Bygga en elektrisk härdugn.

Elektrisk härdugn

Här är en liten artikel om min härdugn, det hela började med att jag ville härda och anlöpa diverse svärd och värjeklingor jag gjorde har gjort,
härdningen skulle jag ha kunnat göra i gasässjan men stålet skulle upp i 500 grader vid anlöpning så där ville jag ha lite bättre koll på temperaturen eftersom man inte kan se anlöpningsfärgerna vid den tempen.
Därför bestämde jag mig för en elektrisk härd/anlöpningsugn
Att köpa en ugn är dyrt, behöver man dessutom en ugn som har en underlig form så blir det ännu dyrare!
Eftersom jag inte hade någon lust med ytterligare misshandel av min redan så ansträngda plånbok bestämde jag mig för att bygga en egen ugn.

Först behövde jag en temperaturregulator. Det finns en del alternativ som man kan använda.
I min gamla brännugn sitter den enklaste och billigaste regulatorn, den har ett vred som är graderat i procent, vid 50% är spänningen påkopplad 50% per tidsenhet,
samt en analog mätare som läser av temperaturen inne i ugnen. Med lite övning kan man håla temperaturen inom ett par grader.
Sen finns det automatiska regulatorer, de fungerar som en termostat där man ställer in börvärde och så sköter regulatorn resten.
Dessa finns i både analogt och digitalt utförande.

Till min härdugn valde jag en helt digital PID regulator.
Den kan köras som en "normal" regulator som slår av/på strömen vid inställd temperatur. Men ugnens tröghet innebär att temperaturen fortsätter att sjunka/stiga en stund efter att man har kopplat på/av spänningen, vill man undvika dessa temperaturvariationer använder man sig av en PID regulator.
Den lär sig ugnens svarstider och slår på/av strömmen lite som den själv vill för att kunna hålla en så exakt temperatur som möjligt.
Den har även lite extra godis såsom timer och ramptider, bra att ha när man normaliserar/avspänningsglödgar och behöver kontrollerad avsvalning.
Till anlöpningsugnen valde jag en lite enklare "halvanalog" modell.

Min härdugn ska köras på trefas (ett element per fas) och har en total effekt på ca 3KW, eftersom regulatorn bara kan bryta max 2A på en fas så behövs en kontaktor av lämplig modell.
En kontaktor är ett rejält relä som klarar av att bryta höga strömstyrkor relativt ofta utan att kontakterna bränns sönder.
Skall man köra sin ugn i PID läge i ett snävt temperaturintervall så bör man satsa på ett halvledarrelä, de har inga rörliga delar så de klarar av att slå på och av flera gånger per sekund.
Jag hittade en ganska stor trefaskontaktor som klarar av 11KW.
För att inte regulatorns relä ska bli alltför stressat så kan man koppla in ett RC-nät (en resistor på 100 ohm samt en kondensator på 22 nanofarad som kopplas i serie med kontaktorns spole)

Vidare behöver man ett termoelement, det är temperatursensorn som sitter inne i ugnen. Här valde jag en 3mm helmantlad givare av typ K, den har snabba svarstider och klarar temperaturer upp till 1200 grader C.

Eftersom ugnen är så smal är det lätt att råka komma åt de oisolerade elementen när man lägger i/tar ut klingorna, för att undvika obehagliga överraskningar så har jag kopplat in en säkerhetsbrytare samt en signallampa som indikerar att elementen är spänningssatta.

I min enhet har jag bara en signallampa men jag funderar på att sätta in en lampa för varje ugnselement, då ser man snabbt om ett element är trasigt eller om kontaktorn inte har lyckats bryta strömmen på någon fas, även en kontaktor kan ju bränna fast.
Säkerhetsbrytaren kan med fördel kopplas in på ugnsdörren så att strömmen bryts så fort man öppnar ugnen.

Sen är det bara att bygga sig en ugn. Använd minst 10 cm ugnsisolering. Jag har 120 mm isolertegel omgivet av 25mm fibermatta. Till elementen använde jag 1mm Kanthaltråd som kapades till lagom längd och lindades till långa spiraler som installerades i långsidorna och taket på ugnen, ett 1000W element per fas.

Här är ett par bilder på min prototypenhet samt mitt kopplingsschema. Det är ett par saker jag skall ändra så att den klarar besiktning av elektriker.. Jag måste byta manöverbrytare och dra om lite sladdar men annars fick den ganska bra betyg.

Just nu ser den inte ut alls, jag har rivit den för att bygga om lite. Jag använde begagnad elementtråd från en elpatron men det höll inte så bra, när man har värmt upp Kanthaltråd en gång så blir den väldigt spröd..  > Det är bättre att köpa färsk elementtråd från början.
Men ugnen är bara en avlång plåtlåda fordad med eldfast isolering, ugnskammaren är ca 100*80*1400mm med dörren i ena gaveln och tre längsgående element.
Anlöpningsugnen är bara ett stålrör med 100mm fiberisolering i samt ett vanligt 1000W element från en infravärmare, väldigt enkelt! 

Jag hade en formel för att räkna ut hur stor effekt man behöver i en brännugn, ska se om jag hittar den igen.
Edit: Jo. Hittade den!

Jag kör elementtråden på fas mot nollan så det blir ju 230V
sen är det "bara" att linda upp tråden till en spiral på en 6-10 mm rundstång eller så, och därefter gör man som Patrik säger, lägg den i spår i ugnsväggen om man inte har en keramisk pinne att hänga tråden på.
Låt trådspiralerna gå fram och tillbaka i ugnen så många gånger som det behövs.
Ska man ha ut 1000W på 230V så kommer den kretsen att dra 1000/230=4,35A
R=P/I2
1000/4,352=52,9 Ohm

Sen upptäckte jag den hårda vägen det som Patirk varnade för.. Tråden utvidgas en hel del! Så linda inte tråden för tätt för då kommer det bara att bli huvudvärk av hela projektet! och så får man köpa ny tråd och börja om..