Indukční pecový kelímek: princip činnosti, schéma a přehledy

Díky vzhledu dostupných elektronických a izolačních prvků v moderní výrobě se oblast aplikace indukčního vytápění stává stále více rozšířenou. Tato technologie se používá nejen v metallurgii, ale také ve vývoji domácích spotřebičů.

Princip indukčního ohřevu

V srdci indukční pece je princip transformace výměny energie. Induktor je vyroben z měděné trubice, která je pak navinutá do vícotáčkové cívky. Na primární obvod induktoru je aplikován střídavý proud, který vede k tvorbě střídavého magnetického pole kolem něj. Pod vlivem magnetického pole v těle, umístěném uvnitř induktoru, se objevuje elektrické pole, které následně vede k procesu ohřevu. Výkon a tudíž teplo uvolněné tavicí pecí indukčních kelímků přímo závisí na frekvenci střídavého magnetického pole. Proto pro efektivní provoz pece vyžaduje vysokofrekvenční proudy.

Aplikace indukčních pecí

Indukční ohřev lze použít pro práci s jakýmkoliv materiálem: kovem, struskami, plynem atd. Hlavní výhodou jeho použití je bezkontaktní přenos tepla. Také indukční ohřev umožňuje dosáhnout téměř jakékoliv rychlosti ohřevu - to vše závisí na výkonu generátoru dodávajícího pec. Tepelné ztráty při tomto ohřevu jsou minimální. Maximální teplota, na kterou lze předmět vyhřívat v troubě, je omezen pouze odporem žáruvzdorný materiál. Proces bezkontaktního přenosu tepla na ohřátý materiál umožňuje vytápění ve vakuu.

Podle názoru metalurgů je rozsah indukčních pecí poněkud omezený v souvislosti s existujícími nedostatky. Míry kelímkové pece jsou:

• vysoká cena elektrických zařízení;
• Studené strusky komplikují proces rafinace;
• Nízká stabilita obložení při teplotních skoků mezi pojistkami.

Schéma indukční pece kelímku

Indukční kelíková pec má následující strukturu.

Hlavním prvkem pece je kelímek (7) pokrytý víkem (1). Kelímek je umístěn uvnitř topného induktoru (3), vyrobeného ve formě víceotáčkové cívky. Cívka je měděná trubička, uvnitř níž voda pro účely chlazení neustále cirkuluje. Magnetický tok z induktoru prochází magnetickými obvody (4), které jsou vyrobeny ze speciální transformátorové oceli. Otočná sestava (2) je určena pro naklápění pece během rozlití roztavené kapaliny. Pec je instalována na zdivo (5). Chlazení se provádí hadicemi pro chlazení vody (6). K obsluze pece slouží pomocná plošina (8).

Také schéma kelímkových pecí zahrnuje transformátor, kondenzátory, řídicí jednotku a systém čerpání plynu. Výkon kotle elektrické pece je produkován proudy s frekvencí 50 Hz.

Vlastnosti vnitřních konstrukčních prvků

Nejčastěji induktor je vyroben z trubice s kruhovým průřezem. Ale existují situace, kdy kulatá měděná trubice není použitelná. V některých případech se pro konstrukci indukční kelímkové pece používají profilové prvky, díky nimž magnetický tok rozptylu klesá. Trubky induktoru jsou izolovány skleněným vláknem impregnovaným speciálním lakem. Chráněné otáčky jsou stlačeny bloky z dielektrického materiálu. Induktor a kelímku umístěné uvnitř cívky jsou namontovány na paletě z žáruvzdorných cihel nebo tepelně odolného betonu. V průmyslovém prostředí se proces výroby kelímku provádí přímo v peci. V tomto případě je induktor ve smontovaném stavu instalován na paletě a izolován z azbestu. Pak se paleta plní žáruvzdorným práškem, který je zhutněn pneumatickou instalací. Vůle mezi šablonou instalovanou na dně a induktorem je naplněná práškovými žárovzdornými materiály.

Zóna obložení přes induktor poskytuje žáruvzdorné cihly. Objímka a odtokový žlab jsou také lemovány tepelně odolnými cihlami. Práce indukční kelímkové pece probíhá za nejtěžších podmínek, proto je kvalita použitých tepelně odolných materiálů podřízena zvýšeným požadavkům. Životnost obložení je ovlivněna složením žáruvzdorné hmoty, provozním režimem a aplikovanou frekvencí elektrického proudu. Spravidla kelímek vydrží až 100 tavenin a pak se rozpadne.

Konstrukce vnějších prvků

Rámec tavicí kelíkové pece je základna, do které jsou připojeny všechny její prvky. U velkých průmyslových zařízení vypadá rám jako pevný plášť. Všechny části rámu musí mít vysokou pevnost v důsledku působení elektromagnetického pole induktoru na ně. Skořepina za určitých podmínek může být ohřívána stejným způsobem jako materiál v peci. Pro snížení teploty je rám racionálně vyroben z nevodivých materiálů. Nicméně, protože dielektrické materiály mají vysokou cenu, ocel je materiál pro kostru. Ocelová konstrukce je rozdělena na několik prvků, které jsou vzájemně izolovány. Snížení elektromagnetického pole v blízkosti obrazovky použitého rámu. Mezi induktorem a tělesem pece je instalován ochranný štít. Obrazovka má tvar válce a je vyrobena z hliníku nebo mědi.

Otočná sestava je důležitým konstrukčním prvkem. Hlavním požadavkem na točivý mechanismus je poskytnout sklon pro úplné odvodnění kovu. Rotující mechanismy lze použít odlišně. U malých pecí se používá ruční nebo elektrický naviják. Průmyslové pece jsou nakloněny jeřábovým nosníkem. Pece s velkým objemem mohou být vybaveny hydraulickým náklonem.

Kryt, který pokrývá kelíkovou pec pro tavení, slouží k udržení teploty uvnitř jednotky na vyšší úrovni. Vzhledem k tomu, že potrubí je možné pokrýt až po úplném roztavení tání, není použití krytu nezbytné.

Vytvoření kamen s vlastními rukama

Indukční pece jsou široce použitelné nejen v průmyslu, ale i v každodenním životě. Najdete zde schémata velkého počtu samoobslužných zařízení, nicméně některé z nich v nejlepším případě prostě nebudou pracovat, a v nejhorším případě - poškozují zdraví svého tvůrce. Mnoho takových amatérů varuje před takovými důsledky. V každodenním životě se v těchto zařízeních používá metoda indukčního ohřevu:

• kanálová pec pro tavení kovu;
• kelímková indukční pec - nejjednodušší konstrukce, a v tomto ohledu nejoblíbenější mezi nadšenci, soudit podle recenzí;
• Kotle na ohřev vody, jejichž práce je založená na způsobu indukce;
• Indukční varné plochy, které soutěží s populárními plynovými kamny.

Kohoutková pec

Tento typ pece se používá k výrobě vysoce kvalitní litiny, stejně jako tavení duralu a barevných speciálních slitin. Kanálová pec s výkonem až 3 kW je vyráběna nezávisle na svařovacím transformátoru, jehož frekvence odpovídá průmyslovému. Taková trouba umožňuje roztavit bronzový nebo měděný polotovar vážící až půl kilogramu. Kanálová pec také umožňuje tavení duralu, ale je třeba vzít v úvahu, že proces tavení musí následovat proces "stárnutí". Doba tohoto procesu může být až 2 týdny a závisí na složení slitiny.

Pro výrobu pece je primární vinutí svařovacího transformátoru ponecháno nezměněno a kelímek typu kelímku je umístěn na místě sekundárního vinutí. Nejlepším materiálem pro kelímku malé kanálové pece je elektroporcelán. Jiné možnosti nejsou vhodné vzhledem k nízkým pevnostem a ztrátám dielektrických vlastností. Podle recenzí amatérskych metalurgů je problémem to, že elektroforfor není možné zpracovat sám o sobě a je velmi nepravděpodobné, že najde vhodný prvek pro prodej. Je to kvůli vzácnému kelímku, že kanálová pec nebyla široce používána nadšenci, ačkoli tento typ pece má účinnost více než 90%.

Indukční kelíková pec

Ručně vyráběná kelíková pec se používá především pro čištění drahých kovů. Například, když máte rádiový konektor vyrobený v Sovětském svazu, získáte z jeho kontaktů určité množství zlata. Při použití externího vytápění nelze dosáhnout takového výsledku.

Kromě těžby zlata se taková pec často používá k rovnoměrnému zahřátí kovu, což je nutné pro kvalitní vytvrzení. Změnou polohy kotouče v induktoru a úpravou jeho výkonu je možné dosáhnout určité teploty v určité části kovu. Je důležité, aby použití takové pece bylo poměrně rozpočtové, protože prakticky veškerá energie je zaměřena na proces vytápění části.

Indukční kotle

Indukční ohřívače vody mají v budoucnu možnost vyřadit konvenční kotle. Nevýhodou tohoto ohřívače je to, že uživatelé považují za vysokou cenu, ale současně systematizují řadu recenzí, existuje několik výhod:

• Spolehlivost. Kotel nemá elektrickou spirálu, což je slabý článek v konvenčním bojleru.
• Koeficient efektivity je téměř 100%.
• Bezpečnost. Přístup elektřiny k tělu kotle je díky konstrukčním prvkům nemožný.
• Zařízení nepotřebuje speciální uzemnění.
• Odolný proti výboji v elektrické síti.
• Nevytváří měřítko.
• Trvanlivost. Kotel je schopen pracovat bez obsluhy asi 30 let.

Domácí kotel na ohřev vody

Základem takového ohřívače vody je výkonový transformátor s výkonem do 1,5 kW, jehož primární vinutí má jmenovitý výkon 220 V. Transformátor z trubkové barevné televize je dokonalý. Sekundární vinutí by mělo být odstraněno a počet primárních závitů musí být zvýšen.

Řemeslníci doporučují a opatrní: použití takového domácího zařízení není nebezpečné, proto by měl být transformátor uzemněn a samotné zařízení musí být připojeno přes vysokorychlostní RCD.

Induktor v kuchyni

Indukční varné desky již nejsou překvapující a jsou běžně používány v každodenním životě. V srdci zařízení jsou stejné principy jako indukční pec, přičemž jediným rozdílem je, že sekundární vinutí je kovové dno misky.

Použití těchto desek bylo možné díky vzhledu při výrobě dielektrika, který kromě provádění úlohy izolace induktoru měl také silné a hygienické vlastnosti. Materiál splňující všechny požadavky se objevil poměrně nedávno a jeho náklady se významně podílejí na celkové ceně desky.

Uživatelé s jedním hlasem říkají: Nezávislá výroba indukčního sporáku nemá smysl ze dvou důvodů. První nádobí na vaření na takovém varném panelu vyžaduje jemné ladění pro každý typ jídla. Pro nezbytné nastavení všech elektrických parametrů během přípravy je vyžadován mikrokontrolér. Druhým důvodem je cena elektronických součástek, z nichž se deska skládá. Stručně řečeno, všechny prvky budou stát mnohem víc než náklady na hotové zařízení.

Indukční varná kamna mají takové pozitivní vlastnosti:

• Absence, na rozdíl od mikrovlnné trouby, vnějšího záření;
• možnost naprogramovat sporák podle vlastního způsobu vaření;
• Příprava takových jídel jako karamel, bez přehřátí a hoření;
• díky racionálnímu využití vytápěcí energie.