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

Индукционните отоплителни котли са устройства, които се характеризират с много висока ефективност. Те могат значително да намалят разходите за енергия в сравнение с традиционните устройства, 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 монтаж на ефективен нагревател.

Принцип на работа на индукционния нагревател

Индукционното отопление е невъзможно без използването на три основни елемента:

• индуктор;
• генератор;
• нагревателен елемент.

Индукторът е намотка, обикновено изработена от медна тел, която генерира магнитно поле. Алтернатор се използва за производство на високочестотен ток от стандартния битов електрически ток от 50 Hz.

Като нагревателен елемент се използва метален предмет, способен да абсорбира топлинна енергия под въздействието на магнитно поле. Ако свържете тези елементи правилно, можете да получите високоефективно устройство, което е идеално за отопление на охлаждащата течност и течност 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 възникването на електрически токове вътре в проводници, 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 някакъв метален предмет, той ще започне да се нагрява без пряк контакт с индуктора под въздействието на създадените вихрови токове.

Високочестотният електрически ток, подаван от инвертора към индукционната намотка, създава магнитно поле с постоянно променящ се вектор от магнитни вълни. Металът, поставен в това поле, се нагрява бързо

Липсата на контакт позволява да се направят загубите на енергия при прехода от един тип към друг незначителни, което обяснява повишената ефективност на индукционните котли.

За да загреете вода за отоплителния кръг, достатъчно е да осигурите контакта й с метален нагревател. Често като нагревателен елемент се използва метална тръба, през която просто преминава поток от вода. Водата едновременно охлажда нагревателя, което значително увеличава експлоатационния му живот.

Електромагнитът на индукционно устройство се получава чрез навиване на тел около феромагнитно ядро. Получената индукционна намотка се нагрява и предава топлина на нагрятото тяло или охлаждащата течност, протичаща наблизо през топлообменника

Предимства и недостатъци на устройството

Има много „предимства“ на вихровия индукционен нагревател. Това е проста схема за самостоятелно производство, повишена надеждност, висока ефективност, относително ниски разходи за енергия, дълъг експлоатационен живот, ниска вероятност от повреди и др.

Производителността на устройството може да бъде значителна, единици от този тип се използват успешно в металургичната промишленост. По отношение на скоростта на нагряване на охлаждащата течност устройствата 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 отърсва варовика и други възможни замърсители от стените на металната тръба, така че 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 нея, използвайки високочестотни вихрови токове, не е необходим контакт

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 шумоизолация на мястото на монтажа.

Друго хубаво нещо на индукционните котли е, че почти никога не текат, освен ако системата не е инсталирана правилно. Това е много ценно качество за електрическо отопление, тъй като елиминира или значително намалява вероятността от възникване на опасни ситуации.

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

Това осигурява достатъчна топлинна конвекция за насърчаване на ефективното движение на охлаждащата течност през тръбите. В повечето случаи няма да е необходимо отоплителната система да бъде оборудвана с циркулационна помпа, въпреки че всичко зависи от характеристиките и дизайна на конкретната отоплителна система.

Понякога циркулационна помпа необходимо. Инсталирането на устройството е сравнително лесно. Въпреки че това ще изисква известни умения за инсталиране на електрически уреди и отоплителни тръби.Но това удобно и надеждно устройство има редица недостатъци, които също трябва да се вземат предвид.

Например, котелът загрява не само охлаждащата течност, но и цялото работно пространство около него. Необходимо е да се отдели отделно помещение за такова устройство и да се премахнат всички чужди предмети от него. За човек престоят в непосредствена близост до работещ котел за дълго време също може да бъде опасен.

Индукционните нагреватели изискват електрически ток, за да работят. Както домашното, така и фабричното оборудване са свързани към битова AC мрежа

Устройството изисква електричество, за да работи. В райони, където няма свободен достъп до тази полза от цивилизацията, индукционният котел ще бъде безполезен. И дори когато има чести прекъсвания на захранването, той ще демонстрира ниска ефективност. Ако устройството се борави невнимателно, може да възникне експлозия.

Ако прегреете охлаждащата течност, 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 спукат. Следователно, за нормална работа на системата, устройството трябва да бъде оборудвано поне с манометър и още по-добре - устройство за аварийно изключване, термостат и др.

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

На практика няма износващи се компоненти в дизайна както на фабричните, така и на домашните индукционни нагреватели. Издържат дълго и работят безупречно

Домашни стъпки

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

1. Направете нагревателен елемент.
2. Направете индукторна бобина от медна тел.
3. Вземи си готов алтернатор.
4. Свържете нагревателя с намотката към отоплителната система.
5. Свържете бобината към генератора.
6. Свържете захранването към системата.
7. Направете пробно пускане, за да проверите работата на уреда.

В индустриалните модели като нагревател се използва метална тръба с дебели стени, но осигуряването на достатъчна мощност на домашно устройство за загряване на такъв елемент е много трудно и няма много смисъл. Индукционната намотка може да нагрява всеки метал, така че нагревателят може да бъде модифициран.

Индустриалните модели на индукционни котли са оборудвани с нагревателен елемент, изработен от дебела метална тръба. Трудно е да копирате такава единица у дома

Парче пластмасова тръба се използва като корпус за индукционен нагревател от заваръчен инвертор. Диаметърът му трябва да е малко по-голям от отоплителните тръби. Дължината на нагревателната тръба може да бъде приблизително един метър, вътрешният диаметър може да варира между 50-80 mm.

За да свържете нагревателя към системата, трябва да монтирате адаптери в долната и горната част на корпуса. Долната част на тръбата трябва да бъде покрита с решетка, след което вътре в тялото се поставя пълнител, състоящ се от малки метални частици. Можете да получите пълнител, например, от тел, прът, тясна метална тръба и др.

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

За тялото на нагревателния елемент на индукционен котел, който сте направили сами, ще ви трябва широка пластмасова тръба с диаметър около 50 mm

Колкото по-голямо е магнитното съпротивление на стоманата, от която е направена телта, толкова по-добре ще се нагрее. В зависимост от размера на тези парчета се избира защитна мрежа, която се монтира в долната част на корпуса. Пълнителят се излива или поставя в тръбата до самия връх. След това горната част също се покрива с мрежа.

Диаграмата ви позволява да получите представа как да свържете индукционната бобина към нагревателя на котела и към заваръчната машина

Така домашният нагревател за индукционен котел изглежда като дебела пластмасова тръба, натъпкана с парчета метал и затворена от двете страни с мрежа. Нагревателят има преходници отгоре и отдолу за свързване към отоплителния кръг. Полимерната тръба за нагревателя трябва да има доста дебели стени.

Освен това всяка пластмаса не е подходяща за тези цели; материалът трябва да издържа на въздействието на доста силна топлина и в същото време да не отделя никакви опасни вещества в атмосферата или охлаждащата течност. Сега трябва да направите индукционна скара. За да направите това, вземете меден проводник и го навийте директно върху тялото на нагревателя.

Някои модели домашни индукционни нагреватели използват тясна медна тръба вместо пластмасова тръба. Това не е най-добрият вариант, тъй като няма да е лесно правилно да навиете такъв елемент в спирала.

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

За намотката е подходящ изолиран меден проводник 1-1,5 mm.Тук не е необходим по-дебел кабел, тъй като ще усложни работата по навиването и ще бъде по-трудно да се позиционират завоите плътно.

Тази диаграма ще помогне за правилното свързване на индукторната бобина към инверторната заваръчна машина; ако се направи неправилно, бобината ще се превърне в електромагнит (+)

Наличието на пропуски може да доведе до шум поради вибрациите, които придружават работата на такова устройство. С течение на времето тази ситуация може да доведе до разрушаване на изолацията, което ще доведе до късо съединение между завъртанията.

В допълнение към адаптерите трябва да се монтират спирателни вентили отгоре и отдолу. Те са необходими, за да се осигури възможност, ако е необходимо, да се затвори водата в отоплителния кръг.

Когато монтирате нагревателя, не забравяйте, че долният му край трябва да бъде насочен към връщащата тръба, тръба, предназначена да събира охладената охлаждаща течност в двутръбна отоплителна система. Най-лесният начин да получите генератор на променливо поле е да вземете инвертор от машина за заваряване.

Контактите на индукционната намотка са свързани към полюсите на инвертора. Веднага след като към уреда се подаде захранване и се включи, домашният индукционен котел ще започне да работи.

За да направите такова устройство, дори евтина машина за заваряване е подходяща, например, модел на китайско производство, който ви позволява да регулирате силата на тока, започвайки от ниво 10 A. Сензорът за термостат трябва да се монтира близо до адаптера на доставката. Чрез този термостат се свързва заваръчният инвертор.

На изходите трябва да се монтират токоизправителни диоди. За да направите това, ще трябва да отворите тялото на заваръчната машина и да запоите проводниците към изхода, след което да ги свържете към диодите.Ако свържете директно без диоди, тогава към намотката ще тече ток с коригирано напрежение и намотката ще работи като електромагнит, а не като индуктор.

За да създадете индукционна спирала, се препоръчва да използвате медна жица с напречно сечение 1,5 mm в надеждна изолационна обвивка, трябва да направите около 90 завъртания

Някои съвременни заваръчни машини имат сензор за допир, който започва да работи в момента, в който електродът докосне работната повърхност. Тази точка трябва да се вземе предвид, така че сензорът или да се задейства в точния момент, или да не повлияе на работата на домашния котел.

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

За да направите 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 заваръчни работи.

Ако всичко е направено правилно, заваръчната машина може да се използва в бъдеще по предназначение. Ще е необходимо да разпоите проводниците с диодите и да ги сглобите отново. Когато е изложена на високочестотен променлив ток, индукционната бобина ще създаде магнитно поле.

Металът вътре в полимерния корпус ще започне да се нагрява и ще предава топлина на водата, която циркулира през отоплителния кръг. Устройството ще отнеме само няколко минути, за да загрее охлаждащата течност.

Местоположението на индукционния нагревател трябва да бъде избрано правилно. Устройството трябва да бъде разположено на 800 mm под нивото на тавана и трябва да бъде отделено от стените и мебелите с поне 300 mm.

Няколко думи за безопасността

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

Ако полимерното тяло на нагревателя е подложено на постоянно нагряване, без да се измива с охлаждаща течност, то просто ще се стопи, понякога това води не само до деформация на нагревателя, но и до пълното му увреждане.

Единици от този тип често се използват за нагряване и топене на метали. Високите температури, генерирани от индукционен нагревател, изискват внимателно отношение към проблемите на безопасността

Загубата на горещ метален пълнител от разтопеното тяло също може да бъде опасна. В този случай ще трябва почти напълно да демонтирате устройството и да направите нов нагревателен елемент за него.

Връзката към захранването се осъществява чрез отделен кабел от таблото. Разбира се, необходимо е внимателно да покриете всички контакти с изолация. Инверторът на заваръчната машина също трябва да бъде заземен, това е важен момент за осигуряване на безопасност.

В този случай ще ви е необходим кабел с напречно сечение най-малко четири милиметра. Някои експерти препоръчват да се даде предпочитание на кабел от шест милиметра. За да се предотврати прегряване на домашен индукционен нагревател поради липса на вода в системата, се препоръчва да се монтира клапан за свръхналягане на входа на нагревателя.

Индукционното нагревателно устройство заема относително малко място, но трябва да бъде поставено на определено разстояние от тавана, стените, мебелите и др.

Самоделно устройство от този тип, което не е оборудвано със специално защитно оборудване, е потенциално опасен обект, който изисква постоянно наблюдение. Следователно си струва да похарчите малко повече пари, но да закупите необходимите устройства.

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

Характеристики и поетапна технология на производство на друга версия на домашен индукционен котел за отоплителна система са дадени тук.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Преглед на принципите на индукционно нагряване:

Видео #2. Интересен вариант за изработка на индукционен нагревател:

За да инсталирате индукционен нагревател, не е необходимо да получавате разрешение от регулаторните органи, индустриалните модели на такива устройства са доста безопасни, те са подходящи както за частен дом, така и за обикновен апартамент. Но собствениците на домашни единици не трябва да забравят за предпазните мерки.

Моля, коментирайте материала, който предлагаме за преглед. Задавайте въпроси за интересни или неясни точки. Може би имате собствен опит в изграждането или монтажа на индукционен котел? Можете да споделяте и публикувате уникални снимки в блока за коментари по-долу.