Domač vrtinčni indukcijski grelnik iz varilnega pretvornika

Kupite dele na Aliexpressu

Naprave, ki se ogrevajo na elektriko in ne na plin, so varne in priročne. Takšni grelniki ne proizvajajo saj in neprijetnih vonjav, porabijo pa veliko električne energije. Odličen izhod je sestavljanje indukcijskega grelnika z lastnimi rokami. To prihrani denar in prispeva k družinskemu proračunu. Obstaja veliko preprostih shem, po katerih je mogoče induktor sestaviti neodvisno.

Da bi lažje razumeli vezja in pravilno sestavili strukturo, bo koristno pogledati v zgodovino električne energije. Metode za ogrevanje kovinskih konstrukcij z elektromagnetnim tuljavnim tokom se pogosto uporabljajo industrijska proizvodnja gospodinjskih aparatov - kotli, grelniki in peči.Izkazalo se je, da lahko z lastnimi rokami naredite delujoč in trpežen indukcijski grelnik.

Načelo delovanja naprav

Načelo delovanja naprav

Slavni britanski znanstvenik iz 19. stoletja Faraday je 9 let raziskoval pretvorbo magnetnih valov v električno energijo. Leta 1931 je bilo končno narejeno odkritje, imenovano elektromagnetna indukcija. Žično navitje tuljave, v središču katere je jedro iz magnetne kovine, ustvarja magnetno polje pod močjo izmeničnega toka. Pod delovanjem vrtinčnih tokov se jedro segreje.

Faradayjevo odkritje se je začelo uporabljati tako v industriji kot pri izdelavi domačih motorjev in električnih grelnikov. Prva livarna na osnovi vrtinčnega induktorja je bila odprta leta 1928 v Sheffieldu. Kasneje so po istem principu ogrevali delavnice tovarn, za ogrevanje vode, kovinskih površin pa so poznavalci z lastnimi rokami sestavili induktor.

Shema naprave tistega časa velja še danes. Klasičen primer je indukcijski kotel, ki vključuje:

• kovinsko jedro;
• okvir;
• toplotna izolacija.

Značilnosti vezja za pospeševanje frekvence toka so naslednje:

• industrijska frekvenca 50 Hz ni primerna za domače naprave;
• neposredna povezava induktorja z omrežjem bo povzročila brnenje in nizko segrevanje;
• učinkovito ogrevanje se izvaja s frekvenco 10 kHz.

Montaža po shemah

Vsakdo, ki pozna zakone fizike, lahko sestavi induktivni grelec z lastnimi rokami. Kompleksnost naprave se bo razlikovala od stopnje pripravljenosti in izkušenj mojstra.

Obstaja veliko video vadnic, po katerih lahko ustvarite učinkovito napravo. Skoraj vedno je treba uporabiti naslednje osnovne komponente:

• jeklena žica s premerom 6-7 mm;
• bakrena žica za induktor;
• kovinska mreža (za držanje žice v ohišju);
• adapterji;
• cevi za telo (iz plastike ali jekla);
• visokofrekvenčni pretvornik.

To bo dovolj, da z lastnimi rokami sestavite indukcijsko tuljavo in prav ona je v središču pretočnega grelnika vode. Po pripravi potrebnih elementov lahko greste neposredno na proizvodni proces naprave:

• narežite žico na segmente 6-7 cm;
• notranjost cevi prekrijte s kovinsko mrežo in napolnite žico do vrha;
• podobno zaprite odprtino cevi od zunaj;
• bakreno žico navijte okoli plastičnega ohišja vsaj 90-krat za tuljavo;
• vstavite konstrukcijo v ogrevalni sistem;
• s pomočjo pretvornika priključite tuljavo na elektriko.

Po podobnem algoritmu lahko enostavno sestavite indukcijski kotel, za katerega morate:

• izrežite surovce iz jeklene cevi 25 x 45 mm s steno, ki ni debelejša od 2 mm;
• jih zvarite skupaj in jih povežete z manjšimi premeri;
• na koncih zavarite železne pokrove in izvrtajte luknje za navojne cevi;
• naredite nosilec za indukcijsko peč z varjenjem dveh vogalov na eni strani;
• vstavite kuhalno ploščo v nosilec iz vogalov in priključite na električno omrežje;
• dodajte hladilno tekočino v sistem in vklopite ogrevanje.

Številni induktorji delujejo z močjo, ki ni višja od 2 - 2,5 kW. Takšni grelniki so zasnovani za sobo 20 - 25 m²

Če se generator uporablja v avtoservisu, ga lahko priključite na varilni stroj, vendar je pomembno upoštevati nekatere nianse:

• Potrebujete AC, ne DC kot pretvornik. Varilni stroj bo treba pregledati glede prisotnosti točk, kjer napetost nima neposredne smeri.
• Število zavojev na žico večjega preseka se izbere z matematičnim izračunom.
• Potrebno bo hlajenje delovnih elementov.

O principu induktivnega ogrevanja

Najprej pojasnimo, kako delujejo električni indukcijski grelniki. Izmenični tok, ki teče skozi zavoje tuljave, tvori okoli nje elektromagnetno polje. Če je znotraj navitja nameščeno magnetno kovinsko jedro, se bo segrelo z vrtinčnimi tokovi, ki nastanejo pod vplivom polja. To je celoten princip.

Sam grelni element se imenuje induktor in je glavni del instalacije. Pri ogrevalnih kotlih je to jeklena cev, v kateri teče hladilna tekočina, pri kuhinjskih pečeh pa ravna tuljava, ki je čim bližje kuhalni plošči, kot je prikazano na spodnji fotografiji.

Drugi del indukcijski grelec - diagram, povečuje frekvenco toka. Bistvo je, da je napetost industrijska frekvenca 50 Hz neprimerna za takšne naprave. Če induktor priključite neposredno na omrežje, bo začel močno brneti in rahlo segrevati jedro ter skupaj z navitji. Da bi električno energijo učinkovito pretvorili v toploto in jo v celoti prenesli na kovino, je treba frekvenco povečati na vsaj 10 kHz, kar počne električni tokokrog.

Kakšne so resnične prednosti indukcijskih kotlov pred grelnimi elementi in elektrodnimi kotli:

1. Del, ki segreva vodo, je preprost kos cevi, ki ne sodeluje v elektrokemičnih procesih (kot pri elektrodnih toplotnih generatorjih). Zato je življenjska doba induktorja omejena le z zmogljivostjo tuljave in lahko doseže 10-20 let.
2. Iz istega razloga je element enako "prijatelj" z vsemi vrstami hladilnih sredstev - vodo, antifrizom in celo motornim oljem, ni razlike.
3. Notranjost induktorja med delovanjem ni prekrita z vodnim kamnom.

Prednosti in slabosti indukcijskih naprav za ogrevanje vode

Naprava ima dokaj preprosto zasnovo in ne zahteva posebnih dokumentov, ki omogočajo uporabo in namestitev. Indukcijski grelnik vode ima visoko stopnjo učinkovitosti in optimalno zanesljivost za uporabnika. Ko ga uporabljate kot kotel za ogrevanje, vam niti ni treba namestiti črpalke, saj voda teče skozi cevi zaradi konvekcije (pri segrevanju se tekočina praktično spremeni v paro).

Naprava ima tudi številne prednosti, po katerih se razlikuje od drugih vrst grelnikov vode. Torej, indukcijski grelec:

Pri indukcijskih grelnikih se voda zaradi cevi, po kateri teče, segreje, slednja pa se segreje zaradi indukcijskega toka, ki ga ustvari tuljava.

• veliko ceneje kot njihovi kolegi, takšno napravo je mogoče enostavno sestaviti neodvisno;
• popolnoma tiho (čeprav tuljava med delovanjem vibrira, ta vibracija človeku ni opazna);
• med delovanjem vibrira, zaradi česar se umazanija in vodni kamen ne držita njegovih sten, zato ga ni treba čistiti;
• ima toplotni generator, ki ga je zaradi principa delovanja enostavno zatesniti: hladilna tekočina je znotraj grelnega elementa in energija se na grelec prenaša preko elektromagnetnega polja, kontakti niso potrebni; zato tesnilne gume, tesnila in drugi elementi, ki se lahko hitro pokvarijo ali puščajo, ne bodo potrebni;
• v generatorju toplote se preprosto nič ne zlomi, saj se voda segreva z navadno cevjo, ki se za razliko od grelnega elementa ne more pokvariti ali izgoreti;

Ne pozabite, da bo vzdrževanje indukcijskega grelnika veliko cenejše od kotla ali plinskega kotla. Naprava ima najmanj delov, ki skoraj nikoli ne odpovejo.

Kljub velikemu številu prednosti ima indukcijski grelnik vode številne pomanjkljivosti:

• prvi in ​​najbolj boleč za lastnike je račun za elektriko; naprave ni mogoče imenovati ekonomično, zato morate za njeno uporabo plačati dostojno količino časa;
• drugič, naprava se zelo segreje in segreje ne samo sebe, temveč tudi okoliški prostor, zato je bolje, da se med delovanjem ne dotikate telesa generatorja toplote;
• tretjič, naprava ima izjemno visoko učinkovitost in odvajanje toplote, zato pri uporabi ne pozabite namestiti temperaturnega senzorja, sicer lahko sistem eksplodira.

Prednosti enot indukcijskega tipa

Nedvomne prednosti te vrste ogrevalnih naprav za dom vključujejo naslednje značilnosti:

• učinkovitost - predelava električne energije v toploto poteka skoraj v celoti brez večjih izgub;
• enostavna uporaba - stalno vzdrževanje enot te vrste ni potrebno;
• kompaktne dimenzije - indukcijski grelniki vode so majhni, jih je mogoče namestiti v ogrevalni sistem v skoraj vsakem prostoru;
• tiho delovanje - ta oprema deluje precej tiho, med delovanjem ni hrupa;
• dolga življenjska doba - indukcijske enote so trpežne, lahko neprekinjeno delujejo 30 let ali več;
• visoka okoljska učinkovitost - med delovanjem naprave ne prihaja do škodljivih emisij, dimnik in prezračevalni sistem nista potrebna.

Mnogi ljudje mislijo, da so indukcijski kotli veliko bolj donosni kot druge možnosti ogrevanja doma. In v primerjavi z opremo, opremljeno z grelnimi elementi, je čas ogrevanja teh enot skoraj dvakrat hitrejši. Zaradi nenehnega kroženja in tresljajev tekočine se v ceveh in v notranjosti naprave ne tvori vodni kamen, kar močno olajša vzdrževanje in nego ogrevalnega sistema.

Videz indukcijskih kotlov

Toda ta vrsta naprave ima tudi nekaj pomanjkljivosti. In glavna pomanjkljivost je, da je indukcijska oprema precej draga glede stroškov. Lahko pa poskusite sami narediti tak grelec za ogrevanje hiše.

Nasvet. Če imate določene veščine in tehnično znanje, lahko z lastnimi rokami sestavite indukcijski grelnik za vaš dom.Toda preden nadaljujete s postopkom sestavljanja naprave, morate najprej realno oceniti svoje zmožnosti in izkušnje pri ustvarjanju takšnih enot, saj jih ni tako enostavno narediti.

Možnosti za domače naprave

Na internetu je dovolj različnih modelov, ustvarjenih za različne namene. Vzemite indukcijski grelnik majhne velikosti, izdelan iz 250-500 W računalniškega napajalnika. Model, prikazan na fotografiji, je uporaben za mojstra v garaži ali avtomobilskem servisu za taljenje aluminijastih, bakrenih in medeninastih palic.

Toda za ogrevanje prostorov zasnova ni primerna zaradi nizke moči. Na internetu sta dve resnični možnosti, katerih testi in delo so posneti na videu:

• grelnik vode iz polipropilenske cevi, ki ga poganja varilni pretvornik ali indukcijska kuhinjska plošča;
• jekleni kotel z ogrevanjem iz iste kuhalne plošče.

Zdaj pa poglejmo podrobneje, kako so narejeni indukcijski grelniki, in kar je najpomembneje, kako potem delujejo.

Iz cevi izdelamo grelni element

Če ste se tesno ukvarjali z iskanjem informacij o tej temi, ste verjetno naleteli na to zasnovo, saj je mojster objavil svojo montažo na priljubljenem video viru YouTube. Po tem so številna spletna mesta objavila besedilne različice izdelave tega induktorja v obliki navodil po korakih. Na kratko, grelec je narejen takole:

1. Znotraj cevi iz polipropilena s premerom 40 mm in dolžino 50 cm naletijo na kovinske ščetke za pomivanje posode (lahko sesekljano žico - žično palico). Pritegniti jih mora magnet.
2. Veje z navoji so spajkane na cev za priključitev na ogrevalno omrežje.
3. Zunaj je vzdolž telesa zlepljenih 4-5 tekstolitnih palic. Na njih je navita žica s presekom 1,7-2 mm² s stekleno izolacijo, ki se uporablja pri varilnih transformatorjih.
4. Kuhalna plošča je razstavljena in "domači" induktor ploščate oblike je razstavljen. Namesto tega je priključen domači grelec iz cevi.

Kot lahko uganete, vlogo grelnega elementa tukaj igrajo kovinske ščetke, ki se nahajajo v izmeničnem magnetnem polju tuljave. Če kuhalno ploščo zaženete do maksimuma, hkrati pa spuščate tekočo vodo skozi improvizirani kotel, jo bo mogoče segreti za 15-20 ° C, kar so pokazali testi enote.

Ker je moč večine indukcijskih štedilnikov v območju 2–2,5 kW, je z generatorjem toplote mogoče ogrevati prostore s skupno površino največ 25 m². Obstaja način za povečanje toplote s priključitvijo induktorja na varilni stroj, vendar je tukaj nekaj težav:

1. Pretvornik proizvaja enosmerni tok, vendar je potreben izmenični. Za priključitev indukcijskega grelnika bo treba napravo razstaviti in najti na diagramu točke, kjer napetost še ni bila popravljena.
2. Treba je vzeti žico večjega prereza in z izračunom izbrati število zavojev. Opcijsko bakrena žica Ø1,5 mm v emajl izolaciji.
3. Potrebno bo organizirati hlajenje elementa.

Avtor prikazuje preverjanje delovanja induktivnega grelnika vode v svojem spodnjem videu. Testi so pokazali, da je treba enoto izboljšati, končni rezultat pa žal ni znan. Videti je, da je mojster pustil projekt nedokončan.

Iz varilnega pretvornika

Najenostavnejša proračunska možnost je izdelava indukcijskega grelnika z varilnim pretvornikom:

1. Za to vzamemo polimerno cev, njene stene morajo biti debele. S koncev montiramo 2 ventila in priključimo ožičenje.
2. Cev napolnimo s kosi (premer 5 mm) kovinske žice in montiramo zgornji ventil.
3. Nato naredimo 90 zavojev okoli cevi z bakreno žico, dobimo induktor. Grelni element je cev, kot generator uporabljamo varilni stroj.
4. Instrument mora biti v visokofrekvenčnem načinu AC.
5. Bakreno žico priključimo na stebre varilnega stroja in preverimo delo.

Kot induktor bo sevalo magnetno polje, medtem ko bodo vrtinčni tokovi segreli sesekljano žico, kar bo pripeljalo do vrele vode v polimerni cevi.

Navodila za izdelavo

Načrti

Slika 1. Električna shema indukcijskega grelnika

Slika 2. Naprava.

Slika 3. Shema preprostega indukcijskega grelnika

Za izdelavo peči boste potrebovali naslednje materiale in orodja:

• spajkalnik;
• spajka;
• tekstolitna plošča.
• mini vrtalnik.
• radioelementi.
• termalna pasta.
• kemični reagenti za jedkanje plošč.

Dodatni materiali in njihove značilnosti:

1. Za izdelavo tuljave, ki bo oddajala izmenično magnetno polje, potrebno za ogrevanje, je treba pripraviti kos bakrene cevi s premerom 8 mm in dolžino 800 mm.
2. Zmogljivi močnostni tranzistorji so najdražji del domače indukcijske nastavitve. Za montažo vezja frekvenčnega generatorja je potrebno pripraviti 2 takšna elementa. Za te namene so primerni tranzistorji blagovnih znamk: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Pri izdelavi vezja se uporabljata 2 enaka od navedenih tranzistorjev z učinkom polja.
3. Za izdelavo nihajnega vezja bodo potrebni keramični kondenzatorji z zmogljivostjo 0,1 mF in delovno napetostjo 1600 V. Da bi v tuljavi nastal izmenični tok velike moči, je potrebnih 7 takšnih kondenzatorjev.
4. Med delovanjem takšne indukcijske naprave se bodo poljski tranzistorji zelo segreli in če nanje niso pritrjeni radiatorji iz aluminijeve zlitine, potem po nekaj sekundah delovanja pri največji moči ti elementi odpovejo. Namestitev tranzistorjev na hladilnike naj bo skozi tanko plast termične paste, sicer bo učinkovitost takšnega hlajenja minimalna.
5. Diode, ki se uporabljajo v indukcijskem grelniku, morajo biti izjemno hitrega delovanja. Najbolj primerne za to vezje, diode: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Upori, ki se uporabljajo v vezju 3: 10 kOhm z močjo 0,25 W - 2 kos. in moč 440 ohmov - 2 vata. Zener diode: 2 kos. z delovno napetostjo 15 V. Moč zener diod mora biti najmanj 2 vata. Z indukcijo se uporablja dušilka za priključitev na izhodne moči tuljave.
7. Za napajanje celotne naprave boste potrebovali napajalno enoto z zmogljivostjo do 500. W. in napetostjo 12 - 40 V. To napravo lahko napajate iz avtomobilskega akumulatorja, vendar pri tej napetosti ne boste mogli dobiti najvišjih odčitkov moči.

Sam postopek izdelave elektronskega generatorja in tuljave traja malo časa in se izvaja v naslednjem zaporedju:

1. Iz bakrene cevi je izdelana spirala s premerom 4 cm. Za izdelavo spirale je treba bakreno cev naviti na palico z ravno površino s premerom 4 cm. Spirala mora imeti 7 zavojev, ki se ne smejo dotikati. .Montažni obroči so spajkani na 2 konca cevi za povezavo s tranzistorskimi radiatorji.
2. Tiskano vezje je izdelano po shemi. Če je mogoče napajati polipropilenske kondenzatorje, bo naprava zaradi dejstva, da imajo takšni elementi minimalne izgube in stabilno delovanje pri velikih amplitudah napetostnih nihanj, delovala veliko bolj stabilno. Kondenzatorji v vezju so nameščeni vzporedno in tvorijo nihajno vezje z bakreno tuljavo.
3. Ogrevanje kovine se pojavi znotraj tuljave, potem ko je vezje priključeno na napajanje ali baterijo. Pri segrevanju kovine je treba zagotoviti, da ni kratkega stika vzmetnih navitij. Če se segrete kovine dotaknete 2 obratov tuljave hkrati, potem tranzistorji takoj odpovejo.

Funkcije delovanja

Domača montaža grelnika je le polovica uspeha

Enako pomembno je pravilno delovanje nastale strukture. Na začetku vsaka taka naprava predstavlja določeno nevarnost, saj ne more samostojno nadzorovati stopnje segrevanja hladilne tekočine. V zvezi s tem vsak grelec zahteva določeno izboljšavo, to je namestitev in priključitev dodatnih krmilnih in avtomatskih naprav.

V zvezi s tem vsak grelec zahteva določeno izboljšavo, to je namestitev in priključitev dodatnih krmilnih in avtomatskih naprav.

Najprej je izhod cevi opremljen s standardnim naborom varnostnih naprav - varnostnim ventilom, manometrom in napravo za odzračevanje zraka. Ne smemo pozabiti, da bodo indukcijski grelniki vode normalno delovali le, če obstaja prisilno kroženje vode.Gravitacijski tok bo zelo hitro privedel do pregrevanja elementa in uničenja plastične cevi.

Da bi se izognili takšnim situacijam, je v grelnik nameščen termostat, povezan z napravo za izklop v sili. Izkušeni inženirji elektrotehnike v ta namen uporabljajo termostate s temperaturnimi senzorji in releji, ki izklopijo vezje, ko hladilna tekočina doseže nastavljeno temperaturo.

Za domače modele je značilna precej nizka učinkovitost, saj je namesto prostega prehoda na poti vode ovira v obliki žičnih delcev. Skoraj v celoti pokrivajo cev, kar povzroča povečan hidravlični upor. V nujnih primerih so možne poškodbe in zlom plastike, po kateri bo vroča voda zagotovo povzročila kratek stik. Običajno se ti grelniki uporabljajo v majhnih prostorih kot dodatni ogrevalni sistem v hladni sezoni.

Uporaba indukcijskih tuljav namesto tradicionalnih grelnih elementov v ogrevalni opremi je omogočila znatno povečanje učinkovitosti enot z manjšo porabo električne energije. Indukcijski grelniki so se pojavili v prodaji relativno nedavno, poleg tega po precej visokih cenah. Zato obrtniki te teme niso pustili brez pozornosti in so ugotovili, kako narediti indukcijski grelnik iz varilnega pretvornika.