Metallidega töötavad induktsioonahjud: tööpõhimõte, omatehtud seadme skeem, ohutusreeglid

Üle sajandi tagasi välja töötatud induktsioonahjud on osa meie igapäevaelust. See sai võimalikuks tänu elektroonika arengule. Räni pooljuhtide baasil valmistatud kontrollerite võimsuse plahvatuslik kasv ja nende ilmumine laialdasele müügile Viimastel aastatel suure võimsusega (mitu kilovatti) võimelised transistorid on omandanud iseloomu laviinid. Kõik see andis inimkonnale uskumatult suured väljavaated miniatuursete installatsioonide väljatöötamisel, mis on võimsuselt võrreldavad lähimineviku tööstusseadmetega.

Seadme kasutamine ja struktuur

Induktsioonahjude kasutamine majapidamises väldib koldeid ruumis lahtise leegiga ning on üsna tõhus meetod metallide sulatamiseks ja kontrollitud kuumutamiseks ja sulamid. See on tingitud asjaolust, et metall kuumeneb, kuumeneb ja sulab mitte kõrge temperatuuri mõjul põletid ja juhtides läbi kõrgsageduslikke voolusid, stimuleerides osakeste aktiivset liikumist struktuuris materjalist.

Igapäevaelus sai võimalikuks ilmuda:

• Kompaktsed kanali-induktsioonahjud, milles saab sulatada metalli ja luua erinevaid tooteid valades ja konstruktsioonid, puhastavad erinevaid väärissulameid lisanditest ja karastatud toodetest, andes neile täiendavat tugevus.
• Soojaveeboilerid, mille kasutegur ületab juba tavapäraste boilerite piire.
• Toiduvalmistamiseks mõeldud pliidid, mis pole mitte ainult töötamise poolest gaasist ohutumad omadused, kuid ka toidu soojendamisel ja hooldamisel tõhusamad kui mõned mikrolaineahjud selle temperatuur.
• Iseteotmise ja elektriseadmete remondiga tegelevate inimeste seas enim austajaid kogunud tiiglisulatusmasinad.

Lisaks on üha laiemalt levimas elektrilised induktsioonpliidid, mis töötavad mitte ainult juhtiva materjaliga. Nende seade erineb pisut tavalistest induktsioonahjudest, kuna see põhineb materjali kuumutamisel elektrilise induktsiooniga, mis ei juhi voolu (neid nimetatakse ka dielektrikuteks). kondensaatori plaatide vahelst selle erineva polaarsusega juhtmeid. Samal ajal ei ole saavutatavad temperatuurid väga kõrged (umbes 80-150 kraadi Celsiuse järgi), seetõttu kasutatakse selliseid paigaldisi plasti sulatamiseks või kuumutamiseks.

Disaini omadused ja tööpõhimõte

Induktsioonahi töötab selles pöörisvoolude tekkimisel. Selleks kasutatakse jämeda traadi keerdudest koosnevat induktiivpooli, millele toidetakse vahelduvvooluallikas. See on vahelduvvool, mis moodustab magnetvälja, mis muutub pidevalt sõltuvalt voolu sagedusest. Samuti provotseerib see nende voolude ülekandumist mähise sisse asetatud ainele koos suure soojushulgaga. Sel juhul võib isegi kõige tavalisem keevitusinverter töötada generaatorina.

Induktsioonahjusid on kahte tüüpi:

1. Magnetsüdamikuga, mille eripäraks on induktiivpooli asukoht sulatava metalli mahu sees.
2. Ilma magnetsüdamikuta - kui induktiivpool on väljas.

Magnetahela olemasoluga konstruktsiooni kasutatakse näiteks kanaliahjudes. Nad kasutavad avamata metallist (kõige sagedamini terasest) magnetahelat, mille sees on sulatustiigel ja induktiivpool, mis moodustavad primaarmähise ahela. Tiigli materjaliks võib olla grafiit, tulekindel savi või mis tahes muu sobiva kuumakindlusega mittejuhtiv materjal. Sellesse asetatakse sulatamist vajav metall. Need on reeglina kõikvõimalikud värviliste metallide sulamid, duralumiinium ja malm.

Sellise ahju generaator peab tagama vahelduvvoolu sagedus 400 hertsi piires. Samuti on võimalik generaatori asemel kasutada tavalist elektrivõrku ja toita ahju sagedusega vooluga 50 hertsi juures, kuid sel juhul on küttetemperatuur madalam ja tulekindlamate sulamite puhul selline paigaldus ei ole teeb.

Tiigelahjud, mille konstruktsioonis pole magnetahelat, on entusiastide seas palju laiemalt levinud. Nad kasutavad suurema väljatiheduse saavutamiseks palju kõrgema sagedusega voolu. See on tingitud just magnetahela puudumisest – liiga suur osa väljaenergiast hajub ruumis. Selle vastu võitlemiseks on vaja ahju peenhäälestada:

• Tagada induktsiooniahela ja generaatori pinge võrdne sagedus (inverteri kasutamisel on seda kõige lihtsam teha).
• Valige sulatustiigli läbimõõt nii, et see oleks lähedane magnetvälja vastuvõetud kiirguse lainepikkusele.

Sel viisil saab kadusid minimeerida kuni 25% koguvõimsusest. Parima tulemuse saavutamiseks on soovitatav seada vahelduvvooluallika sagedus kaks või isegi kolm korda suurem kui resonantse. Sel juhul on sulamit moodustavate metallide difusioon maksimaalne ja selle kvaliteet on palju parem. Kui suurendate sagedust ja veelgi rohkem, saate saavutada efekti, mis surub kõrgsagedusvälja toote pinnale ja seega kustutate selle.

Vaakumsulatusahjud

Seda tüüpi paigaldust ei saa vaevalt nimetada koduseks, kuid neid tasub kaaluda, kuna vaakumsulatamisel on teiste tüüpide ees mitmeid tehnoloogilisi eeliseid. Oma konstruktsioonilt meenutab see tiiglit, selle erinevusega, et ahi ise on vaakumkambris. See võimaldab saavutada metallisulatusprotsessi suuremat puhtust, vähendada selle oksüdeeritavust töötlemisel ja kiirendada protsessi, saavutades märkimisväärse energiasäästu.

Lisaks aitab piiratud ja suletud ruum vältida sulametallide kahjulike aurude sattumist ümbritsevasse ruumi ning säilitada nende töötlemise protsessi puhtust. Võimalus kontrollida koostist ja töötlemisprotsessi on ka seda tüüpi ahju üks eeliseid.

Kanali induktsiooniseadmed

Teist tüüpi tööstuslikud ahjud, mida kasutatakse laiemalt kui teised. Neid saab kasutada mitte ainult sulatusseadmetena, vaid ka ettevalmistatud materjali turustajatena ja mitut tüüpi tooraine segistitena. Selliste seadmete tüüpilised kujundused hõlmavad järgmist:

• Vanni olemasolu, milles on tooraine, mis on saavutanud või saavutamas etteantud temperatuuri.
• Kanal, mille kaudu sulamass läbib magnetvälja.
• Magnetahel, mis tagab vedela metalli pideva ringluse.
• Esmane mähis, mis juhib magnetvälja.

Vähimgi vooluringi avanemine, mille moodustavad vedel metall, magnetsüdamik ja mähis, põhjustab selle enda takistuse suurenemist ja kogu tooraine massi hetkelise väljutamise kanalist. Selle nähtuse vastu võitlemiseks jäetakse kanali sisse "soo" - väike metallimass, mida hoitakse vedelas olekus.

Kanali tüüpi induktiivahjude eelised:

• Paigalduste madal hind.
• Ökonoomne - selleks, et hoida vannis temperatuuri, mis ei hajuta hästi soojust, on vaja väikest kogust elektrit.
• Induktiivpooli efektiivsus töö ajal on väga kõrge.

Puudused:

• Sulametalli aeglane liikumine läbi kanali muudab selle kvaliteedi ja oksüdatsiooni kontrollimise keeruliseks.
• Vajadus jätta teatud kogus toorainet sisse alandab järgmise laengu keemilise koostise kvaliteeti ja selle peenema kontrollimise võimalust.
• Vajadus säilitada paigaldise tihedust magnetvälja purunemise ja keeriskiirguse tekke ohu tõttu. Isolatsiooni säilitamise raskused paigaldise siseseinte vooderdamisel mõne ühendiga.

Ahjuahela põhielemendid

Paigalduse kokkupanemiseks ja selle kallal töö tegemiseks on vaja leida sobiv induktsioonahju ahel ja selle osad. Viimaste leidmiseks on väga kasulik omada arvutist ühte või mitut mittevajalikku toiteallikat, kuna enamik detaile on nendest leitav. Omatehtud inverteriga lihtsa ahju tüüpiline skeem sisaldab selliseid elemente nagu:

• Väljatransistorid, saate kasutada IRFZ46N või analooge (isegi parem on IRFZ44V, mille voolutugevus on äravoolujalal 55 amprit). Põllutöölised on soovitatav valida maksimaalse võimaliku läbilöögipinge väärtusega, nii et nad kestavad palju kauem.
• Drosselid, takistid takistusega 470 oomi (võite kasutada ühte vatti või kahte poolvatti, ühendatuna jadalülitus) ja üheksa väikese võimsusega kondensaatorit (kuni 1 mikrofarad), mida saab seadmest välja aurustada toitumine.
• Transistoride jahutusradiaatorid - TO-220AV korpuses olevad välitöötajad on töö ajal väga kuumad ja võivad plahvatada, kui neilt soojust ei eemaldata.
• Vasktraat, mille läbimõõt on umbes millimeeter ferriitrõngaste loomiseks ja 2 millimeetrise läbimõõduga induktiivpooli loomiseks.
• UF4007 marki dioodid, 2 tk, kuid parem on paar varu, juhuks kui esimest korda midagi valesti kogute - need lendavad enne välja.
• Aku mahutavusega umbes 8-10 ampertundi. Need on tavaliselt võetud vanadest katkematutest toiteallikatest ja nende väljundpinge on 12 volti.
• Tiiglina saab vormida ja põletada tulel või põletiga vajaliku läbimõõduga savipoti.

Paigaldatav inverter on kokku pandud vastavalt S-i pakutud skeemile. V. Kukhtetsky laboriuuringute jaoks. Seda saab hõlpsasti Internetist leida. 12-35-voldise pingega töötava inverteri võimsus saab olema 6 kilovatti ja töösagedus 40-80 kilohertsi, sellest piisab koduprojektide jaoks enam kui piisavaks.

Ohutus tööl

Kuna induktsioonahjuga töötamine hõlmab tihedat kokkupuudet sulametalli ja vooludega kõrge sagedus ja tugevus, tasub hoolitseda paigalduse kvaliteetse maanduse ja usaldusväärsete vahendite eest kaitse. Sel juhul peavad riided rangelt vastama kõigile nõuetele:

• Valmistatud tihedast, mittekuluvast ja mittesüttivast materjalist.
• Põhikaitseülikond peaks sisaldama põlle ja kindaid. Võimaluse korral kandke jalas kummeeritud tallaga kingi, samal ajal kui jalad ja sokid peaksid olema kuivad.
• Silmade kaitsmiseks tasuks soetada spetsiaalsed prillid, see säästab sind kogemata kuuma metallitüki silma sattumisest.

Ärge unustage selle ruumi head ventilatsiooni, kus nad töötavad. Sulametall eraldab õhku keemilisi ühendeid, mis ei ole teie kopsudele head.