Hallo, ich habe ein Projekt was ich gern Umsetzten möchte. Dazu soll ein Röhrchen (Metall, Durchmesser außen: 4mm innen: 2mm, Wandstärke 1mm) durch Indktion auf 300-350°C erwärmt werden. Meine Idee wäre (wie im Bild zusehen) einen thermischen Isolator (schwarz) um das Röhrchen, darüben die Induktionsspule (orange). Meine fragen sind nun: Ist das überhaupt möglich? Ist das mit 12V bzw 24V möglich? Ist das über eine Dauer von 12h möglich? Wenn ja, wie kann ich das alles anstellen? Ich kenne mich nur laienhaft aus. Deshalb entschuldigt falls es dämliche Fragen sind. ;) Zusatzfrage: Ist es richtig, dass ich durch Induktion nur den Bereich der Induktion richtig erwärme? (Wärmeleitung im Material ist mir klar.) gruß Micha
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Michael K. schrieb: > Ist das überhaupt möglich? Ein gebräuchliches Verfahren: http://www.ema-tec.de/cms/deutsch/produkte/schmelzanlagen/ Michael K. schrieb: > Meine Idee wäre (wie im Bild zusehen) einen thermischen Isolator > (schwarz) um das Röhrchen, Im Zweifel auch Luft als Isolator, ansonsten darf der Isolator keinen hohen µr haben und elektrischer Isolator sein. Michael K. schrieb: > Wenn ja, wie kann ich das alles anstellen? > > Ich kenne mich nur laienhaft aus. Deshalb entschuldigt falls es dämliche > Fragen sind. ;) Das ist kein Anfängerprojekt! Die Technik: Siehe Induktionskochfeld.
Michael K. schrieb: > Ist das überhaupt möglich? Alles ist möglich. Du musst aber das passende Material für dein Röhrchen nehmen. Es muss magnetisierbar sein und möglichst große Verluste aufweisen. Normaler Baustahl ist als Ausgangspunkt nicht schlecht. > Ist das mit 12V bzw 24V möglich? Mit Gleichstrom geht es nicht, du brauchst Wechselstrom mit 50kHz oder höher. > Ist das über eine Dauer von 12h möglich? Das ist beliebig lange möglich.
Bei dem Röhrchen kommt es auf die Leitfähigkeit an, die darf nicht zu hoch sein. Magnetisierbar wäre ein Vorteil, muss aber nicht unbedingt. Es verschiebt sich die passende Frequenz nach oben, wenn das Material nicht magnetisch ist. Hohe Verluste hat man im Rohr schon allein durch die Wirbelströme, da braucht man keine zusätzlichen Ummagnetisierungsverluste.
@ Michael K. (muescha) >Dazu soll ein Röhrchen (Metall, Durchmesser außen: 4mm innen: 2mm, >Wandstärke 1mm) durch Indktion auf 300-350°C erwärmt werden. >Meine Idee wäre (wie im Bild zusehen) einen thermischen Isolator >(schwarz) um das Röhrchen, darüben die Induktionsspule (orange). Kann man machen, Keramik oder sowas. >Ist das überhaupt möglich? Ja. >Ist das mit 12V bzw 24V möglich? Ja. >Ist das über eine Dauer von 12h möglich? Ja. >Wenn ja, wie kann ich das alles anstellen? Entweder fertig kaufen oder selber bauen. Siehe Royer Converter, dort gibt es ein paar Links auf Forendiskussionen. Selber bauen ist zwar interessant, kostet aber Zeit und Aufwand. >Ist es richtig, dass ich durch Induktion nur den Bereich der Induktion >richtig erwärme? Ja. die Wirbelströme im Metallröhrchen erzeugen die Wärme.
Ulrich schrieb: > Es verschiebt sich die passende Frequenz nach oben, wenn das Material > nicht magnetisch ist. Und der Wirkungsgrad wird drastisch geringer.
Georg G. schrieb: > Ulrich schrieb: >> Es verschiebt sich die passende Frequenz nach oben, wenn das Material >> nicht magnetisch ist. > > Und der Wirkungsgrad wird drastisch geringer. ??? Nimmt man deshalb Aluminiumtöpfe für Induktionskochfelder, oder gar solche mit Kupferboden (Kupfer ist sogar diamagnetisch) Die wesentliche Energieübertagung findet doch durch die Wirbelströme statt, und je besser das Material leitfähig ist um so einfacher wird die Energie übertragen.
Ulrich schrieb: > Magnetisierbar wäre ein Vorteil, muss aber nicht unbedingt. > Es verschiebt sich die passende Frequenz nach oben, wenn das Material > nicht magnetisch ist. Hohe Verluste hat man im Rohr schon allein durch > die Wirbelströme, da braucht man keine zusätzlichen > Ummagnetisierungsverluste. Bist du da sicher? Klar, mit entsprechend zugeführter Leistung bekommt man bestimmt auch ein Alu-Röhrchen warm. Aber mir stellt sich die Frage, warm auf Induktions-Kochfeldern nur magnetisierbare Werkstoffe funktionieren. Und es gibt ja auch Edelstahl-Töpfe, wo im Boden extra noch eine Eisenplatte eingelassen ist, damit es überhaupt funktioniert. Ich vermute, daß die Ummagnetisierungsverluste den größten Teil der Wärme erzeugen und die Wirbelströme nur relativ wenig im Vergleich dazu. Liege ich da richtig, oder was gibt es sonst für eine Erklärung, daß Edelstahl, Alu und ähnliches nicht funktioniert? Bin etwas ratlos im Moment :-)
Ah wieder was gelernt, ist aber auch logisch: http://de.wikipedia.org/wiki/Induktionskochfeld Ummagnetisierung macht danach bis zu einem Drittel die Energieübertagung aus. Und ferromagnetisch, weil dadurch die Kopplung verbessert wird.
Udo Schmitt schrieb: > Ah wieder was gelernt, ist aber auch logisch: > http://de.wikipedia.org/wiki/Induktionskochfeld > Ummagnetisierung macht danach bis zu einem Drittel die Energieübertagung > aus. > Und ferromagnetisch, weil dadurch die Kopplung verbessert wird. Danke für den Link. Meine Fragen sind beantwortet :-)
?? schrieb: > Aber mir stellt sich die Frage, > warm auf Induktions-Kochfeldern nur magnetisierbare Werkstoffe > funktionieren. Das liegt an der über den Ferromagnetismus realisierten Topferkennung, ohne die das Kochfeld sich nicht einschalten lässt.
Rufus Τ. Firefly schrieb: > ?? schrieb: >> Aber mir stellt sich die Frage, >> warm auf Induktions-Kochfeldern nur magnetisierbare Werkstoffe >> funktionieren. > > Das liegt an der über den Ferromagnetismus realisierten Topferkennung, > ohne die das Kochfeld sich nicht einschalten lässt. Danke, Rufus. Ich habs mittlerweile schon im Link (wiki) gelesen. Prinzipiell würde es schon auch mit Edelstahl, Kupfer usw. funktionieren, aber dann eben mit sehr schlechtem Wirkungsgrad. Und deswegen schlägt dann die Topferkennung zu...
Noch ein Nachtrag: Wie man an meinem oben angegebenen Link sehen kann http://www.ema-tec.de/cms/deutsch/produkte/schmelzanlagen/ funktioniert das auch einwandfrei bei Metallen/Metallschmelzen die nicht oder fast nicht magnetisch sind (Siehe Bilder zu Kupfer, Aluminiumschmelzen). Nur ist dort in der Regel das zu erhitzende Teil/Schmelze innerhalb der Spule womit eine bessere Kopplung als beim Induktionsherd gegeben ist.
Bei einer Kochplatte ist der Verlust an Wirkungsgrad zwar auch merkbar, aber noch zu verschmerzen. Bei der Konstruktion des TO würde eine Konstruktion aus Ms oder Al zu sehr starken Streuverlusten führen, da ein magnetischer Rückschluss komplett fehlt. Eine Frequenzerhöhung ist auch nur in Massen sinnvoll, da der Skineffekt schnell zuschlägt. Es gibt Spulen, die mit Messingkernen abgestimmt werden (und das ohne die Güte drastisch zu verschlechtern).
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Besteht die Spule aus einem Hohlleiter kann man durch diesen „Kühlflüssigkeit“ fließen lassen. Die Erwärmung darf dann lange andauern, ohne Schaden für die Spule. Vor sehr langer Zeit hatte ich mal damit zu tun, allerdings für etwas grobschlächtigere Ware. Induktionshärtungsmaschinen für Eisenbahnschienen waren das (damals noch mit Thyristoren Mittelfrequenztechnik). Im Bild ist ein Stück des Kupferhohlleiters zu sehen.
In der Firma setzen wir das auch industriell ein um Teile zu erwärmen oder auch Kupferverbinder zu löten. Das Teil ist dabei auch wie beim Kochfeld nicht in der Spule. Sondern die Spule, die dann meist Induktor heißt und oft nur aus einer Windung besteht schwebt über dem zu erwärmenden Teil (konstanter Abstand ist wichtig für den Prozess). Die Temperatur wird dann oft mit Pyrometern gemessen und damit wiederum die Leistung geregelt. So ein (kleines) System liegt dann schnell im höheren vierstelligen Bereich in €. Hersteller solcher Geräte kann z.B. Ceia sein. http://www.ceia-power.com/ Es gibt in D auch einige die diese Geräte Vertreiben. PS.: Oben erwähnte Hohlleitertechnik mit Wasserkühlung wird dabei ebenfalls eingesetzt.
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Mit einem magnetischen Material wird es zweifellos einfacher. In jedem Fall ist eine eher geringe Leitfähigkeit von Vorteil, denn sonst werden die Verluste in der Spule im Vergleich zu hoch. Also Alu oder Kupfer scheidet von daher schon mal praktisch aus. Ein geringe Leitfähigkeit hätte ggf. auch noch Vorteile bei den Wärmeverlusten. Die Wahl wäre da also eher Stahl (weil magnetisch) oder Edelstahl (geringe Leitfähigkeit). Je nach Frequenz und Leistung muss die Spule ggf. auch gekühlt werden. Viel Abstand sollte man da zwischen Spule und Rohr nicht haben, vor allen wenn es nicht magnetisch ist.
Wie gesagt, das ganze wird recht klein. Daher fällt eine Wasserkühlung schon mal aus. Für das Röhrchen würde ich wohl dann Edelstahl nehmen. Und wie kann man dann das Ganze berechnen was man benötigt? Also ich meine damit - Querschnitt vom Draht - Leistung die benötigt wird - Anzahl Windungen (?) - Frequenz - Stromstärke - usw. Was wäre ein guter thermischer/elektrischer Isolator dafür? Welche Netzteile kann man dafür verwenden? Und Danke schon mal für die rege Beteiligung am Thema.
@ Michael K. (muescha) >Wie gesagt, das ganze wird recht klein. Daher fällt eine Wasserkühlung >schon mal aus. Ist auch nicht nötig. >Für das Röhrchen würde ich wohl dann Edelstahl nehmen. Kann man machen. >Und wie kann man dann das Ganze berechnen was man benötigt? >- Querschnitt vom Draht >- Leistung die benötigt wird Muss man abschätzen. 350°C ist die Temperatur eines Lötkolbens. Der heizt auch mit 15W eine Spitze dauerhaft. Ich würde mal 20-50W anpeilen. >- Anzahl Windungen (?) Eher wenige aus dickem Draht. >- Frequenz >- Stromstärke Hmm, schwierig. Muss man einen Induktionsprofi fragen. >Was wäre ein guter thermischer/elektrischer Isolator dafür? Keramik. >Welche Netzteile kann man dafür verwenden? Einfaches 12 oder 24V DC Netzteil, 100W oder mehr.
Michael K. schrieb: > Welche Netzteile kann man dafür verwenden? Ohne dir zu nahe treten zu wollen (es wurde weiter oben schon mal geschrieben): Das ist kein Projekt für einen Anfänger. Deine Frage zeigt, dass du die Grundlagen noch nicht verstanden hast. Leistung: Aus der benötigten Temperatur, dem Medium im Rohr und der Fliessgeschwindigkeit sowie dem Wärmewiderstand der ganzen Apparatur gegenüber der Umgebungsluft kann man die errechnen. 30% Reserve drauf als erster Ansatz. Die Frequenz gibst du dir für den ersten Versuch selbst vor. Aus der Spuleninduktivität (messen) ergibt sich der benötigte Parallelkondensator. Mit der Güte des Schwingkreises kannst du dann den Strom abschätzen. Daraus ergibt sich der benötigte Drahtdurchmesser und daraus ein neuer Wert für die Güte. Mehrfache Iteration nötig, oder gleich mit viel Reserve dimensionieren. Normaler Draht ist weniger geeignet, es gibt spezielle Litzen dafür. Geh mal davon aus, dass dir die ersten drei bis fünf Versuche aufrauchen. Das ist normal. Wer hat, nimmt für den ersten Test einen Frequenzgenerator mit Leistungsverstärker und opfert erst später die IGBTs. Zeitaufwand: Mehrere Mannmonate.
Matthias L. schrieb: > Aufpassen - einige Edelstähle sind nicht ferromagnetisch... Prinzipiell funktioniert Induktion auch bei nicht ferromagnetischen Materialien -- jeder mechanische Tacho und jeder Ferraris-Zähler beweist es.
Rufus Τ. Firefly schrieb: > Prinzipiell wird der ferromagnetische Topfboden als magnetischer Rückschluss benötigt. Ein Tacho oder ein Wechselstromzähler sind vom Wirkungsgrad her unterirdisch schlecht. Oder glaubst du, dass bei MKN, und Co nur Idioten entwickeln?
Ihr redet hier immer von verschiedensten Materialien die man nehmen könnte oder die besser wären wie das davor genannte. Es kommt doch auf die Aufgabenstellung drauf an. Der TO hat uns nicht verraten für was der zu erwärmende Gegenstand ist. Er wird schon wissen warum es so ein Röhrchen sein soll. Bei manchen Aufgabenstellungen ist das Material einfach durch äußere Bedingungen vorgegeben und genau das soll erwärmt werden. Da bringt es nichts hier darüber zu diskutieren, dass ein Anderes viel toller wäre. Ich kann doch auch nicht sagen wenn ein Kupferverbinder induktiv gelötet werden soll, dass n ferromagnetischer Baustahl besser zu erwärmen ist. Der wird vielleicht schön warm, aber das bringt keinen weiter. Lange Rede kurzer Sinn: Hier über alle möglichen Materialien zu diskutieren bringt recht wenig.
Also der zu erwärmende Teil Soll 1cm lang sein. Erwärmt wird in dem Röhrchen ein Kunststoffdraht, welcher bei ca. 280-350grad schmilzt. Wenn man so will ähnlich einer Heissklebepistole nur kleiner und durch induktion.
Georg G. schrieb: > wird der ferromagnetische Topfboden als magnetischer Rückschluss > benötigt. Ein Tacho oder ein Wechselstromzähler sind vom Wirkungsgrad > her unterirdisch schlecht. Oder glaubst du, dass bei MKN, und Co nur > Idioten entwickeln? Glaubst du daß z.B. bei EMA-TEC nur Idioten sitzen? (Link siehe oben) Die Beispiele auf deren Seite sind Kupfer und Aluminiumschmelztiegel. Für Nichtleiter werden Graphittiegel angegeben, alle drei Stoffe sind nicht/kaum magnetisch.
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Georg G. schrieb: > Zeitaufwand: Mehrere Mannmonate. in "Bastelqualität": Ein Nachmittag. Ein bischen Draht biegen, ein paar FKP-Kondensatoren zusammenschalten, ein paar Transistoren&Hühnerfutter.
Εrnst B✶ schrieb: > in "Bastelqualität": Ein Nachmittag. Aber nicht mit den Kenntnissen: Michael K. schrieb: > Ich kenne mich nur laienhaft aus.
@ Udo Schmitt (urschmitt) >> in "Bastelqualität": Ein Nachmittag. Jo. >Aber nicht mit den Kenntnissen: Jo. Also los, das Forum ist gefordert! Probiert doch mal? Oder muss ich wieder selber ran?
Georg G. schrieb: > Wer hat, nimmt für den ersten Test einen > Frequenzgenerator mit Leistungsverstärker und opfert erst später die > IGBTs. Wozu braucht man hier einen Leistungsverstärker? Wozu sollen später IGBTs eingesetzt werden? Hier ist doch die Rede von <100W und Spannungen <100V. Eine ganz normale MOSFET-H-Brücke, die eine Spule periodisch umpolt, im zweistelligen Kiloherzbereich. Das reicht für erste Versuche allemal. Ist die Versorgung noch dazu Strombegrenz, ist fast garantiert, dass nichts abbrennt.
Michael K. schrieb: > Erwärmt wird in dem Röhrchen ein Kunststoffdraht, welcher bei ca. > 280-350grad schmilzt. > > Wenn man so will ähnlich einer Heissklebepistole nur kleiner und durch > induktion. Warum muss ich dabei nur an einen Extruder denken? Du willst aber keine Waffen aus Kupfer drucken?
Maxx schrieb: > Du willst aber keine Waffen aus Kupfer drucken? Wieso Kupfer? Es ist von Kunststoff die Rede. 3D-Drucker, genau, daran denkt man sofort. Aber die Kunststoffwaffen funktionieren sowieso nicht, hat bereits ProSieben und 3sat "bewiesen" ;-).
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Also Leute, das Thema Induktionsheizen wurde in diesem Forum bereits ausführlich diskutiert. Suchfunktion verwenden! Siehe auch forum.mosfetkiller.de und die zahllosen Videos auf den Plattformen. Für 280-350°C bei 1cm Länge braucht man nur wenige Watt. Das ist wirklich ein Nachmittagsprojekt, wenn man alle Bauteile beisammen hat. Ich liebe ja meinen einfachst-Royer mit Hilfsspule, der braucht keine Dioden oder Ähnliches. Da kann man fast nichts mehr (außer dem richtigen Wicklungssinn) falsch machen.
Ist zwar nicht für nen 3D-Drucker gedacht, aber ihr habt recht es klingt danach. Jetzt wo ich nachgelesen hab was ein Extruder ist :) Es soll vielmehr eine sehr feine Heissklebepistole werden. Ich geh dann mal davon aus, dass es sowas noch nicht gibt. Evtl für so nen Drucker was ich hernehmen könnte!?
Michael K. schrieb: > Es soll vielmehr eine sehr feine Heissklebepistole werden. Nur Interesse halber: Welchen Vorteil bietet die induktive Erwärmung gegenüber einem normalen Heizdraht?
Georg G. schrieb: > Nur Interesse halber: Welchen Vorteil bietet die induktive Erwärmung > gegenüber einem normalen Heizdraht? Geringere thermische Kapazität, d.h. nach dem Einschalten der Heizung heizt sich die Angelegenheit schneller auf und erkaltet nach dem Abschalten schneller. Damit wird die Heißklebepistole nach dem Ausschalten weniger lang "herumsuppen".
@ Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite >Geringere thermische Kapazität, d.h. nach dem Einschalten der Heizung >heizt sich die Angelegenheit schneller auf und erkaltet nach dem >Abschalten schneller. OK, aber ist das für die Anwendung wirklich notwendig?
Ich weiß nicht, ist die thermische Kapazität denn wirklich geringer? Der Großteil der thermischen Energie wird doch im Stahlrohr und im Kuststoffdraht gespeichert. Ob da jtzt das nahezu vernachlässigbare Volumen einer außen aufgebrachten Heizwicklung eine Rolle spielt?
>Es soll vielmehr eine sehr feine Heissklebepistole werden.
Ich frage mich, warum bei einer so einfachen Aufgabenstellung gleich die
komplizierteste Lösung genommen werden muss.
Ein bis zwei Lagen Glasfasergewebe als hitzebeständige elektrische
Isolation, Widerstandsdraht als Heizung drum herum wickeln, mehrere
Lagen Glasfasergewebe als thermische Isolation außen herum wickeln,
fertig.
Glasgewebeband (Toolcraft) und Widerstandsdraht gibts bei Conrad.
Du kannst natürlich auch eine mikroprozessorgesteuerte Induktionsheizung
um dein Röhrchen herum bauen, warum nicht. Ist aber meiner Meinung nach
völliger Overkill.
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