Как да направите индукционен нагревател със собствените си ръце от заваръчен инвертор

Индукционните отоплителни котли са устройства, които имат много висока ефективност. Те могат значително да намалят цената на електроенергията в сравнение с традиционните уреди, оборудвани с нагревателни елементи.

Моделите за промишлено производство не са евтини. Въпреки това, всеки домашен майстор, който притежава прост набор от инструменти, може да направи индукционен нагревател със собствените си ръце. За да му помогнем, предлагаме подробно описание на принципа на работа и сглобяване на ефективен нагревател.

Принципът на работа на индукционния нагревател

Индукционното отопление не е възможно без използването на три основни елемента:

• бобина;
• генератор;
• нагревателен елемент.

Индукторът е намотка, обикновено изработена от медна тел, с нейна помощ генерира магнитно поле. Алтернатор се използва за производство на високочестотен поток от обикновен домашен електрически поток с честота 50 Hz.

Като нагревателен елемент се използва метален предмет, способен да абсорбира топлинна енергия под въздействието на магнитно поле. Ако комбинирате правилно тези елементи, можете да получите високоефективно устройство, което е идеално за загряване на течна охлаждаща течност и отопление на дома.

С помощта на генератор към индуктора се подава електрически ток с необходимите характеристики, т.е. върху медна намотка При преминаване през него поток от заредени частици образува магнитно поле.

Принципът на работа на индукционните нагреватели се основава на появата на електрически токове вътре в проводниците, които се появяват под въздействието на магнитни полета

Особеността на полето е, че има способността да променя посоката на електромагнитните вълни при високи честоти. Ако в това поле се постави метален предмет, той ще започне да се нагрява без директен контакт с индуктора под въздействието на създадените вихрови токове.

Високочестотният електрически ток, идващ от инвертора към индукционната намотка, създава магнитно поле с постоянно променящ се вектор на магнитни вълни. Поставеният в това поле метал загрява бързо

Липсата на контакт ни позволява да направим загубите на енергия по време на прехода от един тип към друг незначителни, което обяснява повишената ефективност на индукционните котли.

За загряване на водата за отоплителния кръг е достатъчно да се осигури контактът му с метален нагревател. Често метална тръба се използва като нагревателен елемент, през който просто преминава поток от вода. Водата едновременно охлажда нагревателя, което значително увеличава експлоатационния му живот.

Електромагнит на индукционно устройство се получава чрез навиване на жица около феромагнетична сърцевина. Получената индукционна намотка се загрява и предава топлина на нагрятото тяло или на близката охлаждаща течност чрез топлообменника

Предимства и недостатъци на устройството

"Плюсовете" на вихровия индукционен нагревател са много. Това е проста схема за независимо производство, повишена надеждност, висока ефективност, сравнително ниски разходи за енергия, дълъг живот, ниска вероятност от повреди и т.н.

Производителността на устройството може да бъде значителна, единици от този тип успешно се използват в металургичната промишленост. Чрез скоростта на загряване на охлаждащата течност, устройства от този тип уверено се конкурират с традиционните електрически котли, температурата на водата в системата бързо достига необходимото ниво.

По време на работа на индукционния котел нагревателят леко вибрира. Тази вибрация се отърсва от варовиковата утайка и други възможни замърсители от стените на металната тръба, поради което такова устройство рядко се нуждае от почистване. Разбира се, отоплителната система трябва да бъде защитена от тези замърсители с помощта на механичен филтър.

Индукционна намотка загрява метала (тръба или парчета тел), поставен вътре в него, използвайки високочестотни вихрови токове, контактът не е задължителен

Постоянният контакт с вода минимизира вероятността от изгаряне на нагревателя, което е доста често срещан проблем за традиционните котли с нагревателни елементи. Въпреки вибрациите, котелът работи изключително тихо, не е необходима допълнителна звукоизолация на мястото на монтаж.

Все още индукционните котли са добри с това, че почти никога не текат, ако само инсталирането на системата се извърши правилно. Това е много ценно качество за електрическо отопление, тъй като елиминира или значително намалява вероятността от опасни ситуации.

Отсъствието на течове се дължи на безконтактния метод за прехвърляне на топлинна енергия към нагревателя. Използвайки описаната по-горе технология, охлаждащата течност може да се нагрее почти до състояние на пара.

Това осигурява достатъчно термична конвекция, за да се стимулира ефективното движение на охлаждащата течност през тръбите. В повечето случаи отоплителната система не трябва да бъде снабдена с циркулационна помпа, въпреки че всичко зависи от характеристиките и разположението на определена отоплителна система.

понякога циркулационна помпа нуждае. Инсталирането на устройството е сравнително лесно. Въпреки че това ще изисква някои умения за инсталиране на електрически уреди и тръби за отопление. Но това удобно и надеждно устройство има редица недостатъци, с които също трябва да се съобразявате.

Например, котелът загрява не само охлаждащата течност, но и цялото работно пространство около него. Необходимо е да изберете отделна стая за такъв агрегат и да премахнете всички чужди предмети от него. За човек дългият престой в непосредствена близост до работещ бойлер също може да бъде опасен.

Индукционните нагреватели изискват електрически ток за работа. Както домашното, така и фабричното оборудване са свързани към домакинска мрежа за променлив ток

За работата на устройството изисква електричество. В райони, където няма свободен достъп до тази полза от цивилизацията, индукционният котел ще бъде безполезен. И когато се наблюдават чести прекъсвания в електричеството, това ще демонстрира ниска ефективност. Ако с устройството се работи небрежно, може да възникне експлозия.

Ако охлаждащата течност е прегрята, тя ще се превърне в пара. В резултат на това налягането в системата ще се увеличи рязко, което тръбите просто не могат да издържат и ще се счупят. Следователно, за нормална работа на системата, устройството трябва да бъде оборудвано с поне манометър, а още по-добре - устройство за аварийно изключване, регулатор на температурата и т.н.

Всичко това може значително да увеличи цената на домашен индукционен котел. Въпреки че устройството се счита за почти безшумно, това не винаги е така. Някои модели, поради различни причини, все още могат да издават шум. За устройство, направено независимо, вероятността от такъв резултат се увеличава.

В дизайна както на фабричните, така и на домашните индукционни нагреватели, практически няма компоненти за износване. Те служат дълго време и работят безупречно

Домашни стъпки

Да направите сами такова устройство не е толкова трудно. За да направите това, ще ви трябва:

1. Направете нагревателен елемент.
2. Направете индуктивна бобина от медна тел.
3. Вземете готов алтернатор.
4. Свържете нагревателя с серпентина към отоплителната система.
5. Свържете намотката към генератора.
6. Свържете захранването към системата.
7. Направете тестов старт, за да проверите работата на устройството.

В индустриалните модели метална тръба с дебели стени се използва като нагревател, но е много трудно и няма много смисъл да се осигури достатъчна мощност за домашно устройство, което да загрява такъв елемент. Индукционната бобина може да нагрее всеки метал, така че нагревателят може да бъде модифициран.

Промишлените модели на индукционни котли са оборудвани с нагревателен елемент, изработен от дебела метална тръба.Вкъщи копирането на такъв агрегат е трудно

Парче пластмасова тръба се използва като корпус за индукционен нагревател от заваръчен инвертор. Той трябва да е с малко по-голям диаметър от тръбите за отопление. Дължината на тръбата за нагревателя може да бъде приблизително един метър, вътрешният диаметър може да варира между 50-80 мм.

За да свържете нагревателя към системата, инсталирайте адаптери в долната и горната част на корпуса. Долната част на тръбата трябва да бъде затворена с решетка, след това вътре в тялото се поставя пълнител, състоящ се от малки метални частици. Можете да получите пълнител, например, от тел, щанга, тясна метална тръба и т.н.

Дължината на сегментите може да варира произволно. Най-често за това се използва стоманена тел с диаметър 6-8 мм, която просто се нарязва на малки парчета. Някои майстори препоръчват да го режете на дълги пръти с приблизително 90 см, т.е. почти по дължината на нагревателя.

За корпуса на нагревателния елемент на индукционния котел, който направихме сами, ще ви трябва широка пластмасова тръба с диаметър около 50 мм.

Колкото по-високо е магнитното съпротивление на стоманата, от която е направена жицата, толкова по-добре ще се нагрява. В зависимост от размера на тези парчета се избира и защитна мрежа, която се монтира в долната част на кутията. Пълнителят се пълни или се полага в тръба до самия връх. След това горната част също е покрита с мрежа.

Диаграмата ви позволява да получите представа как да свържете индукционна намотка към нагревателя на котела и към заваръчната машина

По този начин, домашен нагревател за индукционен котел изглежда като дебела пластмасова тръба, пълнена с парчета метал и затворена от двете страни с решетка. Над и под нагревателя има адаптери за свързване към отоплителния кръг. Полимерната тръба за нагревателя трябва да има достатъчно дебели стени.

В допълнение, всяка пластмаса за тези цели не е подходяща, материалът трябва да толерира ефектите от доста силно нагряване и в същото време да не отделя никакви опасни вещества в атмосферата или охлаждащата течност. Сега трябва да направите индукционна решетка. За да направите това, вземете медна жица и я навийте директно върху тялото на нагревателя.

В някои модели домашни индукционни нагреватели вместо пластмасова тръба се използва тясна медна тръба. Това не е най-добрият вариант, тъй като няма да е лесно да сгънете такъв елемент в спирала.

Колкото повече завои на тел, толкова по-добре. Смята се, че индукционната намотка трябва да има най-малко 90 оборота. Индукторът е навит върху тръбата много плътно, не трябва да има празнина между завоите.

За навиване е подходяща медна изолация от 1-1,5 мм. Тук не е необходим по-дебел кабел, тъй като това също ще усложни работата по намотката, ще бъде по-трудно да подредите намотките отблизо.

Тази схема ще помогне за правилното свързване на индукторната намотка към инверторната заваръчна машина правилно, ако това се извърши неправилно, бобината ще се превърне в електромагнит (+)

Наличието на пропуски може да доведе до шум, дължащ се на вибрации, което придружава работата на такова устройство. С течение на времето тази ситуация може да доведе до унищожаване на изолацията, което ще доведе до междуворотна верига.

Горе и отдолу, в допълнение към адаптерите, трябва да се монтират спирателни кранове. Те са необходими, за да осигурят възможност, ако е необходимо, да изключат водата в отоплителния кръг.

Когато инсталирате нагревателя, трябва да се помни, че долният му край трябва да бъде насочен към връщащата тръба, предназначена за събиране на охладената охлаждаща течност в двойна тръбна отоплителна система, Най-лесният начин да получите генератор на променливо поле е да вземете инвертор от заваръчната машина.

Контактите на индукционната намотка са свързани с полюсите на инвертора.Веднага след като захранването е свързано към устройството и то е включено в мрежата, домашен индукционен котел ще започне да работи.

За производството на такова устройство е подходящ дори и евтин заваръчен апарат, например модел, произведен от Китай, който ви позволява да регулирате силата на тока, започвайки от ниво от 10 А. В близост до адаптера на захранването трябва да бъде инсталиран сензор за регулиране на температурата. Заваръчният инвертор е свързан чрез този термостат.

На изходите трябва да се монтират изправителни диоди. За да направите това, ще трябва да отворите тялото на заваръчната машина и да спойкате проводниците към изхода, след което да ги прикрепите към диодите. Ако свържете без диоди директно, тогава ток на изправен напрежение ще потече към намотката и бобината ще работи като електромагнит, а не като индуктор.

За да създадете индукционна спирала, се препоръчва да използвате медна тел с напречно сечение 1,5 мм в надеждна изолационна обвивка, необходимо е да направите около 90 оборота

Някои съвременни заваръчни машини имат сензор за докосване, който се стартира, когато електродът докосне работната повърхност. Този момент трябва да се вземе предвид, така че сензорът да работи или в точното време, или да не влияе на работата на домашен котел.

Ако неопитен майстор има проблеми с промяната на заваръчната машина, за него е по-добре да потърси професионален съвет.

За производството на индукционен котел със собствените си ръце можете да вземете всяка машина за заваряване с подходящи характеристики. Ако е необходимо, устройството може да се използва отново за заваряване

Ако всичко е направено правилно, заваръчната машина може да се използва по предназначение в бъдеще. Ще бъде необходимо да се отварят проводниците с диоди и да се сглобяват отново. Под влияние на променлив ток с висока честота, индукционна намотка ще създаде магнитно поле.

Металът във вътрешността на полимерния корпус ще започне да се нагрява и прехвърля топлина към водата, която циркулира през отоплителния кръг. На устройството ще са необходими само няколко минути, за да загрее охлаждащата течност.

Местоположението на индукционния нагревател трябва да бъде избрано правилно. Устройството трябва да бъде разположено на 800 мм под тавана, а най-малко 300 мм трябва да го отделя от стените и мебелите.

Няколко думи за сигурността

Домашните индукционни котли обикновено не са оборудвани със системи за контрол и защита, което ги прави опасни. Ето защо, преди да включите устройството, трябва да се уверите, че кухината на корпуса е запълнена с течна охлаждаща течност.

Ако полимерният корпус на нагревателя е подложен на постоянно нагряване без измиване с топлоносителя, той просто ще се стопи, понякога това води не само до деформация на нагревателя, но и до пълното му увреждане.

От този тип агрегати често се използват за нажежаване и топене на метали. Високите температури от индукционен нагревател изискват внимателно внимание към безопасността.

Падането на горещ метален пълнител от разтопено тяло също може да бъде опасно. В този случай ще трябва почти напълно да разглобите устройството и да направите нов нагревателен елемент за него.

Свързването към захранването трябва да се извърши чрез отделен кабел от щита. Разбира се, необходимо е внимателно да запечатате всички контакти с изолация. Инверторът на заваръчната машина също трябва да бъде заземен, това е важна точка за безопасност.

В този случай се нуждаете от кабел със сечение най-малко четири милиметра. Някои експерти препоръчват да се даде предпочитание на шест милиметров кабел. За да се предотврати прегряване на домашен индукционен нагревател поради липсата на вода в системата, се препоръчва да се монтира клапан за свръхналягане на входа на нагревателя.

Индукционното отоплително устройство заема сравнително малко място, но трябва да бъде поставено на определено разстояние от тавана, стените, мебелите и т.н.

Домашно устройство от този тип, което не е оборудвано със специално защитно оборудване, е потенциално опасен обект, който изисква постоянно наблюдение. Ето защо трябва да похарчите малко повече пари, но да закупите необходимите устройства.

В същото време не вреди да прецените разходите, може би закупуването на готов индукционен котел няма да струва много. Индустриалните устройства обикновено са оборудвани с цялата необходима защита.

Характеристики и стъпка по стъпка технология на производство на друга версия на домашен индукционен котел за отоплителната система дадени тук.

Изводи и полезно видео по темата

Клип №1. Преглед на принципите на индукционно отопление:

Клип №2. Интересен вариант за производство на индукционен нагревател:

За да инсталирате индукционен нагревател, не е необходимо да получавате разрешение от регулаторните органи, индустриалните модели на такива устройства са напълно безопасни, те са подходящи за частна къща и за обикновен апартамент. Но собствениците на домашно приготвени единици не трябва да забравят за безопасността.

Моля, коментирайте материалите, които сме предложили за преглед. Задайте въпроси относно интересни или неясни точки. Може би имате собствен опит в изграждането или монтажа на индукционен котел? Можете да кажете и публикувате уникални снимки в секцията за коментари по-долу.