Indukční ohřívač funguje interakcí vířivých proudů generovaných elektromagnetickým polem induktoru s kovovým povrchem. Existuje několik schémat pro výrobu indukčního ohřívače vlastníma rukama. Nejdostupnější z nich jsou konstrukce vyrobené z polypropylenových trubek a svařovacího invertoru.
Princip činnosti indukčního ohřívače
Když střídavý elektrický proud protéká cívkou induktoru, vytváří se kolem něj elektromagnetické pole. Když je kovové jádro s magnetickými vlastnostmi umístěno uprostřed cívky, jeho teplota stoupá. Toto indukční ohřev je jev způsobený vířivými proudy. Pozoruje se pouze tehdy, když je tlumivka napájena střídavým elektrickým proudem, který má dostatečnou frekvenci změn znaménka a směru. Když je na indukční část přiveden stejnosměrný proud, nedojde ke změně teploty jádra.
Na tomto principu je založena činnost induktoru pro ohřev obrobků. Hlavní součástí jednotky je ve většině případů spirální konfigurace vyrobená z kovu. U varných desek tuto roli hraje zploštělý prvek umístěný v krátké vzdálenosti od varné desky. Ve vytápěcím kotli hraje roli induktoru ocelová trubka naplněná chladicí kapalinou (její funkci plní kapalina).
Důležitými součástmi uvažované jednotky jsou alternátor a topný článek. První se používá k získání napájení dostatečně vysoké frekvence z typické bytové elektrické sítě 50 Hz. Druhým je kovová konstrukce schopná absorbovat teplo v poli. Generátor odesílá elektrický proud upravený na požadované parametry do induktoru (spirálového prvku). V tomto případě proud nabitých částic prochází cívkou a vytváří pole. Kov umístěný v jeho zóně působení se zahřívá působením Fouquetových proudů bez přímého kontaktu s induktorem. K ohřevu vody v takové jednotce musí být v kontaktu s topným tělesem. Nejjednodušším příkladem takové konstrukce by bylo kovové potrubí, kterým prochází proud vody. V tomto procesu kapalina ochlazuje stěny, což prodlužuje životnost konstrukce.
Výhody a nevýhody zařízení
Indukční ohřev může poskytnout řadu výhod, které použití elektrodových nástavců nemůže poskytnout. Protože ohřev kapaliny je prováděn kovovým prvkem, který se neúčastní elektrochemických reakcí, životnost zařízení závisí pouze na cívce. Doba jeho provozu je určena dobou provozu zařízení. Některé induktory zůstávají v provozu déle než 10 let. To také souvisí s kompatibilitou jednotky s různými typy kapalin pro přenos tepla. Kromě čisté vody jsou pro tuto roli vhodné strojní oleje a nemrznoucí směsi.
Vnitřní části jednotky nejsou během používání pokryty usazeninami vodního kamene.Díky stálému kontaktu s kapalinou se snižuje možnost přehřátí dílů, což také přispívá k prodloužení životnosti. Konvekce v zařízení obvykle dosahuje dostatečné úrovně, že není nutné instalovat oběhové čerpadlo. Odhlučněná opatření nejsou nutná - zařízení pracuje docela tiše.
Indukční ohřívač má však také slabiny:
- Zařízení vyžaduje k fungování elektrickou energii. V místnosti, kde není elektrická energie nebo k ní není možné zajistit přístup, nebude kotel schopen pracovat. Na místech s pravidelným přerušením sítě to nebude fungovat efektivně.
- Když teplota příliš stoupne, kapalina přenášející teplo se změní na plynný stav. To vyvolává silné zvýšení tlaku v konstrukci, v důsledku čehož může dojít k prasknutí potrubí. Aby k tomu nedocházelo, bude nutné zařízení vybavit zařízeními pro regulaci tlaku a teploty. Může to být tlakoměr, teplotní čidlo, nouzové vypínací zařízení, když jsou parametry mimo stanovený rozsah.
Potřeba dalších nástrojů může přispět k významnému zvýšení nákladů na vybavení pro domácí indukční ohřívač.
Zařízení je považováno za téměř zcela tiché, ale v praxi tomu tak není vždy. To platí pro průmyslové modely a instalace navržené doma.
Možnosti domácího zařízení
Existuje několik způsobů, jak vyrobit ohřívač doma. Nejlevnější možností je vyrobit zařízení z kuchyňského elektrického sporáku a polypropylenové trubky. Střídač je obtížné provést, ale je dostatečně výkonný.
Trubkové topné těleso
Tento vývoj zahrnuje demontáž spirálového induktoru instalovaného v elektrickém sporáku a umístění nového designu na jeho místo. K jeho výrobě budete potřebovat polypropylenovou trubici o délce 0,5 ma průměru 4 cm, magnetický prvek, 5 textolitových tyčí, kohoutky pro připojení k topné síti. Budete také muset zakoupit cívku vodiče o průřezu 2 mm² potaženou skleněnou izolací (takový kabel se často používá u svařovacích transformátorů) a kovové drátěnky na mytí nádobí.
Sled akcí při výrobě zařízení:
- Do trubice je vložen magnet naplněný žínkami (místo nich je přijatelný nasekaný drát).
- Ohyby jsou opatřeny závity.
- Tyče jsou přilepeny podél těla, na které je navinut drát pokrytý skleněnou izolací.
- Varná deska je demontována a tovární induktor vyrobený ve formě ploché spirály je z ní odstraněn. Na jeho místo je nainstalována připravená konstrukce.
Ohřívač v tomto zařízení je kovová žínka umístěná ve střídavém poli cívky. Při spuštění panelu v maximálním režimu s paralelním prouděním vody se ukáže, že je zahřátý na 15-20 ° C. Vzhledem k tomu, že dlaždice použité ke stavbě obvykle mají výkon nejvýše 2 000 W, je výsledná jednotka vhodná k vytápění obytných prostor o rozloze až 25 m².
Účinnost zařízení lze zvýšit připojením ke svařovacímu stroji, ale taková práce je spojena s řadou obtíží. Nejprve bude nutné zařízení rozebrat a vyhledat místa na schématu, která dosud nebyla opravena. To je způsobeno skutečností, že se v něm vytváří stejnosměrný proud a pro fungování ohřívače je vyžadován střídavý proud. Zadruhé budete muset použít silnější kabeláž (například měď o průměru 1,5 mm pokrytou smaltovanou směsí) a vypočítat požadovaný počet závitů.Nakonec bude nutné do instalace zabudovat chladicí mechanismus.
Montáž indukčního kotle
Toto řešení nezahrnuje demontáž dlaždic. Místo toho bude muset velitel svařit nádrž kotle podle jeho rozměrů. Vezme se profilová trubka z oceli o tloušťce 2 mm a velikosti otvoru 2 x 4 cm, z níž bude nutné vytvořit prázdné prvky po celé šířce panelu. Trubky jsou svařeny podélně, aby odpovídaly menším stranám. Nahoru a dolů ke koncovým dílům musíte hermeticky svařovat železné pneumatiky. Jsou v nich vytvořeny otvory a jsou instalovány závitové trubky. Musíte také svařit několik rohů, které tvoří polici pro troubu.
Je nutné natřít zařízení teplotně odolným smaltovaným prostředkem. Po zaschnutí a zafixování je kotel namontován na stěnu a zabudován do topného systému. Varná deska se vejde do hnízda s rohy a je připojena k elektrické síti. Poté musíte naplnit instalaci chladicí kapalinou, odvzdušnit hmoty vzduchu a začít ohřívat indukční prvek.
Domácí ohřívač není dostatečně výkonný na vytápění velkých obytných prostor. V mrazivé zimě bude moci vytápět dvě malé místnosti. Během přechodných období, kdy je teplota venkovního vzduchu kolem nuly, bude jednotka schopna obsloužit velké plochy - až 40 m2.
Ze svařovacího měniče
Při použití svařovacího stroje je třeba mít na paměti, že je přísně zakázáno připojovat induktor přímo k jeho svorkám. Porušení tohoto požadavku je spojeno se ztrátou výkonu všech prvků instalace. Aby bylo možné kombinovat indukční ohřívač se svařovacím strojem, bude tento muset provést řadu složitých manipulací, které vyžadují zkušenosti velitele a podrobné porozumění zařízení jednotky. Primární vinutí musí být připojeno za převodníkem vysokofrekvenčních signálů invertorového mechanismu namísto zabudované indukční tlumivky. Kromě toho je nutné pájet kondenzační jednotku a demontovat diodový můstek.
Jak vyrobit silný indukční ohřívač
Uvažovaná zařízení mají spotřebu energie v oblasti 2,5 kW. K výrobě zařízení s vyšší rychlostí (4 kW) potřebuje mistr vážné znalosti v oblasti radioelektroniky. Není bezpečné pro nezkušeného radioamatéra, aby se této práce ujal.
Jednou z možností může být konstrukce napájecího zdroje se dvěma páry vinutí, transformátorem, budičem a řídicími deskami. Hodnota frekvence, při které jednotka pracuje, je nižší než rezonanční. K napájení ovladačů se používají dvě cívky, jedna pro řídicí desku a druhá pro napájecí. Napájí reléový startér, ventilátor a čerpadlo chladiče.
Bezpečnostní tipy
Rostliny tohoto typu se široce používají nejen k vytápění prostor, ale také k provádění hutních prací. Hlavním problémem domácích indukčních zařízení je nedostatek komponentů, které zajišťují řízení teploty a tlaku a ochranu proti výbuchu. Při provozu těchto jednotek je proto třeba postupovat opatrně a opatrně.
Před spuštěním kotle je nutné zkontrolovat naplnění komory chladicí kapalinou. Pouzdro vyrobené z polymerů se začne tavit bez pravidelného chlazení kapalinou. To s sebou nese deformační změny a úplné selhání instalace. Nebezpečí může být také představováno spadem ohřátého kovu z tavicího tělesa. V takovém případě bude nutné vyměnit několik sestav jednotek.
Zařízení je připojeno k elektřině samostatným vodičem, který vede ze štítu. Kontakty musí být pokryty izolačním materiálem.Pokud je do konstrukce zapojen svařovací stroj, musí být jeho střídač uzemněn. Drát použitý pro tuto operaci by měl mít průřez 4 až 6 mm. Aby se předešlo nadměrnému zahřátí zařízení v nepřítomnosti vody, je vhodné do vstupu instalovat přetlakový ventil.
Závěry a doporučení
Existuje důvod, proč se rozhodnout pro nezávislou výrobu zařízení, pokud již má domácnost indukční panel. Náklady na jeho pořízení jsou poměrně vysoké a srovnatelné s cenou ohřívače elektrod. Výkon některých z těchto modelů dosahuje 10 kW, zatímco instalaci s indikátorem nad 2,5 kW doma může provést pouze mistr se správnou úrovní kompetence (alespoň musíte být schopni sestavit frekvenční měnič obvod). Před instalací je také nutné se ujistit, že zde nejsou žádné praskliny a otvory, kterými může vytékat kapalina z generátoru tepla: takový incident může způsobit požár.
Indukční ohřívač jednoduchého designu, navržený tak, aby sloužil na malé ploše místnosti, lze snadno vyrobit bez zvláštního školení. Výkonnější a efektivnější možnosti, například se svařovacím strojem nebo dvěma deskami, vyžadují, aby byl montážní technik kompetentní v oblasti elektroniky. Konstrukční vlastnosti těchto instalací vyžadují získání dalších ovládacích prvků k zajištění bezpečnosti.
