Lò nung cảm ứng: nguyên lý hoạt động, sơ đồ và các đánh giá

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Do sự ra đời của các linh kiện điện tử và cách điện giá cả phải chăng trong sản xuất hiện đại, lĩnh vực ứng dụng của hệ thống sưởi cảm ứng ngày càng trở nên rộng lớn hơn. Công nghệ này không chỉ được sử dụng trong luyện kim mà còn được sử dụng trong việc phát triển các thiết bị gia dụng.

Nguyên lý phát nhiệt cảm ứng

Hoạt động của lò cảm ứng dựa trên nguyên lý biến áp trao đổi năng lượng. Cuộn cảm được làm bằng một ống đồng, sau đó được xoắn lại thành một cuộn dây nhiều vòng. Một dòng điện xoay chiều được cung cấp vào mạch sơ cấp của cuộn cảm dẫn đến hình thành từ trường xoay chiều xung quanh nó. Dưới ảnh hưởng của từ trường trong cơ thể đặt bên trong cuộn cảm, một điện trường phát sinh, sau đó dẫn đến quá trình đốt nóng. Theo đó, công suất và nhiệt lượng do lò nung chảy nấu chảy cảm ứng tỏa ra phụ thuộc trực tiếp vào tần số của từ trường xoay chiều. Do đó, để hoạt động hiệu quả, lò cần có dòng điện tần số cao.

Ứng dụng của lò cảm ứng

Cảm ứnggia nhiệt có thể được sử dụng để làm việc với bất kỳ vật liệu nào: kim loại, xỉ, khí, vv. Ưu điểm chính của việc sử dụng của nó là truyền nhiệt không tiếp xúc. Ngoài ra, hệ thống sưởi cảm ứng cho phép bạn đạt được hầu hết mọi tốc độ gia nhiệt - tất cả phụ thuộc vào công suất của máy phát điện cung cấp cho lò. Tổn thất nhiệt trong quá trình sưởi ấm như vậy là tối thiểu. Nhiệt độ tối đa mà một vật có thể được nung nóng trong lò chỉ bị giới hạn bởi điện trở của vật liệu chịu lửa. Quá trình truyền nhiệt không tiếp xúc với vật liệu được nung nóng nên có thể tạo ra nhiệt trong môi trường chân không.

Theo đánh giá của các nhà luyện kim, phạm vi của lò cảm ứng có phần hạn chế do những thiếu sót hiện có. Những nhược điểm của lò luyện kim bao gồm:

• giá thiết bị điện cao;
• xả nguội làm phức tạp quá trình tinh chế;
• Giảm độ ổn định của lớp lót trong thời gian nhiệt độ tăng đột biến giữa các lần tan chảy.

Sơ đồ lò nung nấu kim loại cảm ứng

Lò nấu từ có cấu tạo như sau.

Bộ phận chính của lò là chén nung (7), được đậy bằng nắp (1). Nồi nấu được đặt bên trong cuộn cảm đốt nóng (3), được chế tạo dưới dạng cuộn dây nhiều vòng. Cuộn dây là một ống đồng, bên trong, với mục đích làm mát, nước liên tục lưu thông. Từ thông từ cuộn cảm đi qua các mạch từ (4), được làm bằng thép biến áp đặc biệt. Cụm xoay (2) được cung cấp để nghiêng lò trong quá trình đóng chaichất lỏng nóng chảy. Lò được lắp đặt trên cấu trúc mello (5). Việc làm mát được thực hiện bằng các ống làm mát bằng nước (6). Một bệ phụ (8) được sử dụng để bảo dưỡng lò.

Ngoài ra, sơ đồ của lò luyện kim bao gồm một máy biến áp, tụ điện, bộ điều khiển và hệ thống bơm khí. Lò luyện kim được cung cấp bởi dòng điện có tần số 50 Hz.

Đặc điểm của các yếu tố cấu trúc bên trong

Thông thường cuộn cảm được làm từ một ống tròn. Nhưng có những trường hợp không thể áp dụng ống đồng tròn. Trong một số trường hợp nhất định, các phần tử định hình được sử dụng để thiết kế một lò nấu nung cảm ứng, do đó từ thông rò rỉ được giảm bớt. Các ống điện dẫn được cách ly với nhau bằng sợi thủy tinh tẩm một loại vecni đặc biệt. Các vòng quay được bảo vệ được nén bởi các khối làm bằng vật liệu điện môi. Cuộn cảm và nồi nấu kim loại, đặt bên trong cuộn dây, được lắp đặt trên một pallet làm bằng gạch chịu lửa hoặc bê tông chịu nhiệt. Trong điều kiện công nghiệp, quá trình sản xuất chén nung diễn ra trực tiếp trong lò. Trong trường hợp này, cuộn cảm ở trạng thái lắp ráp được lắp đặt trên một pallet và được cách nhiệt bằng amiăng. Sau đó, pallet được đổ đầy bột chịu lửa, được nén chặt bằng bộ khí nén. Khoảng trống giữa khuôn mẫu gắn ở phía dưới và cuộn cảm được lấp đầy bằng bột chịu lửa.

Lớp lót của vùng phía trên cuộn cảm được cung cấp bởi gạch chịu lửa. Cổ áo và máng thoát nước cũng được lótgạch chịu lửa. Quá trình làm việc của lò nấu nung cảm ứng diễn ra trong những điều kiện khó khăn nhất, do đó, các yêu cầu tăng lên được đặt ra đối với chất lượng của vật liệu chịu nhiệt được sử dụng. Độ bền của lớp lót bị ảnh hưởng bởi thành phần của khối vật liệu chịu lửa, phương thức hoạt động và tần số áp dụng của dòng điện. Theo quy luật, chén nung chịu được tối đa 100 lần nung chảy, và sau đó thất bại.

Thiết kế các yếu tố bên ngoài

Khung của lò nấu chảy là cơ sở mà tất cả các phần tử của nó được gắn vào. Trên các thiết bị công nghiệp lớn, khung có dạng vỏ rắn. Tất cả các bộ phận của khung phải có độ bền cao, do ảnh hưởng của trường điện từ của cuộn cảm lên chúng. Vỏ trong những điều kiện nhất định có thể được nung nóng giống như cách làm nóng vật liệu trong lò. Để giảm độ nóng, hợp lý nên làm khung từ vật liệu không dẫn điện. Tuy nhiên, vì vật liệu điện môi đắt tiền nên vật liệu làm khung thường là thép. Kết cấu thép được chia thành nhiều phần tử, do đó, chúng được cách ly với nhau. Màn hình được sử dụng để giảm trường điện từ gần khung hình. Một tấm chắn bảo vệ được lắp đặt giữa cuộn cảm và thân lò. Màn hình có hình trụ và được làm bằng nhôm hoặc đồng.

Xoay là một yếu tố thiết kế quan trọng. Yêu cầu chính đối với cơ cấu tiện là cung cấp độ nghiêng để kim loại thoát nước hoàn toàn. Các cơ chế quay có thể được sử dụng khác nhau. Lò nhỏ sử dụng thủ công hoặc điệntay quay. Lò công nghiệp nghiêng bằng cần trục dầm. Lò có dung tích lớn có thể được trang bị bộ truyền động nghiêng thủy lực.

Nắp đậy của lò nung nấu chảy, dùng để duy trì nhiệt độ bên trong thiết bị ở mức cao hơn. Tuy nhiên, do chỉ có thể che lò sau khi điện tích tan chảy hoàn toàn, nên việc sử dụng một tấm che là không bắt buộc.

Tự làm lò nướng

Lòcảm ứng được sử dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp, mà còn trong cuộc sống hàng ngày. Bạn có thể tìm thấy các kế hoạch cho một số lượng lớn các thiết bị sản xuất tại nhà, nhưng một số trong số chúng, tốt nhất, đơn giản là sẽ không hoạt động và tệ nhất, chúng sẽ gây hại cho sức khỏe của người tạo ra chúng. Nhiều người hâm mộ cảnh báo về hậu quả như vậy. Trong cuộc sống hàng ngày, phương pháp gia nhiệt cảm ứng được sử dụng trong các thiết bị như:

• kênh nấu chảy kim loại lò;
• lò nung nấu kim loại là thiết kế đơn giản nhất và do đó được những người đam mê ưa chuộng nhất, theo đánh giá của các bài đánh giá;
• nồi đun nước nóng theo phương pháp cảm ứng;
• bếp từ cạnh tranh với bếp gas thông dụng.

Lò

Loại lò này được sử dụng để sản xuất gang chất lượng cao, cũng như để nấu chảy duralumin và các hợp kim đặc biệt màu. Lò ống dẫn có công suất đến 3 kW được chế tạo độc lập với máy biến áp hàn, tần số của lò này tương ứng với máy biến áp công nghiệp. Lò này tan chảytrống đồng hoặc đồng nặng đến nửa kilôgam. Lò luyện kênh cũng cho phép nấu chảy lại duralumin, nhưng phải tính đến quá trình “già hóa” phải theo sau quá trình nấu chảy. Thời gian của quá trình này có thể lên đến 2 tuần và phụ thuộc vào thành phần của hợp kim.

Để sản xuất lò, cuộn sơ cấp của máy biến áp hàn được giữ nguyên và một chén nung kiểu vòng được đặt thay cho cuộn thứ cấp. Vật liệu tốt nhất cho nồi nấu kim loại của lò nung kênh nhỏ là sứ điện. Các tùy chọn khác sẽ không hoạt động do độ bền thấp và tổn thất điện môi. Theo các nhà luyện kim nghiệp dư, vấn đề là không thể tự gia công sứ điện và rất khó tìm được nguyên tố phù hợp để bán. Chính vì khan hiếm nồi nấu mà lò kênh không được những người đam mê ứng dụng rộng rãi, mặc dù loại lò này có hiệu suất hơn 90%.

Lò nung cảm ứng

Lò luyện kim tự chế được sử dụng chủ yếu trong việc tinh chế các kim loại có giá trị. Ví dụ, có một đầu nối vô tuyến được sản xuất tại Liên Xô, bạn có thể chiết xuất một lượng vàng nhất định từ các điểm tiếp xúc của nó. Sử dụng hệ thống sưởi bên ngoài, không thể đạt được kết quả này.

Bên cạnh việc khai thác vàng, một lò như vậy thường được sử dụng để nung nóng đều kim loại, được yêu cầu để làm cứng chất lượng cao. Bằng cách thay đổi vị trí của bộ phận trong cuộn cảm và điều chỉnh công suất của nó, có thể đạt được nhiệt độ mong muốn trong một vùng cụ thể của kim loại. Điều quan trọng là việc sử dụng một lò như vậy sẽ khá tốn kém ngân sách, bởi vìhầu như tất cả năng lượng được hướng đến quá trình làm nóng bộ phận.

Nồi hơi cảm ứng

Nồi đun nước nóng cảm ứng có mọi cơ hội thay thế nồi hơi thông thường trong tương lai. Người dùng coi giá cao là một nhược điểm của máy nước nóng như vậy, nhưng đồng thời, hệ thống hóa nhiều đánh giá, có thể phân biệt một số ưu điểm:

• Độ tin cậy. Lò hơi không có cuộn dây điện, đây là liên kết yếu của lò hơi thông thường.
• Hiệu quả gần như 100%.
• An toàn. Không thể tiếp cận điện vào thân lò hơi do đặc điểm thiết kế.
• Thiết bị không cần nối đất đặc biệt.
• Chịu được cường độ điện.
• Không quy mô.
• Độ bền. Lò hơi có thể hoạt động mà không cần bảo trì trong khoảng 30 năm.

Nồi đun nước nóng tự chế

Cơ sở của một máy nước nóng như vậy là một máy biến áp điện có công suất lên đến 1,5 kW, cuộn sơ cấp của nó được thiết kế cho điện áp 220 V. Một máy biến áp từ TV màu ống là hoàn hảo. Cuộn thứ cấp nên được tháo ra và tăng số vòng của cuộn sơ cấp.

Thợ thủ công khuyên và cảnh báo: việc sử dụng thiết bị sản xuất trong nhà như vậy là không an toàn, do đó, máy biến áp nên được nối đất và bản thân thiết bị phải được kết nối qua RCD tốc độ cao.

Cuộn cảm trong bếp

Bếp từ không còngây bất ngờ và được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Hoạt động của thiết bị dựa trên các nguyên tắc tương tự như hoạt động của lò cảm ứng, chỉ khác là cuộn dây thứ cấp là đáy kim loại của dụng cụ nấu.

Việc sử dụng các tấm như vậy trở nên khả thi do sự xuất hiện trong sản xuất chất điện môi, ngoài việc hoàn thành nhiệm vụ cách ly cuộn cảm, nó còn phải có đặc tính bền và vệ sinh. Một vật liệu đáp ứng tất cả các yêu cầu đã xuất hiện tương đối gần đây và giá thành của nó là một phần đáng kể trong tổng giá của tấm.

Người dùng nhất trí cho rằng: việc tự sản xuất bếp từ không có ý nghĩa vì hai lý do. Đầu tiên, việc nấu nướng trên một bếp như vậy đòi hỏi sự tinh chỉnh cho từng loại thực phẩm. Để điều chỉnh cần thiết tất cả các thông số điện trong quá trình nấu, cần phải có bộ vi điều khiển. Nguyên nhân thứ hai là giá linh kiện điện tử cấu tạo nên bếp. Tổng cộng, tất cả các yếu tố sẽ đắt hơn nhiều so với chi phí của một thiết bị đã hoàn thiện.

Bếp từ có những phẩm chất tích cực sau:

• thiếu, không giống như lò vi sóng, bức xạ của bên thứ ba;
• khả năng lập trình bếp phù hợp với cách nấu của bạn;
• nấu các món như caramen mà không quá nóng hoặc cháy;
• tiết kiệm nhờ sử dụng năng lượng sưởi hiệu quả.