Tinkers’ construct/металлургия

Плюсы и минусы индукционной плиты

Плюсы

• Скорость разогрева. При индукции тепло передается непосредственно на посуду. Поэтому пища нагревается, а вода закипает намного быстрее. Сравнительные тесты разных варочных панелей показали, что индукционные в среднем доводят до кипения 6 литров воды на 2–4 минуты быстрее конкурентов других типов .
• Безопасность. Поскольку поверхность плиты не нагревается, риск травмы или случайного возгорания сводится к минимуму. Это особенно актуально, если в доме есть дети или животные.
• Контроль температуры. Благодаря индукции регулировать температуру готовки можно точнее. При выключении теплообмен сразу прекращается, так что вероятность выкипания или подгорания минимальна.
• Легкая очистка. Как и традиционные электрические варочные панели, индукционные имеют гладкую стеклянную поверхность. Поскольку они не нагреваются, брызги или кусочки еды не пригорают.
• Энергоэффективность. Эти модели не нагревают воздух вокруг посуды, поэтому полезное тепло не теряется. КПД индукционных плит самый высокий — они способны передавать до 90% электромагнитной энергии . Для газовых и электроплит этот диапазон составляет от 30% до 70% в зависимости от модели.

Минусы

• Шум. При работе индукционных плит может возникать негромкое жужжание или гудение. Обычно это связано с типом посуды, которая используется. Более легкие сковороды из нержавеющей стали могут производить больше шума, чем тяжелые.
• Зависимость от размера. Варочная панель не включится, если поставить на конфорку посуду меньшим диаметром. Обычно производители рекомендуют закрывать не менее 60–70% ее площади.
• Работа с кардиостимуляторами. Прямого запрета на использование индукционных плит для людей с кардиостимуляторами нет, но существует ряд исследований о влиянии магнитного поля на работу таких устройств . Для уменьшения возможных рисков производители рекомендуют выдерживать расстояние не менее 60 см .
• Специальная посуда . Покупка индукционной плиты потребует замены кухонной утвари.

Устройство газовой горелки

Конструкция газовой горелки может существенно отличаться. Все зависит от особенностей конкретной модели. К особенностям создаваемой конструкции можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Важным моментом назовем то, каким образом крепится баллон. В некоторых случаях он съемный, в других одноразовый или стационарный. От этого во многом зависят особенности применения устройства.
2. Во время работы горит именно газ. Подается он под давлением из баллона. Топливо может быть представлено бутановой, газовой и пропановой смесью.
3. Газ подается в сопло и поджигается. В результате создается поток огня, который нагревает материал до требуемой температуры. Температура пламени может регулироваться, для чего изменяется количество подаваемого газа.
4. Пламя газовой горелки обжигает материал, за счет чего он становится более мягким. Разный газ применяется для нагрева поверхности для разной температуры.
5. Некоторые варианты исполнения горелок имеют конструкцию, за счет которой длина пламени регулируется для обеспечения наиболее благоприятных условий работы. Регулировка проводится достаточно просто: при неизменном давлении меняется диаметр отверстия сопла, за счет чего газ выкидывается на различное расстояние и меняется длина пламени.

Устройство газовой горелки

На сегодняшний день довольно большое распространение получила самодельная газовая горелка. Это связано с тем, что конструкция проста, проблем с ее изготовлением, как правило, не возникает.

Индукционная печь из сварочного инвертора – приспособление для плавки металла и для нагрева теплоносителя в системе отопления

Идея использования такой индукционной установки в качестве плавильной печи металла во многом позволяет применить ее и в качестве котла отопления для небольшого помещения.

Преимуществом такого применения является:

• В отличие от плавки металла при наличии постоянно циркулирующего теплоносителя система не подвергается перегреву;
• Постоянная вибрация в электромагнитном поле не позволяет оседать на стенках нагревательной камеры отложениям, сужающим просвет;
• Принципиально схема без резьбовых соединений с прокладками и муфтами исключает возможность протечек;
• Установка практически бесшумна в отличие от других типов отопительных котлов;
• Сама установка без традиционных ТЭН-ов, имеет больший ресурс работы и высокую надежность;
• Нет выбросов продуктов сгорания, риск отравления продуктами горения топлива сведен к нулю.

Практическая составляющая процесса создания оборудования для обогрева помещения при помощи индукционной печи из инверторного сварочного аппарата состоит из следующих шагов.

• Для изготовления корпуса подбирается пластиковая труба с толстыми стенками и предназначенную, для использования в трубопроводах с высокой температурой и под высоким давлением;
• Для того чтобы металлический наполнитель постоянно находится в полости нагревателя изготавливаются две крышки с сеткой, чтобы через нее не вываливался наполнитель.
• В качестве наполнителя подбирается стальная проволока диаметром 5-8 мм, и режется кусочками длиной 50-70 мм.
• Отрезками проволоки заполняется корпус трубы и подсоединяется к системе.

Принцип работы этого устройства состоит в следующем:

• Индуктор из медной проволоки диаметром 2-3 мм с 90 – 110 витками устанавливается снаружи корпуса из пластиковой трубы;
• Корпус заполняется теплоносителем;
• При включении инвертора ток поступает на индуктор;
• В спирали индуктора образуются вихревые потоки, которые начинают воздействовать на кристаллическую решетку металла внутри корпуса;
• Отрезки металлической проволоки начинают нагреваться и нагревать теплоноситель;
• Поток теплоносителя после нагревания начинает движение, нагретый теплоноситель замещается холодным.

Такая принципиальная схема системы отопления на индукционном нагревательном элементе в практическом исполнении имеет один существенный недостаток – теплоноситель должен постоянно проталкиваться напором. Для этого в систему должен быть обязательно включен циркуляционный насос. Кроме того, рекомендуется установить и дополнительно датчик температуры это позволит контролировать теплоноситель и защитить котел от перегрева.

https://youtube.com/watch?v=Jv-jSs_DVz4

Принцип работы индукционной печи

Нагревание металла, помещённого внутрь устройства, происходит путём перехода электромагнитных импульсов в энергию тепла. Электромагнитные импульсы вырабатываются катушкой с витками из медной проволоки или трубы.

Схема индукционной печи и схемы проведения нагрева

При подключении устройства через катушку начинает проходить электрический ток, а вокруг появляется электрическое поле со временем меняющее своё направление. Впервые работоспособность такой установки была описана Джеймсом Максвеллом.

Объект, который нужно нагреть, необходимо поместить внутрь катушки или недалеко от неё. Целевой предмет будет пронизываться потоком магнитной индукции, а внутри появится магнитное поле вихревого типа. Таким образом, индукционная энергия перейдёт в тепловую.

Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагрев невозможен без использования трех основных элементов:

• индуктора;
• генератора;
• нагревательного элемента.

Индуктор представляет собой катушку, обычно выполненную из медной проволоки, с ее помощью генерируют магнитное поле. Генератор переменного тока используют для получения высокочастотного потока из стандартного потока домашней электросети с частотой 50 Гц.

В качестве нагревательного элемента применяется металлический предмет, способный поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля. Если правильно соединить эти элементы, можно получить высокопроизводительный прибор, который прекрасно подходит для подогрева жидкого теплоносителя и отопления дома.

Галерея изображенийНезависимо от конструктивной сложности, габаритов и решаемых задач основными его компонентами являются индуктор, генератор вихревых токов и нагревательный элементНесомненным преимуществом индукционных нагревателей является быстрый разогрев при существенно более низких потребностях в электроэнергии по сравнению с другими нагревающими приборамиВеским минусом индукционных нагревателей признают обязательную необходимость в наличии источника энергии. Без электричества прибор совершенно бесполезенЕсли самодельный индукционный нагреватель установить на металлический отопительный трубопровод, то он будет не только эффективно греть теплоноситель, но и стимулировать движение нагретой жидкости по контуруДля того чтобы инвертор нормально работал в схеме с индукционной катушкой, его подключают через терморегулятор. К выходам подключают выпрямительные диоды, иначе система будет работать как электромагнит, а не как индукционный нагревательСамым простым генератором индукционных токов для самодельного нагревателя послужит инвертор, применяемый обычно в электросваркеИндукционную катушку, вырабатывающую вихревые токи, подключают к полюсам инвертора, при включении которого в сеть сразу начинает генерироваться тепловая энергияПринцип индукции применяется не только в подготовке теплоносителя и нагреве санитарной воды для гигиенических целей. Он используется в плавке металловСборка простейшего индукционного нагревателяБыстрое разогревание вихревыми токамиОбязательный доступ к источнику энергииНагрев металлической трубкиМодернизация обычного инвертораИспользование инвертора в качестве генератораТочки подключения индукционной катушкиПрименение индукции в плавке металлов

С помощью генератора электрический ток с необходимыми характеристиками подается на индуктор, т.е. на медную катушку. При прохождении через нее поток заряженных частиц формирует магнитное поле.

Принцип действия индукционных нагревателей основан на возникновении электротоков внутри проводников, появляющихся под воздействием магнитных полей

Особенность поля состоит в том, что оно обладает способностью на высоких частотах изменять направление электромагнитных волн. Если в это поле поместить какой-нибудь металлический предмет, он начнет нагреваться без непосредственного контакта с индуктором под воздействием созданных вихревых токов.

Высокочастотный электрический ток, поступающий от инвертора к индукционной катушке, создает магнитное поле с постоянно изменяющимся вектором магнитных волн. Помещенный в это поле металл быстро разогревается

Отсутствие контакта позволяет сделать потери энергии при переходе из одного вида в другой ничтожными, чем и объясняется повышенный КПД индукционных котлов.

Чтобы подогреть воду для отопительного контура, достаточно обеспечить ее контакт с металлическим нагревателем. Часто в качестве нагревательного элемента используют металлическую трубу, через которую просто пропускают поток воды. Вода попутно охлаждает нагреватель, что значительно увеличивает срок его службы.

Электромагнит индукционного прибора получают путем намотки проволоки вокруг сердечника из ферромагнита. Полученная в результате катушка индукции разогревается и передает тепло нагреваемому телу или протекающему рядом теплоносителю через теплообменник

Виды нагревателей

Нагреватели широко распространены на территории нашей страны, а конкретный масштаб устройств варьируется от потребителя к потребителю. Понятно, что самостоятельно собрать высокотехнологичный индукционный нагреватель вряд ли получится, поэтому в статье предлагаются альтернативные варианты.

Своими руками изготавливаются такие приборы, как:

• Печки для расплавления металла.
• Электрические плитки, использующиеся для приготовления еды.
• Устройства для подогрева теплоносителя отопительной системы.

Обратите внимание на то, что изготовление индукционных нагревателей должно производиться строго в соответствии со всеми нормами и правилами, установленными государственными регламентами, касающимися безопасности жизнедеятельности

Перед началом работы над прибором следует ознакомиться с Гостами и прочими документами, а также пролистать ПУЭ. Помните, что устройство, за контейнер которого выходит напряжение, является не безопасным и запрещенным к эксплуатации.

Устройство

• Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:
• генератор переменного тока высокой частоты;
• индуктор – спиралевидная обмотка из медной проволоки или трубки, выполненная своими руками;
• тигель.

Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с переменным вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектору и проходящие по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигель, при этом нагревая его до температуры плавления.

Достоинства индукционной печи:

• быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
• направленность нагрева – греется только металл, а не вся установка;
• высокая скорость плавления и однородность расплава;
• отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
• установка экологически чиста и безопасна.

В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

Печь для плавки металла на сварочном инверторе

Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора.

Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков – от 7 до 12, в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызывать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой.

Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкание вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы.

Использование плавильни

Чтобы использовать плавильню, нужно залить в цистерну лаву и положить нужные для переплавки руды, слитки, блоки, а также литейные формы в контроллер или вручную скинуть в плавильню. Также можно переплавлять поврежденные руды, а также пыли из сторонних модов (например, Thermal Expansion или Ex Nihilo). После того, как вы положите то, что вам нужно в плавильню, плавильня начнет нагреваться и переплавит содержимое в жидкость. Переплавлять можно: слитки, руды, блоки. После того, как металлы переплавятся, их можно залить в литейные формы или в металлургический бассейн.

Для расплавления тугоплавких металов, для которых не хватает 1000 градусов цельсия от лавы, нужно залить другое горючее, которое можно посмотреть в JEI. В выделенном квадрате, на картинке #1 показаны 2 элемента, сверху и снизу, сверху показана температура плавления ресурса, а снизу жидкость на которой можно плавить ресурсы. Так же более высокая температура жидкости повышает скорость плавления.

Сплавы

С помощью плавильни появляется возможность делать сплавы. Чтобы сделать сплав нужно расплавить определённое количество одних ресурсов и определённое количество других ресурсов. В зависимости от количества ресурсов требуемых для создания сплава получится определённое количество сплава (например, для алюминиевой латуни нужно 3 алюминия и 1 медь в итоге мы получим 4 алюминиевой латуни). Различные сплавы отличаются прочностью, модификаторами и некоторыми другими характеристиками. Некоторые сплавы используются не только для инструментов (например алюминиевая латунь нужна для создания литейных форм). Среди всех материалов самым быстрым является Кобальт. Самым прочным Манулин.

Список сплавов

Всего в моде есть шесть сплавов. Это: бронза, алюминиевая латунь, алюмит, маньюллин, свиное железо и слизесталь.

Бытовое применение печей

В быту такие устройства используются достаточно редко, хотя подобные технологии можно встретить в отопительных системах. Их можно увидеть в форме микроволновых печей, электрических духовок и индукционных плит. В среде новых технологий данная разработка нашла широкое применение. К примеру, использование вихревых индукционных токов в индукционных плитах позволяет готовить огромное разнообразие блюд. Так как для разогрева им требуется очень мало времени, конфорку нельзя включить, если на ней ничего не стоит. Однако для использования таких особых и полезных плит требуется специальная посуда.

Сборка индукционного нагревателя

Работы по изготовлению нагревателя производятся в несколько этапов:

1. Порезать проволоку из нержавейки на части длиной примерно 5-7 мм. На дно трубы из пластика поместить металлическую сетку и наполнить все свободное пространство внутри нарезанными кусочками проволоки. Затем закрыть трубу с той и другой стороны.
2. Далее нужно сделать индукционную катушку. Для этого подготовленную трубу аккуратно и с равными промежутками обмотать медной проволокой. Должно получиться не менее 90-100 витков проволоки.
3. Подготовленное устройство можно встроить в любом месте системы отопления. Устройство подключается к инвертору внешней обмоткой из медной проволоки. Для прокачки воды встраивается циркулирующий насос. Обязательно нужно произвести работы по электроизоляции устройства. Не стоит забывать и о тепловой изоляции нагревателя специальным материалом. Без теплоизоляции КПД системы будет значительно ниже.

Себестоимость самодельного индукционного котла довольно небольшая. Но все же для его изготовления необходим опыт подобных работ, а также хотя бы небольшие технические знания в данной области. Если же все работы проводятся аккуратно и в соответствии с рекомендациями, такое устройство будет работать бесперебойно, с неплохой отдачей тепла. Возможно, что оно получится несколько неказистым на вид, но от этого нагреватель не станет функционировать хуже.

Нюансы

1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов, внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3), при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости, является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве теплообменника используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
6. Если площадь дома значительна, то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе, который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
10. , при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

Устройство индукционного котла для отопления частного дома

Оборудование предназначено для преобразования электроэнергии в тепловую энергию с помощью аппарата.

Индукционные агрегаты способны быстро увеличить температуру теплоносителя в отличие от ТЭНов

Важной частью устройства является трансформатор (индуктор), который состоит из двух видов обмотки

Внутри образуется ток, который имеет вихревой тип, затем энергия поступает на короткозамкнутый виток, служащий одновременно корпусом. Когда вторичная обмотка получает достаточное количество энергии, которая мгновенно преобразуется в тепло, нагревающее теплоноситель.

Индуктор

Данный элемент является важным компонентом устройства, в котором появляется переменное магнитное поле, состоит устройство из двух типов обмотки — первичной и вторичной. Выполняется из нержавеющей проволоки на пластиковом корпусе. Подобный способ увеличивает эффективность и производительность агрегата. Чтобы сделать корпус аппарата потребуется толстая пластиковая труба диаметром 5 сантиметров. Она послужит для основы индукционной катушки и будет частью теплопровода.

Инвертор

Этот компонент принимает бытовой тип электроэнергии и преобразовывает в ток высокой частоты. После чего энергия поступает на первичную обмотку индуктора.

Нагревательный элемент

Для заготовки понадобится две металлические трубы, которые имеют диаметр 2.5 см. Изделия следует сварить между собой, сделав форму детали круглой. Механизм будет служить не только нагревательным элементом, но и сердечником котла.

Фото 1. Индукционный котел, сделанный своими руками. Внутри конструкции расположен нагревательный элемент.

Патрубки

Один патрубок служит для поступления теплоносителя в котёл, второй для подачи нагретой воды в систему отопления.

Справка. Принцип расчёта индуктора зависит от необходимой мощности котла для обогрева помещения. Формула расчёта: 1 кВт на 10 квадратных метров площади помещения, при высоте потолков, не превышающих трёх метров. Например, помещение общей площадью 160 м

2

отопит индукционный котёл с мощностью 16 кВт.

Индукционная печь на транзисторах – схема изготовления и подключения

На сегодняшний день существует несколько популярных схем изготовления индукционной печи на полевых транзисторах. Эти схемы во многом схожи со схемами бытовых сварочных инверторов, в них также используются полевые транзисторы и пленочные конденсаторы, а в качестве системы охлаждения медные или латунные радиаторы или кулер для обдува воздухом. Так что для тех кто не ищет легких путей и готов поработать паяльником схема сборки источника питания для индуктора выглядит следующим образом:

• в схеме участвуют два полевых транзистора IRFZ44V;
• два диода UF4007 или UF4001;
• резистор 470 Ом, 1 вт;
• конденсаторы разной мощности – 1 мкФ – 3 шт, 220 нФ – 4 шт, 470 нФ – 1 шт, 330 нФ – 1 шт;
• эмалевый медный провод 1,2 мм – для обмотки ферритовых колец и такие же провода диаметром 2 мм.
• В качестве дроссельных колец можно использовать ферритовые кольца от старых приемников или блоков питания компьютеров.
• В качестве радиаторов используются латунные или медные пластины большой площади и большим количеством оребрения;
• В качестве прокладочных шайб используются резиновые кольца и шайбы из тонкого текстолита или гетинакса.

Первым этапом работы выступает изготовление дросселя – на кольцо из феррита наматывается проволока диаметром 1,2 мм. Оптимальным считается намотка 7-15 витков проволоки с одинаковым расстоянием между витками.

Следующим шагом выступает сборка батареи конденсаторов – при параллельном соединении батарея должна иметь мощность 4,7 мкФ.

Сам индуктор изготавливается из медной проводи диаметром 2 мм и имеет 7-8 полных витков с концами, имеющими длину ½ витка обмотки.

После соединения всех элементов в качестве источника питания используется аккумулятор напряжением 12 вольт и емкостью 7,2а/ч. При включении схемы емкости аккумулятора должно хватить на 30-40 минут работы и при этом он будет выдавать ток силой примерно 10А.

Такое устройство можно собрать самостоятельно, правда при этом, нет гарантии, что оно выдержит непрерывный режим работы, поскольку оно лишено устройства автоматического отключения при перегреве. Именно поэтому индукционная печь из сварочного инвертора намного практичнее и проще, как в изготовлении, так и в обслуживании.