INDUCTION HEATING

Доброго времени суток товарищи!
Прошу помочь разобраться в нескольких вопросах, связанных с ИН.
1. Есть идея (задача) греть протяженный трубопровод при помощи ИН. Известна практика применения скин-систем для нагрева протяженного трубопровода. Там, вкратце, проводник проложенный внутри ферромагнитной трубки греет ее за счет скин эффекта (это даже больше резистивный нагрев), а та в свою очередь, разогревает трубу. Необходимо греть трубу так же, но уже от проложенного вдоль нее индуктора. Идея есть, а реализация хромает. Ибо вместо трубы, греется сам индуктор.

Физика процесса понятна (может и не совсем). Однако желание реализовать такой нагрев от этого не пропадает. Посему прошу помощи, может можно что-то придумать?
Еще несколько фото зависимости температуры нагрева от шага витков прилагаю (в каждом случае инвертор настроен на резонанс контура). Параметры системы: индуктивность индуктора на трубе 10.46 мкГн и 11.2 мкГн (для разных шагов витков), контурная емкость 0.5 мкФ 3000В, инвертор с возможностью регулировки частоты от 12 до 72 кГц.

2. Подходят ли транзисторы fgh60n60smd под ИН, цель которых греть трубопровод (не закалка)? И можно ли их параллелить (целесообразно ли это)?
3. Вопрос, вытекающий из предыдущих двух: какой частотный диапазон лучше использовать для обогрева трубопровода? Понятно что зависит он от толщины стенки трубопровода и скин-слоя, однако видел на какой-то из веток форума дискуссию по этому поводу, поэтому видимо тут не все так однозначно.
4. Возможно ли использовать трехфазную сеть для питания трех отдельных инверторов для ИН (каждый инвертор будет висеть на своей фазе)? Смысл сего извращения в повышении надежности и ремонтопригодности (вышел из строя один инвертор, другие 2 еще работают, и тогда труба хотя бы не замерзнет). Да и если бахнет силовая, то высоковольтные IGBT для одного инвертора питающегося от трехфазной сети дороже чем IGBT рассчитанные на сеть 220.

5. У кого есть возможность поделиться gerber или lay файлами печатной платы ИН Кухтецкого на CD4046?
6. Какие методы устранения звона силовой части при переключении помимо снабберов, ферритовых бусин на ножках транзисторов и обратных дросселей существуют? Существует ли зависимость наличия звона от времени дед-тайма?

1.
Так и не понял в чем вопрос?...какая помощь то вам нужна?...вы ведь ужЕ придумали....намотка с шагом 2см вас ведь
устраивает?...или нет?
2.....подходят............можно
3.Да любой...хоть единицы кГц....только пищать будет.....и в сотни кГц тоже лучше не залазить
4.....да
5.
6.основная причина-кривой монтаж....выкладывайте фотки монтажа силы и овцеллограммы-можно будет покумекать
...это что за зверек такой?
.....ни разу не встречал

Там есть готовые варианты разной мощьности недорого для этих целей «подогрев - нагрев трубы» (выйдет дешевле деталей и экспериментов)

https://www.aliexpress.com/item/1005002 ... mgxRehUwyz

https://www.aliexpress.com/item/3263073 ... ec%21UA%21

А что будет при отсутствии электричества с трубами ¿

Зачем городить "огород", когда есть греющие кабели.
Для примера:
https://oooapk.ru/catalog/obogrev_trub_ ... 2879737840

Вообще идея утопическая. Проложить трубу поверх земли и греть ее зимой ( если я правильно понял). Проще и в конечном итоге дешевле, закопать ее в землю.

еще один столбик в науке = решил защитить диссер на всякой херне

появился и ищез ....

ни ответов ни пояснений

а потом евойную чухню будут нам как эталон научной мысли тута рекламировать....

Вопрос в том, как можно заставить работать продольный одновитковый индуктор. Или хотя бы индуктор с шагом бОльшим чем 2см (а уже эту теорию применить на одновитковый индуктор)

Эти готовые решения к сожалению не подходят, так как мощность в последствии должна быть повышена до десятков (сотен) кВт, да и проблема кроется не в инверторе как я понимаю, а в физике самого процесса, поэтому и задал вопросы.
Так электричества на трубе и сейчас нет, это тестовый участок трубы 300м который нам предоставили для отработки технологии компенсации тепловых потерь на нефтепроводе, вот и изгаляемся) А там где такие системы должны работать перебои с электричеством уже решаются куда быстрее/исключаются

К сожалению в нефтянке греющие кабели (особенно разрекламированные самореги) вынужденная мера которая не обеспечивает желанной надёжности

Труба тестовая, так что суть не в утеплении именно этой трубы, а в решении именно этой утопической идеи, которая в последствии должна компенсировать тепловые потери на нефтепроводе

Знал бы что мое отсутсвие в разгар рабочей неделе вгонит вас в тоску - не расставался бы с телефоном ни на секунду и обновлял страницу форума

А так ?Одно из применений данной продукции ! (там еще фото применения есть)
https://www.aliexpress.com/item/1005002 ... 75119%21sh


с учетом применения п-количества инверторов - (трубуж не надо греть на всей протяженности ?)

Да тут проблема пока не в железе, и не в наличии готового решения в виде этого самого железа, а в самой идее индуктора, который должен быть (по задумке) одновитковый и продольный.
Все верно, не надо, поэтому будут 2 системы (нагрева и компенсации тепловых потерь), и вот в системе нагрева как раз и будет использоваться решение типа того, что вы скинули. А вот система компенсации уже должна быть по задумке из одного продольного витка, который и хочется заставить работать. Почему нельзя использовать изоляционные материалы для компенсации теплопотерь, или греть нефть посильнее вначале - особенности транспортировки сырья (аномальная вязкость нефти) и постоянный доступ к участку трубы (отсутсвие помех для визуального контроля)

А можно узнать, какова планируется длина такого одновиткового продольного индуктора?

1-1.5км. Вообще хотя бы 5м запустить, потом 300м (из того что под рукой есть), а поняв физику процесса масштабировать думаю проблемы не составит

Какая нужна мощность на этот километровый участок?....по любому вы это считали
совершенно не факт
И еще....я в нефтяных трубах не шарю.....на всем этом километре трубы есть какие-либо неоднородности в виде
каких-нибудь фланцев/утолщений/переходов/кранов и т.п.....?
Честно говоря....с трудом представляю себе электроизоляцию такого индуктора....в километр длиной

Именно для компенсации сильный разброс может быть (от десятка до сотки кВт) в зависимости от диаметра трубы, дебета, температурных условий, содержания парафинов и ещё кучи параметров. Для трубы 300м на которой сейчас испытываем мощность компенсации вышла 9.8 кВт в самый морозный день.
Это да, тем более походу тут надо переходить на высокие напряжения. Но тут ещё вариант модульные сделать компенсаторы (поэтому в том числе и интересовался за пофазное включение инверторов в трёхфазную сеть)

Завтра если будет время попробую иобнуть у слесарей кусок трубы и сделать некоторые замеры....только сразу
предупреждаю, что результаты опытов будут адаптированы под инвертор тока, поскольку инвертора напряжения
под рукой сейчас нет.У вас есть какие-либо предпочтения по топологии силовой части ?
И еще...не понял про модульность по фазам...зачем?

Все что касается железа на ваше усмотрение, но думаю классический мост лучше всего подойдёт, все равно на больших мощностях от него никуда не денешься.
Да есть идея таким образом повысить ремонтопригодность и снизить его стоимость (стоимость ремонта), по крайней мере так предполагаю. Да и в нефтянке все завязано на резервировании, а когда есть возможность не останавливать процесс при выходе одного инвертора из строя (другие 2 работают дальше) это звучит куда лучше, чем держать в резерве полноценный инвертор на 3 фазы. Возможно ошибаюсь, просто одна из идей

Мост, полумост, трехфазный мост. Глупости все это. Городить танковые моторы на детскую коляску.
Греют трубу токи появляющиеся из-за изменения магнитного потока. Чем плотнее поток, тем сильнее нагрев. Растягивая индуктор мы ослабляем поток. В конечном случае, растянув индуктор в "струну" мы ничего не получим. Вся энергия будет уходить на омический нагрев индуктора.
Формулы?
Q= Eреакт/Eактивное= (корень(L/C))/(Rиндуктора+Rинд. нагрева)
Мощность распределяется на нагрев индуктора (поэтому и охлаждаем) и на нагрев заготовки
При увеличении шага намотки, коэффициент связи падает, на вторичную сторону передается все меньше энергии. Индуктивность тоже падает.
L/C стремится к нулю
Из активных потерь остается только нагрев индуктора..
Эффективность становится как у провода.

струна струне-рознь......можно сделать плоский щелевой индуктор и растянуть его вдоль трубы......теоретически ничего не мешает ему быть очень длинным.
Все таки надо начинать с целесообразности....что то мне подсказывает, что резистивные системы подогрева в нефтянке уже есть, но тем не менее по ряду причин не
устраивают эксплуататоров....давайте попросим ТС, пусть он нам расскажет поподробней-в чем прикол этой затеи ??
Понятно что капитальные затраты индукционного нагрева по сравнению с резистивным будут на порядок выше, но видимо у ТС есть на этот счет какие-то весомые аргументы ?

Вот как раз за физику процесса и хотел поговорить, тут 2 крайности и золотая середина. Одна из крайностей высокий ток индуктора и низкая индуктивность (как следствие высокая рабочая частота), что прекрасно чувствует себя в коротких одновитковых закалочных ИН. А другая крайность это высокая напряжённость магнитного поля, получаемая за счёт высокого напряжения, что уже было испытано летом (но толки сани не едут, то я что-то упустил…). А золотая середина это как раз 90% всех ИН, которые эксплуатируются в промышленности. И вот именно взгляд в сторону повышения напряжения индуктора и снижения рабочей частоты (ибо уже сейчас индуктивность на 300м одновиткового индуктора составляет 0.4 мГн на 2 кГц и 0.24 мГн на 40 кГц) считаю верным путём. Но пока вопросов больше чем ответов

Прикол в жалобах экспуатанционщиков на частую замену грелок, от многих слышал за эту проблему. Средний срок службы 2-3 года. Путём не хитрых расчетов ИН на 250 кВт (именно на эту мощность был расчёт для определённого месторождения) окупит себя после трёх полных замен грелки. Проблема только в том, что не все любят долгосрочные перспективы.
Тут на самом деле грелка грелке рознь, так полюбившаяся возможность локального нагрева саморега стала его ахиллесовой пятой, из-за чего и приходится их так часто менять.
На счёт щелевого индуктора хорошая идея, для таких опытов даже медная фольга имеется

Медная фольга совершенно ни к чему......подойдет простой кабель в термостойкой изоляции.....вопрос в другом-такая конструкция подразумевает высокое напряжение на индукторе..
.....получить это несложно...как быть с сертификацией всего этого?

Получить не сложно, что и было сделано летом - 6кВ на одном витке при токе 2А, но не заработало, поэтому теория пока остаётся теорией. А на счёт сертификации думать пока рано, считаю сначала надо подтвердить теорию, а индуктор под нужные параметры уже и закатать можно на крайняк, хотя литцендрат уже сами мотаем, изоляцию хорошую найти думаю проблем не составит

Почему не заработало? .... можно подробности?

К сожалению до сих пор понять не могу. Симптомы все те же, индуктор грелся, а труба нет

Нарисуйте конфигурацию-труба и индуктор...... как у вас это было реализовано.... Ну и больше подробностей

К сожалению не за компом пока, завтра нарисую. Картина следующая: труба длиной 270м с диаметром 75мм, вдоль неё протянут провод 10 кв.мм и диаметрально противоположено возвращён обратно (это и есть одновитковый продольный индуктор), к этому индуктору подключён классический инвертор напряжения (задающий генератор uc3846, полный мост на fgh60n60), транс на двух кольцах НМ2000 (~120мм), соотношение витков в том опыте уже не помню (примерно 22:12), но в резонансе ловили 6кВ. Как итог грелся индуктор, но не труба

Частота в резонансе какая?

Вам надо было возвратный провод вести не диаметрально, а в 2..3 см от первого и параллельно.... по всей длине прижатыми к трубе..... тогда бы всё получилось.

5.7 кГц и 16 кГц для разных батарей конденсаторов. Одна батарея - сборка из к78-2, другая из китайских dawncap dtr, емкости завтра гляну по записям.

А слона то и не заметил) на днях попробую на куске трубы 5м который под рукой

таким кренделем не нагреете - проверено
я делал одновитковый плоский вытянутый индуктор для закалки ножей на 440 кгц - знаю...

самый простой способ нагрева трубы - пропускание через трубу ток 50 гц низкого напряжения
таким способом греют бетон при укладкев мороз
но предварительно рассчитайте энергетику на тепловые потери - может получиться так что энергии на нагрев нужно больше чем может выдать нефть при сжигании которая в этой трубе

Вы про конфигурацию железа или про теорию в целом? Один виток на 10-15 см (на длину полотна) и один виток на 300м разными напряжениями, токами и частотой раскачиваться должны в теории, тогда и работоспособность такого индуктора уже более менее правдоподобна.
От прямого нагрева наоборот отказываются, высокая электро- и пожароопасность. А сжигание попутки хорошо на начальном этапе разработки месторождения или в случае его сильной удалённости, когда можно закрыть глаза на те же недостатки (высокая пожароопасность)

Попробуйте на пятиметровой трубе сделать 2 или 4 витка фольгой - получится индуктивно-резистивный нагрев. С фольгой теплообмен гораздо лучше, чем просто провод. Главное, что бы не получился бифиляр. Замерьте индуктивность.

Почитал статейку, и пришла такая мысль. Зачем греть весь трубопровод, достаточно через определенное расстояние наставить обычных индукторов, и пусть себе греют трубу , только не до 16гр, а скажем до 70, а может и до 100. Горячая нефть будет прогревать трубу, и подходить к следующему индуктору с теми же 16 гр ну и так далее.

Хорошо, на неделе попробую. Фольга конечно такое себе решение, только сейчас в голову пришло, что с перепадами высот или при наличии изгибов, запорной арматуры и прочих препятствий придётся эту фольгу гнуть, что повышает риск обрыва

Все верно, так и делают на короткие расстояния, на большие же либо надо увеличивать количество локальных нагревателей, либо компенсировать тепловые потери после одного такого нагревателя, вот как раз второй вариант и прорабатываю ввиду его энергетической и экономической эффективности

Не думаю, что толщина (сечение) будет настолько тонкой, чтобы легко рвалась.

очень кратко,ибо тороплюсь :
Труба два метра, сталь, около 4см диаметр....индуктор-один виток вдоль трубы и обратный виток рядом около 2 см
параллельно....провод Пугв 6кв.см...зазор около 1мм.....
Индуктивность-2,4мкГн
На 40 кГц эквивалентное-4ом, добротность-6,6
с пустым индуктором, без трубы--соотв. 10ом и 16,6
Вы там говорили-9,8квт на 300м кажется?.....ну примем 30кВт на километр.....тогда если все будет пропорционально
масштабироваться, то в случае параллельного резонанса на индукторе у нас будет 7,7 кВ эрэмэс......ток активный-
3,9А.....реактивный-26А.
И да, при такомсоотношении добротностей, то есть при данной конфигурации и на данной частоте-примерно 40%
потребляемой мощности выделится на индукторе....остальные 60-в трубе....это если не придираться к кпд.
Для улучшения этого показателя возможно действительно имеет смысл подумать о фольге-и электромагнитное сцепление
улучшится....и теплосъем с нее

А может труба в трубе и прогонять пар, градусов 150, может сегментами.
А воду греть индукционкой, чтобы в тему

Вместо воды в трубу можно поставить греющий провод. И опять приходим к терморезистивному нагреву..

Медь дороже.

Если вы пропустите ОДИН (!) провод, "фазный", внутри трубы, а другой останется снаружи, то, при пропускании тока через этот провод, очень удивитесь. Если физику в школе прогуливали или ТОЭ пропустили. Зрелище будет феерическое.
50 гц будет достаточно, можно ещё и полезную нагрузку подключить через него.
Причем провода останутся холодными. Ну разве что от трубы нагреются.

Типо получится трансформатор тока с цельным сердчником и
с короткозамкнутым витком ?
Сами лично пробовали или мож видео феерическое есть ?

ПУЭ не допускает прокладку отдельного проводника в индивидуальной металлической трубе именно по этой причине.
Сам разок наблюдал, когда горе "електрики" пропустили каждую фазу отдельно в своей трубе. Да и вы сами вполне можете попробовать, минутное же дело.

К сожалению приболел, поэтому пока без экспериментов на трубе. Накидал печатку по схеме Кухтецкого. Ссылка на проект: https://oshwlab.com/radmir.afl/cd4046-induction-heater

Также для экспериментов сделал небольшую платку на основе TL494, ссылка на проект: https://oshwlab.com/radmir.afl/tl494ind
Вот по ней вопрос, разве таким и должен быть сигнал на резонансной частоте инвертора напряжения (желтый канал напряжение на индукторе, синий - ток индуктора)?

В ходе вашего эксперимента получилось нагреть трубу 2м одним продольным витком? При этом труба грелась сильнее индуктора? Если так, можете пожалуйста более подробно описать эксперимент с фотографиями?