Myšlienka zahrievania kovu pomocou Foucaultových vírivých prúdov vzrušených elektromagnetickým poľom cievky nie je v žiadnom prípade nová. Dlhodobo sa úspešne používa v priemyselných taviacich peciach, kovárskych dielňach, domácich vykurovacích zariadeniach - kachle a elektrické kotly. Tie sú dosť drahé, takže domáci remeselníci neopúšťajú pokusy o indukčný ohrievač vody vlastnými rukami. Našou úlohou je zvážiť realizovateľné možnosti pre domáce zariadenia a zistiť, či ich možno použiť na vykurovanie domu.
O princípe induktívneho zahrievania
Najprv vysvetlime, ako fungujú elektrické indukčné ohrievače. Striedavý prúd prechádzajúci cez zákruty cievky vytvára okolo nej elektromagnetické pole. Ak do vinutia vložíte jadro magnetizačného kovu, zahrieva sa vírivé prúdy, ktoré sa vyskytujú pod vplyvom poľa. To je celý princíp.
Dôležitá podmienka. Na zahriatie kovového jadra musí byť cievka napájaná striedavým prúdom, ktorý mení frekvenciu znamienka a poľa poľa vysokou frekvenciou. Pri aplikácii na jednosmerné vinutie získate obyčajný elektromagnet.
Samotný vykurovací prvok sa nazýva induktor a je hlavnou súčasťou inštalácie. Vo vykurovacích kotloch je to oceľová rúra s chladiacim médiom, ktoré prúdi dovnútra, a v peciach je to plochá špirála čo najbližšie k varnej doske, ako je znázornené na fotografii nižšie.
Druhou časťou indukčného ohrievača je obvod, ktorý zvyšuje frekvenciu prúdu. Faktom je, že napätie s priemyselnou frekvenciou 50 Hz je nevhodné na prevádzku takýchto zariadení. Ak induktor pripojíte priamo k sieti, začne jadro bzučať a slabo zahriať a spolu s vinutiami. Na účinnú premenu elektriny na teplo a jej úplnú premenu na kov je potrebné zvýšiť frekvenciu na minimálne 10 kHz, čo robí elektrický obvod.
Aké sú skutočné výhody indukčných kotlov oproti vykurovacím a elektródovým kotlom:
- Časť vykurovacej vody je jednoduchý kus potrubia, ktorý sa nezúčastňuje na elektrochemických procesoch (ako v generátorových tepelných generátoroch). Preto je životnosť induktora obmedzená iba výkonom cievky a môže trvať 10 až 20 rokov.
- Z rovnakého dôvodu je prvok rovnako „priateľský“ so všetkými typmi chladiacich médií - vodou, nemrznúcou zmesou a dokonca aj strojovým olejom, nie je rozdiel.
- Vnútri induktora nie je počas prevádzky meradlo.
Poznámka. S indukčnými kotlami je veľa mýtov. Napríklad predajcovia tvrdia, že sú o 10 - 20% hospodárnejšie ako iné elektrické ohrievače, hoci v skutočnosti je účinnosť všetkých elektrických kotlov 98%. Zoznam výhod je obmedzený na tri vyššie uvedené položky, zvyšok je reklama.
Možnosti domáceho zariadenia
Na internete existuje dostatočný počet rôznych vzorov vytvorených na rôzne účely. Vezmite indukčný malý ohrievač vyrobený z napájacieho zdroja počítača s výkonom 250 - 500 wattov. Model zobrazený na fotografii je pre pána v garáži alebo v autoservise užitočný na tavenie hliníka, medi a mosadze.
- ohrievač vody z polypropylénového potrubia poháňaný zváracím invertorom alebo indukčným kuchynským panelom;
- oceľový kotol vyhrievaný z tej istej varnej dosky.
Referencie. Existujú aj iné, úplne domáce vzory, v ktorých remeselníci zostavujú frekvenčné meniče od nuly. Vyžaduje si to však znalosti a zručnosti v oblasti rádiového inžinierstva, preto ich nebudeme brať do úvahy, ale jednoducho poskytneme príklad takejto schémy.
Teraz sa bližšie pozrieme na to, ako vyrábať indukčné ohrievače vlastnými rukami, a čo je najdôležitejšie, ako potom fungujú.
Vyrábame vykurovacie teleso z potrubia
Ak ste boli zaneprázdnení hľadaním informácií o tejto téme, pravdepodobne ste narazili na tento návrh, pretože majster uverejnil svoje zhromaždenie v populárnom video zdroji YouTube. Potom mnoho stránok zverejnilo textové verzie výroby tohto induktora vo forme inštrukcií krok za krokom. Stručne povedané, ohrievač sa vykonáva takto:
- Vo vnútri rúry vyrobenej z polypropylénu s priemerom 40 mm a dĺžkou 50 cm narazia kovové kefy na umývanie riadu (nasekaným drôtom môže byť drôtená tyč). Musí ich priťahovať magnet.
- Ohyby so závitmi sa spájajú s potrubím na pripojenie k vykurovacej sieti.
- Vonku je pozdĺž tela prilepených 4 až 5 ks DPS. Sú navinuté drôtom s prierezom 1,7–2 mm² so sklenenou izoláciou, ktorý sa používa vo zváracích transformátoroch.
- Varná doska sa rozloží a "natívny" induktor v tvare plochého tvaru sa rozloží. Namiesto toho je pripojený domáci ohrievač z potrubia.
Ako možno hádajte, úlohu zohrievacieho prvku tu hrajú kovové kefy umiestnené v striedavom magnetickom poli cievky. Ak varnú dosku spustíte na maximum pri tečúcej vode cez provizórny kotol, môžete ju zahriať na 15–20 ° C, ako ukázali testy jednotky.
Pretože výkon väčšiny indukčných varných dosiek leží v rozmedzí 2–2,5 kW, je pomocou generátora tepla možné vykurovať miestnosti s celkovou plochou najviac 25 m². Existuje spôsob, ako zvýšiť zahrievanie pripojením induktora na zvárací stroj, existujú však určité ťažkosti:
- Striedač generuje jednosmerný prúd, ale potrebujete striedavý prúd. Na pripojenie indukčného ohrievača sa musí prístroj rozobrať a nájsť v obvodoch, kde napätie ešte nebolo upravené.
- Je potrebné vziať drôt väčšieho prierezu a pomocou výpočtu zvoliť počet závitov. Prípadne medený drôt Ø 1,5 mm v smaltovanej izolácii.
- Bude potrebné usporiadať chladenie prvku.
Autor demonštruje výkonnostný test indukčného ohrievača vody vo svojom videu, ktoré je uvedené nižšie. Testy ukázali, že jednotka potrebuje vylepšenie, ale konečný výsledok, žiaľ, nie je známy. Zdá sa, že remeselník projekt nedokončil.
Ako zostaviť indukčný kotol
V tomto prípade nie je potrebné rozoberať lacný čínsky sporák. Spodným riadkom je zváranie nádrže kotla podľa jeho veľkosti, vedené postupnými pokynmi:
- Zoberte oceľovú profilovú rúrku 20 x 40 mm s hrúbkou steny 2 mm a odrežte z nej polotovary po šírke panelu.
- Rúry zvarte po celej dĺžke, spájajte menšie strany.
- Horné a spodné konce na koncoch pevne privarte železné kryty. V nich urobte otvory a nainštalujte závitové rúry.
- Pripevnite 2 rohy k jednej zo strán tak, aby vytvorili poličku pre indukčný sporák.
- Jednotku natrite sprejom odolným voči teplu. Proces montáže je podrobnejšie znázornený na videu.
Konečná montáž a uvedenie do prevádzky spočíva v namontovaní kotla na stenu a jeho vložení do vykurovacieho systému. Varná doska sa vkladá do hniezda z rohov na zadnej strane nádrže a je pripojená k elektrickej sieti. Zostáva naplniť systém chladiacim médiom, odvzdušniť vzduch a zapnúť ohrev induktora.
Tu čelíte rovnakému problému, aký sa stretol s predchádzajúcim modelom. Indukčné vykurovanie bude nepochybne fungovať, ale jeho výkon 2,5 kW je dostatočný na to, aby v chladnom počasí vyhrial niekoľko malých miestností. Na jeseň a na jar, keď teplota neklesne pod nulu, bude môcť domáci kotol vykurovať plochu 35 - 40 m². Ako sa správne pripojiť k systému, pozri nasledujúce video:
Závery a odporúčania
Úmyselne sme navrhli možnosti pre indukčné ohrievače vody jednoduchého dizajnu, aby si každý mohol vyrobiť takúto jednotku sám.Otázkou však zostáva, či podnikať a stráviť svoj vlastný čas. V tejto súvislosti existuje niekoľko objektívnych hľadísk:
- Je nepravdepodobné, že by používatelia, ktorí sa neovládajú v elektrotechnike a rádiovom inžinierstve, dosiahli zvýšenie vykurovacieho výkonu nad 2,5 kW. Aby ste to dosiahli, budete musieť zostaviť obvod frekvenčného meniča.
- Účinnosť induktora nie je vyššia ako účinnosť ostatných elektrických kotlov. Zostavenie ohrievača s ohrievacími prvkami je však oveľa jednoduchšie.
- Ak doma nemáte indukčný panel, budete si ho musieť kúpiť približne na 80 rokov. e) Toľko lacných čínskych výrobkov v internetových obchodoch. Za rovnaké peniaze sa predávajú hotové elektródové kotly s kapacitou do 10 kW.
- Elektrické sporáky sú vybavené automatickými bezpečnostnými zariadeniami, ktoré vypínajú domáci spotrebič po 1 alebo 2 hodinách prevádzky. To je počas prevádzky nepohodlné.
- Ak z rôznych dôvodov chladiaca kvapalina vytiekla z domáceho generátora tepla, kúrenie sa nezastaví. Je plná ohňa.
Samozrejme, môžete to urobiť bez drahých nákupov, dôkladne porozumieť dizajnu a vytvoriť indukčný ohrievač od nuly. Nebudete však môcť robiť všetko zadarmo, pretože budete musieť kúpiť príslušenstvo pre okruh. Pripomíname, že bonusy z takejto vykurovacej jednotky sú malé, takže je nepraktické vážne sa zaoberať jej výrobou, aby sa vykuroval súkromný dom.