Індукційні печі були винайдені аж у 1887 році. І вже через три роки з’явилася перша промислова розробка, за допомогою якої плавили різні метали. Хотілося б відзначити, що в ті далекі роки ці печі були в дивину. Вся справа в тому, що вчені того часу не зовсім розуміли, які процеси відбуваються в ній. Сьогодні в цьому розібралися. Нас же в цій статті буде цікавити тема – індукційна піч своїми руками. Наскільки проста її конструкція, чи можна в домашніх умовах зібрати цей агрегат?
Принцип роботи
Починати збірку треба, розібравшись в принципі роботи і пристрій приладу. З цього і почнемо. Зверніть увагу на малюнок вище, по ньому і будемо розбиратися.
До складу приладу входять:
- Генератор G, який створює змінний струм.
- Конденсатор С разом з котушкою L створює коливальний контур, який і забезпечує встановлення високої температурою.
Увага! У деяких конструкціях використовується так званий автоколивальний генератор. Це дає можливість прибрати зі схеми конденсатор.
- Котушка в навколишньому просторі утворює магнітне поле, в якому присутня напруга, позначене на нашому малюнку буквою «Н». Саме магнітне поле існує у вільному просторі, а може замикатися через феромагнітний сердечник.
- Воно само діє і на шихту (W), в якій створює магнітний потік (Ф). До речі, замість шихти може бути встановлена якась заготовка.
- Магнітний потік індукує вторинну напругу, рівну 12 Ст. Але це відбувається лише в тому випадку, якщо W є електропровідним елементом.
- Якщо нагріта заготовка велика і цілісна, то всередині неї починає діяти так званий струм Фуко. Він вихрового типу.
- При цьому вихрові струми передають від генератора через магнітне поле теплову енергію, тим самим нагріваючи заготовку.
Електромагнітне поле досить широке. І навіть багатоступінчастість перетворення енергії, яке присутнє в саморобних індукційних печах, володіє максимальним ККД – до 100%.
Різновиди
Існують дві основні конструкції індукційних печей:
- Канальні.
- Тигельні.
Не будемо тут розписувати всі їх відмінні особливості. Просто відзначимо, що канальний варіант – це конструкція, яка схожа на зварювальний апарат. До того ж, щоб плавити метал в таких печах, доводилося залишати трохи розплаву, без якого процесу просто не виходило. Другий варіант – це вдосконалена схема, де використовується технологія без залишкового розплаву. Тобто, тигель просто встановлюється прямо в індуктор.
Навіщо будинку потрібна така піч?
Взагалі, питання досить цікавий. Давайте розглянемо таку ситуацію. Існує досить велика кількість радянських електричних і електронних приладів, у яких використовувалися золоті або срібні контакти. Вилучити ці метали можна різними способами. Один з них – індукційна піч.
Тобто, берете контакти, складаєте їх у вузький і довгий тигель, який встановлюєте в індуктор. Через хвилин так 15-20, знизивши потужність, остудивши апарат і розбивши тигелек, ви отримаєте стрижень, на кінці якого ви виявите золотий або срібний кінчик. Зрізаєте і здаєте в ломбард.
Хоча необхідно зазначити, що з допомогою цього саморобного агрегату можна проводити різні процеси з металами. Наприклад, можна провести загартування або відпустку.
Компоненти печі
У розділі «Принцип роботи» ми вже згадували про всіх частинах індукційної печі. І якщо з генератором все зрозуміло, то з індуктором (котушкою) треба було б розібратися. Для неї підійде мідна трубочка. Якщо ви збираєте апарат потужністю 3 кВт, то вам потрібно трубка діаметром 10 мм. Сама ж котушка скручується діаметром 80-150 мм, при кількості витків від 8 до 10.
Зверніть увагу, що витки мідної трубки не повинні стикатися один з одним. Оптимальна відстань між ними 5-7 мм. Сама котушка не повинна торкатися екрану. Відстань між ними – 50 мм.
Зазвичай промислові індукційні печі мають вузол охолодження. В домашніх умовах зробити це неможливо. Але для агрегату потужністю 3 кВт робота до півгодини нічим не загрожує. Щоправда, згодом на трубці буде утворюватися мідна окалина, яка знижує ККД приладу. Так що періодично котушку доведеться міняти.
Генератор
В принципі, зробити генератор своїми руками – не проблема. Але це можливо лише в тому випадку, якщо ви володієте достатніми знаннями в радіоелектроніці на рівні середнього радіоаматора. Якщо таких знань немає, тоді забудьте про індукційної печі. Найголовніше, що і експлуатувати цей прилад теж треба вміючи.
Якщо ви постали перед дилемою вибору схеми генератора, тоді прийміть одна порада – у нього повинен бути відсутнім жорсткий спектр струму. Для того щоб було зрозуміліше, про що йде мова, пропонуємо найпростішу схему генератора для індукційної печі на фотографії знизу.
Необхідні знання
Електромагнітне поле діє на все живе. В якості прикладу можна навести м’ясо в мікрохвильовці. Тому варто подбати про безпеку. І, неважливо, ви збираєте піч і тестуєте її або працюєте на ній. Є такий показник, як щільність потоку енергії. Так ось він залежить від саме від електромагнітного поля. І чим вища частота випромінювання, тим гірше людському організму.
У багатьох країнах прийняті заходи безпеки, в яких враховується щільність потоку енергії. Є розроблені допустимі межі. Це 1-30 мВт на 1 м2 тіла людини. Ці показники діють, якщо опромінення відбувається не більше однієї години на добу. До речі, встановлений оцинкований екран знижує щільність стелі в 50 разів.
