Рекомендации по выбору оборудования
Мы постарались предоставить информацию, достаточную для ознакомления с индукционным оборудованием тех, кто считает своим долгом разобраться с техникой, прежде чем её приобрести.
Для опытных пользователей индукционных установок, эксплуатирующих ламповые, машинные и тиристорные генераторы, рекомендуем перейти в раздел «Особенности транзисторных установок индукционного нагрева».
Основные аспекты влияющие на выбор оборудования индукционного нагрева:
- Назначение составных частей оборудования.
- Ключевые параметры оборудования.
- Технологические особенности.
- Подход к выбору оборудования.
- Как рассчитать мощность установки.
- Особенности транзисторных установок индукционного нагрева.
- Преимущества транзисторных установок индукционного нагерва.
- Сравнительная таблица лампового, транзисторного, тиристорного, машинного и транзисторного генераторов (60кВт) для индукционного нагрева.
- Сравнение энергетических показателей транзисторных и ламповых генераторов.
Назначение составных частей оборудования:
Греющим элементом установки является индуктор.
Чтобы индуктор мог нагревать деталь, в нем должен протекать высокочастотный ток определенной величины и частоты.
Для создания высокочастотного тока служат установки индукционного нагрева, состоящие из преобразователя частоты (высокочастотного генератора) и согласующего контура (блока согласования).
Высокочастотный генератор преобразует 50Гц частоту сети в высокую частоту (кГц, МГц).
В зависимости от поставленных задач нагрева, индуктор имеет разные электрические характеристики, поэтому для разных диапазонов индукторов существуют разные блоки согласования.
В большинстве случаев токи достаточно высокие, что приводит к необходимости водяного охлаждения индуктора, блока согласования и генератора, для чего в составе установок используются станции оборотного водоснабжения.
Ключевые параметры оборудования:
Ключевыми параметрами оборудования индукционного нагрева являются мощность и частота.
Частота определяет глубину протекания тока в детали и как следствие нагрева этого слоя включая поверхность.
Мощность определяет скорость нагрева этого слоя.
В случаях когда толщина нагреваемой детали меньше глубины проникновения, такая деталь не нагревается в индукторе. Чем выше частота тока, тем меньше глубина проникновения, поэтому:
- для деталей небольшого размера применяются частоты 440кГц и выше
- для закалки и пайки применяются частоты 10…66кГц
- для кузнечного нагрева применяются частоты от 0.5 до 22кГц
Технологические особенности:
Не всегда частота определяется размером заготовки, так например, при пайке твердосплавного инструмента частоты ниже 66кГц приводят к «выбрасыванию» припоя и твердосплава из индуктора, т.к. со снижением частоты вырастают электродинамические усилия, приводящие в движение незакрепленные магнитные детали. Поэтому пайку чаще выполняют на частоте 66 и 440кГц.
При закалке важно получить требуемую глубину закаленного слоя, и если требуется получить небольшую глубину, также приходится использовать высокие частоты.
Подход к выбору оборудования:
Оборудование индукционного нагрева является достаточно специфическим, т.к. его конфигурация под разные задачи может сильно отличаться.
Установка определенной мощности и частоты может справляться с задачей пайки или закалки и с теми же параметрами не справляться с задачей выращивания кристаллов или с задачей кузнечного нагрева.
Подобрать установку по параметру мощность и частота нельзя. Установку нужно подбирать по её назначению.
Самостоятельно определить, какая именно установка годится для решения Вашей технологической задачи, можно только побывав на предприятии, где данная установка успешно справляется с точно такой же задачей. Поэтому в 90% случаев оборудование подбирает наш специалист по Вашему заданию.
Перечень технических данных по Вашей задаче, которые необходимо предоставить, находятся в разделе «Как оформить заказ». #ссылка#
Как рассчитать мощность установки:
Самой большой ошибкой инженеров является способ подобрать оборудование по расчету через теплоемкость детали, которую нужно нагреть. Ошибка заключается в том, что данный расчет не учитывает как потери в самом оборудовании, так и самые большие потери тепла на излучение. Мощность излучаемая нагретым телом пропорциональна 4-й степени температуры нагрева. Т.е. если температура детали выросла в 3 раза, то мощность излучаемая с её поверхности выросла в 81 раз. Безусловно, в некоторых технологических процессах этот фактор снижается путем использования теплоизоляции, но это 20% всех процессов и свойства теплоизоляции также влияют на время за которое будет нагрета деталь и температуру, которую можно достичь.
Поэтому мощность установки для каждой технологии индукционного нагрева подбирается по разным критериям. Для кузнечного нагрева это кг/час, для плавления металлов это кВт/кг плавки, для закалки это кВт/см2 закаливаемой поверхности, причем значения критериальных параметров определяются температурой нагрева и свойствами нагреваемых материалов.
Особенности транзисторных установок индукционного нагрева:
Если у Вас есть опыт по работе на установках индукционного нагрева, но это установки ламповые или машинные, то Вам следует учесть важные отличия.
Не спешите заказывать установку 100кВт 66кГц или 30кВт 440кГц, для пайки, если у Вас используется аналогичная, но ламповая.
Низкий КПД, вызванный принципом действия и особенностями настройки ламповых генераторов может приводить к тому, что Вы используете только 5…20% от номинальной мощности этой установки.
Случалось, что установка используется на 1% своей мощности и справляется по технологическим требованиям.
Если Вы приобретете транзисторный генератор такой же мощности что и ламповый и будете использовать его на 5…10%, то это может сказаться на точности поддержания Ваших технологических параметров.
Запас мощности должен быть, но не более чем двухкратный.
Поэтому, даже если Вы имеете огромный опыт работы, и самостоятельно выбрали подходящее оборудование, при заказе сообщите нам о том на каком оборудовании Вы работаете, мы готовы выполнить эксперименты по нагреву и предоставить Вам видео данные и отчеты по нагреву аналогичных деталей с указанием параметров транзисторной установки при этом нагреве. Мы готовы принять у себя Ваши представителей для демонстрации нагрева предоставленных деталей на нашем оборудовании до заключения договора.
Чтобы понимать, о том насколько энергетические параметры транзисторных установок выше, чем их ламповые аналоги, мы составили таблицу взаимозаменяемости и сравнение энергетических параметров установок одинаковой номинальной мощности.
Преимущества транзисторных установок индукционного нагерва:
Транзисторные генераторы серий ВГТ5…ВГТ9 разработаны фирмой ФРЕАЛ и Ко и выпускаются с 2009 года. Они отвечают всем современным требованиям к источникам питания индукционных установок и обеспечивают:
- высокую надежность и удобство эксплуатации,
- компактность (малые размеры и вес)
- экономичность (высокий КПД, малый расход воды для охлаждения)
- универсальность (широкий частотный диапазон),
- низкий уровень шума,
- высокую степень автоматизации,
- высокую точность стабилизации и глубокое регулирование параметров,
- высокую степень защиты оперативного персонала
Преимущественным отличием генераторов является то, что их выполняется исходя из оптимального пространственного взаиморасположения узлов, комплектующих, минимальным числом разъемов и оптимальной трассировки монтажных жгутов. Применение микроконтроллеров позволило сократить количество элементов электрической схемы и повысить помехозащищенность и надежность работы генератора.
Сравнительная таблица лампового, транзисторного, тиристорного, машинного и транзисторного генераторов (60кВт) для индукционного нагрева
Тип генератора |
Частота* тока, кГц |
КПД % |
Масса (кг) |
Размеры (м) |
Расход воды (м3/ч) |
Цена (относительная)** |
|
Ламповый |
59÷5280 |
60 |
2000 |
1.7х1.2х2 |
2 |
1 |
|
Тиристорный |
0.5÷10 |
80 |
280 |
0.60х0.6х0.8 |
1.5 |
0.8 |
|
Машинный |
0.5÷8 |
90 |
1450 |
ф0.86хh1.4 |
1.5 |
- |
|
Транзисторный |
2.4÷500 |
95 |
80 |
0.35х0.5х0.5 |
1.2 |
0.5 |
*диапазон частот работы генераторов;
** относительная цена – отношение цены данного типа генератора к цене лампового.
Сравнение энергетических показателей транзисторных и ламповых генераторов:
Одним из показателей высокой эффективности транзисторных генераторов ФРЕАЛ является то, что перед началом работы их не требуется прогревать, а после окончания работы им не нужно время на остывание. Подачу охлаждающей воды можно осуществлять сразу после прекращения нагрева.
В транзисторных установках не применяется напряжение выше 1000В, если это напряжение не требуется на сомом индукторе технологически, в то время как в ламповом генераторе напряжение 8..10кВ.
На следующей схеме видно, за счет потерь в каких узлах ламповые генераторы уступают транзисторным.
