Provizorní indukční ohřívač vířivých proudů ze svařovacího invertoru

Nákup dílů z Aliexpressu

Spotřebiče, které vytápějí elektřinou, a nikoli plynem, jsou bezpečné a pohodlné. Tyto ohřívače neprodukují saze ani zápach, ale spotřebovávají velké množství elektrické energie. Dobrým nápadem je vyrobit si vlastní indukční ohřívač. Ušetříte tak peníze a přispějete do rodinného rozpočtu. Existuje mnoho jednoduchých schémat, podle kterých si můžete induktor sestavit sami.

Pro snazší pochopení obvodů a správné sestavení návrhu je vhodné nahlédnout do historie elektřiny. Metody ohřevu kovových konstrukcí pomocí cívek s elektromagnetickým proudem jsou široce využívány v oblasti. průmyslová výroba domácích spotřebičů - kotle, ohřívače a sporáky. Ukázalo se, že si můžete vyrobit funkční a odolný indukční ohřívač vlastníma rukama.

Jak zařízení fungují

Jak zařízení fungují

Slavný britský vědec z 19. století Faraday strávil devět let výzkumem přeměny magnetických vln na elektřinu. V roce 1931 byl konečně učiněn objev zvaný elektromagnetická indukce. Vinutí drátu v cívce s magnetickým kovovým jádrem uprostřed vytváří magnetické pole se střídavým proudem. Jádro je zahříváno vířivými proudy.

Faradayův objev se uplatnil jak v průmyslu, tak při konstrukci domácích motorů a elektrických ohřívačů. První tavírna založená na induktoru vířivých proudů byla otevřena v roce 1928 v Sheffieldu. Později se stejný princip používal pro vytápění továren a pro ohřev vody a kovových povrchů, znalci sestavovali induktory vlastníma rukama.

Schéma tehdejšího zařízení je platné i dnes. Klasickým příkladem je indukční kotel, který se skládá z:

• kovové jádro;
• bydlení;
• tepelná izolace.

Vlastnosti obvodu pro zrychlení proudové frekvence jsou následující:

• průmyslová frekvence 50 Hz není vhodná pro domácí zařízení;
• přímé připojení induktoru k síti způsobí šum a slabé zahřívání;
• Účinného ohřevu je dosaženo při frekvenci 10 kHz.

Sestavení schématu

Sestavit indukční ohřívač vlastníma rukama může každý člověk obeznámený s fyzikálními zákony. Složitost zařízení se liší v závislosti na stupni vzdělání a zkušenostech řemeslníka.

Existuje mnoho videonávodů, podle kterých je možné vytvořit efektivní zařízení. Téměř vždy je nutné použít následující základní komponenty:

• Ocelový drát o průměru 6-7 mm;
• Měděný drát pro indukční cívku;
• Kovové pletivo (pro uchycení drátu uvnitř těla);
• adaptéry;
• bytové trubky (plastové nebo ocelové);
• vysokofrekvenční měnič.

To postačí k tomu, abyste vlastnoručně sestavili indukční cívku, která je srdcem průtokového ohřívače. Po přípravě potřebných prvků Můžete přejít přímo k procesu výroby zařízení:

• drát nakrájejte na 6-7 cm dlouhé úseky;
• Vnitřek trubky zakryjte kovovým pletivem a vyplňte drátem až po vrchol;
• podobně zakryjte otvor trubky z vnější strany;
• cívky nejméně 90krát měděný drát přes plastový kryt cívky;
• vložte konstrukci do topného systému;
• k připojení cívky k elektřině použijte měnič.

Indukční kotel lze snadno sestavit pomocí podobného algoritmu, který vyžaduje

• řezat polotovary z ocelových trubek o rozměrech 25 × 45 mm se stěnou o tloušťce nejvýše 2 mm;
• svařte je dohromady s menšími průměry;
• přivařte na konce železné kryty a vyvrtejte otvory pro závitová pouzdra;
• vyrobte držák pro indukční varnou desku svařením dvou úhelníků na jedné straně;
• vložte varnou desku do držáku a připojte ji ke zdroji napájení;
• přidejte do systému teplonosnou kapalinu a zapněte ohřev.

Mnoho induktorů pracuje s výkonem maximálně 2 - 2,5 kW. Tyto ohřívače jsou určeny pro prostor o rozloze 20 - 25 m².

Pokud se generátor používá v autoservisu, lze jej připojit ke svářečce, ale je důležité vzít v úvahu určité nuance:

• Je zapotřebí střídavý proud, nikoli stejnosměrný jako u měniče. Svářečku je třeba zkontrolovat, zda se na ní nenachází místa, kde napětí není přímé.
• Počet závitů většího drátu se přizpůsobí matematickým výpočtem.
• Bude nutné chlazení provozních prvků.

Princip indukčního ohřevu

Nejprve si vysvětlíme, jak fungují elektrické indukční ohřívače. Střídavý proud protékající cívkami vytváří kolem cívky elektromagnetické pole. Je-li uvnitř vinutí umístěno magnetické kovové jádro, zahřívá se vířivými proudy generovanými polem. To je princip.

Samotné topné těleso se nazývá induktor a je hlavní součástí instalace. U topných kotlů se jedná o ocelovou trubku s proudícím chladicím médiem uvnitř, zatímco u sporáků se jedná o plochou spirálu, co nejblíže varné desce, jak je znázorněno na fotografii níže.

Druhá část indukčního ohřívače je obvodDruhou částí indukčního ohřívače je obvod, který zvyšuje frekvenci proudu. Je to proto, že napětí je na úrovni při komerční frekvenci 50 Hz není pro provoz těchto zařízení vhodný. Pokud je induktor připojen přímo k síti, silně bzučí a špatně se zahřívá jádro i vinutí. Aby bylo možné účinně přeměnit elektrickou energii na teplo a plně ji přenést na kov, je třeba zvýšit frekvenci alespoň na 10 kHz, což elektrický obvod splňuje.

Jaké jsou skutečné výhody indukčních kotlů oproti kotlům TEN a elektrodovým kotlům:

1. Část, která ohřívá vodu, je jednoduchý kus trubky, který není zapojen do elektrochemických procesů (jako u elektrodových generátorů tepla). Životnost induktoru je proto omezena pouze výkonem cívky a může být až 10-20 let.
2. Ze stejného důvodu je prvek stejně dobře "přátelský" se všemi druhy teplonosných kapalin - vodou, nemrznoucí směsí a dokonce i strojním olejem, není v tom žádný rozdíl.
3. Vnitřní části induktoru se během provozu neškálují.

Výhody a nevýhody indukčních ohřívačů vody

Zařízení má poměrně jednoduchou konstrukci a nevyžaduje žádné zvláštní dokumenty pro schválení použití a instalaci. Indukční ohřívač vody se vyznačuje vysokou účinností a optimální uživatelskou spolehlivostí. Při použití jako kotle pro vytápění není třeba instalovat ani čerpadlo, protože voda proudí potrubím díky konvekci (kapalina se při zahřátí prakticky mění v páru).

Zařízení má také řadu výhod, kterými se liší od ostatních typů ohřívačů vody. Indukční ohřívač:

V indukčních ohřívačích se voda ohřívá díky potrubí, kterým protéká, zatímco voda se ohřívá indukčním proudem vytvářeným cívkou.

• Takové zařízení je mnohem levnější než jeho protějšky a lze jej snadno sestavit svépomocí;
• Zcela tichý (ačkoli cívka při provozu vibruje, tyto vibrace nejsou pro člověka vnímatelné);
• Při provozu vibruje, takže se na jeho stěnách neusazují nečistoty a vodní kámen, a není je proto třeba čistit;
• má tepelný generátor, který lze snadno utěsnit díky jeho principu fungování: teplonosné médium je uvnitř topného prvku a energie je do topného tělesa přenášena prostřednictvím elektromagnetického pole, nejsou zapotřebí žádné kontakty; proto nejsou zapotřebí žádná pryžová těsnění, průchodky nebo jiné prvky, které se mohou rychle poškodit nebo unikat;
• V generátoru tepla není co rozbít, protože voda je ohřívána obyčejným potrubím, které se na rozdíl od topného tělesa nemůže poškodit nebo vyhořet;

Je třeba si také uvědomit, že údržba indukčního ohřívače bude mnohem levnější než údržba kotle nebo plynového kotle. Zařízení má minimum dílů, které téměř nikdy neselžou.

Navzdory mnoha výhodám má indukční ohřívač také řadu nevýhod:

• První a pro majitele nejbolestivější je účet za elektřinu; jednotku nelze označit za úspornou, takže jakmile ji budete používat, budete muset zaplatit slušnou částku;
• Za druhé, zařízení se velmi zahřívá a zahřívá nejen sebe, ale i okolí, takže je lepší nedotýkat se těla tepelného generátoru, když je v provozu;
• Za třetí - zařízení má extrémně vysokou účinnost a odvod tepla, takže při jeho použití nezapomeňte nainstalovat teplotní čidlo, jinak by systém mohl explodovat.

Výhody indukčních jednotek

Mezi nesporné výhody tohoto typu zařízení pro vytápění domu patří následující vlastnosti:

• hospodárnost - přeměna elektrické energie na tepelnou probíhá téměř beze ztrát;
• Snadné použití - u jednotek tohoto typu není nutná stálá údržba;
• kompaktní rozměry - indukční ohřívače vody jsou malé a lze je instalovat do topného systému v téměř každé místnosti;
• Tichý provoz - toto zařízení je tiché a během provozu nezpůsobuje žádný hluk;
• Dlouhá životnost - indukční jednotky jsou odolné a mohou pracovat 30 let i déle;
• Vysoká míra šetrnosti k životnímu prostředí - žádné škodlivé emise během provozu zařízení, není nutný komín zařízení a organizace ventilačního systému.

Mnozí se domnívají, že indukční kotle jsou mnohem výhodnější než jiné možnosti vytápění domu. V porovnání se zařízeními vybavenými topnými tělesy je doba ohřevu těchto jednotek téměř dvakrát kratší. Díky neustálé cirkulaci a vibracím kapaliny se v potrubí a uvnitř jednotky netvoří vodní kámen, což výrazně usnadňuje údržbu a péči o topný systém.

Vzhled indukčních kotlů

Tento typ zařízení má však i některé nevýhody. A za hlavní nevýhodu lze označit to, že indukční zařízení je poměrně nákladné z hlediska nákladů. Takové topidlo pro vytápění domu si však můžete zkusit vyrobit sami.

Tip. S určitými dovednostmi a technickými znalostmi je možné sestavit indukční ohřívač pro dům vlastníma rukama. Než však přistoupíte k montáži zařízení, měli byste nejprve skutečně zhodnotit své schopnosti a zkušenosti s tvorbou takových jednotek, protože jejich výroba není tak snadná.

Možnosti pro domácí zařízení

Na internetu je k dispozici dostatečné množství různých návrhů vytvořených pro různé účely. Vezměte si indukční ohřívač malých rozměrů, vyrobený z 250-500W počítačového zdroje. Model na obrázku je vhodný do garáže nebo autoservisu k tavení hliníkových, měděných a mosazných tyčí.

Kvůli nízkému výkonu však není vhodný pro vytápění prostor. Na internetu jsou k dispozici dvě skutečné varianty, jejichž testy a provoz jsou natočeny na video:

• Ohřívač vody z polypropylenových trubek napájený svařovacím invertorem nebo indukčním vařičem;
• ocelový kotel s ohřevem ze stejné varné desky.

Podívejme se nyní blíže na to, jak se indukční ohřívače vyrábějí vlastníma rukama, a hlavně - jak pak fungují.

Výroba topného tělesa z trubky

Pokud jste o tomto tématu hustě hledali informace, pravděpodobně jste na tento design narazili, protože mistr zveřejnil jeho sestavení na populárním videozdroji YouTube. Poté se na mnoha stránkách objevily textové verze konstrukce tohoto induktoru ve formě návodu krok za krokem. Stručně řečeno, ohřívač se vyrábí takto:

1. Do polypropylenové trubky o průměru 40 mm a délce 50 cm zasuňte kovové kartáče na mytí nádobí (může být i sekaný drát - tyč). Měly by být magneticky přitahovány.
2. K potrubí jsou připájeny kohouty se závity pro připojení k topné síti.
3. Z vnější strany je podél pláště nalepeno 4-5 tyčí z textolitu. Kolem nich se omotá drát se skleněnou izolací o průřezu 1,7-2 mm², který se používá při svařování transformátorů.
4. Varná deska se demontuje a "původní" plochý induktor se odstraní. Místo něj je připojeno podomácku vyrobené trubkové topení.

Jak lze snadno uhodnout, roli topného prvku zde hrají kovové kartáčky, které jsou ve střídavém magnetickém poli cívky. Pokud spustíte varnou desku na maximum a současně budete improvizovaným bojlerem propouštět tekoucí vodu, podaří se ji ohřát o 15-20 °C, což ukázaly testy jednotky.

Vzhledem k tomu, že většina indukčních vařičů má výkon 2-2,5 kW, může generátor tepla vytápět maximálně 25 m² podlahové plochy. Existuje způsob, jak zvýšit teplo připojením induktoru ke svářečce, ale to má svá úskalí:

1. Cívka dodává stejnosměrný proud a vy potřebujete střídavý proud. Pro připojení indukčního ohřívače bude nutné stroj rozebrat a na schématu vyznačit body, kde napětí ještě není usměrněno.
2. Je třeba použít větší průřez drátu a vypočítat počet závitů. Alternativně měděný drát Ø1,5 mm ve smaltované izolaci.
3. Je nutné zajistit chlazení prvku.

Autor ve svém videu níže předvádí funkčnost indukčního ohřívače vody. Testy ukázaly, že jednotka vyžaduje úpravu, ale konečný výsledek bohužel není znám. Zdá se, že řemeslník nechal projekt nedokončený.

Ze svařovacího invertoru

Nejjednodušší cenově dostupnou možností je vyrobit indukční ohřívač pomocí svařovacího invertoru:

1. Za tímto účelem vezměte polymerovou trubku, jejíž stěny musí být silné. Na koncích namontujte 2 ventily a připojte rozvod.
2. Do potrubí vložíme kousky kovového drátu (o průměru 5 mm) a namontujeme horní ventil.
3. Dále proveďte 90 otáček kolem trubky s měděným drátem a získáme induktor. Topným tělesem je trubka, jako generátor používáme svářečku.
4. Zařízení by mělo být v režimu střídavého proudu s vysokou frekvencí.
5. Připojte měděný drát k pólům svářečky a zkontrolujte provoz.

Při provozu induktoru vznikne magnetické pole a vířivé proudy rozžhaví sekaný drát, což způsobí, že voda v polymerové trubce začne vřít.

Pokyny pro výrobu

Výkresy

Obrázek 1. schéma indukčního ohřívače

Obrázek 2. zařízení.

Obrázek 3. Schéma jednoduchého indukčního ohřívače

K výrobě ohřívače jsou zapotřebí následující materiály a nástroje:

• pájka;
• pájka;
• deska z textolitu.
• mini vrtačka.
• rádiové prvky.
• termální pasta.
• chemická činidla pro leptání desky.

Doplněk materiály a jejich vlastnosti:

1. Pro výrobu cívky, která bude vyzařovat střídavé magnetické pole potřebné pro ohřev, je třeba připravit kus měděné trubky o průměru 8 mm a délce 800 mm.
2. Výkonové tranzistory jsou nejdražší součástí domácí indukční jednotky. Pro sestavení obvodu frekvenčního generátoru je třeba připravit 2 z těchto prvků. Vhodné tranzistory pro tento účel jsou IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Při výrobě obvodu jsou použity 2 stejné z uvedených tranzistorů.
3. K vytvoření oscilačního obvodu budou zapotřebí keramické kondenzátory s kapacitou 0,1 mF a provozním napětím 1600 V. Aby cívka mohla vyrábět střídavý proud o vysokém výkonu, je zapotřebí 7 těchto kondenzátorů.
4. Při provozu tohoto indukčního zařízení se polní tranzistory velmi zahřívají, a pokud k nim nejsou připojeny chladiče z hliníkové slitiny, dojde k jejich poruše již po několika sekundách provozu při maximálním výkonu. Při montáži tranzistorů na chladiče je nutné použít tenkou vrstvu tepelné pasty, jinak bude účinnost chlazení zanedbatelná.
5. Diody použité v indukčním ohřívači musí být vždy ultrarychlé. Nejvhodnější diody pro tento obvod jsou MUR-460; UF-4007; HER - 307.
6. Rezistory, které jsou použity v obvodu 3: 10 kOhm s výkonem 0,25 W - 2 ks a 440 Ohm s výkonem 2 W. Stabilitrony: 2 kusy s provozním napětím 15 V. Výkon stabilitronů musí být nejméně 2 W. Pro připojení k napájecím vodičům cívky se používá indukční tlumivka.
7. K napájení celé jednotky je třeba napájecí zdroj s kapacitou až 500. W a napětí 12 až 40 V. Tuto jednotku lze napájet z autobaterie, ale při tomto napětí není možné získat nejvyšší hodnoty výkonu.

Samotný proces výroby elektronického generátoru a cívky zabere trochu času a probíhá v tomto pořadí:

1. Cívka o průměru 4 cm je vyrobena z měděné trubky. Pro výrobu cívky musíte měděnou trubičku namotat na tyč s rovným povrchem o průměru 4 cm. Cívka by měla mít 7 závitů, které se nesmí vzájemně dotýkat. Dva konce trubice by měly být připájeny upevňovacími kroužky pro připojení k chladičům tranzistorů.
2. Deska s plošnými spoji je vyrobena podle schématu zapojení. Pokud jsou k dispozici polypropylenové kondenzátory, bude zařízení mnohem stabilnější, protože mají minimální ztráty a pracují stabilně při vyšších amplitudách napětí. Kondenzátory v obvodu jsou instalovány paralelně a tvoří s měděnou cívkou oscilační obvod.
3. Po připojení obvodu ke zdroji napájení nebo baterii se kov uvnitř cívky zahřívá. Při zahřívání kovu je třeba dbát na to, aby nedošlo ke zkratu vinutí pružiny. Pokud se zahřátý kov dotkne dvou závitů cívky současně, tranzistory okamžitě selžou.

Speciální funkce

Vlastní montáž topného tělesa je jen polovinou úspěchu.

Neméně důležité je správné fungování výsledné konstrukce. Zpočátku představuje každý takový spotřebič určité riziko, protože není schopen sám regulovat úroveň topného média. Každý ohřívač proto vyžaduje určité úpravy, tj. instalaci a připojení dalších řídicích a automatických zařízení.

Každé topné těleso proto musí projít určitou přestavbou, tj. musí být instalována a připojena další řídicí a automatická zařízení.

Především je výstupní potrubí vybaveno standardizovanou sadou bezpečnostních zařízení, jako je pojistný ventil, manometr a odvzdušňovací zařízení. Je třeba mít na paměti, že indukční ohřívače vody fungují správně pouze tehdy, pokud je zajištěna nucená cirkulace vody. Gravitační okruh velmi rychle způsobí přehřátí prvku a zničení plastové trubky.

Aby se takovým situacím předešlo, je v ohřívači instalován termostat, který je připojen k zařízení pro nouzové vypnutí. Zkušení elektrikáři používají termostaty s teplotními čidly a relé, které vypnou obvod, když voda dosáhne nastavené teploty.

Podomácku vyrobené konstrukce jsou poměrně neúčinné, protože místo volného průchodu brání vodě částečky drátu. Téměř úplně blokují potrubí, což způsobuje zvýšený hydraulický odpor. V nestandardních situacích může dojít k poškození nebo roztržení plastu a horká voda pak určitě způsobí zkrat. Tato topidla se obvykle používají v malých místnostech jako doplňkový systém vytápění v chladném období.

Použití indukčních cívek namísto tradičních topných těles v topných zařízeních umožnilo výrazně zvýšit účinnost zařízení při nižší spotřebě elektrické energie. Indukční ohřívače jsou na trhu poměrně krátkou dobu a za poměrně vysokou cenu. Proto řemeslníci nenechali toto téma bez povšimnutí a vymysleli způsoby, jak ze svařovacího invertoru vyrobit indukční ohřívač.