感应加热 - 它是什么，它的原理

电感的工作原理

金属感应加热装置的工作原理基于电磁感应现象的简单原理。当高频交流电通过线圈时，在其周围和内部形成强大的磁场。它会导致加工后的金属工件内部出现涡流。

由于该部件通常具有极低的电阻，因此它会在涡流的影响下迅速升温。结果，它的温度升高到金属变得更软并开始熔化的程度。正是在这个时刻，工件的端部被焊接。

制造说明

蓝图

图 1. 感应加热器的电气图

图 2. 设备。

图 3一个简单的感应加热器的方案

为了制造熔炉，您将需要以下材料和工具：

• 烙铁;
• 焊接;
• 文石板。
• 迷你钻。
• 放射性元素。
• 导热膏。
• 用于板蚀刻的化学试剂。

附加材料及其特点：

1. 要制作一个会发出加热所需的交变磁场的线圈，需要准备一根直径为 8 毫米、长度为 800 毫米的铜管。
2. 强大的功率晶体管是自制感应装置中最昂贵的部分。为了安装频率发生器电路，需要准备 2 个这样的元件。对于这些目的，品牌的晶体管是合适的：IRFP-150； IRFP-260； IRFP-460。在电路的制造中，使用了 2 个相同的所列场效应晶体管。
3. 为了制造振荡电路，需要容量为 0.1 mF、工作电压为 1600 V 的陶瓷电容器。为了在线圈中形成大功率交流电，需要 7 个这样的电容器。
4. 在这种感应设备的运行过程中，场效应晶体管会非常热，如果没有将铝合金散热器连接到它们上，那么在以最大功率运行几秒钟后，这些元件就会失效。晶体管应通过一层薄薄的导热膏放置在散热器上，否则这种冷却的效率将是最低的。
5. 感应加热器中使用的二极管必须具有超快动作。最适合这个电路，二极管：MUR-460；紫外线4007； HER-307。
6. 电路 3 中使用的电阻器：10 kOhm，功率为 0.25 W - 2 个。和 440 欧姆功率 - 2 瓦。齐纳二极管：2 个。工作电压为 15 V。齐纳二极管的功率必须至少为 2 瓦。用于连接到线圈功率输出的扼流圈与感应一起使用。
7. 要为整个设备供电，您需要一个容量高达 500.W 的电源装置。和 12 - 40 V 的电压。您可以使用汽车电池为该设备供电，但在此电压下您将无法获得最高功率读数。

制造电子发电机和线圈的整个过程需要一点时间，并按以下顺序进行：

1. 直径为4厘米的螺旋是由铜管制成的。要制造螺旋，应将铜管缠绕在直径为4厘米的平坦表面的杆上。螺旋应有7圈不接触.安装环焊接到管子的两端，用于连接晶体管散热器。
2. 印刷电路板是按照方案制作的。如果可以供应聚丙烯电容器，那么由于这种元件具有最小的损耗和在大电压波动幅度下稳定运行的事实，该设备将工作更加稳定。电路中的电容器并联安装，与铜线圈形成振荡电路。
3. 在电路连接到电源或电池后，金属的加热发生在线圈内部。加热金属时，必须确保弹簧绕组没有短路。如果您同时接触加热的金属 2 圈线圈，则晶体管会立即失效。

如何用自己的双手制作这样的设备

由于设备成本高昂，许多业主决定亲手制作供暖系统。经过努力，您可以找到如何用自己的双手制作感应加热器的图表。互联网上有很多关于这个主题的文章。这里我想描述一下原理 如何最大限度地 简单的家电。

对于最简单的系统，您将需要一小组工具：螺丝刀、烙铁和剪线钳。使它看起来像这样的说明：

1. 我们取一根 7 毫米的不锈钢丝，将其切成 5 毫米左右的小块；
2. 我们准备一个管道，由塑料或金属制成，没关系。我们看向厚度大约是五毫米。这个厚度是防止过热所必需的；
3. 用电线填充管道；

1. 用网堵住管子末端的孔，以免线切割意外溢出；
2. 然后取铜线，用螺旋线缠绕在管子上，大约80-90圈；
3. 在管道上切一个矩形孔。
4. 插入这个孔，制造的设备。
5. 下一步，您需要一个高频逆变器，可以在商店购买。

的优点和缺点

根据 VIN 车主的评论，使用这种类型的加热器有许多优点，其中包括以下要点：

• 整体尺寸小，可在任何场所使用；
• 高效率;
• VIN使用寿命30年以上；
• 不需要额外的照顾；
• 高水平的消防安全；
• 这类锅炉无声运行；
• 水垢不会在内壁上沉淀，因为涡流也会产生振动；
• VIN 的完全密封性可防止任何形式的泄漏；
• 锅炉控制过程全自动化；
• 机组运行过程中不排放有害燃烧产物，即完全环保；
• 连接到现有供暖系统的能力；
• 各种液体都可以用作热载体，例如水、防冻剂、油等。

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一篇关于如何用自己的双手制作感应锅炉的文章，请在此处阅读。

为了更能说明此类锅炉机组的优点，我们以VIN-15型加热器的技术特点为例：

• 所需电压 - 380V；
• 耗电量为 15 kW/h；
• 产生的热量 - 12640 Kcal/h；
• 该锅炉可以充分加热一个容积为500-700立方米的房间；
• 进出水管的直径为 25 mm。

很难不同意这些是该模型锅炉的非常积极的特征。

使用涡流感应加热器的主要不利方面包括：

• 电磁场不仅会加热热交换器，还会加热所有周围的物体，包括人体组织；

重要的一点：一个人不应该长时间靠近感应加热器！

如果铁磁产品在电磁场的作用场内，必然会因附加磁化而导致锅炉过热；
高水平的热传递会导致螺旋桨因过热而爆炸。

专家提示：为防止爆炸，您可以选择安装压力传感器。

观看视频，其中展示了 VIN 涡流感应加热器的特点，以及有关此设备的评论：

细微差别

1. 在对金属进行加热和硬化实验时，感应线圈内的温度可能很高，达到 100 摄氏度。这种加热效果可用于加热生活用水或加热房屋。
2. 上面讨论的加热器电路（图 3）在最大负载下能够在线圈内提供等于 500 W 的磁能辐射。这样的功率不足以加热大量的水，并且大功率感应线圈的构造将需要制造电路，其中必须使用非常昂贵的无线电元件。
3. 用于组织液体感应加热的预算解决方案是使用上述多个串联布置的装置。在这种情况下，螺旋必须在同一条线上，并且没有共同的金属导体。
4. 使用直径为 20 mm 的不锈钢管作为热交换器。几个感应螺旋“串”在管道上，这样热交换器就在螺旋的中间，不会与它的匝接触。同时包含 4 个这样的设备，加热功率约为 2 kW，这已经足以通过少量水循环对液体进行流动加热，达到允许在给小房子提供热水。
5. 如果这样的加热元件连接到位于加热器上方的绝缘良好的水箱，那么结果是一个锅炉系统，其中液体的加热在不锈钢管内进行，加热的水会上升，并且较冷的液体将取而代之。
6. 如果房子的面积很大，那么感应螺旋的数量可以增加到10个。
7. 这种锅炉的功率可以通过关闭或打开螺旋来轻松调节。同时开启的部分越多，以这种方式运行的加热装置的功率就越大。
8. 要为这样的模块供电，您需要一个强大的电源。如果可以使用直流逆变焊机，则可以从中制成所需功率的电压转换器。
9. 由于系统工作在不超过 40 V 的直流电下，这种设备的运行相对安全，主要是在发电机电源电路中提供一个保险丝盒，以防万一短路，将使系统断电，从而消除火灾的可能性。
10. ，前提是安装电池来为感应装置供电，这些感应装置将使用太阳能和风能进行充电。
11. 电池应组合成 2 节，串联。因此，这种连接的电源电压至少为 24 V，这将确保锅炉在高功率下运行。此外，串联会减少电路中的电流，增加电池寿命。

电感装置

金属感应加热设备具有预制结构。它由两个主要单元组成——电感器本身，以及一个产生高频电流脉冲的发电厂。

电感器是普通电感器，由几匝铜导体组成。这些部件的生产只使用无氧铜，其中外来杂质的含量不应超过0.1%。该设备可以有不同的直径（从 16 到 250 毫米，具体取决于型号）。匝数从 1 到 4 不等。

为感应加热线圈产生脉冲电流的发生器具有令人印象深刻的尺寸和重量。它可以根据任何用于产生高频脉冲的方案来执行。例如，在现代工业中，经常使用基于多谐振荡器、RC发生器、弛豫电路等的发电机组。

如果设备主要用于加热小零件，则脉冲频率必须至少为 5 MHz。这些单元是在电子管的基础上发展起来的。如果该技术用于加热大型金属工件，建议使用工作频率高达 300 kHz 的感应单元，该单元基于基于 IGBT 电路或 MOSFET 晶体管的逆变器构建。

选择电磁炉

为了选择合适的面板，必须考虑个人喜好。

第一步是处理燃烧器，或者更确切地说是处理它们的数量。如果您不打算每天为几个人做饭，那么带有两个燃烧器的微型版本就足够了。为滚刀的额外部分付钱有什么意义？如果家庭由三人以上组成，则已经需要购买带有四个燃烧器的成熟设备。建议购买不带燃烧器的实心面板作为第一种选择的替代品，因为这种表面尺寸中等。

中号感应

结构的形状和外观在相同风格的室内设计案例中起着重要作用。此外，需要预先测量陶瓷金属结构的安装位置。如果没有合适的地方，那还是看便携机型吧。

您应该注意设备的能效，它不应低于“A”级。否则，设备会消耗更多的电量。

设备的成本也与温度模式的数量不同，因此如果您不打算烹饪美食，请购买具有最少模式集的面板。在其他情况下，最好不要吝啬和购买昂贵的炉子，它涉及超过 15 种模式。

电磁炉“单身汉”

价格厨房电磁炉

厨房便携式电磁炉

决定是否需要“助推器”功能。它不适用于所有型号的电器，它负责快速加热菜肴。例如，它可以让您在几分钟内将水烧开。

值得考虑是否需要磁贴的辅助功能。现代电器配备了大量附加功能，包括自动关机（煮沸时）、定时器、解冻食物和储存程序。只有当您真正打算使用它们时才选择具有这些好处的面板，否则只是浪费金钱。

设备的优点和缺点

涡流感应加热器的“优点”很多。这是一种用于自产的简单电路，具有更高的可靠性、高效率、相对较低的能源成本、较长的使用寿命、较低的故障概率等。

该设备的性能非常重要；这种类型的设备已成功用于冶金行业。在冷却剂的加热速率方面，这种类型的设备可以与传统的电锅炉竞争，系统中的水温迅速达到要求的水平。

在感应锅炉运行过程中，加热器会轻微振动。这种振动会抖掉金属管壁上的水垢和其他可能的污染物，因此这种设备很少需要清洁。当然，必须使用机械过滤器保护加热系统免受这些污染物的影响。

感应线圈使用高频涡流加热放置在其中的金属（管道或金属丝），无需接触

与水的持续接触还可以最大限度地减少加热器烧坏的可能性，这对于带有加热元件的传统锅炉来说是一个相当普遍的问题。尽管有振动，但锅炉运行异常安静；不需要在设备安装现场进行额外的隔音。

感应锅炉也很好，因为只要系统安装正确，它们几乎不会泄漏。这对于电加热来说是非常有价值的品质，因为它消除或显着降低了危险情况的可能性。

没有泄漏是由于将热能传递到加热器的非接触式方法。使用上述技术的冷却剂几乎可以加热到蒸汽状态。

这提供了足够的热对流来刺激冷却剂通过管道的有效运动。在大多数情况下，供暖系统不必配备循环泵，尽管这完全取决于特定供暖系统的功能和布局。

有时需要循环泵。安装设备相对容易。虽然这需要一些安装电器和加热管的技能。但是这种方便可靠的设备有很多缺点，也应该考虑。

例如，锅炉不仅加热冷却剂，而且加热周围的整个工作空间。有必要为这样的单元分配一个单独的房间并从中清除所有异物。对于一个人来说，长时间呆在正在工作的锅炉附近也可能是不安全的。

感应加热器需要电力才能运行。自制和工厂制造的设备都连接到家用交流电源。

该设备需要电力才能运行。在无法免费享受这种文明福利的地区，感应锅炉将毫无用处。是的，在经常停电的地方，它会表现出低效率。

如果不小心处理设备，可能会发生爆炸。

如果冷却液过热，它会变成蒸汽。结果，系统中的压力将急剧增加，管道根本无法承受，它们会破裂。因此，为了系统的正常运行，设备至少应配备压力表，甚至更好——紧急停机装置、恒温器等。

所有这些都会显着增加自制感应锅炉的成本。尽管该设备被认为实际上是静音的，但情况并非总是如此。由于各种原因，某些型号可能仍会产生一些噪音。对于自制设备，这种结果的可能性会增加。

在工厂和设计中 自制感应加热器 几乎没有易损件。它们持续很长时间并且工作完美。

涡流感应锅炉的特点

我们已经熟悉感应加热器的工作原理。它有一个变体：涡流感应锅炉或 VIN，其运行方式略有不同。

VIN的显着特征

与感应对应物一样，它以高频电压运行，因此必须配备逆变器。 VIN 器件的一个特点是它没有次级绕组。

它的作用由设备的所有金属部件执行。它们必须由具有铁磁特性的材料制成。因此，当电流被提供给设备的初级绕组时，电磁场的强度会急剧增加。

反过来，它会产生电流，其强度正在迅速增加。涡流会引起磁化反转，因此所有铁磁表面都会很快加热，几乎是瞬间加热。

涡流装置非常紧凑，但由于使用金属，它们的重量很大。这带来了一个额外的优势，因为身体的所有大块元素都参与了热交换。因此，该单元的效率接近100%。

如果决定独立制造 VIN 锅炉，则必须考虑设备的这一特性。它只能由金属制成，不应使用塑料。

主要区别 旋流感应锅炉 在于它的主体充当次级绕组的事实。因此，它总是由金属制成

如何组装涡流感应装置？

正如我们已经知道的那样，这种锅炉与其感应锅炉不同，但是，自己制作同样容易。没错，现在您需要焊接技能，因为该设备只能由金属部件组装而成。

对于工作，您将需要：

• 相同长度的金属厚壁管的两段。它们的直径必须不同，以便可以将一个零件放入另一个零件中。
• 绕制（漆包）铜线。
• 三相逆变器，可以从焊机中获得，但要尽可能强大。
• 锅炉保温用外壳。

现在你可以开始工作了。我们从制造未来锅炉的主体开始。我们取一根直径较大的管子并将第二部分插入其中。它们需要一个焊接到另一个，以便元件的壁之间有一些距离。

该部分中生成的细节将类似于方向盘。使用厚度至少为 5 mm 的钢板作为外壳的底座和盖板。

结果是一个空心圆柱形罐。现在，您需要在其壁上切割用于供应冷液和排放热液的管道。管道的配置及其直径取决于加热系统的管道；可能还需要适配器。

之后，您可以开始缠绕电线。它在足够的张力下小心地缠绕在锅炉本体上。

自制涡流式感应锅炉示意图

实际上，绕线将用作加热元件，因此建议用隔热外壳封闭设备外壳。因此，可以最大限度地节省热量，从而提高设备的效率并使其安全。

现在您需要将锅炉嵌入供暖系统。为此，将冷却剂排出，切断所需长度的管段，并将设备焊接到位。

它仍然只为加热器供电，不要忘记将逆变器连接到它。设备已准备好使用。但在测试之前，您需要用冷却液填充管路。

您不知道选择哪种冷却液来填充回路？我们建议您熟悉各种冷却剂的特性以及为加热回路选择最佳流体类型的建议。

只有在将冷却液泵入系统后，才能进行试运行。

首先，您需要以最低功率运行设备并仔细监控焊接质量。如果一切正常，我们将功率增加到最大。

在我们的网站上，还有另一条关于制造感应装置的说明，该装置可用于加热加热系统中的冷却剂。要了解组装感应加热器的过程，请点击此链接。

加热控制

感应烙铁的铁芯由铜（不是磁性材料）制成，背面涂有铁磁材料（铁和镍的合金）。前部用作刺，核心本身称为弹药筒。

铜尖的加热调整如下：

• 当施加交流电压并因此施加磁场时，涂层中会产生傅科电流，从而加热材料；
• 热量传递给铜；
• 涂层温度一达到居里点，磁性消失，加热停止；
• 在使用感应烙铁工作的过程中，铜尖向零件散发热量并冷却，铁磁涂层也冷却；
• 一旦涂层冷却下来，磁性就会恢复，并且会立即恢复加热。

感应烙铁的最大加热取决于磁性合金和磁芯的特性。这种控制称为智能加热。

您可以通过安装连接到工作站控制单元的温度传感器或通过更换插入感应烙铁手柄的墨盒（带尖端的芯）来更改特定焊接条件的温度。

第一种选择比第二种便宜，所以今天不仅专业人士使用它。但第二种方法更准确可靠。

加热系统中的感应热发生器

加热回路中使用的感应热水器既有所有电加热器共有的优点，又有它们固有的优点。让我们从第一组开始：

1. 在易用性方面，电加热器甚至领先于燃气设备，因为它们无需点火。此外，它们更安全：车主不​​必担心燃油泄漏或燃烧产物。
2. 电气设备不需要烟囱和以去除碳沉积物和烟灰的形式进行维护。
3. 电加热器的效率不取决于其功率。它可以设置为最低，同时机组的效率将保持在 99% 的水平，而在这种情况下，燃气或固体燃料锅炉的效率将大大低于护照锅炉的效率。
4. 在有电热发生器的情况下，供暖系统可以在最低温度模式下运行，这在淡季非常重要。在使用燃气或固体燃料锅炉的情况下，不允许“回流”温度降至 50 度以下，因为在这种情况下，热交换器上会形成冷凝水（使用固体燃料时，它含有酸）。
5. 最后一件事：使用电加热时，您可以不使用液体冷却剂，但这不适用于感应加热器。

简易感应加热器

让我们继续直接“电感”的优势：

1. 感应加热器中冷却剂与热表面的接触面积是管状电加热器设备的数千倍。因此，环境升温更快。
2. “电感器”的所有元件仅从外部安装，没有任何连接。因此，完全排除了泄漏。
3. 由于加热是以非接触方式进行的，感应式加热器绝对可以使用任何冷却剂，包括所有类型的防冻剂（加热元件电锅炉需要一种特殊的防冻剂）。同时，水可能含有相对大量的硬度盐——交变磁场可防止在热交换器壁上形成水垢。

如您所知，每桶蜂蜜都有美中不足的苍蝇。在这里，也离不开它：不仅电力本身非常昂贵，而且感应加热器也是最昂贵的电加热设备之一。

感应铸造炉

每个感应铸造炉可以配备两种类型的变流器，通常晶闸管变流器更便宜并配备大功率炉，而晶体管在功耗方面更经济：

晶闸管变频器用于为感应铸造炉供电，它们根据通常的两级原理工作：

• - 整流器将网络的交流电转换为直流电；
• - 逆变器将该直流电再次转换为交流电，但已经处于所需频率。

晶闸管转换器可以在大电流和大电压下工作，同时承受连续负载。它们的效率高于 IGBT 转换器。

晶体管变频器。晶体管变频器用于为感应炉供电，在 IPP 型熔炉中最多可以熔化 200 公斤有色金属和最多 100 公斤黑色金属。当需要快速更换合金时，这种炉子最常用于实验室条件下的实验加热。

晶体管转换器的无可置疑的优势包括紧凑、易于操作和安静的操作。

VIN型热水器

该单元的核心是一个线圈，由大量匝数的绝缘电线组成，并垂直放置在容器形式的圆柱体中。金属棒插入线圈内。外壳由焊接盖从上下密封，用于连接到电网的端子被引出。冷冷却剂通过下部支管进入容器，该支管充满容器内部的整个空间。加热到所需温度的水通过上管进入加热系统。

热载体加热方案

由于其设计，当连接到网络时，热发生器持续满负荷运行，因为向加热装置提供额外的电压调节装置是不合理的。使用循环加热和使用水温传感器自动关机/开机要容易得多。只需在远程电子单元的显示屏上设置所需的温度，它就会将冷却液加热到此温度，达到此温度时关闭热水感应元件。时间到了，水已经冷却了几度后，自动化将再次打开加热，这个循环将不断重复。

由于热发生器的绕组提供 220 V 电源电压的单相连接，因此不会以高功率生产感应式加热单元。原因是电路中的电流太高（超过50安培），需要铺设大截面的电缆，这本身就非常昂贵。为了增加功率，将三个水加热装置串联并使用电源电压为380 V的三相连接就足够了。将单独的相连接到级联的每个设备，照片显示了感应加热操作的类似示例。

用感应锅炉加热

Sibtechnomash 热水器的设计特点 利用相同的电磁感应效应，另一家公司开发和制造了设计略有不同的热水器，值得关注。事实上，多匝线圈产生的电场具有空间形式，并从它向各个方向传播。如果在 VIN 单元中冷却剂通过线圈内部，则 Sibtekhnomash 感应锅炉设备提供位于绕组外部的螺旋热交换器，如图所示。

绕组在自身周围产生交变电场，涡流加热水在其中流动的热交换器管的线圈。带线圈的线圈以 3 件的级联组装，并连接到一个共同的框架上。它们中的每一个都连接到一个单独的相，电源电压为 380 V。Sibtekhnomash 设计有几个优点：

• 感应加热器具有单独的可折叠设计；
• 在电场的作用区域内，由于螺旋电路，加热表面的面积增加并且水量更大，从而提高了加热速率；
• 热交换器管道可用于冲洗和维护。

连接感应锅炉的示例

尽管热发生器的设计有所不同，但其效率为 98%，因为在 VIN 类型的加热器中，此效率值由制造商自己声明。在这两种情况下，单元的耐用性取决于线圈的性能，或者更确切地说，绕组和电气绝缘的使用寿命，该指标由制造商在 30 年内设定。