Domaći vrtložni indukcijski grijač iz invertera za zavarivanje

Kupite dijelove na Aliexpressu

Uređaji koji griju na struju, a ne na plin sigurni su i praktični. Takvi grijači ne proizvode čađu i neugodne mirise, ali troše veliku količinu električne energije. Izvrstan izlaz je sastaviti indukcijski grijač vlastitim rukama. Time se štedi novac i doprinosi obiteljskom proračunu. Postoji mnogo jednostavnih shema prema kojima se induktor može samostalno sastaviti.

Kako bi se olakšalo razumijevanje sklopova i pravilno sastavljanje strukture, bilo bi korisno pogledati u povijest električne energije. Metode zagrijavanja metalnih konstrukcija elektromagnetskom zavojnom strujom se široko koriste industrijska proizvodnja kućanskih aparata - kotlovi, grijalice i peći.Ispada da vlastitim rukama možete napraviti radni i izdržljivi indukcijski grijač.

Princip rada uređaja

Princip rada uređaja

Poznati britanski znanstvenik iz 19. stoljeća Faraday proveo je 9 godina istražujući pretvaranje magnetskih valova u električnu energiju. Godine 1931. konačno je došlo do otkrića nazvanog elektromagnetska indukcija. Žičani namot zavojnice, u čijem se središtu nalazi jezgra od magnetskog metala, stvara magnetsko polje pod snagom izmjenične struje. Pod djelovanjem vrtložnih tokova, jezgra se zagrijava.

Faradayevo otkriće počelo se koristiti i u industriji i u proizvodnji domaćih motora i električnih grijača. Prva ljevaonica bazirana na vrtložnom induktoru otvorena je 1928. godine u Sheffieldu. Kasnije su se, prema istom principu, grijale radionice tvornica, a za grijanje vode, metalnih površina, znalci su vlastitim rukama sastavili induktor.

Shema uređaja tog vremena vrijedi i danas. Klasičan primjer je indukcijski kotao, koji uključuje:

• metalna jezgra;
• okvir;
• toplinska izolacija.

Značajke kruga za ubrzavanje frekvencije struje su sljedeće:

• industrijska frekvencija od 50 Hz nije prikladna za uređaje domaće izrade;
• izravno spajanje induktora na mrežu dovest će do zujanja i slabog zagrijavanja;
• učinkovito zagrijavanje se provodi na frekvenciji od 10 kHz.

Montaža prema shemama

Svatko tko je upoznat sa zakonima fizike može sastaviti induktivni grijač vlastitim rukama. Složenost uređaja ovisit će o stupnju pripremljenosti i iskustva majstora.

Postoji mnogo video tutoriala, slijedeći koje možete stvoriti učinkovit uređaj. Gotovo uvijek je potrebno koristiti sljedeće osnovne komponente:

• čelična žica promjera 6-7 mm;
• bakrena žica za induktor;
• metalna mreža (za držanje žice unutar kućišta);
• adapteri;
• cijevi za tijelo (od plastike ili čelika);
• visokofrekventni pretvarač.

To će biti dovoljno da vlastitim rukama sastavite indukcijsku zavojnicu, a ona je ta koja je u srcu protočnog bojlera. Nakon pripreme potrebnih elemenata možete ići izravno na proces proizvodnje uređaja:

• izrežite žicu na segmente od 6-7 cm;
• pokrijte unutarnju stranu cijevi metalnom mrežom i napunite žicu do vrha;
• na sličan način zatvorite otvor cijevi izvana;
• namotajte bakrenu žicu oko plastičnog kućišta najmanje 90 puta za zavojnicu;
• umetnite strukturu u sustav grijanja;
• pomoću invertera spojite zavojnicu na struju.

Prema sličnom algoritmu možete jednostavno sastaviti indukcijski kotao, za koji trebate:

• izrezati praznine od čelične cijevi 25 x 45 mm sa stijenkom ne debljom od 2 mm;
• zavarite ih zajedno, povezujući ih s manjim promjerima;
• zavariti željezne poklopce na krajeve i izbušiti rupe za cijevi s navojem;
• napravite nosač za indukcijsku peć zavarivanjem dva ugla s jedne strane;
• umetnite ploču za kuhanje u nosač iz kutova i spojite na električnu mrežu;
• dodajte rashladnu tekućinu u sustav i uključite grijanje.

Mnogi induktori rade na snazi ​​ne većoj od 2 - 2,5 kW. Takvi grijači su dizajnirani za sobu od 20 - 25 m²

Ako se generator koristi u autoservisu, možete ga spojiti na aparat za zavarivanje, ali važno je uzeti u obzir određene nijanse:

• Trebate AC, a ne DC kao inverter. Aparat za zavarivanje morat će se ispitati na prisutnost točaka u kojima napon nema izravan smjer.
• Broj zavoja na žicu većeg presjeka odabire se matematičkim proračunom.
• Bit će potrebno hlađenje radnih elemenata.

O principu induktivnog grijanja

Prvo, objasnimo kako funkcioniraju električni indukcijski grijači. Izmjenična struja, prolazeći kroz zavoje zavojnice, tvori oko nje elektromagnetno polje. Ako se magnetska metalna jezgra stavi unutar namota, tada će se zagrijavati vrtložnim strujama koje nastaju pod utjecajem polja. To je cijeli princip.

Sam grijaći element naziva se induktor i glavni je dio instalacije. U kotlovima za grijanje to je čelična cijev u kojoj teče rashladna tekućina, au kuhinjskim pećima to je ravna zavojnica što je moguće bliže ploči za kuhanje, kao što je prikazano na donjoj fotografiji.

Drugi dio indukcijski grijač - dijagram, povećavajući frekvenciju struje. Poanta je da napon industrijska frekvencija 50 Hz neprikladan za takve uređaje. Ako induktor spojite izravno na mrežu, tada će početi snažno zujati i lagano zagrijavati jezgru, a zajedno s namotima. Kako bi se električna energija učinkovito pretvorila u toplinu i potpuno je prenijela na metal, frekvencija se mora povećati na najmanje 10 kHz, što električni krug radi.

Koje su stvarne prednosti indukcijskih kotlova u odnosu na grijaće elemente i elektrodne kotlove:

1. Dio koji zagrijava vodu je jednostavan komad cijevi koji ne sudjeluje u elektrokemijskim procesima (kao kod elektrodnih generatora topline). Stoga je vijek trajanja induktora ograničen samo performansama zavojnice i može doseći 10-20 godina.
2. Iz istog razloga, element je jednako "prijatelj" sa svim vrstama rashladnih tekućina - vodom, antifrizom, pa čak i motornim uljem, nema razlike.
3. Unutarnje strane induktora nisu prekrivene kamencem tijekom rada.

Prednosti i nedostaci indukcijskih uređaja za grijanje vode

Uređaj ima prilično jednostavan dizajn i ne zahtijeva posebne dokumente koji dopuštaju korištenje i instalaciju. Indukcijski bojler ima visok stupanj učinkovitosti i optimalnu pouzdanost za korisnika. Kada ga koristite kao kotao za grijanje, ne trebate čak ni instalirati pumpu, jer voda teče kroz cijevi zbog konvekcije (kada se zagrije, tekućina se praktički pretvara u paru).

Također, uređaj ima niz prednosti, što ga razlikuje od ostalih vrsta bojlera. Dakle, indukcijski grijač:

U indukcijskim grijačima voda postaje vruća zbog cijevi kroz koju teče, a potonja se zagrijava zbog indukcijske struje koju stvara zavojnica.

• mnogo jeftiniji od svojih kolega, takav se uređaj lako može sastaviti samostalno;
• potpuno tih (iako zavojnica vibrira tijekom rada, ova vibracija nije vidljiva osobi);
• vibrira tijekom rada, zbog čega se prljavština i kamenac ne lijepe za njegove zidove i stoga ih nije potrebno čistiti;
• ima generator topline koji se lako može zatvoriti zbog principa rada: rashladna tekućina je unutar grijaćeg elementa i energija se prenosi na grijač kroz elektromagnetsko polje, kontakti nisu potrebni; stoga neće biti potrebne brtvene gume, brtve i drugi elementi koji se mogu brzo pokvariti ili curiti;
• jednostavno se ništa ne može slomiti u generatoru topline, jer se voda zagrijava običnom cijevi, koja se ne može pokvariti ili izgorjeti, za razliku od grijaćeg elementa;

Ne zaboravite da će održavanje indukcijskog grijača biti mnogo jeftinije od kotla ili plinskog kotla. Uređaj ima minimum dijelova koji gotovo nikad ne pokvare.

Unatoč velikom broju prednosti, indukcijski bojler ima niz nedostataka:

• prvi i najbolniji za vlasnike je račun za struju; uređaj se ne može nazvati ekonomičnim, tako da morate platiti pristojnu količinu vremena za njegovu upotrebu;
• drugo, uređaj se jako zagrijava i zagrijava ne samo sebe, već i okolni prostor, pa je bolje ne dodirivati ​​tijelo generatora topline tijekom njegovog rada;
• treće, uređaj ima iznimno visoku učinkovitost i rasipanje topline, stoga, kada ga koristite, obavezno instalirajte temperaturni senzor, inače sustav može eksplodirati.

Prednosti indukcijskih jedinica

Nedvojbene prednosti ove vrste uređaja za grijanje kuće uključuju sljedeće karakteristike:

• učinkovitost - prerada električne energije u toplinu odvija se gotovo u potpunosti bez značajnih gubitaka;
• jednostavnost korištenja - nije potrebno stalno održavanje jedinica ove vrste;
• kompaktne dimenzije - indukcijski grijači vode su male veličine, mogu se ugraditi u sustav grijanja u gotovo svakoj prostoriji;
• tihost u radu - ova oprema radi prilično tiho, tijekom rada nema buke;
• dug radni vijek - indukcijske jedinice su izdržljive, mogu raditi neprekidno 30 godina ili više;
• visoka ekološka učinkovitost - tijekom rada uređaja ne dolazi do štetnih emisija, dimnjak i ventilacijski sustav nisu potrebni.

Mnogi ljudi misle da su indukcijski kotlovi mnogo isplativiji od drugih opcija grijanja doma. A u usporedbi s opremom opremljenom grijaćim elementima, vrijeme zagrijavanja ovih jedinica gotovo je dvostruko brže. Zbog stalne cirkulacije i vibracija tekućine, kamenac se ne stvara u cijevima i unutar uređaja, što uvelike olakšava održavanje i njegu sustava grijanja.

Izgled indukcijskih kotlova

Ali ova vrsta uređaja također ima neke nedostatke. A glavni nedostatak je što je indukcijska oprema prilično skupa u smislu troškova. Ali možete pokušati sami napraviti takav grijač za grijanje kuće.

Savjet. Ako imate određene vještine i tehničko znanje, možete sastaviti indukcijski grijač za svoj dom vlastitim rukama.Ali prije nego što nastavite s postupkom sastavljanja uređaja, prvo morate realno procijeniti svoje sposobnosti i iskustvo u stvaranju takvih jedinica, jer ih nije tako lako napraviti.

Opcije za domaće uređaje

Na internetu postoji dovoljan broj različitih dizajna stvorenih za različite svrhe. Uzmite indukcijski grijač male veličine napravljen od računalnog napajanja od 250-500 W. Model prikazan na fotografiji bit će koristan majstoru u garaži ili auto servisu za taljenje aluminijskih, bakrenih i mjedenih šipki.

Ali za grijanje prostora, dizajn nije prikladan zbog male snage. Na internetu postoje dvije stvarne opcije, čiji su testovi i rad snimljeni na videu:

• bojler izrađen od polipropilenske cijevi napajan inverterom za zavarivanje ili indukcijskom kuhinjskom pločom;
• čelični kotao s grijanjem s iste ploče za kuhanje.

Sada pogledajmo pobliže kako se izrađuju indukcijski grijači "uradi sam", i što je najvažnije, kako onda funkcioniraju.

Izrađujemo grijaći element iz cijevi

Ako ste se usko bavili traženjem informacija o ovoj temi, vjerojatno ste naišli na ovaj dizajn, budući da je majstor objavio svoj sklop na popularnom video resursu YouTube. Nakon toga, mnoge su stranice objavile tekstualne verzije proizvodnje ovog induktora u obliku uputa korak po korak. Ukratko, grijač se radi ovako:

1. Unutar cijevi od polipropilena promjera 40 mm i duljine 50 cm nailaze metalne četke za pranje suđa (možete sjeckanu žicu - žičanu šipku). Mora ih privlačiti magnet.
2. Grane s navojima su zalemljene na cijev za spajanje na mrežu grijanja.
3. Izvana je uz tijelo zalijepljeno 4-5 tektolitnih šipki. Na njih je namotana žica presjeka od 1,7-2 mm² sa staklenom izolacijom, koja se koristi u transformatorima za zavarivanje.
4. Ploča za kuhanje se rastavlja i rastavlja se "domaći" induktor ravnog oblika. Umjesto toga, spojen je domaći grijač iz cijevi.

Kao što možete pretpostaviti, ovdje ulogu grijaćeg elementa igraju metalne četke smještene u izmjeničnom magnetskom polju zavojnice. Ako ploču za kuhanje pokrenete do maksimuma, dok istovremeno propuštate tekuću vodu kroz improvizirani kotao, tada će se moći zagrijati za 15-20 ° C, što su pokazali testovi jedinice.

Budući da je snaga većine indukcijskih štednjaka u rasponu od 2-2,5 kW, pomoću generatora topline moguće je grijati prostorije ukupne površine ne veće od 25 m². Postoji način povećanja topline spajanjem induktora na aparat za zavarivanje, ali ovdje postoje neke poteškoće:

1. Pretvarač proizvodi istosmjernu struju, ali je potrebna izmjenična. Da biste spojili indukcijski grijač, uređaj će se morati rastaviti i pronaći na dijagramu točke gdje napon još nije ispravljen.
2. Potrebno je uzeti žicu većeg presjeka i izračunati broj zavoja. Kao opcija, bakrena žica Ø1,5 mm u emajl izolaciji.
3. Bit će potrebno organizirati hlađenje elementa.

Autor demonstrira provjeru učinkovitosti induktivnog bojlera u svom videu ispod. Testovi su pokazali da se jedinica treba poboljšati, ali konačni rezultat, nažalost, nije poznat. Čini se da je majstor ostavio projekt nedovršen.

Iz pretvarača za zavarivanje

Najjednostavnija proračunska opcija je proizvodnja indukcijskog grijača pomoću pretvarača za zavarivanje:

1. Da bismo to učinili, uzimamo polimernu cijev, njezini zidovi moraju biti debeli. S krajeva montiramo 2 ventila i spajamo ožičenje.
2. Napunimo cijev komadima (promjera 5 mm) metalne žice i montiramo gornji ventil.
3. Zatim napravimo 90 zavoja oko cijevi s bakrenom žicom, dobijemo induktor. Grijaći element je cijev, a kao generator koristimo aparat za zavarivanje.
4. Instrument mora biti u visokofrekventnom AC modu.
5. Bakrenu žicu spajamo na stupove aparata za zavarivanje i provjeravamo rad.

Radeći kao induktor, zračit će se magnetsko polje, dok će vrtložne struje zagrijati usitnjenu žicu, što će dovesti do ključanja vode u polimernoj cijevi.

Upute za proizvodnju

Nacrti

Slika 1. Električna shema indukcijskog grijača

Slika 2. Uređaj.

Slika 3. Shema jednostavnog indukcijskog grijača

Za izradu peći trebat će vam sljedeći materijali i alati:

• lemilica;
• lem;
• tekstolitna ploča.
• mini bušilica.
• radioelementi.
• termalna pasta.
• kemijski reagensi za jetkanje ploča.

Dodatni materijala i njihovih karakteristika:

1. Za izradu zavojnice koja će emitirati izmjenično magnetsko polje potrebno za zagrijavanje potrebno je pripremiti komad bakrene cijevi promjera 8 mm i duljine 800 mm.
2. Snažni tranzistori snage najskuplji su dio domaće indukcijske instalacije. Za montažu kruga generatora frekvencije potrebno je pripremiti 2 takva elementa. U te svrhe prikladni su tranzistori marki: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. U izradi sklopa koriste se 2 identična od navedenih tranzistora s efektom polja.
3. Za izradu oscilatornog kruga bit će potrebni keramički kondenzatori kapaciteta 0,1 mF i radni napon od 1600 V. Da bi se u svitku stvorila izmjenična struja velike snage potrebno je 7 takvih kondenzatora.
4. Tijekom rada takvog indukcijskog uređaja, tranzistori s efektom polja će se jako zagrijati i ako na njih nisu pričvršćeni radijatori od aluminijske legure, nakon nekoliko sekundi rada pri maksimalnoj snazi, ti elementi će otkazati. Tranzistore treba postaviti na hladnjake kroz tanki sloj termalne paste, inače će učinkovitost takvog hlađenja biti minimalna.
5. Diode koje se koriste u indukcijskom grijaču moraju biti ultra brzog djelovanja. Najprikladniji za ovaj krug, diode: MUR-460; UV-4007; NJENA-307.
6. Otpornici koji se koriste u krugu 3: 10 kOhm snage 0,25 W - 2 kom. i snaga od 440 ohma - 2 vata. Zener diode: 2 kom. s radnim naponom od 15 V. Snaga zener dioda mora biti najmanje 2 vata. Prigušnica za spajanje na izlazne snage zavojnice koristi se s indukcijom.
7. Za napajanje cijelog uređaja trebat će vam jedinica za napajanje kapaciteta do 500 W. i napon od 12 - 40 V. Ovaj uređaj možete napajati iz akumulatora automobila, ali nećete moći dobiti najveće očitanje snage na ovom naponu.

Sam proces proizvodnje elektroničkog generatora i zavojnice traje malo vremena i provodi se u sljedećem redoslijedu:

1. Od bakrene cijevi izrađuje se spirala promjera 4 cm. Za izradu spirale bakrenu cijev treba namotati na šipku ravne površine promjera 4 cm. Spirala treba imati 7 zavoja koji se ne smiju dodirivati. .Montažni prstenovi su zalemljeni na 2 kraja cijevi za spajanje na radijatore tranzistora.
2. Tiskana ploča izrađena je prema shemi. Ako je moguće opskrbiti polipropilenske kondenzatore, tada će zbog činjenice da takvi elementi imaju minimalne gubitke i stabilan rad pri velikim amplitudama fluktuacija napona, uređaj raditi mnogo stabilnije. Kondenzatori u krugu su instalirani paralelno, tvoreći oscilatorni krug s bakrenom zavojnicom.
3. Zagrijavanje metala događa se unutar zavojnice, nakon što je krug spojen na napajanje ili bateriju. Prilikom zagrijavanja metala potrebno je osigurati da nema kratkog spoja namota opruge. Ako istovremeno dodirnete zagrijani metal 2 zavoja zavojnice, tada tranzistori odmah pokvare.

Značajke rada

Montaža kućnog grijača samo je pola bitke

Jednako je važan ispravan rad rezultirajuće strukture. U početku, svaki takav uređaj predstavlja određenu opasnost, jer nije u stanju samostalno kontrolirati razinu zagrijavanja rashladne tekućine. U tom smislu, svaki grijač zahtijeva određenu doradu, odnosno ugradnju i spajanje dodatnih upravljačkih i automatskih uređaja.

U tom smislu, svaki grijač zahtijeva određenu doradu, odnosno ugradnju i spajanje dodatnih upravljačkih i automatskih uređaja.

Prije svega, izlaz cijevi opremljen je standardnim setom sigurnosnih uređaja - sigurnosnim ventilom, mjeračem tlaka i uređajem za odzračivanje zraka. Treba imati na umu da će indukcijski grijači vode normalno raditi samo ako postoji prisilna cirkulacija vode.Gravitacijski strujni krug vrlo će brzo dovesti do pregrijavanja elementa i uništenja plastične cijevi.

Kako bi se izbjegle takve situacije, u grijač je ugrađen termostat, spojen na uređaj za isključivanje u nuždi. Iskusni inženjeri elektrotehnike u tu svrhu koriste termostate s temperaturnim senzorima i relejima koji isključuju krug kada rashladna tekućina dosegne zadanu temperaturu.

Domaće dizajne karakterizira prilično niska učinkovitost, jer umjesto slobodnog prolaza postoji prepreka na putu vode u obliku čestica žice. Gotovo u potpunosti pokrivaju cijev, uzrokujući povećani hidraulički otpor. U hitnim situacijama moguća su oštećenja i puknuće plastike, nakon čega će topla voda zasigurno dovesti do kratkog spoja. Obično se ovi grijači koriste u malim sobama kao dodatni sustav grijanja tijekom hladne sezone.

Korištenje indukcijskih svitaka umjesto tradicionalnih grijaćih elemenata u opremi za grijanje omogućilo je značajno povećanje učinkovitosti jedinica uz manju potrošnju električne energije. Indukcijski grijači pojavili su se u prodaji relativno nedavno, štoviše, po prilično visokim cijenama. Stoga obrtnici ovu temu nisu ostavili bez pažnje i shvatili su kako napraviti indukcijski grijač od pretvarača za zavarivanje.