Індукційні нагрівачі: будова та принцип роботи, схема виготовлення своїми руками
Індукційний нагрівач можна встановлювати в квартирі, для цього не потрібно ніяких узгоджень і пов’язаних з ними витрат і клопоту. Достатньо бажання господаря. Проект підключення потрібно тільки теоретично. Це і стало однією з причин популярності індукційних нагрівачів, навіть незважаючи на пристойну вартість електроенергії.
Індукційний спосіб нагріву
Індукційний нагрів — це нагрівання змінним електромагнітним полем провідника, поміщеного в це поле. У провіднику виникають вихрові струми (струми Фуко), які і нагрівають його. По суті справи — це трансформатор, первинна обмотка — це котушка, яка називається індуктором, а вторинна обмотка — це вкладка або короткозамкнутая обмотка. Тепло не підводиться до вкладки, а генерується в ній самій блукаючими струмами. Все, що оточує її, залишається холодним, що є певною перевагою пристроїв такого роду.
Тепло у вкладці розподіляється нерівномірно, а тільки в поверхневих шарах і далі за обсягом поширюється за рахунок теплопровідності матеріалу вкладки. Причому з підвищенням частоти змінного магнітного поля глибина проникнення зменшується, а інтенсивність збільшується.
Для роботи індуктора з частотою більшою, ніж в мережі (50 Гц), застосовуються транзисторні або тиристорні перетворювачі частоти. Тиристорні перетворювачі дозволяють отримувати частоти до 8 КГц, транзисторні — до 25кГц. Схеми їх підключення можна знайти легко.
Плануючи установку систем опалення у власному будинку або на дачі, окрім інших варіантів на рідкому або твердому паливі, необхідно розглянути варіант із застосуванням індукційного нагріву котла. З таким опаленням економити на електроенергії не вдасться, але відсутні небезпечні для здоров’я речовини.
Принцип роботи індуктора
Основне призначення індуктора — вироблення теплової енергії за рахунок електричної без використання теплоелектронагрівачів принципово іншим способом.
Типовий індуктор складається з наступних основних деталей і пристроїв:
-
генератор змінного струму — пристрій для зміни мережевої частоти в більш високу, яка транслюється на котушку;
- індуктор — котушка, в якій індукується змінне магнітне поле;
- нагрівальний елемент — металевий предмет, в якому під впливом електромагнітного поля виникають вихрові струми, які і нагрівають провідник.
Пристрій нагрівального приладу
Основні елементи індукційного нагрівача для опалювальної системи.
- Сталевий дріт діаметром 5-7 мм.
- Труба з пластика з товстою стінкою. Внутрішній діаметр не менше 50 мм і довжина підбирається за місцем установки.
- Мідна емальований дріт для котушки. Розміри підбираються залежно від потужності пристрою.
- Сітка з нержавіючої сталі.
- Зварювальний інвертор.
Порядок виготовлення індукційного котла
варіант перший
Сталевий дріт порубати на відрізки довжиною не більше 50 мм. Рубаною дротом заповнити пластикову трубу. торці заглушити дротяною сіткою для запобігання висипання дроту.
На кінцях труби встановити перехідники від пластикової труби до розміру труби в місці підключення нагрівача.
Мідним емальованим дротом намотати обмотку на корпусі нагрівача (пластиковій трубі). Для цього знадобиться близько 17 метрів дроту: кількість витків — 90, зовнішній діаметр труби близько 60 мм: 3,14 х 60 х90 = 17 (метрів). Довжину уточніть додатково, коли буде точно відомий зовнішній діаметр труби.
Пластикову трубку, а тепер уже індукційний котел, врізати в трубопровід в вертикальному положенні.
Підключити котел до инвертору, необхідно заповнити систему теплоносієм і можна включати.
варіант другий
Конструкція індукційного нагрівача з зварювального інвертора за цим варіантом більш складна, вимагає певних навичок і умінь працювати своїми руками, однак, вона більш ефективна. Принцип той же — індукційний нагрів теплоносія.
Для початку потрібно виготовити сам індукційний нагрівач — котел. Для цього знадобляться дві трубки різного діаметру, які вставляються одна в іншу з зазором між ними близько 20 мм. Довжина трубок від 150 до 500 мм, в залежності від передбачуваної потужності індукційного нагрівача. Потрібно вирізати два кільця відповідно зазору між трубками і приварити їх герметично по торцях. Вийшла ємність тороидальной форми.
Залишається вварити в зовнішню стінку вхідні (нижню) трубку по дотичній до корпусу і верхню (вихідну) трубку паралельно вхідний на протилежному боці тороида. Розмір трубок — за розміром труб опалювальної системи. Розташування вхідного і вихідного патрубків по дотичній, забезпечить циркуляцію теплоносія по всьому об’єму котла без утворення застійних зон.
Другий крок — створення обмотки. Емальований мідний дріт потрібно намотувати вертикально, пропускаючи його всередину і піднімаючи вгору по зовнішньому контуру корпусу. І так 30-40 витків, утворюючи тороидальную котушку. У такому варіанті нагріватися буде одночасно вся поверхня котла, таким чином, значно підвищуючи його продуктивність і ефективність.
Виготовити зовнішній корпус обігрівача з непровідних матеріалів, використавши, наприклад, пластикову трубу великого діаметру або банальне пластикове відро, якщо буде достатньо його висоти. Діаметр зовнішнього корпусу повинен забезпечувати вихід патрубків котла збоку. Забезпечити дотримання правил електробезпеки по всій схемі підключення.
Корпус котла відокремити від зовнішнього корпусу утеплювачем, можна використовувати як сипучий термоізоляційний матеріал (керамзит), так і плитковий (изовер, маніпулюють тощо). Цим запобігають втрати тепла в атмосферу від конвекції.
Залишається заповнити систему своїм теплоносієм і під’єднати індукційний нагрівач з зварювального інвертора.
такий котел абсолютно не вимагає втручання і може працювати 25 і більше років без ремонту, оскільки в конструкції відсутні рухомі частини, а в схемі підключення передбачено використання автоматичного управління.
варіант третій
Це, навпаки, найпростіший варіант обігріву житла, що здійснюється своїми руками. На вертикальній частині труби системи опалення потрібно вибрати пряма ділянка довжиною не менше метра і очистити його від фарби наждачним шкіркою. Потім цю ділянку труби ізолювати 2-3 шарами електротехнічної тканини або щільною склотканини. Після цього емальованим мідним дротом намотати індукційну котушку. Ретельно ізолювати всю схему підключення.
Залишається тільки підключити зварювальний інвертор і насолоджуватися теплом у своїх оселях.
Зверніть увагу на кілька моментів.
- Небажано встановлювати такий обігрівач в житлових кімнатах, де найчастіше перебувають люди. Справа в тому, що електромагнітне поле поширюється не тільки всередині котушки, а й в навколишньому просторі. Щоб переконатися в цьому, досить скористатися звичайним магнітом. Потрібно взяти його в руку і підійти до котушки (котла). Магніт почне відчутно вібрувати і тим сильніше, чим ближче котушка. Тому краще використовувати котел в нежитлової частини будинку або квартири.
- Встановлюючи котушку на трубі, переконайтеся, що на цій ділянці системи опалення теплоносій природним чином тече вгору, щоб не створювати противотока, інакше система взагалі не буде працювати.
Можна запропонувати багато варіантів застосування індукційного нагріву в житло. Наприклад, в системі гарячого водопостачання можна взагалі відмовитися від подачі гарячої води, підігріваючи її на виходах з кожного крана. Однак, це тема для окремого розгляду.
Кілька слів про безпеку при використанні індукційних нагрівачів зі зварювальним інвертором:
- для забезпечення електробезпеки необхідно ретельно ізолювати струмопровідні елементи конструкцій по всій схемі підключення;
- індукційний нагрівач рекомендується тільки для закритих систем опалення, в яких циркуляція забезпечується водяним насосом;
- рекомендується розміщувати індукційну систему на відстані не менше 30 см від стін і меблів і в 80 сантиметрах від підлоги або стелі;
- щоб убезпечити роботу системи потрібно оснастити систему манометром, аварійним клапаном і пристроєм автоматичного регулювання.
- встановити пристрій для стравлювання повітря з системи опалення щоб уникнути утворення повітряних пробок.
ККД індукційних котлів і нагрівачів близька до 100%, при цьому потрібно враховувати, що втрати електроенергії в зварювальних інверторах і проводці, так чи інакше, повертаються до споживача у вигляді тепла.
Перш ніж приступати до виготовлення індукційної системи, подивіться технічні дані промислових зразків. Це допоможе визначитися з вихідними даними саморобної системи.
Бажаємо успіхів у творчості і праці на самого себе!
