Chauffage par induction bricolage. Le chauffage par induction le plus simple à faire soi-même

Teneur

Aujourd'hui, l'électricité coûte assez cher aux consommateurs, mais ceux qui travaillent sur une telle ressource appareils de chauffage jouissent d'une certaine popularité auprès de la population. Les appareils fonctionnant sur le principe de induction électromagnétique... L'article décrit le fonctionnement d'un tel appareil, où il est utilisé et comment fabriquer un appareil de chauffage à induction de vos propres mains. Mais d'abord, un peu d'histoire.

Chauffage à induction Vortex

Au début du XIXe siècle, un scientifique anglais Faraday mena des expériences dans le but de convertir le magnétisme en électricité. Il a réussi à obtenir un flux d'énergie dans l'enroulement primaire, constitué d'un fil enroulé sur un noyau en fer. Ainsi, l'induction électromagnétique a été découverte. C'est arrivé en 1831.

La première fonderie utilisant un puissant chauffe-eau à induction a été ouverte en Angleterre dans les années trente du siècle dernier. Dans les années quatre-vingt du siècle dernier, le principe de l'induction a été utilisé plus activement. Les experts ont développé des radiateurs à vortex. Ils ont chauffé les ateliers d'usine et divers locaux industriels... Après un certain temps, ils ont commencé à produire des appareils ménagers.

Principe de fonctionnement de l'inducteur

Les appareils de chauffage Vortex sont couramment utilisés pour chauffer les chaudières. Ils sont très demandés par la population en raison de leur puissance et de leur conception simple. Leur fonctionnement est basé sur le transfert de l'énergie du champ magnétique au fluide caloporteur. L'eau fournie à l'appareil est chauffée en fournissant de l'énergie. Ensuite, il est fourni au système de chauffage. Pour créer de la pression, une pompe est utilisée. L'eau circule et protège les éléments de la surchauffe. Le liquide de refroidissement vibre, ce qui empêche la formation de tartre sur les parois de l'équipement.

Si vous examinez l'intérieur d'un appareil de chauffage à induction, vous trouverez un boîtier métallique, une isolation et un noyau. La principale différence entre un tel appareil de chauffage et les appareils industriels est l'enroulement avec des conducteurs en cuivre. Ce dernier est situé entre 2 tubes en acier soudés.

Principe d'induction électromagnétique

Un appareil de chauffage à induction fait maison est léger, a une bonne efficacité et est de taille compacte. Comme noyau, un tuyau enroulé est utilisé ici. Le deuxième tuyau est nécessaire pour le chauffage. Courant généré champ magnétique, chauffe l'eau. C'est le principe qui appareils faits maison et une partie des appareils de chauffage modernes.

Appareil de chauffage appareil

L'appareil se compose de tels éléments:

1. Tube en plastique.
2. Maille en acier inoxydable.
3. Fil d'acier.
4. Fil de cuivre.
5. Onduleur de soudage.

L'un des principaux avantages de cet appareil est construction simple... Le circuit de chauffage par induction est approximativement le suivant. Il y a une bobine dans un boîtier rond - un inducteur. A l'intérieur de ce dernier, il y a un morceau de tuyau en acier avec 2 tuyaux de dérivation aux extrémités. Ils sont nécessaires pour connecter l'appareil au système de chauffage. Une fois connecté, l'eau s'écoulera dans le tuyau. Le tuyau va chauffer. Au contact de celui-ci, le liquide de refroidissement s'échauffe.

Schéma du dispositif de chauffage par induction

Pour les autres types d'appareils, la bobine est fixée à réseau électrique, cependant, il existe un autre schéma de connexion. Il se distingue par un convertisseur qui augmente la fréquence des oscillations du courant fourni à la bobine. Ce convertisseur est appelé onduleur et se compose de 3 modules :

1. Redresseur.
2. Onduleur à 2 transistors.
3. Circuit de commande de transistor.

Les processus se produisant dans l'appareil sont similaires au fonctionnement d'un transformateur. La différence réside dans l'enroulement secondaire, qui est ici court-circuité et situé à l'intérieur du primaire. Une autre différence est que dans le cas d'un transformateur, le chauffage est effet secondaire, ils essaient de l'éviter.

Fait intéressant : l'entretien d'une bobine d'induction coûtera beaucoup moins cher que si vous utilisez une chaudière à gaz ou une chaudière. L'appareil se compose d'un minimum de pièces qui ne tombent pratiquement pas en panne. Il n'y a rien à casser dans le radiateur. L'eau est chauffée par un tube ordinaire qui, contrairement au même élément chauffant, ne peut ni brûler ni se détériorer.

Champ d'application

Aujourd'hui, l'utilisation du chauffage par induction est très courante. Principaux domaines d'application:

• fusion des métaux, production de nouveaux alliages;
• production de fil métallique;
• fabrication de bijoux;
• production de chaudières de chauffage;
• traitement thermique de pièces détachées pour véhicules;
• industrie médicale (désinfection des instruments, équipements médicaux) ;
• génie mécanique, chauffage de service automobile;
• fours industriels.

Inconvénients et avantages

Considérez les caractéristiques positives et les avantages de l'équipement d'induction :

1. Le chauffage se fait dans n'importe quel environnement.
2. La capacité de fabriquer des alliages ultrapurs.
3. Chauffage et fusion rapides de tout matériau conducteur de courant.
4. Les éléments de l'appareil sont montés à l'extérieur, il n'y a pas d'inserts. Cela garantit que les fuites sont évitées.
5. Le chauffe-eau à induction ne pollue pas environnement.
6. Pratique lorsqu'il est nécessaire de chauffer une certaine zone de la surface.
7. La surface de contact du liquide de refroidissement avec la surface de chauffe est plusieurs fois plus grande que dans les appareils avec radiateurs électriques tubulaires. De ce fait, l'environnement se réchauffe très rapidement.
8. Dimensions compactes de l'appareil.
9. L'équipement s'adapte facilement au mode de fonctionnement souhaité et se règle facilement.
10. Il est possible de fabriquer un appareil de toute forme (y compris indépendamment). Cela évite un échauffement localisé et favorise une répartition uniforme de la chaleur.

Réchauffeur à induction simple

Un réchauffeur à circulation de ce type ne présente pratiquement aucun inconvénient par rapport à des dispositifs fonctionnant selon d'autres principes. La seule difficulté de fonctionnement est qu'il est nécessaire de faire correspondre l'inducteur avec la pièce à usiner. Sinon, le chauffage sera insuffisant et de faible puissance.

Processus de fabrication de bricolage

Les outils suivants sont utiles pour le travail :

• inverseur de soudage;
• soudage générant un courant d'une intensité de 15 ampères.

Vous avez également besoin de fil de cuivre, qui est enroulé autour du corps central. L'appareil agira comme un inducteur. Les contacts des fils sont connectés aux bornes de l'onduleur afin qu'aucune torsion ne se forme. Le morceau de matériau nécessaire pour assembler le noyau doit être de la bonne longueur. En moyenne, le nombre de tours est de 50, le diamètre du fil est de 3 millimètres.

Fil de cuivre de différents diamètres pour l'enroulement

Passons maintenant au noyau. Dans son rôle, il y aura un tuyau polymère en polyéthylène. Ce type de plastique peut supporter assez forte fièvre... Le diamètre du noyau est de 50 millimètres, l'épaisseur de paroi est d'au moins 3 mm. Cette pièce sert de jauge sur laquelle un fil de cuivre est enroulé pour former une inductance. Presque tout le monde peut assembler un simple chauffe-eau à induction.

Dans la vidéo, vous verrez un moyen - comment organiser indépendamment le chauffage par induction de l'eau pour le chauffage:

Première option

Le fil est coupé en morceaux de 50 mm et un tube en plastique en est rempli. Pour l'empêcher de tomber du tuyau, bouchez les extrémités avec un treillis métallique. Aux extrémités, des adaptateurs sont placés à partir du tuyau, à l'endroit où le réchauffeur est connecté.

Un bobinage est enroulé sur le corps de ce dernier avec du fil de cuivre. Pour cela, il vous faut environ 17 mètres de fil : vous devez faire 90 tours, le diamètre du tuyau est de 60 millimètres. 3,14 × 60 × 90 = 17 m.

C'est important à savoir ! Lors de la vérification du fonctionnement de l'appareil, vous devez vous assurer soigneusement qu'il contient de l'eau (caloporteur). Sinon, le corps de l'appareil fondra rapidement.

Le tuyau coupe dans le pipeline. Le chauffage est connecté à l'onduleur. Il reste à remplir l'appareil d'eau et à l'allumer. Tout est prêt !

Deuxième option

Cette option est beaucoup plus simple. Une section de compteur droite est sélectionnée sur la partie verticale du tuyau. Il doit être soigneusement nettoyé de la peinture à l'aide de papier de verre. De plus, cette section du tuyau est recouverte de trois couches de tissu électrique. Une bobine d'induction est enroulée avec du fil de cuivre. L'ensemble du système de connexion est bien isolé. L'onduleur de soudage peut maintenant être connecté et le processus d'assemblage est terminé.

Bobine d'induction en fil de cuivre

Avant de commencer à fabriquer un chauffe-eau de vos propres mains, il est conseillé de vous familiariser avec les caractéristiques des produits d'usine et d'étudier leurs dessins. Cela vous aidera à comprendre les données initiales des équipements faits maison et à éviter d'éventuelles erreurs.

La troisième option

Pour rendre le chauffage de cette manière plus compliquée, vous devez utiliser le soudage. Pour le travail, vous avez toujours besoin d'un transformateur triphasé. Deux tuyaux doivent être soudés l'un à l'autre, qui serviront de réchauffeur et de noyau. Un enroulement est enroulé sur le corps de la bobine d'induction. Ainsi, les performances de l'appareil sont augmentées, qui a une taille compacte, ce qui est très pratique lors de son utilisation à la maison.

Enroulement sur le corps de l'inducteur

Pour l'alimentation et l'évacuation de l'eau, 2 tuyaux sont soudés dans le corps de la bobine d'induction. Afin de ne pas perdre de chaleur et d'éviter d'éventuelles fuites de courant, une isolation doit être réalisée. Cela éliminera les problèmes décrits ci-dessus et éliminera complètement l'apparition de bruit lors du fonctionnement de la chaudière.

Les précautions de sécurité doivent toujours être suivies. Surtout quand ils font quelque chose par eux-mêmes. Ici, les appareils de chauffage sont utilisés pour les systèmes à circulation forcée. L'énergie thermique est générée très rapidement et une surchauffe du caloporteur peut se produire.

Il ne faut pas oublier la soupape de sécurité. Il est attaché au radiateur. Dans le cas où la pompe circulaire cesse de fonctionner, une surchauffe à cent pour cent du liquide de refroidissement se produira. Si la vanne n'est pas installée à l'avance, le système se rompra. Ce dernier doit être équipé d'un thermostat par précaution. Si le radiateur est enfermé dans un boîtier métallique, il doit être mis à la terre.

Réchauffeur dans un boîtier en métal

Étant donné que la conception auto-fabriquée n'a pas de blindage normal, la bobine d'induction est installée à au moins 80 centimètres des surfaces horizontales. La distance au mur est de 30 centimètres.

Astuce : la puissance radiateurs maison peut favoriser la propagation du rayonnement électromagnétique. Il est conseillé de protéger l'appareil avec de l'acier galvanisé et de ne pas l'installer dans une zone résidentielle ! Il existe un champ électromagnétique alternatif à l'intérieur et à l'extérieur de la bobine. ça chauffera tout surfaces métalliques situé à proximité.

Ainsi, sans dépenses financières mondiales, il n'est pas difficile de fabriquer cet appareil simple de vos propres mains. Le schéma de montage est simple et presque tout le monde pourra faire face au travail d'assemblage du radiateur de ses propres mains. Cela ne nécessite pas de connaissances techniques spécialisées. Le travail peut être réalisé en quelques heures seulement.

Le chauffage par induction est façon moderne traitement thermique de substances et de matériaux conducteurs d'électricité, qui a le coefficient le plus élevé action utile parmi les méthodes existantes. Pour un fonctionnement plus économique du chauffage et des appareils ménagers, des appareils de chauffage à induction spéciaux sont aujourd'hui utilisés. Comment fonctionnent les appareils à induction et comment fabriquer vous-même un appareil de chauffage par induction - lisez ci-dessous.

Le principe du chauffage par induction est basé sur l'effet courant alternatif sur l'enroulement du transformateur et l'occurrence ultérieure Champ électromagnétique... En raison de la génération d'un champ magnétique, un courant électrique est généré entre les parties magnétiques et non magnétiques. C'est par des courants à haute fréquence (HFC) que divers matériaux électriquement conducteurs sont chauffés.

Le chauffage par induction présente de nombreux avantages :

• Le dispositif de chauffage par induction est léger, il peut donc être facilement utilisé à des fins domestiques ;
• Le chauffage par induction est idéal pour tous les types de traitement thermique du métal, parmi lesquels le soudage, le brasage, le forgeage sont particulièrement populaires;
• Le chauffage haute fréquence peut être réalisé sous vide, gaz protecteur ;
• À l'aide de l'induction, les substances électriquement conductrices peuvent être chauffées rapidement et uniformément et des métaux ultrapurs peuvent être obtenus.

De plus, ce mode de chauffage est extrêmement économique : il convertit jusqu'à 90 % de la consommation en chaleur (malgré le fait que les radiateurs électriques ont, en moyenne, des taux de 45-50%).

Chauffage à induction Vortex

En raison des avantages économiques, le chauffage par induction est largement utilisé aujourd'hui. L'appareil de chauffage par induction vortex est parfait pour les pièces jusqu'à 60 mètres carrés. m, qui doit être chauffé à l'électricité. Ainsi, VIN peut être utilisé pour chauffer des maisons privées, industrielles et installations de stockage, Station d'essence, service de voiture et autres objets détachés.

Les principaux avantages de l'utilisation du VIN comme « cœur » du système de chauffage comprennent :

• Le chauffage se produit presque instantanément, car la chaleur se produit directement dans la pièce ;
• Au fil des années, l'installation a fonctionné à la même capacité, ses performances ne diminuent pas ;
• Par rapport aux éléments chauffants électriques conventionnels, l'appareil à vortex à induction permet d'économiser jusqu'à 50 % d'électricité.

C'est pourquoi aujourd'hui, de plus en plus d'entreprises produisant appareils ménagers et les machines de production utilisent le chauffage par induction. Un exemple d'une telle application, en plus du chauffage de chaudières, est un four électrique à induction. V Industrie alimentaire un appareil de chauffage par induction à ultrasons est utilisé. Pour chauffer les métaux dans l'industrie, un appareil à induction à onduleur est utilisé, pour la fusion des métaux non ferreux - une unité de fusion-réduction, le forgeage du fer et la fabrication d'ébauches - un four électrique à induction.

Circuit de chauffage par induction

Vous pouvez créer un VIN de vos propres mains. Afin d'assembler correctement un appareil de chauffage par induction vortex, il est nécessaire de trouver un schéma de l'appareil. Le plus simple est le schéma circuit imprimé, qui est un interrupteur à transistor haute puissance.

Les différences caractéristiques de ce schéma sont :

• Inducteur de chauffage (bobine) en forme de spirale à 6-8 tours;
• La présence d'un régulateur de tension (peut provenir d'un ancien boîtier informatique);
• La présence d'une résistance qui protège les transistors de la surchauffe.

Il est recommandé d'installer les transistors dans un radiateur assemblé selon ce schéma sur des radiateurs spéciaux: cela évitera la surchauffe de l'appareil. Un chauffe-eau à induction peut être assemblé de la même manière.

Le dispositif de chauffage par induction vortex comprend :

• Bobine;
• Échangeur de chaleur;
• Boîte à bornes ;
• Chambre de contrôle;
• Branchements d'entrée et de sortie.

Ce circuit est basé sur le principe de fonctionnement résonant, qui se produit dans un circuit oscillant en série. Flux magnétique entre les spires de la bobine est fermée dans l'air.

Pour assembler un réchauffeur pour le chauffage de l'eau chaude, il sera plus simple d'utiliser un circuit avec un transformateur composé d'enroulements primaires et secondaires court-circuités. L'eau sera chauffée en passant par les tuyaux à l'intérieur du serpentin et fournie chauffée par le tuyau de sortie.

Dans le même temps, il ne faut pas oublier que dans les systèmes de chauffage de l'eau avec vue, il est nécessaire d'utiliser une pompe pour la circulation forcée de l'eau.

S'il n'est pas possible d'installer une pompe à débit, vous pouvez choisir un chauffage mécanique pour le caloporteur liquide comme élément chauffant ou fixer un chauffage à aimant permanent sur la paroi du réservoir avec le caloporteur.

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Le chauffage par induction le plus simple à faire soi-même

Le générateur à induction le plus économique peut être réalisé en prenant un circuit magnétique de transformateur. Un dispositif suffisamment puissant pour le chauffage par induction peut être assemblé à partir d'un transformateur électronique, qui est une alimentation à découpage.

Pour assembler l'appareil, vous avez besoin de :

1. Soudez le transformateur principal du transformateur électrique ;
2. Faire un inducteur basé sur une coupelle en ferrite;
3. Soudez les extrémités des fils en place unité d'impulsion nutrition.

Un tel appareil de chauffage aura une efficacité d'au moins 65%. Cela suffira pour construire un petit four électrique à induction. De plus, à l'aide d'un tel appareil, il sera possible de faire fondre rapidement des fils d'un diamètre allant jusqu'à 4 mm.

Comment faire un chauffage à induction de vos propres mains: instructions

L'appareil de chauffage par induction peut être fabriqué à partir de la source d'alimentation à onduleur de la machine à souder. Dans ce cas, la conception peut être simplifiée en plaçant un tuyau droit à l'intérieur de la bobine d'induction. Il agira comme un noyau. Pour fabriquer un appareil de chauffage, vous aurez besoin de: un tuyau en polymère d'un diamètre de 5 cm; fil d'acier d'un diamètre de 0,6 cm; fil de cuivre 3 mm; maille fine en métal de construction.

Commencer:

• Nous coupons le fil machine en longueurs de 3 à 6 mm;
• Nous fermons une extrémité du tuyau avec un maillage de construction;
• Nous nous endormons à l'intérieur des morceaux de fil de fer;
• Nous fermons la deuxième extrémité du tuyau avec un treillis;
• Nous effectuons un enroulement sur le dessus du tuyau (il doit y avoir au moins 85 et pas plus de 95 tours);
• Nous isolons les extrémités de l'enroulement et les connectons à la sortie de l'un des types de source d'alimentation à l'arc de soudage.

L'appareil est prêt ! Or, pendant le fonctionnement de l'appareil, la bobine va créer un champ électromagnétique et des courants de Foucault circulent. Cela entraînera un échauffement rapide du luminaire.

Chauffage par induction de l'onduleur de soudage: caractéristiques

Les appareils de chauffage à induction conventionnels fabriqués à partir de inverseur de soudage, présentent un danger accru, car ils ne peuvent pas contrôler de manière autonome la température de l'eau. Ainsi, l'utilisation d'un réchauffeur dans des systèmes avec un liquide de refroidissement peut être source de courts-circuits et de rupture de canalisation. Cela peut se produire en raison de la résistance hydraulique élevée du système, due au mouvement du liquide de refroidissement à travers les morceaux de fil machine. Par conséquent, de tels dispositifs nécessitent des améliorations.

Éviter situations d'urgence doit être fourni appareil fait maison chauffage par induction, en onduleur de soudage, dispositifs d'arrêt d'urgence.

Pour contrôler le chauffage, vous pouvez utiliser un thermostat avec une sonde de température et un relais qui ouvre le circuit lorsque la température du liquide de refroidissement atteint les valeurs définies. De plus, il sera possible d'éviter la rupture du système en fixant une soupape de sécurité au réchauffeur par l'intermédiaire d'un té, d'un côté.

Les électriciens expérimentés disent qu'il n'est pas justifié de convertir l'un des types de sources d'alimentation d'arc de soudage en un appareil de chauffage : production de chaleur le chauffage limitera la puissance électrique de l'onduleur.

Un tel générateur de chaleur suffit pour chauffer une pièce d'une superficie maximale de 30 mètres carrés. m. L'économie d'argent, dans ce cas, sera de 30 à 50% (selon la taille de l'appartement). Dans le même temps, vous perdrez aujourd'hui votre coûteux poste à souder.

Qu'est-ce qu'un chauffage à induction (vidéo)

Le chauffage par induction est une méthode moderne de traitement thermique des substances électriquement conductrices, qui a trouvé un large usage domestique... Ainsi, les radiateurs à induction vortex sont parfaits pour organiser un fonctionnement plus économique et efficace du système de chauffage. Vous pouvez fabriquer vous-même un générateur à induction. L'essentiel est de prendre en compte les recommandations des électriciens professionnels et d'effectuer tous les travaux de manière cohérente!

Le chauffage par induction est une méthode de chauffage sans contact par des courants à haute fréquence (RFH - chauffage par radiofréquence, chauffage par ondes radiofréquence) de matériaux électriquement conducteurs.

Description de la méthode.

Le chauffage par induction est le chauffage des matériaux courants électriques, qui sont induits par un champ magnétique alternatif. Par conséquent, il s'agit de l'échauffement de produits en matériaux conducteurs (conducteurs) par le champ magnétique d'inducteurs (sources d'un champ magnétique alternatif). Le chauffage par induction est effectué comme suit. Une pièce électriquement conductrice (métal, graphite) est placée dans un soi-disant inducteur, qui est un ou plusieurs tours de fil (le plus souvent en cuivre). Dans l'inducteur, à l'aide d'un générateur spécial, des courants puissants de différentes fréquences (de dix Hz à plusieurs MHz) sont induits, à la suite desquels un champ électromagnétique se forme autour de l'inducteur. Le champ électromagnétique induit des courants de Foucault dans la pièce. Les courants de Foucault chauffent la pièce sous l'influence de la chaleur Joule (voir loi Joule-Lenz).

Le système d'inducteur de pièce est un transformateur sans noyau dans lequel l'inducteur est l'enroulement primaire. La pièce est un enroulement secondaire court-circuité. Le flux magnétique entre les enroulements est fermé dans l'air.

À haute fréquence, les courants de Foucault sont déplacés par le champ magnétique qu'ils forment dans les fines couches superficielles de la pièce Δ ​​(effet de surface), ce qui entraîne une forte augmentation de leur densité et un échauffement de la pièce. Les couches métalliques sous-jacentes sont chauffées en raison de la conductivité thermique. Ce n'est pas le courant qui est important, mais la densité de courant élevée. Dans la couche de peau , la densité de courant diminue d'un facteur e par rapport à la densité de courant à la surface de la pièce, tandis que 86,4 % de la chaleur est libérée dans la couche de peau (du total des dégagements de chaleur. La profondeur de la peau couche dépend de la fréquence de rayonnement : plus la fréquence est élevée, plus la couche de peau est fine. Elle dépend également de la perméabilité magnétique relative du matériau de la pièce.

Pour le fer, le cobalt, le nickel et les alliages magnétiques à des températures inférieures au point de Curie, μ a une valeur de plusieurs centaines à plusieurs dizaines de milliers. Pour les autres matériaux (fusions, métaux non ferreux, eutectiques liquides à bas point de fusion, graphite, électrolytes, céramiques électriquement conductrices, etc.) μ est approximativement égal à l'unité.

Par exemple, à une fréquence de 2 MHz, la profondeur de la couche de peau pour le cuivre est d'environ 0,25 mm, pour le fer 0,001 mm.

L'inducteur devient très chaud pendant le fonctionnement, car il absorbe son propre rayonnement. De plus, il absorbe le rayonnement thermique d'une pièce chaude. Les inducteurs sont fabriqués à partir de tuyaux en cuivre refroidis à l'eau. L'eau est fournie par aspiration - cela garantit la sécurité en cas de brûlure ou autre dépressurisation de l'inducteur.

Application:
Fusion, brasage et soudage de métaux ultrapurs sans contact.
Obtention de prototypes d'alliages.
Cintrage et traitement thermique de pièces de machines.
Fabrication de bijoux.
Traitement de petites pièces pouvant être endommagées par la flamme ou le chauffage à l'arc.
Durcissement superficiel.
Trempe et traitement thermique de pièces de formes complexes.
Désinfection des instruments médicaux.

Avantages.

Chauffage ou fusion à grande vitesse de tout matériau électriquement conducteur.

Le chauffage est possible dans une atmosphère de gaz protecteur, dans un environnement oxydant (ou réducteur), dans un liquide non conducteur, sous vide.

Chauffage à travers les parois d'une enceinte de protection en verre, ciment, plastique, bois - ces matériaux absorbent très faiblement les rayonnements électromagnétiques et restent froids pendant le fonctionnement de l'installation. Seul un matériau électriquement conducteur est chauffé - métal (y compris en fusion), carbone, céramique conductrice, électrolytes, métaux liquides, etc.

En raison des forces MHD générées, le métal liquide est intensément mélangé, jusqu'à le maintenir en suspension dans l'air ou dans un gaz protecteur - c'est ainsi que des alliages ultrapurs sont obtenus en petites quantités (fusion par lévitation, fusion dans un creuset électromagnétique).

Etant donné que le chauffage est effectué au moyen d'un rayonnement électromagnétique, il n'y a pas de contamination de la pièce par les produits de la combustion de la torche dans le cas d'un chauffage par flamme gazeuse, ou par le matériau de l'électrode dans le cas d'un chauffage à l'arc. Placer les échantillons dans une atmosphère de gaz inerte et grande vitesse le chauffage éliminera la formation de tartre.

Facilité d'utilisation grâce à la petite taille de l'inducteur.

L'inducteur peut avoir une forme spéciale - cela permettra de chauffer uniformément des pièces d'une configuration complexe sur toute la surface, sans entraîner leur gauchissement ou leur non-échauffement local.

Le chauffage local et sélectif est aisé.

Étant donné que le chauffage est plus intense dans couches supérieures pièces et les couches sous-jacentes sont réchauffées plus doucement en raison de la conductivité thermique, la méthode est idéale pour le durcissement superficiel des pièces (le noyau reste visqueux).

Automatisation facile des équipements - cycles de chauffage et de refroidissement, contrôle et maintenance de la température, fourniture et enlèvement des pièces.

Installations de chauffage par induction :

Dans les installations avec une fréquence de fonctionnement allant jusqu'à 300 kHz, les onduleurs sont utilisés sur des assemblages IGBT ou des transistors MOSFET. De telles installations sont conçues pour chauffer de grandes pièces. Pour chauffer de petites pièces, on utilise des fréquences élevées (jusqu'à 5 MHz, la gamme des ondes moyennes et courtes), des installations à haute fréquence sont construites sur des tubes électroniques.

De plus, pour chauffer de petites pièces, des installations de fréquence accrue sur des transistors MOSFET sont en cours de construction pour des fréquences de fonctionnement allant jusqu'à 1,7 MHz. Le contrôle des transistors et leur protection à des fréquences plus élevées présentent certaines difficultés, par conséquent, les réglages de fréquences plus élevées sont encore assez coûteux.

Un inducteur pour chauffer de petites pièces a une petite taille et une faible inductance, ce qui entraîne une diminution du facteur de qualité du circuit oscillant en fonctionnement à basses fréquences et une diminution de l'efficacité, et constitue également un danger pour l'oscillateur maître (le facteur de qualité du circuit oscillant est proportionnel à L/C, un circuit oscillant avec un faible facteur de qualité est trop bon "Pompé" avec de l'énergie, forme court-circuit inductance et désactive l'oscillateur maître). Pour augmenter le facteur de qualité du circuit oscillant, deux méthodes sont utilisées :
- l'augmentation de la fréquence de fonctionnement, ce qui entraîne la complication et l'augmentation du coût de l'installation ;
- l'utilisation d'inserts ferromagnétiques dans l'inducteur ; collage de l'inducteur avec des panneaux en matériau ferromagnétique.

Étant donné que l'inducteur fonctionne plus efficacement à hautes fréquences, application industrielle il a reçu le chauffage par induction après le développement et le début de la production de puissantes lampes génératrices. Avant la Première Guerre mondiale, le chauffage par induction était d'une utilité limitée. À cette époque, des générateurs de machines à fréquence accrue (œuvres de V.P. Vologdin) ou des installations à décharge d'étincelles étaient utilisés comme générateurs.

Le circuit générateur peut être, en principe, quelconque (multivibrateur, générateur RC, générateur avec excitation indépendante, divers générateurs de relaxation), fonctionnant sur une charge sous forme de bobine-inductance et ayant une puissance suffisante. Il est également nécessaire que la fréquence de vibration soit suffisamment élevée.

Par exemple, pour "couper" un fil d'acier d'un diamètre de 4 mm en quelques secondes, il faut une puissance oscillatoire d'au moins 2 kW à une fréquence d'au moins 300 kHz.

Le schéma est choisi selon les critères suivants : fiabilité ; stabilité des fluctuations; stabilité de la puissance libérée dans la pièce; facilité de fabrication; facilité de personnalisation; le nombre minimum de pièces pour réduire les coûts ; l'utilisation de pièces qui, ensemble, permettent de réduire le poids et les dimensions, etc.

Pendant de nombreuses décennies, un trois points inductif a été utilisé comme générateur d'oscillations à haute fréquence (générateur Hartley, générateur avec autotransformateur retour d'information, circuit sur diviseur de tension à boucle inductive). Il s'agit d'un circuit auto-excité d'alimentation parallèle de l'anode et d'un circuit sélectif en fréquence réalisé sur un circuit oscillant. Il a été utilisé avec succès et continue d'être utilisé dans les laboratoires, les ateliers de bijouterie, les entreprises industrielles, ainsi que dans la pratique amateur. Par exemple, pendant la Seconde Guerre mondiale, un durcissement de surface des rouleaux du char T-34 a été effectué sur de telles installations.

Inconvénients des trois points :

Faible efficacité (moins de 40% lors de l'utilisation d'une lampe).

Une forte déviation de fréquence au moment du chauffage de pièces en matériaux magnétiques au-dessus du point de Curie (≈700C) (μchangements), qui modifie la profondeur de la couche de peau et modifie de manière imprévisible le mode de traitement thermique. Lors du traitement thermique de pièces critiques, cela peut être inacceptable. De plus, les téléviseurs puissants devraient fonctionner dans une gamme étroite de fréquences autorisées par Rossvyazokhrankultura, car avec un faible blindage, ils sont en fait des émetteurs radio et peuvent interférer avec la radiodiffusion télévisuelle et radio, les services côtiers et de sauvetage.

Lors du changement de pièces (par exemple, une plus petite pour une plus grande), l'inductance du système inducteur-pièce change, ce qui entraîne également une modification de la fréquence et de la profondeur de la couche de peau.

Lors du passage d'inducteurs monotours à des inducteurs multitours, à des inducteurs plus grands ou plus petits, la fréquence change également.

Sous la direction de Babat, Lozinsky et d'autres scientifiques, des circuits générateurs à deux et trois circuits ont été développés qui ont un rendement plus élevé (jusqu'à 70%), ainsi qu'un meilleur maintien de la fréquence de fonctionnement. Leur principe de fonctionnement est le suivant. En raison de l'utilisation de circuits couplés et de l'affaiblissement de la connexion entre eux, une modification de l'inductance du circuit de travail n'entraîne pas une forte modification de la fréquence du circuit de réglage de fréquence. Les émetteurs radio sont conçus selon le même principe.

Les générateurs TVF modernes sont des onduleurs basés sur des assemblages IGBT ou de puissants transistors MOSFET, généralement fabriqués en pont ou en demi-pont. Fonctionne à des fréquences jusqu'à 500 kHz. Les grilles des transistors sont ouvertes à l'aide d'un système de contrôle à microcontrôleur. Le système de contrôle, en fonction de la tâche à accomplir, vous permet de maintenir automatiquement

A) fréquence constante
b) puissance constante libérée dans la pièce
c) l'efficacité la plus élevée possible.

Par exemple, lorsqu'un matériau magnétique est chauffé au-dessus du point de Curie, l'épaisseur de la couche de peau augmente fortement, la densité de courant diminue et la pièce commence à chauffer moins bien. De plus, les propriétés magnétiques du matériau disparaissent et le processus d'inversion de la magnétisation s'arrête - la pièce commence à chauffer moins bien, la résistance de charge diminue brusquement - cela peut entraîner la "séparation" du générateur et sa défaillance. Le système de contrôle surveille la transition par le point de Curie et augmente automatiquement la fréquence en cas de diminution soudaine de la charge (ou diminue la puissance).

Remarques.

L'inducteur doit être placé aussi près que possible de la pièce à travailler. Cela augmente non seulement la densité du champ électromagnétique à proximité de la pièce (proportionnelle au carré de la distance), mais augmente également le facteur de puissance Cos (φ).

L'augmentation de la fréquence diminue considérablement le facteur de puissance (proportionnel au cube de la fréquence).

Lorsque les matériaux magnétiques sont chauffés, une chaleur supplémentaire est également libérée en raison de l'inversion de l'aimantation ; leur chauffage au point de Curie est beaucoup plus efficace.

Lors du calcul de l'inducteur, il est nécessaire de prendre en compte l'inductance des bus alimentant l'inducteur, qui peut être très supérieure à l'inductance de l'inducteur lui-même (si l'inducteur est réalisé sous la forme d'une spire de petit diamètre ou même une partie d'un tour - un arc).

Il existe deux cas de résonance dans les circuits oscillants : la résonance de tension et la résonance de courant.
Circuit oscillant parallèle - résonance actuelle.
Dans ce cas, la tension sur la bobine et sur le condensateur est la même que celle du générateur. À la résonance, la résistance de boucle entre les points de dérivation devient maximale et le courant (I total) à travers la résistance de charge Rн sera minimal (le courant à l'intérieur de la boucle I-1L et I-2c est supérieur au courant du générateur).

Idéalement impédance le circuit est égal à l'infini - le circuit ne consomme pas de courant de la source. Lorsque la fréquence du générateur change dans les deux sens par rapport à la fréquence de résonance, la résistance totale du circuit diminue et le courant de ligne (I total) augmente.

Circuit oscillatoire série - résonance de tension.

La principale caractéristique d'un circuit résonant en série est que son impédance est minimale à la résonance. (ZL + ZC - minimum). Lorsque la fréquence est réglée sur une valeur supérieure ou inférieure à la fréquence de résonance, l'impédance augmente.
Sortir:
Dans un circuit parallèle à résonance, le courant traversant les bornes du circuit est de 0 et la tension est maximale.
Dans un circuit série, au contraire, la tension tend vers zéro et le courant est maximal.

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Le principe de fonctionnement d'un appareil de chauffage par induction est basé sur deux effets physiques : le premier est que lorsqu'un circuit conducteur se déplace dans un champ magnétique, un courant induit apparaît dans le conducteur, et le second est basé sur le dégagement de chaleur par les métaux à travers laquelle passe le courant. Le premier appareil de chauffage par induction a été mis en œuvre en 1900, lorsqu'une méthode a été trouvée pour le chauffage sans contact d'un conducteur - pour cela, des courants à haute fréquence ont été utilisés, qui ont été induits à l'aide d'un champ magnétique alternatif.

Le chauffage par induction a trouvé une application dans différentes régions activités humaines dues à :

• échauffement rapide;
• la capacité de travailler dans divers logiciels propriétés physiques environnements (gaz, liquide, vide);
• absence de contamination par les produits de combustion ;
• capacités de chauffage sélectives;
• les formes et les tailles de l'inducteur - elles peuvent être quelconques;
• capacités d'automatisation des processus ;
• un pourcentage élevé d'efficacité - jusqu'à 99%;
• respect de l'environnement - non émissions nocives dans l'atmosphère;
• longue durée de vie.

Champ d'application: chauffage des locaux

Dans la vie de tous les jours, le circuit de chauffage par induction a été mis en œuvre pour les poêles. Les premiers ont gagné en popularité et en reconnaissance parmi les utilisateurs en raison de l'absence d'éléments chauffants, qui réduisent les performances des chaudières avec un principe de fonctionnement différent, et des connexions détachables, ce qui permet d'économiser sur la maintenance des systèmes de chauffage par induction.

Noter: Le circuit de l'appareil est si simple qu'il peut être créé à la maison et vous pouvez créer un appareil de chauffage maison de vos propres mains.

En pratique, plusieurs options sont utilisées où différents types inducteurs :

• appareils de chauffage à commande électronique pour générer des courants le bon genre en bobine;
• appareils de chauffage à induction vortex.

Principe de fonctionnement

Cette dernière option, le plus souvent utilisée dans les chaudières de chauffage, est devenue très demandée en raison de sa facilité de mise en œuvre. Le principe de fonctionnement de l'installation de chauffage par induction repose sur le transfert de l'énergie du champ magnétique au fluide caloporteur (eau). Le champ magnétique est généré dans l'inducteur. Un courant alternatif, traversant la bobine, crée des courants vortex qui transforment l'énergie en chaleur.

L'eau fournie par le tuyau inférieur à la chaudière est réchauffée en raison du transfert d'énergie et sort par le tuyau supérieur, pénétrant plus loin dans le système de chauffage. Une pompe intégrée est utilisée pour créer la pression. L'eau circulant en permanence dans la chaudière ne permet pas aux éléments de surchauffer. De plus, pendant le fonctionnement, le caloporteur vibre (à un faible niveau sonore), ce qui empêche les dépôts de tartre sur les parois intérieures de la chaudière.

Les appareils de chauffage par induction peuvent être mis en œuvre de différentes manières.

Mise en œuvre nationale

Le chauffage par induction n'a pas encore suffisamment conquis le marché en raison du coût élevé du système de chauffage lui-même. Ainsi, par exemple, pour entreprises industrielles un tel système coûtera 100 000 roubles, à usage domestique - à partir de 25 000 roubles. et plus haut. Par conséquent, l'intérêt pour les circuits qui vous permettent de créer de vos propres mains un appareil de chauffage à induction fait maison est tout à fait compréhensible.

Basé sur un transformateur

L'élément principal d'un système de chauffage par induction avec transformateur sera l'appareil lui-même, qui comporte un enroulement primaire et secondaire. Des courants de Foucault se formeront dans l'enroulement primaire et créeront un champ d'induction électromagnétique. Ce champ affectera le secondaire, qui est, en fait, un appareil de chauffage par induction, physiquement mis en œuvre sous la forme d'un corps de chaudière de chauffage. C'est l'enroulement secondaire en court-circuit qui transfère l'énergie au liquide de refroidissement.

Les principaux éléments d'une installation de chauffage par induction sont :

• coeur;
• enroulement;
• deux types d'isolation - isolation thermique et électrique.

Le noyau est constitué de deux tubes ferrimagnétiques de diamètres différents avec une épaisseur de paroi d'au moins 10 mm, soudés l'un à l'autre. Bobinage toroïdal en fil de cuivre produit à travers le tube extérieur. Il faut superposer de 85 à 100 tours avec une distance égale entre les tours. Le courant alternatif, évoluant dans le temps, crée des courants de Foucault en boucle fermée, qui chauffe le coeur, et donc le fluide caloporteur, en réalisant un chauffage par induction.

Utilisation d'un onduleur de soudage haute fréquence

Un chauffage par induction peut être créé à l'aide d'un onduleur de soudage, où les principaux composants du circuit sont un alternateur, un inducteur et un élément chauffant.

Le générateur est utilisé pour convertir la fréquence standard de l'alimentation secteur 50 Hz en un courant de fréquence plus élevée. Ce courant modulé est appliqué à une bobine-inductance cylindrique, où le fil de cuivre est utilisé comme enroulement.

La bobine crée un champ magnétique alternatif dont le vecteur change avec la fréquence réglée par le générateur. Les courants de Foucault générés induits par le champ magnétique génèrent un échauffement élément métallique, qui transfère de l'énergie au liquide de refroidissement. Ainsi, un autre schéma de chauffage par induction fait maison est mis en œuvre.

L'élément chauffant peut également être créé de vos propres mains à partir d'un fil métallique coupé d'environ 5 mm de long et d'un morceau de tuyau en polymère dans lequel le métal est placé. Lors de l'installation de vannes en haut et en bas du tuyau, vérifiez l'étanchéité du remplissage - il ne doit y avoir aucun espace libre... Selon le schéma, environ 100 tours de câblage en cuivre sont superposés sur le dessus du tuyau, qui est l'inducteur connecté aux bornes du générateur. Le chauffage par induction du fil de cuivre se produit en raison de courants de Foucault générés par un champ magnétique alternatif.

Noter: Les radiateurs à induction à faire soi-même peuvent être fabriqués selon n'importe quel schéma, la principale chose à retenir est qu'il est important de réaliser une isolation thermique fiable, sinon l'efficacité du système de chauffage baissera considérablement.

Les règles de sécurité

Pour les systèmes de chauffage où le chauffage par induction est utilisé, il est important de respecter plusieurs règles afin d'éviter les fuites, la perte d'efficacité, la consommation d'énergie et les accidents.

1. Les systèmes de chauffage par induction nécessitent une soupape de sécurité pour évacuer l'eau et la vapeur en cas de panne de la pompe.
2. Un manomètre et un RCD sont obligatoires pour le fonctionnement en toute sécurité d'un système de chauffage auto-assemblé.
3. La présence d'une mise à la terre et d'une isolation électrique de l'ensemble du système de chauffage par induction empêchera les chocs électriques.
4. Afin d'éviter les effets nocifs du champ électromagnétique sur le corps humain, ces systèmes doivent être retirés en dehors de la zone de vie, où les règles d'installation doivent être suivies, selon lesquelles le dispositif de chauffage par induction doit être situé à une distance de 80 cm de horizontale (sol et plafond) et à 30 cm des surfaces verticales.
5. Avant d'allumer le système, il est impératif de vérifier la présence d'un fluide caloporteur.
6. Pour éviter les dysfonctionnements dans le fonctionnement du réseau électrique, il est recommandé de connecter une chaudière artisanale avec chauffage par induction selon les schémas proposés à une ligne d'alimentation séparée, dont la section de câble sera d'au moins 5 mm2. Le câblage conventionnel peut ne pas être en mesure de supporter la consommation électrique requise.

Cet appareil a été assemblé à des fins de démonstration uniquement, il n'a pas encore été possible d'évaluer l'impact sur les personnes et l'environnement.
L'appareil est, un convertisseur de tension haute fréquence qui a été utilisé pour le chauffage par induction.
Le générateur principal peut être n'importe lequel, la fréquence du générateur est sélectionnée entre 20 et 100 kHz, vous pouvez utiliser des convertisseurs de tension à une seule course et push-pull. Je tiens à vous prévenir tout de suite que l'appareil est assez capricieux, sa mise en place a pris beaucoup de temps, même si ce temps a suffi à percer tous les "secrets" du circuit.

Le générateur est souhaitable plus puissant, comme la pratique l'a montré, avec un générateur faible, le circuit peut ne pas fonctionner du tout. En tant qu'oscillateur maître, vous pouvez utiliser un contrôleur PWM sur l'UC3845. Sur ce microcircuit, vous pouvez assembler un excellent monocycle avec une puissance décente et vous avez besoin de fréquences, car la fréquence de fonctionnement du microcircuit (jusqu'à 1 MHz) convient tout à fait à nos besoins.

Il y a deux transformateurs dans notre circuit. Le premier transformateur est nécessaire pour piloter des transistors plus puissants. Ce transformateur est enroulé sur une bague d'un diamètre intérieur de 15mm (de 10 à 40mm). L'enroulement primaire contient 16 tours. Il est enroulé avec deux brins de fil de 0,5 mm à la fois. Il y a deux enroulements secondaires, ils sont complètement identiques et contiennent 25 tours de fil de 0,4-0,7 mm. Vous devez enrouler deux enroulements en même temps (pour une similitude maximale). Pour ce faire, nous prenons un fil de 0,5 mm et l'enroulons avec deux noyaux à la fois.

Après avoir enroulé le premier transformateur, passez au second. Ce transformateur est enroulé sur un anneau de ferrite à partir d'un transformateur électronique de 150 watts. Le diamètre total de la bague est de 35 mm. L'enroulement primaire est enroulé immédiatement avec 3 fils d'un fil de 0,5 cm chacun. L'enroulement secondaire (bus) est enroulé avec 10 brins de fil de 0,5 mm et ne contient que 2 spires.

Le transformateur a également un enroulement indépendant, auquel une LED est connectée (via un limiteur de 100 Ohm). Cette LED notifiera travail correct circuits, il montrera la présence de génération de tension sur le deuxième transformateur.
L'inducteur est constitué de 5 spires d'un fil monoconducteur en aluminium (de préférence en cuivre) d'un diamètre de 3,5 mm. Le fil est enroulé sur une pile AA, le diamètre intérieur de l'inducteur est de 10-12 mm.

L'inducteur est connecté à l'enroulement via un condensateur de 1,5 F. Si vous ne disposez pas d'un tel condensateur, vous pouvez utiliser un bloc de plusieurs condensateurs, dont la capacité totale sera de 1,3 à 1,6 F. Les condensateurs peuvent être utilisés avec 63-630 volts.

Dans mon cas, les transistors sont des KT819 domestiques, mais ils peuvent être remplacés avec succès, par exemple par des KT805 ou d'autres similaires. Un dissipateur thermique pour les transistors est nécessaire, car la surchauffe sera assez forte.
Des résistances basiques d'une puissance de 0,25 watts, vous pouvez en général mettre 0,125.

La source d'alimentation peut être n'importe quel bloc d'alimentation stabilisé (dans mon cas, une batterie d'un onduleur d'une capacité de 7 A) avec une tension de 9-14 volts.

Cet appareil de chauffage peut chauffer littéralement tous les métaux, mais est principalement destiné à la fonte du fer.

Personnalisation

Que faire , si le circuit ne fonctionne pas, ou ça marche mais pas comme ça comment devriez-vous?

1) Si le circuit refuse de fonctionner du tout, nous échangeons les bornes des enroulements de la base des transistors. Tout d'abord, on échange le début-fin du bobinage d'un des transistors, si ça ne marche pas, on le remet en place et on essaie la même chose avec le bobinage de l'autre transistor.
2) Sile circuit fonctionne, mais la consommation est très faible, alors il faut regarder vers le générateur, peut-être est-il trop faible.
3) Si le générateur fonctionne, mais qu'il n'y a pas de génération sur le deuxième transformateur, il y a alors deux raisons - une mise en phase incorrecte des enroulements de base ou des transistors endommagés.
4) Si le circuit fonctionne correctement, mais que l'objet métallique ne chauffe pas, il est fort probable que le générateur fonctionne à des fréquences plus basses ou plus élevées.

Avant de démarrer l'appareil, vérifiez soigneusement l'installation précisément en raison d'une mauvaise installation, il y a des problèmes majeurs avec le fonctionnement de l'appareil.

Quelques mots sur le générateur.

Plusieurs circuits de commande ont été testés., mais, comme toujours, le bon vieux circuit sur un contrôleur PWM monocanal UC3845 a aidé. Le convertisseur fonctionne à des fréquences de 45 à 50 kHz, la puissance est supérieure à 50 watts. Le transistor IRF3205 peut être remplacé par n'importe quel transistor ayant un courant de plus de 40 ampères sur le dissipateur thermique.

Liste des radioéléments

La désignation	Type de	Dénomination	Quantité	Noter	Boutique	Mon cahier
	Convertisseur
VT1, VT2	Transistor bipolaire	KT819	2			Dans le bloc-notes
	Condensateur	0,47 F	2	Film		Dans le bloc-notes
	Condensateur	1,3-1,6 uF	1	Film		Dans le bloc-notes
R1, R2	Résistance	10-15 ohms	2			Dans le bloc-notes
	Générateur
	Contrôleur PWM	UC3845	1			Dans le bloc-notes
T1	Transistor	IRF3207	1			Dans le bloc-notes
VD1	Diode redresseur	UF4007	1			Dans le bloc-notes
R1	Résistance	5,1 kOhms	1			Dans le bloc-notes
R2	Résistance	6,8 kOhms	1			Dans le bloc-notes
R3	Résistance	10 ohms	1			Dans le bloc-notes
R4	Résistance