เครื่องทำความร้อนเหนี่ยวนำงบประมาณ วิธีทำเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำด้วยมือของคุณเองจากอินเวอร์เตอร์เชื่อม

การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นวิธีการทำความร้อนแบบไม่สัมผัสด้วยกระแสความถี่สูง (RFH - การทำความร้อนด้วยความถี่วิทยุ, การทำความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุ) ของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

คำอธิบายของวิธีการ

การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำคือการทำความร้อนของวัสดุ กระแสไฟฟ้าซึ่งถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กสลับ ด้วยเหตุนี้ นี่คือการให้ความร้อนของผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุนำไฟฟ้า (ตัวนำ) โดยสนามแม่เหล็กของตัวเหนี่ยวนำ (แหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กสลับ) การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำดำเนินการดังนี้ ชิ้นงานที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (โลหะ กราไฟท์) วางอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นลวดหนึ่งหรือหลายรอบ (ส่วนใหญ่มักเป็นทองแดง) กระแสอันทรงพลังของความถี่ต่าง ๆ (จากหลายสิบ Hz ถึงหลาย MHz) ถูกเหนี่ยวนำในตัวเหนี่ยวนำโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพิเศษซึ่งเป็นผลมาจากการที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏขึ้นรอบ ๆ ตัวเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสเอ็ดดี้ในชิ้นงาน กระแสเอ็ดดี้ทำให้ชิ้นงานร้อนขึ้นภายใต้อิทธิพลของความร้อนของจูล (ดูกฎของจูล-เลนซ์)

ระบบเหนี่ยวนำ-ว่างเปล่าเป็นหม้อแปลงไร้แกนซึ่งมีตัวเหนี่ยวนำเป็นขดลวดปฐมภูมิ ชิ้นงานเป็นแบบขดลวดทุติยภูมิลัดวงจร ฟลักซ์แม่เหล็กระหว่างขดลวดจะถูกปิดผ่านอากาศ

ที่ความถี่สูง กระแสเอ็ดดี้จะถูกแทนที่ด้วยสนามแม่เหล็กที่พวกมันสร้างขึ้นเองในชั้นพื้นผิวบาง ๆ ของชิ้นงาน Δ ​​(เอฟเฟกต์พื้นผิว) ซึ่งส่งผลให้ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและชิ้นงานก็ร้อนขึ้น ชั้นโลหะที่อยู่ด้านล่างได้รับความร้อนเนื่องจากการนำความร้อน ไม่ใช่กระแสที่สำคัญ แต่เป็นความหนาแน่นกระแสสูง ในชั้นผิวหนัง Δ ความหนาแน่นกระแสจะลดลง e เท่าเมื่อเทียบกับความหนาแน่นกระแสบนพื้นผิวของชิ้นงาน ในขณะที่ความร้อน 86.4% ถูกปล่อยออกมาในชั้นผิวหนัง (ของความร้อนที่ปล่อยออกมาทั้งหมด ความลึกของชั้นผิวหนัง ขึ้นอยู่กับความถี่ของการแผ่รังสี: ยิ่งความถี่สูง ชั้นผิวหนังก็จะบางลง นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับสัมพัทธ์การซึมผ่านของแม่เหล็ก µ ของวัสดุชิ้นงานด้วย

สำหรับเหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะผสมแม่เหล็กที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดกูรี μ มีค่าตั้งแต่หลายร้อยถึงหมื่น สำหรับวัสดุอื่นๆ (หลอม โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ยูเทคติกเหลวละลายต่ำ กราไฟต์ อิเล็กโทรไลต์ เซรามิกนำไฟฟ้า ฯลฯ) μ มีค่าเท่ากับความสามัคคีโดยประมาณ

ตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ 2 MHz ความลึกของผิวทองแดงจะอยู่ที่ประมาณ 0.25 มม. สำหรับเหล็ก 0.001 มม.

ตัวเหนี่ยวนำจะร้อนมากระหว่างการทำงานเนื่องจากดูดซับรังสีของตัวเอง นอกจากนี้ยังดูดซับรังสีความร้อนจากชิ้นงานที่ร้อนอีกด้วย ตัวเหนี่ยวนำทำจากท่อทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ น้ำถูกจ่ายโดยการดูด - ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยในกรณีที่ตัวเหนี่ยวนำเหนื่อยหน่ายหรือลดแรงดันอื่น ๆ

แอปพลิเคชัน:
การหลอม การบัดกรี และการเชื่อมโลหะแบบไม่สัมผัสที่สะอาดเป็นพิเศษ
การได้รับต้นแบบของโลหะผสม
การดัดและการรักษาความร้อนของชิ้นส่วนเครื่องจักร
การทำเครื่องประดับ.
การประมวลผลชิ้นส่วนขนาดเล็กที่อาจได้รับความเสียหายจากเปลวไฟแก๊สหรือการให้ความร้อนด้วยอาร์ค
การชุบแข็งพื้นผิว
การชุบแข็งและการรักษาความร้อนของชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อน
การฆ่าเชื้อเครื่องมือแพทย์

ข้อดี.

การทำความร้อนหรือการหลอมละลายของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าด้วยความเร็วสูง

การทำความร้อนสามารถทำได้ในบรรยากาศก๊าซป้องกัน ในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ (หรือรีดิวซ์) ในของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้า หรือในสุญญากาศ

การทำความร้อนผ่านผนังของห้องป้องกันที่ทำจากแก้วซีเมนต์พลาสติกไม้ - วัสดุเหล่านี้ดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้อ่อนมากและยังคงเย็นระหว่างการติดตั้ง ให้ความร้อนเฉพาะวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า - โลหะ (รวมถึงหลอมเหลว), คาร์บอน, เซรามิกนำไฟฟ้า, อิเล็กโทรไลต์, โลหะเหลว ฯลฯ

เนื่องจากแรง MHD ที่เกิดขึ้น การผสมโลหะเหลวอย่างเข้มข้นจึงเกิดขึ้น จนกระทั่งมันลอยอยู่ในอากาศหรือก๊าซป้องกัน - นี่คือวิธีการได้รับโลหะผสมบริสุทธิ์พิเศษในปริมาณเล็กน้อย (การหลอมแบบลอยตัว การหลอมในเบ้าหลอมแม่เหล็กไฟฟ้า) .

เนื่องจากการทำความร้อนจะดำเนินการผ่านรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า จึงไม่มีการปนเปื้อนกับชิ้นงานด้วยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของคบเพลิงในกรณีการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟแก๊ส หรือกับวัสดุอิเล็กโทรดในกรณีการให้ความร้อนแบบอาร์ค การวางตัวอย่างในบรรยากาศก๊าซเฉื่อยและอัตราการให้ความร้อนสูงจะช่วยลดการเกิดตะกรัน

ใช้งานง่ายเนื่องจากตัวเหนี่ยวนำมีขนาดเล็ก

ตัวเหนี่ยวนำสามารถทำรูปทรงพิเศษได้ซึ่งจะช่วยให้ความร้อนสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวของชิ้นส่วน การกำหนดค่าที่ซับซ้อนโดยไม่ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวหรือขาดความร้อนในท้องถิ่น

ง่ายต่อการดำเนินการทำความร้อนเฉพาะที่และแบบเลือก

เนื่องจากการให้ความร้อนที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นในชั้นบนบางของชิ้นงาน และชั้นที่อยู่ด้านล่างจะถูกให้ความร้อนอย่างนุ่มนวลมากขึ้นเนื่องจากการนำความร้อน วิธีนี้จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการชุบแข็งพื้นผิวของชิ้นส่วน (แกนยังคงมีความหนืด)

อุปกรณ์อัตโนมัติที่ง่ายดาย - วงจรการทำความร้อนและความเย็น การปรับและบำรุงรักษาอุณหภูมิ การป้อนและการถอดชิ้นงาน

หน่วยทำความร้อนเหนี่ยวนำ:

สำหรับการติดตั้งที่มีความถี่การทำงานสูงถึง 300 kHz จะใช้อินเวอร์เตอร์ที่ใช้ชุดประกอบ IGBT หรือทรานซิสเตอร์ MOSFET การติดตั้งดังกล่าวได้รับการออกแบบเพื่อให้ความร้อนกับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เพื่อให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนขนาดเล็ก จะใช้ความถี่สูง (สูงสุด 5 MHz คลื่นกลางและสั้น) การติดตั้งความถี่สูงถูกสร้างขึ้นบนหลอดสุญญากาศ

นอกจากนี้ เพื่อให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนขนาดเล็ก การติดตั้งความถี่สูงจึงถูกสร้างขึ้นโดยใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET สำหรับความถี่การทำงานสูงสุด 1.7 MHz การควบคุมทรานซิสเตอร์และการปกป้องทรานซิสเตอร์ที่ความถี่ที่สูงขึ้นทำให้เกิดปัญหาบางประการ ดังนั้นการตั้งค่าความถี่ที่สูงขึ้นจึงยังมีราคาแพงอยู่

ตัวเหนี่ยวนำเพื่อให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนขนาดเล็กมีขนาดเล็กและมีความเหนี่ยวนำต่ำ ส่งผลให้ปัจจัยด้านคุณภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์ทำงานที่ความถี่ต่ำลดลงและประสิทธิภาพลดลง และยังเป็นอันตรายต่อมาสเตอร์ออสซิลเลเตอร์ (คุณภาพ แฟคเตอร์ของวงจรออสซิลเลเตอร์เป็นสัดส่วนกับ L/C วงจรออสซิลเลเตอร์ที่มีแฟคเตอร์คุณภาพต่ำจะ "ถูกสูบ" ด้วยพลังงานดีเกินไป ทำให้เกิดการลัดวงจรในตัวเหนี่ยวนำและปิดใช้งานออสซิลเลเตอร์หลัก) เพื่อเพิ่มปัจจัยคุณภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์ มีการใช้สองวิธี:
- การเพิ่มความถี่ในการทำงานซึ่งนำไปสู่การติดตั้งที่ซับซ้อนและมีราคาแพงมากขึ้น
- การใช้เม็ดมีดเฟอร์โรแมกเนติกในตัวเหนี่ยวนำ วางตัวเหนี่ยวนำด้วยแผงที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก

เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความถี่สูง การทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำจึงได้รับการประยุกต์ใช้ทางอุตสาหกรรมหลังจากการพัฒนาและเริ่มการผลิตหลอดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูง ก่อนสงครามโลกครั้งที่ 1 การเหนี่ยวนำความร้อนมีการใช้งานอย่างจำกัด จากนั้นจึงใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยเครื่องจักรความถี่สูง (ทำงานโดย V.P. Vologdin) หรือการติดตั้งแบบปล่อยประกายไฟเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

โดยหลักการแล้ววงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถเป็นอะไรก็ได้ (มัลติไวเบรเตอร์, เครื่องกำเนิด RC, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นอิสระ, เครื่องกำเนิดการผ่อนคลายต่างๆ) ทำงานบนโหลดในรูปแบบของขดลวดเหนี่ยวนำและมีพลังงานเพียงพอ จำเป็นด้วยที่ความถี่การสั่นจะสูงเพียงพอ

ตัวอย่างเช่น หากต้องการ "ตัด" ลวดเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ภายในไม่กี่วินาที ต้องใช้กำลังออสซิลเลเตอร์อย่างน้อย 2 kW ที่ความถี่อย่างน้อย 300 kHz

โครงการถูกเลือกตามเกณฑ์ต่อไปนี้: ความน่าเชื่อถือ; เสถียรภาพการสั่นสะเทือน ความเสถียรของกำลังที่ปล่อยออกมาในชิ้นงาน ความง่ายในการผลิต ความง่ายในการติดตั้ง จำนวนขั้นต่ำชิ้นส่วนเพื่อลดต้นทุน การใช้ชิ้นส่วนที่รวมกันส่งผลให้น้ำหนักและขนาดลดลง เป็นต้น

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่เครื่องกำเนิดสามจุดแบบอุปนัย (เครื่องกำเนิด Hartley, เครื่องกำเนิดหม้อแปลงไฟฟ้าอัตโนมัติ) ถูกใช้เป็นเครื่องกำเนิดของการสั่นความถี่สูง ข้อเสนอแนะ, วงจรที่อิงตามตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าลูปอุปนัย) นี่คือวงจรจ่ายไฟแบบขนานที่น่าตื่นเต้นในตัวเองสำหรับแอโนดและวงจรเลือกความถี่ที่สร้างบนวงจรออสซิลเลเตอร์ มีการใช้อย่างประสบความสำเร็จและยังคงใช้ในห้องปฏิบัติการ เวิร์คช็อปเครื่องประดับ สถานประกอบการอุตสาหกรรมเช่นเดียวกับการฝึกซ้อมสมัครเล่น ตัวอย่างเช่นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองได้มีการดำเนินการชุบแข็งพื้นผิวของลูกกลิ้งถัง T-34 ในการติดตั้งดังกล่าว

ข้อเสียของสามจุด:

ประสิทธิภาพต่ำ (น้อยกว่า 40% เมื่อใช้หลอดไฟ)

การเบี่ยงเบนความถี่ที่รุนแรงในขณะที่ให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน วัสดุแม่เหล็กเหนือจุดกูรี (700C) (การเปลี่ยนแปลงμ) ซึ่งเปลี่ยนความลึกของชั้นผิวหนังและเปลี่ยนโหมดการรักษาความร้อนอย่างคาดเดาไม่ได้ เมื่อให้ความร้อนกับชิ้นส่วนที่สำคัญ สิ่งนี้อาจไม่เป็นที่ยอมรับ นอกจากนี้ การติดตั้ง HDTV ที่มีประสิทธิภาพจะต้องทำงานในช่วงความถี่แคบที่ได้รับอนุญาตโดย Rossvyazohrankultura เนื่องจากมีการป้องกันที่ไม่ดี จริงๆ แล้วการติดตั้ง HDTV เหล่านี้จึงเป็นเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ และอาจรบกวนการแพร่ภาพกระจายเสียงทางโทรทัศน์และวิทยุ ชายฝั่ง และบริการช่วยเหลือ

เมื่อเปลี่ยนชิ้นงาน (เช่น จากชิ้นเล็กไปเป็นชิ้นใหญ่) ความเหนี่ยวนำของระบบเหนี่ยวนำ-ชิ้นงานจะเปลี่ยนไป ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความถี่และความลึกของชั้นผิวหนังด้วย

เมื่อเปลี่ยนตัวเหนี่ยวนำแบบเลี้ยวเดียวเป็นแบบหลายเลี้ยวเป็นตัวที่ใหญ่กว่าหรือเล็กกว่า ความถี่ก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน

ภายใต้การนำของ Babat, Lozinsky และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ วงจรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสองและสามวงจรได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น (สูงถึง 70%) และยังรักษาความถี่ในการทำงานได้ดีขึ้นอีกด้วย หลักการทำงานมีดังนี้ เนื่องจากการใช้วงจรคู่และการเชื่อมต่อระหว่างกันลดลง การเปลี่ยนแปลงความเหนี่ยวนำของวงจรการทำงานจึงไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของวงจรการตั้งค่าความถี่อย่างรุนแรง เครื่องส่งวิทยุได้รับการออกแบบโดยใช้หลักการเดียวกัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า HDTV สมัยใหม่เป็นอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ส่วนประกอบ IGBT หรือทรานซิสเตอร์ MOSFET กำลังสูง ซึ่งมักจะผลิตตามวงจรบริดจ์หรือฮาล์ฟบริดจ์ ทำงานที่ความถี่สูงถึง 500 kHz ประตูทรานซิสเตอร์ถูกเปิดโดยใช้ระบบควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ ระบบควบคุมช่วยให้คุณระงับโดยอัตโนมัติขึ้นอยู่กับงานที่ทำอยู่

ก) ความถี่คงที่
b) กำลังไฟฟ้าคงที่ที่ปล่อยออกมาในชิ้นงาน
ค) สูงสุด ประสิทธิภาพสูง.

ตัวอย่างเช่น เมื่อวัสดุแม่เหล็กถูกให้ความร้อนเหนือจุดกูรี ความหนาของชั้นผิวหนังจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าจะลดลง และชิ้นงานจะเริ่มร้อนขึ้นแย่ลง คุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุก็หายไปและกระบวนการกลับตัวของแม่เหล็กจะหยุดลง - ชิ้นงานเริ่มร้อนขึ้นแย่ลง, ความต้านทานโหลดลดลงทันที - สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การ "แพร่กระจาย" ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและความล้มเหลวของมัน ระบบควบคุมจะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงผ่านจุด Curie และเพิ่มความถี่โดยอัตโนมัติเมื่อโหลดลดลงกะทันหัน (หรือลดกำลัง)

หมายเหตุ

หากเป็นไปได้ ควรวางตัวเหนี่ยวนำให้ใกล้กับชิ้นงานมากที่สุด ซึ่งไม่เพียงเพิ่มความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้กับชิ้นงาน (เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของระยะห่าง) แต่ยังเพิ่มตัวประกอบกำลัง Cos(φ) ด้วย

การเพิ่มความถี่จะช่วยลดตัวประกอบกำลังลงอย่างมาก (สัดส่วนกับลูกบาศก์ของความถี่)

เมื่อให้ความร้อนแก่วัสดุแม่เหล็ก ความร้อนเพิ่มเติมจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการกลับตัวของแม่เหล็ก การให้ความร้อนแก่วัสดุแม่เหล็กถึงจุดกูรีจะมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก

เมื่อคำนวณตัวเหนี่ยวนำจำเป็นต้องคำนึงถึงการเหนี่ยวนำของบัสที่นำไปสู่ตัวเหนี่ยวนำซึ่งอาจมากกว่าการเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำนั้นเองมาก (หากตัวเหนี่ยวนำทำในรูปแบบของเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ๆ หรือ แม้แต่ส่วนหนึ่งของการเลี้ยว - ส่วนโค้ง)

มีสองกรณีของการสั่นพ้องในวงจรออสซิลเลชั่น: เรโซแนนซ์แรงดันไฟฟ้าและการเรโซแนนซ์กระแส
วงจรออสซิลเลเตอร์ขนาน – กระแสสะท้อน
ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดและตัวเก็บประจุจะเท่ากันกับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อเกิดเสียงสะท้อน ความต้านทานของวงจรระหว่างจุดแยกจะสูงสุด และกระแส (I รวม) ผ่านความต้านทานโหลด Rн จะน้อยที่สุด (กระแสภายในวงจร I-1l และ I-2s มากกว่ากระแสของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า)

ตามหลักการแล้ว อิมพีแดนซ์ของลูปจะเป็นค่าอนันต์ โดยวงจรจะไม่ดึงกระแสจากแหล่งกำเนิด เมื่อความถี่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปลี่ยนในทิศทางใดๆ จากความถี่เรโซแนนซ์ ความต้านทานของวงจรจะลดลง และกระแสไฟในเส้น (ผลรวม I) จะเพิ่มขึ้น

วงจรออสซิลเลเตอร์อนุกรม – เรโซแนนซ์แรงดันไฟฟ้า

คุณสมบัติหลักของวงจรเรโซแนนซ์อนุกรมคืออิมพีแดนซ์ของมันมีค่าน้อยที่สุดเมื่อมีการเรโซแนนซ์ (ZL + ZC – ขั้นต่ำ) เมื่อปรับความถี่สูงหรือต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ อิมพีแดนซ์จะเพิ่มขึ้น
บทสรุป:
ในวงจรขนานที่มีเรโซแนนซ์ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขั้วต่อวงจรจะเป็น 0 และแรงดันไฟฟ้าจะสูงสุด
ในทางกลับกัน ในวงจรอนุกรม แรงดันไฟฟ้ามีแนวโน้มเป็นศูนย์และกระแสไฟฟ้าจะสูงสุด

บทความนี้นำมาจากเว็บไซต์ http://dic.academic.ru/ และแก้ไขเป็นข้อความที่ Prominductor LLC เข้าใจได้ง่ายขึ้นสำหรับผู้อ่าน

อุปกรณ์ที่ให้ความร้อนโดยใช้ไฟฟ้าแทนแก๊สมีความปลอดภัยและสะดวก เครื่องทำความร้อนดังกล่าวไม่ก่อให้เกิดเขม่าและ กลิ่นอันไม่พึงประสงค์แต่กินไฟปริมาณมาก ทางออกที่ดีคือการประกอบเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำด้วยมือของคุณเอง ซึ่งทั้งประหยัดเงินและมีส่วนช่วยในงบประมาณของครอบครัว มีแผนงานง่าย ๆ มากมายที่คุณสามารถประกอบตัวเหนี่ยวนำได้ด้วยตัวเอง

เพื่อให้เข้าใจวงจรได้ง่ายขึ้นและประกอบโครงสร้างได้ถูกต้อง ควรศึกษาประวัติความเป็นมาของไฟฟ้าจะเป็นประโยชน์ วิธีการให้ความร้อน โครงสร้างโลหะขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน การผลิตภาคอุตสาหกรรม เครื่องใช้ในครัวเรือน- หม้อต้มน้ำ เครื่องทำความร้อน และเตา ปรากฎว่าคุณสามารถสร้างเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำที่ใช้งานได้และทนทานได้ด้วยมือของคุณเอง

อุปกรณ์ทำงานอย่างไร

อุปกรณ์ทำงานอย่างไร

ชื่อดังของอังกฤษ นักวิทยาศาสตร์ XIXศตวรรษ ฟาราเดย์ใช้เวลา 9 ปีในการค้นคว้าเพื่อแปลงคลื่นแม่เหล็กให้เป็นไฟฟ้า ในปี พ.ศ. 2474 ได้มีการค้นพบในที่สุด เรียกว่า การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การพันขดลวดของขดลวดซึ่งมีแกนโลหะแม่เหล็กอยู่ตรงกลางจะสร้างสนามแม่เหล็กภายใต้พลังของกระแสสลับ ภายใต้อิทธิพลของกระแสน้ำวน แกนกลางจะร้อนขึ้น

ความแตกต่างที่สำคัญ - ความร้อนจะเกิดขึ้นหาก กระแสสลับการป้อนขดลวดจะเปลี่ยนเวกเตอร์และเครื่องหมายของสนามที่ความถี่สูง

การค้นพบของฟาราเดย์เริ่มใช้ทั้งในอุตสาหกรรมและการผลิต มอเตอร์แบบโฮมเมดและเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า โรงถลุงแร่แห่งแรกที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำกระแสน้ำวนเปิดในปี 1928 ในเมืองเชฟฟิลด์ ต่อมาการประชุมเชิงปฏิบัติการของโรงงานได้รับความร้อนโดยใช้หลักการเดียวกันและเพื่อให้น้ำร้อน พื้นผิวโลหะผู้เชี่ยวชาญประกอบตัวเหนี่ยวนำด้วยมือของตนเอง

แผนภาพอุปกรณ์ของเวลานั้นยังคงใช้ได้ในปัจจุบัน ตัวอย่างคลาสสิกคือหม้อต้มน้ำแบบเหนี่ยวนำซึ่งประกอบด้วย:

• แกนโลหะ
• กรอบ;
• ฉนวนกันความร้อน

น้ำหนัก ขนาด และประสิทธิภาพที่น้อยลงนั้นเกิดขึ้นได้เนื่องจากท่อเหล็กบางซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานของแกนกลาง ในกระเบื้องห้องครัว ตัวเหนี่ยวนำคือขดลวดแบนที่อยู่ใกล้กับเตา

คุณสมบัติของวงจรเร่งความถี่ปัจจุบันมีดังนี้

• ความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz ไม่เหมาะสำหรับอุปกรณ์โฮมเมด
• การเชื่อมต่อโดยตรงของตัวเหนี่ยวนำเข้ากับเครือข่ายจะทำให้เกิดเสียงฮัมและความร้อนต่ำ
• การทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพจะดำเนินการที่ความถี่ 10 kHz

การประกอบตามแผนภาพ

ใครก็ตามที่คุ้นเคยกับกฎฟิสิกส์สามารถประกอบเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำได้ด้วยมือของตนเอง ความซับซ้อนของอุปกรณ์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระดับความพร้อมและประสบการณ์ของผู้เชี่ยวชาญ

มีวิดีโอสอนมากมายที่คุณสามารถทำตามเพื่อสร้างได้ อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ. จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบพื้นฐานต่อไปนี้เกือบทุกครั้ง:

• ลวดเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6−7 มม.
• ลวดทองแดงสำหรับตัวเหนี่ยวนำ
• ตาข่ายโลหะ (เพื่อยึดลวดภายในตัวเครื่อง);
• อะแดปเตอร์;
• ท่อสำหรับตัวถัง (พลาสติกหรือเหล็กกล้า)
• อินเวอร์เตอร์ความถี่สูง

นี่จะเพียงพอที่จะประกอบขดลวดเหนี่ยวนำด้วยมือของคุณเองและนี่คือหัวใจสำคัญของการ เครื่องทำน้ำอุ่นทันที. หลังจากเตรียมองค์ประกอบที่จำเป็นแล้ว คุณสามารถเข้าถึงกระบวนการผลิตของอุปกรณ์ได้โดยตรง:

• ตัดลวดเป็นชิ้น ๆ 6-7 ซม.
• คลุมด้วยตาข่ายโลหะ ส่วนด้านในท่อและเติมลวดไปด้านบน
• ในทำนองเดียวกันปิดรูท่อจากด้านนอก
• พันลวดทองแดงรอบตัวพลาสติกอย่างน้อย 90 ครั้งสำหรับขดลวด
• ใส่โครงสร้างเข้าไปในระบบทำความร้อน
• ใช้อินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อคอยล์เข้ากับไฟฟ้า

ขอแนะนำให้ต่อสายดินอินเวอร์เตอร์ก่อนและเตรียมสารป้องกันการแข็งตัวหรือน้ำ

ด้วยการใช้อัลกอริธึมที่คล้ายกันคุณสามารถประกอบหม้อต้มน้ำแบบเหนี่ยวนำได้อย่างง่ายดายซึ่งคุณควร:

• ตัดช่องว่างจาก ท่อเหล็ก 25 x 45 มม. โดยมีผนังไม่หนาเกิน 2 มม.
• เชื่อมเข้าด้วยกันโดยเชื่อมต่อกับเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า
• เชื่อม หมวกเหล็กไปที่ปลายและเจาะรูสำหรับท่อเกลียว
• ทำการติดตั้งเตาเหนี่ยวนำโดยเชื่อมสองมุมที่ด้านหนึ่ง
• แทรก เตาเข้าไปในวงเล็บจากมุมและเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ
• เพิ่มสารหล่อเย็นให้กับระบบและเปิดเครื่องทำความร้อน

ตัวเหนี่ยวนำหลายตัวทำงานที่กำลังไฟไม่เกิน 2 - 2.5 กิโลวัตต์ เครื่องทำความร้อนดังกล่าวออกแบบมาสำหรับห้องขนาด 20 - 25 ตร.ม. หากใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในบริการรถยนต์คุณสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องเชื่อมได้ แต่ การพิจารณาความแตกต่างบางประการเป็นสิ่งสำคัญ:

• คุณต้องมีไฟฟ้ากระแสสลับ ไม่ใช่ไฟฟ้ากระแสตรงเหมือนอินเวอร์เตอร์ เครื่องเชื่อมจะต้องตรวจดูว่ามีจุดที่แรงดันไฟฟ้าไม่มีทิศทางตรงหรือไม่
• จำนวนรอบของเส้นลวดหน้าตัดที่ใหญ่กว่าจะถูกเลือกโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์
• จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนขององค์ประกอบการทำงาน

การสร้างอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อน

การติดตั้งเครื่องทำความร้อน HDTV ด้วยมือของคุณเองนั้นยากกว่า แต่นักวิทยุสมัครเล่นสามารถทำได้เพราะในการประกอบคุณจะต้องมีวงจรมัลติไวเบรเตอร์ หลักการทำงานคล้ายกัน - กระแสเอ็ดดี้ที่เกิดจากปฏิกิริยาของฟิลเลอร์โลหะที่อยู่ตรงกลางขดลวดและสนามแม่เหล็กสูงของมันเองทำให้พื้นผิวร้อนขึ้น

การออกแบบการติดตั้ง HDTV

เนื่องจากแม้แต่ขดลวดขนาดเล็กก็ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 100 A จึงต้องเชื่อมต่อความจุแบบสะท้อนกับขดลวดเหล่านี้เพื่อสร้างสมดุลให้กับกระแสไฟเหนี่ยวนำ วงจรการทำงานสำหรับทำความร้อน HDTV ที่ 12 V มี 2 ประเภท:

• เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก

• ไฟฟ้าเป้าหมาย;
• เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลัก

ในกรณีแรกสามารถติดตั้ง mini HDTV ได้ภายในหนึ่งชั่วโมง แม้จะไม่มีเครือข่าย 220 V คุณสามารถใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ทุกที่ตราบใดที่คุณมีแบตเตอรี่รถยนต์เป็นแหล่งพลังงาน แน่นอนว่ามันไม่แรงพอที่จะหลอมโลหะได้ แต่สามารถให้ความร้อนได้ถึง อุณหภูมิสูงที่จำเป็นสำหรับงานเล็กๆ เช่น มีดทำความร้อน และไขควง เป็นต้น สีฟ้า. ในการสร้างมันคุณต้องซื้อ:

• ทรานซิสเตอร์สนามผล BUZ11, IRFP460, IRFP240;
• แบตเตอรี่รถยนต์ตั้งแต่ 70 A/h;
• ตัวเก็บประจุไฟฟ้าแรงสูง

กระแสไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ 11 A ลดลงเหลือ 6 A ในระหว่างให้ความร้อนเนื่องจากความต้านทานของโลหะ แต่ความต้องการสายไฟหนาที่สามารถทนกระแส 11-12 A ยังคงอยู่เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป

วงจรที่สองสำหรับการติดตั้งเครื่องทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำในกล่องพลาสติกนั้นซับซ้อนกว่าโดยใช้ไดรเวอร์ IR2153 แต่จะสะดวกกว่าที่จะใช้เพื่อสร้างเสียงสะท้อน 100k ผ่านตัวควบคุม ต้องควบคุมวงจรผ่านอะแดปเตอร์เครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 12 V ขึ้นไป ส่วนกำลังสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายหลัก 220 V โดยใช้ไดโอดบริดจ์ ความถี่เรโซแนนซ์คือ 30 kHz จะต้องมีรายการต่อไปนี้:

• แกนเฟอร์ไรต์ 10 มม. และตัวเหนี่ยวนำ 20 รอบ
• ท่อทองแดงเป็นขดลวด HDTV 25 รอบบนแมนเดรลขนาด 5-8 ซม.
• ตัวเก็บประจุ 250 V.

เครื่องทำความร้อนแบบวอร์เท็กซ์

การติดตั้งที่ทรงพลังยิ่งขึ้นสามารถสลักเกลียวทำความร้อนได้สูงสุดถึง สีเหลืองสามารถประกอบได้ตามรูปแบบง่ายๆ แต่ในระหว่างการใช้งานความร้อนจะเกิดค่อนข้างมากดังนั้นจึงแนะนำให้ติดตั้งหม้อน้ำบนทรานซิสเตอร์ คุณจะต้องมีโช้คซึ่งคุณสามารถยืมได้จากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์เครื่องใดก็ได้และวัสดุเสริมต่อไปนี้:

• ลวดเหล็กแม่เหล็กไฟฟ้า
• ลวดทองแดง 1.5 มม.
• ทรานซิสเตอร์และไดโอดสนามเอฟเฟกต์สำหรับแรงดันย้อนกลับตั้งแต่ 500 V;
• ซีเนอร์ไดโอดที่มีกำลัง 2-3 W พิกัดที่ 15 V;
• ตัวต้านทานอย่างง่าย

ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ การพันลวดบนฐานทองแดงมีตั้งแต่ 10 ถึง 30 รอบ ต่อไปเป็นการประกอบวงจรและการเตรียมขดลวดฐานของเครื่องทำความร้อนประมาณ 7 รอบ ลวดทองแดงที่ 1.5 มม. มันต่อเข้ากับวงจรแล้วต่อกับไฟฟ้า

ช่างฝีมือที่คุ้นเคยกับการเชื่อมและใช้งานหม้อแปลงสามเฟสสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้มากขึ้นในขณะที่ลดน้ำหนักและขนาด ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องเชื่อมฐานของท่อสองท่อซึ่งจะทำหน้าที่เป็นทั้งแกนกลางและเครื่องทำความร้อนและเชื่อมท่อสองท่อเข้ากับตัวเรือนหลังจากการพันเพื่อจ่ายและกำจัดสารหล่อเย็น

จากแผนภาพ คุณสามารถประกอบตัวเหนี่ยวนำพลังงานต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วสำหรับทำน้ำร้อน โลหะ ให้ความร้อนแก่บ้าน อู่ซ่อมรถ และศูนย์บริการรถยนต์ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องจำกฎความปลอดภัยสำหรับการบริการเครื่องทำความร้อนประเภทนี้อย่างมีประสิทธิภาพเพราะ สารหล่อเย็นรั่วจาก อุปกรณ์โฮมเมดอาจจบลงด้วยไฟ

มีเงื่อนไขบางประการสำหรับการจัดงาน:

• ระยะห่างระหว่างหม้อต้มน้ำแบบเหนี่ยวนำผนังเครื่องใช้ไฟฟ้าควรมีอย่างน้อย 40 ซม. และควรถอยห่างจากพื้นและเพดาน 1 ม.
• โดยใช้เกจวัดความดันและอุปกรณ์ปล่อยอากาศมีระบบความปลอดภัยด้านหลังท่อทางออก
• ขอแนะนำให้ใช้อุปกรณ์ในวงจรปิดด้วย การไหลเวียนที่ถูกบังคับสารหล่อเย็น;
• สามารถใช้กับท่อพลาสติกได้

การประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำด้วยตนเองจะมีราคาไม่แพง แต่ก็ไม่ฟรีเช่นกัน เพราะคุณต้องการส่วนประกอบเพียงพอ อย่างดี. หากบุคคลไม่มีความรู้และประสบการณ์พิเศษด้านวิศวกรรมวิทยุและการเชื่อมคุณก็ไม่ควรประกอบเครื่องทำความร้อนสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่ด้วยตนเองเนื่องจากพลังงานความร้อนจะไม่เกิน 2.5 กิโลวัตต์

อย่างไรก็ตาม การประกอบตัวเองตัวเหนี่ยวนำถือได้ว่าเป็นการศึกษาด้วยตนเองและการฝึกอบรมขั้นสูงของเจ้าของบ้านในทางปฏิบัติ คุณสามารถเริ่มต้นด้วยเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก วงจรง่ายๆและเนื่องจากหลักการทำงานในอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นนั้นเหมือนกัน พวกเขาจึงเพิ่มเท่านั้น องค์ประกอบเพิ่มเติมและตัวแปลงความถี่ การเรียนรู้ทีละขั้นตอนจะเป็นเรื่องง่ายและราคาไม่แพง

ติดต่อกับ