Kelímková indukční pec: princip činnosti, schéma a recenze

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Vzhledem k nástupu cenově dostupných elektronických a izolačních součástek v moderní výrobě se oblast použití indukčního ohřevu stále rozšiřuje. Tato technologie se využívá nejen v metalurgii, ale také při vývoji domácích spotřebičů.

Princip indukčního ohřevu

Provoz indukční pece je založen na transformátorovém principu výměny energie. Induktor je vyroben z měděné trubky, která je následně stočena do víceotáčkové cívky. Do primárního obvodu induktoru je přiváděn střídavý proud, což vede k vytvoření střídavého magnetického pole kolem něj. Vlivem magnetického pole v tělese umístěném uvnitř induktoru vzniká elektrické pole, které následně vede k procesu zahřívání. Výkon a v souladu s tím teplo generované indukční kelímkovou tavicí pecí jsou přímo závislé na frekvenci střídavého magnetického pole. Pro efektivní provoz proto trouba potřebuje vysokofrekvenční proudy.

Použití indukčních pecí

Indukcetopení lze použít pro práci s jakýmkoliv materiálem: kovem, struskou, plynem atd. Hlavní výhodou jeho použití je bezkontaktní přenos tepla. Indukční ohřev také umožňuje dosáhnout téměř jakékoli rychlosti ohřevu - vše závisí na výkonu generátoru, který napájí pec. Tepelné ztráty při takovém vytápění jsou minimální. Maximální teplota, na kterou lze předmět v peci zahřát, je omezena pouze odporem žáruvzdorného materiálu. Proces bezkontaktního přenosu tepla na ohřívaný materiál umožňuje produkovat ohřev ve vakuovém prostředí.

Podle recenzí metalurgů je rozsah indukčních pecí poněkud omezený kvůli stávajícím nedostatkům. Nevýhody kelímkové pece zahrnují:

• vysoká cena elektrického zařízení;
• studené strusky komplikující proces rafinace;
• Snížená stabilita obložení během teplotních špiček mezi tavením.

Schéma kelímkové indukční pece

Indukční kelímková pec má následující strukturu.

Hlavním prvkem pece je kelímek (7), zakrytý víkem (1). Kelímek je umístěn uvnitř topného induktoru (3), vyrobeného ve formě víceotáčkové cívky. Cívka je měděná trubice, uvnitř které za účelem chlazení neustále cirkuluje voda. Magnetický tok z induktoru prochází magnetickými obvody (4), které jsou vyrobeny ze speciální transformátorové oceli. Otočná sestava (2) je určena pro naklápění trouby během plněníroztavená kapalina. Pec je instalována na konstrukci mello (5). Chlazení se provádí hadicemi vodního chlazení (6). K servisu trouby se používá pomocná plošina (8).

Schema kelímkové pece rovněž zahrnuje transformátor, kondenzátory, řídicí jednotku a systém čerpání plynu. Kelímková elektrická pec je napájena proudy o frekvenci 50 Hz.

Vlastnosti vnitřních konstrukčních prvků

Nejčastěji je induktor vyroben z kulaté trubky. Existují však situace, kdy kruhová měděná trubka není použitelná. V určitých případech se pro konstrukci indukční kelímkové pece používají profilované prvky, díky nimž je snížen únikový magnetický tok. Trubky induktoru jsou od sebe izolovány skelným vláknem impregnovaným speciálním lakem. Chráněné závity jsou stlačeny bloky z dielektrického materiálu. Induktor a kelímek, umístěné uvnitř cívky, jsou instalovány na paletě ze žáruvzdorných cihel nebo žáruvzdorného betonu. V průmyslových podmínkách probíhá proces výroby kelímku přímo v peci. V tomto případě je induktor ve smontovaném stavu instalován na paletě a izolován azbestem. Poté se paleta naplní žáruvzdorným práškem, který se zhutní pomocí pneumatické jednotky. Mezera mezi šablonou namontovanou na spodní straně a induktorem je vyplněna žáruvzdornými prášky.

Vyzdívka zóny nad induktorem je provedena žáruvzdornými cihlami. Objímka a odtokový žlab jsou také obloženyžáruvzdorná cihla. Práce indukční kelímkové pece probíhá v nejobtížnějších podmínkách, proto jsou na kvalitu použitých žáruvzdorných materiálů kladeny zvýšené požadavky. Trvanlivost vyzdívky je ovlivněna složením žáruvzdorné hmoty, způsobem provozu a přiváděnou frekvencí elektrického proudu. Kelímek zpravidla vydrží až 100 roztavení a poté selže.

Design vnějších prvků

Rám tavicí kelímkové pece je základna, ke které jsou připevněny všechny její prvky. U velkých průmyslových zařízení má rám podobu pevného pouzdra. Všechny části rámu musí mít vysokou pevnost v důsledku vlivu elektromagnetického pole induktoru na ně. Plášť lze za určitých podmínek ohřívat stejným způsobem jako materiál v peci. Pro snížení zahřívání je racionální vyrobit rám z nevodivých materiálů. Nicméně, protože dielektrické materiály jsou drahé, materiál rámu je obvykle ocel. Ocelová konstrukce je rozdělena do několika prvků, které jsou naopak navzájem izolované. Clony se používají ke snížení elektromagnetického pole v blízkosti rámu. Mezi induktorem a tělesem pece je instalována ochranná clona. Obrazovka je válcová a vyrobena z hliníku nebo mědi.

Otočný kloub je důležitým designovým prvkem. Hlavním požadavkem na otočný mechanismus je poskytnout sklon pro úplné odvodnění kovu. Rotační mechanismy mohou být použity různé. Malé trouby používají ruční nebo elektrickénaviják. Průmyslové pece se naklánějí pomocí nosníkového jeřábu. Velkokapacitní trouby mohou být vybaveny hydraulickým pohonem sklápění.

Víko, které zakrývá kelímkovou tavicí pec, slouží k udržení teploty uvnitř jednotky na vyšší úrovni. Vzhledem k tomu, že pec je možné zakrýt až po úplném roztavení vsázky, není použití krytu povinné.

Udělej si sám výrobu trouby

Indukční pece jsou široce používány nejen v průmyslu, ale i v každodenním životě. Můžete najít schémata pro velké množství domácích zařízení, ale některá z nich v nejlepším případě prostě nebudou fungovat a v nejhorším případě poškodí zdraví svého tvůrce. Mnoho fanoušků před takovými důsledky varuje. V každodenním životě se metoda indukčního ohřevu používá v takových zařízeních:

• kanálová pec na tavení kovů;
• kelímková indukční pec je designově nejjednodušší, a proto nejoblíbenější mezi nadšenci, soudě podle recenzí;
• kotel na ohřev vody na indukční metodě;
• indukční varné desky, které konkurují oblíbeným plynovým sporákům.

Potrubí

Tento typ pece se používá k výrobě vysoce kvalitní litiny a také k tavení duralu a speciálních neželezných slitin. Potrubní pec o výkonu do 3 kW je vyrobena nezávisle na svařovacím transformátoru, jehož frekvence odpovídá průmyslovému. Tato trouba se roztavípolotovar z bronzu nebo mědi o hmotnosti až půl kilogramu. Kanálová pec umožňuje také přetavení duralu, ale je třeba vzít v úvahu, že po tavení musí následovat proces „stárnutí“. Doba tohoto procesu může být až 2 týdny a závisí na složení slitiny.

Při výrobě pece je primární vinutí svařovacího transformátoru ponecháno beze změny a na místo sekundárního vinutí je umístěn kruhový kelímek. Nejlepším materiálem pro kelímek malé kanálové pece je elektroporcelán. Jiné možnosti nebudou fungovat kvůli nízké pevnosti a dielektrickým ztrátám. Podle amatérských metalurgů je problém v tom, že elektroporcelán není možné zpracovat vlastními silami a je velmi nepravděpodobné, že se najde vhodný prvek k prodeji. Právě kvůli vzácnému kelímku nenašla kanálová pec mezi nadšenci široké uplatnění, ačkoli tento typ pece má účinnost více než 90 %.

kelímková indukční pec

Kelímková pec vlastní výroby se používá především při čištění cenných kovů. Například rádiovým konektorem vyrobeným v Sovětském svazu můžete získat určité množství zlata z jeho kontaktů. Při použití externího ohřevu nelze tohoto výsledku dosáhnout.

Kromě těžby zlata se taková pec často používá k rovnoměrnému ohřevu kovu, což je nutné pro kvalitní kalení. Změnou polohy dílu v induktoru a úpravou jeho výkonu je možné dosáhnout požadované teploty v určité oblasti kovu. Je důležité, že použití takové pece bude docela rozpočtové, protožetéměř veškerá energie je směrována do procesu zahřívání součásti.

Indukční kotle

Indukční kotle na ohřev vody mají v budoucnu šanci nahradit konvenční kotle. Uživatelé považují vysokou cenu za nevýhodu takového ohřívače vody, ale zároveň lze při systematizaci četných recenzí rozlišit několik výhod:

• Spolehlivost. Kotel nemá elektrickou spirálu, která je slabým článkem běžného kotle.
• Účinnost téměř 100 %.
• Bezpečnost. Přístup k elektřině k tělesu kotle je nemožný kvůli konstrukčním prvkům.
• Zařízení nepotřebuje speciální uzemnění.
• Odolné proti přepětí.
• Nezmenšuje se.
• Trvalost. Kotel je schopen pracovat bez údržby cca 30 let.

Domácí kotel na teplou vodu

Základem takového ohřívače vody je výkonový transformátor o výkonu až 1,5 kW, jehož primární vinutí je dimenzováno na napětí 220 V. Perfektní je transformátor z trubkového barevného televizoru. Sekundární vinutí by mělo být odstraněno a počet závitů primárního by měl být zvýšen.

Řemeslníci radí a varují: použití takového podomácku vyrobeného zařízení není bezpečné, proto by měl být transformátor uzemněn a samotné zařízení by mělo být připojeno přes vysokorychlostní proudový chránič.

Induktor v kuchyni

Indukční varné desky již nejsouzpůsobit překvapení a jsou široce používány v každodenním životě. Provoz zařízení je založen na stejných principech jako u indukční pece, pouze s tím rozdílem, že sekundární vinutí je kovové dno nádobí.

Použití takových desek bylo možné díky tomu, že se při výrobě objevilo dielektrikum, které kromě toho, že plní úlohu izolace induktoru, musí mít také pevnostní a hygienické vlastnosti. Materiál, který splňuje všechny požadavky, se objevil relativně nedávno a jeho cena tvoří významnou část celkové ceny desky.

Uživatelé jednohlasně tvrdí: vlastní výroba indukčního vařiče nedává smysl ze dvou důvodů. Za prvé, vaření na takové varné desce vyžaduje jemné doladění pro každý typ jídla. Pro potřebné nastavení všech elektrických parametrů během procesu vaření je nutný mikrokontrolér. Druhým důvodem je cena elektronických dílů, ze kterých se sporák skládá. Celkově budou všechny prvky stát mnohem více, než je cena již hotového zařízení.

Indukční vařič má následující pozitivní vlastnosti:

• na rozdíl od mikrovlnných trub chybí záření třetích stran;
• možnost naprogramovat sporák tak, aby vyhovoval vašemu stylu vaření;
• vaření pokrmů jako karamel bez přehřívání nebo připalování;
• úspora díky efektivnímu využití topné energie.