Schéma 3,5 kW indukčné sporáky. Ako si vybrať indukčnú pec

Indukčné pece boli vynájdené už v roku 1887. A o tri roky neskôr sa objavil prvý priemyselný rozvoj, pomocou ktorého sa tavili rôzne kovy. Chcel by som poznamenať, že v tých vzdialených rokoch boli tieto pece kuriozitou. Ide o to, že vedci tej doby celkom nechápali, aké procesy v ňom prebiehajú. Dnes som na to prišiel. V tomto článku nás bude zaujímať téma - indukčná pec typu „urob si sám“. Aký jednoduchý je jeho dizajn, je možné túto jednotku zostaviť doma?

Princíp činnosti

Je potrebné spustiť montáž po pochopení princípu činnosti a zariadenia zariadenia. Začnime týmto. Venujte pozornosť vyššie uvedenému obrázku, pochopíme to.

Zariadenie obsahuje:

Generátor G, ktorý vytvára striedavý prúd.
Kondenzátor C spolu s cievkou L vytvára oscilačný obvod, ktorý dodáva inštalácii vysokú teplotu.

Pozor! Niektoré konštrukcie používajú takzvaný samooscilačný generátor. To umožňuje odstrániť kondenzátor z obvodu.
Cievka v okolitom priestore tvorí magnetické pole, v ktorom je napätie, označené na našom obrázku písmenom „H“. Samotné magnetické pole existuje vo voľnom priestore a môže byť uzavreté cez feromagnetické jadro.
Pôsobí aj na zmes (W), v ktorej vzniká magnetický tok(F). Mimochodom, namiesto náboja je možné nainštalovať nejaký obrobok.
Magnetický tok indukuje sekundárne napätie 12 V. Ale to sa deje len vtedy, ak je W elektricky vodivý prvok.
Ak je ohrievaný obrobok veľký a pevný, potom v ňom začne pôsobiť takzvaný Foucaultov prúd. Je vírového typu.
V tomto prípade sa vírivé prúdy prenášajú z generátora cez magnetické pole termálna energiačím sa ohrieva obrobok.

Elektromagnetické pole je dosť široké. A dokonca aj viacstupňová premena energie, ktorá je prítomná v domácich indukčných peciach, má maximálna účinnosť- až 100 %.

tégliková pec

Odrody

Existujú dve hlavné konštrukcie indukčných pecí:

kanál.
Téglik.

Nebudeme ich tu všetky uvádzať. charakteristické rysy. Upozorňujeme, že variant kanála je podobný dizajnu zváračka. Okrem toho, aby sa kov roztavil v takýchto peciach, bolo potrebné nechať trochu taveniny, bez ktorej proces jednoducho nefungoval. Druhou možnosťou je pokročilá schéma, ktorá využíva technológiu bez zvyškov taveniny. To znamená, že téglik sa jednoducho inštaluje priamo do induktora.

Ako to funguje

Prečo potrebujete takúto rúru doma?

Vo všeobecnosti je otázka celkom zaujímavá. Pozrime sa na túto situáciu. Je toho dosť veľké množstvo Sovietske elektrické a elektronické zariadenia, ktoré používali zlaté alebo strieborné kontakty. Tieto kovy je možné odstrániť rôzne cesty. Jedným z nich je indukčný sporák.

To znamená, že zoberiete kontakty, vložíte ich do úzkeho a dlhého téglika, ktorý nainštalujete do tlmivky. Po 15-20 minútach, znížení výkonu, ochladení aparátu a rozbití téglika dostanete tyč, na konci ktorej nájdete zlatý alebo strieborný hrot. Odrežte ho a odneste do záložne.

Aj keď je potrebné poznamenať, že pomocou tejto domácej jednotky je možné vykonávať rôzne procesy s kovmi. Môžete napríklad vytvrdnúť alebo odísť.

Cievka s batériou (generátor)

Komponenty kachlí

V časti "Princíp činnosti" sme už spomenuli všetky časti indukčnej pece. A ak je všetko jasné s generátorom, potom by sa malo riešiť induktor (cievka). Na to je vhodná medená trubica. Ak montujete zariadenie s výkonom 3 kW, potom budete potrebovať rúrku s priemerom 10 mm. Samotná cievka je skrútená s priemerom 80-150 mm, s počtom závitov od 8 do 10.

Upozorňujeme, že vlákna medená rúrka by sa nemali navzájom dotýkať. Optimálna vzdialenosť medzi nimi 5-7 mm. Samotná cievka sa nesmie dotýkať obrazovky. Vzdialenosť medzi nimi je 50 mm.

Priemyselné indukčné pece majú zvyčajne chladiacu jednotku. Nie je možné to urobiť doma. No agregátu s výkonom 3 kW práca do pol hodiny nič neohrozuje. Je pravda, že časom sa na trubici vytvorí medený kameň, ktorý znižuje účinnosť zariadenia. Takže cievka sa bude musieť pravidelne meniť.

Generátor

V zásade nie je problém vyrobiť generátor vlastnými rukami. Ale to je možné len vtedy, ak máte dostatočné znalosti v rádioelektronike na úrovni priemerného rádioamatéra. Ak takéto znalosti neexistujú, zabudnite na indukčný sporák. Najdôležitejšie je, že toto zariadenie musíte vedieť aj zručne ovládať.

Ak stojíte pred dilemou výberu obvodu generátora, vezmite si jednu radu - nemal by mať tvrdé prúdové spektrum. Aby bolo jasnejšie, čo je v stávke, ponúkame najviac jednoduchý obvod generátor pre indukčnú pec na fotografii nižšie.

Obvod generátora

Požadované znalosti

Elektromagnetické pole pôsobí na všetko živé. Príkladom je mäso v mikrovlnke. Preto sa oplatí postarať sa o bezpečnosť. A je jedno, či kachle zostavíte a otestujete, alebo na nich budete pracovať. Existuje taký indikátor ako hustota toku energie. Takže záleží na elektromagnetického poľa. A čím vyššia je frekvencia žiarenia, tým horšie je ľudské telo.

Mnohé krajiny prijali bezpečnostné opatrenia, ktoré zohľadňujú energetickú hustotu. Existujú vyvinuté limity. To je 1-30 mW na 1 m² ľudského tela. Tieto indikátory sú platné, ak k expozícii nedochádza viac ako jednu hodinu denne. Mimochodom, inštalovaná pozinkovaná obrazovka znižuje hustotu stropu 50-krát.

Nezabudnite ohodnotiť článok.

Indukčné elektrické spotrebiče sa už dlho používajú v metalurgii a zváraní. Napriek zjavnej zložitosti zariadení nie je ich výroba high-tech. Preto sa tento princíp už dve desaťročia široko používa v každodennom živote: najmä pri vytváraní elektrických sporákov.

Porucha zariadenia s takýmto ohrievačom nie je veľkým problémom, ale servisné strediská pri každom hovore vystavujú pôsobivé cenovky. Preto, ak máte základné zručnosti v rádiovom inžinierstve, môžete indukčný sporák opraviť vlastnými rukami. Naša recenzia o tom povie.

Ako funguje indukčný ohrievač?

Princíp činnosti je založený na ohreve kovov indukovanými vírivými prúdmi. Akýkoľvek kov, ktorý spadol do zóny pôsobenia vysokofrekvenčného magnetického poľa, sa intenzívne zahrieva. Na to je potrebné splniť niekoľko podmienok:

Materiál musí efektívne absorbovať energiu vírivého poľa. Preto sú riady pre takéto kachle vyrobené z feromagnetických kovov. Najčastejšie je to oceľ.
Frekvencia oscilácií striedavého magnetického poľa musí byť minimálne 20–60 kHz, na to sa používajú vhodné generátory.
Oblasť pôsobenia indukčného poľa je veľmi kompaktná, takže kov (v tomto prípade spodok misky) by mal byť čo najbližšie k induktoru.

Z hľadiska fyziky procesu ide o vysokofrekvenčný transformátor.

Úlohu primárneho vinutia plní tlmivka, cez ktorú preteká vysokofrekvenčný prúd. Sekundárne vinutie nie je nič iné ako spodok paraboly, v ktorom pri pôsobení striedavého magnetického poľa vznikajú rovnaké prúdy ako v cievke. V dôsledku toho dochádza k silnému zahrievaniu kovu.

Pozrime sa ešte na jednu podmienku:

Povrch oboch cievok (a sú štrukturálne ploché) by mal byť čo najviac rovnaký.

Len v tomto prípade je zabezpečená rovnováha prenosu energie. Načo to je? V prázdnom priestore (nad induktorom) sú vírivé prúdy voľnobeh. "Extra" energia magnetického poľa začne prehrievať primárnu cievku. Okrem toho sa nadmerné tepelné zaťaženie prenáša na výstupné stupne vysokofrekvenčného generátora. Ak zlyhajú chladiace radiátory, dôjde k poruche okruhu a je potrebné opraviť komponenty indukčného sporáka.

Zariadenie indukčného ohrievača

Na obrázku sú zobrazené hlavné komponenty vykurovacieho telesa (podmienečne bez horného "vinutia"), to znamená, že tam nie je žiadny riad.

Teplotný senzor riadi stupeň ohrevu a v kritických režimoch vypína napájanie.
Cievka (primárne vinutie) je masívny medený vodič, pevne uložený vo forme špirály.
Ferity umiestnené v puzdre tvoria spolu s cievkou feromagnetický komplex.
Doska plošných spojov vysokofrekvenčného alternátora, vybavená chladičom výstupného stupňa, núteným chladením (ventilátor).
Kryt oscilátora poskytuje efektívne prúdenie vzduchu v celom okruhu.

Skutočné a vymyslené poruchy indukčných sporákov

Užitočná rada: ak nemáte vhodný riad a máte iba indukčný sporák, použite feromagnetický kotúč vhodného priemeru. Sú komerčne dostupné alebo môžu byť vyrobené z hrubej oceľovej panvice.

Pravda, účinnosť varenia prudko klesne, pretože zdrojom tepla nebude samotný riad, ale kovový kotúč. Ale môžete variť vo svojej obľúbenej medenej panvici alebo žiaruvzdornej sklenenej panvici.

Dôležité! Prítomnosť tekutiny (dokonca aj vody) v nemagnetickom riade nespustí indukčnú varnú dosku. Toto nie je mikrovlnka.

Demontáž a oprava

Všetky dôvody, prečo indukčná varná doska "má právo" nefungovať, boli skontrolované: zostáva úplná oprava. V prvom rade odpojte sporák od elektrickej siete (aj keď ste sebavedomý ako majster elektrikár).

Potom musíte opatrne odstrániť dekoratívny povrch, aby ste získali prístup do vnútra. Bez ohľadu na značku výrobcu, pripravené indukčné variče vyzerať takto:

Vykonávame vonkajšiu kontrolu. Akékoľvek stopy sadzí, zmena farby komponentov, stopy teplotného odtieňa na kove by mali vzbudiť podozrenie. Problém treba hľadať vo vonkajších prejavoch.

Ak sa nenájde nič podozrivé, postupujeme podľa algoritmu „od jednoduchých po zložité:

Tip: Ak máte k dispozícii, proces opravy sa výrazne zjednoduší schému zapojenia elektrická časť. Dá sa stiahnuť na špecializovaných opravárenských stránkach alebo na portáli výrobcu.

Bez ohľadu na to, na čom môže byť anglický jazyk(s najväčšou pravdepodobnosťou je). Každý začínajúci majster, ktorý vie čítať diagramy, to ľahko zistí.

Nebude zbytočné fotografovať každý krok, najmä pred demontážou každého uzla. V budúcnosti sa pri montáži nedopustíte chýb.

Najviac "populárna" a skutočná porucha

Ak sa pozriete na zjednodušený obvod, je zrejmé, že jedným z dôležitých komponentov je riadiaci tranzistor T1 koncového stupňa (ten, ktorý je chladený radiátorom).

Je to ten, kto je vystavený tepelnému preťaženiu, najmä v prípade použitia riadu menšieho priemeru. Činnosť obvodu je navrhnutá tak, že pri zvýšenom zaťažení indukčnej cievky sa pracovný prúd tranzistora prudko zvyšuje. Spálená časť nemusí byť nevyhnutne diagnostikovaná vizuálne, pretože radiátor je na svojom mieste a je účinný. Preto, ak existuje podozrenie na poruchu tranzistora, musí sa skontrolovať individuálne.

Pomocou multimetra môžete ľahko identifikovať poruchu a vymeniť túto kritickú časť.

Ďalším uchádzačom "na odchod" je výkonový kondenzátor. V zjednodušenom diagrame je označený ako Cr. Pracuje priamo s indukčnou cievkou a tiež sa môže prehrievať.

Algoritmus je rovnaký: ak na ňom nie sú žiadne stopy poruchy, spájkujeme ho a skontrolujeme pomocou multimetra.

Výsledok

Pre skúseného rádioamatéra je oprava dosky generátora celkom uskutočniteľná úloha. A začiatočník sa môže spoľahnúť hlavne na vizuálnu kontrolu a banálnu nadväznosť prvkov.

Podobné videá

1. Teória.
K zahrievaniu dochádza v dôsledku remagnetizácie feromagnetika, a nie Foucaultových / Vírivých / vírivých prúdov v panve, pretože pri použití iba Foucaultových prúdov sa v samotnej platni uvoľní viac tepla alebo dizajn bude veľmi zložitý s medenými rúrkami. Všetko napísané nižšie je prevzaté z pdf onsemiconductor, holtek a fairchild. Nemám to odskúšané v praxi, takže sa môžem mýliť. Zjednodušená schéma indukčnej varnej dosky.

Cbus - kondenzátor na stabilizáciu napájacieho napätia počas jednej periódy oscilačného procesu, 4 ... 8 μF;
Cr - rezonančný kondenzátor, 0,2 ... 0,3 μF;
Lr - induktor, 100 μH;
T1/D1 - IGBT typ IHW20N120R2, FGA15N120ANTD, IRGP20B120UD (Vces=1200V/Ic=15A/Toff+Tf=400nS/Vsat=1,6V).

Aké procesy prebiehajú, som zobrazil na takomto grafe.

Cyklus práce pozostáva z dvoch veľkých etáp: nabíjanie induktora lineárne sa zvyšujúcim prúdom cez otvorený tranzistor / diódu a tlmený oscilačný proces s uzavretým tranzistorom. Ktoré možno rozdeliť do niekoľkých malých cyklov.

Tlmený oscilačný proces s uzavretým tranzistorom. Počiatočný stav je tu vždy rovnaký: Cr je nabitý na úroveň Ubas, pretože pri otvorení IGBT je vždy okamžite nabitý na úroveň Ubas.

Cr sa vybíja na induktor: prúd cez induktor a napätie na IGBT kolektore stúpa na Ubas, pretože Uce=Ubas-Ucr.
Induktor sa vybíja na Cr: prúd cez induktor klesá a napätie kolektora IGBT stúpa na maximálnu možnú hodnotu. Táto hodnota je úmerná dobe zapnutia tranzistora.
Cr sa vybíja pri Lr na napätie Ubas: prúd induktora stúpa a napätie kolektora IGBT klesne na 0. Keď sa napätie kolektora stane menej ako nula- otvorí sa protiľahlá IGBT dióda.

Lineárny proces čerpania induktora. Počiatočný stav je tu vždy rovnaký: Cr je nabitý na úroveň Ubas, pretože pri tejto úrovni nabitia prechádza napätie na protiľahlej dióde nulou. Ak odblokovací impulz príde na bránu tranzistora pred odomknutím diódy alebo keď je dióda už zatvorená, t.j. rezonančný kondenzátor nie je nabitý na Ubus alebo je už vybitý na induktor, potom v počiatočnom momente prejde väčší prúd cez tranzistor a bude sa veľmi zahrievať. Čo je zlé pre spoľahlivosť. V tomto štádiu je Cr vždy nabitý až na úroveň Ubas a kolektorové napätie je blízko 0.
1. Prúd induktora prechádza počítacou diódou: prúd cez induktor lineárne klesá na nulu. V tomto optimálnom čase použite odomykací impulz na uzávierku.
2. Indukčný prúd prechádza cez IGBT: prúd cez induktor sa lineárne zvyšuje. V tomto čase je potrebné tranzistor včas uzavrieť, aby tlmivka neakumulovala dostatok energie na rozbitie tranzistora v cykle 1.2.

Dôsledky.

Výkon sa reguluje zmenou trvania sledu impulzov, pretože je ťažké regulovať PWM: okamih zapnutia tranzistora je určený napätím kolektora prekračujúcim nulu a okamihom jeho vypnutia maximálnym možným napätím. na kolektore, čiže frekvencia a pracovný cyklus sú nepriamo úmerné a nie je možné s nimi jednoduchým spôsobom regulovať výkon.
Ak na sporáku nie je riad, môže to poškodiť tranzistor v dôsledku zvýšenia maximálneho napätia (Cr bude nabitý na vyššie napätie). Aby sa tomu zabránilo, každé dve sekundy sa vykonáva postup monitorovania prítomnosti misky: aplikuje sa impulz osiva a potom sa počíta, koľko cyklov sa oscilačný proces rozpadne. Ak je viac ako 3, potom nie je žiadny riad a musíte vypnúť sporák.
Najťažší je prvý impulz, pretože potom sa cez IGBT nabíja Cr.

2. Silový obvod.

Účel prvkov:
Li - feritový torus, nasadený na sieťový vodič, slúži na potlačenie rušenia v bežnom režime. Vo väčšine prípadov to tak nie je;
FUSE - poistka;
C1 - kondenzátor na filtrovanie impulzného šumu, vo väčšine prípadov to tak nie je;
R1 - rezistor na vybitie C1 po vypnutí;
D1, D2 - usmerňovač pre SMPS a riadenie sieťového napätia (pre výpočet výkonu a prepäťovú ochranu);
RJ - skrat vo forme kusu hrubého drôtu;
L1 - filter z impulzného šumu, najčastejšie to nie je;
C2 - kondenzátor pre možnosť vrátenia energie oscilačného obvodu s tlmivkou do medziobvodu jednosmerného prúdu Ubas;
C3 - rezonančný kondenzátor, potrebný na zabezpečenie nepretržitého prúdu po vypnutí tranzistora;
Lr1 - induktor, slúži na prenos energie do riadu;
T1 - IGBT tranzistor, potrebný na konverziu jednosmerného prúdu na striedavý;
R2 - odpor navrhnutý tak, aby zabezpečil, že tranzistor je po zapnutí v zablokovanom stave;
R3 - odpor určený na potlačenie vysokofrekvenčného prúdu na bráne;
Uoutlet - usmernené napätie v sieti;
Ush - kontrola prúdu na ochranu proti preťaženiu;
Uce - regulácia napätia na IGBT kolektore, slúži ako prepäťová ochrana a spolu s Ubas určuje moment zapnutia IGBT;
Ubus – slúži na určenie, kedy je IGBT zapnuté.

Teóriu práce som opísal skôr, takže sa nebudem opakovať.

3. Vodič.

Účel prvkov:
D2 - neumožňuje pokles 18V pri poklese 18V na výstupe SMPS, namiesto diódy môže byť odpor 51 Ohm alebo vôbec nič;
C2 - stabilizácia napájacieho napätia vodiča, nemusí byť;
R3, T4, R2, T3 - dva stupne zosilnenia so spoločným emitorom;
T1 a T2 - sledovač vysielača;
D1 - neumožňuje zvýšenie výstupného napätia nad 18V;
R1 - obmedzuje nabíjací prúd brány IGBT;
R5 - zvyšuje vstupnú impedanciu budiča, potrebnú na ochranu výstupu ovládača;
R4 - slúži na usmerňovanie zvodového prúdu T4;
C1 - urýchľuje proces spínania T4.

4. Pulzný napájací zdroj 5 a 18 V.
Vyrábajú sa podľa dvoch schém: spätný konvertor a dopredný. V oboch prípadoch sú použité rovnaké komponenty: čip SHIP (PWM / PWM s integrovaným kľúčom, najčastejšie Viper12A), 78L05, transformátor, odpory a kondenzátory.

V oboch schémach je S1 tepelná poistka spočívajúca na žiaruvzdornom kryte dlaždice. Často sa to nestane; R1 - slúži na filtrovanie (usudzujem podľa schémy v datasheete samsung: namiesto odporu je tlmivka 300 μH) alebo ako poistka (ako sa píše pre stm).

4.1. flyback konvertor.

4.2 Double Output Buck Converter na rovnakých prvkoch.

Schéma odtrhnutá od STM (AN1514, 3. strana), až po par použitú na Aljaške ic1800. .

Niekoľko diagramov z AN1514.

5. Regulácia napätia na induktore.
Napriek skutočnosti, že IGBT sa musí otvoriť, keď je kolektorové napätie (Uce) mierne pod nulou (keď je v ňom zabudovaná voľnobežná dióda otvorená), tento časový bod nie je určený prekročením nuly týmto napätím, ale jeho porovnaním. s napätím jednosmerného medziobvodu (Ubus), po ktorom nasleduje oneskorenie. Napätia sa porovnávajú v komparátore zabudovanom v riadiacom čipe.
Tento komparátor sa používa aj na určenie prítomnosti panvice: raz za 2 sekundy sa IGBT otvorí na 1 ms a potom sa počítajú oscilácie, kým nie sú úplne utlmené, ak je viac ako 3 ... 24, potom na dlaždici nie je panvica. Preto sú tu použité dva deličy, ktoré privádzajú vstupné napätia cca 1200V na hodnoty menšie ako 5V (napájacie napätie riadiaceho čipu).
Okrem toho je napätie na kolektore privedené na analógový vstup riadiaceho ms, kvôli prepäťovej ochrane. Preto je toto napätie rozdelené ďalším 1,5-3 krát. Aj keď tento dodatočný deliteľ nemusí byť.
Keďže napätie 1200V prerazí každý osamelý odpor, potom sa v horných ramenách deliča používajú 2 alebo 3 sériovo zapojené 1-2W odpory, ale keďže Ubas nemôže byť oveľa viac ako 300V, potom v hornom ramene deliča Ubus delič pre jeden alebo dva odpory dať menej. Na výstupe deličov v sérii s ic vstupmi môže byť rezistor 100-39000 Ohm, pravdepodobne sú potrebné na dodatočné filtrovanie šumu. Výsledkom je takýto vzor.

6. Regulácia napätia v sieti.
V zásade ide o rovnaký Ubus, ale meraný pred usmerňovačom. Používa sa na meranie výkonu a prepäťovú ochranu. Na oba účely sa používajú rôzne rozdeľovače napätia: výstup jedného deliča ide na vstup ADC a druhý na vstup komparátora. Obvody rozdeľovačov sú podobné predchádzajúcim. Len napätie na vstupe ADC je silne spriemerované veľkým kondenzátorom.

Aby ušetrili jeden veľký odpor, môžu do deliča pripojeného ku komporátoru dodávať konštantné napätie z deliča pripojeného k ADC cez malý odpor (toto napätie je samozrejme menšie ako 5V) a zmenu cez kondenzátor.

7. Kontrola prúdu.
Na riadenie prúdu sa používa operačný zosilňovač zabudovaný do riadiaceho mikroobvodu. To znamená, že pre tento obvod sú potrebné dva závery: vstup operačného zosilňovača a jeho výstup. Niektoré dlaždice stále používajú vstavaný komparátor na ochranu prúdu. Schéma je samovysvetľujúca.

8. regulácia teploty igbt.
Pod igbt pomocou elastického pásika je termistor tesne stlačený. Je potrebné kontrolovať teplotu igbt.

Obvod je klasický napäťový delič, v jednom ramene ktorého je NTC termistor typu 3950-100k.

Odporúčaná logika ovládania samsung:
- teplota nad 85 ° - nižší výkon;
- teplota je nad 90 ° - vypnite sporák.

9. Kontrola povrchovej teploty.
Obvod je identický s predchádzajúcim, len termistor je pritlačený k povrchu platne. Kde sa nachádza termistor.

10. Bzučiak a ventilátor.
Môžu byť ovládané zo samostatných výstupov riadiaceho čipu, ale v V poslednej dobe sú pripojené na jeden výstup, ale výškový reproduktor cez kondenzátor. Navyše, druhý výstup výškového reproduktora je možné pripojiť na akékoľvek napätie: 0V, 5V alebo 18V.

11. Ďalšie možnosti dizajnu.
1. Schéma na tyristore s napäťovou rezonanciou. Je síce jednoduchší ako tento, ale je spoľahlivejší (netreba sa báť momentu, kedy sa tyristor vypne), drahší (rezonančný kondenzátor je 10x väčší) a ťažší (kondenzátory budú ťažšie). Teraz sa to nedá implementovať, pretože priemysel prestal masovo vyrábať invertorové tyristory.

2. Polomostíkový rezonančný menič ponúkaný spoločnosťou STM.

Vývoj kuchyne domáce prístroje nestojí a nedávno sa medzi domácimi spotrebičmi objavili moderné modely ktorý si rýchlo získal popularitu. Hovoríme o indukčných varných doskách.

Pozrime sa bližšie na to, čo je to zariadenie, ktoré funguje na základe takých fyzikálnych javov, ako sú indukčné prúdy.

Typy indukčných sporákov

Tento typ panelov sa do kuchýň dostal v 80. rokoch minulého storočia. V tomto čase sa objavili prvé komerčné vzorky pod značkou AEG. Ich cena bola veľmi vysoká. Okrem toho kupujúci neboli pripravení vzdať sa tradičných, známych a spoľahlivých kachlí. S novými povrchmi sa preto stretávali skôr ľahostajne.

Postupne však pribúdalo obdivovateľov indukčných jednotiek. Takéto zariadenia na varenie už nie sú v kuchyni vzácnosťou. Mnohé gazdinky majú s ich používaním svoje skúsenosti.

Dnešné obchodné ponuky niekoľko typov indukčných panelov.

Kompletné s rúrou. Toto je doska, ktorá dve časti: indukcia varná doska a pece.
Kombinované spotrebiče. V takýchto zariadeniach existuje niekoľko rôznych horákov. V niektorých zariadeniach princíp fungovania je kombinovaný. Napríklad v paneli zo štyroch horákov sú dva indukčné a dva klasické elektrické.
Varná doska s viacerými horákmi. Je to pohodlné, pretože jednoduché vloženie do dosky stola. Na želanie majiteľa je možné ho kombinovať s rúrou, ktorá je umiestnená priamo pod povrchom. Nie je to však jediná možnosť, pretože priestor pod doskou môžu zaberať priestranné zásuvky. Vždy budú mať po ruke rôzne kuchynské pomôcky.
Existujú tiež malé dlaždice s jedným horákom. Oni vhodné pre ich mobilitu. Nie je potrebné, aby hľadali jedno jediné miesto, pretože takáto dlaždica sa dá ľahko prestavať na iné miesto. A tiež ona vhodné na prepravu, dokonca si ho môžete vziať so sebou na služobnú cestu alebo cestovanie.

Zariadenie indukčných sporákov

Dizajn pozostáva z takýchto prvkov.

Horizontálne povrch, ktorého veľkosť závisí od počtu horákov na ňom. Povrch tvorí sklokeramika, ktorá je vhodná pre fungovanie konštrukcie a stáva sa zaujímavým detailom interiéru.
Indukčné cievky vďaka ktorým bude zariadenie fungovať.
Ovládací blok.

Princíp činnosti

Činnosť zariadenia je založená na vlastnostiach elektromagnetickej indukcie, to znamená výskyt elektrického prúdu v uzavretom obvode v dôsledku zmeny magnetického prúdu.

Odkaz. Tento fyzikálny jav objavil Angličan M. Faraday už v roku 1831.

V mnohých elektrických spotrebičoch, ktoré denne používame, je transformátor.

Indukčný varič je v skutočnosti rovnaký transformátor. Obsluha prístroja je jednoduchá. Sklokeramický povrch ukrýva cievku, ktorá zabezpečuje pohyb elektrický prúd. Jeho frekvencia je od 20 do 60 kHz.

Indukčná cievka je primárna cievka, zatiaľ čo panvica, panvica alebo iná nádoba, v ktorej sa varí ten či onen pokrm, sa stáva sekundárnou.

Keď sa na dno riadu privedie indukčný prúd, zohreje sa. Podľa toho sa zahrieva aj jeho obsah.

Dôležité! Zvláštnosťou indukčných sporákov je, že hrnce a panvice sú ohrievané. A samotný povrch, ktorý sa nachádza nad vykurovacím telesom a pod riadom, mierne mení svoju teplotu.

teda pri ohreve indukčnými prúdmi sú tepelné straty minimalizované.
K viditeľným zmenám dochádza aj s časom zohrievania riadu. Pokiaľ ide o rýchlosť ohrevu, indukčné konštrukcie sú lepšie ako výsledky iných zariadení..

Podmienka kvalitného fungovania

Kvalitná práca indukčných kuchynských panelov je zabezpečená použitím feromagnetického riadu.

Takéto panvice a hrnce môžu byť kovové. ale vhodný je len kov, ktorý reaguje na pôsobenie magnetu. Preto nie je potrebné hľadať nejaké špecializované jedlá. Pripraviť chutné jedlo, stačí použiť obyčajný riad, napríklad staré dobré liatinové panvice. Je povolené používať dokonca aj enamelware, ale pod jednou podmienkou by mal priťahovať magnet.

Dôležité! Riad z porcelánu, skla a iných materiálov nie je vhodný na indukčnú varnú dosku.

Požiadavky na riad

Pri používaní bežného riadu sa musíte uistiť, že spĺňa množstvo parametrov.

Na dne minimálny priemer by nemala byť menšia ako 120 mm.
Môžete použiť riad, ktorý má hrúbka dna od 2 do 6 mm.
Kuchynský riad špeciálne vyrobený pre použitie na indukčných varných doskách má špeciálne označenie. Aplikuje sa na spodnú časť produktu.

Každý výrobca označuje takéto jedlá podľa vlastných pravidiel. ale údaj o tom, že sa môže variť na indukčnej varnej doske, nájdete v návode na použitie.

Náklady na špeciálne vyrobené jedlá môžu prekročiť náklady na tradičné a priamo závisia od značky. Existuje mnoho spoločností, ktoré sa zaoberajú výrobou špeciálneho riadu.

Značky medzi lídrami Fissler a Woll z Nemecka A. V ich katalógoch nie sú len panvice a kastróliky. Obľúbené sú aj grily a iné náčinie. Niektoré výrobky sú vyrábané ručne, majú puzdro hrubé 10 mm s keramickým povlakom.

Nemecko nie je jedinou krajinou, ktorá sa špecializuje na výrobu takýchto produktov. Vyrábajú ich iné európske krajiny - Fínsko, Francúzsko a veľa ďalších. Produkty tu vyrobené sú o niečo nižšie, ale tiež slušnej kvality.

Porovnanie indukčných sporákov a iných varných zariadení

Indukčné jednotky sú high-tech zariadenia, ktoré využívajú iné fyzikálne princípy ako iné zariadenia. Indukčný prúd otvára spotrebiteľom nové obzory vo varení a umožňuje vám plne kontrolovať tento proces.

Rozdiely

Všetko je to o princípe

Hlavný rozdiel medzi rôznymi zariadeniami na varenie súvisí s princípom ich fungovania.

Na plynových jednotkách sa nebudeme dlho zdržiavať. Tu sú rozdiely jasné: sú odlišné typy palivo, vďaka ktorému zariadenie funguje.

Zdá sa, že elektrické sporáky v tomto ohľade nemajú rozdiely, ale podobnosti. Koniec koncov, v týchto dizajnoch je všetko založené na elektrine. Ale predsa len je tu rozdiel!

elektrický sporák pri zapnutí zahrieva sa až po nastavenú teplotu ohrevu. Potom horúci povrch zariadenia prenáša teplo na riad a tým ohrieva nádobu a jej obsah.
Indukčný varič aktivuje magnetické prúdy, ktoré viesť k ohrievaniu hrncov alebo panvíc, ale varná doska nemení svoju teplotu.

Efektívnosť

Porovnajme efektivitu používania rôznych zariadení.

účinnosť vykurovania:

elektrický sporák so sklokeramikou - 50–60%;
plynový sporák - 60-65%;
indukčný panel - 90%.

Výhody a nevýhody indukčných zariadení

Výhody

Nepochybné výhody indukčných zariadení zahŕňajú nasledujúce.

Zvýšenie rýchlosti ohrevu. Počas zapínania sa riad a podľa toho aj výrobky zahrievajú, zatiaľ čo samotný panel sa prakticky nezohrieva.
Úspora elektrickej energie. Fyzikálne princípy, ktoré sa stali základom tejto kuchynskej techniky, vám umožňujú variť jedlo s minimálnou spotrebou energie. Je to spôsobené tým, že energia sa vynakladá na vytvorenie magnetického poľa. Cievka sa nemusí zahrievať.
Vylepšená bezpečnosť indukčné kuchynské spotrebiče. O jej povrchu nemožné sa popáliť. Prevádzka takéhoto zariadenia eliminuje výskyt požiaru, aj keď je horák ponechaný dlhší čas. Akonáhle je jedlo uvarené a sporák je vypnutý, nebude horúci, ale teplý.
Automatické vypnutie. Sporák automaticky rozpozná prítomnosť riadu na svojom povrchu a automaticky sa vypne.

Nedostatky

V záujme spravodlivosti treba poznamenať, že takýto panel nie je bez chýb.

Niektorí spotrebitelia sa obávajú tohto nového druhu kuchynského spotrebiča, pretože indukčné varenie je vyžaduje použitie špeciálneho náradia. Musí mať určité feromagnetické vlastnosti. A riad vyrobený z hliníka alebo skla by sa nemal používať.
Technika tejto triedy vytrvalo neodporúča sa inštalovať vedľa domácich spotrebičov vyrobených z kovu.
Panel týchto zariadení vyžaduje starostlivé zaobchádzanie. Veko alebo nôž, ktorý naň spadol, môže spôsobiť prasknutie. Pozor si treba dávať aj pri ukladaní riadu na varnú dosku, inak môže varná doska prasknúť.
Ale kľúčovou nevýhodou tohto domáceho spotrebiča je vysoká cena v porovnaní s kachľami fungujúcimi na iných princípoch.

Akú indukčnú varnú dosku si vybrať

Na trhu našej krajiny veľký výber takéto dosky neexistujú.

Medzi tým, čo je, sa však môžete zastaviť pri modeloch dodávaných koncernom AEG-Electrolux. Autor: vzhľad produkty tejto spoločnosti sa príliš nelíšia od tradičného elektrického sporáka so sklokeramickým povrchom.

Od jesene 2018 sa jeho cena pohybuje v rozmedzí 30 000 rubľov. je plne funkčný kuchynské spotrebiče. Horáky tohto modelu v strede sa zahrievajú až na 100 stupňov, pozdĺž okrajov až na 40 stupňov.

Iné firmy na našom trhu nie sú.

Indukčnú pec vynašiel už dávno, v roku 1887, S. Farranti. najprv priemyselný závod získal v roku 1890 vo firme Benedicks Bultfabrik. Na dlhú dobu indukčné pece boli v priemysle exotické, ale nie kvôli vysokým nákladom na elektrickú energiu, vtedy to nebolo drahšie ako teraz. V procesoch prebiehajúcich v indukčných peciach bolo stále veľa nezrozumiteľností a elementová základňa elektroniky neumožňovala pre ne vytvoriť efektívne riadiace obvody.

V oblasti indukčných pecí sa dnes doslova pred našimi očami odohrala revolúcia, a to predovšetkým vďaka objaveniu sa mikrokontrolérov, ktorých výpočtový výkon pred desiatimi rokmi prevyšuje osobné počítače. Po druhé, vďaka ... mobilnej komunikácii. Jeho vývoj si vyžadoval uvedenie na predaj lacných tranzistorov schopných dodávať niekoľko kW výkonu pri vysokých frekvenciách. Tie zasa vznikli na báze polovodičových heteroštruktúr, za výskum ktorých dostal ruský fyzik Zhores Alferov Nobelovu cenu.

V konečnom dôsledku sa indukčné kachle nielen úplne zmenili v priemysle, ale vstúpili aj do každodenného života. Záujem o túto tému vyvolal množstvo domácich výrobkov, ktoré by v zásade mohli byť užitočné. Väčšina autorov návrhov a nápadov (v zdrojoch je oveľa viac popisov ako použiteľných produktov) má však zlú predstavu o základoch fyziky indukčného ohrevu a o potenciálnom nebezpečenstve negramotných návrhov. Cieľom tohto článku je objasniť niektoré z najviac mätúcich bodov. Materiál je postavený na zvážení špecifických štruktúr:

Priemyselná kanálová pec na tavenie kovu a možnosť vlastného vytvorenia.
Kelímkové pece indukčného typu, najjednoduchšie na vykonávanie a najobľúbenejšie medzi domácimi ľuďmi.
Indukčné teplovodné kotly, rýchlo nahrádzajúce kotly s vykurovacími telesami.
Indukčné spotrebiče na varenie pre domácnosť, ktoré konkurujú plynovým sporákom a v množstve parametrov predčia mikrovlnky.

Poznámka: všetky uvažované zariadenia sú založené na magnetickej indukcii vytvorenej induktorom (induktorom), a preto sa nazývajú indukcia. Je možné v nich roztaviť/zohriať len elektricky vodivé materiály, kovy a pod. Existujú aj elektrické indukčné kapacitné pece na báze elektrickej indukcie v dielektriku medzi doskami kondenzátora, používajú sa na „šetrné“ tavenie a elektrické tepelné spracovanie plastov. Ale sú oveľa menej bežné ako induktory, ich zváženie si vyžaduje samostatnú diskusiu, takže to teraz nechajme.

Princíp fungovania

Princíp činnosti indukčnej pece je znázornený na obr. napravo. V podstate ona elektrický transformátor so sekundárnym vinutím nakrátko:

Generátor striedavého napätia G vytvára striedavý prúd I1 v induktore L (ohrievacia cievka).
Kondenzátor C spolu s L tvoria oscilačný obvod naladený na pracovnú frekvenciu, čo vo väčšine prípadov zvyšuje technické parametre inštalácie.
Ak je generátor G samokmitavý, potom je C často vylúčený z obvodu a namiesto toho používa vlastnú kapacitu induktora. Pri nižšie popísaných vysokofrekvenčných tlmivkách je to niekoľko desiatok pikofarád, čo práve zodpovedá rozsahu prevádzkovej frekvencie.
Induktor v súlade s Maxwellovými rovnicami vytvára v okolitom priestore striedavé magnetické pole so silou H. Magnetické pole tlmivky môže byť buď uzavreté cez samostatné feromagnetické jadro, alebo môže existovať vo voľnom priestore.
Magnetické pole, prenikajúce do obrobku (alebo taviacej náplne) W umiestneného v induktore, v ňom vytvára magnetický tok F.
Ф, ak je W elektricky vodivé, indukuje v ňom sekundárny prúd I2, potom rovnaké Maxwellove rovnice.
Ak je Ф dostatočne masívny a pevný, potom sa I2 uzavrie vo vnútri W a vytvorí vírivý prúd alebo Foucaultov prúd.
Vírivé prúdy podľa Joule-Lenzovho zákona uvoľňujú energiu, ktorú dostáva cez induktor a magnetické pole z generátora, pričom ohrieva obrobok (náboj).

Z hľadiska fyziky je elektromagnetická interakcia dosť silná a má pomerne vysoký dosah na veľké vzdialenosti. Indukčná pec je preto aj napriek viacstupňovej premene energie schopná vykazovať na vzduchu alebo vo vákuu účinnosť až 100 %.

Poznámka: v neideálnom dielektrickom prostredí s permitivitou >1 potenciálne dosiahnuteľná účinnosť indukčných pecí klesá a v médiu s magnetickou permeabilitou >1 dosahovať vysoká účinnosť jednoduchšie.

kanálová pec

Kanálová indukčná taviaca pec je prvá používaná v priemysle. Konštrukčne je podobný transformátoru, pozri obr. napravo:

Primárne vinutie, napájané priemyselným (50/60 Hz) alebo zvýšeným (400 Hz) frekvenčným prúdom, je vyrobené z medenej rúrky chladenej zvnútra tekutým nosičom tepla;
Sekundárne vinutie nakrátko - tavenina;
Prstencový téglik vyrobený zo žiaruvzdorného dielektrika, v ktorom je umiestnená tavenina;
Typové nastavenie dosiek z transformátorovej ocele magnetického jadra.

Kanálové pece sa používajú na pretavovanie duralu, špeciálnych neželezných zliatin a výrobu vysoko kvalitnej liatiny. Priemyselné kanálové pece vyžadujú siatie taveniny, inak sa "sekundárny" neskratuje a nedôjde k zahrievaniu. Alebo medzi omrvinami nálože dôjde k oblúkovým výbojom a celá tavenina jednoducho exploduje. Preto sa pred spustením pece do téglika naleje trochu taveniny a pretavená časť sa úplne nevyleje. Hutníci hovoria, že kanálová pec má zvyškovú kapacitu.

Z priemyselného frekvenčného zváracieho transformátora možno vyrobiť aj potrubnú pec s výkonom do 2-3 kW. V takejto peci sa môže roztaviť až 300-400 g zinku, bronzu, mosadze alebo medi. Tavit dural je možné, len treba nechať odliatok po vychladnutí zostarnúť od niekoľkých hodín do 2 týždňov podľa zloženia zliatiny, aby získal pevnosť, húževnatosť a pružnosť.

Poznámka: dural bol vo všeobecnosti vynájdený náhodou. Vývojári, nahnevaní, že nie je možné legovať hliník, hodili do laboratória ďalšiu „nie“ vzorku a zo smútku vyrazili na šialenstvo. Vytriezvený, vrátený – ale nikto nezmenil farbu. Skontrolovaný - a získal silu takmer ako oceľ a zostal ľahký ako hliník.

„Primár“ transformátora je štandardne ponechaný, je už navrhnutý na prácu v skratovom režime sekundáru so zváracím oblúkom. „Sekundárny“ sa odstráni (potom sa dá vrátiť späť a transformátor sa môže použiť na určený účel) a namiesto toho sa nasadí prstencový téglik. Ale pokus o premenu zváracieho vysokofrekvenčného meniča na kanálovú pec je nebezpečný! Jeho feritové jadro sa prehreje a rozpadne na kúsky v dôsledku skutočnosti, že dielektrická konštanta feritu >> 1, pozri vyššie.

Problém zvyškovej kapacity v peci s nízkym výkonom zmizne: drôt z rovnakého kovu, ohnutý do krúžku a so skrútenými koncami, je umiestnený do vsádzky na siatie. Priemer drôtu – od 1 mm/kW výkon pece.

Ale s prstencovým téglikom je problém: jediným vhodným materiálom pre malý téglik je elektroporcelán. Doma je nemožné to spracovať sami, ale kde môžem získať zakúpený vhodný? Iné žiaruvzdorné materiály nie sú vhodné kvôli vysokým dielektrickým stratám v nich alebo pórovitosti a nízkej mechanickej pevnosti. Preto, aj keď kanálová pec dáva tavenie najvyššia kvalita, nevyžaduje elektroniku a jej účinnosť už pri výkone 1 kW presahuje 90%, nepoužívajú ich domáci ľudia.

Pod bežným téglikom

Zostatková kapacita dráždila metalurgov - tavili sa drahé zliatiny. Akonáhle sa teda v 20. rokoch minulého storočia objavili dostatočne výkonné rádiové elektrónky, okamžite sa zrodil nápad: nahodiť magnetický obvod (nebudeme opakovať profesionálne idiómy drsných mužov) a vložiť obyčajný téglik priamo do induktor, pozri obr.

Pri priemyselnej frekvencii sa to nedá, nízkofrekvenčné magnetické pole bez magnetického obvodu, ktorý ho sústredí, sa rozšíri (toto je takzvané bludné pole) a odovzdá svoju energiu kdekoľvek, len nie do taveniny. Bludné pole možno kompenzovať zvýšením frekvencie na vysokú: ak je priemer induktora úmerný vlnovej dĺžke pracovnej frekvencie a celý systém je v elektromagnetickej rezonancii, potom až 75 % alebo viac energie jeho elektromagnetické pole bude sústredené vo vnútri "bezcitnej" cievky. Účinnosť bude zodpovedať.

Už v laboratóriách sa však ukázalo, že autori nápadu prehliadli očividnú okolnosť: tavenina v tlmivke je síce diamagnetická, ale elektricky vodivá, vplyvom vlastného magnetického poľa z vírivých prúdov mení indukčnosť ohrievacej špirály. . Počiatočná frekvencia musela byť nastavená pod studenou náplňou a menená, keď sa roztavila. Navyše, v rámci väčších limitov, tým väčší je obrobok: ak pre 200 g ocele vystačíte s rozsahom 2-30 MHz, potom pre polotovar so železničnou cisternou bude počiatočná frekvencia asi 30-40 Hz. a pracovná frekvencia bude až niekoľko kHz.

Je ťažké urobiť vhodnú automatizáciu na lampách, „vytiahnuť“ frekvenciu za polotovar – je potrebná vysokokvalifikovaná obsluha. Navyše pri nízkych frekvenciách sa rozptylové pole prejavuje najsilnejšie. Tavenina, ktorá je v takejto peci zároveň jadrom cievky, do určitej miery zbiera magnetické pole v jej blízkosti, no napriek tomu na dosiahnutie prijateľnej účinnosti bolo potrebné celú pec obklopiť silným feromagnetickým štítom. .

Napriek tomu sú kelímkové indukčné pece vďaka svojim vynikajúcim výhodám a jedinečným vlastnostiam (pozri nižšie) široko používané ako v priemysle, tak aj u domácich majstrov. Preto sa budeme podrobnejšie zaoberať tým, ako to správne urobiť vlastnými rukami.

Trochu teórie

Pri navrhovaní domácej "indukcie" musíte pevne pamätať: minimálna spotreba energie nezodpovedá maximálnej účinnosti a naopak. Kachle budú odoberať minimálny výkon zo siete pri prevádzke na hlavnej rezonančnej frekvencii, Poz. 1 na obr. V tomto prípade blank/náboj (a pri nižších, predrezonančných frekvenciách) funguje ako jedna skratovaná cievka a v tavenine je pozorovaný iba jeden konvekčný článok.

V režime hlavnej rezonancie v peci s výkonom 2 až 3 kW je možné roztaviť až 0,5 kg ocele, ale zahrievanie vsádzky / predvalku bude trvať až hodinu alebo viac. V súlade s tým bude celková spotreba elektrickej energie zo siete veľká a celková účinnosť bude nízka. Na predrezonančných frekvenciách - ešte nižšie.

Výsledkom je, že indukčné pece na tavenie kovov najčastejšie pracujú na 2., 3. a iných vyšších harmonických (poz. 2 na obrázku) Zvyšuje sa výkon potrebný na ohrev / tavenie; na rovnakú libru ocele na 2. bude potrebných 7-8 kW, na 3. 10-12 kW. Ale zahrievanie prebieha veľmi rýchlo, v minútach alebo zlomkoch minút. Preto je účinnosť vysoká: kachle nemajú čas „jesť“ veľa, pretože tavenina sa už môže naliať.

Pece na harmonických majú najdôležitejšiu, dokonca jedinečnú výhodu: v tavenine sa objaví niekoľko konvekčných buniek, ktoré ju okamžite a dôkladne premiešajú. Preto je možné viesť tavenie v tzv. rýchle nabíjanie, čím sa získajú zliatiny, ktoré je v podstate nemožné taviť v iných taviacich peciach.

Ak sa však frekvencia „zdvihne“ 5-6-krát alebo viackrát vyššia ako hlavná, potom sa účinnosť o niečo (mierne) zníži, ale objaví sa ďalšia pozoruhodná vlastnosť harmonickej indukcie: povrchové zahrievanie v dôsledku kožného efektu, ktorý vytláča EMF na povrch obrobku, poz. 3 na obr. Na tavenie sa tento režim používa zriedka, ale na ohrev polotovarov na povrchové nauhličovanie a kalenie je to fajn vec. Moderná technológia bez takéhoto spôsobu tepelného spracovania by bola jednoducho nemožná.

O levitácii v induktore

A teraz urobme trik: naviňte prvé 1-3 otáčky tlmivky, potom ohnite rúrku / zbernicu o 180 stupňov a zvyšok vinutia naviňte v opačnom smere (poz. 4 na obrázku). generátor, vložte téglik do induktora v náboji, dajte prúd. Počkáme na roztopenie, vyberieme téglik. Tavenina v induktore sa bude zhromažďovať do gule, ktorá tam zostane visieť, kým nevypneme generátor. Potom to spadne.

Účinok elektromagnetickej levitácie taveniny sa využíva na čistenie kovov zónovým tavením, na získanie vysoko presných kovových guľôčok a mikroguľôčok atď. Ale pre správny výsledok musí byť tavenie uskutočnené vo vysokom vákuu, takže tu je levitácia v induktore uvedená len pre informáciu.

Prečo induktor doma?

Ako vidíte, aj indukčný sporák s nízkym výkonom pre domáce rozvody a limity spotreby je pomerne výkonný. Prečo sa to oplatí robiť?

Po prvé, na čistenie a separáciu drahých, neželezných a vzácnych kovov. Vezmite si napríklad starý sovietsky rádiový konektor s pozlátenými kontaktmi; zlatom / striebrom na pokovovanie sa vtedy nešetrilo. Kontakty vložíme do úzkeho vysokého téglika, vložíme do induktora, roztavíme pri hlavnej rezonancii (profesionálne povedané, pri nulovom režime). Pri tavení postupne znižujeme frekvenciu a výkon, pričom necháme polotovar tuhnúť 15 minút - pol hodiny.

Po vychladnutí rozbijeme téglik a čo vidíme? Mosadzný stĺpik s jasne viditeľnou zlatou špičkou, ktorú treba iba odstrihnúť. Bez ortuti, kyanidov a iných smrtiacich činidiel. To sa nedá dosiahnuť žiadnym zahrievaním taveniny zvonku, konvekcia v nej nebude fungovať.

Nuž, zlato je zlato a čierny šrot už neleží na ceste. Ale tu sa vždy nájde potreba rovnomerného alebo presne dávkovaného povrchu / objemu / teploty ohrevu kovových dielov pre vysokokvalitné kalenie od domáceho kutila alebo individuálneho podnikateľa. A tu opäť pomôže indukčný sporák a spotreba elektriny bude realizovateľná rodinný rozpočet: veď hlavný podiel vykurovacej energie pripadá na latentné teplo tavenia kovu. A zmenou výkonu, frekvencie a umiestnenia dielu v tlmivke môžete ohriať presne to správne miesto presne tak, ako má, viď obr. vyššie.

Nakoniec vytvorením špeciálne tvarovanej tlmivky (pozri obrázok vľavo) uvoľníte kalenú časť na správnom mieste bez toho, aby ste porušili nauhličovanie s kalením na konci/koncoch. Potom, kde je to potrebné, ohneme, vypľujeme a zvyšok zostane pevný, viskózny, elastický. Na konci ho môžete opäť nahriať tam, kde sa uvoľnil a opäť vytvrdnúť.

Začnime sporák: čo potrebujete vedieť

Elektromagnetické pole (EMF) pôsobí na ľudské telo, prinajmenšom ho ohrieva celé, ako mäso v mikrovlnke. Preto pri práci s indukčnou pecou ako dizajnér, majster alebo operátor musíte jasne pochopiť podstatu nasledujúcich pojmov:

PES je hustota toku energie elektromagnetického poľa. Určuje celkový fyziologický účinok EMP na telo, bez ohľadu na frekvenciu žiarenia, pretože. EMF PES rovnakej intenzity sa zvyšuje s frekvenciou žiarenia. podľa hygienických noriem rozdielne krajiny prípustná hodnota PES od 1 do 30 mW na 1 m2. m.povrchu tela pri konštantnej (viac ako 1 hodinu denne) expozícii a trikrát až päťkrát viac pri jedinej krátkodobej, do 20 minút.

Poznámka: Spojené štáty stoja od seba, majú povolený PES 1000 mW (!) na km štvorcový. m., telo. Američania totiž jeho vonkajšie prejavy považujú za začiatok fyziologického dopadu, kedy už človek ochorie a dlhodobé následky pôsobenia EMP sú úplne ignorované.

PES so vzdialenosťou od bodového zdroja žiarenia padá na druhú mocninu vzdialenosti. Jednovrstvové tienenie s pozinkovaným alebo jemne pozinkovaným pletivom znižuje PES 30-50 krát. V blízkosti cievky pozdĺž jej osi bude PES 2-3 krát vyšší ako na boku.

Vysvetlíme si to na príklade. K dispozícii je tlmivka pre 2 kW a 30 MHz s účinnosťou 75 %. Preto z neho pôjde 0,5 kW alebo 500 W. Vo vzdialenosti 1 m od nej (plocha gule s polomerom 1 m je 12,57 m2) na 1 m2. m. bude mať 500 / 12,57 \u003d 39,77 W a asi 15 W na osobu, to je veľa. Induktor musí byť umiestnený zvisle, pred zapnutím pece naň nasadiť uzemnený tieniaci uzáver, proces sledovať z diaľky a po dokončení pec okamžite vypnúť. Pri frekvencii 1 MHz sa PES zníži o faktor 900 a tienenú tlmivku možno prevádzkovať bez špeciálnych opatrení.

SHF - ultravysoké frekvencie. V rádiovej elektronike sa o mikrovlnách uvažuje s tzv. Q-pásmo, ale podľa fyziológie mikrovlnky začína na cca 120 MHz. Dôvodom je elektrický indukčný ohrev bunkovej plazmy a rezonančné javy v organických molekulách. Mikrovlnná rúra má špecificky nasmerovaný biologický účinok s dlhodobými následkami. Stačí získať 10-30 mW po dobu pol hodiny, aby sa podkopalo zdravie a / alebo reprodukčná kapacita. Individuálna citlivosť na mikrovlny je veľmi variabilná; pri práci s ním musíte pravidelne absolvovať špeciálne lekárske vyšetrenie.

Je veľmi ťažké zastaviť mikrovlnné žiarenie, ako hovoria profesionáli, „saje“ cez najmenšiu trhlinu na obrazovke alebo pri najmenšom narušení kvality pôdy. Efektívny boj s mikrovlnným žiarením zariadenia je možné len na úrovni jeho návrhu vysokokvalifikovanými odborníkmi.

Najdôležitejšou časťou indukčnej pece je jej ohrievacia cievka, induktor. Pre domáce kachle pôjde tlmivka z holej medenej rúrky s priemerom 10 mm alebo holá medená zbernica s prierezom aspoň 10 metrov štvorcových do výkonu 3 kW. mm. Vnútorný priemer tlmivky je 80-150 mm, počet závitov je 8-10. Závity by sa nemali dotýkať, vzdialenosť medzi nimi je 5-7 mm. Žiadna časť induktora by sa tiež nemala dotýkať jeho obrazovky; minimálna vzdialenosť je 50 mm. Preto, aby sa vedenie cievky dostalo ku generátoru, je potrebné zabezpečiť okno na obrazovke, ktoré nezasahuje do jeho odstránenia / inštalácie.

Tlmivky priemyselných pecí sú chladené vodou alebo nemrznúcou zmesou, ale pri výkone do 3 kW vyššie opísaná tlmivka nevyžaduje nútené chladenie, keď je prevádzkovaná do 20-30 minút. Zároveň sa však veľmi zahrieva a vodný kameň na medi prudko znižuje účinnosť pece až do straty jej účinnosti. Nie je možné vyrobiť kvapalinou chladený induktor sami, takže ho bude potrebné z času na čas zmeniť. Nemožno použiť nútené chladenie vzduchom: plastové alebo kovové puzdro ventilátora v blízkosti cievky „pritiahne“ EMP k sebe, prehreje sa a účinnosť pece klesne.

Poznámka: pre porovnanie - induktor do taviacej pece na 150 kg ocele je ohnutý z medené potrubie Vonkajší priemer 40 mm a vnútorný priemer 30 mm. Počet závitov je 7, priemer cievky vo vnútri je 400 mm, výška je tiež 400 mm. Na jeho nahromadenie v nulovom režime je potrebných 15-20 kW v prítomnosti uzavretého chladiaceho okruhu s destilovanou vodou.

Generátor

Druhou hlavnou časťou pece je alternátor. Nemá cenu skúšať vyrobiť indukčnú pec bez znalosti základov rádioelektroniky aspoň na úrovni stredne skúseného rádioamatéra. Prevádzkujte - tiež, pretože ak kachle nie sú pod kontrolou počítača, môžete ich nastaviť do režimu iba nahmataním okruhu.

Pri výbere obvodu generátora by ste sa mali všetkými možnými spôsobmi vyhnúť riešeniam, ktoré poskytujú tvrdé prúdové spektrum. Ako antipríklad uvádzame celkom bežný obvod založený na tyristorovom spínači, pozri obr. vyššie. Výpočet, ktorý má odborník k dispozícii podľa priloženého oscilogramu od autora ukazuje, že PES pri frekvenciách nad 120 MHz z takto napájanej tlmivky presahuje 1 W/kv. m vo vzdialenosti 2,5 m od inštalácie. Zabijácka jednoduchosť, nič nepovieš.

Ako nostalgickú zaujímavosť uvádzame aj schému starodávneho lampového generátora, viď obr. napravo. Tie vyrábali sovietski rádioamatéri ešte v 50. rokoch, obr. napravo. Nastavenie do režimu - vzduchovým kondenzátorom s premenlivou kapacitou C, s medzerou medzi platňami minimálne 3 mm. Funguje iba v nulovom režime. Indikátor ladenia je neónová žiarovka L. Charakteristickým znakom obvodu je veľmi mäkké, „elektrónkové“ spektrum žiarenia, takže tento generátor môžete používať bez špeciálnych opatrení. Ale - žiaľ! - lampy k nemu teraz nenájdete a pri výkone v tlmivke cca 500 W je spotreba energie zo siete viac ako 2 kW.

Poznámka: frekvencia 27,12 MHz uvedená v diagrame nie je optimálna, bola zvolená z dôvodov elektromagnetickej kompatibility. V ZSSR to bola voľná („odpadková“) frekvencia, na ktorú nebolo potrebné povolenie, pokiaľ zariadenie nikomu nerušilo. Vo všeobecnosti môže C prestavať generátor v pomerne širokom rozsahu.

Na nasledujúcom obr. vľavo - najjednoduchší generátor so samobudením. L2 - induktor; L1 - cievka spätná väzba, 2 závity smaltovaného drôtu s priemerom 1,2-1,5 mm; L3 - prázdny alebo nabitý. Vlastná kapacita tlmivky sa používa ako kapacita slučky, takže tento obvod nevyžaduje ladenie, automaticky prejde do režimu nula. Spektrum je mäkké, ale ak je fázovanie L1 nesprávne, tranzistor okamžite vyhorí, pretože. je v aktívnom režime s jednosmerným skratom v kolektorovom obvode.

Tranzistor sa tiež môže jednoducho spáliť zmenou vonkajšej teploty alebo samozahrievaním kryštálu - nie sú poskytnuté žiadne opatrenia na stabilizáciu jeho režimu. Vo všeobecnosti, ak sa vám niekde povaľuje starý KT825 alebo podobne, môžete začať experimentovať s indukčným ohrevom z tejto schémy. Tranzistor musí byť inštalovaný na radiátore s plochou najmenej 400 metrov štvorcových. vidieť s prúdením vzduchu z počítača alebo podobného ventilátora. Úprava kapacity v tlmivke, do 0,3 kW - zmenou napájacieho napätia v rozsahu 6-24 V. Jej zdroj musí poskytovať prúd minimálne 25 A. Stratový výkon rezistorov základného deliča napätia je pri najmenej 5 W.

Ďalšia schéma. ryža. vpravo - multivibrátor s indukčným zaťažením na výkonných tranzistoroch s efektom poľa (450 V Uk, najmenej 25 A Ik). Vďaka použitiu kapacity v obvode oscilačného obvodu poskytuje pomerne mäkké spektrum, ale mimo režimu, preto je vhodný na ohrev dielov do 1 kg na kalenie / temperovanie. Hlavná nevýhoda obvody - vysoké náklady na komponenty, výkonné poľné zariadenia a vysokorýchlostné (medzná frekvencia najmenej 200 kHz) vysokonapäťové diódy v ich základných obvodoch. Bipolárne výkonové tranzistory v tomto obvode nefungujú, prehrievajú sa a vyhoria. Radiátor je tu rovnaký ako v predchádzajúcom prípade, ale prúdenie vzduchu už nie je potrebné.

Nasledujúca schéma už tvrdí, že je univerzálna, s výkonom do 1 kW. Jedná sa o push-pull generátor s nezávislým budením a premostenou tlmivkou. Umožňuje vám pracovať v režime 2-3 alebo v režime plošného vykurovania; frekvencia je regulovaná premenným odporom R2 a frekvenčné rozsahy sú prepínané kondenzátormi C1 a C2, od 10 kHz do 10 MHz. Pre prvý rozsah (10-30 kHz) by sa kapacita kondenzátorov C4-C7 mala zvýšiť na 6,8 uF.

Transformátor medzi kaskádami je na feritovom prstenci s plochou prierezu magnetického obvodu od 2 m2. pozri Vinutia - zo smaltovaného drôtu 0,8-1,2 mm. Tranzistorový chladič - 400 m2. pozri štyri s prietokom vzduchu. Prúd v induktore je takmer sínusový, takže spektrum žiarenia je mäkké a nie sú potrebné žiadne dodatočné ochranné opatrenia pri všetkých prevádzkových frekvenciách za predpokladu, že po 2 dňoch 3. pracuje až 30 minút denne.

Video: domáci indukčný ohrievač v práci

Indukčné kotly

indukcia teplovodné kotly, bezpochyby nahradí kotly s vykurovacími telesami všade tam, kde je elektrina lacnejšia ako iné druhy paliva. Ale ich nepopierateľné zásluhy z nich vzniklo aj množstvo domácich produktov, z ktorých špecialista niekedy doslova stojí dupkom.

Povedzme tento dizajn: propylénové potrubie s tečúcou vodou obklopuje induktor a je napájaný zváracím vysokofrekvenčným meničom 15-25 A. Možnosť - dutý bagel (torus) je vyrobený zo žiaruvzdorného plastu, cez dýzy prechádza voda a napr. ohrev je obalený pneumatikou, ktorá tvorí induktor zvinutý do krúžku .

EMF prenesie svoju energiu do studne s vodou; má dobrú elektrickú vodivosť a anomálne vysokú (80) dielektrickú konštantu. Pamätajte, ako kvapky vlhkosti zostávajúce na riade vystreľujú v mikrovlnnej rúre.

Po prvé, na plnohodnotné vykurovanie bytu alebo v zime je potrebných najmenej 20 kW tepla so starostlivou izoláciou zvonku. 25 A pri 220 V dáva len 5,5 kW (a koľko táto elektrina stojí podľa našich taríf?) Pri 100% účinnosti. Dobre, povedzme, že sme vo Fínsku, kde je elektrina lacnejšia ako plyn. Ale limit spotreby na bývanie je stále 10 kW a za bustu musíte zaplatiť zvýšenú sadzbu. A rozvody bytu nevydržia 20 kW, z rozvodne musíte vytiahnuť samostatný podávač. Čo by taká práca stála? Ak majú elektrikári ešte ďaleko k tomu, aby okres premohli a povolia.

Potom samotný výmenník tepla. Musí to byť buď masívny kovový, potom bude fungovať iba indukčný ohrev kovu, alebo vyrobený z plastu s nízkymi dielektrickými stratami (propylén, mimochodom, nie je jedným z nich, vhodný je iba drahý fluoroplast), potom bude voda priamo absorbovať energiu EMF. V každom prípade sa však ukazuje, že induktor ohrieva celý objem výmenníka tepla a iba jeho vnútorný povrch odovzdáva teplo vode.

Výsledkom je, že za cenu množstva práce s rizikom pre zdravie získame kotol s účinnosťou jaskynného ohňa.

Priemyselný indukčný vykurovací kotol je usporiadaný úplne iným spôsobom: jednoduchý, ale nerealizovateľný doma, pozri obr. napravo:

Masívny medený induktor je pripojený priamo k sieti.
Jeho EMF je tiež vyhrievaný masívnym kovovým labyrintovým výmenníkom tepla vyrobeným z feromagnetického kovu.
Labyrint súčasne izoluje induktor od vody.

Takýto kotol stojí niekoľkonásobne viac ako bežný kotol s vykurovacím telesom a je vhodný na inštaláciu iba na plastové potrubia, ale na oplátku poskytuje veľa výhod:

Nikdy nevyhorí - nie je v ňom horúca elektrická špirála.
Masívny labyrint spoľahlivo tieni tlmivku: PES v bezprostrednej blízkosti 30 kW indukčného kotla je nulový.
Účinnosť - viac ako 99,5%
Je to absolútne bezpečné: vlastná časová konštanta cievky s veľkou indukčnosťou je viac ako 0,5 s, čo je 10-30 krát dlhšie ako vypínací čas RCD alebo stroja. Urýchľuje ho aj „spätný ráz“ od proces prechodu pri poruche indukčnosti na puzdre.
Samotné zlyhanie v dôsledku „dubnosti“ konštrukcie je mimoriadne nepravdepodobné.
Nevyžaduje samostatné uzemnenie.
Ľahostajný k úderu blesku; nedokáže napáliť masívnu cievku.
Veľká labyrintová plocha zaisťuje efektívnu výmenu tepla s minimálnym teplotným spádom, čo takmer eliminuje tvorbu vodného kameňa.
Veľká životnosť a jednoduchosť použitia: indukčný kotol spolu s hydromagnetickým systémom (HMS) a filtrom žumpy funguje bez údržby minimálne 30 rokov.

O domácich kotloch na zásobovanie teplou vodou

Tu na obr. schéma indukčného ohrievača s nízkym výkonom pre Systémy TÚV so zásobnou nádržou. V jadre akékoľvek výkonový transformátor pri 0,5-1,5 kW s primárnym vinutím 220 V. Veľmi vhodné sú duálne transformátory zo starých trubicových farebných televízorov - „rakvy“ na dvojtyčovom magnetickom jadre typu PL.

Sekundárne vinutie sa z takého odstráni, primárne sa navinie na jednu tyč, čím sa zvýši počet jeho závitov, aby fungoval v režime blízkom skratu (skratu) v sekundáre. Samotné sekundárne vinutie je voda v kolene tvaru U z rúrky prekrývajúcej ďalšiu tyč. Plastové potrubie alebo kov - na priemyselnej frekvencii nezáleží, ale kov musí byť izolovaný od zvyšku systému dielektrické vložky, ako je znázornené na obrázku, takže sekundárny prúd je uzavretý iba cez vodu.

V každom prípade je takýto ohrievač vody nebezpečný: možný únik susedí s vinutím pod sieťovým napätím. Ak podstúpime takéto riziko, potom v magnetickom obvode je potrebné vyvŕtať otvor pre uzemňovaciu skrutku a predovšetkým pevne do zeme, uzemniť transformátor a nádrž oceľovou zbernicou s rozlohou najmenej 1,5 m2. . pozri (nie mm štvorcových!).

Ďalej sa transformátor (mal by byť umiestnený priamo pod nádržou), s pripojeným sieťovým vodičom s dvojitou izoláciou, uzemňovacou elektródou a cievkou na ohrev vody, nalial do jednej „bábiky“ silikónový tmel ako motor akváriového filtračného čerpadla. Nakoniec je veľmi žiaduce pripojiť celú jednotku k sieti prostredníctvom vysokorýchlostného elektronického RCD.

Video: „indukčný“ kotol na báze dlaždíc pre domácnosť

Induktor v kuchyni

Indukčné varné dosky do kuchyne sa udomácnili, pozri obr. Podľa princípu činnosti ide o rovnaký indukčný sporák, iba dno akejkoľvek kovovej varnej nádoby funguje ako skratované sekundárne vinutie, pozri obr. vpravo, a to nielen z feromagnetického materiálu, ako často píšu ľudia, ktorí to nevedia. Len hliníkový riad vypadne z používania; lekári dokázali, že voľný hliník je karcinogén a meď a cín sa už dlho nepoužívajú kvôli toxicite.

Indukčný varič pre domácnosť je produktom doby špičkových technológií, hoci jeho myšlienka sa zrodila súčasne s indukciou taviace pece. Po prvé, na izoláciu induktora od varenia bolo potrebné silné, odolné, hygienické dielektrikum bez EMF. Vhodné sklokeramické kompozity sa vyrábajú relatívne nedávno a horná doska sporáka predstavuje významnú časť jeho nákladov.

Potom sú všetky nádoby na varenie iné a ich obsah ich mení. elektrické parametre a režimy varenia sú tiež odlišné. Opatrné skrútenie rukovätí do požadovaného módu tu a špecialista neurobí, potrebujete vysoko výkonný mikrokontrolér. Nakoniec musí byť prúd v induktore hygienické požiadavkyčistá sínusoida a jej hodnota a frekvencia by sa mala komplexne meniť podľa stupňa pripravenosti pokrmu. To znamená, že generátor musí mať generovanie digitálneho výstupného prúdu, riadený rovnakým mikrokontrolérom.

Nemá zmysel vyrábať kuchynský indukčný sporák sami: len za elektronické komponenty za maloobchodné ceny to bude stáť viac peňazí ako za hotovú dobrú dlaždicu. A stále je ťažké spravovať tieto zariadenia: kto ich má, vie, koľko tlačidiel alebo senzorov je tam s nápismi: „Stew“, „Roast“ atď. Autor tohto článku videl dlaždicu so slovami „Navy Borscht“ a „Pretanière Soup“ uvedené samostatne.

Indukčné sporáky však majú oproti iným mnoho výhod:

Takmer nula, na rozdiel od mikrovlniek, PES, si na túto dlaždicu sadnite aj sami.
Možnosť programovania na prípravu tých najzložitejších jedál.
Roztopenie čokolády, roztopenie rybieho a vtáčieho tuku, vytvorenie karamelu bez najmenších známok pripálenia.
Vysoká ekonomická účinnosť vďaka rýchlemu ohrevu a takmer úplnej koncentrácii tepla v nádobe.

K poslednému bodu: pozrite sa na obr. vpravo sú grafy ohrevu varenia na indukčnom variči a plynovom horáku. Tí, ktorí sú oboznámení s integráciou, okamžite pochopia, že induktor je o 15-20% úspornejší a nedá sa porovnávať s liatinovou „palacinkou“. Náklady na energiu pri varení väčšiny jedál na indukčnom variči sú porovnateľné s plynovým sporákom a ešte menej na dusenie a varenie hustých polievok. Induktor je stále nižší ako plyn iba počas pečenia, keď je potrebné rovnomerné zahrievanie zo všetkých strán.