Индукционный нагрев и плавка - принцип действия и области применения

В индукционных печах и устройствах тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Таким образом, здесь осуществляется прямой нагрев.

Индукционный нагрев металлов основан на двух физических законах: законе электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и законе Джоуля-Ленца. Металлические тела (заготовки, детали и др.) помещают в переменное магнитное поле, которое возбуждает в них вихревое электрическое поле. ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Эта ЭДС создает в металле переменный ток, тепловая энергия, выделяемая данными токами, является причиной нагрева металла. Индукционный нагрев является прямым и бесконтактным. Он позволяет достигать температуры, достаточной для плавления самых тугоплавких металлов и сплавов.

Интенсивный индукционный нагрев возможен лишь в электромагнитных полях высокой напряженности и частоты, которые создают специальными устройствами - индукторами. Индукторы питают от сети 50 Гц (установки промышленной частоты) или от индивидуальных источников питания - генераторов и преобразователей средней и высокой частоты.

Простейший индуктор устройств косвенного индукционного нагрева низкой частоты - изолированный проводник (вытянутый или свернутый в спираль), помещенный внутрь металлической трубы или наложенный на ее поверхность. При протекании по проводнику-индуктору тока в трубе наводятся греющие ее вихревые токи. Теплота от трубы (это может быть также тигель, емкость) передается нагреваемой среде (воде, протекающей по трубе, воздуху и т. д.).

Индукционный нагрев и закалка металлов

Наиболее широко применяется прямой индукционный нагрев металлов на средних и высоких частотах. Для этого используют индукторы специального исполнения. Индуктор испускает электромагнитную волну, которая падает на нагреваемое тело и затухает в нем. Энергия поглощенной волны преобразуется в теле в теплоту. Эффективность нагрева тем выше, чем ближе вид испускаемой электромагнитной волны (плоская, цилиндрическая и т. д.) к форме тела. Поэтому для нагрева плоских тел применяют плоские индукторы, цилиндрических заготовок - цилиндрические (соленоидные) индукторы. В общем случае они могут иметь сложную форму, обусловленную необходимостью концентрации электромагнитной энергии в нужном направлении.

Особенностью индукционного ввода энергии является ... подробнее >>>

Индукционный нагрев металлов на видео:

Индукционные нагревательные и закалочные установки

Что лучше использовать для ручной дуговой сварки - трансформатор или выпрямитель

Как правильно подключить сварочный трансформатор

Электробезопасность при производстве электросварочных работ

Будущее энергетики - сверхпроводниковые электрогенераторы, трансформаторы и линии электропередачи

Про заземление и зануление для "чайников"

Как найти правильного электрика для замены электропроводки в доме

Какой инструмент должен быть у электрика, кроме пассатижей и набора отверток?

Не строй под ЛЭП!

Статическое электричество в природе и технике

Автомобильные аккумуляторы - как устроены, как работают, советы по эксплуатации и зарядке

Электротехнические рекорды из книги Гиннеса

Самый мощный электрический ток

Электротехнические рекорды из книги Гиннеса Самый мощный электрический ток был сгенерирован в Научной лаборатории Лос-Аламоса, штат Нью-Мексико, США. При одновременном разряде 4032 конденсатора, объединённые в суперконденсатор «Зевс», в течение нескольких микросекунд дают вдвое больший электрический ток, чем генерируемый всеми энергетическими установками Земли.

Самое высокое напряжение

17 мая 1979 г. в корпорации «Нешнл электростатикс», Ок-Ридж, штат Теннесси, США, была получена в лабораторных условиях самая высокая разность электрических потенциалов. Она составила 32 ± 1,5 млн В.

Самая высокая измеренная частота

Самой высокой частотой, которую воспринимает невооружённый глаз, является частота колебаний жёлто-зелёного света, равная 520,206 808 5 терагерц (1 терагерц – миллион миллионов герц), соответствующая линии перехода 17 – 1 Р(62) йода-127.

Самая высокая частота, измеренная с помощью приборов, – частота колебаний зелёного света, равная 582,491 703 ТГц для b21 компонента R(15) 43 – 0 линии перехода йода-127. Решением Генеральной конференции мер и весов, принятым 20 октября 1983 г., для точного выражения метра (м) при помощи скорости света (c) устанавливается, что «метр – это путь, проходимый светом в вакууме за интервал времени, равный 1/299792458 секунды». В результате частота ( f ) и длина волны (λ) оказываются связанными зависимостью f·λ = c.

Самое мощное постоянное поле

Самое мощное постоянное поле величиной 35,3 ± 0,3 Тесла было получено в Национальной магнитной лаборатории им. Фрэнсиса Биттера в Массачусетском технологическом институте, США, 26 мая 1988 г. Для его получения использовался гибридный магнит с гольмиевыми полюсами. Под его воздействием усиливалось магнитное поле, создаваемое сердцем и мозгом.

Самое слабое магнитное поле было измерено в экранированном помещении той же лаборатории. Его величина составила 8·10–15 Тесла. Оно использовалось д-ром Дэвидом Коэном для изучения чрезвычайно слабых магнитных полей, создаваемых сердцем и мозгом.

Самый тяжёлый магнит

Самый тяжёлый в мире магнит имеет диаметр 60 м и весит 36 тыс. т. Он был сделан для ... подробнее >>>

Интернет журнал Электрик Инфо

Рыбы-электрогенраторы, или “живое” электричество

Коронные разряды или огни святого Эльма

Вся правда и вымыслы про шаровую молнию

Как в США наступил конец света

Судебный процесс над лампочкой накаливания

Не только законы Мерфи

Cеанс фототерапии для электриков

Правда и вымыслы о Николе Тесла

Никола Тесла - одна из самых противоречивых фигур в истории мировой науки. За последнее время его имя и его деятельность стала очень очень популярной. Про него пишут книги, снимают фильмы (я сам смотрел уже целых три документальных фильма, выпущенных различными телеканалами), создаются целые сайты и только совсем уж интеллектуально ленивый человек не знает кто это такой. Имя Николы Тесла обросло всевозможными слухами, мифами и легендами и далеко не все из того, что про него пишут и снимают является правдой.

Никола Тесла был, на самом деле, гениальный ученый, во многом опередивший свое время. Его достижения поразительны и по их количеству (за столь короткое время), и по их качеству: они многоплановы и касаются ключевых моментов дальнейшего технического развития.

Изобретения Николы Тесла лежат в основе всей современной электротехники и электроэнергетики (генераторы переменного тока, трехфазные и многофазные трансформаторы, системы распределения переменного тока, создал теорию поля, которая легла в основу работы асинхронных электродвигателей, системы дистанционного управления и автоматики, эффект Кирлиана (задолго до самого Кирлиана), открытие биологического влияния электромагнитых полей, в частности, на работу мозга).

Тесла сконструировал специальный резонансный трансформатор, позволявший получать высокочастотное напряжение с амплитудой до нескольких миллионов вольт. Кроме этого его считают создателем радио (Тесла на целый год раньше Маркони передал сигнал на расстояние в 30 километров, Маркони же не только сделал это позже, но и ограничился дистанцией в пять километров). В тех же работах по передаче сигнала на расстояние Тесла разработал все те технологии, которые практически без изменений используются сегодня для трансляции телесигнала.

Большую часть своей жизни он занимался проблемой беспроводной передачи электроэнергии. Причем, существует мнение, что подавляющая часть его открытий так не дошла до потомков. Похоже, что основные достижения Николы Тесла относятся именно к последнему периоду его жизни, но мы о них практически ничего не знаем, и нам еще предстоит переоткрыть их.

Никола Тесла был личностью очень целеустремленной, сильной, но одновременно очень противоречивой. Многие вещи, над которыми он работал, с трудом поддаются пониманию даже сейчас. Это и дает почву для всевозможного мифотворчества. Например, ходят слухи о создании им электродвигателя, работающего на гравитационных волнах планет, силовых лучей, с помощью которых он разрушил какой-то кратер на Луне, устройств для приема сообщений с Марса и т. д. Его часто называют ясновидцем и приписывают ему различные паранормальные способности. Ходят слухи, что смерть Тесла в 1943 году была инсценирована, чтобы обеспечить безопасность ученого после его участия в проекте “Филадельфия”.

Интернет журнал Электрик Инфо

Рабочие технологии для беспроводной зарядки портативных устройств

Передача электроэнергии по одному проводу - выдумка или реальность?

Сборник статей о Николе Тесла

Электроэнергия без проводов

В конце XIX века открытие того, что при помощи электричества можно заставить светиться лампочку, вызвало взрыв исследований, целью которых было найти наилучший способ передачи электроэнергии.

Во главе гонки оказался знаменитый физик и изобретатель Никола Тесла, который разработал грандиозный проект. Не в состоянии поверить в реальность создания колоссальной сети проводов, охватывающих все города, улицы, здания и комнаты, Тесла пришёл к выводу, что единственный реализуемый способ передачи - беспроводной. Он спроектировал башню высотой примерно 57 метров, которая должна была транслировать энергию на расстояние в многие километры, и даже начал строить её на Лонг-Айленде. Был проведён ряд экспериментов, но нехватка денег не позволила достроить башню. Идея с передачей энергии по воздуху рассеялась, как только оказалось, что промышленность в состоянии разработать и реализовать проводную инфраструктуру.

И вот, несколько лет назад, доцент кафедры физики Массачусетского Технологического Института (МИТ) Марин Солджачич (Marin Soljačić) был пробуждён от сладкого сна настойчивым пиканьем мобильного телефона. "Телефон не умолкал, требуя, чтобы я поставил его заряжаться", - рассказывает Солджачич. Уставший и не собиравшийся вставать, он стал мечтать о том, чтобы телефон, оказавшись дома, начинал заряжаться сам по себе.

Солджачич взялся за исследование способов передачи энергии без проводов. Он отказался от проектов передачи энергии на дальние расстояния наподобие проекта Тесла и сосредоточился на способах передачи энергии на небольшие расстояния, которые позволяли бы заряжать или даже включать портативные устройства - мобильные телефоны, карманные компьютеры, ноутбуки.

Вначале он рассматривал возможность использования радиоволн, которые столь эффективно передают информацию на расстоянии, но обнаружил, что в этом случае большая часть энергии будет рассеиваться в пространстве. Использование лазера требовало, чтобы источник энергии и подзаряжаемое устройство находились в поле зрения друг друга без каких бы то ни было препятствий между ними. Кроме того, этот метод был чреват повреждениями для объектов, оказавшихся на линии передачи. Поэтому Солджачич стал искать способ передачи, который был бы одновременно эффективен, то есть способен передавать энергию без её рассеивания, и безопасен.

В конце концов он остановился на явлении резонансной связи, когда два настроенных на одну и ту же частоту объекта интенсивно обмениваются энергией между собой, при этом лишь слабо взаимодействуя с другими объектами. Классической иллюстрацией этого эффекта является опыт с несколькими бокалами, наполненными вином каждый до своего отличного от остальных уровня. В результате для каждого бокала существует уникальная частота звука, вызывающая вибрацию. Если певец возьмёт ноту соответствующей частоты, один из бокалов может получить такую дозу акустической энергии, что он рассыплется, при этом остальные бокалы останутся неповреждёнными. Солджачич понял, что магнитный резонанс является многообещающим способом передачи электроэнергии. Магнитное поле свободно распространяется в пространстве и, при правильно выбранных частотах, безвредно для живых существ. Работая совместно с профессорами физики МИТ Джоном Иоаннопулосом (John Joannopoulos) и Питером Фишером (Peter Fisher) и тремя студентами, он разработал простое устройство, которое без проводов зажигало 60-ваттную электрическую лампочку.

Устройство состояло из двух настроенных в резонанс медных катушек, подвешенных с потолка на расстоянии примерно в два метра. Одна катушка подключалась к источнику переменного тока и создавала магнитное поле. Вторая катушка, настроенная на ту же частоту и подключённая к лампочке, резонируя в магнитном поле, генерировала зажигающий лампочку ток. Устройство работало даже когда между катушками помещали тонкую стенку.

Наиболее эффективное из созданных к этому моменту устройств состоит из 60-сантиметровых медных катушек и магнитного поля частотой в 10 мегагерц. Оно позволяет передавать энергию на расстояние в два метра с 50-процентной эффективностью. Проводятся исследования с серебром и другими материалами с целью уменьшить размер катушек и увеличить эффективность. Солджачич надеется достичь 70-80 процентной эффективности передачи ... подробнее >>>

Нескучный электротехнический сайт

Рабочие технологии для беспроводной зарядки портативных устройств

Передача электроэнергии по одному проводу - выдумка или реальность?

Пример простого, но эффективного управления освещением

На гениальных мозгах не экономят!

Как я сделал умный дом своими руками

Как правильно организовать электроснабжение небольшого офиса

Полезные советы по поиску неисправностей при ремонте электрооборудования

Субъективный взгляд на доступный современный электромобиль

Как выиграть войну у статического электричества в автомобиле и дома

Короткие замыкания в электропроводке чаще всего происходят из-за нарушения изоляции токопроводящих частей в результате механического повреждения, старения, воздействия влаги и агрессивных сред, а также неправильных действий людей. Что такое короткое замыкание и как его предотвратить.

Еще два полупоста с LightingNews.info

Девять мифов о компактных люминесцентных лампах

Замена каждой обычной электрической лампы накаливания на компактную флуоресцентную может сэкономить за время их работы по крайней мере 30 долларов. Отчасти из-за того, что люминесцентные лампы последних выпусков лучше по качеству, чем были раньше. Однако знают об этом далеко не все, и мифы о них все еще существуют. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Миф первый:
Компактные люминесцентные лампы дороги.
Реальность: Некоторые из них стоят меньше двух долларов вместо 9–25 долларов, в 1999 году. Часть люминесцентных ламп работало в тестах журнала в пять-десять раз дольше обычных ламп накаливания, а лампочки, отмеченные знаком Energy Star, потребляли на 75 процентов меньше энергии. Они также имеют гарантию работоспособности длительностью в девять лет. Когда покупаете их, запишите дату покупки на лампочках несмываемыми чернилами и сохраните выданную в магазине квитанцию.

Миф второй:
Трудно найти место, где принимают использованные люминесцентные лампы.
Реальность: Не нужно выбрасывать их со всем обычным домашним мусором... читать дальше

Чего больше - пользы или вреда при сезонном переводе часов?

Сезонный перевод часов давно применяется во многих странах. Только не везде и не всегда это приносит реальную выгоду.

«Всем это уже надоело, — заявил по поводу перехода на зимнее и летнее время в России спикер Совета Федерации Сергей Миронов. — Есть данные о вреде, который переход на зимнее и летнее время причиняет здоровью наших граждан». Заявил — и внес в Государственную Думу законопроект об отмене в ближайшее время такого перехода.

Автором идеи менять естественный ход времени для экономии энергетических ресурсов стал американский государственный деятель Бенджамин Франклин. Однако свое воплощение его идея нашла в другой стране — в Великобритании. Именно здесь в 1908 году впервые провели «эксперимент» с переводом стрелок.

Доподлинно неизвестно, сколько именно киловатт удалось тогда сэкономить и какой экономический эффект получил «туманный Альбион». Однако результаты введения «летнего» времени признали удачными, и Великобритания продолжила ежегодное применение временного перехода. Список стран, последовавших за ней, стал год за годом пополняться... читать дальше

Светодиодные лампы могут использоваться для передачи информации в современных коммуникационных сетях

В США планируют экономить более 10 миллиардов долларов в год отказавшись от ламп накаливания

Французы решили экономить электроэнергию за счет Эйфелевой башни

Французы борются со световым загрязнением на городских улицах

Будущее светотехники - электролюминесцентные панели из светящихся полимеров

Выпущен первый в мире светодиодный светильник для проведения операций

Сводки с полей сражений за патенты на светодиодные технологии титанов светотехнической индустрии

Лампа-кубик работает от солнечного света

Вышла новая версия популярной программы для расчета освещения - DIALux 4.6