Indukčný ohrievač pracuje interakciou vírivých prúdov generovaných elektromagnetickým poľom induktora s kovovým povrchom. Existuje niekoľko schém na výrobu indukčného ohrievača vlastnými rukami. Najdostupnejšie z nich sú konštrukcie vyrobené z polypropylénových rúr a zváracieho invertora.
Princíp činnosti indukčného ohrievača
Keď prúdi striedavý elektrický prúd pozdĺž cievky induktora, vytvára sa okolo nej elektromagnetické pole. Keď je kovové jadro s magnetickými vlastnosťami umiestnené v strede cievky, jeho teplota stúpa. Toto indukčné ohrievanie je jav spôsobený vírivými prúdmi. Pozoruje sa to iba vtedy, keď je tlmivka napájaná striedavým elektrickým prúdom, ktorý má dostatočnú frekvenciu zmien v znamení a smere. Keď je na indukčnú časť privádzaný jednosmerný prúd, nedochádza k zmene teploty v jadre.
Na tomto princípe je založená činnosť induktora na ohrev obrobkov. Hlavnou súčasťou jednotky je vo väčšine prípadov špirálová konfigurácia vyrobená z kovu. Pri varných doskách túto úlohu zohráva sploštený prvok umiestnený v malej vzdialenosti od varnej dosky. Vo vykurovacom kotle zohráva úlohu induktora oceľová rúrka naplnená chladiacou kvapalinou (jeho funkciu vykonáva kvapalina).
Dôležitými komponentmi uvažovanej jednotky sú alternátor a vykurovacie teleso. Prvý sa používa na získanie napájania s dostatočne vysokou frekvenciou z typickej bytovej elektrickej siete s frekvenciou 50 Hz. Druhou je kovová konštrukcia schopná absorbovať teplo v poľnom priestore. Generátor vysiela elektrický prúd nastavený na požadované parametre do induktora (špirálovitý prvok). V takom prípade prúd nabitých častíc prechádza cievkou a vytvára pole. Kov umiestnený v jeho zóne pôsobenia sa zahrieva pôsobením Fouquetových prúdov bez priameho kontaktu s induktorom. Na ohrev vody v takomto agregáte musí byť v kontakte s vykurovacím telesom. Najjednoduchším príkladom takého dizajnu by bolo kovové potrubie, cez ktoré prechádza prúd vody. V tomto procese kvapalina ochladzuje steny, čo predlžuje životnosť konštrukcie.
Výhody a nevýhody zariadenia
Indukčný ohrev môže poskytnúť množstvo výhod, ktoré použitie prídavných elektród nemôže poskytnúť. Pretože ohrev kvapaliny sa vykonáva kovovým prvkom, ktorý sa nezúčastňuje na elektrochemických reakciách, životnosť zariadenia závisí iba od cievky. Trvanie jeho činnosti je určené dobou prevádzky zariadenia. Niektoré tlmivky zostávajú v prevádzke viac ako 10 rokov. Súvisí to tiež s kompatibilitou jednotky s rôznymi typmi kvapalín na prenos tepla. Pre túto úlohu sú okrem čistej vody vhodné aj strojové oleje a nemrznúce zmesi.
Vnútorné časti jednotky nie sú počas používania pokryté vodným kameňom.Vďaka neustálemu kontaktu s kvapalinou sa znižuje možnosť prehriatia dielov, čo tiež prispieva k predĺženiu životnosti. Konvekcia v zariadení zvyčajne dosahuje dostatočnú úroveň, ktorú nie je potrebné inštalovať cirkulačné čerpadlo. Nie sú potrebné žiadne zvukotesné opatrenia - zariadenie pracuje celkom ticho.
Indukčný ohrievač má však aj slabé stránky:
- Na fungovanie prístroja je potrebná elektrická energia. V miestnosti, kde nie je elektrina alebo k nej nie je možné zabezpečiť prístup, nebude môcť kotol pracovať. Na miestach s pravidelným prerušením siete to nebude fungovať efektívne.
- Keď teplota príliš stúpne, teplonosná kvapalina sa zmení na plynný stav. To vyvoláva silné zvýšenie tlaku v konštrukcii, v dôsledku čoho môže dôjsť k prasknutiu potrubia. Aby sa tomu zabránilo, bude potrebné zariadenie vybaviť zariadeniami na reguláciu tlaku a teploty. Môže to byť tlakomer, snímač teploty, zariadenie na núdzové vypnutie, keď sú parametre mimo stanovený rozsah.
Potreba ďalších nástrojov môže prispieť k významnému zvýšeniu nákladov na zariadenie pre domáci indukčný ohrievač.
Zariadenie sa považuje za takmer úplne tiché, ale v praxi to tak nie je vždy. To platí pre priemyselné modely a inštalácie navrhnuté doma.
Možnosti domáceho zariadenia
Existuje niekoľko spôsobov, ako si vyrobiť ohrievač doma. Najlacnejšou možnosťou je vyrobiť zariadenie z kuchynského elektrického sporáka a polypropylénovej rúry. Invertorové zariadenie je ťažké vykonať, ale je dostatočne výkonné.
Vykurovacie teleso potrubia
Tento vývoj spočíva v demontáži špirálovitého induktora inštalovaného v elektrickom sporáku a umiestnení nového dizajnu na jeho miesto. Na jeho výrobu budete potrebovať polypropylénovú trubicu dlhú 0,5 m a priemer 4 cm, magnetický prvok, 5 textolitových tyčí, kohútiky na pripojenie k vykurovacej sieti. Budete tiež musieť kúpiť cievku vodiča s prierezom 2 mm² potiahnutú sklenenou izoláciou (taký kábel sa často používa pri zváraní transformátorových zariadení) a kovové drôtenky na umývanie riadu.
Postupnosť krokov pri výrobe zariadenia:
- Do skúmavky sa vloží magnet a naplní sa žínkami (namiesto nich je prijateľný sekaný drôt).
- Ohyby sú opatrené závitmi.
- Pozdĺž tela sú prilepené tyče, na ktoré je navinutý drôt pokrytý sklenenou izoláciou.
- Varná doska je demontovaná a je z nej odstránený továrenský induktor vyrobený vo forme plochej špirály. Na jeho mieste je nainštalovaná pripravená konštrukcia.
Ohrievačom v tomto prístroji je kovová žinka umiestnená v striedavom poli cievky. Pri spustení panelu v maximálnom režime s paralelným prúdením vody sa ukáže, že je zahriaty na 15-20 ° C. Vzhľadom na to, že dlaždice použité na výstavbu majú zvyčajne výkon najviac 2 000 W, je výsledná jednotka vhodná na vykurovanie bytových priestorov s rozlohou do 25 m².
Účinnosť zariadenia sa dá zvýšiť pripojením na zvárací stroj, ale takáto práca je plná mnohých ťažkostí. Najskôr bude potrebné zariadenie rozobrať a hľadať na diagrame miesta, ktoré ešte neboli opravené. Je to spôsobené tým, že sa v ňom vytvára jednosmerný prúd a na fungovanie ohrievača je potrebný striedavý prúd. Po druhé, budete musieť použiť hrubšie vedenie (napríklad meď s priemerom 1,5 mm, pokrytú smaltovanou zmesou) a vypočítať požadovaný počet závitov.Nakoniec bude potrebné do zariadenia zabudovať chladiaci mechanizmus.
Montáž indukčného kotla
Toto riešenie nezahŕňa demontáž dlaždíc. Namiesto toho bude musieť kapitán zvárať nádrž kotla podľa jeho rozmerov. Vezme sa profilová rúrka z ocele s hrúbkou 2 mm a veľkosťou otvoru 2 x 4 cm, z ktorej bude potrebné vyrobiť prázdne prvky po celej šírke panelu. Rúry sú zvárané pozdĺžne, aby zodpovedali menším stranám. Hore a dole ku koncovým častiam musíte hermeticky zvárať železné pneumatiky. V nich sú vyrobené otvory a sú nainštalované rúrky so závitom. Tiež je potrebné zvárať pár rohov, ktoré tvoria poličku na rúru.
Je potrebné natrieť zariadenie teplotne odolným smaltovaným zložením. Po vysušení a zafixovaní je kotol namontovaný na stenu a zabudovaný do vykurovacieho systému. Varná doska zapadá do hniezda s rohmi a je pripojená k elektrickej sieti. Potom musíte zariadenie naplniť chladiacou kvapalinou, odvzdušniť masy vzduchu a začať ohrievať indukčný prvok.
Domáci ohrievač nie je dostatočne výkonný na vykurovanie veľkých obytných priestorov. V mrazivej zime bude môcť vykurovať dve malé miestnosti. Počas prechodných období, keď je teplota vonkajšieho vzduchu okolo nuly, bude jednotka schopná obslúžiť veľké plochy - až 40 m2.
Zo zváracieho invertora
Pri použití zváracieho stroja je potrebné pamätať na to, že je prísne zakázané pripájať induktor priamo k jeho svorkám. Porušenie tejto požiadavky je spojené so stratou výkonu všetkých prvkov zariadenia. Aby bolo možné kombinovať indukčný ohrievač so zváracím strojom, bude tento musieť vykonať niekoľko zložitých manipulácií, ktoré si vyžadujú skúsenosti majstra a podrobné pochopenie zariadenia jednotky. Primárne vinutie musí byť pripojené za prevodníkom vysokofrekvenčných signálov invertorového mechanizmu namiesto jeho zabudovanej indukčnej tlmivky. Okrem toho je potrebné spájkovať kondenzačnú jednotku a demontovať diódový mostík.
Ako vyrobiť výkonný indukčný ohrievač
Zvažované zariadenia majú spotrebu energie v oblasti 2,5 kW. Na výrobu zariadenia s vyššou frekvenciou (4 kW) potrebuje magister vážne vedomosti z oblasti rádiovej elektroniky. Pre neskúseného rádioamatéra nie je bezpečné vykonávať túto prácu.
Jednou z možností môže byť konštrukcia napájacieho zdroja s dvoma pármi vinutí, transformátorom, budičom a riadiacimi doskami. Hodnota frekvencie, pri ktorej jednotka pracuje, je nižšia ako rezonančná. Na napájanie ovládačov sa používajú dve cievky, jedna pre riadiacu dosku a druhá pre napájanie. Napája reléový štartér, čerpadlo ventilátora a chladiča.
Bezpečnostné tipy
Rastliny tohto typu sa široko používajú nielen na vykurovanie priestorov, ale aj na vykonávanie taviacich prác. Hlavným problémom domácich indukčných zariadení je nedostatok komponentov, ktoré poskytujú kontrolu teploty a tlaku a ochranu pred výbuchom. Preto je pri prevádzke týchto jednotiek nutná opatrnosť a opatrnosť.
Pred spustením kotla je potrebné skontrolovať naplnenie dutiny chladiacou kvapalinou. Puzdro vyrobené z polymérov sa začne topiť bez pravidelného chladenia kvapalinou. To má za následok deformačné zmeny a úplné zlyhanie zariadenia. Nebezpečenstvo môže predstavovať aj spad zohriateho kovu z taviaceho telesa. V takom prípade bude potrebné vymeniť niekoľko jednotiek.
Zariadenie je pripojené k elektrine prostredníctvom samostatného drôtu, ktorý vedie zo štítu. Kontakty musia byť pokryté izolačným materiálom.Ak je do konštrukcie zapojený zvárací stroj, musí byť jeho invertor uzemnený. Drôt použitý na túto operáciu by mal mať priemer 4 - 6 mm. Aby ste zabránili nadmernému zahrievaniu zariadenia pri nedostatku vody, je vhodné do prívodu namontovať pretlakový ventil.
Závery a odporúčania
Existuje dôvod, prečo sa rozhodnúť pre nezávislú výrobu zariadenia, ak už má domácnosť indukčný panel. Náklady na jeho zakúpenie sú pomerne vysoké a porovnateľné s cenou elektródového ohrievača. Výkon niektorých z týchto modelov dosahuje 10 kW, zatiaľ čo inštaláciu s indikátorom nad 2,5 kW doma môže vykonať iba majster so zodpovedajúcou úrovňou kompetencie (aspoň musíte byť schopní zostaviť frekvenčný menič obvod). Pred inštaláciou je tiež potrebné skontrolovať, či v ňom nie sú praskliny a otvory, cez ktoré môže vytekať kvapalina z generátora tepla: takýto incident môže spôsobiť požiar.
Indukčný ohrievač jednoduchého dizajnu, navrhnutý tak, aby slúžil na malej ploche miestnosti, je ľahké vyrobiť bez špeciálneho školenia. Výkonnejšie a efektívnejšie možnosti, napríklad so zváracím strojom alebo dvoma doskami, si vyžadujú, aby bol montážny pracovník kompetentný v oblasti elektroniky. Konštrukčné vlastnosti týchto inštalácií si vyžadujú získanie ďalších ovládacích prvkov na zaistenie bezpečnosti.
