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]

насколько понял импульсно намагничивается отдельно в холодную, и катушки совсем не обязательно должны быть те же самые что при плавлении.
но ещё надо подмагничивать пока горячее, чтобы при остывании ориентированно было по полю.
иначе как попало застыв намагничиваться потом будет плохо.

я бы совсем разделил эти два процесса. и для финального намагничивания намотать можно отдельно что угодно.
и там разве с этими катушками что-нибудь за 680мкф*0.04Ом = 30мкс вообще намагнитится? внутрь-то поле проникнет? это редкоземельные магниты импульсно магнитят, а тут сплав хорошо проводящий, в несколько раз лучше чем NdFeB, да и проницаемость тоже не 1, а до 5.
ну то есть толщина скин слоя вроде бы 1мм получается для 30кГц.
ну и в момент финального намагничивания оно ведь уже не в графитовом тигеле находится?

[iiv]

Огромное спасибо за советы и простите, что сумбурно все, ибо не планировал этим заниматься, а пришлось, так как мой поставщик самарий-кобальтовых магнитов стал косячить и мне нужно срочно найти подходящее решение.

Про скин-слой в AlNiCo - я забыл это учесть!!! Спасибо большое за совет!

насколько понял импульсно намагничивается отдельно в холодную, и катушки совсем не обязательно должны быть те же самые что при плавлении.
но ещё надо подмагничивать пока горячее, чтобы при остывании ориентированно было по полю.
иначе как попало застыв намагничиваться потом будет плохо.

тут утверждение такое, что пока горячее надо минимум 0.1-0.2Т, но были утверждения, что структура получается лучше, если поле поднимать до 1Т и выше.

Так как у меня строится хальбах не из кусочков, а во всем объеме, мне надобно неравномерное поле. Магнит маленький - полусфера примерно 24мм диаметра.

При создании такого неравномерного поля в 1Т надобно много ампер витков примерно 50 000, если их мотать не лентой, а проволокой, то поле на торце будет неравномерным. Если мотать тонкой лентой, то все съест изолятор. Поэтому там 50 витков лентой. Если взять 300А, то будет только 0.3Т, а с потерями и того меньше.

Температура в обмотках должна быть меньше, так как сопротивление меди при 800С примерно в 5 раз выше, чем при комнатной температуре.

Сила магнитного поля при единичном объеме катушки и единичной мощности подаваемой в катушку примерно обратно пропорциональна сопротивлению проводника катушки.

Поэтому я хочу ударную магнетизацию проводить впараллель с основным подмагничиванием, то есть один пульс ударной магнетизации на 10Т в секунду + постоянное поле около 0.1-0.2Т.

и там разве с этими катушками что-нибудь за 680мкф*0.04Ом = 30мкс вообще намагнитится? внутрь-то поле проникнет?

да, начинал с редкоземельных магнитов, и не подумав перенес все на этот материал. Я правда писал, что 100 конденсаторов по 680мкФ, но проблема со скин слоем и тут может быть, так как даже при этих условиях скин слой может быть достаточно маленьким и составлять примерно 3мм, то есть быть меньше габаритов моего магнита. Наверное помоделирую нестационарную часть, возможно что-то прояснится.

Про мысль про индукционку - зачем она мне здесь:

я хочу держать обмотки катушки холодными на сколько могу, но расплавить магнитный материал. Это сложно, но обмотки находятся в 2-3мм от расплава. Из-за этого хочется индукционно нагреть материал, постоянно охлаждая обмотки, чтобы магнит расплавился, а обмотки стояли холодными. Я понимаю, что можно забить на индукционку и нагреть обмотками, но температура плавления меди обмоток не на много выше температуры плавления самого материала, и можно не угадать...