- Индукционный отопительный котел — ТЕРМАНИК
- Индукционные котлы ИКВ принцип работы
- Индукционный нагрев – принцип работы, типы и преимущества
- Принцип индукционного нагрева :
- Конструкция индуктора для индукционного нагрева:
- Типы индукционных печей:
- Стержневая или низкочастотная индукционная печь:
- Безтигельная или высокочастотная индукционная печь :
- Преимущества индукционного нагрева :
- Недостатки индукционного нагрева:
- Применение индукционного нагрева:
- Что такое индукционный нагрев и как он работает
Индукционный отопительный котел — ТЕРМАНИК
Индукционный отопительный котел – это электронагревательный прибор, предназначенный для нагрева воды и отопления, и работающий на принципе нагрева проводника в переменном магнитном поле. Определение не самое, может быть, понятное на первый взгляд, однако сама конструкция индукционного котла довольно проста. Неспроста, в интернете можно найти не одно руководство по сборке такого нагревателя «своими руками». Однако сегодня речь у нас пойдет об отопительных индукционных котлах, изготавливаемых серийно в промышленных условиях.
►См. Индукционные отопительные котлы в нашем каталоге
ИНДУКЦИОННЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ: УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Работа индукционного котла основана принципе электромагнитной индукции. Как известно из курса физики, проходящий по проводнику электрический ток продуцирует электромагнитное поле. Это магнитное поле продуцирует электрический ток в другом проводнике, который находится под воздействием данного магнитного поля.
Этот принцип лежит в основе работы любого силового трансформатора. Как известно, трансформатор состоит из двух обмоток, называемых условно первичной и вторичной. Обе обмотки представляют собой катушки индуктивности, закрепленные на ферромагнитном сердечнике.
Индукционный отопительный котел, по сути, представляет собой тот же силовой трансформатор, только вместо вторичной обмотки в нем устанавливается теплообменное устройство. Под воздействием магнитного поля, возникающего в первичной обмотке, в металле теплообменного устройства возникают вихревые (короткозамкнутые) токи, которые его и разогревают. Тепло с поверхности теплообменника снимается посредством циркуляции жидкого теплоносителя, который контактирует с теплообменным устройством.
Важно отметить, что индукционные отопительные котлы работают на промышленной частоте тока (50 Гц), то есть от обычной электросети. Не надо путать индукционные нагреватели на токах промышленной частоты и индукционные нагреватели на токах высокой и сверхвысокой частот – это совершенно разные приборы, предназначенные для выполнения разных функций. Высокочастотные индукторы применяются в металлургии, машиностроении для плавки и нагрева металлов до высоких температур. Индукционные отопительные котлы нагревают металл теплообменника до температур порядка 115 °С (максимально – около 250 °С, если речь идет о термомасляных нагревателях).
ФАКТОР «КОСИНУСА ФИ»
Любой прибор, работающий на принципе электромагнитной индукции, имеет такой показатель как cos φ (читается «косинус фи») – это коэффициент мощности, показывающий составляющую реактивной мощности в общей потребляемой мощности оборудования. Энергетики промышленных предприятий хорошо знакомы с этим показателем. Наличие в парке машин большой доли оборудования с низким коэффициентом мощности — серьезная проблема. Не будем углубляться в тонкости взаимоотношений с энергогенерирующими предприятиями. Нас интересует другой вопрос. Какой коэффициент мощности у индукционного отопительного котла? Это важный вопрос, поскольку собрать индукционный нагреватель своими руками – можно, а вот собрать такой нагреватель, который бы обладал при этом высокими энергетическими характеристиками – очень сложно. Конструкции индукционный котлов, обеспечивающих cos φ, близкий к 1 и КПД близкий к 100%, защищены патентами и производителей данного оборудования можно пересчитать по пальцам.
ИНДУКЦИОННЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ ТЕРМАНИК
В настоящее время в России работает несколько производителей индукционных отопительных котлов. Одно из ведущих предприятий – Научно-производственное предприятие «Термические Технологии», которое обладает собственными запатентованными разработками в области индукционного котельного оборудования. Отличительной чертой оборудования, выпускаемого под маркой Терманик, является особая конструкция теплообменного устройства, по которое циркулирует теплоноситель. Он имеет специфическую цилиндрическую форму. Как показывает практика, это, пожалуй, самая удачная форма теплообменного устройства среди всех индукционных котлов.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИНДУКЦИОННЫХ КОТЛОВ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ
Как мы говорили выше, индукционные отопительные котлы — это особая разновидность силовых трансформаторов, которые известны своей выносливостью. Трансформаторы способны работать десятилетиями – это главное требование к ним. Это свойство передалось и индукционным котлам, чей расчетный срок службы приближается к 30 годам (в стандартных системах автономного отопления). Среди прочих преимуществ индукционных котлов можно указать следующие:
- высокая надежность благодаря отсутствию сменных, выходящих из строя элементов. Например, в индукционных котлах отсутствуют такие элементы как ТЭНы или электроды;
- высокая электрическая безопасность (второй класс). В индукционных нагревателях отсутствует контакт токопроводящих частей с теплоносителем или системой теплоснабжения. Напряжение прикосновения на теплообменном устройстве составляет не более 2 В.
- высокая пожарная безопасность. Теплообменник горячее теплоносителя всего на 15-20 °С, то есть в обычной системе теплоснабжения температура теплообменника будет на уровне 100-120 °С.
Это основные, но далеко не все преимущества индукционного отопительного котла перед котлами других типов. Благодаря этому, индукционные котлы получили в последнее время весьма широкое распространение на рынке, причем не только в качестве альтернативы другим типам электрических котлов (ТЭНовых и электродных), но и как конкурент котлам на углеводородном топливе.
►См. Индукционные отопительные котлы в нашем каталоге
Индукционные котлы ИКВ принцип работы
Принцип работы индукционных котлов отопления
| электромагнитное устройство для нагрева теплообменного устройства виде трубы. Нагреватель состоит из магнитопровода, первичных катушек и теплообменного устройства в виде цилиндрической трубы. Параметры катушки, сердечника и теплообменного устройства рассчитаны на работу аппарата в длительном режиме без перегрева. Срок службы нагревателя определяется сроком службы изоляции обмоточного провода катушки и качеством сварных швов теплообменного устройства. Эффект индукционных котлов прост: вокруг любой катушки, по которой протекает переменный ток, образуется переменное магнитное поле. Если в это поле поместить электропроводящий материал, то в нем возникают индукционные токи (токи Фуко), которые разогревают этот материал. Во-вторых, если материал ферромагнитный, то его постоянное перемагничивание приводит так же к существенному нагреву. Конструктивные размеры, форма индуктора и труб подобраны таким образом, что энергия, выделяемая в трубах вокруг индуктора за счет образовавшихся вихревых токов и энергия от перемагничивания этих труб приблизительно равны. Это делает импеданс индуктора котла практически активным, повышая косинус фи. |
Индукционные котлы ИКВ работают на токах промышленной частоты (50 Гц),
ИКВ предназначены для эффективного отопления и горячего водоснабжения для бытовых и технологических нужд
Благодаря своим техническим и потребительским качествам удовлетворяет современным требованиям электропожаробезопасности, санитарно — гигиеническим и экологическим нормам, не загрязняют воздух, отсутствует необходимость складирования, хранения топлива, утилизации отходов, и выплат заработной платы обслуживающему персоналу. При выборе газового котла в качестве отопительной установки от Вас потребуют проект разрешение на строительство, массу согласований в местной газовой службе, аттестацию в органах Ростехнадзора, очень большие первоначальные затраты.
Вариант использования индукционного нагревателя ИКВ
В мобильных установках при аварийных ситуациях для МЧС, ЖКХ, в качестве резервной временной системы горячего водоснабжения и отопления позволит качественно и быстро, с минимальными затратами, решить аварийную ситуацию.
Относятся к классу оборудования с группой электробезопасности «2» (сопротивление изоляции 0,1 Ома)
— соответствуют современным требованиям по электробезопасности, для размещения и эксплуатации внутри жилых зданий и помещений.
При нагреве воды до 115°C -температура индуктора не превышает 140°C. Кроме того, переменное магнитное поле индуктора не дает катионам кальция и магния (образующие накипь элементы) осесть на поверхностную площадь теплообменника индуктора. Исходя из вышеперечисленного, За весь период работы не снижает свой КПД, и достигает 98%. В качестве теплоносителя может использоваться любая жидкость; вода, антифриз, масло, глицерин и т.д. Время замены теплоносителя 1 раз в 10 лет. При изготовлении используются только самые высококачественные материалы и комплектующие. Наше качество и 100% гарантии. Ресурс работы такого индукционного нагревателя составляет свыше 30 лет.
Котлы индукционные электрические нового поколения Индукционные котлы каталог Электрические индукционные котлы Индукционный котел модельный ряд О заводе Контактная информация Карта сайта Оформить заказ
Индукционный нагрев – принцип работы, типы и преимущества
Индукционный нагрев – это тип электрического нагрева, при котором для нагревания материала используются токи, индуцированные электромагнитным воздействием. Это бесконтактный метод электрического нагрева, при котором материал нагревается без прямого контакта с источником питания. Работа индукционного нагрева основана на принципе трансформаторов переменного тока.
Принцип индукционного нагрева :
Прежде чем обсуждать конструкцию и работу индукционного нагрева, давайте рассмотрим принцип индукционного нагрева. Принцип действия индукционного нагрева основан на законе электромагнитной индукции Фарадея и на концепции Джоуля, сопротивления или омического нагрева. На рисунке ниже показан принцип индукционного нагрева.
Он состоит из двух катушек, первичной и вторичной, которые действуют как первичная и вторичная обмотки трансформатора. Первичный подключен к источнику переменного тока высокой частоты, а вторичный используется для нагрева заготовки. На приведенном выше рисунке нагреваемая деталь будет действовать как цельная короткозамкнутая вторичная обмотка.
При подаче высокочастотного переменного тока на первичную катушку создается переменное магнитное поле. Этот поток, соединяя заготовку, индуцирует ЭДС в заготовке, что приводит к протеканию через нее вихревых токов, подобно тому, как вихревые токи индуцируются во вторичной обмотке трансформатора.
Мы знаем, что в соответствии с эффектом нагрева Джоуля тепловая энергия вырабатывается в проводнике при протекании по нему электрического тока, т. е. мощность рассеивается в виде тепла. Таким образом, вихревые токи, наведенные в заготовке, будут выделять в ней тепло, тем самым повышая температуру заготовки.
Благодаря низкому удельному сопротивлению и высокой проводимости металлов они лучше подходят для индукционного нагрева по сравнению с неметаллами. В случае немагнитного материала выделение тепла будет происходить из-за потерь на вихревые токи. Принимая во внимание, что в случае магнитного материала выделение тепла будет связано как с потерями на вихревые токи, так и с потерями на гистерезис.
Различные факторы, от которых зависит индукционный нагрев:
- Величина первичного тока, поскольку, если первичный ток высок, поток высок, и, следовательно, вторичный ток будет высоким, поэтому выделяется большое количество тепла.
- Частота питания, учитывая гистерезис и потери на вихревые токи, зависит от частоты.
- Магнитная связь между первичной и вторичной обмотками, если расстояние между первичной обмоткой и нагреваемым материалом меньше, магнитная связь больше и, следовательно, выделяется больше тепла.
- Проницаемость и удельное сопротивление материала.
Конструкция индуктора для индукционного нагрева:
Ниже приведены факторы, которые необходимо учитывать при проектировании индуктора для индукционного нагрева,
- Поскольку плотность магнитного потока, обусловленная протеканием тока в проводнике, максимальна вблизи проводника, следовательно чем ближе катушка к нагреваемой детали, тем больше будет эффект нагрева.
- Вихревой ток в нагреваемых деталях течет таким образом, что создается магнитный поток, противодействующий изменению магнитного потока катушки индуктора. Контур змеевика должен быть таким, чтобы обеспечить желаемый нагрев.
- Из-за скин-эффекта высокочастотный ток в катушке индуктивности обычно протекает через внешнюю часть. Таким образом, катушка индуктора выполнена из медных трубок, по которым течет охлаждающая вода для отвода выделяющегося в ней тепла.
- Высокая концентрация тепла в недоступных зонах может быть достигнута с помощью одновитковых катушек, пропускающих большие токи. Электронные нагреватели могут нагружать до 300А. Поэтому для более высокой мощности используются трансформаторы с воздушным сердечником, которые менее эффективны.
- Провода от источника питания к катушке индуктивности должны быть как можно короче и соединены вместе во избежание снижения коэффициента мощности. Даже витки катушки индуктивности должны располагаться близко друг к другу, а воздушный зазор между катушкой и заготовкой должен быть минимальным, чтобы предотвратить низкий коэффициент мощности.
- В случае пайки важно, чтобы соединение сначала доводилось до нужной температуры, прежде чем припой расплавится и втянется в соединение.
Описанный выше принцип индукционного нагрева используется в индукционных печах для нагрева различных материалов.
Типы индукционных печей:
Индукционные печи в основном бывают двух типов:
- сердечниковые или низкочастотные индукционные печи и
- тигельные или высокочастотные индукционные печи.
Стержневая или низкочастотная индукционная печь:
Эта печь состоит из круглого пода в форме желоба, в котором находится шихта, подлежащая плавке, в форме кольцевого кольца. Железный сердечник имеет большой диаметр и магнитно связан с электрической обмоткой, питаемой от источника переменного тока, как показано ниже.
Таким образом, печь представляет собой трансформатор, в котором нагреваемая шихта образует одновитковую короткозамкнутую вторичную обмотку и магнитно связана с первичной обмоткой железным сердечником. Заряд плавится из-за наведенного в нем сильного тока. Когда нет расплавленного металла, ток во вторичной обмотке не течет. Таким образом, чтобы запустить печь, расплавленный металл должен быть вылит в горн.
Индукционные печи с сердечником снова подразделяются на два типа: индукционные печи с прямым и непрямым сердечником. В индукционной печи с прямым сердечником нагреваемая шихта образует одновитковую вторичную цепь, как показано выше. В то время как в индукционной печи с непрямым сердечником будет нагревательный элемент, который образует вторичный, тепло, произведенное в нагревательном элементе, передается шихте за счет излучения.
Безтигельная или высокочастотная индукционная печь :
В индукционной печи с сердечником имеется железный сердечник, через который первичная и вторичная обмотки магнитно связаны. Но в индукционной печи без сердечника нет сердечника, и поэтому нагрев материала будет происходить за счет протекания через него вихревых токов, как показано ниже.
Печь состоит из огнеупорного или керамического тигля цилиндрической формы. Тигель окружен катушкой, которая действует как первичная обмотка. Когда эта первичная обмотка подключена к источнику переменного тока, она индуцирует вихревой ток в нагреваемом заряде. Индуцированный вихревой ток будет выделять тепло в заряде, а также в заряде возникает дополнительное перемешивающее действие из-за электромагнитных сил.
Из-за отсутствия сердечника в этой печи плотность флюса в печи низкая. Таким образом, питание первичной обмотки должно быть высокочастотным, чтобы компенсировать низкую плотность потока, поэтому эту печь также называют высокочастотной индукционной печью.
Преимущества индукционного нагрева :
Различные преимущества индукционного нагрева:
- Подходит для периодических операций.
- Нагрев материала осуществляется без прямого контакта с источником питания.
- При работе нет шума, пыли, грязи и дыма, поэтому условия работы приятные.
- Гибкий контроль температуры и теплопередачи можно очень точно контролировать.
- За очень короткое время достигает точки плавления.
- Имеет очень высокий постоянный и точный нагрев.
- Для производства высококачественных сплавов наиболее подходит индукционный нагрев.
- Технологические достижения сделали процесс индукционного нагрева полезным инструментом в производстве установок для термообработки.
- Этот метод более точен для поверхностного упрочнения металлов и цветных металлов.
- Автоматический контроль температуры может осуществляться с помощью таймеров и систем обратной связи.
- В процессе индукционного нагрева никакие побочные продукты не реализуются.
- Для индукционного нагрева такой квалифицированной рабочей силы не требуется, что также снижает эксплуатационные расходы.
Недостатки индукционного нагрева:
Недостатки индукционного нагрева:
- Первоначальная стоимость метода индукционного нагрева высока, а также стоимость увеличивается в зависимости от требуемой степени автоматизации.
- Процесс индукционного нагрева применим только для ограниченного количества материалов.
- Форма используемого материала или тигля должна соответствовать вторичной обмотке.
Применение индукционного нагрева:
Некоторые из основных применений индукционного нагрева:
- Упрочнение поверхности. Материалы, используемые для изготовления таких деталей, как шпиндели, пильные полотна, шестерни, оси и т. д., должны быть твердыми и трудно выдерживать износ, который возможен при индукционном нагреве. При индукционном нагреве можно сконцентрировать эффект нагрева на желаемой части.
- Глубокая закалка — С помощью индукционного нагрева возможна закалка материала на любую глубину, поэтому этот вид нагрева используется для глубокой закалки таких изделий, как отвертки, инструменты, сверла и т. д.
- Отпуск — При отпуске процесс, где требуется точный контроль нагрева для уменьшения избыточной твердости в заготовке.
- Плавка — Для извлечения металла из руды путем нагревания выше температуры плавления в какой-либо защитной атмосфере осуществляется индукционный нагрев на высокой частоте.
- Пайка. Индукционный нагрев хорошо подходит для экономичной и эффективной пайки, благодаря чему в месте пайки может выделяться тепло.
- С помощью индукционного нагрева можно нагреть металлы до точки плавления в подходящей печи.
- В настоящее время процесс индукционного нагрева заменяет бытовые и коммерческие электрические и газовые системы отопления.
Что такое индукционный нагрев и как он работает
Индукционный нагрев — это процесс, при котором электропроводный материал нагревается, когда он помещается в динамическое магнитное поле, не касаясь индуктора. Это простой и экономичный процесс нагрева, обеспечивающий быстрый и равномерный нагрев по сравнению с другими традиционными процессами нагрева, используемыми для предварительного нагрева и снятия напряжения сварных швов. Тепло генерируется циркулирующим электрическим током, когда он помещается в магнитное поле (электромагнитная индукция). Для выделения тепла сопротивление материала должно быть низким (металлы), а напряжение должно быть высоким. Например, металлы с высоким сопротивлением, такие как железо, нагреваются намного быстрее, чем металлы с низким сопротивлением, такие как медь.
Тепло выделяется за счет потерь на сопротивление и гистерезисных потерь при протекании индуцированного электрического тока. Гистерезисные потери в основном возникают в ферромагнитных материалах, когда они намагничиваются и размагничиваются.
Индукционный нагрев в основном используется в промышленных процессах, когда производители хотят изменить физические свойства металлов (склеивание, закалка и размягчение). В процессе индукционного нагрева отсутствуют выбросы остаточного горения, поскольку металлы не нагреваются огнём и дымом. Также скорость теплопередачи регулируется и стабилизируется в процессе с минимальными потерями тепла. В отличие от традиционных процессов нагрева (пламя, резистивный нагрев…), индукционный нагрев прост в настройке, ускоряет достижение температуры, безопаснее, а также более эффективен, точен и равномерен.
Как работает индукционный нагрев
В предыдущем абзаце мы обсуждали, что такое индукционный нагрев, теперь давайте поговорим о том, как работает индукционный нагрев. Когда электрический ток течет по медному проводнику, он создает магнитное поле вокруг проводника. Направление электрического поля зависит от направления электрического тока по правилу большого пальца правой руки.
Чем больше ток проходит через проводник, тем больше и сильнее магнитное поле вокруг проводника. При изменении направления электрического тока в проводнике на противоположное направление изменяется и магнитное поле. Прохождение переменного магнитного поля через проводящий материал генерирует локальные электрические токи внутри металла. Генерируемые электрические токи называются вихревыми токами. Чем сильнее магнитное поле, тем больше генерируются вихревые токи.
Металлы имеют определенное электрическое сопротивление, и вихревые токи циркулируют против сопротивления металла, что вызывает его нагрев. Этот процесс называется джоулевым нагревом, и он отвечает за выделение большей части тепла.
Электрическое сопротивление нагреваемого проводящего материала играет важную роль в генерируемом тепле. Например, металлы с низким значением сопротивления требуют больше вихревых токов для нагрева, чем металлы с высоким значением сопротивления. При нагреве черных металлов следует учитывать потери на гистерезис. Это происходит из-за сопротивления материала изменяющемуся магнитному полю. Гистерезисные потери выделяют меньше тепла, чем Джоулев нагрев, но все же вносят значительный вклад в общее тепло внутри материала.
Кроме того, магнитные свойства нагреваемого проводящего материала играют большую роль в количестве выделяемого тепла. Например, магнитные материалы, такие как железо, выделяют больше тепла из-за гистерезисных потерь, в то время как немагнитные материалы, такие как медь или алюминий, не выделяют тепла из-за гистерезиса.
Вихревые токи производят тепло на поверхности детали, которая находится непосредственно рядом с нагревательной спиралью. Глубина нагрева определяется тем, насколько быстро переменное поле переключается взад и вперед через материал. Остальная часть толщины детали нагревается за счет теплопроводности детали.
Компоненты индукционных нагревателей
Индукционный нагреватель состоит из 4 основных частей:
- Заготовка
- Блок питания
- Компонентная цепь
Различные индукционные нагреватели доступны на нашем веб-сайте:
- Портативные индукционные нагреватели
- Нагреватели с ярмом
- Прецизионные ручные нагреватели
- Генераторы индукционного нагрева
- Конусные нагреватели Betex
Кроме того, вы можете посетить наш
ИСТОРИЯ ИНДУКЦИОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
Майкл Фарадей был первым, кто открыл индукционный нагрев в 1831 году с помощью батареи и двух медных проводов, намотанных на железный сердечник. Тем не менее, впервые она была успешно реализована около 100 лет спустя, в 1927 году в Англии, где компания EFCO установила первую систему индукционной плавки. В связи с потребностью в надежном и быстром процессе производства металлов для деталей двигателей во время Второй мировой войны технология индукционного нагрева быстро развивалась. Поскольку акцент сместился в сторону бережливого производства и усиленного контроля качества, технология индукционного нагрева была заново открыта с разработкой управляемых индукционных источников питания.
Ознакомьтесь с нашей публикацией Каковы преимущества индукционных нагревателей подшипников?
Звоните по телефону Свяжитесь с нами по телефону , если у вас есть какие-либо вопросы, вам нужна дополнительная информация или вы заинтересованы в приобретении индукционного нагревателя.