Принцип работы индукционного котла отопления: Индукционный отопительный котел — ТЕРМАНИК

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

Если у вас есть задачи, связанные с теплоснабжением и нагревом – присылайте заполненное на нашем сайте техзадание.

Индукционный котел ИКВ серии ВИН СПб – 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.
Небольшие габариты позволяют эффективно использовать пространство помещений. Отличаются простотой монтажа и запуска, обслуживания, компактностью и высокой надежностью.

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.
Температура разогрева спирали ТЭНа — 750°C, что характеризует его пожароопасность. Ресурс ТЭНовых нагревателей около 9000 часов, а при повышенной жесткости воды и отложении накипи на ТЭНах толщиной 0,5 мм, срок службы ТЭНов сокращается в 10 раз, и как следствие снижается КПД до 40-50%.
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 Контактная информация

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.

Индукционный нагрев: что это такое и как это работает?

Что такое индукционный нагрев?

Индукционный нагрев – это процесс нагрева металлов и других электропроводящих материалов, который является точным, воспроизводимым и безопасным бесконтактным методом. Он включает в себя сложную комбинацию электромагнитной энергии и теплопередачи, которая проходит через индукционную катушку, создавая электромагнитное поле внутри катушки для металлических пуховых материалов. Такие материалы, как сталь, медь, латунь, графит, золото, серебро, алюминий и карбид, можно нагревать для целого ряда применений, включая различные виды термообработки, такие как закалка, отжиг, отпуск, пайка, пайка, термоусадочная посадка, термообработка. крепление, склеивание, отверждение, плавление и многое другое.

Для понимания основ индукционного нагрева необходимо изучить два ключевых явления; Закон индукции Фарадея и скин-эффект.

Закон индукции Фарадея

Когда электропроводящий материал (например, металл) помещается в изменяющееся во времени магнитное поле, в части, производящей второе магнитное поле, индуцируется электрический ток (называемый «вихревым током»). поле, которое противостоит приложенному полю (рисунок ниже). Причина этого явления заключается в том, что изменяющееся во времени магнитное поле нарушает расслабленное состояние электропроводящего материала. В свою очередь, материал пытается противостоять этому изменению, создавая другое магнитное поле, чтобы нейтрализовать навязанное поле.

Как работает индукционный нагрев?

Явление индукции имеет два важных следствия:

i. Индуцированная сила . Пример показан на рисунке ниже, где постоянный магнит опускается в медную трубку. Наведенная сила по закону Фарадея пытается остановить движение магнита внутри трубки.

       

ii. Индуцированный нагрев. Когда электропроводящий материал подвергается воздействию переменного магнитного поля, в зависимости от материала тепло индуцируется двумя механизмами; Джоулев нагрев и магнитный гистерезис. Последнее происходит в магнитных металлах (таких как углеродистая сталь с температурой ниже Кюри), в которых вращение соседних магнитных диполей из-за изменения направления наложенного магнитного поля приводит к трению и теплу. Этот эффект усиливается при увеличении частоты наложенного магнитного поля. 92, где R — электрическое сопротивление пути тока. Сопротивление пути тока обратно пропорционально площади поперечного сечения, по которому протекает ток.

Как образуется индуцированное тепло?

Если электропроводящий материал подвергается воздействию магнитного поля, в материале индуцируются вихревые токи. Особые характеристики таких токов приводят к явлению, которое мы называем «индукционным нагревом». Вихревые токи концентрируются на поверхности материала. Причина в том, что на высокой частоте наложенное магнитное поле очень быстро меняет свое направление. Поэтому индуцированные токи в одном направлении не успевают проникнуть в глубь металла до истечения своего времени.