Încălzitor cu inducție vortex de casă de la un invertor de sudură

Cumpărați piese de pe Aliexpress

Aparatele care se încălzesc cu electricitate mai degrabă decât cu gaz sunt sigure și convenabile. Astfel de încălzitoare nu produc funingine și mirosuri neplăcute, dar consumă o cantitate mare de energie electrică. O modalitate excelentă de ieșire este să asamblați un încălzitor cu inducție cu propriile mâini. Acest lucru economisește bani și contribuie la bugetul familiei. Există multe scheme simple conform cărora inductorul poate fi asamblat independent.

Pentru a facilita înțelegerea circuitelor și asamblarea corectă a structurii, va fi util să cercetăm istoria electricității. Metodele de încălzire a structurilor metalice prin curentul bobinei electromagnetice sunt utilizate pe scară largă în producția industrială de aparate electrocasnice - cazane, încălzitoare și sobe.Se pare că puteți face un încălzitor cu inducție funcțional și durabil cu propriile mâini.

Principiul de funcționare a dispozitivelor

Principiul de funcționare a dispozitivelor

Celebrul om de știință britanic din secolul al XIX-lea Faraday a petrecut 9 ani cercetări pentru a transforma undele magnetice în electricitate. În 1931, s-a făcut în sfârșit o descoperire, numită inducție electromagnetică. Înfășurarea de sârmă a bobinei, în centrul căreia se află un miez de metal magnetic, creează un câmp magnetic sub puterea curentului alternativ. Sub acțiunea fluxurilor vortex, miezul se încălzește.

Descoperirea lui Faraday a început să fie folosită atât în ​​industrie, cât și în fabricarea de motoare și încălzitoare electrice de casă. Prima turnătorie bazată pe un inductor vortex a fost deschisă în 1928 în Sheffield. Mai târziu, după același principiu, atelierele fabricilor au fost încălzite, iar pentru încălzirea apei, suprafețelor metalice, cunoscătorii au asamblat un inductor cu propriile mâini.

Schema dispozitivului de atunci este valabilă astăzi. Un exemplu clasic este un cazan cu inducție, care include:

• miez metalic;
• cadru;
• izolație termică.

Caracteristicile circuitului de accelerare a frecvenței curentului sunt următoarele:

• frecvența industrială de 50 Hz nu este potrivită pentru dispozitivele de casă;
• conectarea directă a inductorului la rețea va duce la zumzet și încălzire scăzută;
• încălzirea eficientă se efectuează la o frecvență de 10 kHz.

Asamblare dupa scheme

Oricine este familiarizat cu legile fizicii poate asambla un încălzitor inductiv cu propriile mâini. Complexitatea dispozitivului va varia de la gradul de pregătire și experiența maestrului.

Există multe tutoriale video, în urma cărora poți crea un dispozitiv eficient. Este aproape întotdeauna necesar să utilizați următoarele componente de bază:

• sârmă de oțel cu diametrul de 6-7 mm;
• sârmă de cupru pentru inductor;
• plasă metalică (pentru a ține firul în interiorul carcasei);
• adaptoare;
• țevi pentru caroserie (din plastic sau oțel);
• invertor de înaltă frecvență.

Acest lucru va fi suficient pentru a asambla o bobină de inducție cu propriile mâini și ea este cea care se află în centrul încălzitorului instantaneu de apă. După pregătirea elementelor necesare puteți merge direct la procesul de fabricație al dispozitivului:

• tăiați firul în segmente de 6-7 cm;
• acoperiți interiorul țevii cu o plasă metalică și umpleți firul până sus;
• în mod similar închideți deschiderea țevii din exterior;
• înfășurați firul de cupru în jurul carcasei de plastic de cel puțin 90 de ori pentru bobină;
• introduceți structura în sistemul de încălzire;
• folosind un invertor, conectați bobina la electricitate.

Conform unui algoritm similar, puteți asambla cu ușurință un cazan cu inducție, pentru care ar trebui:

• tăiați semifabricate dintr-o țeavă de oțel de 25 pe 45 mm cu un perete nu mai gros de 2 mm;
• sudați-le împreună, conectându-le cu diametre mai mici;
• sudați capacele de fier până la capete și găuriți țevile filetate;
• faceți un suport pentru o sobă cu inducție sudând două colțuri pe o parte;
• introduceți plita în suport din colțuri și conectați-l la rețea;
• adăugați lichid de răcire în sistem și porniți încălzirea.

Multe inductori funcționează la o putere nu mai mare de 2 - 2,5 kW. Astfel de încălzitoare sunt proiectate pentru o cameră de 20 - 25 m²

Dacă generatorul este utilizat într-un service auto, îl puteți conecta la o mașină de sudură, dar este important să luați în considerare anumite nuanțe:

• Ai nevoie de AC, nu DC ca un invertor. Mașina de sudură va trebui examinată pentru prezența punctelor în care tensiunea nu are o direcție directă.
• Numărul de spire la un fir cu o secțiune transversală mai mare este selectat printr-un calcul matematic.
• Va fi necesară răcirea elementelor de lucru.

Despre principiul încălzirii inductive

Mai întâi, să explicăm cum funcționează încălzitoarele electrice cu inducție. Curentul alternativ, care trece prin spirele bobinei, formează un câmp electromagnetic în jurul acesteia. Dacă un miez metalic magnetic este plasat în interiorul înfășurării, atunci acesta va fi încălzit de curenții turbionari care apar sub influența câmpului. Acesta este tot principiul.

Elementul de încălzire în sine se numește inductor și este partea principală a instalației. În cazanele de încălzire, este o țeavă de oțel cu un lichid de răcire care curge în interior, iar în sobele de bucătărie, este o serpentină plată cât mai aproape de plită, așa cum se arată în fotografia de mai jos.

A doua parte încălzitor cu inducție - diagramă, crescând frecvența curentului. Ideea este că tensiunea frecventa industriala 50 Hz nepotrivit pentru astfel de dispozitive. Dacă conectați direct inductorul la rețea, atunci acesta va începe să zumzeze puternic și să încălziți ușor miezul și împreună cu înfășurările. Pentru a transforma eficient electricitatea în căldură și a o transfera complet pe metal, frecvența trebuie mărită la cel puțin 10 kHz, ceea ce face circuitul electric.

Care sunt avantajele reale ale cazanelor cu inducție față de elementele de încălzire și cazanele cu electrozi:

1. O parte care încălzește apa este o simplă bucată de țeavă care nu participă la procesele electrochimice (ca în generatoarele de căldură cu electrozi). Prin urmare, durata de viață a inductorului este limitată doar de performanța bobinei și poate ajunge la 10-20 de ani.
2. Din același motiv, elementul este la fel de „prieten” cu toate tipurile de lichide de răcire - apă, antigel și chiar ulei de motor, nu există nicio diferență.
3. Interioarele inductorului nu sunt acoperite cu scară în timpul funcționării.

Avantajele și dezavantajele dispozitivelor cu inducție pentru încălzirea apei

Dispozitivul are un design destul de simplu și nu necesită documente speciale care să permită utilizarea și instalarea. Încălzitorul de apă cu inducție are un grad ridicat de eficiență și fiabilitate optimă pentru utilizator. Când îl folosiți ca cazan pentru încălzire, nici măcar nu trebuie să instalați o pompă, deoarece apa curge prin conducte din cauza convecției (atunci când este încălzit, lichidul se transformă practic în abur).

De asemenea, dispozitivul are o serie de avantaje, care îl deosebesc de alte tipuri de încălzitoare de apă. Deci, încălzitorul cu inducție:

În încălzitoarele cu inducție, apa devine fierbinte din cauza conductei prin care curge, iar aceasta din urmă este încălzită datorită curentului de inducție creat de bobină.

• mult mai ieftin decât omologii lor, un astfel de dispozitiv poate fi ușor asamblat independent;
• complet silentios (deși bobina vibrează în timpul funcționării, această vibrație nu este vizibilă pentru o persoană);
• vibrează în timpul funcționării, din cauza căreia murdăria și scara nu se lipesc de pereții săi și, prin urmare, nu trebuie curățate;
• are un generator de căldură care poate fi sigilat cu ușurință datorită principiului de funcționare: lichidul de răcire se află în interiorul elementului de încălzire și energia este transferată încălzitorului printr-un câmp electromagnetic, nu sunt necesare contacte; prin urmare, nu va fi nevoie de gumă de etanșare, sigilii și alte elemente care se pot deteriora rapid sau se pot scurge;
• pur și simplu nu există nimic de spart în generatorul de căldură, deoarece apa este încălzită de o conductă obișnuită, care nu se poate deteriora sau arde, spre deosebire de un element de încălzire;

Nu uitați că întreținerea unui încălzitor cu inducție va fi mult mai ieftină decât un cazan sau un cazan pe gaz. Dispozitivul are un minim de piese care aproape niciodată nu se defectează.

În ciuda numărului mare de avantaje, încălzitorul de apă cu inducție are o serie de dezavantaje:

• prima și cea mai dureroasă pentru proprietari este factura de energie electrică; dispozitivul nu poate fi numit economic, așa că trebuie să plătiți o perioadă decentă de timp pentru utilizarea lui;
• în al doilea rând, dispozitivul se încălzește foarte mult și se încălzește nu numai pe sine, ci și spațiul înconjurător, deci este mai bine să nu atingeți corpul generatorului de căldură în timpul funcționării acestuia;
• în al treilea rând, dispozitivul are o eficiență extrem de ridicată și o disipare a căldurii, prin urmare, atunci când îl utilizați, asigurați-vă că instalați un senzor de temperatură, altfel sistemul poate exploda.

Avantajele unităților de tip inducție

Avantajele incontestabile ale acestui tip de dispozitive de încălzire a locuinței includ următoarele caracteristici:

• eficiență - procesarea energiei electrice în căldură are loc aproape complet fără pierderi semnificative;
• ușurință în utilizare - întreținerea constantă a unităților de acest tip nu este necesară;
• dimensiuni compacte - boilerele cu inducție au dimensiuni mici, pot fi instalate în sistemul de încălzire în aproape orice cameră;
• liniște în funcționare - acest echipament funcționează destul de silențios, nu apare niciun zgomot în timpul funcționării;
• durată lungă de viață - unitățile de inducție sunt durabile, pot funcționa neîntrerupt timp de 30 de ani sau mai mult;
• performanță ridicată de mediu - nu apar emisii nocive în timpul funcționării dispozitivului, nu sunt necesare un coș de fum și un sistem de ventilație.

Mulți oameni cred că cazanele cu inducție sunt mult mai profitabile decât alte opțiuni de încălzire a locuinței. Iar în comparație cu echipamentele echipate cu elemente de încălzire, timpul de încălzire al acestor unități este aproape de două ori mai rapid. Datorită circulației și vibrațiilor constante a lichidului, în conducte și în interiorul dispozitivului nu se formează calcar, ceea ce facilitează foarte mult întreținerea și îngrijirea sistemului de încălzire.

Aspectul cazanelor cu inducție

Dar acest tip de dispozitiv are și unele dezavantaje. Iar principalul dezavantaj este că echipamentul de inducție este destul de scump din punct de vedere al costului. Dar poți încerca să faci singur un astfel de încălzitor pentru încălzirea casei.

Sfat. Dacă aveți anumite abilități și cunoștințe tehnice, puteți asambla un încălzitor cu inducție pentru casa dvs. cu propriile mâini.Dar înainte de a continua cu procesul de asamblare a dispozitivului, trebuie mai întâi să vă evaluați în mod realist capacitățile și experiența în crearea unor astfel de unități, deoarece nu este atât de ușor să le faceți.

Opțiuni pentru dispozitive de casă

Pe Internet există un număr suficient de diferite modele create pentru diverse scopuri. Luați un încălzitor cu inducție de dimensiuni mici, fabricat dintr-o sursă de alimentare de computer de 250-500 W. Modelul prezentat în fotografie este util maestrului în garaj sau service auto pentru topirea tijelor de aluminiu, cupru și alamă.

Dar pentru încălzirea spațiului, designul nu este potrivit din cauza puterii reduse. Există două opțiuni reale pe Internet, ale căror teste și lucrări sunt filmate pe video:

• un încălzitor de apă realizat dintr-o țeavă de polipropilenă alimentată de un invertor de sudură sau un panou de bucătărie cu inducție;
• cazan din otel cu incalzire din aceeasi plita.

Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care sunt fabricate încălzitoarele cu inducție și, cel mai important, cum funcționează apoi.

Facem un element de încălzire dintr-o țeavă

Dacă ați fost implicat îndeaproape în căutarea de informații pe acest subiect, atunci probabil ați întâlnit acest design, deoarece maestrul și-a postat ansamblul pe resursa populară video YouTube. După aceea, multe site-uri au postat versiuni text ale fabricării acestui inductor sub formă de instrucțiuni pas cu pas. Pe scurt, încălzitorul se face astfel:

1. În interiorul unei țevi din polipropilenă cu diametrul de 40 mm și lungimea de 50 cm se întâlnesc perii metalice pentru spălarea vaselor (se poate tăia sârmă - sârmă). Trebuie să fie atrași de un magnet.
2. Ramurile cu filete sunt lipite de conductă pentru conectarea la rețeaua de încălzire.
3. În exterior, de-a lungul corpului sunt lipite 4-5 tije de textolit. Pe ele este înfășurat un fir cu o secțiune transversală de 1,7-2 mm² cu izolație din sticlă, care este utilizat la transformatoarele de sudare.
4. Plita este demontată și inductorul „nativ” în formă de plat este demontat. În schimb, un încălzitor de casă de la conductă este conectat.

După cum ați putea ghici, rolul elementului de încălzire aici este jucat de perii metalice situate în câmpul magnetic alternant al bobinei. Dacă rulați plita la maximum, în timp ce treceți simultan apă curentă printr-un cazan improvizat, atunci va fi posibil să o încălziți cu 15-20 ° C, ceea ce a fost demonstrat de testele unității.

Deoarece puterea majorității mașinilor de gătit cu inducție se află în intervalul 2-2,5 kW, folosind un generator de căldură este posibil să încălziți încăperi cu o suprafață totală de cel mult 25 m². Există o modalitate de a crește căldura prin conectarea inductorului la mașina de sudură, dar există câteva dificultăți aici:

1. Invertorul produce curent continuu, dar este nevoie de unul alternativ. Pentru a conecta încălzitorul cu inducție, dispozitivul va trebui să fie dezasamblat și găsit pe diagrama punctului în care tensiunea nu a fost încă rectificată.
2. Este necesar să luați un fir cu o secțiune transversală mai mare și să selectați numărul de spire prin calcul. Opțional, sârmă de cupru Ø1,5 mm în izolație email.
3. Va fi necesar să se organizeze răcirea elementului.

Autorul demonstrează verificarea performanței unui încălzitor inductiv de apă în videoclipul său de mai jos. Testele au arătat că unitatea trebuie îmbunătățită, dar rezultatul final, din păcate, este necunoscut. Se pare că meșterul a lăsat proiectul neterminat.

De la un invertor de sudare

Cea mai simplă opțiune bugetară este fabricarea unui încălzitor cu inducție folosind un invertor de sudură:

1. Pentru a face acest lucru, luăm o țeavă de polimer, pereții ei trebuie să fie groși. De la capete montam 2 supape si conectam cablajul.
2. Umplem țeava cu bucăți (diametrul 5 mm) de sârmă metalică și montam supapa de sus.
3. Apoi, facem 90 de spire în jurul țevii cu sârmă de cupru, obținem un inductor. Elementul de încălzire este o țeavă, folosim un aparat de sudură ca generator.
4. Instrumentul trebuie să fie în modul AC de înaltă frecvență.
5. Conectăm firul de cupru la stâlpii aparatului de sudură și verificăm lucrul.

Funcționând ca inductor, un câmp magnetic va fi radiat, în timp ce curenții turbionari vor încălzi firul tocat, ceea ce va duce la fierbere a apei într-o țeavă de polimer.

Instructiuni de fabricatie

Planuri

Figura 1. Schema electrică a încălzitorului cu inducție

Figura 2. Dispozitiv.

Figura 3. Schema unui încălzitor simplu cu inducție

Pentru fabricarea cuptorului veți avea nevoie de următoarele materiale și instrumente:

• ciocan de lipit;
• lipire;
• placa de textolit.
• mini burghiu.
• radioelemente.
• pasta termica.
• reactivi chimici pentru gravarea plăcilor.

Adiţional materialele și caracteristicile acestora:

1. Pentru a realiza o bobină care va emite un câmp magnetic alternativ necesar încălzirii, este necesar să pregătiți o bucată de tub de cupru cu diametrul de 8 mm și lungimea de 800 mm.
2. Tranzistoarele de putere puternice sunt cea mai scumpă parte a unei configurații de inducție de casă. Pentru a monta circuitul generator de frecvență, este necesar să pregătiți 2 astfel de elemente. În aceste scopuri, tranzistoarele de mărci sunt potrivite: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. La fabricarea circuitului se folosesc 2 tranzistoare cu efect de câmp identice dintre cele enumerate.
3. Pentru fabricarea unui circuit oscilator, vor fi necesari condensatori ceramici cu o capacitate de 0,1 mF și o tensiune de funcționare de 1600 V. Pentru a se forma un curent alternativ de mare putere în bobină, sunt necesari 7 astfel de condensatoare.
4. În timpul funcționării unui astfel de dispozitiv de inducție, tranzistoarele cu efect de câmp vor deveni foarte fierbinți și dacă nu sunt atașate radiatoare din aliaj de aluminiu, atunci după câteva secunde de funcționare la putere maximă, aceste elemente se vor defecta. Punerea tranzistoarelor pe radiatoare ar trebui să fie printr-un strat subțire de pastă termică, altfel eficiența unei astfel de răciri va fi minimă.
5. Diodele care sunt utilizate în încălzitorul cu inducție trebuie să aibă o acțiune ultra-rapidă. Cele mai potrivite pentru acest circuit, diode: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Rezistoare care sunt utilizate în circuitul 3: 10 kOhm cu o putere de 0,25 W - 2 buc. și putere de 440 ohmi - 2 wați. Diode Zener: 2 buc. cu o tensiune de funcționare de 15 V. Puterea diodelor zener trebuie să fie de cel puțin 2 wați. O bobină pentru conectarea la ieșirile de putere ale bobinei este utilizată cu inducție.
7. Pentru a alimenta întregul dispozitiv, veți avea nevoie de o unitate de alimentare cu o capacitate de până la 500. W. și o tensiune de 12 - 40 V. Puteți alimenta acest dispozitiv de la o baterie de mașină, dar nu veți putea obține cele mai mari valori de putere la această tensiune.

Însuși procesul de fabricare a unui generator electronic și a unei bobine durează puțin timp și se desfășoară în următoarea secvență:

1. Dintr-o țeavă de cupru se face o spirală cu diametrul de 4 cm.Pentru a face o spirală, un tub de cupru trebuie înfășurat pe o tijă cu o suprafață plană cu un diametru de 4 cm.Spirala trebuie să aibă 7 spire care să nu se atingă .Inelele de montare sunt lipite la cele 2 capete ale tubului pentru conectarea la radiatoarele tranzistorului.
2. Placa de circuit imprimat este realizată conform schemei. Dacă este posibil să se furnizeze condensatoare din polipropilenă, atunci datorită faptului că astfel de elemente au pierderi minime și funcționează stabil la amplitudini mari ale fluctuațiilor de tensiune, dispozitivul va funcționa mult mai stabil. Condensatorii din circuit sunt instalați în paralel, formând un circuit oscilant cu o bobină de cupru.
3. Încălzirea metalului are loc în interiorul bobinei, după ce circuitul este conectat la o sursă de alimentare sau baterie. Când încălziți metalul, este necesar să vă asigurați că nu există un scurtcircuit al înfășurărilor arcului. Dacă atingeți metalul încălzit 2 spire ale bobinei în același timp, atunci tranzistoarele eșuează instantaneu.

Caracteristici de operare

Asamblarea încălzitorului de casă este doar jumătate din luptă

La fel de importantă este funcționarea corectă a structurii rezultate. Inițial, fiecare astfel de dispozitiv prezintă un anumit pericol, deoarece nu este capabil să controleze în mod independent nivelul de încălzire al lichidului de răcire. În acest sens, fiecare încălzitor necesită un anumit rafinament, adică instalarea și conectarea unor dispozitive suplimentare de control și automate.

În acest sens, fiecare încălzitor necesită un anumit rafinament, adică instalarea și conectarea unor dispozitive suplimentare de control și automate.

În primul rând, evacuarea țevii este echipată cu un set standard de dispozitive de siguranță - o supapă de siguranță, un manometru și un dispozitiv de aerisire. Trebuie reținut că încălzitoarele cu inducție vor funcționa normal numai dacă există circulație forțată a apei.Un circuit gravitațional va duce foarte rapid la supraîncălzirea elementului și la distrugerea țevii de plastic.

Pentru a evita astfel de situații, în încălzitor este instalat un termostat, conectat la un dispozitiv de oprire de urgență. Inginerii electricisti cu experienta folosesc in acest scop termostate cu senzori de temperatura si relee care opresc circuitul atunci cand lichidul de racire atinge temperatura setata.

Modelele de casă se caracterizează printr-o eficiență destul de scăzută, deoarece în loc de trecere liberă, există un obstacol în calea apei sub formă de particule de sârmă. Acestea acoperă aproape complet conducta, determinând rezistență hidraulică crescută. În situații de urgență, sunt posibile deteriorarea și ruperea plasticului, după care apa caldă va duce cu siguranță la un scurtcircuit. De obicei, aceste încălzitoare sunt utilizate în încăperi mici ca sistem suplimentar de încălzire în timpul sezonului rece.

Utilizarea bobinelor de inducție în locul elementelor de încălzire tradiționale în echipamentele de încălzire a făcut posibilă creșterea semnificativă a eficienței unităților cu un consum mai mic de energie electrică. Încălzitoarele cu inducție au apărut la vânzare relativ recent, în plus, la prețuri destul de mari. Prin urmare, meșterii nu au lăsat acest subiect fără atenție și și-au dat seama cum să facă un încălzitor cu inducție dintr-un invertor de sudură.