Вопросы новичка по индукционному нагреву Опции

[iiv]

Добрый день,

планирую сделать микропечь с кучей сенсоров для плавки сплавов на основе алюминия и меди (где-то до 1000С) в графитовом тигле внешнего диаметра 30мм, внутреннего 25мм и высотой расплавленного металла около 20мм. Катушку хочу сделать из медной ленты в 10-20 слоев с изолятором обмотанной вокруг тигля с непосредственным контактным водяным охлаждением. Не критикуйте, пожалуйста, этот вариант, я не смогу это изменить из-за других параметров системы.

Индуктивность такой печки без материала получается около 4мкГн, резистивное сопротивление - около 4мОм (даже с учетом скин эффекта), паразитная емкость обмоток - около 20нФ.

Мощность 100Ватт нагрева самого металла должна быть достаточной, и, наверное надо примерно на 200Ватт на электрической части рассчитывать.

Под рукой есть полный мост на 40А и до 80В со внешним плисоуправлением частоты до 1МГц. Также там есть контроль тока, то есть я могу по проходящему току судить когда расплавился мой материал внутри тигля.

Исходя из индуктивности и паразитной емкости вроде резонансная частота получается 500КГц, при которой реактивное получается около 12Ом, то есть надо на 50В и 4А работать, но есть подозрение, что с материалом индуктивность будет больше и напряжение надо будет повышать.

Скажите, пожалуйста, правильно ли я понимаю, что частоту брать меньше резонансной тоже вроде можно, да и как-то 500КГц немного не хотелось бы ибо мосфеты полного моста при такой частоте достаточно сильно греются...

Если есть еще какая-то конструктивная критика к моему подходу, пожалуйста, критикуйте, буду очень премного благодарен!

EDIT: еще вопрос, скажите, пожалуйста, какой материал будет прочным, то есть выдерживать например примерно 50 бар давления, и не образовывать короткозамкнутый виток, и хорошо проводить тепло, чтобы из него сделать корпус этой всей конструкции и охлаждать снаружи погрузив в проточную воду?

Спасибо!

ИИВ

[_pv]

на картинке поле горизонтальное по оси х.
посмотрите на график: на внешней поверхности цилиндра B практически зануляется, соответственно коэрцитивная сила должна быть больше чем Br=1.4Т.

[iiv]

на картинке поле горизонтальное по оси х.
посмотрите на график: на внешней поверхности цилиндра B практически зануляется,

вот странно, ибо вектор поля то тут должен быть направлен вдоль поверхности и в том же направлении, что и намагниченность и у меня (правда у меня сфера, а точнее эллипсоид вращения) получается, что такого резкого скачка нет.

Возможно у меня где-то в моей решалке баг, я ее для стационарного случая с нуля набросал, может где и накосячил, но у меня получается, что на границе внутри магнита поле направленно туда же, куда и намагниченность, а вне магнита просто быстро убывает. Надо проверить, возможно я из-за центральной симметрии и экономии конечных элементов там где-то криво или неустойчиво интеграл взял.

[_pv]

вот странно, ибо вектор поля то тут должен быть направлен вдоль поверхности и в том же направлении, что и намагниченность и у меня (правда у меня сфера, а точнее эллипсоид вращения) получается, что такого резкого скачка нет.

не, халлбах вроде так и должен работать,
в одномерном случае:

поле с одной стороны (сверху) удваивается, с другой (снизу) - почти зануляется.
теперь эту полоску (из четырёх магнитов) свернули в цилиндр. поля малость поменяются но смысл остаётся тот же.
снаружи поля почти нет, значит на внешней границе цилиндра внутри будет почти -Br, и магнит со слабой коэрцитивной силой может и не выдержать в такой геометрии даже без влияния температуры.
так что я бы аккуратно всё ещё раз посчитал прежде чем пытаться печь магниты с максимальным Br, который получается ценой уменьшения Hc.

[iiv]

так что я бы аккуратно всё ещё раз посчитал прежде чем пытаться печь магниты с максимальным Br, который получается ценой уменьшения Hc.

я этот аргумент не только понимаю, но и закладывал его в свое численное моделирование чтоб такого не происходило, вернее чтобы внешнее наведенное поле от остальных частей магнита не перемагнитило любой из кусочков магнитов. Как я говорил, у меня получилось что-то похожее на приплюснутую сферу. Причем отход от геометрии такого магнита в большую сторону всего-то на 2 мм гарантированно портил часть магнита и магнит должен был размагничиваться (я не считал до какого состояния).

Перепроверю другим методом, на всякий случай, у меня скачки есть, но нет того, что намагниченность в противоположную сторону, что может перемагнитить хотя бы один кристалл магнита. А конечную намагниченность я все равно 10Т+ делать буду, у меня не зря медную ленту Лоренсом порвало...

Геометрию установки не могли бы привести, хотя бы приблизительно?

сфотографировать не могу, старую порвало (хорошо, что под тягой делал, вся тяга в песке и обрывках медной ленты). Новую как соберу, постараюсь сфотографировать.

Конструкция простая.

Тигель, в нем расплав (внешние диаметры 30мм, высота 30мм), ко дну тигеля впритык приставлена катушка номер 1 из медной ленты высотой 30мм, диаметром около 20мм, далее толстый слой меди (не виток, а разрезанный виток, до диаметра тигля. Потом все это еще одной катушкой номер 2 (тигель+нижняя катушка) обмотано, но витки катушек 1 и 2 направлены в противоположное направление.

Катушки соединены последовательно.

Вначале на катушку номер 2 индукционно подается разогрев, в крышке тигля есть термосенсор.

Далее индукционный подогрев отключается, и на обе катушки даю 300А (еле сделал). Сопротивление на холодную получается около 0.018Ом, на горячую около 0.04Ом, то есть при 300А примерно 12В идет. Больше у меня пока нет. Эту температуру надо и рассеивать.

Основная проблема - нагреть сплав быстро, пока катушки не нагрелись, врубить на полную магнитное поле, чтобы кристаллы сплава росли как надо, а температура расплава падала медленно.

Сплав (Al=8, Ni=14, Co=24, Cu=3, Fe=51), его температура кристаллизации 840С.

Под конец когда надо замагнитить, подаю около 320В от сотни в параллель поставленных конденсаторов на 680мкФ. Вот в этот-то момент у меня катушку-то и порвало, по моим расчетам там 50бар было, а возможно и больше.