感應加熱 - 它是什麼，它的原理

電感的工作原理

金屬感應加熱裝置的工作原理基於電磁感應現象的簡單原理。當高頻交流電通過線圈時，在其周圍和內部形成強大的磁場。它會導致加工後的金屬工件內部出現渦流。

由於該部件通常具有極低的電阻，因此它會在渦流的影響下迅速升溫。結果，其溫度升高到金屬變得更軟並開始熔化的程度。正是在這個時刻，工件的端部被焊接。

製造說明

藍圖

圖 1. 感應加熱器的電氣圖

圖 2. 設備。

圖 3一個簡單的感應加熱器的方案

為了製造熔爐，您將需要以下材料和工具：

• 烙鐵;
• 焊接;
• 文石板。
• 迷你鑽。
• 放射性元素。
• 導熱膏。
• 用於板蝕刻的化學試劑。

附加材料及其特點：

1. 要製作一個會發出加熱所需的交變磁場的線圈，需要準備一根直徑為 8 毫米、長度為 800 毫米的銅管。
2. 強大的功率晶體管是自製感應裝置中最昂貴的部分。為了安裝頻率發生器電路，需要準備 2 個這樣的元件。對於這些目的，品牌的晶體管是合適的：IRFP-150； IRFP-260； IRFP-460。在電路的製造中，使用了 2 個相同的所列場效應晶體管。
3. 為了製造振盪電路，需要容量為 0.1 mF、工作電壓為 1600 V 的陶瓷電容器。為了在線圈中形成大功率交流電，需要 7 個這樣的電容器。
4. 在這種感應設備的運行過程中，場效應晶體管會非常熱，如果沒有將鋁合金散熱器連接到它們上，那麼在以最大功率運行幾秒鐘後，這些元件就會失效。將晶體管放在散熱器上應該通過一層薄薄的導熱膏，否則這種冷卻的效率將是最低的。
5. 感應加熱器中使用的二極管必須具有超快動作。最適合這個電路，二極管：MUR-460；紫外線4007； HER-307。
6. 電路 3 中使用的電阻器：10 kOhm，功率為 0.25 W - 2 個。和 440 歐姆功率 - 2 瓦。齊納二極管：2 個。工作電壓為 15 V。齊納二極管的功率必須至少為 2 瓦。用於連接到線圈功率輸出的扼流圈與感應一起使用。
7. 要為整個設備供電，您需要一個容量高達 500.W 的電源裝置。和 12 - 40 V 的電壓。您可以使用汽車電池為該設備供電，但在此電壓下您將無法獲得最高功率讀數。

製造電子發電機和線圈的整個過程需要一點時間，並按以下順序進行：

1. 直徑為4厘米的螺旋是由銅管製成的。要製造螺旋，應將銅管纏繞在直徑為4厘米的平坦表面的桿上。螺旋應有7圈不接觸.安裝環焊接到管子的兩端，用於連接晶體管散熱器。
2. 印刷電路板是按照方案製作的。如果可以供應聚丙烯電容器，那麼由於這種元件具有最小的損耗和在大電壓波動幅度下穩定運行的事實，該設備將工作更加穩定。電路中的電容器並聯安裝，與銅線圈形成振盪電路。
3. 在電路連接到電源或電池後，金屬的加熱發生在線圈內部。加熱金屬時，必須確保彈簧繞組沒有短路。如果您同時接觸加熱的金屬 2 圈線圈，則晶體管會立即失效。

如何用自己的雙手製作這樣的設備

由於設備成本高昂，許多業主決定親手製作供暖系統。經過努力，您可以找到如何用自己的雙手製作感應加熱器的圖表。互聯網上有很多關於這個主題的文章。這裡我想描述一下原理 如何最大限度地 簡單的家電。

對於最簡單的系統，您將需要一小組工具：螺絲刀、烙鐵和剪線鉗。使它看起來像這樣的說明：

1. 我們取一根 7 毫米的不銹鋼絲，將其切成 5 毫米左右的小塊；
2. 我們準備一個管道，由塑料或金屬製成，沒關係。我們看向厚度大約是五毫米。這個厚度是防止過熱所必需的；
3. 用電線填充管道；

1. 用網堵住管子末端的孔，以免線切割意外溢出；
2. 然後取銅線，用螺旋線纏繞在管子上，大約80-90圈；
3. 在管道上切一個矩形孔。
4. 插入這個孔，製造的設備。
5. 下一步，您需要一個高頻逆變器，可以在商店購買。

的優點和缺點

根據 VIN 車主的評論，使用這種類型的加熱器有許多優點，其中包括以下要點：

• 整體尺寸小，可在任何場所使用；
• 高效率;
• VIN使用壽命30年以上；
• 不需要額外的照顧；
• 高水平的消防安全；
• 這類鍋爐無聲運行；
• 水垢不會在內壁上沉澱，因為渦流也會產生振動；
• VIN 的完全密封性可防止任何形式的洩漏；
• 鍋爐控製過程全自動化；
• 機組運行過程中不排放有害燃燒產物，即完全環保；
• 連接到現有供暖系統的能力；
• 各種液體都可以用作熱載體，例如水、防凍劑、油等。

您可能對有關如何操作的文章感興趣 自有感應加熱器 手。

一篇關於如何用自己的雙手製作感應鍋爐的文章，請在此處閱讀。

為了更能說明此類鍋爐機組的優點，我們以VIN-15型加熱器的技術特點為例：

• 所需電壓 - 380V；
• 耗電量為 15 kW/h；
• 產生的熱量 - 12640 Kcal/h；
• 該鍋爐可以充分加熱一個容積為500-700立方米的房間；
• 進出水管的直徑為 25 mm。

很難不同意這些是該模型鍋爐的非常積極的特徵。

使用渦流感應加熱器的主要不利方麵包括：

• 電磁場不僅會加熱熱交換器，還會加熱所有周圍的物體，包括人體組織；

重要的一點：人不應該長時間靠近感應加熱器！

如果鐵磁產品在電磁場的作用場內，必然會因附加磁化而導致鍋爐過熱；
高水平的熱傳遞會導致螺旋槳因過熱而爆炸。

專家提示：為防止爆炸，您可以選擇安裝壓力傳感器。

觀看視頻，其中展示了 VIN 渦流感應加熱器的特點，以及有關此設備的評論：

細微差別

1. 在對金屬進行加熱和硬化實驗時，感應線圈內的溫度可能很高，達到 100 攝氏度。這種加熱效果可用於加熱生活用水或加熱房屋。
2. 上面討論的加熱器電路（圖 3）在最大負載下能夠在線圈內提供等於 500 W 的磁能輻射。這樣的功率不足以加熱大量的水，並且大功率感應線圈的構造將需要製造電路，其中必須使用非常昂貴的無線電元件。
3. 用於組織液體感應加熱的預算解決方案是使用上述多個串聯佈置的裝置。在這種情況下，螺旋必須在同一條線上，並且沒有共同的金屬導體。
4. 使用直徑為 20 mm 的不銹鋼管作為熱交換器。幾個感應螺旋“串”在管道上，這樣熱交換器就在螺旋的中間，不會與它的匝接觸。同時包含 4 個這樣的設備，加熱功率約為 2 kW，這已經足以通過少量水循環對液體進行流動加熱，達到允許在為一所小房子提供溫水。
5. 如果這樣的加熱元件連接到位於加熱器上方的絕緣良好的水箱，那麼結果是一個鍋爐系統，其中液體的加熱在不銹鋼管內進行，加熱的水會上升，並且較冷的液體將取而代之。
6. 如果房子的面積很大，那麼感應螺旋的數量可以增加到10個。
7. 這種鍋爐的功率可以通過關閉或打開螺旋來輕鬆調節。同時開啟的部分越多，以這種方式運行的加熱裝置的功率就越大。
8. 要為這樣的模塊供電，您需要一個強大的電源。如果可以使用直流逆變焊機，則可以從中製成所需功率的電壓轉換器。
9. 由於系統工作在不超過 40 V 的直流電下，這種設備的運行相對安全，主要是在發電機電源電路中提供一個保險絲盒，以防萬一短路，將使系統斷電，從而消除火災的可能性。
10. ，前提是安裝電池來為感應裝置供電，這些感應裝置將使用太陽能和風能進行充電。
11. 電池應組合成 2 節，串聯。因此，這種連接的電源電壓至少為 24 V，這將確保鍋爐在高功率下運行。此外，串聯會減少電路中的電流，增加電池壽命。

電感裝置

金屬感應加熱設備具有預製結構。它由兩個主要單元組成——電感器本身，以及一個產生高頻電流脈衝的發電廠。

電感器是普通電感器，由幾匝銅導體組成。這些部件的生產只使用無氧銅，其中外來雜質的含量不應超過0.1%。該設備可以有不同的直徑（從 16 到 250 毫米，具體取決於型號）。匝數從 1 到 4 不等。

為感應加熱線圈產生脈衝電流的發生器具有令人印象深刻的尺寸和重量。它可以根據任何用於產生高頻脈衝的方案來執行。例如，在現代工業中，經常使用基於多諧振盪器、RC發生器、弛豫電路等的發電機組。

如果設備主要用於加熱小零件，則脈衝頻率必須至少為 5 MHz。這些單元是在電子管的基礎上發展起來的。如果該技術用於加熱大型金屬工件，建議使用工作頻率高達 300 kHz 的感應單元，該單元基於基於 IGBT 電路或 MOSFET 晶體管的逆變器構建。

選擇電磁爐

為了選擇合適的面板，必須考慮個人喜好。

第一步是處理燃燒器，或者更確切地說是處理它們的數量。如果您不打算每天為幾個人做飯，那麼帶有兩個燃燒器的微型版本就足夠了。為滾刀的額外部分付錢有什麼意義？如果家庭成員超過三人，則已經需要購買帶有四個燃燒器的成熟設備。建議購買不帶燃燒器的實心面板作為第一種選擇的替代品，因為這種表面尺寸中等。

中號感應

結構的形狀和外觀在相同風格的室內設計案例中起著重要作用。此外，需要預先測量陶瓷金屬結構的安裝位置。如果沒有合適的地方，那還是看便攜機型吧。

您應該注意設備的能源效率，它不應低於“A”級。否則，設備會消耗更多的電量。

設備的成本也與溫度模式的數量不同，因此如果您不打算烹飪美食，請購買具有最少模式集的面板。在其他情況下，最好不要吝嗇和購買昂貴的爐子，它涉及超過 15 種模式。

電磁爐“單身漢”

價格廚房電磁爐

廚房便攜式電磁爐

決定是否需要“助推器”功能。它不適用於所有型號的電器，它負責快速加熱菜餚。例如，它可以讓您在幾分鐘內將水燒開。

值得考慮是否需要磁貼的輔助功能。現代電器配備了大量附加功能，包括自動關機（煮沸時）、定時器、解凍食物和儲存程序。只有當您真正打算使用它們時才選擇具有這些好處的面板，否則只是浪費金錢。

設備的優點和缺點

渦流感應加熱器的“優點”很多。這是一種用於自產的簡單電路，具有更高的可靠性、高效率、相對較低的能源成本、較長的使用壽命、較低的故障概率等。

該設備的性能非常重要；這種類型的設備已成功用於冶金行業。在冷卻劑的加熱速率方面，這種類型的設備可以與傳統的電鍋爐競爭，系統中的水溫迅速達到要求的水平。

在感應鍋爐運行過程中，加熱器會輕微振動。這種振動會抖掉金屬管壁上的水垢和其他可能的污染物，因此這種設備很少需要清潔。當然，必須使用機械過濾器保護加熱系統免受這些污染物的影響。

感應線圈使用高頻渦流加熱放置在其中的金屬（管道或金屬絲），無需接觸

與水的持續接觸還可以最大限度地減少加熱器燒壞的可能性，這對於帶有加熱元件的傳統鍋爐來說是一個相當普遍的問題。儘管有振動，但鍋爐運行異常安靜；不需要在設備安裝現場進行額外的隔音。

感應鍋爐也很好，因為只要係統安裝正確，它們幾乎不會洩漏。這對於電加熱來說是非常有價值的品質，因為它消除或顯著降低了危險情況的可能性。

沒有洩漏是由於將熱能傳遞到加熱器的非接觸式方法。使用上述技術的冷卻劑幾乎可以被加熱到蒸汽狀態。

這提供了足夠的熱對流來刺激冷卻劑通過管道的有效運動。在大多數情況下，供暖系統不必配備循環泵，儘管這完全取決於特定供暖系統的功能和佈局。

有時需要循環泵。安裝設備相對容易。雖然這需要一些安裝電器和加熱管的技能。但是這種方便可靠的設備有很多缺點，也應該考慮。

例如，鍋爐不僅加熱冷卻劑，而且加熱周圍的整個工作空間。有必要為這樣的單元分配一個單獨的房間並從中移除所有異物。對於一個人來說，長時間呆在工作鍋爐附近也是不安全的。

感應加熱器需要電力才能運行。自製和工廠製造的設備都連接到家用交流電源。

該設備需要電力才能運行。在無法免費享受這種文明福利的地區，感應鍋爐將毫無用處。是的，在經常停電的地方，它會表現出低效率。

如果不小心處理設備，可能會發生爆炸。

如果冷卻液過熱，它會變成蒸汽。結果，系統中的壓力將急劇增加，管道根本無法承受，它們會破裂。因此，為了系統的正常運行，設備至少應配備壓力表，甚至更好——緊急停機裝置、恆溫器等。

所有這些都會顯著增加自製感應鍋爐的成本。儘管該設備被認為實際上是靜音的，但情況並非總是如此。由於各種原因，某些型號可能仍會產生一些噪音。對於自製設備，這種結果的可能性會增加。

在工廠和設計中 自製感應加熱器 幾乎沒有易損件。它們持續很長時間並且工作完美。

渦流感應鍋爐的特點

我們已經熟悉感應加熱器的工作原理。它有一個變體：渦流感應鍋爐或 VIN，其運行方式略有不同。

VIN的顯著特徵

與感應對應物一樣，它以高頻電壓運行，因此必須配備逆變器。 VIN 器件的一個特點是它沒有次級繞組。

它的作用由設備的所有金屬部件執行。它們必須由具有鐵磁特性的材料製成。因此，當電流被提供給設備的初級繞組時，電磁場的強度會急劇增加。

反過來，它會產生電流，其強度正在迅速增加。渦流會引起磁化反轉，因此所有鐵磁表面都會很快加熱，幾乎是瞬間加熱。

渦流裝置非常緊湊，但由於使用金屬，它們的重量很大。這帶來了一個額外的優勢，因為身體的所有大塊元素都參與了熱交換。因此，該單元的效率接近100%。

如果決定獨立製造 VIN 鍋爐，則必須考慮設備的這一特性。它只能由金屬製成，不應使用塑料。

主要區別 旋流感應鍋爐 在於它的主體充當次級繞組的事實。因此，它總是由金屬製成

如何組裝渦流感應裝置？

正如我們已經知道的那樣，這種鍋爐與其感應鍋爐不同，但是，自己製作同樣容易。沒錯，現在您需要焊接技能，因為該設備只能由金屬部件組裝而成。

對於工作，您將需要：

• 相同長度的金屬厚壁管的兩段。它們的直徑必須不同，以便可以將一個零件放置在另一個零件中。
• 繞製（漆包）銅線。
• 三相逆變器，可以從焊機中獲得，但要盡可能強大。
• 鍋爐保溫用外殼。

現在你可以開始工作了。我們從製造未來鍋爐的主體開始。我們取一根直徑較大的管子並將第二部分插入其中。它們需要一個焊接到另一個，以便元件的壁之間有一些距離。

該部分中生成的細節將類似於方向盤。使用厚度至少為 5 mm 的鋼板作為外殼的底座和蓋板。

結果是一個空心圓柱形罐。現在，您需要在其壁上切割用於供應冷液和排放熱液的管道。管道的配置及其直徑取決於加熱系統的管道；可能還需要適配器。

之後，您可以開始纏繞電線。它在足夠的張力下小心地纏繞在鍋爐本體上。

自製渦流式感應鍋爐示意圖

實際上，繞線將用作加熱元件，因此建議用隔熱外殼封閉設備外殼。因此，可以最大限度地節省熱量，從而提高設備的效率並使其安全。

現在您需要將鍋爐嵌入供暖系統。為此，將冷卻劑排出，切斷所需長度的管段，並將設備焊接到位。

它仍然只為加熱器供電，不要忘記將逆變器連接到它。設備已準備好使用。但在測試之前，您需要用冷卻液填充管路。

您不知道選擇哪種冷卻液來填充迴路？我們建議您熟悉各種冷卻劑的特性以及為加熱迴路選擇最佳流體類型的建議。

只有在將冷卻液泵入系統後，才能進行試運行。

首先，您需要以最低功率運行設備並仔細監控焊接質量。如果一切正常，我們將功率增加到最大。

在我們的網站上，還有另一條關於製造感應裝置的說明，該裝置可用於加熱加熱系統中的冷卻劑。要了解組裝感應加熱器的過程，請點擊此鏈接。

加熱控制

感應烙鐵的鐵芯由銅（不是磁性材料）製成，背面塗有鐵磁材料（鐵和鎳的合金）。前部用作刺，核心本身稱為彈藥筒。

銅尖的加熱調整如下：

• 當施加交流電壓並因此施加磁場時，塗層中會產生傅科電流，從而加熱材料；
• 熱量傳遞給銅；
• 塗層溫度一達到居里點，磁性消失，加熱停止​​；
• 在使用感應烙鐵工作的過程中，銅尖向零件散發熱量並冷卻，鐵磁塗層也冷卻；
• 一旦塗層冷卻下來，磁性就會恢復，並且會立即恢復加熱。

感應烙鐵的最大加熱取決於磁性合金和磁芯的特性。這種控制稱為智能加熱。

您可以通過安裝連接到工作站控制單元的溫度傳感器或通過更換插入感應烙鐵手柄的墨盒（帶尖端的芯）來更改特定焊接條件的溫度。

第一種選擇比第二種便宜，所以今天不僅專業人士使用它。但第二種方法更準確可靠。

加熱系統中的感應熱發生器

加熱迴路中使用的感應熱水器既有所有電加熱器共有的優點，又有它們固有的優點。讓我們從第一組開始：

1. 在易用性方面，電加熱器甚至領先於燃氣設備，因為它們無需點火。此外，它們更安全：車主不必擔心燃油洩漏或燃燒產物。
2. 電氣設備不需要煙囪和以去除碳沉積物和煙灰的形式進行維護。
3. 電加熱器的效率不取決於其功率。它可以設置為最低，同時機組的效率將保持在 99% 的水平，而在這種情況下，燃氣或固體燃料鍋爐的效率將大大低於護照鍋爐的效率。
4. 在有電熱發生器的情況下，供暖系統可以在最低溫度模式下運行，這在淡季非常重要。在使用燃氣或固體燃料鍋爐的情況下，不允許“回流”溫度降至 50 度以下，因為在這種情況下，熱交換器上會形成冷凝水（使用固體燃料時，它含有酸）。
5. 最後一件事：使用電加熱時，您可以不使用液體冷卻劑，但這不適用於感應加熱器。

簡易感應加熱器

讓我們繼續直接“電感”的優勢：

1. 感應加熱器中冷卻劑與熱表面的接觸面積是管狀電加熱器設備的數千倍。因此，環境升溫更快。
2. “電感器”的所有元件僅從外部安裝，沒有任何連接。因此，完全排除了洩漏。
3. 由於加熱是以非接觸方式進行的，感應式加熱器絕對可以使用任何冷卻劑，包括所有類型的防凍劑（加熱元件電鍋爐需要一種特殊的防凍劑）。同時，水可能含有相對大量的硬度鹽——交變磁場可防止在熱交換器壁上形成水垢。

如您所知，每桶蜂蜜都有美中不足的蒼蠅。在這裡，也離不開它：不僅電力本身非常昂貴，而且感應加熱器也是最昂貴的電加熱設備之一。

感應鑄造爐

每個感應鑄造爐可以配備兩種類型的變流器，通常晶閘管變流器更便宜並配備大功率爐，而晶體管在功耗方面更經濟：

晶閘管變頻器用於為感應鑄造爐供電，它們根據通常的兩級原理工作：

• - 整流器將網絡的交流電轉換為直流電；
• - 逆變器將該直流電再次轉換為交流電，但已經處於所需頻率。

晶閘管轉換器可以在大電流和大電壓下工作，同時承受連續負載。它們的效率高於 IGBT 轉換器。

晶體管變頻器。晶體管變頻器用於為感應爐供電，在 IPP 型熔爐中最多可以熔化 200 公斤有色金屬和最多 100 公斤黑色金屬。當需要快速更換合金時，這種爐子最常用於實驗室條件下的實驗加熱。

晶體管轉換器的無可置疑的優勢包括緊湊、易於操作和安靜的操作。

VIN型熱水器

該單元的核心是一個線圈，由大量匝數的絕緣電線組成，並垂直放置在容器形式的圓柱體中。金屬棒插入線圈內。外殼由焊接蓋從上下密封，用於連接到電網的端子被引出。冷冷卻劑通過下部支管進入容器，該支管充滿容器內部的整個空間。加熱到所需溫度的水通過上管進入加熱系統。

熱載體加熱方案

由於其設計，當連接到網絡時，熱發生器持續滿負荷運行，因為向加熱裝置提供額外的電壓調節裝置是不合理的。使用循環加熱和使用水溫傳感器自動關機/開機要容易得多。只需在遠程電子單元的顯示屏上設置所需的溫度，它就會將冷卻液加熱到此溫度，達到此溫度時關閉熱水感應元件。時間到了，水已經冷卻了幾度後，自動化將再次打開加熱，這個循環將不斷重複。

由於熱發生器的繞組提供 220 V 電源電壓的單相連接，因此不會以高功率生產感應式加熱單元。原因是電路中的電流太高（超過50安培），需要鋪設大截面的電纜，這本身就非常昂貴。為了增加功率，將三個水加熱裝置串聯並使用電源電壓為380 V的三相連接就足夠了。將單獨的相連接到級聯的每個設備，照片顯示了感應加熱操作的類似示例。

用感應鍋爐加熱

Sibtechnomash 熱水器的設計特點 利用相同的電磁感應效應，另一家公司開發和製造了設計略有不同的熱水器，值得關注。事實是多匝線圈產生的電場具有空間形式，並從它向各個方向傳播。如果在 VIN 單元中冷卻劑通過線圈內部，則 Sibtekhnomash 感應鍋爐設備提供位於繞組外部的螺旋熱交換器，如圖所示。

繞組在自身周圍產生交變電場，渦流加熱水在其中流動的熱交換器管的線圈。帶線圈的線圈組裝成 3 件級聯，並連接到一個共同的框架上。它們中的每一個都連接到一個單獨的相位，電源電壓為 380 V。Sibtekhnomash 設計有幾個優點：

• 感應加熱器具有單獨的可折疊設計；
• 在電場的作用區域內，由於螺旋電路，加熱表面的面積增加並且水量更大，從而提高了加熱速率；
• 熱交換器管道可用於沖洗和維護。

連接感應鍋爐的示例

儘管熱發生器的設計有所不同，但其效率為 98%，因為在 VIN 類型的加熱器中，此效率值由製造商自己聲明。在這兩種情況下，單元的耐用性取決於線圈的性能，或者更確切地說，繞組和電氣絕緣的使用壽命，該指標由製造商在 30 年內設定。