Il principio di funzionamento del riscaldatore a induzione

Un riscaldatore induttivo funziona per interazione di correnti parassite generate dal campo elettromagnetico dell'induttore con una superficie metallica. Esistono diversi schemi per realizzare un riscaldatore a induzione con le tue mani. Le più convenienti sono le strutture realizzate con tubi in polipropilene e un inverter di saldatura.

Il principio di funzionamento del riscaldatore a induzione

Quando una corrente elettrica alternata scorre lungo la bobina dell'induttore, attorno ad essa si forma un campo elettromagnetico. Quando un nucleo metallico con proprietà magnetiche viene posizionato al centro della bobina, la sua temperatura aumenta. Questo riscaldamento ad induzione è un fenomeno causato da correnti parassite. Si osserva solo quando l'induttanza è alimentata da una corrente elettrica alternata, che ha una frequenza sufficiente di cambiamenti di segno e direzione. Quando viene applicata una corrente CC a una parte induttiva, non vi è alcun cambiamento nella temperatura interna.

Il funzionamento dell'induttore per il riscaldamento dei pezzi si basa su questo principio. Il componente principale dell'unità nella maggior parte dei casi è una configurazione a spirale in metallo. Nei piani cottura questo ruolo è svolto da un elemento appiattito posto a poca distanza dal piano. In una caldaia di riscaldamento, il ruolo dell'induttore è svolto da un tubo di acciaio riempito con un liquido di raffreddamento (la sua funzione è svolta da un liquido).

I componenti importanti dell'unità in esame sono l'alternatore e l'elemento riscaldante. Il primo viene utilizzato per ottenere un'alimentazione di frequenza sufficientemente elevata da una tipica rete elettrica residenziale di 50 Hz. La seconda è una struttura metallica in grado di assorbire calore mentre si trova nello spazio del campo. Il generatore invia una corrente elettrica regolata ai parametri richiesti all'induttore (elemento a spirale). In questo caso, un flusso di particelle cariche passa attraverso la bobina, creando un campo. Il metallo posto nella sua zona d'azione viene riscaldato sotto l'azione delle correnti di Fouquet senza contatto diretto con l'induttore. Per riscaldare l'acqua in tale unità, deve essere a contatto con l'elemento riscaldante. L'esempio più semplice di un tale progetto sarebbe un tubo di metallo attraverso il quale passa un flusso d'acqua. Nel processo, il liquido raffredda le pareti, prolungando la vita della struttura.

Vantaggi e svantaggi del dispositivo

Il riscaldamento a induzione può fornire una serie di vantaggi che l'uso di attacchi per elettrodi non può fornire. Poiché il riscaldamento del liquido viene effettuato da un elemento metallico che non partecipa alle reazioni elettrochimiche, la durata del dispositivo dipende solo dalla bobina. La durata del suo funzionamento è determinata dalla durata del funzionamento del dispositivo. Alcuni induttori rimangono operativi per più di 10 anni. Ciò è anche legato alla compatibilità dell'unità con diversi tipi di fluidi termovettori. Oltre all'acqua naturale, gli oli per macchine e le composizioni antigelo sono adatti per questo ruolo.

Le parti interne dell'unità non sono coperte da accumuli di calcare durante l'uso.A causa del costante contatto con il liquido, si riduce la possibilità di surriscaldamento delle parti, il che contribuisce anche a prolungare la durata. La convezione nel dispositivo di solito raggiunge un livello sufficiente da non richiedere l'installazione di una pompa di circolazione. Non sono necessarie misure di isolamento acustico: il dispositivo funziona in modo abbastanza silenzioso.

Tuttavia, il riscaldatore a induzione ha anche dei punti deboli:

1. Il dispositivo richiede energia elettrica per funzionare. In una stanza dove non c'è elettricità o non c'è modo di fornirvi l'accesso, la caldaia non sarà in grado di funzionare. In luoghi con interruzioni di rete regolari, non funzionerà in modo efficiente.
2. Quando la temperatura sale troppo, il liquido termovettore si trasforma in uno stato gassoso. Ciò provoca un forte aumento della pressione nella struttura, a seguito della quale può verificarsi la rottura del tubo. Per evitare che ciò accada, sarà necessario dotare l'installazione di dispositivi di controllo della pressione e della temperatura. Può essere un manometro, un sensore di temperatura, un dispositivo di arresto di emergenza quando i parametri sono al di fuori dell'intervallo specificato.

La necessità di strumenti aggiuntivi può contribuire a un aumento significativo dei costi delle apparecchiature per un riscaldatore a induzione fatto in casa.

Il dispositivo è considerato quasi completamente silenzioso, ma in pratica non è sempre così. Questo vale per i modelli industriali e le installazioni progettate in casa.

Opzioni per dispositivi fatti in casa

Esistono diversi modi per realizzare un riscaldatore a casa. L'opzione più conveniente è realizzare un dispositivo da una stufa elettrica da cucina e un tubo in polipropilene. Il dispositivo inverter è difficile da eseguire, ma abbastanza potente.

Elemento riscaldante per tubi

Questo sviluppo comporta lo smantellamento di un induttore a spirale installato in una stufa elettrica e l'inserimento di un nuovo design al suo posto. Per la sua fabbricazione, avrai bisogno di un tubo in polipropilene lungo 0,5 me 4 cm di diametro, un elemento magnetico, 5 barre di textolite, rubinetti per il collegamento alla rete di riscaldamento. Dovrai anche acquistare una bobina di conduttore con una sezione trasversale di 2 mm² rivestita con isolamento in vetro (tale cavo viene spesso utilizzato nei dispositivi del trasformatore di saldatura) e pagliette metalliche per lavare i piatti.

La sequenza di azioni nella fabbricazione del dispositivo:

1. Un magnete viene inserito nel tubo e riempito con salviette (invece di esse, è accettabile il filo tagliato).
2. Le curve sono dotate di filettature.
3. Le aste sono incollate lungo il corpo, su cui è avvolto un filo ricoperto di isolamento in vetro.
4. Il piano di cottura viene smontato e l'induttore di fabbrica, realizzato a forma di spirale piatta, viene rimosso da esso. Al suo posto viene installata una struttura preparata.

Il riscaldatore in questo apparecchio è un panno metallico posto nel campo alternato della bobina. Quando si avvia il pannello in modalità massima con passaggio parallelo dell'acqua, risulterà riscaldato di 15-20 ° C. Considerando che le piastrelle utilizzate per la costruzione di solito hanno una potenza non superiore a 2000 W, l'unità risultante è adatta per il riscaldamento di locali residenziali con una superficie fino a 25 m².

L'efficienza del dispositivo può essere aumentata collegandolo a una saldatrice, ma tale lavoro è irto di una serie di difficoltà. In primo luogo, il dispositivo dovrà essere smontato e cercato i punti sul diagramma che non sono stati ancora corretti. Ciò è dovuto al fatto che al suo interno viene creata una corrente continua e per il funzionamento del riscaldatore è necessaria una corrente alternata. In secondo luogo, sarà necessario utilizzare un cablaggio più spesso (ad esempio, rame con un diametro di 1,5 mm, ricoperto da un composto di smalto) e calcolare il numero di giri richiesto.Infine, nell'impianto sarà necessario incorporare un meccanismo di raffreddamento.

Assemblaggio di una caldaia a induzione

Questa soluzione non prevede lo smontaggio delle piastrelle. Invece, il master dovrà saldare il serbatoio della caldaia in base alle sue dimensioni. Viene preso un tubo profilato in acciaio con uno spessore di 2 mm e una dimensione del foro di 2 per 4 cm, da cui sarà necessario ricavare elementi vuoti lungo la larghezza del pannello. I tubi sono saldati longitudinalmente, abbinando i lati più piccoli. Su e giù fino alle parti terminali, è necessario saldare ermeticamente pneumatici di ferro. In essi vengono praticati dei fori e vengono installati tubi filettati. Devi anche saldare un paio di angoli che formano un ripiano per il forno.

È necessario dipingere il dispositivo con una composizione di smalto resistente alla temperatura. Dopo che si è asciugata e fissata, la caldaia viene montata sulla parete e incorporata nell'impianto di riscaldamento. Il piano cottura si inserisce in un nido con angoli ed è collegato alla rete elettrica. Quindi è necessario riempire l'installazione con un liquido di raffreddamento, spurgare le masse d'aria e iniziare a riscaldare l'elemento induttore.

Un riscaldatore fatto in casa non è abbastanza potente per riscaldare ampi spazi abitativi. In un inverno gelido, sarà in grado di riscaldare due piccole stanze. Durante le stagioni di transizione, quando la temperatura dell'aria esterna è intorno allo zero, l'unità sarà in grado di servire grandi aree - fino a 40 m2.

Da un inverter di saldatura

Quando si intende utilizzare la saldatrice, si deve tenere presente che è severamente vietato collegare l'induttore direttamente ai suoi terminali. La violazione di questo requisito è irta di perdita di prestazioni di tutti gli elementi dell'installazione. Per combinare un riscaldatore induttivo con una saldatrice, quest'ultima dovrà eseguire una serie di complesse manipolazioni che richiedono l'esperienza del master e una comprensione dettagliata del dispositivo dell'unità. L'avvolgimento primario deve essere collegato dopo il convertitore di segnali ad alta frequenza del meccanismo dell'inverter invece della sua bobina induttiva incorporata. Inoltre, è necessario saldare l'unità di condensazione e smontare il ponte a diodi.

Come realizzare un potente riscaldatore a induzione

I dispositivi considerati hanno un consumo energetico nella regione di 2,5 kW. Per realizzare un dispositivo con una velocità più elevata (4 kW), un maestro ha bisogno di serie conoscenze nel campo dell'elettronica radio. Non è sicuro per un radioamatore inesperto intraprendere questo lavoro.

Una delle opzioni potrebbe essere la costruzione di un alimentatore con due coppie di avvolgimenti, un trasformatore, driver e schede di controllo. Il valore della frequenza alla quale opera l'unità è inferiore a quello di risonanza. Due bobine sono utilizzate per alimentare i driver, una è per la scheda di controllo e l'altra è quella di potenza. Alimenta il relè di avviamento, il ventilatore e la pompa del refrigeratore.

Suggerimenti per la sicurezza

Gli impianti di questo tipo sono ampiamente utilizzati non solo per il riscaldamento degli ambienti, ma anche per l'esecuzione di lavori di fusione. Il problema principale con i dispositivi a induzione fatti in casa è la mancanza di componenti che forniscono il controllo della temperatura e della pressione e la protezione dalle esplosioni. Pertanto, quando si utilizzano tali unità, è necessario prestare attenzione e cautela.

Prima di avviare la caldaia, è necessario verificare il riempimento della cavità con il liquido di raffreddamento. La cassa, realizzata in polimeri, inizierà a fondere senza un regolare raffreddamento con liquido. Ciò comporta cambiamenti di deformazione e completo fallimento dell'installazione. Inoltre, il pericolo può essere rappresentato dalla ricaduta del metallo riscaldato dal corpo di fusione. In un tale incidente, sarà necessario sostituire un numero di gruppi di unità.

Il dispositivo è collegato all'elettricità tramite un filo separato che va dalla schermatura. I contatti devono essere ricoperti con materiale isolante.Se nella struttura è coinvolta una saldatrice, il suo inverter deve essere collegato a terra. Il filo utilizzato per questa operazione deve essere di 4-6 mm di diametro. Per evitare un eccessivo riscaldamento dell'impianto in assenza di acqua, si consiglia di installare una valvola di sovrapressione in ingresso.

Conclusioni e Raccomandazioni

C'è un motivo per intraprendere la produzione indipendente del dispositivo se la famiglia ha già un pannello a induzione. Il costo di acquisto è piuttosto elevato e paragonabile al prezzo di un riscaldatore per elettrodi. La potenza di alcuni di questi modelli raggiunge i 10 kW, mentre realizzare un'installazione con un indicatore superiore a 2,5 kW in casa può essere eseguita solo da un maestro con il giusto livello di competenza (almeno, è necessario essere in grado di montare un convertitore di frequenza circuito). Inoltre, prima dell'installazione, è necessario assicurarsi che non vi siano crepe e fori attraverso i quali possa fuoriuscire liquido dal generatore di calore: un tale incidente può causare un incendio.

Un riscaldatore a induzione dal design semplice, progettato per servire una piccola area della stanza, è facile da realizzare senza un addestramento speciale. Opzioni più potenti ed efficienti, ad esempio con una saldatrice o due schede, richiedono che l'assemblatore sia competente nel campo dell'elettronica. Le caratteristiche strutturali di questi impianti richiedono l'acquisizione di ulteriori controlli per garantire la sicurezza.