plik


ÿþIndukcyjne urzdzenia grzejne. 1) Ogólna charakterystyka oraz kilka sBów o historii nagrzewnic indukcyjnych& Nagrzewanie indukcyjne jest to nagrzewanie elektryczne polegajce na generacji ciepBa przy przepBywie prdów wirowych wywoBanych zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej w elementach sprz|onych magnetycznie. W 36 lat po sformuBowaniu przez Faradaya praw indukcji, S. Ferranti zaproponowaB konstrukcj pieca elektrycznego, w czym prawa te okazaBy si pomocne (1887 r.). Idea Ferrantiego polegaBa na potraktowaniu wtórnego uzwojenia transformatora jako wsadu poddawanego topieniu po umieszczeniu go w rynnie ceramicznej. Uzwojenie pierwotne ukBadu tego rodzaju, czyli tzw. wzbudnik, byBo podzielone i umieszczone pod i nad rynn z metalem. Rozwizanie Ferrantiego zostaBo ulepszone przez A. Colby'ego (1890 r.) oraz F. Kjellina (1899 r.), którego czsto uwa|a si za twórc pierwszego pieca indukcyjnego nazywanego piecem Kjellina. W roku 1918 W. Rohn buduje indukcyjny piec pró|niowy. Wszystkie te piece nale|aBy do kategorii rdzeniowych, tzn. zapewniajcych sprz|enie magnetyczne wzbudnika ze wsadem za po[rednictwem rdzenia, tak jak w transformatorach. Wiadomo, |e efekt przenoszenia energii ze wzbudnika do wsadu zwiksza si przy wzro[cie czstotliwo[ci, co umo|liwia zmniejszenie wymiarów rdzenia lub caBkowit z niego rezygnacj. Majc to na uwadze, E. Northrup patentuje w 1916 r. pierwszy piec bezrdzeniowy. Jego peBn teori opracowaB W. Esmarch 10 lat pózniej. Jednocze[nie z pracami dotyczcymi wykorzystania zjawiska indukcji elektromagnetycznej do topienia, rozwijano badania nad nagrzewaniem wsadów bez zmiany ich stanu skupienia. Pierwsze zastosowania przemysBowe z tego zakresu dotyczyBy nagrzewania w procesie wytwarzania obrczy kóB i s przypisywane Dewey owi (1889 r.). W roku 1926 V.P. WoBogdin wprowadza t technik do hartowania powierzchniowego wsadów prdami wielkiej czstotliwo[ci wykorzystujc zjawisko naskórkowo[ci. W roku 1932  stosujc patenty F. Denneena i W. Dunna  rozwizano zagadnienie hartowania powierzchniowego prdami [redniej czstotliwo[ci Bo|ysk waBów korbowych. Najwikszy jednak rozwój techniki nagrzewania indukcyjnego w procesach topienia, obróbki cieplnej powierzchniowej, objto[ciowej (skro[nej) oraz w wielu innych dziedzinach przypada na lata po II wojnie [wiatowej. Nowymi impulsami w tym dziale elektrotermii staBy si wynalazki z zakresu energoelektroniki, a zwBaszcza tyrystory i tranzystory du|ej mocy stosowane do budowy wysokosprawnych zródeB energii o czstotliwo[ciach dostosowanych do wymagaD procesu technologicznego. 2) Piece indukcyjne: Piece indukcyjne wykorzystuj zjawisko powstawania prdów wirowych pod wpBywem zmiennego pola magnetycznego. Podstawowy piec indukcyjny skBada si z ukBadu sterowania i blokady, generatora LC, zasilacza i wzbudnika (induktora). UkBad sterowania i blokady zabezpiecza zasilacz i generator przed zwarciami oraz nadzoruje i koordynuje prac pieca indukcyjnego. Generator wytwarza sygnaB o du|ej czstotliwo[ci. Zasilacz zapewnia odpowiednie napicie do generatora. Wzbudnik(cewka indukcyjna) jest poBczony z generatorem i wytwarza zmienne pole magnetyczne. Przedmiot nagrzewany umieszcza si w wzbudniku, a wytworzone zmienne pole magnetyczne indukuje si w przedmiocie. Nastpnie powstaj prdy wirowe, które nagrzewaj umieszczony przedmiot. Piec indukcyjny dziaBa na podobnej zasadzie co mikrofalówka - tzn. nagrzewa przedmiot od [rodka. Umieszczony przedmiot musi by wykonany z przewodnika.. Piec indukcyjny - piec elektryczny, w którym wsad nagrzewa si skutkiem przepBywu prdów wirowych wzbudzonych przez indukcj elektromagnetyczn. Rozró|nia si: " Piece indukcyjne rdzeniowe, z rdzeniem magnetycznym zasilane prdem przemiennym o stosunkowo maBej czstotliwo[ci, " Piece indukcyjne bezrdzeniowe, zasilane prdem wielkiej czstotliwo[ci 3) Schemat domowej nagrzewnicy indukcyjnej. Schemat nagrzewnicy nagrzewnica indukcyjna (zdjcie) Im wiksze zmienne pole magnetyczne wytwarza cewka, tym bardziej przedmiot w niej si grzeje. Pole wzrasta razem z nat|eniem prdu pByncym przez cewk. Aby wytworzy jak najwiekszy prd stosuje si obwód rezonansowy LC. przed nagrzaniem po nagrzaniu 4) Zasada oraz proces dziaBania nagrzewnicy indukcyjnej na podstawie nagrzewnicy indukcyjnej drukarkowej: Pod koniec drogi papieru wewntrz drukarki laserowej musi doj[ do trwaBego poBczenia z kartk czsteczek toneru jednego lub wielu kolorów. Wykorzystuje si do tego celu wysok temperatur i niezbyt du|e ci[nienie. Proces przypomina prasowanie, a funkcj |elazka peBni urzdzenie zwane grzaBk (po angielsku bardziej trafnie fuserem), chocia| wytworzenie odpowiedniej temperatury nie jest jedynym jego zadaniem. W bilansie energetycznym drukarki grzaBka zajmuje zdecydowanie pierwsze miejsce. Po|era od kilkuset nawet do kilku kilowatów mocy, pobieranej nie w sposób jednostajny, ale z tak sam czstotliwo[ci, z jak drukowane s kolejne kartki. To z jej przyczyny nie mo|na laserówek podBcza do zasilaczy awaryjnych, które tak wielkiej mocy zwykle nie wytrzymuj. Wiadomo, |e to wolne rozchodzenie si ciepBa, a nie za maBa szybko[ mechanizmów jest najwiksz przeszkod w przyspieszaniu tempa druku. Powolne nagrzewanie jeszcze bardziej daje o sobie zna po dBu|szym postoju urzdzenia. Druk nie mo|e si rozpocz, dopóki zimna grzaBka nie osignie potrzebnej temperatury. Trwa to znacznie dBu|ej z pierwsz ni| z nastpnymi kartkami, kiedy spadek temperatury jest niewielki i mo|e by stosunkowo szybko skompensowany. Wic nie tylko liczba stron na minut, ale i drugi z wa|nych parametrów drukarki - czas oczekiwania na pierwsz stron - zale| od wBa[ciwo[ci termicznych grzaBki. Od pocztku stosowania laserówek do spiekania toneru z papierem u|ywano, tak jak w |elazku, grzaBek oporowych. Tylko prostota budowy przemawia za tak dBugim jego stosowaniem. Najwiksz wad tego sposobu jest konieczno[ odizolowania drutu oporowego od obudowy grzaBki, przez któr przechodzi ciepBo w stron papieru. A |e izolatory elektryczne zwykle s tak|e cieplne, wic takie konstrukcje wolno si studziBy i rozgrzewaBy. A| dziw, |e dopiero niedawno zwrócono uwag na nagrzewanie indukcyjne, chocia| w innych dziedzinach przemysBu jest stosowane od dawna. W tym sposobie grzania wykorzystuje si szybkozmienne pole magnetyczne, które zamienia si w ciepBo bezpo[rednio w tym elemencie, o który chodzi. Nie ma |adnych po[redników, nie ma transportu ciepBa, dlatego nagrzewanie nastpuje niemal bez chwili zwBoki, w najbli|szym ssiedztwie kartki. Tylko z grzaBki do papieru ciepBo wdruje w konwencjonalny sposób. Drukarkowa grzaBka indukcyjna skBada si z cienkiej warstwy metalicznej, napylonej na powierzchni walca, który jest elementem no[nym i mechanicznie usztywnia t warstw, aby zapewni jednorodne tworzenie koloru z czsteczek toneru. Wewntrz walca zamontowana jest cewka indukcyjna. Kiedy przez cewk przepBywa prd wysokiej czstotliwo[ci, wytwarza si pole magnetyczne, które w warstwie metalicznej, na powierzchni grzaBki zamienia si w ciepBo. Rozgrzewanie trwa dziesiciokrotnie krócej ni| tradycyjn metod. Warstwa ta jest w bezpo[rednim ssiedztwie czsteczek toneru na arkuszu i oddaje im ciepBo tak samo, jak zewntrzna powierzchnia grzaBki oporowej. Zrednie zu|ycie energii spada o poBow, bardzo skraca si rozgrzewanie, wic i mniej prdu potrzeba na utrzymanie stanu drzemki. Cienkowarstwowe grzaBki indukcyjne nie s tak sztywne, jak ich wypeBnione odmiany oporowe, i dlatego podczas spiekania i [ciskania papieru dochodzi do spBaszczenia powierzchni w pobli|u miejsca docisku. To dobrze, bo ciepBo ma szersz drog i przechodzi wydajniej, ale i zle, gdy| ustawiczne odksztaBcanie powoduje mechaniczne zmczenie i pkanie warstwy grzejnej. Z tego powodu skBad cienkiej warstwy musi by dobrany nie tylko ze wzgldów termicznych, ale i odporno[ci mechanicznej na do[ specyficzny rodzaj napr|eD. To si udaBo, wspóBczesne grzaBki wytrzymuj okoBo 150 tysicy utrwaleD, praktycznie tyle, co pozostaBe cz[ci drukarki. GrzaBka indukcyjna nie tylko szybciej si grzeje, ale i studzi. Do innego tempa zmian temperatury i innych pojemno[ci cieplnych trzeba byBo dopasowa system sterowania, gdy| za pomoc dotychczasowego bez trudu mo|na byBo przegrza i jednocze[nie niedogrza element utrwalajcy. Wystarczajco dokBadny okazaB si dopiero regulator pracujcy z czstotliwo[ci kilkudziesiciu tysicy pomiarów na sekund. Jednocze[nie dziki niewielkiej bezwBadno[ci grzaBki udaBo si zmniejszy wahania temperatury. To pozwala na dodatkow oszczdno[ energii.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
6 Nagrzewanie indukcyjne 4
6 Nagrzewanie indukcyjne 2
6 Nagrzewanie indukcyjne 1
6 Nagrzewanie indukcyjne 3
2010 05 Nagrzewnica indukcyjna 1kW
piec indukcyjny a sieć
Wymontowanie i zamontowanie nagrzewnicy
podzial silnikow indukcyjnych

więcej podobnych podstron