Diagramm von 3,5-kW-Induktionsherden. So wählen Sie einen Induktionsofen aus

Induktionsöfen wurden bereits 1887 erfunden. Und innerhalb von drei Jahren entstand die erste industrielle Entwicklung, mit deren Hilfe verschiedene Metalle geschmolzen wurden. Ich möchte darauf hinweisen, dass diese Öfen in jenen fernen Jahren eine Neuheit waren. Die Sache ist, dass die damaligen Wissenschaftler nicht ganz verstanden, welche Prozesse darin abliefen. Heute haben wir es herausgefunden. In diesem Artikel interessieren wir uns für das Thema - Induktionsofen zum Selbermachen. Wie einfach ist das Design? Ist es möglich, dieses Gerät zu Hause zusammenzubauen?

Arbeitsprinzip

Sie müssen mit dem Zusammenbau beginnen, indem Sie das Funktionsprinzip und den Aufbau des Geräts verstehen. Beginnen wir damit. Achten Sie auf die obige Abbildung, wir werden sie anhand dieser Abbildung verstehen.

Das Gerät beinhaltet:

• Generator G, der Wechselstrom erzeugt.
• Der Kondensator C bildet zusammen mit der Spule L einen Schwingkreis, der die Anlage mit hoher Temperatur versorgt.
  

  Aufmerksamkeit! Einige Konstruktionen verwenden einen sogenannten selbstoszillierenden Generator. Dadurch ist es möglich, den Kondensator aus dem Stromkreis zu entfernen.

• Die Spule im umgebenden Raum bildet ein Magnetfeld, in dem eine Spannung herrscht, in unserer Abbildung durch den Buchstaben „H“ gekennzeichnet. Das Magnetfeld selbst existiert im freien Raum und kann durch einen ferromagnetischen Kern geschlossen werden.
• Es wirkt auch auf die Ladung (W), die es erzeugt magnetischer Fluss(F). Anstelle der Ladung kann übrigens auch eine Art Rohling eingebaut werden.
• Der magnetische Fluss induziert eine Sekundärspannung von 12 V. Dies geschieht jedoch nur, wenn W ein elektrisch leitendes Element ist.
• Ist das erhitzte Werkstück groß und massiv, beginnt in seinem Inneren der sogenannte Foucault-Strom zu wirken. Es ist vom Wirbeltyp.
• Dabei werden Wirbelströme vom Generator durch ein Magnetfeld übertragen Wärmeenergie, wodurch das Werkstück erhitzt wird.

Das elektromagnetische Feld ist ziemlich breit. Und selbst die mehrstufige Energieumwandlung, die in selbstgebauten Induktionsöfen vorhanden ist, ist vorhanden maximale Effizienz- bis zu 100%.

Tiegelofen

Sorten

Es gibt zwei Hauptausführungen von Induktionsöfen:

• Leitung.
• Tiegel.

Wir werden sie hier nicht alle beschreiben. Unterscheidungsmerkmale. Beachten Sie bitte, dass es sich bei der Kanaloption um ein ähnliches Design handelt Schweißvorrichtung. Um Metall in solchen Öfen zu schmelzen, musste außerdem etwas Schmelze übrig bleiben, ohne die der Prozess einfach nicht funktionieren würde. Die zweite Option ist ein verbessertes Schema, das eine Technologie ohne Restschmelze nutzt. Das heißt, der Tiegel wird einfach direkt in den Induktor eingebaut.

Wie es funktioniert

Warum braucht man zu Hause einen solchen Ofen?

Generell ist die Frage recht interessant. Schauen wir uns diese Situation an. Da ist genug große Menge Sowjetische elektrische und elektronische Geräte, die Gold- oder Silberkontakte verwendeten. Diese Metalle können entfernt werden verschiedene Wege. Einer davon ist ein Induktionsherd.

Das heißt, Sie nehmen die Kontakte, legen sie in einen schmalen und langen Tiegel, den Sie in den Induktor einbauen. Nach 15-20 Minuten, Reduzieren der Leistung, Abkühlen des Geräts und Zerbrechen des Tiegels erhalten Sie einen Stab, an dessen Ende sich eine Gold- oder Silberspitze befindet. Schneiden Sie es ab und bringen Sie es zu einem Pfandhaus.

Allerdings ist zu beachten, dass Sie mit Hilfe dieses selbstgebauten Geräts verschiedene Prozesse mit Metallen durchführen können. Sie können zum Beispiel härten oder anlassen.

Spule mit Batterie (Generator)

Ofenkomponenten

Im Abschnitt Funktionsprinzip haben wir bereits alle Teile eines Induktionsofens erwähnt. Und wenn mit dem Generator alles klar ist, muss der Induktor (Spule) aussortiert werden. Dafür eignet sich ein Kupferrohr. Wenn Sie ein Gerät mit einer Leistung von 3 kW zusammenbauen, benötigen Sie ein Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm. Die Spule selbst ist mit einem Durchmesser von 80-150 mm und einer Windungszahl von 8 bis 10 verdrillt.

Bitte beachten Sie, dass die Kurven Kupferrohr sollten sich nicht berühren. Optimaler Abstand dazwischen liegen 5-7 mm. Die Spule selbst sollte den Bildschirm nicht berühren. Der Abstand zwischen ihnen beträgt 50 mm.

Typischerweise verfügen industrielle Induktionsöfen über eine Kühleinheit. Dies ist zu Hause nicht möglich. Bei einem 3-kW-Gerät ist ein Arbeiten von bis zu einer halben Stunde jedoch nicht gefährlich. Mit der Zeit bilden sich zwar Kupferablagerungen auf dem Rohr, was die Effizienz des Geräts verringert. Daher muss die Spule regelmäßig gewechselt werden.

Generator

Grundsätzlich ist die Herstellung eines Generators mit eigenen Händen kein Problem. Dies ist jedoch nur möglich, wenn Sie über ausreichende Kenntnisse in der Funkelektronik auf dem Niveau eines durchschnittlichen Funkamateurs verfügen. Wenn Sie nicht über solche Kenntnisse verfügen, vergessen Sie den Induktionsherd. Das Wichtigste ist, dass Sie dieses Gerät auch geschickt bedienen können.

Wenn Sie vor dem Dilemma stehen, einen Generatorkreis auszuwählen, dann befolgen Sie einen Ratschlag: Er sollte kein hartes Stromspektrum haben. Um klarer zu machen, wovon wir sprechen, bieten wir das meiste an einfaches Diagramm Generator für einen Induktionsofen auf dem Foto unten.

Generatorschaltung

Erforderliche Kenntnisse

Das elektromagnetische Feld wirkt auf alle Lebewesen. Ein Beispiel ist mikrowellengekühltes Fleisch. Daher lohnt es sich, auf die Sicherheit zu achten. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie den Ofen zusammenbauen und testen oder daran arbeiten. Es gibt einen Indikator wie die Energieflussdichte. Es kommt also genau darauf an elektromagnetisches Feld. Und je höher die Strahlungsfrequenz, desto schlimmer ist sie für den menschlichen Körper.

Viele Länder haben Sicherheitsmaßnahmen ergriffen, die die Energieflussdichte berücksichtigen. Es wurden akzeptable Grenzwerte entwickelt. Das sind 1-30 mW pro 1 m² des menschlichen Körpers. Diese Indikatoren gelten, wenn die Exposition nicht länger als eine Stunde pro Tag erfolgt. Übrigens reduziert der eingebaute verzinkte Schirm die Dichte der Decke um das 50-fache.

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Induktionselektrogeräte werden seit langem in der Metallurgie und beim Schweißen eingesetzt. Trotz der scheinbaren Komplexität der Geräte handelt es sich bei ihrer Herstellung nicht um Hochtechnologie. Daher ist dieses Prinzip seit zwei Jahrzehnten im Alltag weit verbreitet, insbesondere bei der Herstellung von Elektroherden.

Der Ausfall von Geräten mit einem solchen Heizgerät ist kein großes Problem, aber Service-Center verlangen bei jedem Anruf beeindruckende Preise. Wenn Sie also über grundlegende Funkkenntnisse verfügen, können Sie einen Induktionsherd selbst reparieren. Darüber verrät Ihnen unser Testbericht.

Wie funktioniert ein Induktionsheizgerät?

Das Funktionsprinzip basiert nicht auf der Erwärmung von Metallen durch induzierte Wirbelströme. Jedes Metall, das mit einem hochfrequenten Magnetfeld in Kontakt kommt, erhitzt sich stark. Dazu müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein:

• Das Material muss die Energie des Wirbelfeldes effektiv absorbieren. Daher besteht Kochgeschirr für solche Herde aus ferromagnetischen Metallen. Am häufigsten ist es Stahl.
• Die Schwingungsfrequenz des magnetischen Wechselfeldes muss mindestens 20–60 kHz betragen; hierfür werden entsprechende Generatoren eingesetzt.
• Der Wirkungsbereich des Induktionsfeldes ist sehr kompakt, daher sollte sich das Metall (in diesem Fall der Boden des Kochgeschirrs) möglichst nahe am Induktor befinden.

Aus physikalischer Sicht handelt es sich um einen Hochfrequenztransformator.

Die Rolle der Primärwicklung übernimmt eine Induktivität, durch die ein hochfrequenter Strom fließt. Die Sekundärwicklung ist nichts anderes als der Boden der Schale, in dem bei Einwirkung eines magnetischen Wechselfeldes die gleichen Ströme entstehen wie in der Spule. Dadurch kommt es zu einer starken Erwärmung des Metalls.

Schauen wir uns noch eine weitere Bedingung an:

• Die Oberfläche beider Spulen (und sie sind strukturell flach) sollte möglichst gleich sein.

Nur in diesem Fall ist das Gleichgewicht der Energieübertragung gewährleistet. Wofür ist das? Im leeren Raum (über dem Induktor) wirken Wirbelströme im Leerlauf. Die „zusätzliche“ Energie des Magnetfelds beginnt, die Primärspule zu überhitzen. Darüber hinaus wird die übermäßige Temperaturbelastung auf die Endstufen des Hochfrequenzgenerators übertragen. Wenn die Kühlkörper ausfallen, fällt der Stromkreis aus und Reparaturen an den Komponenten des Induktionsherds sind erforderlich.

Induktionsheizgerät

Die Abbildung zeigt die Hauptkomponenten des Heizelements (bedingt ohne die obere „Wicklung“), d. h. es gibt kein Kochgeschirr.

• Ein Temperatursensor überwacht den Grad der Erwärmung und schaltet in kritischen Modi den Strom ab.
• Die Spule (Primärwicklung) ist ein massiver Kupferleiter, der eng spiralförmig verlegt ist.
• Im Gehäuse eingebrachte Ferrite bilden zusammen mit der Spule einen ferromagnetischen Komplex.
• Die Leiterplatte des Hochfrequenz-Wechselstromgenerators ist mit einem Endstufenkühlkörper mit Zwangskühlung (Lüfter) ausgestattet.
• Das Generatorgehäuse sorgt für einen effektiven Luftstrom im gesamten Kreislauf.

Echte und eingebildete Fehlfunktionen von Induktionsherden

Hilfreicher Tipp: Wenn Sie kein geeignetes Kochgeschirr haben und nur einen Induktionsherd haben, verwenden Sie eine ferromagnetische Scheibe mit geeignetem Durchmesser. Diese sind im Handel erhältlich oder Sie können sie aus einer dicken Stahlpfanne herstellen.

Zwar nimmt die Kocheffizienz stark ab, da die Wärmequelle nicht das Kochgeschirr selbst, sondern die Metallscheibe ist. Sie können aber auch in Ihrer bevorzugten Kupferbratpfanne oder hitzebeständigen Glaspfanne kochen.

Wichtig! Das Vorhandensein von Flüssigkeit (sogar Wasser) in nicht magnetischem Kochgeschirr führt dazu, dass der Induktionsbrenner nicht funktioniert. Dies ist keine Mikrowelle.

Demontage und Reparatur

Alle Gründe, warum ein Induktionskochfeld „das Recht hat“, nicht zu funktionieren, wurden überprüft: Es bleibt eine vollständige Reparatur. Trennen Sie zunächst den Ofen vom Stromnetz (auch wenn Sie sich als Elektromeister auskennen).

Anschließend müssen Sie die dekorative Oberfläche vorsichtig entfernen, um Zugang zu den Innenseiten zu erhalten. Unabhängig von der Marke des Herstellers, vorbereitet Induktionsherde sieht aus wie das:

Wir führen eine Fremdprüfung durch. Jegliche Spuren von Ruß, Verfärbungen von Bauteilen und Spuren von Temperaturanlauffarben auf dem Metall sollten Verdacht erregen. Das Problem muss anhand äußerer Erscheinungen gesucht werden.

Wenn nichts Verdächtiges gefunden wird, folgen wir dem Algorithmus „von einfach zu komplex:

Tipp: Der Reparaturvorgang wird erheblich vereinfacht, wenn Sie über etwas verfügen Schaltplan elektrischer Teil. Es kann von spezialisierten Reparaturseiten oder vom Portal des Herstellers heruntergeladen werden.

Egal, was sie gerade macht Englische Sprache(höchstwahrscheinlich ist das wahr). Jeder unerfahrene Meister, der Diagramme lesen kann, wird es leicht verstehen.

Es wäre eine gute Idee, jeden Schritt zu fotografieren, insbesondere vor der Demontage jeder Einheit. Somit machen Sie bei der Montage keine Fehler.

Die „beliebteste“ und realste Fehlfunktion

Schaut man sich das vereinfachte Diagramm an, wird deutlich, dass eine der wichtigen Komponenten der Steuertransistor T1 der Endstufe ist (derselbe, der vom Kühler gekühlt wird).

Er ist anfällig für thermische Überlastung, insbesondere bei der Verwendung von Kochgeschirr mit kleinerem Durchmesser. Die Funktionsweise der Schaltung ist so ausgelegt, dass bei erhöhter Belastung der Induktionsspule der Betriebsstrom des Transistors stark ansteigt. Ein durchgebranntes Teil lässt sich nicht unbedingt optisch diagnostizieren, da der Kühler vorhanden und funktionsfähig ist. Besteht daher der Verdacht, dass der Transistor ausgefallen ist, muss dieser einzeln überprüft werden.

Mit einem Multimeter können Sie den Fehler leicht identifizieren und dieses kritische Teil austauschen.

Ein weiterer Kandidat für die Eliminierung ist der Leistungskondensator. In einem vereinfachten Diagramm wird es als Cr bezeichnet. Es arbeitet direkt mit der Induktionsspule zusammen und ist zudem anfällig für Überhitzung.

Der Algorithmus ist derselbe: Wenn keine Bruchspuren vorhanden sind, löten Sie es ab und überprüfen Sie es mit einem Multimeter.

Endeffekt

Für einen erfahrenen Funkamateur ist die Reparatur der Generatorplatine eine durchaus machbare Aufgabe. Ein Anfänger kann sich hauptsächlich auf visuelle Kontrollen und banale Tests von Elementen verlassen.

Video zum Thema

1. Theorie.
Die Erwärmung erfolgt durch die Magnetisierungsumkehr des Ferromagneten und nicht durch die Foucault-/Eddy-/Wirbelströme in der Bratpfanne, da bei ausschließlicher Verwendung von Foucault-Strömen eine größere Wärmemenge im Ofen selbst erzeugt wird oder die Konstruktion stark beeinträchtigt wird Komplex mit Kupferrohren. Alles, was unten geschrieben steht, stammt von pdf onsemiconductor, holtek und fairchild. Ich habe es nicht in der Praxis getestet, daher könnte ich mich irren. Vereinfachtes Diagramm eines Induktionsherds.

Cbus – Kondensator zur Stabilisierung der Versorgungsspannung während einer Periode des Schwingungsprozesses, 4...8 μF;
Cr - Resonanzkondensator, 0,2...0,3 µF;
Lr – Induktor, 100 μH;
T1/D1 – IGBT-Typ IHW20N120R2, FGA15N120ANTD, IRGP20B120UD (Vces=1200 V/Ic=15 A/Toff+Tf=400 nC/Vsat=1,6 V).

Welche Prozesse ablaufen, habe ich in dieser Grafik dargestellt.

Der Betriebszyklus besteht aus zwei großen Phasen: Laden der Induktivität mit einem linear ansteigenden Strom durch einen offenen Transistor/Diode und einem gedämpften Oszillationsprozess bei geschlossenem Transistor. Was in mehrere kleine Zyklen unterteilt werden kann.

1. Gedämpfter Schwingungsvorgang mit geschlossenem Transistor. Der Ausgangszustand ist dabei immer derselbe: Cr wird auf das Ubas-Niveau aufgeladen, da es beim Öffnen des IGBT immer sofort auf das Ubas-Niveau aufgeladen wird.
1. Cr wird zum Induktor entladen: Der Strom durch die Induktivität und die Spannung am IGBT-Kollektor steigen auf Ubas, weil Uce=Ubas-Ucr.
2. Der Induktor entlädt sich zu Cr: Der Strom durch die Induktivität nimmt ab und die Spannung am IGBT-Kollektor steigt auf den maximal möglichen Wert. Dieser Wert ist proportional zur Einschaltzeit des Transistors.
3. Cr wird bei Lr auf die Spannung Ubas entladen: Der Induktorstrom steigt und die IGBT-Kollektorspannung fällt auf 0. Wenn die Kollektorspannung wird weniger als Null- Die Zählerdiode des IGBT öffnet.
2. Linearer Prozess des Pumpens eines Induktors. Der Ausgangszustand ist dabei immer derselbe: Cr wird auf das Ubas-Niveau aufgeladen, da bei diesem Ladungsniveau die Spannung an der Gegendiode durch Null geht. Wenn der Entriegelungsimpuls am Transistor-Gate ankommt, bevor die Diode entsperrt oder wenn die Diode bereits geschlossen ist, d. h. der Resonanzkondensator nicht auf Ubus geladen ist oder bereits auf die Induktivität entladen ist, fließt im ersten Moment mehr Strom durch den Transistor und es wird sich stark erwärmen. Was sich negativ auf die Zuverlässigkeit auswirkt. In diesem Stadium ist Cr immer auf das Ubas-Niveau aufgeladen und die Kollektorspannung liegt nahe bei 0.
   1. Der Induktorstrom fließt durch die Gegendiode: Der Strom durch die Induktivität fällt linear auf Null. Geben Sie zu diesem optimalen Zeitpunkt einen Entriegelungsimpuls an das Tor an.
   2. Der Induktorstrom fließt durch den IGBT: Der Strom durch die Induktivität steigt linear an. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, den Transistor rechtzeitig zu schließen, damit die Induktivität nicht genug Energie ansammelt, um den Transistor bei Zyklus 1.2 durchzubrechen.

1. Die Leistung wird durch Ändern der Dauer eines Impulsstoßes reguliert, da PSD schwer zu regulieren ist: Der Moment, in dem sich der Transistor einschaltet, wird durch den Nulldurchgang der Kollektorspannung bestimmt, und der Moment, in dem er ausschaltet, wird durch das Maximum bestimmt mögliche Spannung am Kollektor, d. h. Frequenz und Tastverhältnis stehen in einem umgekehrten Verhältnis zueinander und es ist nicht möglich, die Leistung damit auf einfache Weise zu regeln.
2. Befindet sich kein Geschirr auf dem Herd, kann es durch einen Anstieg der Maximalspannung zu einer Beschädigung des Transistors kommen (Cr lädt sich auf eine höhere Spannung auf). Um dies zu verhindern, wird alle zwei Sekunden ein Verfahren zur Kontrolle der Anwesenheit einer Bratpfanne durchgeführt: Es wird ein Saatimpuls angelegt und dann gezählt, wie viele Zyklen der Oszillationsprozess abklingen wird. Bei mehr als 3 bedeutet das, dass kein Geschirr vorhanden ist und Sie den Herd ausschalten müssen.
3. Am schwersten ist der erste Impuls, da dann Cr über den IGBT aufgeladen wird.

2. Stromkreis.


Zweck der Elemente:
Li – ein Ferrit-Torus, der auf einem Netzwerkkabel platziert wird, dient zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen. In den meisten Fällen gibt es keine;
SICHERUNG - Sicherung;
C1 ist ein Impulsrauschfilterkondensator, der in den meisten Fällen nicht vorhanden ist.
R1 – Widerstand zum Entladen von C1 nach dem Ausschalten;
D1, D2 – Gleichrichter für SMPS und Netzwerkspannungsregelung (zur Berechnung der Leistung und des Überspannungsschutzes);
RJ – Shunt in Form eines dicken Drahtstücks;
L1 – Impulsrauschfilter, meistens gibt es keinen;
C2 - Kondensator für die Möglichkeit, die Energie des Schwingkreises mit der Induktivität in den Zwischenkreis des Gleichstroms Ubas zurückzuführen;
C3 ist ein Resonanzkondensator, der benötigt wird, um einen kontinuierlichen Strom sicherzustellen, nachdem der Transistor ausgeschaltet ist;
Lr1 – Induktor, dient der Energieübertragung auf das Geschirr;
T1 – IGBT-Transistor, der zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom benötigt wird;
R2 ist ein Widerstand, der dafür sorgen soll, dass der Transistor nach dem Einschalten gesperrt ist;
R3 ist ein Widerstand, der Hochfrequenzströme am Gate unterdrücken soll;
Uoutlet – gleichgerichtete Spannung im Netzwerk;
Ush – Stromregelung zum Schutz vor Überlastung;
Uce – Spannungsregelung am IGBT-Kollektor, dient als Überspannungsschutz und bestimmt zusammen mit Ubas den Einschaltzeitpunkt des IGBT;
Ubus – wird verwendet, um zu bestimmen, wann der IGBT eingeschaltet ist.

Ich habe die Arbeitstheorie bereits früher beschrieben, deshalb werde ich mich nicht wiederholen.

3. Fahrer.


Zweck der Elemente:
D2 – lässt nicht zu, dass 18 V abfallen, wenn 18 V am SMPS-Ausgang verringert werden; anstelle einer Diode kann ein 51-Ohm-Widerstand oder gar nichts vorhanden sein;
C2 – Stabilisierung der Treiberversorgungsspannung, möglicherweise nicht vorhanden;
R3, T4, R2, T3 – zwei Verstärkungsstufen mit einem gemeinsamen Emitter;
T1 und T2 – Emitterfolger;
D1 – verhindert, dass die Ausgangsspannung über 18 V ansteigt;
R1 – begrenzt den IGBT-Gate-Ladestrom;
R5 – erhöht den Treibereingangswiderstand, notwendig zum Schutz des Controller-Ausgangs;
R4 – dient zur Kanalisierung des Leckstroms T4;
C1 – beschleunigt den Schaltvorgang T4.

4. Impulsstromquelle 5 und 18 Volt.
Sie werden nach zwei Schemata hergestellt: einem Sperrwandler und einem Vorwärtswandler. In beiden Fällen werden die gleichen Komponenten verwendet: PWM-Chip (PWM/PWM mit eingebautem Schalter, meist Viper12A), 78L05, Transformator, Widerstände und Kondensatoren.

In beiden Schemata ist S1 eine Thermosicherung, die auf der hitzebeständigen Fliesenabdeckung ruht. Oft existiert es nicht; R1 – dient zur Filterung (nach dem Diagramm im Samsung-Datenblatt zu urteilen: Anstelle eines Widerstands gibt es eine 300-µH-Induktivität) oder als Sicherung (wie von stm geschrieben).

4.1. Sperrwandler.

4.2 Abwärtswandler mit doppeltem Ausgang, basierend auf den gleichen Elementen.

Die Schaltung ist von STM (AN1514, Seite 3) kopiert und wird in Alaska ic1800 bis zu den Nennwerten verwendet. .


Mehrere Schaltkreise von AN1514.

5. Spannungsregelung am Induktor.
Obwohl der IGBT geöffnet werden muss, wenn die Kollektorspannung (Uce) leicht unter Null liegt (wenn die darin eingebaute Freilaufdiode geöffnet ist), wird dieser Zeitpunkt nicht durch den Nulldurchgang dieser Spannung bestimmt, sondern durch den Vergleich mit der DC-Zwischenkreisspannung (Ubus), gefolgt von einer Verzögerung. Die Spannungen werden in einem im Steuerchip integrierten Komparator verglichen.
Dieser Komparator wird auch verwendet, um das Vorhandensein einer Bratpfanne festzustellen: Alle 2 Sekunden öffnet der IGBT für 1 mS, und dann werden die Schwingungen gezählt, bis sie vollständig gedämpft sind; wenn es mehr als 3...24 davon gibt, dann gibt es keine Bratpfanne auf der Fliese. Daher kommen hier zwei Teiler zum Einsatz, die Eingangsspannungen von etwa 1200V auf Werte kleiner 5V (Versorgungsspannung des Steuerchips) bringen.
Zusätzlich wird die Spannung am Kollektor zum Überspannungsschutz dem Analogeingang der Steuereinheit zugeführt. Daher wird diese Spannung noch einmal um das 1,5- bis 3-fache geteilt. Obwohl dieser zusätzliche Teiler möglicherweise nicht existiert.
Da eine Spannung von 1200 V jeden einzelnen Widerstand durchbricht, werden in den oberen Zweigen des Teilers 2 oder 3 in Reihe geschaltete Widerstände von 1–2 W verwendet. Da Ubas jedoch nicht viel mehr als 300 V betragen kann, werden im oberen Zweig des Teilers 2 oder 3 in Reihe geschaltete Widerstände verwendet Der Teiler dort ist Ubus mit einem oder zwei Widerständen, die sie weniger einsetzen. Am Ausgang der Teiler kann in Reihe mit den IC-Eingängen ein Widerstand von 100-39000 Ohm liegen; sie werden wahrscheinlich zur zusätzlichen Rauschfilterung benötigt. Das Ergebnis ist das folgende Diagramm.

6. Netzwerkspannungskontrolle.
Im Prinzip das Gleiche wie Ubus, jedoch vor dem Gleichrichter gemessen. Wird zur Leistungsmessung und zum Überspannungsschutz verwendet. Für beide Zwecke werden unterschiedliche Spannungsteiler verwendet: Der Ausgang eines Teilers geht an den Eingang des ADC und der andere an den Eingang des Komparators. Die Teilerschaltungen ähneln den vorherigen. Lediglich die Spannung am ADC-Eingang wird durch einen großen Kondensator stark gemittelt.


Um einen großen Widerstand einzusparen, können sie eine konstante Spannung an den an den Komparator angeschlossenen Teiler liefern, sie über einen kleinen Widerstand von dem an den ADC angeschlossenen Teiler liefern (diese Spannungen liegen offensichtlich unter 5 V) und über einen Kondensator Wechselspannung liefern .

7. Stromkontrolle.
Zur Steuerung des Stroms wird ein im Steuerchip eingebauter Operationsverstärker verwendet. Das heißt, diese Schaltung benötigt zwei Ausgänge: den Eingang des Operationsverstärkers und seinen Ausgang. Einige Kacheln verwenden auch einen eingebauten Komparator zum Stromschutz. Das Diagramm ist ohne Erklärung klar.

8. IGBT-Temperaturregelung.
Unter dem IGBT wird der Thermistor mit einem Gummiband fest gedrückt. Es wird benötigt, um die Temperatur des IGBT zu steuern.

Bei der Schaltung handelt es sich um einen regulären Spannungsteiler, in dessen einem Arm sich ein NTC-Thermistor vom Typ 3950-100k befindet.

Empfohlene Samsung-Steuerungslogik:
-Temperatur über 85° – Leistung reduzieren;
- Temperatur über 90° - Herd ausschalten.

9. Kontrolle der Oberflächentemperatur.
Die Schaltung ist identisch mit der vorherigen, nur der Thermistor wird an die Ofenoberfläche gedrückt. Wo sitzt der Thermistor?

10. Hochtöner und Lüfter.
Sie können über separate Ausgänge des Steuerchips gesteuert werden, jedoch in In letzter Zeit Sie sind an einen Ausgang angeschlossen, der Hochtöner ist jedoch über einen Kondensator angeschlossen. Darüber hinaus kann der andere Ausgang des Hochtöners an jede beliebige Spannung angeschlossen werden: 0V, 5V oder 18V.

11. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten.
1. Schaltung basierend auf einem Thyristor mit Spannungsresonanz. Obwohl es einfacher als dieses ist, ist es zuverlässiger (Sie müssen sich keine Sorgen über den Moment machen, in dem der Thyristor abschaltet), teurer (der Resonanzkondensator hat eine zehnmal größere Kapazität) und schwerer (die Kondensatoren werden schwerer). Jetzt kann es nicht mehr umgesetzt werden, da die Industrie die Massenproduktion von Inverter-Thyristoren eingestellt hat.


2. Halbbrücken-Resonanzwechselrichter, angeboten von STM.

Küchenentwicklung Haushaltsgeräte steht nicht still, und in letzter Zeit sind unter den Haushaltsgeräten neue Geräte aufgetaucht moderne Modelle, das schnell an Popularität gewann. Die Rede ist von Induktionskochfeldern.

Schauen wir uns genauer an, was ein Gerät ist, das auf der Grundlage physikalischer Phänomene wie Induktionsströmen arbeitet.

Arten von Induktionsherden

Diese Art von Paneelen kam in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts in die Küche. Zu dieser Zeit erschienen die ersten kommerziellen Muster unter der Marke AEG. Ihre Kosten waren sehr hoch. Darüber hinaus waren die Käufer nicht bereit, auf traditionelle, bekannte und zuverlässige Öfen zu verzichten. Daher stießen die neuen Oberflächen eher auf Gleichgültigkeit.

Doch nach und nach gab es immer mehr Bewunderer von Induktionsgeräten. Solche Kochgeräte sind in der Küche keine Seltenheit mehr. Viele Hausfrauen haben ihre eigenen Erfahrungen mit der Anwendung.

Heutzutage Handelsangebote verschiedene Arten von Induktionsplatten.

• Komplett mit Backofen. Dies ist eine Platte bestehend aus zwei Teile: Induktion Kochfeld und Öfen.
• Kombinierte Instrumente. Diese Geräte verfügen über mehrere unterschiedliche Brenner. Bei manchen Geräten Das Funktionsprinzip ist kombiniert. Zum Beispiel im Panel Von den vier Brennern sind zwei Induktionsbrenner und zwei herkömmliche Elektrobrenner..
• Mehrflammiges Kochfeld. Es ist praktisch, weil einfach in die Tischplatte einzufügen. Auf Wunsch des Eigentümers kann es mit einem Backofen kombiniert werden, der direkt unter der Oberfläche platziert wird. Doch das ist nicht die einzige Möglichkeit, denn der Platz unter der Arbeitsplatte kann mit geräumigen Schubladen eingenommen werden. Sie haben immer verschiedene Küchenutensilien zur Hand.
• es gibt auch kleine Öfen mit einem Brenner. Sie praktisch für ihre Mobilität. Es ist nicht notwendig, einen einzigen Ort für sie zu suchen, da solche Fliesen leicht an einen anderen Ort verschoben werden können. Und sie für den Transport geeignet Sie können es sogar auf eine Geschäftsreise oder einen Ausflug mitnehmen.

Installation von Induktionsherden

Die Struktur besteht aus den folgenden Elementen.

• Horizontal Oberfläche, dessen Größe von der Anzahl der darauf befindlichen Brenner abhängt. Die Oberfläche besteht aus Glaskeramik, die für die Funktion der Struktur geeignet ist und zu einem interessanten Innendetail wird.
• Induktionsspulen die den Betrieb des Gerätes gewährleisten.
• Steuerblock.

Arbeitsprinzip

Die Funktionsweise des Gerätes basiert auf den Eigenschaften der elektromagnetischen Induktion, das heißt das Auftreten von elektrischem Strom in einem geschlossenen Stromkreis aufgrund einer Änderung des magnetischen Stroms.

Referenz. Dieses physikalische Phänomen wurde bereits 1831 vom Engländer M. Faraday entdeckt.

Viele Elektrogeräte, die wir täglich nutzen, enthalten einen Transformator.

Ein Induktionsherd ist im Wesentlichen derselbe Transformator. Die Bedienung des Gerätes ist einfach. Die Glaskeramikoberfläche verbirgt die Spule, die für die Bewegung sorgt elektrischer Strom. Seine Frequenz liegt zwischen 20 und 60 kHz.

Die Induktionsspule ist die Primärspule; die Sekundärspule ist der Topf, die Bratpfanne oder ein anderes Utensil, in dem dieses oder jenes Gericht zubereitet wird.

Wenn ein Induktionsstrom an den Boden des Kochgeschirrs angelegt wird, erwärmt es sich. Dementsprechend erhitzt sich auch sein Inhalt.

Wichtig! Die Besonderheit von Induktionsherden besteht darin, dass Töpfe und Pfannen erhitzt werden. Und die Oberfläche selbst, die sich über dem Heizelement und unter dem Geschirr befindet, verändert ihre Temperatur leicht.

Somit, Bei der Erwärmung durch Induktionsströme werden Wärmeverluste minimiert.
Auch bei der Erhitzungszeit des Geschirrs kommt es zu spürbaren Veränderungen. Hinsichtlich der Aufheizgeschwindigkeit übertreffen Induktionsausführungen die Ergebnisse anderer Geräte.

Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion

Der hochwertige Betrieb von Induktionsküchenplatten wird durch den Einsatz von ferromagnetischem Kochgeschirr gewährleistet.

Solche Pfannen und Töpfe können aus Metall sein. Aber Geeignet ist nur ein Metall, das auf die Wirkung eines Magneten reagiert. Daher ist es nicht notwendig, nach speziellen Gerichten zu suchen. Vorbereiten leckeres Gericht, reicht es aus, gewöhnliche Utensilien zu verwenden, zum Beispiel die guten alten gusseisernen Bratpfannen. Es ist zulässig, sogar emailliertes Kochgeschirr zu verwenden, allerdings unter einer Bedingung muss einen Magneten anziehen.

Wichtig! Geschirr aus Porzellan, Glas und anderen Materialien ist für das Induktionsfeld nicht geeignet.

Anforderungen an Gerichte

Wenn Sie normales Kochgeschirr verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass es eine Reihe von Parametern erfüllt.

• Unten entlang Mindestdurchmesser sollte nicht weniger als 120 mm betragen.
• Sie können Gerichte verwenden, die vorhanden sind Bodenstärke von 2 bis 6 mm.
• Kochgeschirr, das speziell für die Verwendung auf Induktionsplatten hergestellt wurde besondere Kennzeichnung. Es wird auf die Unterseite des Produkts aufgetragen.

Jeder Herstellerbetrieb etikettiert solche Gerichte nach seinen eigenen Regeln. Aber Hinweise zur Eignung zum Induktionskochen finden Sie in der Bedienungsanleitung.

Die Kosten für speziell zubereitete Gerichte können die Kosten für traditionelle Gerichte übersteigen und hängen direkt von der Marke ab. Es gibt viele Unternehmen, die sich mit der Herstellung von Spezialkochgeschirr befassen.

Zu den Spitzenreitern zählen Marken Fissler und Woll aus Deutschland Und. Ihre Kataloge umfassen mehr als nur Bratpfannen und Töpfe. Beliebt sind auch Dutch Oven und andere Utensilien. Einige Produkte sind handgefertigt und haben einen 10 mm dicken, mit Keramik beschichteten Körper.

Deutschland ist nicht das einzige Land, das sich auf die Herstellung solcher Produkte spezialisiert hat. Auch andere europäische Länder produzieren sie - Finnland, Frankreich und viele andere. Die hier hergestellten Produkte kosten etwas weniger, sind aber auch von ordentlicher Qualität.

Vergleich von Induktionsherden und anderen Kochgeräten

Induktionsgeräte sind High-Tech-Geräte, die andere physikalische Prinzipien nutzen als andere Geräte. Induktionsstrom eröffnet Verbrauchern neue Horizonte beim Kochen und ermöglicht die vollständige Kontrolle über diesen Prozess.

Unterschiede

Es kommt auf das Prinzip an

Der Hauptunterschied zwischen verschiedenen Kochgeräten liegt im Funktionsprinzip.

Wir werden uns nicht lange mit Gasgeräten befassen. Hier liegen die Unterschiede auf der Hand: Sie sind es verschiedene Typen Treibstoff, der das Gerät antreibt.

Elektroherde scheinen in dieser Hinsicht eher Gemeinsamkeiten als Unterschiede aufzuweisen. Schließlich basiert bei diesen Konstruktionen alles auf Elektrizität. Aber es gibt immer noch einen Unterschied!

E-Herd wenn es eingeschaltet ist Aufheizen auf die eingestellte Heiztemperatur. Dann heiße Oberfläche des Gerätes überträgt Wärme auf das Geschirr und erhitzt dadurch den Behälter und seinen Inhalt.
Induktionsherd aktiviert magnetische Ströme, die Dadurch erhitzen sich Töpfe oder Pfannen, die Platte verändert jedoch ihre Temperatur nicht.

Effizienz

Vergleichen wir die Wirksamkeit der Verwendung verschiedener Geräte.

Heizeffizienz:

• Elektroherd mit Glaskeramik - 50–60 %;
• Gasherd - 60–65 %;
• Induktionspanel - 90 %.

Vor- und Nachteile von Induktionsgeräten

Vorteile

Zu den unbestrittenen Vorteilen von Induktionsgeräten gehören die folgenden.

• Steigende Heizrate. Beim Einschalten werden das Geschirr und damit die Speisen erhitzt, während sich das Panel selbst praktisch nicht erwärmt.
• Elektrische Energie sparen. Die physikalischen Prinzipien, die diesem Küchengerät zugrunde liegen, ermöglichen die Zubereitung von Speisen mit minimalem Energieverbrauch. Dies liegt daran, dass Energie aufgewendet wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Es ist nicht erforderlich, die Spule aufzuheizen.
• Erhöhte Sicherheit Induktionsküchengeräte. Über seine Oberfläche Es ist unmöglich, sich zu verbrennen. Durch den Betrieb eines solchen Gerätes besteht keine Brandgefahr, auch wenn der Brenner längere Zeit eingeschaltet bleibt. Sobald das Gericht fertig ist und der Herd ausgeschaltet wird, ist es nicht mehr heiß, sondern warm.
• Automatische Abschaltung. Der Herd erkennt selbstständig das Vorhandensein von Geschirr auf seiner Oberfläche und schaltet sich automatisch ab.

Mängel

Fairerweise muss man anmerken, dass ein solches Panel nicht ohne Nachteile ist.

• Bei einigen Verbrauchern ist eine vorsichtige Haltung gegenüber einem neuen Küchengerätetyp darauf zurückzuführen, dass das Kochen auf einem Induktionsherd erfolgt erfordert die Verwendung spezieller Utensilien. Es muss bestimmte ferromagnetische Eigenschaften haben. Und Utensilien aus Aluminium oder Glas sollten nicht verwendet werden.
• Die Technik dieser Klasse ist hartnäckig Es wird nicht empfohlen, es neben Haushaltsgeräten aus Metall zu installieren.
• Panel dieser Geräte erfordert eine sorgfältige Handhabung. Wenn ein Deckel oder ein Messer darauf fällt, kann es zu Rissen kommen. Auch beim Abstellen von Geschirr auf den Herd ist Vorsicht geboten, da der Herd sonst kaputt gehen kann.
• Aber der entscheidende Nachteil dieses Haushaltsgeräts ist hoher Preis im Vergleich zu Platten, die nach anderen Prinzipien arbeiten.

Welches Induktionskochfeld soll ich wählen?

Auf dem Markt unseres Landes Große Auswahl Es gibt keine ähnlichen Platten.

Dennoch können Sie sich unter den verfügbaren Modellen auf die Modelle des AEG-Electrolux-Konzerns konzentrieren. Von Aussehen Die Produkte des Unternehmens unterscheiden sich kaum von einem herkömmlichen Elektroherd mit Glaskeramikoberfläche.

Ab Herbst 2018 liegen die Kosten bei 30.000 Rubel. ist voll funktionsfähig Küchengeräte. Die Brenner dieses Modells erhitzen in der Mitte bis zu 100 Grad, an den Rändern bis zu 40 Grad.

Es gibt keine anderen Unternehmen in unserem Markt.

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Der Induktionsofen wurde vor langer Zeit, im Jahr 1887, von S. Farranti erfunden. Erste Industrieanlage begann 1890 bei der Firma Benedicks Bultfabrik zu arbeiten. Lange Zeit Induktionsöfen waren in der Branche ein Exot, allerdings nicht wegen der hohen Stromkosten; damals war es nicht teurer als heute. Bei den in Induktionsöfen ablaufenden Prozessen gab es noch viele Unbekannte, und die elektronische Elementbasis erlaubte nicht die Schaffung wirksamer Steuerkreise dafür.

In der Induktionsofenindustrie hat sich buchstäblich vor unseren Augen eine Revolution vollzogen, zum einen dank des Aufkommens von Mikrocontrollern, deren Rechenleistung die von Personalcomputern vor zehn Jahren übersteigt. Zweitens dank ... der mobilen Kommunikation. Seine Entwicklung erforderte die Verfügbarkeit kostengünstiger Transistoren, die bei hohen Frequenzen eine Leistung von mehreren kW liefern können. Sie wiederum wurden auf Basis von Halbleiter-Heterostrukturen geschaffen, für deren Erforschung der russische Physiker Zhores Alferov den Nobelpreis erhielt.

Letztendlich veränderten Induktionsherde nicht nur die Branche völlig, sondern fanden auch im Alltag breite Anwendung. Aus dem Interesse an dem Thema sind viele selbstgemachte Produkte entstanden, die grundsätzlich nützlich sein könnten. Aber die meisten Autoren von Entwürfen und Ideen (von denen es in den Quellen viel mehr Beschreibungen als funktionale Produkte gibt) haben ein schlechtes Verständnis sowohl für die Grundlagen der Physik der Induktionserwärmung als auch für die potenzielle Gefahr schlecht ausgeführter Entwürfe. Dieser Artikel soll einige der verwirrenderen Punkte klären. Das Material basiert auf der Berücksichtigung spezifischer Designs:

1. Ein industrieller Rinnenofen zum Schmelzen von Metall und die Möglichkeit, ihn selbst herzustellen.
2. Tiegelöfen vom Induktionstyp, die am einfachsten zu bedienen und unter den selbstgebauten Öfen am beliebtesten sind.
3. Induktions-Warmwasserkessel ersetzen zunehmend Kessel mit Heizelementen.
4. Haushalts-Induktionskochgeräte, die mit Gasherden konkurrieren und Mikrowellen in einer Reihe von Parametern überlegen sind.

Notiz: Alle betrachteten Geräte basieren auf der magnetischen Induktion, die durch einen Induktor (Induktor) erzeugt wird, und werden daher als Induktion bezeichnet. Darin können ausschließlich elektrisch leitende Materialien, Metalle etc. geschmolzen/erhitzt werden. Es gibt auch kapazitive Elektroinduktionsöfen, die auf elektrischer Induktion im Dielektrikum zwischen den Kondensatorplatten basieren und zum „sanften“ Schmelzen und elektrischen Wärmebehandeln von Kunststoffen dienen. Aber sie sind viel seltener als Induktor-Typen; ihre Betrachtung erfordert eine gesonderte Diskussion, daher belassen wir sie vorerst.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip eines Induktionsofens ist in Abb. dargestellt. rechts. Im Wesentlichen ist sie es elektrischer Transformator mit kurzgeschlossener Sekundärwicklung:

• Der Wechselspannungsgenerator G erzeugt im Induktor L (Heizspule) einen Wechselstrom I1.
• Der Kondensator C bildet zusammen mit L einen auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Schwingkreis, der in den meisten Fällen die technischen Parameter der Anlage erhöht.
• Wenn der Generator G selbstoszillierend ist, wird C häufig vom Stromkreis ausgeschlossen und stattdessen die eigene Kapazität der Induktivität verwendet. Bei den nachfolgend beschriebenen Hochfrequenzinduktivitäten beträgt sie mehrere zehn Picofarad, was genau dem Betriebsfrequenzbereich entspricht.
• Gemäß den Maxwellschen Gleichungen erzeugt der Induktor im umgebenden Raum ein magnetisches Wechselfeld mit der Intensität H. Das Magnetfeld des Induktors kann entweder durch einen separaten ferromagnetischen Kern geschlossen sein oder im freien Raum existieren.
• Das Magnetfeld, das das im Induktor platzierte Werkstück (oder die Schmelzladung) W durchdringt, erzeugt darin einen magnetischen Fluss F.
• F, wenn W elektrisch leitend ist, induziert darin einen Sekundärstrom I2, dann gelten die gleichen Maxwell-Gleichungen.
• Wenn Ф ausreichend massiv und fest ist, schließt sich I2 innerhalb von W und bildet einen Wirbelstrom oder Foucault-Strom.
• Wirbelströme geben nach dem Joule-Lenz-Gesetz die über den Induktor und das Magnetfeld vom Generator aufgenommene Energie frei und erwärmen so das Werkstück (Ladung).

Aus physikalischer Sicht ist die elektromagnetische Wechselwirkung recht stark und hat eine relativ hohe Fernwirkung. Daher ist ein Induktionsofen trotz der mehrstufigen Energieumwandlung in der Lage, an Luft oder Vakuum einen Wirkungsgrad von bis zu 100 % zu erreichen.

Notiz: In einem Medium aus einem nicht idealen Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante >1 sinkt der potenziell erreichbare Wirkungsgrad von Induktionsöfen, in einem Medium mit einer magnetischen Konstante >1 ist er jedoch erreichbar hohe Effizienz Einfacher.

Kanalofen

Der Rinneninduktionsschmelzofen ist der erste, der in der Industrie eingesetzt wird. Vom Aufbau her ähnelt es einem Transformator, siehe Abb. rechts:

1. Die Primärwicklung, die von einem Strom mit industrieller (50/60 Hz) oder hoher (400 Hz) Frequenz gespeist wird, besteht aus einem Kupferrohr, das von innen durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt wird;
2. Sekundärwicklung kurzgeschlossen – Schmelze;
3. Ein ringförmiger Tiegel aus hitzebeständigem Dielektrikum, in den die Schmelze gegeben wird;
4. Aus Transformatorstahlplatten zusammengesetzter Magnetkreis.

Rinnenöfen werden zum Schmelzen von Duraluminium und Nichteisen-Sonderlegierungen sowie zur Herstellung von hochwertigem Gusseisen eingesetzt. Industrielle Rinnenöfen müssen mit einer Schmelze gefüllt werden, da sonst die „Sekundäröfen“ nicht kurzgeschlossen werden und keine Erwärmung erfolgt. Oder es entstehen Lichtbogenentladungen zwischen den Ladungskrümeln und die gesamte Schmelze explodiert einfach. Daher wird vor dem Starten des Ofens etwas Schmelze in den Tiegel gegossen und der umgeschmolzene Teil wird nicht vollständig gegossen. Metallurgen sagen, dass ein Rinnenofen eine Restkapazität hat.

Aus einem industriellen Frequenzschweißtransformator kann selbst ein Rinnenofen mit einer Leistung von bis zu 2-3 kW hergestellt werden. In einem solchen Ofen können Sie bis zu 300–400 g Zink, Bronze, Messing oder Kupfer schmelzen. Sie können Duraluminium schmelzen, aber das Gussstück muss nach dem Abkühlen je nach Zusammensetzung der Legierung mehrere Stunden bis zwei Wochen lang altern, damit es an Festigkeit, Zähigkeit und Elastizität gewinnt.

Notiz: Duraluminium wurde eigentlich zufällig erfunden. Die Entwickler waren verärgert darüber, dass sie Aluminium nicht legieren konnten, ließen eine weitere „nichts“-Probe im Labor zurück und machten aus Trauer einen Amoklauf. Wir wurden nüchtern, kehrten zurück – und niemand hatte die Farbe geändert. Sie überprüften es – und es erreichte die Stärke von fast Stahl, blieb aber so leicht wie Aluminium.

Die „Primärseite“ des Transformators ist standardmäßig belassen; sie ist bereits für den Betrieb im Kurzschlussmodus der Sekundärseite mit einem Schweißlichtbogen ausgelegt. Die „Sekundärseite“ wird entfernt (sie kann dann wieder eingesetzt werden und der Transformator kann bestimmungsgemäß verwendet werden) und an ihrer Stelle ein Ringtiegel eingesetzt. Aber der Versuch, einen HF-Schweißinverter in einen Rinnenofen umzuwandeln, ist gefährlich! Sein Ferritkern wird überhitzen und in Stücke zerspringen, da die Dielektrizitätskonstante von Ferrit >>1 beträgt, siehe oben.

Das Problem der Restkapazität in einem Ofen mit geringer Leistung verschwindet: Ein zu einem Ring gebogener Draht aus demselben Metall mit verdrillten Enden wird in die Impfladung gelegt. Drahtdurchmesser – ab 1 mm/kW Ofenleistung.

Bei einem Ringtiegel gibt es jedoch ein Problem: Das einzige Material, das für einen kleinen Tiegel geeignet ist, ist Elektroporzellan. Es ist unmöglich, es zu Hause selbst zu verarbeiten, aber wo bekommt man ein passendes? Andere feuerfeste Materialien sind aufgrund hoher dielektrischer Verluste oder Porosität und geringer mechanischer Festigkeit nicht geeignet. Daher erzeugt der Rinnenofen zwar Schmelze höchste Qualität, benötigt keine Elektronik und sein Wirkungsgrad liegt bereits bei einer Leistung von 1 kW über 90 %, sie werden von Heimwerkern nicht genutzt.

Für einen normalen Tiegel

Die Restkapazität irritierte die Metallurgen – die von ihnen geschmolzenen Legierungen waren teuer. Sobald in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts ausreichend leistungsstarke Radioröhren auf den Markt kamen, wurde daher sofort eine Idee geboren: Wir werfen einen Magnetkreis darauf (wir werden die professionellen Redewendungen harter Männer nicht wiederholen) und stellen einen gewöhnlichen Tiegel direkt hinein Induktor, siehe Abb.

Bei einer Industriefrequenz ist das nicht möglich; ein niederfrequentes Magnetfeld ohne einen magnetischen Kreis, der es konzentriert, breitet sich aus (das ist das sogenannte Streufeld) und gibt seine Energie überall ab, aber nicht in die Schmelze. Das Streufeld kann durch eine hohe Frequenzerhöhung kompensiert werden: Wenn der Durchmesser des Induktors der Wellenlänge der Betriebsfrequenz entspricht und sich das gesamte System in elektromagnetischer Resonanz befindet, dann bis zu 75 % oder mehr der Energie seines elektromagnetischen Feldes wird in der „herzlosen“ Spule konzentriert. Die Effizienz wird entsprechend sein.

Doch bereits in den Laboren wurde klar, dass die Autoren der Idee einen offensichtlichen Umstand übersahen: Die Schmelze im Induktor ist zwar diamagnetisch, aber elektrisch leitend, aufgrund ihres eigenen Magnetfeldes aus Wirbelströmen verändert sie die Induktivität der Heizung Spule. Die Anfangsfrequenz musste unter der kalten Ladung eingestellt und beim Schmelzen geändert werden. Zudem ist die Reichweite umso größer, je größer das Werkstück: Wenn man für 200 g Stahl mit einer Reichweite von 2-30 MHz auskommt, dann liegt die Anfangsfrequenz bei einem Rohling in der Größe eines Eisenbahnpanzers bei etwa 30- 40 Hz und die Betriebsfrequenz beträgt bis zu mehreren kHz.

Es ist schwierig, bei Lampen eine geeignete Automatisierung vorzunehmen; um die Frequenz hinter den Rohling zu „ziehen“, ist ein hochqualifizierter Bediener erforderlich. Darüber hinaus macht sich das Streufeld bei niedrigen Frequenzen am stärksten bemerkbar. Die Schmelze, die in einem solchen Ofen auch den Kern der Spule bildet, sammelt bis zu einem gewissen Grad ein Magnetfeld in ihrer Nähe. Um jedoch einen akzeptablen Wirkungsgrad zu erzielen, war es dennoch notwendig, den gesamten Ofen mit einem starken ferromagnetischen Schirm zu umgeben.

Dennoch werden Tiegel-Induktionsöfen aufgrund ihrer herausragenden Vorteile und einzigartigen Eigenschaften (siehe unten) sowohl in der Industrie als auch bei Heimwerkern häufig eingesetzt. Schauen wir uns daher genauer an, wie man eines richtig mit eigenen Händen herstellt.

Eine kleine Theorie

Beim Entwerfen einer selbstgebauten „Induktionsanlage“ müssen Sie unbedingt bedenken: Der minimale Stromverbrauch entspricht nicht der maximalen Effizienz und umgekehrt. Beim Betrieb mit der Hauptresonanzfrequenz, Pos., bezieht der Ofen die minimale Leistung aus dem Netz. 1 in Abb. In diesem Fall arbeitet der Rohling/die Ladung (und bei niedrigeren Vorresonanzfrequenzen) als eine kurzgeschlossene Windung und es wird nur eine konvektive Zelle in der Schmelze beobachtet.

Im Hauptresonanzmodus können in einem 2-3-kW-Ofen bis zu 0,5 kg Stahl geschmolzen werden, das Aufheizen der Charge/des Werkstücks dauert jedoch bis zu einer Stunde oder länger. Dementsprechend wird der Gesamtstromverbrauch aus dem Netz hoch und der Gesamtwirkungsgrad niedrig sein. Bei Vorresonanzfrequenzen ist sie sogar noch niedriger.

Daher arbeiten Induktionsöfen zum Schmelzen von Metall am häufigsten mit der 2., 3. und anderen höheren Harmonischen (Pos. 2 in der Abbildung). In diesem Fall erhöht sich die zum Erhitzen/Schmelzen erforderliche Leistung; Für das gleiche halbe Kilo Stahl benötigt der 2. 7-8 kW und der 3. 10-12 kW. Das Aufwärmen erfolgt jedoch sehr schnell, in Minuten oder Bruchteilen von Minuten. Daher ist die Effizienz hoch: Der Ofen hat nicht viel Zeit zum „Essen“, bevor die Schmelze gegossen werden kann.

Öfen mit Oberschwingungen haben den wichtigsten, sogar einzigartigen Vorteil: In der Schmelze entstehen mehrere Konvektionszellen, die diese sofort und gründlich durchmischen. Daher ist es möglich, das Schmelzen im sogenannten Modus durchzuführen. Schnellladung, wodurch Legierungen entstehen, die in keinem anderen Schmelzofen geschmolzen werden können.

Wenn Sie die Frequenz um das 5- bis 6-fache oder mehr als die Hauptfrequenz „erhöhen“, sinkt die Effizienz etwas (nicht viel), aber es tritt eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft der harmonischen Induktion auf: Oberflächenerwärmung aufgrund des Skin-Effekts, wodurch EMF verlagert wird Oberfläche des Werkstücks, Pos. 3 in Abb. Dieser Modus wird selten zum Schmelzen verwendet, aber zum Erhitzen von Werkstücken zur Oberflächenverklebung und Aushärtung ist er eine schöne Sache. Ohne diese Methode der Wärmebehandlung wäre moderne Technologie schlichtweg unmöglich.

Über Levitation in einem Induktor

Jetzt machen wir einen Trick: Wickeln Sie die ersten 1-3 Windungen des Induktors, biegen Sie dann das Rohr/den Bus um 180 Grad und wickeln Sie den Rest der Wicklung in die entgegengesetzte Richtung (Pos. 4 in der Abbildung). Verbinden Sie ihn mit dem Generator, setzen Sie einen Tiegel mit der Ladung in den Induktor ein und geben Sie Strom. Warten wir, bis es schmilzt, und entfernen wir den Tiegel. Die Schmelze im Induktor sammelt sich zu einer Kugel, die dort hängen bleibt, bis wir den Generator abschalten. Dann wird es herunterfallen.

Der Effekt der elektromagnetischen Levitation der Schmelze wird genutzt, um Metalle durch Zonenschmelzen zu reinigen, um hochpräzise Metallkugeln und Mikrokugeln usw. zu erhalten. Für ein einwandfreies Ergebnis muss das Schmelzen jedoch im Hochvakuum erfolgen, daher wird hier nur zur Information auf die Levitation im Induktor eingegangen.

Warum ein Induktor zu Hause?

Wie Sie sehen, ist selbst ein Induktionsherd mit geringer Leistung für die Wohnungsverkabelung und Verbrauchsgrenzen zu leistungsstark. Warum lohnt es sich, es zu tun?

Erstens zur Reinigung und Trennung von Edel-, Nichteisen- und seltenen Metallen. Nehmen Sie zum Beispiel einen alten sowjetischen Radiostecker mit vergoldeten Kontakten; Damals wurde nicht an Gold/Silber zum Plattieren gespart. Wir geben die Kontakte in einen schmalen, hohen Tiegel, legen sie in den Induktor und schmelzen sie bei der Hauptresonanz (beruflich gesehen im Nullmodus). Nach dem Schmelzen reduzieren wir schrittweise die Frequenz und Leistung und lassen den Rohling 15 Minuten bis eine halbe Stunde lang aushärten.

Sobald es abgekühlt ist, zerbrechen wir den Tiegel und was sehen wir? Ein Messingpfosten mit einer deutlich sichtbaren Goldspitze, die nur abgeschnitten werden muss. Ohne Quecksilber, Zyanid und andere tödliche Reagenzien. Dies kann in keiner Weise dadurch erreicht werden, dass die Schmelze von außen erhitzt wird, eine Konvektion in ihr wird dies nicht erreichen.

Nun, Gold ist Gold, und jetzt liegt kein schwarzes Altmetall mehr auf der Straße. Der Bedarf an einer gleichmäßigen oder genau dosierten Erwärmung von Metallteilen über die Oberfläche/das Volumen/die Temperatur für eine hochwertige Härtung wird jedoch immer von einem Hausfrauen- oder Einzelunternehmer erkannt. Und auch hier hilft der Induktionsherd und der Stromverbrauch wird machbar sein Familienbudget Denn der Hauptanteil der Heizenergie stammt aus der latenten Schmelzwärme des Metalls. Und indem Sie die Leistung, Frequenz und Position des Teils im Induktor ändern, können Sie genau die richtige Stelle genau so erwärmen, wie sie sollte, siehe Abb. höher.

Schließlich können Sie durch die Herstellung eines Induktors mit einer speziellen Form (siehe Abbildung links) das gehärtete Teil an der richtigen Stelle lösen, ohne die härtende Aufkohlung an den Enden zu unterbrechen. Dann bei Bedarf Biege- und Efeu verwenden, der Rest bleibt hart, zähflüssig und elastisch. Am Ende können Sie es dort, wo es freigesetzt wurde, erneut erhitzen und erneut aushärten.

Kommen wir zum Herd: Was Sie wissen müssen

Ein elektromagnetisches Feld (EMF) wirkt auf den menschlichen Körper und erwärmt ihn zumindest in seiner Gesamtheit, ähnlich wie Fleisch in der Mikrowelle. Wenn Sie als Konstrukteur, Handwerker oder Bediener mit einem Induktionsofen arbeiten, müssen Sie daher die Essenz der folgenden Konzepte klar verstehen:

PES – Energieflussdichte des elektromagnetischen Feldes. Bestimmt die allgemeine physiologische Wirkung von EMF auf den Körper, unabhängig von der Strahlungsfrequenz, weil Der PES eines EMF gleicher Intensität steigt mit zunehmender Strahlungsfrequenz. Gemäß Hygienestandards verschiedene Länder Der zulässige PES-Wert liegt zwischen 1 und 30 mW pro 1 m². m. der Körperoberfläche bei konstanter (mehr als 1 Stunde pro Tag) Exposition und drei- bis fünfmal mehr bei einer einzigen Kurzzeitbelastung, bis zu 20 Minuten.

Notiz: Eine Ausnahme bilden die USA, deren zulässiger Stromverbrauch 1000 mW (!) pro Quadratmeter beträgt. m. Körper. Tatsächlich betrachten Amerikaner den Beginn physiologischer Wirkungen als äußere Manifestationen, wenn eine Person bereits krank wird, und die langfristigen Folgen der EMF-Exposition werden völlig ignoriert.

Der PES nimmt mit der Entfernung von einer punktförmigen Strahlungsquelle im Quadrat der Entfernung ab. Eine einlagige Abschirmung mit verzinktem oder feinmaschigem verzinktem Netz reduziert den PES um das 30- bis 50-fache. In der Nähe der Spule entlang ihrer Achse ist der PES 2-3 mal höher als an der Seite.

Lassen Sie es uns anhand eines Beispiels erklären. Es gibt einen Induktor mit 2 kW und 30 MHz und einem Wirkungsgrad von 75 %. Daher werden 0,5 kW oder 500 W daraus hervorgehen. In einem Abstand von 1 m davon (die Fläche einer Kugel mit einem Radius von 1 m beträgt 12,57 m²) pro 1 m². m. wird 500/12,57 = 39,77 W haben, und pro Person - etwa 15 W, das ist viel. Der Induktor muss vor dem Einschalten des Ofens vertikal positioniert werden, eine geerdete Abschirmkappe aufgesetzt werden, der Prozess aus der Ferne überwacht werden und der Ofen sofort ausgeschaltet werden, wenn er fertig ist. Bei einer Frequenz von 1 MHz sinkt der PES um den Faktor 900 und eine geschirmte Induktivität kann ohne besondere Vorkehrungen betrieben werden.

Mikrowelle – ultrahohe Frequenzen. In der Funkelektronik gelten Mikrowellenfrequenzen als sogenannte Mikrowellenfrequenzen. Q-Band, aber laut Mikrowellenphysiologie beginnt es bei etwa 120 MHz. Der Grund liegt in der elektrischen Induktionserwärmung des Zellplasmas und Resonanzphänomenen in organischen Molekülen. Mikrowellen haben eine gezielte biologische Wirkung mit langfristigen Folgen. Es reicht aus, eine halbe Stunde lang 10–30 mW zu empfangen, um die Gesundheit und/oder die Fortpflanzungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Die individuelle Empfindlichkeit gegenüber Mikrowellen ist äußerst unterschiedlich; Wenn Sie mit ihm zusammenarbeiten, müssen Sie sich regelmäßig einer speziellen ärztlichen Untersuchung unterziehen.

Es ist sehr schwierig, Mikrowellenstrahlung zu unterdrücken; wie die Profis sagen, „sickert“ sie durch den kleinsten Riss im Schirm oder bei der geringsten Verletzung der Erdungsqualität. Effektiver Kampf mit Mikrowellenstrahlung von Geräten ist nur auf der Ebene ihrer Konstruktion durch hochqualifizierte Spezialisten möglich.

Der wichtigste Teil eines Induktionsofens ist seine Heizspule, der Induktor. Für selbstgebaute Öfen mit einer Leistung von bis zu 3 kW wird ein Induktor aus einem blanken Kupferrohr mit einem Durchmesser von 10 mm oder eine blanke Kupferschiene mit einem Querschnitt von mindestens 10 Quadratmetern verwendet. mm. Der Innendurchmesser des Induktors beträgt 80–150 mm, die Windungszahl beträgt 8–10. Die Windungen sollten sich nicht berühren, der Abstand zwischen ihnen beträgt 5-7 mm. Außerdem sollte kein Teil des Induktors seine Abschirmung berühren; der Mindestabstand beträgt 50 mm. Um die Spulenleitungen zum Generator zu führen, ist es daher notwendig, ein Fenster in der Abschirmung vorzusehen, das den Ausbau/Einbau nicht behindert.

Die Induktoren von Industrieöfen werden mit Wasser oder Frostschutzmittel gekühlt, aber bei einer Leistung von bis zu 3 kW benötigt der oben beschriebene Induktor bei einer Betriebsdauer von bis zu 20–30 Minuten keine Zwangskühlung. Allerdings wird es selbst sehr heiß und Ablagerungen auf Kupfer verringern die Effizienz des Ofens stark, bis er seine Funktionalität verliert. Es ist unmöglich, einen flüssigkeitsgekühlten Induktor selbst herzustellen, daher muss er von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Sie können keine Zwangsluftkühlung verwenden: Das Lüftergehäuse aus Kunststoff oder Metall in der Nähe der Spule „zieht“ EMFs an sich, überhitzt und die Effizienz des Ofens sinkt.

Notiz: Zum Vergleich wird ein Induktor für einen 150 kg schweren Stahlschmelzofen gebogen Kupferrohr 40 mm Außendurchmesser und 30 mm Innendurchmesser. Die Windungszahl beträgt 7, der Innendurchmesser der Spule beträgt 400 mm und die Höhe beträgt ebenfalls 400 mm. Um es im Nullmodus hochzufahren, benötigen Sie 15-20 kW bei Vorhandensein eines geschlossenen Kühlkreislaufs mit destilliertem Wasser.

Generator

Der zweite Hauptteil des Ofens ist der Generator. Es lohnt sich nicht, überhaupt zu versuchen, einen Induktionsofen zu bauen, ohne die Grundlagen der Funkelektronik zumindest auf dem Niveau eines durchschnittlichen Funkamateurs zu kennen. Die Bedienung ist die gleiche, denn wenn der Ofen nicht computergesteuert ist, können Sie ihn nur durch Ertasten des Schaltkreises in den Modus versetzen.

Bei der Auswahl einer Generatorschaltung sollten Sie Lösungen mit hartem Stromspektrum auf jeden Fall vermeiden. Als Antibeispiel präsentieren wir eine recht übliche Schaltung mit einem Thyristorschalter, siehe Abb. höher. Eine einem Fachmann zur Verfügung stehende Berechnung auf der Grundlage des vom Autor beigefügten Oszillogramms zeigt, dass der PES bei Frequenzen über 120 MHz von einem auf diese Weise gespeisten Induktor 1 W/sq übersteigt. m in einem Abstand von 2,5 m von der Anlage. Tödliche Einfachheit, um es gelinde auszudrücken.

Als nostalgische Kuriosität präsentieren wir auch ein Diagramm eines alten Röhrengenerators, siehe Abb. rechts. Diese wurden bereits in den 50er Jahren von sowjetischen Funkamateuren hergestellt, Abb. rechts. Einstellung auf Modus - mit einem Luftkondensator mit variabler Kapazität C und einem Abstand zwischen den Platten von mindestens 3 mm. Funktioniert nur im Nullmodus. Der Einstellindikator ist eine Neonglühbirne L. Die Besonderheit der Schaltung ist ein sehr weiches „Lampen“-Strahlungsspektrum, sodass dieser Generator ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen verwendet werden kann. Aber – leider! – Lampen dafür gibt es derzeit nicht und bei einer Leistung im Induktor von ca. 500 W beträgt der Stromverbrauch aus dem Netz mehr als 2 kW.

Notiz: Die im Diagramm angegebene Frequenz von 27,12 MHz ist nicht optimal, sie wurde aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit gewählt. In der UdSSR handelte es sich um eine kostenlose („Schrott-“)Frequenz, für deren Betrieb keine Genehmigung erforderlich war, solange das Gerät niemanden störte. Im Allgemeinen kann C der Generator in einem ziemlich weiten Bereich abgestimmt werden.

In der nächsten Abb. links - einfacher Generator mit Selbsterregung. L2 – Induktor; L1 – Spule Rückmeldung, 2 Windungen Lackdraht mit einem Durchmesser von 1,2-1,5 mm; L3 – leer oder aufgeladen. Die eigene Kapazität des Induktors wird als Schleifenkapazität verwendet, sodass diese Schaltung keine Anpassung erfordert und automatisch in den Nullmodus wechselt. Das Spektrum ist weich, aber wenn die Phasenlage von L1 falsch ist, brennt der Transistor sofort durch, weil Es stellt sich heraus, dass es sich im aktiven Modus mit einem Gleichstromkurzschluss im Kollektorkreis befindet.

Außerdem kann der Transistor einfach durch eine Änderung der Außentemperatur oder eine Selbsterwärmung des Kristalls durchbrennen – es sind keine Maßnahmen zur Stabilisierung seines Modus vorgesehen. Generell gilt: Wenn irgendwo ein alter KT825 oder ähnliches herumliegt, dann kann man mit dieser Schaltung Experimente zur Induktionserwärmung starten. Der Transistor muss auf einem Heizkörper mit einer Fläche von mindestens 400 Quadratmetern installiert werden. siehe beim Blasen von einem Computer oder einem ähnlichen Lüfter. Anpassung der Kapazität im Induktor auf bis zu 0,3 kW durch Änderung der Versorgungsspannung im Bereich von 6 bis 24 V. Seine Quelle muss einen Strom von mindestens 25 A liefern. Die Verlustleistung der Widerstände des Basisspannungsteilers beträgt mindestens 5 W.

Das Diagramm folgt. Reis. Rechts ist ein Multivibrator mit induktiver Last und leistungsstarken Feldeffekttransistoren (450 V Uk, mindestens 25 A Ik) zu sehen. Durch die Verwendung von Kapazitäten im Schwingkreis entsteht ein eher weiches Spektrum, das jedoch außer Betrieb ist und daher zum Erhitzen von Teilen bis zu 1 kg zum Abschrecken/Anlassen geeignet ist. Hauptnachteil Schaltungen - die hohen Kosten für Komponenten, leistungsstarke Feldschalter und Hochgeschwindigkeitsdioden (Grenzfrequenz von mindestens 200 kHz) in ihren Basisschaltungen. Bipolare Leistungstransistoren in dieser Schaltung funktionieren nicht, überhitzen und brennen durch. Der Kühler ist hier derselbe wie im vorherigen Fall, es ist jedoch kein Luftstrom mehr erforderlich.

Das folgende Schema erhebt bereits den Anspruch, universell zu sein, mit einer Leistung von bis zu 1 kW. Hierbei handelt es sich um einen Gegentaktgenerator mit unabhängiger Erregung und brückengeschaltetem Induktor. Ermöglicht das Arbeiten im Modus 2-3 oder im Flächenheizmodus; Die Frequenz wird durch einen variablen Widerstand R2 geregelt und die Frequenzbereiche werden durch die Kondensatoren C1 und C2 von 10 kHz auf 10 MHz umgeschaltet. Für den ersten Bereich (10–30 kHz) sollte die Kapazität der Kondensatoren C4–C7 auf 6,8 μF erhöht werden.

Der Transformator zwischen den Stufen befindet sich auf einem Ferritring mit einer Querschnittsfläche des Magnetkerns von 2 Quadratmetern. siehe Wicklungen - aus Lackdraht 0,8-1,2 mm. Transistorheizkörper – 400 qm siehe vier mit Luftstrom. Der Strom im Induktor ist nahezu sinusförmig, daher ist das Strahlungsspektrum weich und bei allen Betriebsfrequenzen sind keine zusätzlichen Schutzmaßnahmen erforderlich, sofern er nach 2 Tagen am 3. bis zu 30 Minuten am Tag arbeitet.

Video: Selbstgebautes Induktionsheizgerät in Aktion

Induktionskessel

Induktion Warmwasserkessel zweifelsohne überall dort, wo Strom günstiger ist als andere Brennstoffe, Heizkessel durch Heizelemente ersetzen wird. Aber ihre unbestreitbare Vorteile Dabei entstanden auch viele selbstgemachte Produkte, die dem Fachmann manchmal im wahrsten Sinne des Wortes die Haare zu Berge stehen lassen.

Sagen wir diese Konstruktion: Propylenrohr Mit fließendem Wasser umgibt der Induktor und wird von einem 15-25 A HF-Schweißinverter gespeist. Option - ein hohler Donut (Torus) besteht aus hitzebeständigem Kunststoff, durch den Wasser durch die Rohre geleitet wird und um ihn zu erhitzen wird in einen Reifen gewickelt und bildet einen zu einem Ring gerollten Induktor.

EMF wird seine Energie auf das Wasser übertragen; Es hat eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine ungewöhnlich hohe Dielektrizitätskonstante (80). Denken Sie daran, wie die restlichen Feuchtigkeitströpfchen auf dem Geschirr in der Mikrowelle herausschießen.

Um eine Wohnung im Winter vollständig zu heizen, benötigt man aber zunächst einmal mindestens 20 kW Wärme, bei sorgfältiger Isolierung von außen. 25 A bei 220 V liefern nur 5,5 kW (wie viel kostet dieser Strom laut unseren Tarifen?) bei 100 % Wirkungsgrad. Okay, nehmen wir an, wir sind in Finnland, wo Strom billiger ist als Gas. Allerdings liegt die Verbrauchsgrenze für Wohngebäude immer noch bei 10 kW, und für Überschreitungen muss ein erhöhter Tarif gezahlt werden. Und die Wohnungsverkabelung hält 20 kW nicht stand; Sie müssen eine separate Einspeisung vom Umspannwerk ziehen. Wie viel werden solche Arbeiten kosten? Wenn die Elektriker noch weit davon entfernt sind, das Gebiet zu überlasten, werden sie es zulassen.

Dann der Wärmetauscher selbst. Es sollte entweder aus massivem Metall sein, dann funktioniert nur die Induktionserwärmung des Metalls, oder aus Kunststoff mit geringen dielektrischen Verlusten (Propylen gehört übrigens nicht dazu, nur teurer Fluorkunststoff eignet sich), dann wird das Wasser direkt absorbieren die EMF-Energie. In jedem Fall stellt sich jedoch heraus, dass der Induktor das gesamte Volumen des Wärmetauschers erwärmt und nur seine Innenfläche Wärme an das Wasser überträgt.

Dadurch erhalten wir unter großem Arbeitsaufwand und unter Gesundheitsgefährdung einen Kessel mit der Effizienz eines Höhlenfeuers.

Ein industrieller Induktionsheizkessel ist ganz anders aufgebaut: einfach, aber zu Hause nicht umsetzbar, siehe Abb. rechts:

• Der massive Kupferinduktor ist direkt an das Netzwerk angeschlossen.
• Seine EMF erhitzt auch einen massiven Metalllabyrinth-Wärmetauscher aus ferromagnetischem Metall.
• Das Labyrinth isoliert gleichzeitig den Induktor vom Wasser.

Ein solcher Kessel ist um ein Vielfaches teurer als ein herkömmlicher Kessel mit Heizelement und eignet sich nur für die Montage an Kunststoffrohren, bietet dafür aber viele Vorteile:

1. Es brennt nie durch – es gibt keine heiße elektrische Spule darin.
2. Das massive Labyrinth schirmt den Induktor zuverlässig ab: PES in unmittelbarer Nähe des 30 kW-Induktionskessels ist Null.
3. Effizienz – über 99,5 %
4. Absolut sicher: Die intrinsische Zeitkonstante der hochinduktiven Spule beträgt mehr als 0,5 s, was 10–30 Mal länger ist als die Reaktionszeit des RCD oder der Maschine. Durch den „Rückstoß“ wird es noch weiter beschleunigt Übergangsprozess bei Induktivitätsausfall am Gehäuse.
5. Der Zusammenbruch selbst ist aufgrund der „Eichenstruktur“ der Struktur äußerst unwahrscheinlich.
6. Erfordert keine separate Erdung.
7. Gleichgültig gegenüber Blitzeinschlägen; Es kann keine massive Spule verbrennen.
8. Die große Oberfläche des Labyrinths sorgt für einen effektiven Wärmeaustausch bei minimalem Temperaturgradienten, wodurch die Bildung von Ablagerungen nahezu ausgeschlossen ist.
9. Enorme Langlebigkeit und Benutzerfreundlichkeit: Der Induktionskessel arbeitet zusammen mit einem hydromagnetischen System (HMS) und einem Sedimentfilter mindestens 30 Jahre lang wartungsfrei.

Über selbstgebaute Kessel zur Warmwasserversorgung

Hier in Abb. zeigt ein Diagramm einer Induktionsheizung mit geringer Leistung für Warmwassersysteme mit Vorratstank. Es basiert auf jedem Leistungstransformator bei 0,5-1,5 kW mit einer Primärwicklung von 220 V. Doppeltransformatoren aus alten Röhrenfarbfernsehern – „Särge“ auf einem Zweistab-Magnetkern vom Typ PL – sind sehr gut geeignet.

Von solchen Wicklungen wird die Sekundärwicklung entfernt, die Primärwicklung wird auf einen Stab zurückgespult, wodurch die Anzahl ihrer Windungen erhöht wird, um in einem Modus zu arbeiten, der einem Kurzschluss (Kurzschluss) in der Sekundärwicklung nahekommt. Die Sekundärwicklung selbst befindet sich in einem U-förmigen Rohrbogen, der einen weiteren Stab umgibt. Kunststoffrohr oder Metall – bei industrieller Frequenz spielt es keine Rolle, aber das Metallrohr muss vom Rest des Systems isoliert sein dielektrische Einsätze, wie in Abb. gezeigt, so dass der Sekundärstrom nur durch Wasser geschlossen wird.

In jedem Fall ist ein solcher Warmwasserbereiter gefährlich: Ein mögliches Leck liegt neben der unter Netzspannung stehenden Wicklung. Wenn Sie ein solches Risiko eingehen, müssen Sie ein Loch in den Magnetkreis für den Erdungsbolzen bohren und zunächst den Transformator und den Tank mit einer Stahlsammelschiene von mindestens 1,5 Quadratmetern fest erden. cm (nicht qm!).

Als nächstes wird der Transformator (er sollte sich direkt unter dem Tank befinden) mit einem daran angeschlossenen doppelt isolierten Netzwerkkabel, einem Erdungsleiter und einer Wasserheizspule in eine „Puppe“ gegossen. Silikon Dichtungsmittel, wie ein Aquarium-Filterpumpenmotor. Schließlich wird dringend empfohlen, das gesamte Gerät über einen elektronischen Hochgeschwindigkeits-RCD an das Netzwerk anzuschließen.

Video: „Induktionskessel“ auf Basis von Haushaltsfliesen

Induktor in der Küche

Induktionskochfelder sind in der Küche alltäglich geworden, siehe Abb. Nach dem Funktionsprinzip handelt es sich um denselben Induktionsherd, nur der Boden eines Metallkochgefäßes fungiert als kurzgeschlossene Sekundärwicklung, siehe Abb. rechts und nicht nur aus ferromagnetischem Material, wie Unwissende oft schreiben. Nur Kochgeschirr aus Aluminium wird nicht mehr verwendet; Ärzte haben nachgewiesen, dass freies Aluminium krebserregend ist und Kupfer und Zinn aufgrund ihrer Toxizität seit langem nicht mehr verwendet werden.

Haushaltsinduktionsherde sind ein Produkt des Zeitalters der Hochtechnologie, obwohl die Idee gleichzeitig mit der Induktion entstand Schmelzöfen. Um den Induktor vom Kochen zu isolieren, war zunächst ein langlebiges, widerstandsfähiges, hygienisches und EMF-freies Dielektrikum erforderlich. Geeignete Glaskeramik-Verbundwerkstoffe werden erst seit relativ kurzer Zeit hergestellt und die obere Platte der Platte macht einen erheblichen Teil der Kosten aus.

Dann sind alle Kochgefäße unterschiedlich und ihr Inhalt verändert sie elektrische Parameter, und auch die Kochmodi sind unterschiedlich. Ein Fachmann kann dies nicht durch sorgfältiges Anziehen der Knöpfe auf die gewünschte Art und Weise erreichen; Sie benötigen einen leistungsstarken Mikrocontroller. Schließlich muss der Strom im Induktor sein Hygieneanforderungen eine reine Sinuskurve, und ihre Größe und Frequenz müssen sich je nach Bereitschaftsgrad des Gerichts auf komplexe Weise ändern. Das heißt, der Generator muss über eine digitale Erzeugung des Ausgangsstroms verfügen, die von demselben Mikrocontroller gesteuert wird.

Es macht keinen Sinn, ein Küchen-Induktionskochfeld selbst zu bauen: Allein für elektronische Komponenten wird zu Einzelhandelspreisen mehr Geld ausgegeben als für fertige gute Fliesen. Und es ist immer noch ziemlich schwierig, diese Geräte zu steuern: Wer eines hat, weiß, wie viele Knöpfe oder Sensoren mit der Aufschrift „Eintopf“, „Braten“ usw. vorhanden sind. Der Autor dieses Artikels sah eine Kachel, auf der „Marine-Borschtsch“ und „Pretanier-Suppe“ separat aufgeführt waren.

Allerdings haben Induktionsherde gegenüber anderen viele Vorteile:

• Nahezu null, im Gegensatz zu Mikrowellenherden, PSA, selbst wenn Sie selbst auf dieser Fliese sitzen.
• Möglichkeit der Programmierung zur Zubereitung der komplexesten Gerichte.
• Schokolade schmelzen, Fisch- und Geflügelfett ausgießen, Karamell zubereiten, ohne die geringste Spur von Anbrennen.
• Hoher Wirkungsgrad durch schnelles Aufheizen und nahezu vollständige Konzentration der Wärme im Kochgefäß.

Zum letzten Punkt: Schauen Sie sich Abb. an. Auf der rechten Seite finden Sie Zeitpläne zum Aufheizen beim Kochen auf einem Induktionsherd und einem Gasbrenner. Wer sich mit Integration auskennt, wird sofort verstehen, dass ein Induktor 15-20 % wirtschaftlicher ist und man ihn nicht mit einem gusseisernen „Pfannkuchen“ vergleichen muss. Die Energiekosten bei der Zubereitung der meisten Gerichte auf einem Induktionsherd sind mit denen eines Gasherds vergleichbar und beim Schmoren und Kochen dicker Suppen sogar noch geringer. Nur beim Backen, wenn eine gleichmäßige Erwärmung auf allen Seiten erforderlich ist, ist der Induktor dem Gas bislang unterlegen.