Идеята за нагряване на метал с вихрови токове на Фуко, възбудени от електромагнитното поле на намотка, в никакъв случай не е нова. Отдавна успешно се използва в промишлени топилни пещи, ковашки работилници, домакински отоплителни уреди - печки и електрически котли. Последните са доста скъпи, така че домашните майстори не изоставят опитите да направят индукционен бойлер със собствените си ръце. Нашата задача е да разгледаме работещи опции за домашно приготвени устройства и да разберем дали те могат да се използват за отопление на къща.
За принципа на индуктивното загряване
Първо, нека обясним как функционират електрическите индукционни нагреватели. Променливият ток, преминаващ през завоите на бобината, образува около нея електромагнитно поле. Ако поставите сърцевина от намагнетизиращ метал вътре в намотката, тя ще се нагрява от вихрови токове, които възникват под въздействието на полето. Това е целият принцип.
Важно условие. За да може металната сърцевина да се нагрее, бобината трябва да бъде снабдена с променлив ток, променящ знака и вектора на полето с висока честота. Когато прилагате към постояннотоковата намотка, ще получите обикновен електромагнит.
Самият нагревателен елемент се нарича индуктор и е основната част на инсталацията. В отоплителните котли това е стоманена тръба с охлаждаща течност, която тече вътре, а в печките е плоска намотка възможно най-близо до плота, както е показано по-долу на снимката.
Втората част на индукционния нагревател е схема, която увеличава честотата на тока. Факт е, че напрежението с индустриална честота 50 Hz е неподходящо за работата на такива устройства. Ако свържете индуктора към мрежата директно, тогава той ще започне да бръмче и слабо затопля сърцевината, заедно с намотките. За да може ефективно да преобразува електроенергията в топлина и напълно да я прехвърли на метал, честотата трябва да бъде увеличена до минимум 10 kHz, което прави електрическата верига.
Какви са реалните предимства на индукционните котли пред отоплителни и електродни котли:
- Частична вода за отопление е обикновено парче тръба, което не участва в електрохимичните процеси (както в електродните генератори на топлина). Следователно, животът на индуктора е ограничен само от работата на намотката и може да достигне 10-20 години.
- По същата причина елементът е еднакво „приятелски“ с всички видове охлаждащи течности - вода, антифриз и дори машинно масло, няма разлика.
- Вътрешността на индуктора не се мащабира по време на работа.
Забележка. Има много митове, свързани с индукционни котли. Например, продавачите твърдят, че те са с 10-20% по-икономични от другите електрически нагреватели, въпреки че в действителност ефективността на всички електрически котли е 98%. Списъкът на предимствата е ограничен до трите елемента по-горе, останалото е реклама.
Опции за домашно устройство
В Интернет има достатъчен брой различни дизайни, създадени за различни цели. Вземете индукционен нагревател с малък размер, направен от компютърно захранващо устройство с мощност 250-500 вата. Моделът, показан на снимката, е полезен за капитана в гараж или кола за топене на алуминиеви, медни и месингови пръти.
- водонагревател от полипропиленова тръба, захранван от заваръчен инвертор или индукционен кухненски панел;
- стоманен котел, отопляван от същия котлон.
Референтен. Има и други, изцяло домашни дизайни, където майсторите сглобяват честотни преобразуватели от нулата. Но това изисква знания и умения в областта на радиотехниката, така че няма да ги разглеждаме, а просто ще дадем пример за такава схема.
Сега нека разгледаме по-подробно как да направите индукционни нагреватели със собствените си ръце и най-важното - как те след това функционират.
Ние правим нагревателен елемент от тръба
Ако сте били заети с търсенето на информация по тази тема, вероятно сте се натъкнали на този дизайн, тъй като майсторът е публикувал монтажа си в популярния видео ресурс YouTube. След това много сайтове публикуват текстови версии на производството на този индуктор под формата на стъпка по стъпка инструкции. Накратко, нагревателят се прави така:
- Вътре в тръба, изработена от полипропилен с диаметър 40 мм и дължина 50 см, се натъкват метални четки за миене на чинии (нарязана тел може да бъде телена пръчка). Те трябва да бъдат привлечени от магнит.
- Завойчета с резби са споени към тръбата за свързване към отоплителната мрежа.
- Отвън 4-5 PCB пръчки са залепени по протежение на тялото. Те се навиват с тел с напречно сечение 1,7-2 mm² със стъклена изолация, която се използва при заваряване на трансформатори.
- Котлонът се разглобява и "нативният" индуктор с плоска форма се демонтира. Вместо това е свързан домашен нагревател от тръба.
Както може би се досещате, ролята на нагревателния елемент тук се играе от метални четки, разположени в променливото магнитно поле на намотката. Ако стартирате котлона максимално, докато тече вода през импровизиран котел, можете да го нагреете с 15–20 ° C, както показаха тестовете на блока.
Тъй като мощността на повечето индукционни котлони е в диапазона 2–2,5 kW, с помощта на генератор на топлина е възможно да се отопляват помещения с обща площ не по-голяма от 25 m². Има начин да увеличите нагряването чрез свързване на индуктора към заваръчната машина, но има някои трудности:
- Инверторът генерира постоянен ток, но се нуждаете от променлив ток. За да свържете индукционен нагревател, устройството ще трябва да бъде разглобено и намерено в точките на веригата, където напрежението все още не е коригирано.
- Необходимо е да вземете жица с по-голямо напречно сечение и да изберете броя на завоите чрез изчисление. Алтернативно, медна тел Ø1,5 мм в изолация от емайл.
- Ще е необходимо да се организира охлаждането на елемента.
Авторът демонстрира теста за ефективност на индуктивен бойлер в своето видео, представено по-долу. Тестовете показаха, че устройството се нуждае от усъвършенстване, но крайният резултат, за съжаление, не е известен. Изглежда, че майсторът е оставил проекта незавършен.
Как да сглобяваме индукционен котел
В този случай евтина китайска печка не е необходимо да се разглобява. Долната линия е да заварявате резервоар за бойлер според неговия размер, като се ръководите от инструкции стъпка по стъпка:
- Вземете стоманена профилна тръба 20 х 40 мм с дебелина на стената 2 мм и отрежете заготовки от нея по ширината на панела.
- Заварете тръбите заедно по дължината, като свържете по-малките страни.
- Отгоре и отдолу до краищата плътно заварете железните капаци. Направете дупки в тях и инсталирайте тръби с резба.
- Прикрепете 2 ъгъла към едната от страните, така че да образуват рафт за индукционната печка.
- Боядисвайте устройството с термоустойчив спрей емайл. Процесът на сглобяване е показан по-подробно във видеото.
Крайният монтаж и пускане се състои в монтирането на котела на стената и поставянето му в отоплителната система. Котлонът се поставя в гнездото от ъглите на гърба на резервоара и се свързва с електрическата мрежа. Остава да напълните системата с охлаждаща течност, обезвъздушен въздух и да включите нагряването на индуктора.
Тук сте изправени пред същия проблем, който срещнахте с предишния модел. Без съмнение индукционното отопление ще работи, но мощността му от 2,5 кВт е достатъчна за отопление на няколко малки стаи в студено време. През есента и пролетта, когато температурата не е спаднала под нулата, домашен котел ще може да отоплява площ от 35-40 м². Как да го свържете правилно към системата, вижте следващото видео:
Заключения и препоръки
Умишлено представихме опции за индукционни бойлери с опростен дизайн, така че всеки да може да направи такова устройство самостоятелно.Остава обаче въпросът дали да се занимавате с този бизнес и да прекарвате собственото си време. В това отношение има редица обективни съображения:
- Потребителите, които не са запознати с електро и радиотехника, е малко вероятно да постигнат увеличение на отоплителната мощност над 2,5 кВт. За да направите това, ще трябва да сглобите верига на честотен преобразувател.
- Ефективността на индуктора не е по-висока от тази на другите електрически котли. Но да се сглоби нагревател с нагревателни елементи е много по-лесно.
- Ако нямате индукционен панел у дома, ще трябва да го купите за около 80 г. д. Толкова много са евтините китайски продукти в онлайн магазините. За същите пари се продават готови електродни котли с мощност до 10 кВт.
- Електрическите печки са оборудвани с автоматични устройства за безопасност, които изключват домакинския уред след 1 или 2 часа работа. Това е неудобно по време на работа.
- Ако поради различни причини охлаждащата течност изтича от домашния генератор на топлина, отоплението няма да спре. То е изпълнено с огън.
Разбира се, можете да направите без скъпи покупки, добре да разберете дизайна и да направите индукционен нагревател от нулата. Но няма да можете да направите всичко безплатно, защото ще трябва да закупите аксесоари за веригата. Обърнете внимание, че бонусите от такъв отоплителен блок са малки, така че е непрактично сериозно да се заемете с неговото производство, за да отоплявате частна къща.