Для організації плавки металу може використовуватися індукційна піч. Її принцип роботи було закладено у далекому 19 столітті шляхом відкриттів у фізиці. Суть його в тому, що виробляється тепло від електрики, що створює змінне магнітне поле. Отже, з електромагнітної енергії утворюється електрична, та якщо з неї – теплова.

Классификация

Якщо класифікувати індукційні печі за масштабами використання, можна виділити два типи: промислові і побутові. Однак є і такий умовний поділ:

1. Канальні. За конструкцією вони схожі на трансформатори. Індуктор у такій конструкції знаходиться навколо металу. Індукційна піч такого типу при першому запуску заливається розплавленим металом, може використовуватись металевий шаблон. Після завершення процесу сировина частково зливається, щоб залишити частину на наступну плавку.

2. Тигельні. Поширений варіант у металургійному виробництві, що використовується для обробки та плавки металів усіх видів (сталь, алюміній, магній, мідь, дорогоцінні, кольорові метали та ін.). Індукційна печі тигельна використовується і в інших галузях, наприклад, в ювелірній справі. У таких пристроях немає сердечника. Важлива перевага тигельних пристроїв – простота виконання. Тигель занурюється в індуктор для подальшого нагрівання металу. Така ємність може бути виготовлена з графіту, кераміки, сталі та інших матеріалів.

Різновид індукційних печей – канальні

Сучасні моделі тигельних індукційних печей

3. Вакуумні. Ефективний засіб видалення з розплаву різних домішок.

Цей поділ, звичайно, відноситься до промислових індукційних печей. Що стосується побутових пристроїв, вони поділяються на такі типи:

1. Для приготування їжі. Важлива характеристика таких плит – економна витрата електроенергії. До того ж, вони характеризуються підвищеним рівнем безпеки.
2. Для опалення. Невеликі опалювальні пристрої використовують у схемах систем автономного опалення.

По організації процесу можуть бути різної дії:

• непрерывного;
• полунепрерывного;
• периодического.

Тигельні пристрої

Індукційні печі без сердечника називають тигельними. Основа їхньої схеми – плавильний тигель. Його виготовляють з вогнетривкого матеріалу, встановлюють у порожнину індуктора. У тигель завантажується металевий елемент, через який проходить електромагнітна енергія.

Переваги тигельних печей:

• не використовуються проміжні нагрівальні елементи;
• в печі тигель може створюватися будь-яка атмосфера: від нейтральної до окислювальної;
• висока ефективність, забезпечена потужністю;
• слабке забруднення повітря;
• зручність та простота обслуговування;
• забезпечується швидкий перехід із одного металу на інший.

Із недоліків можна виділити низьку температуру шлаків.

Робота промислової тигельної індукційної печі

За конструкцією тигля бувають такі схеми печей тигельних:

• з холодильною;
• з графітовим;
• з металевим;
• з керамічним тиглем.

Відмінність саморобного та заводського пристрою

Багатьох цікавить, чи може бути виготовлена індукційна піч своїми руками. Адже це досить складний пристрій. Проте досить простий принцип роботи дозволяє реалізувати завдання самостійно. Досвідчені фахівці можуть створити прилад своїми руками буквально із підручних матеріалів, керуючись простими схемами. До роботи знадобляться певні знання, навички. Схеми можна використати готові.

Переваги

Розглядаючи індукційні печі, не можна не відзначити їх переваги. А вони такі:

1. Забезпечується миттєве нагрівання.
2. Створюється фокусування енергії.
3. Відсутня чад.
4. Можна змінювати ємність, частоту в межах.
5. Можна використовувати не тільки для прямого обігріву, але й використовувати як джерело для водяного контуру.
6. Теплоносієм можуть бути будь-які рідкі склади: вода, олія, антифриз та інші.
7. Економічніші за стандартні електричні нагрівачі.
8. Мають високу надійність.
9. Виготовлена індукційна піч своїми руками може використовуватися в приватних цілях і для опалення, і для ювелірних прикрас.
10. Для організації домашнього опалення не потрібне окреме приміщення, оскільки піч може встановлюватись у будь-якій кімнаті, працює безшумно.
11. Може використовуватися як основне джерело тепла або ж брати участь у комбінованій схемі за участю інших приладів.
12. Простота та надійність конструкції гарантують відсутність необхідності у сервісному обслуговуванні.
13. Прилади відповідають вимогам пожежної безпеки, не виділяють шкідливі речовини.

Особливості роботи плит

Індукційними можуть бути не лише печі, та й плити. Сьогодні на ринку побутової техніки широко представлені різноманітні варіанти виконання. І вони успішно ламають уявлення про електричні плити, як про млинці або спіралі, які розжарюються до червоного кольору.

Важлива особливість таких плит – необхідність використовувати спеціальний посуд, оскільки традиційні варіанти здебільшого не підходять. Потрібні вироби із феримагнітного сплаву. Посуд пропускає через себе магнітне поле, яке в результаті фізичних реакцій перетворюється на теплову енергію, що використовується для нагрівання продуктів, води і т. д. При цьому сам прилад не нагрівається! А коли каструля або сковорода забирається з плити, нагрівання припиняється (сердечник розмикається).

В результаті можна виділити кілька суттєвих плюсів індукційних плит:

1. ККД таких пристроїв високий – 90%. Це дуже добрий показник, якщо порівнювати з іншими варіантами підігріву їжі. Наприклад, у електричних цей параметр менший, у газових – ще менше.
2. Забезпечується висока точність контакту з поверхнею, що нагрівається. Достатньо закрити 70% робочої поверхні, щоб пристрій самостійно визначив площу обігріву та почав діяти.
3. Приготування на таких плитах прискорюється. Це позитивний момент, проте при першому знайомстві потрібно врахувати цей факт, щоб їжа не пригоріла. Їжа вода буде нагріватися моментально.
4. Виробники навмисно оснащують подібне обладнання додатковими функціями, щоб розширити їхнє застосування.
5. Якщо на таку робочу поверхню потрапляє їжа, вода або ще щось, що супроводжує приготування їжі, нічого не пригоряє, не з’являється запах.
6. Плита не нагрівається, виглядає привабливо. Може поставлятися як конструкція, що окремо стоїть, так і вбудована.
7. Не потрібні спеціальні умови догляду. Можна використовувати губку та миючий засіб.
8. Безпека експлуатації на висоті, проте панелі рекомендується розташовувати на стільниці, але не пральних, посудомийних, холодильниках та інших приладах.

На заміткуОднак слід пам’ятати, що при роботі індукційної печі людині доводиться перебувати поряд з нею, а отже, на неї діють вихрові струми, що може мати небажані наслідки. І, звичайно, для роботи з технікою буде потрібний особливий посуд, про що вже було сказано.

Конструкция

Класична індукційна піч має такий склад:

• корпус;
• индуктор;
• генератор;
• камера (якщо пристрій використовується для плавлення) або нагрівальний елемент (якщо пристрій застосовується для обігріву).

Живлення від генератора запускає струми в індуктор, що створює джерело вихрових струмів електромагнітне поле. Воно поглинається металом, у результаті він нагрівається, розплавляється (залежно потреби).

Опалювальна система

На заміткуДля організації індукційної печі своїми руками у схемі часто використовуються бюджетні варіанти зварювальних інверторів. І тут потрібно врахувати енергоспоживання такого обладнання, тому для подачі напруги знадобиться кабель перерізом 4-6 мм.².

Такі системи керуються автоматично, є закритими. Додатково потрібний насос, що забезпечує циркуляцію теплоносія. Також має бути передбачений манометр та пристосування, яке забезпечить ефективний вихід повітря із системи.

Регламентуються такі відстані:

• від стін, інших предметів – понад 30 см;
• від підлоги, стелі – 1 м.

Генератор

Індуктори в побутових умовах можуть працювати від перетворювачів різних частот або генераторів. У промислових масштабах використовують спеціальні установки. Якщо індукційна піч створюється власноруч, необхідно використовувати високочастотні генератори. При цьому обладнання має давати м’який спектр струму. Рекомендована частота – 27,12 МГц.

Индуктор

Можна використовувати різні зміни індуктора. Центральний елемент – металевий чи графітовий виріб. Навколо нього намотується провідник. Ніхромова спіраль та графітові щітки прогріваються до високих температур.

Для виготовлення індуктора краще використовувати спіраль, внутрішній діаметр її може становити 80-150 мм. Матеріалом до створення може бути ПЕВ 0,8. Число витків діаметром 10 мм може становити 8–10, відстань між якими – 5–7 мм.

Охлаждение

Щоб індукційна піч працювала ефективніше, потрібне створення охолодження. Це необхідна умова як для промислових, а й побутових пристроїв. Якщо саморобний пристрій створюється невеликої потужності, до того ж буде використовуватися нетривалі відрізки часу, тоді можна обійтися в схемі і без охолодження.

Ця функція може бути реалізована домашнім майстром, оскільки окалина на міді призводить до припинення роботи печі, отже, буде потрібно заміна індуктора.

У промислових умовах використовується повітряне в комбінації з водяним, або тільки водяне охолодження. Повітряний метод один не використовується, оскільки вентилятор може порушити процес, що призведе до зниження коефіцієнта корисної дії.

Безопасность

Якщо поруч знаходиться індукційна піч, найбільша небезпека – термічні опіки. До того ж, потрібно враховувати пожежну небезпеку приладу. Пристрої не можна переміщувати під час роботи. І особливо уважно слід ставитись до умов безпеки, якщо індукційна піч використовується у житлових будинках.

Слід розуміти, що такі прилади забезпечують нагрівання всього навколишнього простору, включаючи прилади, металеві предмети, тканини людей тощо. Якщо людина має імплантовані кардіостимулятори, це потрібно враховувати при використанні печі.

Создаем

Індукційні печі часто роблять своїми руками умільці, які займаються виготовленням виробів з металу. Для цього можна використовувати живлення від трансформатора або електромережі. Також подібні пристрої можуть бути використані для обігріву приміщень.

Створення індукційного котла своїми руками

Для збирання печі своїми руками можна використовувати високочастотний генератор. Частота його коливань, як згадувалося, може становити 27,12 МГц. Схема включає 4 зошити, а також лампу, необхідну для сигналізації про можливість старту функціонування.

Ручка конденсатора у такому пристрої знаходиться зовні. Перед складання подібної печі потрібно врахувати фактори, що впливають на швидкість плавки:

• потужність генератора;
• частота;
• вихрові втрати;
• швидкість теплопередачі.

Необхідно застосовувати лами високої потужності – до 4 штук. Для живлення використовується мережа 220 В із випрямлячем. Якщо індукційні печі використовуються для обігріву, застосовується ніхромова спіраль, для плавки – графітові щітки.

Потрібно пам’ятати, що при першому пуску не варто відразу подавати максимальну напругу, це слід робити поступово, додаючи по 12 В. При цьому потрібно стежити за транзисторами, які можуть бути тільки теплими, але не гарячими.

Итоги

Як бачимо, індукційні печі є корисним пристроєм, який знайшов широке застосування в побуті та промисловості. У першому випадку поширення цих приладів багато в чому забезпечене можливістю їх створення своїми руками. Це дозволяє власнику заощадити та отримати ефективний пристрій, який можна використовувати або для плавки металу, або для опалення приміщень.