Как работает индукционный нагреватель: Индукционный нагреватель – принцип действия, плюсы и минусы, как сделать самодельный индукционный нагреватель воды для дома

Нагреватель индукционный: назначение, преимущества, характеристики

НАГРЕВАТЕЛЬ ИНДУКЦИОННЫЙ – это промышленный нагреватель, предназначенный для нагрева металла. Преимущество в том, что обычный нагреватель электрический имеет низкую производительность, поэтому применяются индукционные. Нагреватель использует индуктор для равномерного индукционного нагрева. Нужен нагреватель индукционный с хорошими характеристиками (нагрев от 3 секунд)? Российский производитель ZAVODRR – нагреватели индукционные для металла, воды, подшипников

Содержание

• 1.Нагреватель индукционный: состав, принцип работы
• 2.Нагреватели индукционные для металла
  • 2.1Высокочастотные нагреватели индукционные
  • 2.2Среднечастотные нагреватели индукционные
• 3.Нагреватели индукционные производства РФ

Отправить запрос

Узнать цену!

You must have JavaScript enabled to use this form.

E-mail *

Ваш запрос *

---

Высокочастотные нагреватели

Среднечастотные нагреватели

Сверхчастотные нагреватели

Кузнечные нагреватели

Нагреватели валов, шестерен

Нагреватели подшипников

С воздушным охлаждением

Изготовление индукторов

Индукционные водонагреватели

Нагреватель индукционный – состав, принцип действия

Нагреватели индукционные, принцип работы которых строится на возникновении электромагнитного поля внутри индуктора, обеспечивают бесконтактный нагрев металлических изделий.

Согласно закону Джоуля-Ленца, токи Фуко вызывают нагрев, они возникают внутри детали, помещенной в индуктор, их называют вихревыми. Такой принцип работы нагревателя обеспечивает равномерный индуктивный нагрев за очень короткое время и без продуктов горения.

Нагреватели индукционные состоят из двух блоков:

• 1.блок управления и контроля с платами и с IGBT-модулями;
• 2.
  блок с конденсаторными батареями (СЧ-нагреватели) или с мини-трансформатором (ВЧ-нагреватели). К этому блоку подключается водоохлаждаемый индуктор.

Оба блока соединены между собой токопроводящими медными шинами. И требуют обязательного охлаждения индукционного нагревателя, требуется наличие проточной системы или чиллера градирни). Существуют установки, где работает воздушная система охлаждения индуктора, но мощность и температура нагрева таких нагревателей ниже водоохлаждаемых аналогов.

• ✓Токи Фуко вызывают индуктивный нагрев, он возникает внутри детали, помещенной в индуктор.
• ✓Индукционный нагрев очень быстрый, он может занимать всего несколько секунд.
• ✓Индукционные нагреватели требуют наличия системы охлаждения (проточная система, чиллер, градирня).
• ✓Если к СЧ нагревателю вместо индуктора подключить плавильный узел, то мы получим индукционную плавильную печь.

Нагреватели индукционные металла

Нагреватели индукционные металла – это нагреватели материалов электрическими токами, которые возникают в переменным магнитным полем. Нагреватели металла предназначены только для токопроводящих материалов (проводников), т. к. начинают действовать, когда деталь помещается в центр индуктора, представляющего собой медную трубку из нескольких витков круглого или квадратного сечения.

В индукторе при помощи высокочастотного генератора образуются мощные токи различной частоты (от нескольких Гц до десятков кГц), в результате чего нагрев металла происходит практический моментально.

Нагреватели индукционные для металла позволяют существенно повысить производительность любого металлообрабатывающего предприятия, уменьшив время нагрева и прохода металлической заготовки через индуктор.

Стоит так же отметить, что

нагреватель металла потребляет мало электроэнергии, позволяя снизить затраты. Нагреватель индукционный металла с индуктором может работать в круглосуточном режиме и осуществлять индуктивный нагрев, обжиг, закалку, плавку, пайку, обработку сварных швов и многое другое.

• ✓экологичные и высокоэффективные;
• ✓при индукционном нагреве металл равномерно разогревается изнутри;
• ✓одна средняя металлическая деталь нагревается от 10 секунд до 1 минуты;
• ✓нагреватель металла позволяет производить быструю смену индуктора.

Высокочастотные нагреватели индукционные, 15-160 кВт

Высокочастотный нагреватель (ВЧ) позволяет проникать вглубь металла всего на несколько миллиметров. Высокочастотный индукционный нагреватель (ТВЧ) имеет мощность 15-160 кВт, и работает на высокой частоте (30-100 кГц).

Существуют разные виды высокочастотных нагревателей для закалки, пайки, плавки, ковки и другой термообработки. Они различаются киловаттами, чем выше мощность, тем быстрее происходит высокочастотный индукционный нагрев.

• ✓Современные ВЧ-нагреватели могут работать круглосуточно без перерывов, при этом КПД достигает 100 %.

Среднечастотные нагреватели индукционные, 20-200 кВт

Среднечастотный индукционный нагреватель работает на средней частоте от 1 до 20 кГц и имеет мощность от 20 до 200 кВт. Среднечастотный индукционный нагрев способен проникать в глубь металла. Поэтому транзисторные индукционный печи для плавки металла работают в паре именно с этим нагревателем.

Нагреватели индукционные российского производства

На сегодняшний день китайские индукционные нагреватели составляют достойную конкуренцию российским производителям. Широкий ассортимент китайских нагревателей с индукторами позволяет подобрать разную выходную мощность, питающее напряжение и другие характеристики оборудования под нужды предприятия. Китайские производители более крупные и финансово-обеспеченные. Если сравнивать Российские индукционные нагреватели с китайскими по цене, то она примерно одинаковая. Надо понять, где более надёжная технология (в России или Китае).

• a)Китайские нагреватели чинятся только блоками (блочная замена плат), производители охраняют свои технологии и производят заливку плат. Российские нагреватели чинятся более легкими способами, путем замены элемента на самой плате.
• b)По скорости индукционного нагрева Китайские и Российские индукционные нагреватели примерно одинаковые. Отличается только технология и элементы сборки.
• c)Гарантия Китайских нагревателей составляет 1 год. Некоторые Российские производители дают 2 года гарантии. При средних сроках эксплуатации оборудования 7-8 лет.

Киловаттный индукционный нагреватель.

Всем привет! Выбрал модель с активным охлаждением для надежности. Во время тестирования пришлось докупить блок питания на киловатт(оставлю информацию и купон), благодаря чему получилось выжать из модуля 900 Вт, купил медную трубку, залез в интернет почитать как можно модифицировать катушку и приуныл. Оказывается нюансов много, генератор изначально настроен под комплектную и даже небольшие изменения конструкции могут стать фатальными. Под катом подробный процесс тестирования и мысли по поводу переделки, может кто подскажет как ее реализовать )

Характеристики.

Входное напряжение: 12V-48V (рекомендуемый 24 В)
Потребление:
Чем выше напряжение, тем больше ток.
При 12В до 5А
При 15В до 10A
При 48В до 20А
Рабочая частота: 60-80кГц
Размеры: 90 * 150 * 75 мм

Распаковка и внешний вид.

Серый пакет

Плата обернута в пупырчатую пленку, катушка просто рядом в пакете

Вот вся комплектация. Диаметр трубки катушки 6 мм, диаметр катушки 46 мм, 7 витков.

Вход 12-48 Вольт, поверхность платы глянцевая, поэтому фотографировать было не очень удобно.

Выходные клеммы

На вентиляторе закреплена плата для питания этого самого вентилятора

Под ним расположены 6 конденсаторов 0.33 мкф 600В 50 кГц и два транзистора. Маркировкой развернуты вовнутрь, поэтому разглядеть ее не удалось, но обычно используются IRFP260N

С обратной стороны плата чистая, местами можно разглядеть шарики олова.

Собираем модуль и катушку

Функционал.

Форму сигнала снял мультиметром MT8206 при питании 12 Вольт.

Частота «холостого» режима чуть выше 85 кГц

Под нагрузкой упала чуть ниже 80 кГц

Изначально использовал блок питания на 24 Вольта и 20 Ампер.
На небольшой болт при этом выделялось порядка 150Вт или 21 Вольт и 6-8 Ампер

10 мм болт с гайкой на 17 смог разогнать модуль до 250Вт или 21 Вольт, 12 Ампер

Когда впервые увидел подобный нагреватель, вспомнил, что есть модели для сворачивания прикипевших гаек на автомобилях, работающих по тому же принципу — на гайку накидывается катушка, разогревает металл докрасна, после чего шансы сорвать ее с болта увеличиваются

Вот только стоят такие наборы как крыло от самолета, а тут за $30 вроде почти готовый аналог… подумал я и решил посмотреть сколько времени понадобится для нагрева гайки на 17 если задействовать только несколько нижних витков, как это было бы в случае использования во время демонтажа в автомобиле

Начал ждать… 3 с лишним минуты. И тут целых две проблемы — нужно долго держать и с такой скоростью нагрева, успевает прогреться не только гайка, но и болт, что нежелательно.

Катушка нагрелась до 39 градусов на четверти мощности и частично обдуваемая вентилятором

Как вы уже наверное заметили, ток растет вместе с напряжением и при 20 Вольтах максимум составил 15 Ампер или 300 Ватт. Давно хотел прикупить более мощный БП, чтобы выжать всё из модуля DPS5020, но отдавать $50 за киловатт(еще ведь и не факт) было жалко, но нужно ведь тестирование закончить, а тут еще цену чуть скинули и благодаря купону она опустилась до $39, так что жабу удалось уговорить и был куплен вот этот блок. Купон BG-MP16 до сих пор работает если кому надо.

Кому интересен внешний вид и немного начинки, жмите сюда

Коробка с окошком

Почта не щадила пакет

Даже мелкие углы замяли, ну да ладно, люминька легко правится.

Контакты

Характеристики

Плата

Входные конденсаторы

Первая пара транзисторов

Без прижимной планки

Вторая пара расположена неудобно

Не смог подлезть

По сравнению с блоком 24В 20А

Меняем начинку местами

Готово, отсечка на 50 Вольт, 20 Ампер, рабочий максимум 48 Вольт.

С ростом напряжения заметно вырос и ток. На тот же болт с гайкой на 17 уже выделялось порядка 800 Ватт, благодаря более быстрому нагреву гайка нагрелась за пол минуты и видно, что она явно горячее болта. Будь болт зажат в какой железяке, контраст был бы еще больше из-за лучшего отвода тепла.

С другого ракурса, чтобы не подумали, что показания были подогнаны с другой нагрузкой )

За 50 секунд раскалился весь металл в рабочей зоне.

Катушка за это время так же заметно нагрелась, пришлось использовать примитивное водяное охлаждение:
— Подсоединил 2 силиконовых трубки
— Один конец опустил в канистру с водой на верхней полке
— Второй в пустую канистру на нижней полке и пустил на самотек
Изначально мне говорили, что при использовании индукционного нагревателя, деталь будет прогреваться в первую очередь изнутри. А я вроде как учил в школе физику и был уверен, что металл не будет себя вести как сосиска в микроволновке и внешний слой нагреется первым. По гифке выше и так видно кто прав, но попробую показать еще нагляднее. С обратной стороны свободно болтается гайка на 19

Невооруженным глазом видно, что внешний слой поглощает основное излучение.

Охлаждение отлично справляется — катушка прохладная, радиаторы мосфетов тоже.

В общем, на этом и остановился. На работе напугали тем, что при подключении даже немного другой катушки, вся конструкция полетит в мусорку сразу после включения. Я ранее дел с такими модулями не имел, поэтому буду благодарен за совет как реализовать нагреватель гаек. Волнуют несколько, возможно глупых вопросов:
1. Можно ли удлинить контакты(проводами с хорошим сечением без изгибов), чтобы не держать на весу довольно массивный корпус с платой? Или нужно будет переносить часть генератора на новую рукоять?
2. Есть ли какой-нибудь калькулятор расчета параметров катушки с учетом данных используемой трубки? Н насколько критичны ошибки в просчете этих данных, если не планируется использовать сабж часами?
3. А может кто-то уже прошел этот путь и есть готовое бюджетное решение?

По традиции нашел скромный купон BGZVS, скидывающий 10% стоимости

В обзорах по п.18 плюсы и минусы не расписываю, есть тесты — опирайтесь на них, они не предвзяты )

Как обычно, приветствуется конструктивная критика в комментариях. Всем добра =)

Товар для написания обзора предоставлен магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Индукционный нагрев

— как это работает и для чего используется?

На этой странице обсуждается практическая сторона индукционного нагрева, чтобы помочь вам понять, как его использовать и как оптимизировать вашу систему. Индукционный нагрев — это метод бесконтактного нагрева с использованием высокочастотных электромагнитных полей. Индукционный нагрев работает только с электропроводящими материалами, и эффективность преобразования электроэнергии в тепло будет значительно различаться для разных материалов.

Индукционный нагреватель нагревает докрасна стальную гайку

Как работает индукционный нагрев?

Эффект нагрева заключается в том, что в материале индуцируется ток, который подвергается воздействию переменного магнитного поля. Это переменное магнитное поле обычно находится в диапазоне кГц и создается с помощью резонирующей катушки.

Когда в материале протекает индуцированный электрический ток, тепло выделяется за счет потерь на сопротивление, а также гистерезисных потерь в ферромагнитных материалах, таких как железо. Как правило, материалы, которые легче всего нагревать, будут иметь относительно высокое сопротивление (но все же проводник) и быть ферромагнитными, как железо. Материалы с низким сопротивлением, такие как медь и серебро, очень трудно нагревать с помощью индукции. Например, при плавке серебра обычно лучше всего нагреть графитовый тигель и поместить внутрь серебряную крошку. Это связано с тем, что графит легко нагревается с помощью индукции, а затем косвенно нагревает серебро.

Одним из преимуществ индукционного нагрева является то, что нагреваются только металлические детали, и вы можете, например, нагреть металлическую деталь, полностью запечатанную внутри стеклянного контейнера, без непосредственного нагрева самого контейнера. Другие преимущества индукционного нагрева включают безопасность (беспламенный нагрев), точность и эффективность.

Работа с нашими системами индукционного нагрева

Мы предлагаем ряд компонентов индукционного нагрева для продажи, которые можно использовать для создания широкого спектра проектов и экспериментов. Ниже вы найдете информацию, которая поможет вам получить максимальную отдачу от них и поможет вам понять вашу индукционную систему. Мы также предлагаем услуги по индивидуальному дизайну электроники и консультации, если вам нужна помощь в создании конкретного проекта.

Схема индукционного нагревателя

Передача мощности нагрева от блока питания к заготовке

Чтобы обеспечить максимальную мощность рабочей катушки, они работают на своей резонансной частоте. Это сводит к минимуму потери мощности в цепи управления и максимизирует эффективность. Рабочая катушка также имеет параллельный конденсатор, который образует другую часть LC-резонансного контура. В некоторых системах индукционного нагревателя используются последовательные резонансные конденсатор и катушка, но в этой статье мы обсудим параллельные резонансные системы. При работе на резонансной частоте в этом резервуаре LC накапливается энергия, что приводит к очень высоким токам. Это означает, что, хотя вы можете потреблять, например, 10 А от источника питания, между конденсатором и рабочей катушкой может течь 30 А или более на очень высокой частоте. Из-за этого важно учитывать эти токи при проектировании рабочей катушки для вашей системы индукционного нагревателя.

Рисунок 1: Упрощенный индукционный нагреватель

Также важно учитывать, как добавление куска материала в рабочую катушку изменит количество энергии, потребляемой системой. Когда катушка резонирует без какой-либо заготовки, ток, потребляемый блоком питания, будет относительно низким, но если что-то добавить, он может значительно возрасти. Насколько она поднимется, будет зависеть от общей массы, материала, из которого изготовлена ​​заготовка, и от того, насколько близко к материалу расположены обмотки. Например; в одной из наших катушек CT-400, работающей от источника питания 15 В и схемы драйвера (такой как наш CRO-SM2), потребляемый ток может составлять около 3,5 А от блока питания, когда в катушке ничего нет. Если мы добавим что-то вроде стального болта M6, потребляемый ток возрастет до 10 А. Но если мы вставим M6 болт из нержавеющей стали , потребляемый ток возрастет только до 5А. Также будет небольшое изменение при добавлении такого материала, как медь. Подробнее о влиянии различных материалов мы поговорим позже.

Также на увеличение тока при добавлении заготовки влияет магнитная муфта. Большая катушка и маленькая заготовка будут показывать лишь относительно небольшое увеличение тока, тогда как небольшая катушка, окружающая ту же заготовку, позволит значительно увеличить ток. При добавлении черных металлов, таких как железо, магнитная связь увеличивается, и это значительно облегчает их нагрев. Однако, когда такие материалы достигают высокой температуры, они теряют свои магнитные свойства из-за так называемого эффекта Кюри. В этот момент вы можете увидеть падение тока блока питания, и дальнейшее повышение температуры станет более трудным.

Рост тока от БП при добавлении заготовки в катушку — отличный показатель того, насколько эффективным будет нагрев. Поэтому важно сбалансировать все эти факторы при рассмотрении конструкции катушки для конкретного проекта индукционного нагрева.

Другим важным фактором являются паразитные элементы в вашей цепи. Это небольшие элементы индуктивности, сопротивления и емкости, которые не выбираются преднамеренно, а являются продуктом физической природы компонентов (таких как соединительные провода). Поскольку эти паразитные элементы могут вызывать потери и помехи, важно максимально уменьшить или контролировать их. Простым паразитным элементом может быть сопротивление металла в проводе или трубе, используемой для изготовления рабочей катушки. Это сопротивление заставит саму катушку нагреваться, когда в ней протекает ток, поэтому важно минимизировать эти потери, используя толстый высококачественный провод. Еще одна проблема, которую следует учитывать, — это скин-эффект. Это явление, при котором токи высокой частоты имеют тенденцию протекать в основном по внешней поверхности проводника. Это означает, что при использовании обычной проволоки для изготовления рабочей катушки большое количество проводящей меди фактически никогда не используется, и поэтому она имеет более высокое паразитное сопротивление. Поверхностный эффект можно свести к минимуму, используя специальный кабель, известный как Litz Wire. Он состоит из нескольких изолированных жил, скрученных вместе, чтобы ток не выталкивался на внешнюю поверхность. Вы можете найти литцендрат в продаже в нашем магазине. Иногда использование литцендрата нецелесообразно, поэтому обычно используют медную трубу, поскольку через нее можно прокачивать воду для охлаждения. Как правило, это лучший метод при нагреве предметов докрасна, так как тепло, излучаемое заготовкой, может расплавить изоляцию литцендрата.

Паразитное сопротивление в рабочей катушке может привести к ее нагреву, потере энергии или даже перегреву и плавлению. Еще один эффект сопротивления заключается в уменьшении добротности резонансного резервуара. Это важно, поскольку ток, резонирующий в резервуаре, примерно равен входному току, умноженному на добротность. Параллельные конденсаторы также имеют некоторое паразитное сопротивление, поэтому важно выбирать такие, которые не только имеют низкое сопротивление (известное как ESR), но и способны выдерживать большие токи на высоких частотах. Обычный метод минимизации паразитного ESR заключается в использовании массива меньших конденсаторов, соединенных параллельно, чтобы ток распределялся между ними, а сопротивление в целом уменьшалось. В нашем магазине есть большой выбор подходящих конденсаторов.

Рис. 2: Паразитное сопротивление индукционного нагревателя

Другим важным паразитным элементом является индуктивность. Любой проводник с током будет иметь некоторую индуктивность, которая вызывает изменение сопротивления тока, протекающего в цепи. В индукционном нагревателе это может быть как полезно, так и вредно, в зависимости от того, где в цепи находится индуктивность.

Схема бака LC имеет определенную резонансную частоту, на которой мы приводим его в действие для максимальной эффективности. Однако другие малые индуктивности и емкости в соединительных проводах также имеют собственные резонансные частоты, которые могут отличаться от собственных резонансных частот LC-бака. Это может создавать гармонические частоты, которые обманывают схему драйвера, заставляя колебаться на неправильной частоте или на смеси нескольких частот.

Драйвер ZVS, такой как наши CRO-SM2 и CRO-2, может быть подвержен паразитным колебаниям, поэтому важно, чтобы схема и соединения между рабочей катушкой, накопительным конденсатором и схемой драйвера были выполнены тщательно.

Длинные провода между цепью драйвера и LC-баком создают значительные паразитные индуктивности. Учтите, что типичная рабочая катушка, такая как наша CT-400, может иметь только 100 см медной трубы, составляющей всю катушку. Если у вас есть соединительные провода длиной 25 см между CT-400 и схемой драйвера, это добавляет еще 50 см проводника с собственной индуктивностью. Эта индуктивность не является частью резервуара LC, поскольку она находится перед конденсатором резервуара, поэтому любой резонанс от него будет вредным для системы.

Рисунок 3: Паразитная индуктивность в индукционном нагревателе

Если мы переместим накопительный конденсатор на другую сторону так, чтобы он находился между соединительными проводами и рабочей катушкой, проблемы с резонансами смешанных частот будут в основном устранены. поскольку индуктивность проводов теперь в основном составляет часть рабочей катушки. Однако это означает, что эти соединительные провода также будут нести те же самые высокие токи, что и рабочая катушка, и будут нагреваться, если они недостаточно велики. В змеевике с водяным охлаждением это может быть совершенно непрактично.

Паразитный резонанс можно уменьшить, добавив дополнительную емкость на выходных клеммах схемы драйвера, между схемой и соединительными проводами. Это может уменьшить высокочастотный звон, вызванный проводами, и помочь водителю зафиксировать правильную частоту.

Рис. 4. Раздельный конденсатор для компенсации длинных выводов

В самой электронике драйвера также присутствуют паразитные индуктивности и емкости. С ними может быть гораздо сложнее иметь дело, поскольку они в основном являются лишь частью физической природы компонентов. Эти паразитные элементы становятся гораздо более значительными при возбуждении очень высокочастотных катушек и гораздо меньше при низких частотах.

Во всех случаях необходимо найти компромисс в конструкции системы, исходя из того, что практично, требований к мощности, целевой частоты, эффективности и стоимости. Если вам нужна помощь в определении того, как лучше всего подойти к проектированию вашей системы, свяжитесь с нами.

Советы по проектированию катушки индукционного нагревателя

Конструкция рабочей катушки имеет решающее значение для достижения максимальной производительности в любом проекте индукционного нагрева. В то время как простая рабочая катушка, такая как наша CT-400, подойдет для целого ряда приложений, если вы хотите использовать каждый ватт, тогда рабочая катушка должна быть разработана в соответствии с вашим проектом.

Существует несколько основных форм рабочих катушек, обычно используемых в индукционном нагреве. Их форма выбрана для максимального сцепления и передачи усилия на заготовку, а также практичности в использовании.

Первое, на что следует обратить внимание при рассмотрении проекта индукционного нагрева, — это требования к мощности. Нагреть известную массу материала за известное время относительно легко вычислить. Вы можете использовать наш удобный калькулятор мощности нагревателя, чтобы получить приблизительное представление. При этом следует учитывать эффективность передачи мощности от блока питания к теплу в изделии, а также потери тепла в виде ИК-излучения. Горячая металлическая часть будет излучать большое количество тепла в атмосферу, если она не изолирована. Если мы плавим ювелирные изделия в графитовом тигле, все это можно изолировать, что делает процесс очень эффективным. Если мы нагреваем нержавеющую сталь на открытом воздухе, то необходимо учитывать не только низкомощное соединение, но и потери на излучение.

Спиральные индукционные катушки
Типичная катушка цилиндрической формы, которая создает поле нагрева внутри цилиндра. Их легко изготовить, и они эффективно передают энергию материалам внутри.

Блинчатые индукционные катушки
Обычно используются в индукционных плитах, так как обеспечивают хорошее сцепление с дном кастрюли. Чтобы быть эффективным, заготовка (например, кастрюля) должна находиться очень близко к змеевику.

U-образные индукционные катушки
По сути, это блинная катушка, которая была сложена. Они распространены для индукционной закалки лезвий, поскольку лезвие легко пропустить через катушку, ограничивая нагрев только кромки.

Существует много других видов индукционных катушек, часто изготавливаемых на заказ только для одного конкретного применения. Пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами или отправить сообщение ниже, если вы хотите обсудить нестандартную конструкцию катушки индукционного нагревателя.

Работа рабочих катушек заключается в передаче энергии от блока питания системы к заготовке (нагреваемому материалу). Вообще говоря, мы рассматриваем комбинированную катушку и заготовку как единый трансформатор, где рабочая катушка является первичной катушкой, а заготовка — вторичной катушкой (состоящей всего из одного витка). Мы можем использовать это приближение при расчетах, поскольку ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора, пропорционален току в первичной обмотке, умноженному на число витков. Хотя это звучит просто, на практике это может оказаться более сложным, поскольку мы также должны учитывать удельное сопротивление заготовки и электрический импеданс рабочей катушки.

В типичной винтовой (цилиндрической) катушке плотность магнитного потока неоднородна по всему ее объему. Большая часть потока сосредоточена вблизи внешних краев объема внутри катушки. Это означает, что если поместить маленькую деталь в большую катушку, она будет поглощать больше энергии, если будет размещена внутри краев, а не в центре катушки. Также имеется более низкая плотность потока на каждом конце катушки. Когда заготовка изготовлена ​​из черного металла, она фактически меняет способ формирования линий магнитного потока внутри катушки, втягивая их в себя и улучшая сцепление. При нагреве чего-либо, сделанного из нескольких материалов, следует учитывать этот эффект, поскольку поток может быть направлен на другие материалы или от них.

Индукционный нагрев Различные материалы

Какой материал лучше всего подходит для индукционного нагрева? Материал, из которого изготовлена ​​заготовка, существенно влияет на ее способность повышать температуру в высокочастотном магнитном поле. Здесь мы сравним несколько материалов и обсудим, как мы можем оптимизировать нашу систему, чтобы получить максимальный эффект нагрева. Железо обычно лучше всего работает в индукционном нагревателе с передачей мощности более 90%. Медь, с другой стороны, будет использовать только около 15% мощности в системе. Обычно мы думаем о металлах, нагреваемых с помощью индукции, но и о других материалах, которые также можно нагревать, если они обладают значительной электропроводностью, но также имеют некоторое сопротивление.

Основными факторами, влияющими на эффективность нагрева, являются магнитная связь и удельное сопротивление. Хотя нагрев из-за потерь сопротивления пропорционален I ² Ом, это не всегда проявляется непосредственно в системе индукционного нагревателя. Например, медь имеет низкое удельное сопротивление и, следовательно, внутри материала может протекать большой ток. Однако импеданс драйвера ограничивает мощность, которая может быть передана, в то время как ток, протекающий по меди, создает противо-ЭДС в рабочей катушке, что также ограничивает входную мощность.

При обогреве больших объемов важным фактором является теплопроводность материала. Поскольку высокочастотный индукционный нагрев напрямую нагревает только внешнюю поверхность (из-за скин-эффекта), остальная масса материала нагревается в основном за счет внутренней теплопроводности поверхности. В более крупных индукционных печах используются более низкие частоты, чтобы обеспечить более глубокое проникновение нагревательных токов.

Ниже вы можете найти таблицу нескольких распространенных материалов и некоторых важных свойств, которые следует учитывать при использовании в индукционном нагреве.

Материал	Удельное сопротивление ρ (мкОм•м) при 20 °C	Относительная проницаемость мк / мк0	Теплоемкость (Дж/г C°)	Плотность г/см3	Теплопроводность Вт/(м·К)
Железо	0,1	5000	0,449	7,85	80
Нержавеющая сталь (316)	0,74	1. 004	0,502	8	16,3
Нержавеющая сталь (304)	0,72	1,6	0,5	7,982	16,2
Никель	0,0699	325	0,461	8.902	92
Вольфрам	0,056	1	0,132	19,45	174
Медь	0,0168	0,999	0,385	8,96	386
Кобальт	0,056	60	0,435	8,9	69
Титан	0,42	1	0,523	4,52	17
Графит	3,75	0,999	0,717	2,66	247
Латунь	0,7	0,999	0,375	8,565	96
Золото	0,0244	0,999	0,129	19,32	310
Серебро	0,0159	0,999	0,235	10. 497	419
Алюминий	0,0282	1	0,897	2,705	239
Олово	0,109	1	0,218	7,26	67
Цинк	0,059	0,999	0,377	7,068	113
Свинец	0,022	0,999	0,129	11.29	35

Таблица 1: Важные параметры материалов при использовании в индукционном нагреве

* Значения могут значительно различаться в зависимости от точного состава, кристаллической структуры, ориентации, частоты и температуры. Там, где в источнике был указан диапазон значений, значение здесь является средним.

Данные в этой таблице собраны из многочисленных источников, в том числе из приведенных ниже:
https://www.engineeringtoolbox. com/specific-heat-capacity-d_391.html spec_heat_capacity_of_metals_13259.htm
https://sciencenotes.org/table-of-electrical-resistivity-and-conductivity/
https://www.electronics-notes.com/articles/basic_concepts/resistance/electrical-resistivity-table-materials.php
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2868
https://www.engineeringtoolbox.com/permeability-d_1923.html
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ 9781118936160.app2
https://theengineeringmindset.com/density-of-metals/
https://www.angstromsciences.com/density-elements-chart
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/коэффициент теплопроводности
https://www.researchgate.net/figure/Relation-of-relative-permeability-of-304-and-316-at -a-low-magnet-field-strength-and_tbl1_2696949207

Железо (также никель и кобальт)

Железо является отличным материалом для индукционного нагрева по нескольким причинам. Железо является ферромагнитным материалом, что в основном означает, что оно притягивается к магнитным полям и, таким образом, притягивает силовые линии магнитного поля к себе, создавая более высокую концентрацию внутри. Это в основном увеличивает напряженность поля магнитной индукции и создает высокий уровень магнитной связи между катушкой и заготовкой. Хорошая магнитная связь означает эффективную передачу мощности от системы к нагреваемому изделию. Железосодержащие материалы могут намагничиваться так же, как кончик отвертки можно намагнитить, пропустив его мимо магнита. В высокочастотном индукционном поле материал намагничивается в одной полярности, а затем в другой, снова и снова. Это создает дополнительный нагрев за счет гистерезисных потерь. Однако, как только железо станет действительно горячим, оно достигнет точки Карри, и эти магнитные преимущества исчезнут. После этого именно потери сопротивления будут вызывать дальнейшее повышение температуры. Железо имеет относительно высокое удельное сопротивление (оно плохо проводит ток по сравнению с медными проводами), и оно увеличивается с температурой. Это высокое удельное сопротивление означает, что индуцированные токи выделяют больше тепла, поскольку выделяемое тепло пропорционально I ² Ч (ток x ток x сопротивление).

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь может нагреваться индукционным способом, но по сравнению с мягкой сталью или железом она имеет ряд существенных недостатков. Поскольку катушка обладает очень слабым магнитным полем, связь между катушкой и заготовкой незначительна, поэтому важно, чтобы форма рабочей катушки была близка к форме нагреваемой детали. Однако он имеет высокое удельное сопротивление, которое также увеличивается с температурой, что помогает ему генерировать тепло от индуцированных токов.

Углерод

Углерод — интересный материал для индукционного нагрева, поскольку он неметалл, но может проводить электричество. Он имеет высокое удельное сопротивление по сравнению с металлами, что на самом деле помогает в процессе нагрева, делая его намного легче нагревать, чем нержавеющую сталь. Другие формы углерода, такие как графит, графен и даже алмазы, можно нагревать с помощью индукционного нагревателя. Углерод гораздо менее плотный, чем многие металлы, и поэтому такой же объем углерода будет нагреваться гораздо быстрее, чем металлическая деталь того же размера. Эта низкая плотность делает его легким материалом и означает, что потребуется меньше энергии для повышения или понижения его температуры для данного объема.

Графитовые тигли, используемые для индукционного нагрева

Олово и вольфрам

Олово и вольфрам обладают высоким удельным сопротивлением и хорошо нагреваются в поле индукционного нагревателя. Однако вольфрам чрезвычайно плотный и поэтому обладает большой теплоемкостью. Будучи очень плотным, он имеет небольшой объем для данной массы, что означает, что в рабочей катушке того же размера он будет пересекать меньше силовых линий магнитного поля, чем материал с более низкой плотностью, такой как олово.

Медь и алюминий

Медь и алюминий можно нагревать в индукционном нагревателе, но эффективность этого очень низкая. Поскольку они являются хорошими проводниками электричества, их низкое удельное сопротивление означает меньшие потери сопротивления от наведенных токов. Однако, как и у других металлов, удельное сопротивление увеличивается с температурой, и нагрев становится более эффективным по мере нагревания.

Драгоценные металлы (золото и серебро)

Серебро, являющееся наиболее проводящим элементом, чрезвычайно трудно нагреть напрямую с помощью индукционного нагревателя. Для нагревания драгоценных металлов обычно лучше всего поместить металл в графитовый тигель , чтобы магнитное поле нагревало тигель, и это передало тепло металлам посредством теплопроводности и ИК-излучения.

Прочие неметаллы

Существует ряд неметаллов, которые можно нагревать с помощью индукции. Это могут быть полупроводники, ферриты и другие соединения.

Ферритовые порошки, используемые для индукционного нагрева

Ферриты имеют множество применений в индукционном нагреве. Феррит MnZn можно использовать для магнитного экранирования или для направления пути магнитного потока. Другие, такие как феррит NiZn, можно смешивать с материалами и нагревать, как металл. Наночастицы NiZn могут поглощаться биологическими системами, а затем нагреваться внешними полями. Это позволяет доставлять тепло внутрь определенных клеток, но не нагревая всю форму жизни.

 

Как правильно использовать катушки индукционного нагрева

Пятница, 9 октября 2020 г.

Здесь, в Induction Innovations, мы производим мощные инструменты для индукционного нагрева и индукционные нагревательные катушки различных размеров, чтобы помочь освободить заклинившие детали, автомобильные стекла, молдинги, подкладки и многое другое.

Катушки индукционного нагрева, передающие тепло от нашего Mini-Ductor 9Инструменты 0122 ® к нагреваемым объектам являются важными элементами в процессе освобождения заржавевших или заклинивших крепежных изделий от коррозии и резьбовых герметиков.

Если вы приобрели инструмент Mini-Ductor, вы могли заметить, что каждый комплект поставляется с набором стартовых катушек. Если вы новичок в процессе индукционного нагрева, ознакомьтесь с нашей страницей приложений или свяжитесь со специалистом по индукционному нагреву, чтобы помочь вам выбрать идеальную катушку для вашего приложения

Обзор катушек индукционного нагрева

Катушки индукционного нагрева

являются важными аксессуарами для наших систем индукционного нагрева, которые работают за счет генерации электромагнитных волн для нагрева и расширения магнитных металлов. Катушки вставляются в каждую единицу, а затем оборачиваются или размещаются вокруг заклинившего или подвергшегося коррозии предмета, в идеале без прямого контакта.

Хотя список приложений бесконечен, цель состоит в том, чтобы освободить компоненты из черного металла, которые в противном случае застряли и не могут быть удалены. Наши инструменты для индукционного нагрева также могут помочь в отделении деталей, приклеенных к транспортным средствам, таких как ветровые стекла, графические изображения и напыляемые подушки, нагревая металл под предметом и разрушая связь клея.

Процесс индукционного нагрева — это точный, безопасный и надежный метод удаления ржавых или подвергшихся коррозии деталей. Использование инструментов для индукционного нагрева может помочь избежать побочного ущерба и потенциальных травм, вызванных традиционной горелкой.

Поскольку катушки являются основной частью процесса индукционного нагрева, мы рекомендуем пользователям следовать советам по правильному использованию. Ниже вы найдете наше руководство по передовым методам использования катушек, как выбрать правильную, различия между ними, а также несколько советов о том, как правильно использовать и обслуживать катушки для достижения наилучших результатов.

Не хотите все это читать? Смотреть видео!

Типы и размеры катушек

Предварительно сформированный

Induction Innovations предлагает более 30 катушек разного размера для удовлетворения любых потребностей. Большинство наших рулонов предварительно сформированы, что означает, что они предварительно отлиты в определенный размер и форму. Эти катушки будут продолжать сохранять эту форму в течение всего срока службы; тем не менее, вы также можете разделить провода, чтобы они соответствовали встроенному устройству, не ставя под угрозу целостность катушки.

Bearing Buddy

^® , гибкая катушка

Bearing Buddy — это гибкая катушка для оборачивания встроенных устройств или других объектов, недоступных для наших стандартных предварительно сформированных катушек. Хотя проволока Bearing Buddy очень гибкая и не будет держать форму, она работает так же эффективно, как и одна из наших предварительно сформированных катушек.

Induction Innovations предлагает две катушки Bearing Buddy разного размера: 96” и 41”. Мы также предлагаем упаковку катушек, которая включает в себя оба размера плюс термостойкий коврик. Мат помогает продлить срок службы катушки, защищая изоляцию от истирания или истирания, вызванного прямым контактом с горячим металлом.

Для достижения наилучших результатов оберните коврик вокруг приложения, а затем оберните провод 3-4 раза, чтобы запустить магнитное поле. Чем больше обертываний, тем лучше результаты вы увидите.

Катушка U-образной формы

23-дюймовая катушка U-образной формы может быть сформирована любого размера, который вам нужен! Подобно предварительно сформированной катушке, U-образная форма будет сохранять свою форму.

Чтобы создать катушку, возьмите гнездо размером с болт, который вы хотите удалить, и оберните U-образную катушку вокруг гнезда. Оберните катушку 3-4 раза вокруг приложения для оптимальной производительности.

3 шага для правильного использования катушки индукционного нагрева

Шаг 1:  Найдите катушку нужного размера, подходящую для вашего приложения.

Катушка индукционного нагрева должна располагаться вокруг устройства с достаточным пространством, чтобы между катушкой и нагреваемым объектом оставался небольшой зазор. Чем плотнее посадка (без касания), тем быстрее блок нагреет болт.

Если диаметр вашего змеевика слишком велик для применения, нагрев может занять больше времени. Если катушка слишком маленькая, она может сжечь изоляцию и быстро изнашивать катушку.

Шаг 2: Закрепите катушку на месте.

Зафиксируйте катушку с помощью функции поворотного замка на Mini-Ductor Venom ^® и Venom HP или с помощью винтов с накатанной головкой, если вы используете Mini-Ductor II.

Примечание. Винты с накатанной головкой необходимо поворачивать одновременно, чтобы зафиксировать катушку на месте.

Пошаговые инструкции см. в нашем руководстве по использованию катушек.

Шаг 3. Приложите тепло на 5–20 секунд и посмотрите, не ослабло ли приложение.

Повторите процесс, если приложение остается заблокированным, пока вы не сможете его ослабить. Эти короткие циклы помогают защитить инструмент и катушки. В большинстве случаев нет необходимости нагревать приложение докрасна, как мы это делаем в наших видеороликах и живых демонстрациях. Мы нагреваем болты докрасна, чтобы продемонстрировать безопасное, точное и надежное тепло, выделяемое нашими продуктами, и скорость, с которой черные металлы нагреваются нашими инструментами.

Как распознать признаки нормального износа и повреждения

После первого использования вы можете заметить, что изоляция катушки начинает коричневеть или темнеть; это нормально и продолжается при использовании. При правильном использовании одной катушки должно хватить на 200-300 использований.

Если у ваших катушек отсутствует изоляция или изоляция начинает изнашиваться, немедленно замените их!

Использование поврежденных катушек индукционного нагрева может быть чрезвычайно опасным. Нагрев металла о металл может привести к возникновению дуги и сгоранию устройства. Дугообразование также может привести к искрообразованию инструмента, что может привести к пожару.

Сменные катушки

Мы предлагаем множество сменных катушек разных размеров. Вы можете приобрести их по отдельности или в одном из наших многочисленных наборов катушек. Мы не производим замену изоляции катушек и рекомендуем заменять всю катушку в случае повреждения изоляции. Приобретайте катушки в нашем интернет-магазине или у местного дистрибьютора инструментов.

Купить катушки и комплекты

Многие из наших разновидностей катушек доступны в упаковках и комплектах. Купите следующие пакеты и комплекты катушек или выберите отдельные катушки для покупки:

• Комплект стандартной катушки
• Комплект основных катушек
• Комплект длинных катушек
• Тонкостенная катушка
• Комплект катушек с подшипником
• Разнообразный набор катушек

Свяжитесь с нами:

Если у вас есть какие-либо вопросы о правильном использовании катушки или конкретном применении, свяжитесь с нами по телефону 877-688-9.