже показаны типичные значения КПД различных катушек:

Модификация змеевика по заявке

В некоторых случаях нагревательный объект не имеет однородного профиля, но требует равномерного нагрева.В этих случаях необходимо изменить поле магнитного потока. Для этого есть два типичных метода. Один из способов - разделить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенный метод - увеличить расстояние между обмотками в тех областях, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.

Такая же ситуация бывает при нагреве плоских поверхностей большими змеевиками. Центральная зона получит излишнее тепло.Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским предметом будет увеличен за счет придания катушке блина конической формы.

Змеевик с лайнером используется в приложениях, где требуется широкая и однородная зона нагрева, но мы не хотим использовать большие медные трубки. Лайнер представляет собой широкий лист, который прихваткой припаян к гибкой трубе как минимум в двух точках. Остальная часть стыка будет припаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика.Такая катушка изображена на рисунке ниже.

По мере увеличения длины нагрева необходимо увеличивать количество витков, чтобы сохранить равномерность нагрева.

Схема нагрева меняется в зависимости от изменения формы заготовки. Магнитный поток имеет тенденцию накапливаться на краях, порезах или вмятинах на поверхности нагреваемого объекта, вызывая тем самым более высокую скорость нагрева в этих областях. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда змеевик находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев.Чтобы этого не произошло, катушку можно опустить ниже, ровно или немного ниже края.

Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев кромок, как показано на рисунке ниже. Края нагреваются сильнее. Высота катушки может быть уменьшена, или концы катушки могут быть сделаны с большим радиусом для отделения от края заготовки.

Острые углы прямоугольных катушек могут вызвать более глубокий нагрев детали.Разделение углов катушки, с одной стороны, снизит скорость нагрева угла, но, с другой стороны, снизит общую эффективность индукционного процесса.

Одним из важных моментов, которые следует учитывать при проектировании многопозиционных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Чтобы сохранить максимальную мощность нагрева каждой катушки, расстояние между центрами соседних катушек должно быть как минимум в 1,5 раза больше диаметра катушки.

Разделенные индукторы

используются в приложениях, где требуется тесная связь, а также невозможно извлечь деталь из катушки после процесса нагрева.Важным моментом здесь является обеспечение очень хорошего электрического контакта в месте соединения шарнирных поверхностей. Обычно для обеспечения наилучшего электрического контакта с поверхностью используется тонкий слой серебра. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибкого водяного шланга. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия / открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной области.

Типы нагревательных змеевиков

Катушка для блинов с двойной деформацией

В таких применениях, как нагрев наконечника валов, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника.Двойной деформированный змеевик для блинов с обработанными сторонами, подобный приведенной ниже схеме, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.

Катушка с разделением и возвратом

В таких применениях, как сварка узкой ленты на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая длина должна нагреваться значительно выше, чем другие области объекта, обратный путь тока будет иметь значение.Используя катушку типа Split-Return, большой ток, индуцируемый на пути сварки, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на сварочном пути как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.

Канальные катушки

Катушки канального типа используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуются довольно низкие удельные мощности. Несколько нагревательных частей проходят через змеевик с постоянной скоростью и достигают максимальной температуры при выходе из машины.Концы катушки обычно согнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где требуется обогрев профиля, можно использовать пластинчатые концентраторы с многооборотными канальными змеевиками.

Квадратная медная трубка

имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубкой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) конструктивно легче выполнять повороты. с квадратными трубками, а не с круглыми.

Конструкция выводов для индукционных катушек

Конструкция выводов: выводы являются частью индукционной катушки, и хотя они очень короткие, они имеют конечную индуктивность. В общем, на приведенной ниже схеме показана принципиальная электрическая схема тепловой станции системы индукционных агрегатов. C - резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead - это общая индуктивность выводов катушки, а L_coil - индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total - это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead - это падение напряжения на индуктивности вывода, а V_coil - это напряжение, которое будет приложено к индукционной катушке.Общее напряжение складывается из напряжения на выводах и индукционной катушке:

V_lead представляет собой величину общего напряжения, занятого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного действия. Задача дизайнера - минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:

Из приведенных выше формул очевидно, что для минимизации значения V_lead индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_lead≪L_coil).

Уменьшение индуктивности свинца: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многооборотные и / или с большим внутренним диаметром), L_lead намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшается для высокочастотных индукторов, становится важным применять специальные методы для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера для этого.

Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в окружающую среду, включая магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) они имеют тенденцию поглощать линии магнитного потока.Способность поглощать магнитное поле количественно оценивается относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа - до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.

Концентратор потока - это материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, который предназначен для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для увеличения магнитного поля, приложенного к нагревающей нагрузке.На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре блинной катушки будет концентрировать силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. Таким образом, материалы, помещенные поверх змеевика для блинов, лучше соединятся и получат максимальный нагрев.

Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором флюса.Следовательно, змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно увеличит эффективность змеевика, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.

Артикул:

  • С. Зинн и С. Л. Семятин, «Элементы индукционного нагрева, проектирования, управления и приложений», A S. M International, ISBN-13: 9780871703088, 1988

Индукционные нагревательные змеевики | Magneforce, Inc.

ИНДУКЦИОННЫЕ ЗАТЕМЫ ТЕПЛОВОЙ СТАНЦИИ

Индукционная катушка - это выходная головка индукционного нагревателя. Magneforce гордится тем, что предоставляет своим клиентам лучший тип катушки для работы. Конструкция катушки изначально рассматривается в сочетании с блоком питания. Хорошо спроектированный змеевик обеспечивает наиболее желаемый тепловой рисунок, а также максимальную эффективность. Катушки, которые фокусируют тепло в небольших зонах, состоят из медных труб с водяным охлаждением определенной формы и прикреплены к выходному трансформатору, который понижает напряжение и увеличивает ток и напряженность магнитного поля.Комбинация катушки и выходного трансформатора обеспечивает соответствующую индуктивность для резонансного контура. Трансформаторы оснащены плакированными клеммами с отверстиями для воды с уплотнительными кольцами. В местах крепления винтов катушки используются винтовые вставки из нержавеющей стали для долговечности. Доступна конфигурация катушки с быстрой заменой.

Катушки

также предназначены для непосредственного подключения к источнику питания индукционного нагрева. Этот тип катушки имеет несколько витков и может быть намотан из проволоки или трубки с водяным охлаждением в зависимости от области применения.Поскольку эти катушки работают при более высоком напряжении, они защищены соответствующей изоляцией или крышками. Змеевики могут охлаждаться воздухом или водой в зависимости от размера и конечной температуры нагреваемой детали. Некоторые примеры включают змеевик нагревателя кабелепровода и нагреватель подшипника с магнитной насадкой.

Катушки

могут быть сконфигурированы так, чтобы окружать деталь (спирально), подходить внутрь детали (внутренняя), нагревать плоскую поверхность сверху или снизу (концентрически) или входить с одной стороны (U или C или разделенная спираль типы).Катушки также могут быть изготовлены из твердой меди. Все катушки Magneforce изолированы керамическими или эпоксидными покрытиями, капсулами или другими кожухами. Каждая катушка выбирается в соответствии с геометрией детали и ее представлением. Катушки могут быть намотаны для создания продольных или поперечных магнитных полей.

Выходной трансформатор и катушка

Подключаемая быстросменная катушка в сборе прикрепляется к стандартному трансформатору

Многооборотные катушки с прямым подключением

Змеевик обогрева кабелепровода

Катушки со смещенной спиральной обмоткой

Герметичный внутренний змеевик для нагрева корпуса перед установкой подшипника

Семейство U-образных катушек с керамическим покрытием для отжига и вращающихся валов

Многопозиционная катушка, изготовленная из твердой меди

Концентрические намотанные катушки (блинная катушка)

Инкапсулированные паяльные катушки для стыковки с гнездами для паяльной машины

3-х позиционный залитый змеевик с фенольным корпусом

Электромагнитная многооборотная катушка с опорами

Многооборотная катушка для термоусадки

Раздельная спиральная катушка

Змеевик со встроенной закалкой

Раздельная концентрическая катушка

U Катушки с керамическими вкладышами для пайки труб

Однопозиционный встраиваемый змеевик с фенольной крышкой

Катушка с керамической облицовкой / упором для роботизированной ячейки

Узел быстросменного змеевика с керамическим покрытием

Змеевики для пайки с фиксаторами из нержавеющей стали

Спиральная катушка с поперечной обмоткой

Индукционный нагреватель

| Майлз Дай

Осень 2018

Фон

Индукционный нагрев - это явление, при котором вихревые токи, образующиеся в электропроводящем материале в соответствии с Законом индукции Фарадея, нагревают объект.Чтобы воспользоваться этим эффектом, индукционный нагреватель пропускает переменный ток через электромагнит, чтобы создать быстро меняющееся магнитное поле. Это вызывает ток в заготовке, температура которого повышается из-за резистивного и, возможно, гистерезисного нагрева.

Индукционный нагрев особенно интересен, поскольку он не требует контакта нагревательного элемента с объектом и не требует внешнего нагревательного элемента, который необходимо довести до желаемой температуры.Вместо этого само устройство, например плита, может оставаться близкой к температуре окружающей среды, при этом значительно повышается только температура целевого материала.

Физика

Суть успешного индукционного нагревателя - создание переменного магнитного поля. Это поле создается в так называемой рабочей катушке - катушке с проволокой, окружающей нагреваемый объект. Затем поток от этого поля (\ (\ Phi_B \)) направляется в целевой объект для генерации напряжения (\ (v \)) в соответствии с законом Фарадея.$$ v = - \ frac {d \ Phi_b} {dt} $$

Генерируемое напряжение вызывает ток в объекте, который выделяет тепло. Этот эффект нагрева вызван омическими потерями (джоулевым нагревом), а также потерями на гистерезис, если объект является ферромагнитным.

Другим важным фактором при проектировании системы является скин-эффект, при котором переменные токи имеют тенденцию концентрироваться около поверхности проводника при увеличении их частоты.В результате эффективное сопротивление детали увеличивается с частотой.

Схемотехника

Базовая схема индукционного нагрева будет использовать тотемный столб в качестве инвертора для преобразования источника постоянного тока 12 В в напряжение переменного тока. Это приведет в движение бак LC аналогично цепи балласта лампы. Однако теперь нагрузка будет представлять собой катушку, которая действует как первичная обмотка трансформатора, а нагреваемый объект представляет собой закороченный одиночный виток, который действует как вторичная обмотка трансформатора.Таким образом, за нагрев отвечает небольшое сопротивление в объекте. Индуктор в резервуаре LC - это просто магнитная индуктивность первичной катушки (т. Е. Рабочей катушки).

Разработка схемы началась с выбора частоты. При проектировании индукционного нагревателя возникает значительный компромисс по частоте. Более высокие частоты обеспечивают лучшую передачу энергии к изделию, но также вызывают более тонкий слой тока из-за скин-эффекта.Таким образом, при более эффективном нагреве нагрев будет происходить в основном на поверхности. Это говорит о том, что более высокая частота (около 100-200 кГц) подходит для небольших объектов, поскольку теплопроводность позволяет объекту нагреваться относительно равномерно.

Рисунок 1: Схема полного индукционного нагревателя.

Генерация переменного тока из источника постоянного тока осуществлялась с помощью инвертора.В инверторе используется полумост, построенный из тотемного столба MOSFET, как показано на рисунке 1.

Генератор прямоугольных волн

Индуктивность рабочей катушки (и, следовательно, резонансная частота) контура сильно зависит от геометрии рабочей катушки. Следовательно, генератор прямоугольных сигналов должен быть достаточно гибким в диапазоне частот, который он может генерировать. Я выбрал частоты в диапазоне от 50 до 150 кГц.Этот широкий диапазон был выбран для того, чтобы можно было легко отключать несколько катушек без замены электроники.

Генератор треугольных волн использовал генератор 74HC14 с потенциометром 10k для регулировки частоты. Треугольная волна была преобразована в прямоугольную волну путем пропускания ее через компаратор LM311 для получения прямоугольной волны с рабочим циклом 50%. Для этого проекта не требовалось изменять рабочий цикл, поскольку целью было создание синусоидальной волны переменного тока для управления контуром резервуара.

Индукционный нагреватель Модель

Полезно рассмотреть идеальную эквивалентную модель для резонансного контура на рисунке 2.

Рисунок 2: Модель резонансного резервуара индукционного нагревателя и его сопряжения с заготовкой.

На этой схеме \ (C \) - резонансный конденсатор, \ (C_ {blk} \) - блокирующий конденсатор, а \ (L \) - индуктивность намагничивания рабочей катушки.Показанный трансформатор представляет собой трансформатор \ (N: 1 \). Заготовка моделируется как закороченный одиночный виток. Сопротивление \ (R \) учитывает резистивный нагрев и гистерезисный нагрев, который происходит в заготовке, когда в ней индуцируются вихревые токи. К тому же индукционный нагреватель - далеко не идеальный трансформатор. Заготовка в идеале значительно меньше рабочей катушки. Это объясняется введением константы связи трансформатора, \ (k \), которая представляет собой значение от 0 до 1 и приблизительно представляет долю магнитного потока от катушки, которая проходит через заготовку.

Эту модель можно упростить для анализа, объединив конденсаторы и отразив резистор поперек трансформатора (с учетом константы связи). Это дает схему, показанную на рисунке 3.

Рисунок 3: Упрощенная модель резонансного резервуара индукционного нагревателя.

На рисунке 3 эквивалентная емкость задается как \ (C_ {eq} = \ frac {C \ cdot C_ {blk}} {C + C_ {blk}} \).Кроме того, отражение резистора дает \ (R_ {ref} = \ frac {N \ cdot R} {k} \). Эта схема дает понять, что более низкое значение \ (R_ {ref} \) снижает добротность резонатора, поскольку больший ток отводится от резервуара и рассеивается в резисторе.

Резонансный резервуар

Эта модель позволяет выбирать компоненты. Одним из основных факторов, влияющих на выбор резонансного конденсатора \ (C \), является тот факт, что это должен быть конденсатор высокого напряжения.Примерная оценка показывает, что для наведения всего 2 В на резисторе на идеальном 40-витковом трансформаторе может потребоваться до 80 В на первичной стороне. С учетом константы связи и других паразитных факторов потребуется большее напряжение. Таким образом, выбор \ (C \) ограничен имеющимися конденсаторами на 400 В, поэтому емкость будет порядка 20 - 200 нФ.

Прежде чем принять решение о точной емкости резонансного конденсатора, полезно проверить катушки, которые будут использоваться.Индукционный нагреватель в идеале должен поддерживать катушки различной геометрии, чтобы можно было нагревать различные предметы. Для этого эксперимента я намотал две катушки из провода магнита AWG 22, которые кратко описаны ниже.

Диаметр (см) \ (l \) (см) \ (N \) (оборотов) \ (L_ {theor} (\ mu H) \) \ (L_ {mes} (\ mu H \)) СОЭ (\ (\ Omega \))
5 2 27 90 75 0. 2 \ pi} {l} $$ Фактические индуктивности были измерены на измеритель импеданса на частоте 100 кГц.Я буду называть первую катушку «большой катушкой», а вторую катушку - «маленькой катушкой».

Индуктивности двух вышеуказанных катушек предполагают, что жизнеспособная емкость составляет \ (90 мкФ), состоящую из P1074-ND (22 нФ), подключенного параллельно к P1080-ND (68 нФ). Это даст резонансную частоту 61,3 кГц для большой катушки и 108 кГц для маленькой катушки.

\ (C_ {blk} \) теперь можно выбрать, чтобы он имел низкий (\ (\ le5% \)) импеданс по сравнению с резонансным конденсатором в резонансе.Блокирующая емкость \ (1,8 мкФ \) достаточна и может быть изготовлена ​​из 2 пленочных конденсаторов P4675-ND (\ (1 \ мкФ \)).

Анализ частотной характеристики

Отсюда можно провести частотный анализ для определения ожидаемого усиления и резонансной частоты. 2 + \ frac {s} {R_ {ref} C_ {eq}} + \ frac {1} {LC_ { eq}}} $$

Прежде чем строить график Боде, необходимо обратить внимание на два важных момента относительно \ (R_ {ref} \).Отраженное сопротивление зависит от сопротивления детали и коэффициента связи. Оба эти значения нелегко измерить или рассчитать, и поэтому их необходимо оценивать.

  • Значение \ (R \) (до отражения) является мерой потерь в заготовке. Это различно для разных объектов, но я выбрал значение \ (2 \ Omega \) после некоторого начального тестирования и исследования в Интернете. Хотя это может показаться довольно большим для учета омических потерь, создаваемых вихревыми токами, этот резистор также отражает гистерезисные потери в ферромагнитных материалах, которые возникают во время нагрева.Таким образом, \ (R \) не представляет собой исключительно омическое сопротивление материала.
  • Другое предположение состоит в том, что заготовка относительно мала по сравнению с рабочей катушкой. То есть в трансформаторе плохая связь. Учитывая, что значения \ (k> 0,5 \) считаются сильно связанными, я оценил \ (k \ приблизительно 0,1 \).

Эти значения дали графики Боде, показанные на рисунке 4 в MATLAB.Маленькая катушка имеет резонансную частоту 110 кГц и коэффициент усиления по напряжению 25,4. Большая катушка имеет резонансную частоту 62,5 кГц и коэффициент усиления по напряжению 18,2.

Рисунок 4: График Боде упрощенной схемы с большой катушкой (слева) и маленькой катушкой (справа).

Выбор MOSFET

IRF540 является подходящим выбором в качестве переключающего элемента, поскольку он имеет постоянный ток стока 28 А при комнатной температуре.Работая при напряжении около 1 А от общего напряжения 2-20 В, он находится в пределах максимальной безопасной рабочей зоны. По практическим соображениям в сборке повторно использовалась тотемная плата, на которой были установлены полевые МОП-транзисторы IRF1407. IRF1407 имеет более высокие рейтинги и отлично подходит для этого проекта.

Результаты

Следующие осциллограммы были сняты во время начальной фазы тестирования, во время которой небольшое напряжение (1-2 В) использовалось в верхней части тотемного столба с маленькой катушкой.На рисунках 5 и 6 показано, что наблюдаемый результат вполне соответствует прогнозируемому. Прирост оказался не таким большим, как прогнозировалось, что может быть связано с паразитами, которые не были включены в идеализированную модель. Также интересно то, что блокирующий конденсатор успешно снимает напряжение постоянного тока, как показано на рисунке 7. Зеленая форма волны сосредоточена около 0 В. Однако резкие переходы прямоугольной волны не отфильтровываются и видны как дефекты синусоиды на напряжении рабочей катушки.

Рисунок 5: Управляющий сигнал (зеленый), напряжение рабочей катушки (желтый), 1 В на тотемном столбе.

Рисунок 6: Управляющий сигнал (зеленый), напряжение рабочей катушки (желтый), 2 В на общей стойке.

Рисунок 7: Напряжение после \ (C_ {blk} \) (зеленый), напряжение рабочей катушки (желтый), дифференциальное напряжение конденсатора (розовый), 2 В на общей клемме.

Кроме того, когда нагреватель приближается к резонансу, заметна разность фаз. На рисунке 8 нагреватель далек от резонанса, и напряжение катушки и напряжение инвертора совпадают по фазе, тогда как на рисунке 9, где нагреватель находится в резонансе, два напряжения сдвинуты по фазе на 90 градусов. Если бы использовалась фазовая автоподстройка частоты, эти два напряжения были бы синхронизированы вместе, чтобы поддерживать резонанс.

Рисунок 8: Напряжение инвертора (зеленый), напряжение рабочей катушки (желтый), вне резонанса.

Рисунок 9: Напряжение инвертора (зеленый), напряжение рабочей катушки (желтый), при резонансе.

Как только было подтверждено, что цепь безопасна и работает, было добавлено больше мощности за счет увеличения напряжения на вершине тотемного столба. Это позволяло нагревать предметы до очень высоких температур. Используя большую катушку, металлический радиатор нагревали путем повышения напряжения до тех пор, пока через инвертор не протекал ток 1А.Радиатор помещался плашмя поверх катушки. На рисунке 10 показана температура радиатора.

Температуру контролировали с помощью цифрового лазерного инфракрасного термометра. Как и ожидалось, начальная скорость нагрева довольно высока, когда температура радиатора близка к комнатной. Однако с повышением температуры скорость отвода тепла от радиатора также увеличивается. В конце концов, мощность индукционного нагревателя не успевает за передачей мощности от радиатора, и кривая начинает выравниваться.\ circ C \) в течение 45 секунд, при этом рабочая катушка лишь слегка нагрелась на ощупь. На полной мощности напряжение на катушке достигнет 200 В (от пика до пика), как показано на рисунке 11.

Рисунок 11: Напряжение рабочей катушки при работе на большой мощности. Обратите внимание, что вертикальный масштаб составляет 50 В / дел.

Обратная связь

В качестве интересного дополнения к этому проекту я решил реализовать автоматический поиск резонанса с помощью микроконтроллера.Идея состоит в том, что когда пользователь нажимает кнопку, микроконтроллер должен запускать подпрограмму для определения резонансной частоты. Такой вид настройки на самом деле удобен, потому что вставка заготовки внутрь рабочей катушки изменит индуктивность рабочей катушки и, таким образом, также изменит резонансную частоту контура.

Основная идея поиска резонанса заключается в том, что при резонансе синусоида на выходе через катушку достигает максимума.Таким образом, если мы сможем создать сигнал, который пропорционален выходному сигналу для подачи в АЦП микроконтроллера, и позволить ему подавать управляющий сигнал на тотемный полюс, мы можем превратить задачу поиска резонанса в задачу поиска пиков программного обеспечения. .

На практике возникает несколько трудностей. Прежде всего, индукционный нагреватель работает на частоте порядка 100 кГц. Это означает, что для микроконтроллера с частотой 16 МГц, такого как Arduino Uno, в лучшем случае будет около 160 тактов на цикл инвертора, что серьезно ограничивает наши возможности для генерации сигнала ШИМ.Кроме того, АЦП на Arduino требуется около 100 микросекунд для чтения ввода, что ограничивает его частоту дискретизации до 10 кГц. Таким образом, сигнал не может быть дискретизирован напрямую.

PWM поколение

Частота ШИМ на Arduino с помощью команды analogWrite () устанавливается равной 490 Гц на большинстве контактов и 980 Гц на контактах 5 и 6. Таким образом, использование команды analogWrite () для создания квадрата не является жизнеспособным вариантом, поскольку частота не является допустимой. регулируемый (только рабочий цикл).(Важно помнить, что цель здесь на самом деле не в том, чтобы модулировать ширину импульса, а в том, чтобы изменить частоту прямоугольной волны.) Другой вариант - использовать бит ШИМ и просто вручную переключить вывод на высокий уровень и низкий с соответствующей задержкой. Это можно сделать с помощью команды delayMicroseconds, но это не обеспечивает достаточно хорошего разрешения при 100 кГц. Ясное решение - работать напрямую с регистрами времени на микросхеме Atmega. Если бы у нас было больше времени, это было бы хорошим вариантом для изучения, но, как оказалось, более быстрым решением было переключиться на Teensy 3.1 микроконтроллер. Teensy - это микроконтроллер с напряжением 3,3 В, работающий на частоте 96 МГц. Он имеет функцию под названием analogWriteFrequency (pin, freq), которая позволяет вам установить частоту analogWrite в установочном коде. Он может легко устанавливать частоты от нескольких Гц до сотен кГц. Единственным недостатком является то, что все выводы ШИМ, привязанные к одному таймеру, будут одновременно менять свою частоту, но для этого проекта нам нужен только один. Простота этого решения побудила использовать Teensy в качестве микроконтроллера.

После того, как мы выбрали микроконтроллер, нам нужно подумать о том, как на самом деле управлять инвертором с помощью Teensy. Хотя можно управлять сигналами DELAY и #DELAY в программном обеспечении, гораздо проще просто создать одну прямоугольную волну из Teensy и отправить ее через сеть задержки 74HC14. Это очень просто реализовать: мы просто заменяем LM311 и генератор 74HC14 на Teensy. Важно помнить, что Teensy - это 3.Устройство 3 В, которое теперь взаимодействует с устройством 0-5 В (уровень TTL). Оказывается, это нормально, потому что пороговых значений TTL для высокого и низкого логических уровней более чем достаточно для обеспечения правильного вывода. Если бы требовалось большее размах напряжения, было бы несложно подать сигнал в соответствующий компаратор (например, LM311) с правильным напряжением смещения для увеличения амплитуды.

Сигнал обратной связи

Последнее соображение касается обратной связи с Teensy.Напряжение катушки, которое может возрасти до 300 В (размах), должно быть преобразовано в безопасные для Teensy уровни (т.е. 3,3 В (размах)). Наиболее очевидным решением является простой делитель напряжения 100 к 1, который я реализовал с помощью резистора \ (100 к \ Омега \) и \ (1 к \ Омега \) (не совсем 100 к 1, но абсолютные значения не нужны. для этого приложения). Кстати, я изначально выбрал чрезвычайно высокие значения для резисторов (в диапазоне десятков мегаомов), и это приводило к очень запутанным результатам на осциллографе, пока я не понял, что мои щупы осциллографа являются пробниками \ (1M \ Omega \).Таким образом, я сильно нагружал свою схему, когда я ее измерял. Указанных выше значений в киломах более чем достаточно для ограничения потребляемого тока.

Наконец, я не хотел, чтобы АЦП просто как можно быстрее считывал сигнал из-за высокой частоты сигнала. Arduino Uno может производить выборку только до 10 кГц. Я не смог найти явного верхнего предела частоты дискретизации для Teensy 3.1, но некоторые быстрые исследования в Интернете показали, что она составляет около 600 кГц.Это будет около 6 точек за период, что недостаточно для надежного определения пика. Мне пришло в голову, что нет необходимости находить пики сигнала в цифровом виде. Вместо этого я мог бы выпрямить синусоидальную волну, а затем отфильтровать ее с помощью фильтра нижних частот, чтобы получить значение постоянного тока, пропорциональное размаху напряжения синусоидальной волны. Это постоянное напряжение может быть максимизировано при очень низких требованиях к частоте дискретизации, поскольку это сигнал постоянного тока. Я выбрал простой однополупериодный выпрямитель и параллельный RC-фильтр нижних частот.

Защита входа

В качестве последнего штриха к схеме я добавил стабилитрон на 3,3 В и резистор перед выводом АЦП в качестве защиты входа в Teensy в случае ошибки пользователя (например, пользователь слишком сильно поворачивает тотем и поднимается выше 300 В (размах)). от напряжения катушки).

Рисунок 12: Полная схема цепи обратной связи.

Программное обеспечение

Код этого проекта можно найти на Github. Основы кода заключаются в том, чтобы пройти через предварительно установленный диапазон частот (50-150 кГц) с шагом 10 кГц, найти диапазон, который дает наибольший отклик, и пройти через этот диапазон с шагом 1 кГц, чтобы найти резонансную частоту в пределах 1 кГц. Поскольку сигнал обратной связи был немного зашумленным, в программном обеспечении был реализован усредняющий фильтр, чтобы предотвратить любые неправильные показания.

Результаты обратной связи

Следующие формы сигналов показывают работу цепи обратной связи. Обратите внимание, что сигнал постоянного тока имеет более низкое значение, когда частота не резонансная, чем когда она находится в резонансе.

Рисунок 13: Вне резонанса, сигнал постоянного тока (синий) имеет очень низкое значение.

Рисунок 14: При резонансе сигнал постоянного тока (синий) имеет более высокое значение.

При желании резистивный делитель можно отрегулировать для максимального увеличения динамического диапазона. АЦП Teensy был достаточно точным, чтобы система могла найти резонансную частоту лучше, чем у человека, но чувствительность и точность можно отрегулировать, изменив программное обеспечение и изменив схему резисторного делителя.

Низкочастотные индукционные нагреватели | Компания Timken

Timken предлагает широкий ассортимент высококачественных индукционных нагревателей, разработанных для требовательных промышленных применений.Они могут нагревать и радиально расширять широкий спектр шестерен, колец, муфт, подшипников и других компонентов.

Индукционный нагрев - это превосходный, быстрый и контролируемый метод нагрева. Это более безопасная и экологически чистая альтернатива традиционным методам нагрева, таким как печи, масляные ванны или паяльные лампы. Эти методы вызывают образование паров или масляных отходов и не рекомендуются для личного здоровья и безопасности.

Атрибуты дизайна:
  • Произведено в соответствии с международными (IEC) и европейскими (CE) требованиями по охране здоровья и безопасности
  • Блок питания с микропроцессорным управлением
  • Автоматизированный контроль времени и температуры
  • Автоматическое размагничивание

Приложения:

  • Шестерни
  • Втулки
  • Муфты
  • Прочие компоненты

Детали:

В индукционных нагревателях

Timken используется принцип индукции, аналогичный принципу работы трансформатора.Нагреватель и коромысла остаются прохладными; нагревается только заготовка. Во время цикла индукционного нагрева возникает определенная степень магнетизма. Все нагреватели Timken размагничиваются автоматически после каждого цикла нагрева.

Правильная установка может продлить срок службы вашего оборудования, а контролируемый индукционный нагрев помогает предотвратить ненужные повреждения.

Цифровая электроника обеспечивает оптимальное управление процессом нагрева и автоматически выбирает наиболее эффективный источник питания, чтобы обеспечить сбалансированный и быстрый нагрев.

Техническое описание VHIN 10

Техническое описание VHIN 33

Техническое описание VHIS 35

Техническое описание VHIS 75

Техническое описание VHIS 100

4

9014 Техническое описание VHIS 200

Техническое описание VHIS 400

Техническое описание VHIN 550

Техническое описание VHIN 600

Техническое описание VHIN 800

Индукционный нагрев: удивительный поворот технологии

Что такое индукционный нагрев?

Индукционный нагрев основан на существовании вихревых токов , открытых Леоном Фуко в 1855 году.Вкратце, когда изменяющееся магнитное поле проходит через любой проводящий объект, в объекте индуцируется ток. Этот ток создает вторичное электрическое поле в проводнике. Вторичное электрическое поле, в свою очередь, создает другой поток тока, известный как вихревой ток, названный так потому, что он течет по круговой схеме, подобно тому, как вода может закручиваться в медленно движущемся потоке, когда сталкивается с препятствием. Двухтактное взаимодействие между этими полями - буквально, кинетическая энергия, вызванная перемещением электронов вперед и назад - производит тепло в проводнике.

Это использование вихревых токов позволяет не только готовить еду; он может плавить сталь и другие металлы.

Применение индукционного нагрева

Индукционный нагрев используется для производства таких конечных изделий, как бульдозеры, космические корабли, краны и герметизирующие пластиковые крышки на фармацевтических бутылках. Основная конструкция устройства индукционного нагрева использует катушку с проволокой и переменный ток для создания изменяющегося магнитного поля в нагреваемом элементе - заготовке. Катушка может иметь диаметр всего несколько сантиметров или любой другой размер, подходящий для выполняемой работы.

Заготовка помещается внутрь магнитного поля, создаваемого катушкой, но не в контакте с ней, а затем нагревается до желаемого уровня вихревыми токами. В зависимости от нагреваемого материала может быть достигнута температура до 2200 ° F (1200 ° C).

Индукционный нагрев чистый, не требует ископаемого топлива. Детали, подвергающиеся индукционному нагреву, просто нагреваются, поэтому после этого не нужно производить очистку и не беспокоиться о загрязнении заготовки. Это также быстро. Например, производители труб и трубчатых каналов используют индукционный нагрев для сварки шва по продольному размеру труб, проходящих с высокой скоростью по конвейеру.

Некоторые другие процессы, в которых используется индукционный нагрев, включают:

  • Индукционная закалка и отпуск, которые изменяют физические характеристики материалов в соответствии с потребностями различных областей применения.
  • Индукционная плавка может использоваться для плавления любых черных и цветных металлов, включая ядерные материалы и различные сплавы, используемые в медицине и стоматологии.
  • Металл и углеродное волокно можно соединить вместе, нагревая их, тем самым отверждая клеи, помещенные между двумя поверхностями.
  • Пайка, пайка и сварка - это естественные области применения индукционного нагрева, где важны точный контроль температуры и точное удержание тепла в желаемой области.

Индукционный нагрев решает реальные проблемы

Так называемые убийства тайленола произошли в Чикаго в 1982 году, когда кто-то, так и не идентифицированный, залил флаконы с тайленолом цианидом. Последующие события привели к общенациональному отзыву продукции Tylenol. Отравление также вынудило всю безрецептурную фармацевтическую промышленность упаковывать свою продукцию в защищенные от несанкционированного доступа контейнеры.

Алюминиевая фольга, которая обычно используется для запечатывания безрецептурных лекарств, является частью отраслевого решения и использует индукционный нагрев. Процесс начинается с помещения в колпачок фольги, которая является электропроводящей. Колпачок завинчивается, затем вся упаковка помещается в катушку индукционного нагрева. По мере того, как фольга нагревается, клей по краю прикрепляет ее к краю бутылки.

Разработчики оборудования для индукционной герметизации крышек должны учитывать несколько факторов. Физические размеры индукционного нагревателя должны быть адаптированы к герметичным контейнерам.Электромагнитное поле должно иметь глубину, подходящую для нагрева фольги. Нагрев должен происходить как можно быстрее из соображений производительности. Эффективность индукционного нагревателя должна достигать определенного уровня производительности.

Эти и другие конструктивные ограничения могут быть значительно уменьшены, если проволока, используемая для изготовления катушки, изготавливается по индивидуальному заказу. Компания New England Wire Technology, давний поставщик на рынок индукционного нагрева, предлагает проволоку, специально изготовленную для решения таких конструктивных проблем.

Например, NEWT может поставлять провода круглого, квадратного и прямоугольного сечения. Их точный размер может быть адаптирован специально для используемого переменного тока и частоты. А поскольку эффективность может быть оптимизирована в самой проволоке, инженер-проектировщик индукционных колпачков имеет гораздо большую гибкость в выборе расстояния, формы и размера уплотнительной головки. Фактически, такая же гибкость приносит пользу разработчикам любого устройства индукционного нагрева.

Корпус для Litz Wire

Индукционные нагреватели могут работать от сети переменного тока в диапазоне от нескольких герц до 500 кГц и выше.Выбранная частота определяет глубину проникновения тепла, при этом более низкие частоты проникают глубже. Частоты для индукционных нагревателей выбираются на этапе проектирования в соответствии с конкретной работой, которую необходимо выполнить. Например, приложение, которое требует упрочнения и глубокого проникновения, использует низкую частоту. Другое приложение, которое требует только поверхностного нагрева, будет использовать высокую частоту.

Более высокие частоты, проходящие через провод, вызывают скин-эффект , когда большая часть электрического тока проходит по внешней стороне провода, увеличивая его сопротивление переменному току и создавая нежелательное тепло.Использование уникальной литцовой проволоки NEWT для создания катушки практически устраняет скин-эффект, делая катушку более эффективной и позволяя создавать более скромные и недорогие источники питания. (Подробнее о лицевом проводе).

Тем не менее, проблемы все же возникают

Поскольку индукционный нагрев используется во многих приложениях, преобразование потребностей заказчика в подходящую проволоку Litz включает множество факторов. По словам инженеров NEWT, «Практически каждый проект индукционного нагрева требует индивидуальной работы.Хотя создание проводов и кабелей в соответствии со спецификациями клиентов кажется простым, количество переменных, которые входят в надежную конструкцию, может быть большим ».

Например, размер провода можно отрегулировать в соответствии с частотой переменного тока, чтобы избежать скин-эффекта и других потерь в катушке. Затем можно выбрать общее количество проводников в лицевом проводе, чтобы обеспечить максимальный ток. Проводники, составляющие лицевую проволоку, изолированы пленкой, которая должна выдерживать определенные температуры. Показательный пример: индукционная катушка, используемая для нагрева большого стального чана, должна работать в гораздо более горячей среде, чем катушка, используемая для запечатывания бутылок с аспирином.Точно так же внешняя изоляция должна защищать от часто используемых высоких напряжений, а также от условий окружающей среды.

Услуги нестандартного дизайна на помощь

Решение этих проблем лежит на персонале службы индивидуального дизайна NEWT. Эта команда, состоящая из квалифицированного торгового персонала, поддерживаемого инженерами-конструкторами и инженерами-производителями, помогла клиентам по всему миру найти лучшие решения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *