Grzejnik indukcyjny działa na zasadzie oddziaływania prądów wirowych generowanych przez pole elektromagnetyczne cewki indukcyjnej z metalową powierzchnią. Istnieje kilka schematów wykonania nagrzewnicy indukcyjnej własnymi rękami. Najtańsze z nich to konstrukcje wykonane z rur polipropylenowych i falownika spawalniczego.
Zasada działania nagrzewnicy indukcyjnej
Gdy zmienny prąd elektryczny przepływa wzdłuż cewki cewki indukcyjnej, wokół niej powstaje pole elektromagnetyczne. Gdy metalowy rdzeń o właściwościach magnetycznych zostanie umieszczony w środku cewki, jego temperatura wzrasta. To nagrzewanie indukcyjne jest zjawiskiem powodowanym przez prądy wirowe. Obserwuje się to tylko wtedy, gdy dławik jest zasilany zmiennym prądem elektrycznym, który ma wystarczającą częstotliwość zmian znaku i kierunku. Po przyłożeniu prądu stałego do części indukcyjnej nie ma zmiany temperatury rdzenia.
Na tej zasadzie opiera się działanie induktora do nagrzewania przedmiotów obrabianych. Głównym elementem urządzenia w większości przypadków jest spiralna konfiguracja wykonana z metalu. W płytach kuchennych rolę tę pełni spłaszczony element znajdujący się w niewielkiej odległości od płyty. W kotle grzewczym rolę cewki indukcyjnej pełni stalowa rura wypełniona chłodziwem (jej funkcję pełni ciecz).
Ważnymi elementami rozważanej jednostki są alternator i element grzejny. Pierwszy służy do uzyskania zasilania o wystarczająco wysokiej częstotliwości z typowej domowej sieci elektrycznej o częstotliwości 50 Hz. Drugi to metalowa konstrukcja zdolna do pochłaniania ciepła w przestrzeni polowej. Generator przesyła do cewki indukcyjnej (element spiralny) prąd elektryczny dostosowany do wymaganych parametrów. W tym przypadku strumień naładowanych cząstek przechodzi przez cewkę, tworząc pole. Metal umieszczony w jego strefie działania jest podgrzewany pod działaniem prądów Fouqueta bez bezpośredniego kontaktu z cewką indukcyjną. Aby podgrzać wodę w takim urządzeniu, musi ona stykać się z elementem grzejnym. Najprostszym przykładem takiego projektu byłaby metalowa rura, przez którą przepływa strumień wody. W procesie ciecz chłodzi ściany, co przedłuża żywotność konstrukcji.
Zalety i wady urządzenia
Nagrzewanie indukcyjne może zapewnić szereg korzyści, których nie może zapewnić stosowanie nasadek elektrod. Ponieważ podgrzewanie cieczy odbywa się za pomocą elementu metalowego, który nie bierze udziału w reakcjach elektrochemicznych, trwałość urządzenia zależy tylko od cewki. Czas jego działania zależy od czasu działania urządzenia. Niektóre cewki indukcyjne działają przez ponad 10 lat. Wiąże się to również z kompatybilnością urządzenia z różnymi rodzajami nośników ciepła. Oprócz zwykłej wody do tej roli nadają się oleje maszynowe i kompozycje przeciw zamarzaniu.
Wewnętrzne części urządzenia nie są pokryte kamieniem podczas użytkowania.Dzięki stałemu kontaktowi z cieczą zmniejsza się możliwość przegrzania części, co również przyczynia się do wydłużenia żywotności. Konwekcja w urządzeniu zwykle osiąga wystarczający poziom, że nie jest konieczne instalowanie pompy obiegowej. Nie ma potrzeby stosowania środków wygłuszających – urządzenie pracuje dość cicho.
Jednak nagrzewnica indukcyjna ma również słabości:
- Urządzenie do działania wymaga energii elektrycznej. W pomieszczeniu, w którym nie ma prądu lub nie ma możliwości zapewnienia do niego dostępu, kocioł nie będzie mógł pracować. W miejscach z regularnymi przerwami w sieci nie będzie działał wydajnie.
- Gdy temperatura wzrośnie zbyt mocno, ciecz przenosząca ciepło przechodzi w stan gazowy. Powoduje to silny wzrost ciśnienia w konstrukcji, w wyniku czego może wystąpić pęknięcie rury. Aby temu zapobiec, konieczne będzie wyposażenie instalacji w urządzenia kontrolujące ciśnienie i temperaturę. Może to być manometr, czujnik temperatury, urządzenie do awaryjnego wyłączania, gdy parametry wykraczają poza określony zakres.
Potrzeba dodatkowego oprzyrządowania może przyczynić się do znacznego wzrostu kosztów sprzętu do domowej nagrzewnicy indukcyjnej.
Urządzenie jest uważane za prawie całkowicie ciche, ale w praktyce nie zawsze tak jest. Dotyczy to modeli przemysłowych i instalacji projektowanych w domu.
Opcje urządzeń domowej roboty
Istnieje kilka sposobów na wykonanie grzejnika w domu. Najbardziej przystępną opcją jest wykonanie urządzenia z kuchennej kuchenki elektrycznej i rury polipropylenowej. Urządzenie inwerterowe jest trudne do wykonania, ale wystarczająco mocne.
Grzałka rurowa
Rozwój ten polega na demontażu cewki spiralnej zainstalowanej w kuchence elektrycznej i umieszczeniu w jej miejscu nowego projektu. Do jego produkcji potrzebna jest rurka polipropylenowa o długości 0,5 mi średnicy 4 cm, element magnetyczny, 5 prętów tekstolitowych, krany do podłączenia do sieci grzewczej. Będziesz także musiał zakupić cewkę przewodnika o przekroju 2 mm² pokrytą izolacją szklaną (taki kabel jest często używany w urządzeniach transformatorowych spawalniczych) oraz metalowe nakładki do szorowania do mycia naczyń.
Kolejność czynności przy produkcji urządzenia:
- Magnes umieszcza się w tubie i wypełnia ściereczką (zamiast nich dopuszcza się posiekany drut).
- Kolana są wyposażone w gwinty.
- Wzdłuż korpusu przyklejone są pręty, na które nawinięty jest drut pokryty szklaną izolacją.
- Płyta jest demontowana i wyjmuje się z niej fabryczny wzbudnik, wykonany w formie płaskiej spirali. Na jego miejscu instalowana jest przygotowana konstrukcja.
Grzałką w tym aparacie jest metalowa myjka umieszczona w przemiennym polu cewki. Podczas uruchamiania panelu w trybie maksymalnym z równoległym przepływem wody okaże się, że jest nagrzany o 15-20 ° C. Biorąc pod uwagę, że płytki użyte do budowy mają zwykle moc nie większą niż 2000 W, powstała jednostka nadaje się do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych o powierzchni do 25 m².
Wydajność urządzenia można zwiększyć, podłączając go do spawarki, ale taka praca jest obarczona szeregiem trudności. Najpierw trzeba będzie zdemontować urządzenie i poszukać na schemacie miejsc, które nie zostały jeszcze naprawione. Wynika to z faktu, że powstaje w nim prąd stały, a do działania grzałki wymagany jest prąd przemienny. Po drugie, będziesz musiał użyć grubszego okablowania (na przykład miedzi o średnicy 1,5 mm, pokrytej emalią) i obliczyć wymaganą liczbę zwojów.Na koniec do instalacji trzeba będzie włączyć mechanizm chłodzący.
Montaż kotła indukcyjnego
To rozwiązanie nie wiąże się z demontażem płytek. Zamiast tego kapitan będzie musiał przyspawać zbiornik kotła zgodnie z jego wymiarami. Pobierana jest rura profilowa wykonana ze stali o grubości 2 mm i rozmiarze otworu 2 na 4 cm, z której konieczne będzie wykonanie pustych elementów na całej szerokości panelu. Rury są spawane wzdłużnie, dopasowując mniejsze boki. W górę iw dół, aż do części końcowych, musisz hermetycznie spawać żelazne opony. Wykonane są w nich otwory i instalowane są rury gwintowane. Musisz także zespawać kilka rogów, które tworzą półkę na piekarnik.
Konieczne jest pomalowanie urządzenia odporną na temperaturę kompozycją emalii. Po wyschnięciu i zamocowaniu kocioł montowany jest na ścianie i osadzony w systemie grzewczym. Płyta pasuje do gniazda z narożnikami i jest podłączona do sieci elektrycznej. Następnie należy napełnić instalację chłodziwem, odpowietrzyć masy powietrza i rozpocząć nagrzewanie elementu wzbudnika.
Domowy grzejnik nie jest wystarczająco mocny, aby ogrzać duże przestrzenie mieszkalne. W mroźną zimę będzie mógł ogrzać dwa małe pomieszczenia. W okresach przejściowych, kiedy temperatura powietrza na zewnątrz oscyluje wokół zera, jednostka będzie mogła obsługiwać duże powierzchnie - do 40 m2.
Z falownika spawalniczego
Zamierzając używać spawarki, należy pamiętać, że surowo zabrania się bezpośredniego podłączania cewki indukcyjnej do jej zacisków. Naruszenie tego wymogu jest obarczone utratą wydajności wszystkich elementów instalacji. Aby połączyć nagrzewnicę indukcyjną ze spawarką, ta ostatnia będzie musiała wykonać szereg skomplikowanych manipulacji, które wymagają doświadczenia mistrza i szczegółowego zrozumienia urządzenia urządzenia. Uzwojenie pierwotne należy podłączyć za przetwornikiem sygnałów wysokiej częstotliwości mechanizmu falownika zamiast wbudowanego w niego dławika indukcyjnego. Ponadto konieczne jest przylutowanie jednostki kondensacyjnej i demontaż mostka diodowego.
Jak zrobić potężną nagrzewnicę indukcyjną
Rozważane urządzenia mają pobór mocy w okolicach 2,5 kW. Aby wykonać urządzenie o wyższej mocy (4 kW), mistrz potrzebuje poważnej wiedzy z zakresu elektroniki radiowej. Niedoświadczonemu radioamatorowi podjęcie tej pracy nie jest bezpieczne.
Jedną z opcji może być budowa zasilacza z dwiema parami uzwojeń, transformatorem, sterownikiem i tablicami sterowniczymi. Wartość częstotliwości, z jaką pracuje urządzenie, jest gorsza od częstotliwości rezonansowej. Do zasilania sterowników wykorzystywane są dwie cewki, jedna do płytki sterującej, a druga do zasilania. Zasila przekaźnik rozrusznika, wentylator i pompę agregatu chłodniczego.
Wskazówki bezpieczeństwa
Instalacje tego typu znajdują szerokie zastosowanie nie tylko do ogrzewania pomieszczeń, ale również do prowadzenia prac hutniczych. Głównym problemem domowych urządzeń indukcyjnych jest brak komponentów zapewniających kontrolę temperatury i ciśnienia oraz ochronę przeciwwybuchową. Dlatego podczas obsługi takich jednostek należy zachować ostrożność i ostrożność.
Przed uruchomieniem kotła należy sprawdzić wypełnienie wnęki chłodziwem. Obudowa wykonana z polimerów zacznie się topić bez regularnego chłodzenia cieczą. Pociąga to za sobą zmiany deformacji i całkowitą awarię instalacji. Niebezpieczeństwo może być również reprezentowane przez opad rozgrzanego metalu z korpusu do topienia. W takim wypadku konieczna będzie wymiana kilku zespołów jednostkowych.
Urządzenie jest podłączone do prądu poprzez oddzielny przewód biegnący z ekranu. Styki muszą być pokryte materiałem izolacyjnym.Jeśli spawarka jest zaangażowana w konstrukcję, jej falownik musi być uziemiony. Drut używany do tej operacji powinien mieć średnicę 4-6 mm. Aby zapobiec nadmiernemu nagrzewaniu się instalacji przy braku wody, wskazane jest zainstalowanie na wlocie zaworu nadciśnieniowego.
Wnioski i Rekomendacje
Istnieje powód, aby podjąć się samodzielnej produkcji urządzenia, jeśli w gospodarstwie domowym jest już panel indukcyjny. Koszt jego zakupu jest dość wysoki i porównywalny z ceną grzałki elektrody. Moc niektórych z tych modeli sięga 10 kW, natomiast wykonanie instalacji ze wskaźnikiem powyżej 2,5 kW w domu może wykonać tylko mistrz o odpowiednim poziomie kompetencji (przynajmniej trzeba umieć zmontować przemiennik częstotliwości obwód). Ponadto przed instalacją należy upewnić się, że nie ma pęknięć i dziur, przez które może wyciekać płyn z generatora ciepła: taki incydent może spowodować pożar.
Nagrzewnica indukcyjna o prostej konstrukcji, zaprojektowana do obsługi niewielkiej powierzchni pomieszczenia, jest łatwa do wykonania bez specjalnego przeszkolenia. Bardziej wydajne i wydajne opcje, na przykład ze spawarką lub dwiema płytami, wymagają od montera kompetencji w dziedzinie elektroniki. Cechy konstrukcyjne tych instalacji wymagają nabycia dodatkowych kontroli w celu zapewnienia bezpieczeństwa.
