Високочастотний індукційний нагрів. Розрахунок індукційного нагріву
В індукційних печах і пристроях тепло в нагрівається приладі виділяється струмами, що виникають в змінному електромагнітному полі всередині агрегату. Називаються вони індукційними. В результаті їх дії відбувається підвищення температури. Індукційний нагрів металів грунтується на двох головних фізичних законах:
Содержание
- Фарадея-Максвелла;
- Джоуля-Ленца.
У металевих тілах при їх приміщенні в змінне поле починають виникати вихрові електричні поля.
Пристрій індукційного нагріву
Все відбувається наступним чином. Під дією змінного магнітного потоку змінюється електрорушійна сила (ЕРС) індукції. 
ЕРС діє так, що всередині тел протікають вихрові струми, які і виділяють теплоту в повній відповідності з законом Джоуля-Ленца. Також ЕРС генерує змінний струм в металі. При цьому відбувається виділення теплової енергії, що і призводить до підвищення температури металу.
Цей вид нагріву найпростіший, так як є безконтактним. Він дозволяє досягати дуже високих температур, при яких можна обробляти самі тугоплавкі метали.
Щоб забезпечити індукційний нагрів, потрібно створити в електромагнітних полях певне напруження і частоту. Зробити це можна в спеціальному приладі - індукторі. Харчування його здійснюється від промислової мережі в 50 Гц. Можна для цього використовувати індивідуальні джерела живлення - перетворювачі і генератори.
Найпростіший пристрій індуктора невеликий частоти - спіраль (провідник ізольований), який може бути поміщений всередину металевої труби або намотаний на неї. Проходив струми нагрівають трубу, яка, в свою чергу, передає тепло в навколишнє середовище.
Застосування індукційного нагріву на малих частотах - досить рідко. Більш поширена обробка металів на середній і високій частоті. 
Такі пристрої відрізняються тим, що магнітна хвиля потрапляє на поверхню, де відбувається її загасання. Тіло перетворює енергію цієї хвилі в тепло. Для досягнення максимального ефекту обидві складові повинні бути близькі за формою.
де використовуються
Застосування індукційного нагріву в сучасному світі широко поширене. Область використання:
- плавка металів, їх пайка безконтактним способом;
- отримання нових сплавів металів;
- машинобудування;
- ювелірна справа;
- виготовлення невеликих деталей, які можуть бути пошкоджені при застосуванні інших методів;
- загартовування поверхонь (причому деталі можуть бути самої складної конфігурації);
- термообробка (обробка деталей для машин, загартованих поверхонь);
- медицина (дезінфекція приладів та інструментів).
Індукційний нагрів: позитивні характеристики
У такого способу чимало переваг:
- З його допомогою можна швидко нагріти і розплавити будь проводить струм матеріал.
- Дозволяє робити нагрів в будь-якому середовищі: в вакуумі, атмосфері, рідини, що не проводить струм.
- За рахунок того що нагрівається тільки проводить матеріал, стінки, слабо поглинають хвилі, залишаються холодними.
- У спеціалізованих областях металургії отримання надчистих сплавів. Це цікавий процес, адже метали перемішуються в підвішеному стані, в оболонці з захисного газу.
- У порівнянні з іншими типами, індукційний не забруднює навколишнє середовище. Якщо у випадку з газовими пальниками забруднення присутнє, так само як і в дугових нагріванні, то індукційний це виключає, за рахунок "чистого" електромагнітного випромінювання.
- Малі розміри приладу індуктора.
- Можливість виготовлення індуктора будь-якої форми, це не призведе до локального нагрівання, а сприятиме рівномірному розподілу тепла.
- Незамінний, якщо необхідно нагріти тільки певну ділянку поверхні.
- Чи не складає великих труднощів налаштувати таке обладнання на потрібний режим і регулювати його.
недоліки
Система має такі мінуси:
- Самостійно встановити і налагодити тип нагріву (індукційний) і його обладнання досить непросто. Краще звернутися до фахівців.
- Необхідність точно зіставити індуктор і заготовку, інакше недостатнім буде індукційний нагрів, потужність його може досягати малих величин.
Опалення індукційним обладнанням
Для облаштування індивідуального опалення можна розглянути такий варіант, як індукційний нагрів. 
Як агрегату піде трансформатор, що складається з обмоток двох видів: первинної і вторинної (яка, в свою чергу, коротко замкнута).
Як працює
Принцип роботи звичайного індуктора: вихрові потоки проходять всередині і направляють електричне поле на другий корпус.
Щоб через такий котел проходила вода, до нього підводять два патрубка: для холодної, що надходить, і на виході теплої води - другий патрубок. За рахунок тиску вода постійно циркулює, що виключає можливість нагріву елемента індуктора. Наявність накипу тут виключено, так як в індукторі відбуваються постійні вібрації.
Такий елемент в обслуговуванні буде недорогим. Головний плюс в тому, що прилад працює безшумно. Встановлювати його можна в будь-якому приміщенні.
Виготовлення обладнання самостійно
Установка індукційного нагріву великої складності не складе. Навіть той, хто не має досвіду, після ретельного вивчення впорається з поставленим завданням. Перед початком роботи потрібно запастися наступними необхідними елементами:
- Інвертор. Його можна використовувати від зварювального апарату, він недорогий і буде необхідною високої частоти. Виготовити його можна самостійно. Але це витратне заняття по часу.
- Корпус нагрівача (для цього підійде шматок пластикової труби, індукційний нагрів труби в цьому випадку буде найефективнішим).
- Матеріал (згодиться дріт діаметром не більше семи міліметрів).
- Пристосування для підключення індуктора до мережі опалення.
- Сітка для утримання дроту всередині індуктора.
- Індукційна котушка можна створити з мідного дроту (Вона повинна бути емальованому).
- Насос (для того, щоб вода подавалася в індуктор).
Правила виготовлення обладнання самостійно
Для того щоб установка індукційного нагріву працювала правильно, ток для такого виробу повинен відповідати потужності (складати він повинен не менше 15 ампер, якщо потрібно, то можна більше).
- Дріт повинна бути нарізана на шматки не більше п`яти сантиметрів. Це потрібно для ефективного нагріву в високочастотному полі.
- Корпус повинен бути по діаметру не менше, аніж підготовлена дріт, і володіти товстими стінками.
- Для кріплення до мережі опалення на одну сторону конструкції кріпиться спеціальний перехідник.
- На дно труби потрібно покласти сітку для запобігання випаданню дроту.
- Остання потрібна в такій кількості, щоб вона заповнила весь внутрішній простір.
- Конструкція закривається, ставиться перехідник.
- Потім споруджують з цієї труби котушку. Для цього обмотують її вже заготовленої дротом. Число витків потрібно дотримати: мінімум 80, максимум 90.
- Після підключення до системи опалення в апарат заливають воду. Котушку підключають до заготовленому инвертору.
- Встановлюється насос для подачі води.
- Монтується регулятор температури.
Таким чином, розрахунок індукційного нагріву буде залежати від наступних параметрів: довжина, діаметр, температура і час обробки. Звертайте увагу і на індуктивність підвідних до індуктора шин, яка може бути набагато більше показників самого індуктора.
Про варильні поверхні
Ще одне застосування в домашньому побуті, крім системи опалення, даний вид нагріву знайшов в виручених панелях плит. 
Така поверхня має вигляд звичайного трансформатора. Котушка його захована під поверхню панелі, яка може бути скляною або керамічної. По ній проходить струм. Це перша частина котушки. А ось другий є та посуд, в якій буде проходити приготування їжі. На дні посуду створюються вихрові струми. Вони і нагрівають спочатку посуд, а потім продукти в ній.
Тепло буде виділятися тільки тоді, коли на поверхню панелі поставлять посуд. 
Якщо вона відсутня, ніякої дії не відбувається. Індукційна зона нагріву буде відповідати діаметру поставленої на неї посуду.
Для таких плит потрібна спеціальний посуд. Більшість феромагнітних металів можуть взамодействовать з індукційним полем: алюміній, нержавіюча і емальована сталь, чавун. Не підходять для таких поверхонь тільки: мідна, керамічна, скляна і виготовлена з неферомагнітних металів посуд.
Природно, що індукційна плита включиться тільки тоді, коли відповідна посуд буде на ній встановлена.
Сучасні плити забезпечені електронним блоком управління, що дозволяє розпізнавати порожню і непридатну для застосування посуд. Основними перевагами виручених індукційних панелей є: безпека, легкість прибирання, швидкість, ефективність, економічність. Про поверхню панелі ніколи не можна обпектися.
Отже, ми з`ясували, де використовується даний тип нагріву (індукційний).
