Como fazer um aquecedor por indução com um inversor de solda com suas próprias mãos

Caldeiras de aquecimento por indução são dispositivos que têm uma eficiência muito alta. Eles podem reduzir significativamente o custo da eletricidade em comparação com os aparelhos tradicionais equipados com elementos de aquecimento.

Modelos de produção industrial não são baratos. No entanto, qualquer mestre doméstico que possua um conjunto simples de ferramentas pode fazer um aquecedor por indução com suas próprias mãos. Para ajudá-lo, oferecemos uma descrição detalhada do princípio de operação e montagem de um aquecedor eficaz.

O princípio de operação do aquecedor de indução

O aquecimento por indução não é possível sem o uso de três elementos principais:

• indutor;
• gerador;
• elemento de aquecimento.

O indutor é uma bobina, geralmente feita de fio de cobre, com sua ajuda para gerar um campo magnético. Um alternador é usado para produzir um fluxo de alta frequência a partir de um fluxo de rede elétrica residencial padrão a uma frequência de 50 Hz.

Um objeto metálico capaz de absorver energia térmica sob a influência de um campo magnético é usado como elemento de aquecimento. Se você combinar esses elementos corretamente, poderá obter um dispositivo de alto desempenho, perfeito para aquecer um líquido de refrigeração e aquecimento doméstico.

Usando um gerador, uma corrente elétrica com as características necessárias é fornecida ao indutor, ou seja, em uma bobina de cobre. Ao passar por ele, um fluxo de partículas carregadas forma um campo magnético.

O princípio de operação de aquecedores de indução é baseado na ocorrência de correntes elétricas no interior de condutores que aparecem sob a influência de campos magnéticos

A peculiaridade do campo é que ele tem a capacidade de alterar a direção das ondas eletromagnéticas em altas frequências. Se um objeto metálico for colocado nesse campo, ele começará a aquecer sem contato direto com o indutor sob a influência das correntes de Foucault criadas.

A corrente elétrica de alta frequência vinda do inversor para a bobina de indução cria um campo magnético com um vetor de ondas magnéticas em constante mudança. O metal colocado neste campo aquece rapidamente

A falta de contato nos permite reduzir as perdas de energia durante a transição de um tipo para outro, o que explica o aumento da eficiência das caldeiras de indução.

Para aquecer a água do circuito de aquecimento, basta garantir o contato com um aquecedor de metal. Freqüentemente, um tubo de metal é usado como elemento de aquecimento, através do qual uma corrente de água é simplesmente passada. A água resfria o aquecedor simultaneamente, o que aumenta significativamente sua vida útil.

Um eletroímã de um dispositivo de indução é obtido enrolando um fio em torno de um núcleo de ferroímã. A bobina de indução resultante aquece e transfere calor para o corpo aquecido ou para o líquido de refrigeração próximo através do trocador de calor

Vantagens e desvantagens do dispositivo

As vantagens do aquecedor de indução por vórtice são muitas. Este é um esquema simples para fabricação independente, maior confiabilidade, alta eficiência, custos de energia relativamente baixos, vida útil longa, baixa probabilidade de avarias, etc.

A produtividade do dispositivo pode ser significativa, unidades deste tipo são usadas com sucesso na indústria metalúrgica. Pela velocidade de aquecimento do líquido de arrefecimento, dispositivos deste tipo competem com confiança com as caldeiras elétricas tradicionais, a temperatura da água no sistema atinge rapidamente o nível necessário.

Durante o funcionamento da caldeira de indução, o aquecedor vibra levemente. Essa vibração sacode o sedimento de calcário e outros possíveis contaminantes das paredes do tubo de metal; portanto, esse dispositivo raramente precisa de limpeza. Obviamente, o sistema de aquecimento deve ser protegido contra esses contaminantes usando um filtro mecânico.

Uma bobina de indução aquece o metal (tubo ou pedaços de fio) colocado dentro dela usando correntes parasitas de alta frequência; o contato é opcional

O contato constante com a água minimiza a probabilidade de queima do aquecedor, o que é um problema bastante comum para caldeiras tradicionais com elementos de aquecimento. Apesar da vibração, a caldeira funciona extremamente silenciosamente; não é necessário isolamento acústico adicional no local da instalação.

As caldeiras de indução ainda são boas porque quase nunca vazam, se apenas a instalação do sistema for feita corretamente. Esta é uma qualidade muito valiosa para aquecimento elétrico, pois elimina ou reduz significativamente a probabilidade de situações perigosas.

A ausência de vazamentos se deve ao método sem contato de transferir energia térmica para o aquecedor. Usando a tecnologia descrita acima, o líquido de arrefecimento pode ser aquecido quase ao estado de vapor.

Isso fornece convecção térmica suficiente para estimular o movimento eficiente do líquido de refrigeração através dos tubos. Na maioria dos casos, o sistema de aquecimento não precisa ser equipado com uma bomba de circulação, embora tudo dependa das características e do layout de um sistema de aquecimento específico.

As vezes bomba de circulação necessário. A instalação do dispositivo é relativamente fácil. Embora isso exija algumas habilidades na instalação de eletrodomésticos e tubos de aquecimento. Mas este dispositivo conveniente e confiável tem uma série de desvantagens que também devem ser consideradas.

Por exemplo, a caldeira aquece não apenas o líquido de refrigeração, mas também todo o espaço de trabalho ao seu redor. É necessário selecionar uma sala separada para esse agregado e remover todos os objetos estranhos dele. Para uma pessoa, uma longa estadia nas proximidades de uma caldeira de trabalho também pode ser insegura.

Aquecedores de indução requerem corrente elétrica para operar. Os equipamentos caseiros e de fábrica são conectados a uma rede CA doméstica

Para a operação do dispositivo requer eletricidade. Em áreas onde não há acesso livre a esse benefício da civilização, uma caldeira de indução será inútil. E onde frequentes interrupções na eletricidade são observadas, isso demonstra baixa eficiência. Se o dispositivo for manuseado sem cuidado, pode ocorrer uma explosão.

Se o líquido de refrigeração estiver superaquecido, ele se transformará em vapor. Como resultado, a pressão no sistema aumentará acentuadamente, o que os tubos simplesmente não podem suportar e quebrarão. Portanto, para a operação normal do sistema, o dispositivo deve estar equipado com pelo menos um manômetro e, melhor ainda - um dispositivo de desligamento de emergência, um controlador de temperatura, etc.

Tudo isso pode aumentar significativamente o custo de uma caldeira de indução caseira. Embora o dispositivo seja considerado quase silencioso, esse nem sempre é o caso. Alguns modelos, por várias razões, ainda podem produzir algum ruído. Para um dispositivo fabricado de forma independente, a probabilidade de tal resultado aumenta.

No projeto de aquecedores de indução de fábrica e domésticos, praticamente não há componentes de desgaste. Eles servem por um longo tempo e funcionam perfeitamente

Passos caseiros

Fazer você mesmo esse dispositivo não é tão difícil. Para fazer isso, você precisará de:

1. Faça um elemento de aquecimento.
2. Faça uma bobina indutora de fio de cobre.
3. Pegue um alternador pronto.
4. Conecte o aquecedor com bobina ao sistema de aquecimento.
5. Conecte a bobina ao gerador.
6. Conecte a energia ao sistema.
7. Faça um teste para verificar o funcionamento da unidade.

Nos modelos industriais, um tubo de metal com paredes espessas é usado como aquecedor, mas é muito difícil e não faz muito sentido fornecer energia suficiente para que um dispositivo caseiro aqueça esse elemento. Uma bobina de indução pode aquecer qualquer metal, portanto o aquecedor pode ser modificado.

Os modelos industriais de caldeiras de indução são equipados com um elemento de aquecimento feito de um tubo grosso de metal.Em casa, copiar esse agregado é difícil

Um pedaço de tubo de plástico é usado como alojamento para um aquecedor de indução de um inversor de solda. O diâmetro deve ser ligeiramente maior que os tubos de aquecimento. O comprimento do tubo para o aquecedor pode ser de aproximadamente um metro, o diâmetro interno pode variar entre 50-80 mm.

Para conectar o aquecedor ao sistema, instale adaptadores nas partes inferior e superior do alojamento. A parte inferior do tubo deve ser fechada com uma grade e, em seguida, um enchimento composto por pequenas partículas de metal é colocado dentro do corpo. Você pode obter enchimento, por exemplo, de arame, barra, tubo de metal estreito, etc.

O comprimento dos segmentos pode variar arbitrariamente. Na maioria das vezes, são utilizados fios de aço com um diâmetro de 6-8 mm, que são simplesmente cortados em pedaços pequenos. Alguns mestres recomendam cortá-lo em hastes longas de aproximadamente 90 cm, ou seja, quase ao longo do comprimento do aquecedor.

Para a carcaça do elemento de aquecimento da caldeira de indução que fabricamos, você precisará de um tubo de plástico largo, com cerca de 50 mm de diâmetro

Quanto maior a resistência magnética do aço do qual o fio é fabricado, melhor será o aquecimento. Dependendo do tamanho dessas peças, também é selecionada uma malha de proteção, que é montada na parte inferior do gabinete. O material de enchimento é preenchido ou colocado em um tubo até o topo. Depois disso, a parte superior também é coberta com uma rede.

O diagrama permite que você tenha uma idéia de como conectar uma bobina de indução ao aquecedor da caldeira e à máquina de solda

Assim, um aquecedor caseiro para uma caldeira de indução parece um tubo grosso de plástico, recheado com pedaços de metal e fechado nos dois lados com uma grade. Acima e abaixo do aquecedor, existem adaptadores para conexão ao circuito de aquecimento. O tubo de polímero para o aquecedor deve ter paredes suficientemente grossas.

Além disso, qualquer plástico para esses fins não é adequado, o material deve tolerar os efeitos de um aquecimento bastante forte e, ao mesmo tempo, não emitir substâncias perigosas na atmosfera ou no líquido de arrefecimento. Agora você deve fazer uma grade de indução. Para fazer isso, pegue um fio de cobre e enrole-o diretamente no corpo do aquecedor.

Em alguns modelos de aquecedores de indução caseiros, em vez de um tubo de plástico, é usado um tubo de cobre estreito. Essa não é a melhor opção, pois não será fácil dobrar esse elemento em uma espiral.

Quanto mais voltas de fio, melhor. Acredita-se que a bobina de indução deva ter pelo menos 90 voltas. O indutor é enrolado no tubo com muita força, não deve haver folga entre as curvas.

Para enrolamento, é adequado um fio isolado de cobre de 1-1,5 mm. Um cabo mais grosso não é necessário aqui, uma vez que também complicará o trabalho no enrolamento, será mais difícil organizar as bobinas de perto.

Esse esquema ajudará a conectar a bobina indutora à máquina de solda do inversor corretamente; se isso for feito incorretamente, a bobina se transformará em um eletroímã (+)

A presença de lacunas pode levar ao ruído devido à vibração, que acompanha a operação de uma unidade desse tipo. Com o tempo, essa situação pode levar à destruição do isolamento, o que causará um circuito entre as curvas.

Acima e abaixo, além dos adaptadores, os batentes devem ser instalados. Eles são necessários para fornecer a oportunidade, se necessário, de desligar a água no circuito de aquecimento.

Ao instalar o aquecedor, lembre-se de que sua extremidade inferior deve ser direcionada ao tubo de retorno, projetado para coletar o líquido de refrigeração sistema de aquecimento de tubo duplo. A maneira mais fácil de obter um gerador de campo alternado é levar um inversor da máquina de solda.

Os contatos da bobina de indução são conectados aos polos do inversor.Assim que a fonte de alimentação for conectada à unidade e incluída na rede, uma caldeira de indução doméstica começará a funcionar.

Para a fabricação de um dispositivo desse tipo, mesmo uma máquina de solda barata é adequada, por exemplo, um modelo de fabricação chinesa que permite ajustar a força da corrente, começando no nível de 10 A. Um sensor regulador de temperatura deve ser instalado próximo ao adaptador na alimentação. O inversor de solda é conectado através deste termostato.

Nas saídas, os diodos retificadores devem ser instalados. Para fazer isso, você terá que abrir o corpo da máquina de soldar e soldar os fios na saída e conectá-los aos diodos. Se você conectar diretamente sem diodos, uma corrente de tensão retificada fluirá para o enrolamento e a bobina funcionará como um eletroímã, não como um indutor.

Para criar uma espiral de indução, recomenda-se o uso de um fio de cobre com uma seção transversal de 1,5 mm em uma bainha isolante confiável; é necessário fazer cerca de 90 voltas

Algumas máquinas de solda modernas possuem um sensor de toque que inicia quando o eletrodo toca a superfície de trabalho. Esse momento deve ser levado em consideração para que o sensor funcione no momento certo ou não afete a operação de uma caldeira doméstica.

Se um mestre inexperiente tiver problemas com a alteração da máquina de soldar, é melhor ele procurar aconselhamento profissional.

Para a fabricação de uma caldeira de indução com suas próprias mãos, você pode levar qualquer máquina de solda com características adequadas. Se necessário, o dispositivo pode ser utilizado novamente para soldagem

Se tudo for feito corretamente, a máquina de solda poderá ser usada para a finalidade a que se destina no futuro. Será necessário dessoldar os condutores com diodos e remontar. Sob a influência da corrente alternada de alta frequência, uma bobina de indução criará um campo magnético.

O metal dentro da caixa de polímero começará a aquecer e transferir o calor para a água que circula pelo circuito de aquecimento. O dispositivo precisará de apenas alguns minutos para aquecer o líquido de refrigeração.

A localização do aquecedor por indução deve ser selecionada corretamente. A unidade deve estar localizada 800 mm abaixo do teto e pelo menos 300 mm deve separá-la das paredes e dos móveis.

Algumas palavras sobre segurança

Caldeiras de indução caseiras geralmente não são equipadas com sistemas de controle e proteção, o que as torna inseguras. Portanto, antes de ligar a unidade, verifique se a cavidade da caixa está cheia de líquido de arrefecimento.

Se a caixa de polímeros do aquecedor for submetida a aquecimento constante sem lavar com o transportador de calor, ela simplesmente derreterá, às vezes isso leva não apenas à deformação do aquecedor, mas também a seus danos completos.

Unidades deste tipo são frequentemente usadas para incandescência e fundição de metais. As altas temperaturas de um aquecedor de indução requerem atenção cuidadosa à segurança.

Cair de uma carga de metal quente de um corpo fundido também pode ser perigoso. Nesse caso, você terá que desmontar quase completamente o dispositivo e criar um novo elemento de aquecimento para ele.

A conexão à fonte de alimentação deve ser realizada através de um cabo separado da blindagem. Obviamente, é necessário selar cuidadosamente todos os contatos com isolamento. O inversor da máquina de solda também precisa ser aterrado, este é um ponto importante para a segurança.

Nesse caso, você precisa de um cabo com uma seção transversal de pelo menos quatro milímetros. Alguns especialistas recomendam dar preferência a um cabo de seis milímetros. Para evitar o superaquecimento de um aquecedor de indução caseiro devido à falta de água no sistema, é recomendável instalar uma válvula de sobrepressão na entrada do aquecedor.

Um dispositivo de aquecimento por indução ocupa relativamente pouco espaço, mas precisa ser colocado a uma certa distância do teto, paredes, móveis etc.

Um dispositivo caseiro desse tipo, não equipado com equipamento de proteção especial, é um objeto potencialmente perigoso que requer monitoramento constante. Portanto, você deve gastar um pouco mais de dinheiro, mas compre os dispositivos necessários.

Ao mesmo tempo, não custa nada avaliar os custos, talvez a compra de uma caldeira de indução pronta não custe muito mais. Os dispositivos industriais geralmente são equipados com toda a proteção necessária.

Recursos e tecnologia de fabricação passo a passo de outra versão de uma caldeira de indução caseira para o sistema de aquecimento dado aqui.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Clipe # 1. Visão geral dos princípios do aquecimento por indução:

Clipe # 2. Uma opção interessante para a fabricação de um aquecedor por indução:

Para instalar um aquecedor por indução, você não precisa obter permissão das autoridades reguladoras, os modelos industriais desses dispositivos são completamente seguros, são adequados para uma casa particular e para um apartamento comum. Mas os proprietários de unidades caseiras não devem esquecer a segurança.

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