Pašdarināts virpuļveida indukcijas sildītājs no metināšanas invertora

Pērciet detaļas vietnē Aliexpress

Ierīces, kas silda ar elektrību, nevis gāzi, ir drošas un ērtas. Šādi sildītāji nerada sodrējus un nepatīkamas smakas, bet patērē lielu daudzumu elektrības. Lieliska izeja ir indukcijas sildītāja montāža ar savām rokām. Tas ietaupa naudu un palielina ģimenes budžetu. Ir daudz vienkāršu shēmu, saskaņā ar kurām induktors var tikt salikts neatkarīgi.

Lai būtu vieglāk saprast ķēdes un pareizi salikt konstrukciju, noderēs ieskatīties elektrības vēsturē. Metodes metāla konstrukciju sildīšanai ar elektromagnētiskās spoles strāvu tiek plaši izmantotas sadzīves tehnikas rūpnieciskā ražošana - boileri, sildītāji un plītis. Izrādās, ka ar savām rokām var izgatavot darbīgu un izturīgu indukcijas sildītāju.

Ierīču darbības princips

Ierīču darbības princips

Slavenais 19. gadsimta britu zinātnieks Faradejs pavadīja 9 gadus, pētot, kā pārvērst magnētiskos viļņus elektrībā. 1931. gadā beidzot tika izdarīts atklājums, ko sauca par elektromagnētisko indukciju. Spoles stieples tinums, kura centrā atrodas magnētiskā metāla serde, maiņstrāvas ietekmē rada magnētisko lauku. Virpuļplūsmu ietekmē kodols uzsilst.

Faradeja atklājumu sāka izmantot gan rūpniecībā, gan mājās gatavotu motoru un elektrisko sildītāju ražošanā. Pirmā lietuve, kuras pamatā ir virpuļinduktors, tika atvērta 1928. gadā Šefīldā. Vēlāk pēc tāda paša principa tika apsildītas rūpnīcu darbnīcas, un ūdens, metāla virsmu sildīšanai cienītāji ar savām rokām samontēja induktors.

Toreizējās ierīces shēma ir spēkā šodien. Klasisks piemērs ir indukcijas katls, kurā ietilpst:

• metāla serde;
• rāmis;
• siltumizolācija.

Strāvas frekvences paātrināšanas ķēdes iezīmes ir šādas:

• rūpnieciskā frekvence 50 Hz nav piemērota mājās gatavotām ierīcēm;
• tiešs induktors savienojums ar tīklu izraisīs troksni un zemu apkuri;
• efektīva apkure tiek veikta ar frekvenci 10 kHz.

Montāža pēc shēmām

Ikviens, kurš pārzina fizikas likumus, var ar savām rokām salikt induktīvo sildītāju. Ierīces sarežģītība būs atkarīga no kapteiņa sagatavotības pakāpes un pieredzes.

Ir daudz video pamācību, pēc kuriem varat izveidot efektīvu ierīci. Gandrīz vienmēr ir jāizmanto šādi pamatkomponenti:

• tērauda stieple ar diametru 6-7 mm;
• vara stieple induktors;
• metāla sieta (lai turētu vadu korpusa iekšpusē);
• adapteri;
• korpusa caurules (izgatavotas no plastmasas vai tērauda);
• augstfrekvences pārveidotājs.

Ar to pietiks, lai ar savām rokām saliktu indukcijas spoli, un tieši viņa ir momentānā ūdens sildītāja centrā. Pēc nepieciešamo elementu sagatavošanas Jūs varat doties tieši uz ierīces ražošanas procesu:

• sagrieziet vadu 6-7 cm segmentos;
• pārklājiet caurules iekšpusi ar metāla sietu un piepildiet vadu līdz augšai;
• līdzīgi aizveriet caurules atveri no ārpuses;
• aptiniet vara stiepli ap plastmasas korpusu vismaz 90 reizes spolei;
• ievietojiet konstrukciju apkures sistēmā;
• izmantojot invertoru, pievienojiet spoli elektrībai.

Saskaņā ar līdzīgu algoritmu jūs varat viegli salikt indukcijas katlu, kuram jums vajadzētu:

• izgriezt sagataves no tērauda caurules 25 x 45 mm ar sienu, kas nav biezāka par 2 mm;
• metināt tos kopā, savienojot tos ar mazāku diametru;
• metināt dzelzs pārsegus galos un urbt caurumus caurulēm ar vītni;
• izveidojiet stiprinājumu indukcijas plīts, metinot divus stūrus vienā pusē;
• ievietojiet plīti stiprinājumā no stūriem un pievienojiet to elektrotīklam;
• pievienojiet dzesēšanas šķidrumu sistēmai un ieslēdziet apkuri.

Daudzi induktori darbojas ar jaudu, kas nav lielāka par 2 - 2,5 kW. Šādi sildītāji ir paredzēti telpai 20 - 25 m²

Ja ģenerators tiek izmantots autoservisā, to var savienot ar metināšanas iekārtu, taču ir svarīgi ņemt vērā dažas nianses:

• Jums ir nepieciešama maiņstrāva, nevis līdzstrāva, piemēram, invertors. Būs jāpārbauda metināšanas iekārta, vai nav punktu, kur spriegumam nav tieša virziena.
• Lielāka šķērsgriezuma stieples apgriezienu skaitu izvēlas ar matemātisku aprēķinu.
• Būs nepieciešama darba elementu dzesēšana.

Par induktīvās apkures principu

Vispirms paskaidrosim, kā darbojas elektriskie indukcijas sildītāji. Maiņstrāva, ejot cauri spoles pagriezieniem, ap to veido elektromagnētisko lauku. Ja tinuma iekšpusē ievieto magnētisko metāla serdi, tad to uzsildīs virpuļstrāvas, kas rodas lauka ietekmē. Tas ir viss princips.

Pats sildelements tiek saukts par induktors un ir galvenā instalācijas daļa. Apkures katlos tā ir tērauda caurule, kuras iekšpusē plūst dzesēšanas šķidrums, bet virtuves krāsnīs tā ir plakana spole pēc iespējas tuvāk plīts virsmai, kā parādīts zemāk esošajā fotoattēlā.

Otrā daļa indukcijas sildītājs - diagramma, palielinot strāvas frekvenci. Lieta tāda, ka spriegums rūpnieciskā frekvence 50 Hz nav piemēroti šādām ierīcēm. Ja induktors tiek pievienots tieši tīklam, tas sāks spēcīgi dungot un nedaudz sasildīs serdi un kopā ar tinumiem. Lai efektīvi pārvērstu elektroenerģiju siltumā un pilnībā nodotu to metālam, frekvence jāpalielina vismaz līdz 10 kHz, ko dara elektriskā ķēde.

Kādas ir indukcijas katlu reālās priekšrocības salīdzinājumā ar sildelementiem un elektrodu katliem:

1. Daļa, kas silda ūdeni, ir vienkāršs caurules gabals, kas nepiedalās elektroķīmiskos procesos (kā elektrodu siltuma ģeneratoros).Tāpēc induktora kalpošanas laiku ierobežo tikai spoles veiktspēja un tas var sasniegt 10-20 gadus.
2. Tā paša iemesla dēļ elements vienlīdz “draudzējas” ar visu veidu dzesēšanas šķidrumiem - ūdeni, antifrīzu un pat motoreļļu, nav nekādas atšķirības.
3. Induktora iekšpuses darbības laikā nav pārklātas ar skalu.

Plusi un mīnusi indukcijas ierīcēm ūdens sildīšanai

Ierīcei ir diezgan vienkāršs dizains, un tai nav nepieciešami īpaši dokumenti, kas atļauj lietošanu un uzstādīšanu. Indukcijas ūdens sildītājam ir augsta efektivitātes pakāpe un optimāla uzticamība lietotājam. Lietojot to kā apkures katlu, pat nav jāinstalē sūknis, jo ūdens caur caurulēm plūst konvekcijas dēļ (sildot, šķidrums praktiski pārvēršas tvaikā).

Tāpat ierīcei ir vairākas priekšrocības, kas to atšķir no cita veida ūdens sildītājiem. Tātad, indukcijas sildītājs:

Indukcijas sildītājos ūdens kļūst karsts, pateicoties caurulei, pa kuru tas plūst, un pēdējā tiek uzkarsēta spoles radītās indukcijas strāvas dēļ.

• daudz lētāk nekā viņu kolēģi, šādu ierīci var viegli salikt neatkarīgi;
• pilnīgi kluss (lai gan spole darbības laikā vibrē, šī vibrācija cilvēkam nav pamanāma);
• darbības laikā vibrē, kā dēļ netīrumi un katlakmens nelīp pie tā sienām, un tāpēc nav jātīra;
• ir siltuma ģenerators, kas ir viegli noblīvējams, pateicoties darbības principam: dzesēšanas šķidrums atrodas sildelementa iekšpusē un enerģija tiek pārnesta uz sildītāju caur elektromagnētisko lauku, nav nepieciešami kontakti; tāpēc nebūs vajadzīgas blīvējošās gumijas, blīves un citi elementi, kas var ātri bojāties vai noplūst;
• siltuma ģeneratorā vienkārši nav ko saplīst, jo ūdeni silda parasta caurule, kas atšķirībā no sildelementa nespēj sabojāties vai izdegt;

Neaizmirstiet, ka indukcijas sildītāja apkope būs daudz lētāka nekā katla vai gāzes katla. Ierīcei ir minimāls detaļu skaits, kas gandrīz nekad neizdodas.

Neskatoties uz daudzajām priekšrocībām, indukcijas ūdens sildītājam ir vairāki trūkumi:

• pirmais un saimniekiem sāpīgākais ir elektrības rēķins; ierīci nevar saukt par ekonomisku, tāpēc par tās lietošanu ir jāmaksā pienācīgs laiks;
• otrkārt, ierīce ļoti uzkarst un uzkarst ne tikai pati, bet arī apkārtējā telpa, tāpēc tās darbības laikā labāk nepieskarties siltuma ģeneratora korpusam;
• treškārt, ierīcei ir ārkārtīgi augsta efektivitāte un siltuma izkliede, tādēļ, to lietojot, noteikti uzstādiet temperatūras sensoru, pretējā gadījumā sistēma var eksplodēt.

Indukcijas tipa vienību priekšrocības

Šāda veida mājas apkures ierīču neapšaubāmās priekšrocības ietver šādas īpašības:

• efektivitāte - elektroenerģijas pārstrāde siltumā notiek gandrīz pilnībā bez būtiskiem zudumiem;
• lietošanas vienkāršība - šāda veida vienībām nav nepieciešama pastāvīga apkope;
• kompakti izmēri - indukcijas ūdens sildītāji ir maza izmēra, tos var uzstādīt apkures sistēmā gandrīz jebkurā telpā;
• klusums darbībā - šī iekārta darbojas diezgan klusi, tās darbības laikā nerodas troksnis;
• ilgs kalpošanas laiks - indukcijas bloki ir izturīgi, var darboties bez pārtraukuma 30 gadus vai ilgāk;
• augsts vides raksturlielums - iekārtas darbības laikā nerodas kaitīgi izmeši, nav nepieciešams skurstenis un ventilācijas sistēma.

Daudzi cilvēki domā, ka indukcijas katli ir daudz izdevīgāki nekā citas mājas apkures iespējas. Un, salīdzinot ar iekārtām, kas aprīkotas ar sildelementiem, šo iekārtu sildīšanas laiks ir gandrīz divas reizes ātrāks. Pastāvīgas šķidruma cirkulācijas un vibrācijas dēļ caurulēs un ierīces iekšpusē neveidojas katlakmens, kas ievērojami atvieglo apkures sistēmas apkopi un kopšanu.

Indukcijas katlu izskats

Bet šāda veida ierīcēm ir arī daži trūkumi. Un galvenais trūkums ir tas, ka indukcijas aprīkojums ir diezgan dārgs izmaksu ziņā. Bet jūs varat mēģināt pats izgatavot šādu sildītāju mājas apkurei.

Padoms. Ja jums ir noteiktas prasmes un tehniskās zināšanas, jūs varat savākt indukcijas sildītāju savai mājai ar savām rokām. Bet pirms turpināt ierīces montāžas procesu, vispirms reāli jānovērtē savas iespējas un pieredze šādu vienību izveidē, jo tos izgatavot nav tik vienkārši.

Mājas ierīču iespējas

Internetā ir pieejams pietiekams skaits dažādu dizainu, kas izveidoti dažādiem mērķiem. Paņemiet indukcijas maza izmēra sildītāju, kas izgatavots no 250-500 W datora barošanas avota. Fotogrāfijā redzamais modelis meistaram noderēs garāžā vai autoservisā alumīnija, vara un misiņa stieņu kausēšanai.

Bet telpu apkurei dizains nav piemērots mazās jaudas dēļ. Internetā ir divas reālas iespējas, kuru testi un darbs tiek filmēts video:

• ūdens sildītājs, kas izgatavots no polipropilēna caurules, ko darbina metināšanas invertors vai indukcijas virtuves panelis;
• tērauda katls ar apkuri no tās pašas plīts.

Tagad pievērsīsimies tuvāk tam, kā tiek izgatavoti pašizveidotie indukcijas sildītāji un, pats galvenais, kā tie darbojas.

Mēs izgatavojam sildelementu no caurules

Ja esat bijis cieši saistīts ar informācijas meklēšanu par šo tēmu, tad, iespējams, esat saskāries ar šo dizainu, jo meistars ievietoja tā montāžu populārajā YouTube video resursā. Pēc tam daudzas vietnes ievietoja šī induktora ražošanas teksta versijas pakāpenisku instrukciju veidā. Īsumā, sildītājs tiek veikts šādi:

1. Caurules iekšpusē, kas izgatavota no polipropilēna ar diametru 40 mm un garumu 50 cm, saskaras metāla birstes trauku mazgāšanai (var sasmalcināt stiepli - stiepļu stieni). Tie ir jāpievelk ar magnētu.
2. Caurulei pielodēti zari ar vītnēm savienošanai ar siltumtīklu.
3. Ārpusē gar korpusu pielīmēti 4-5 tekstolīta stieņi. Uz tiem ir uztīts vads ar šķērsgriezumu 1,7-2 mm² ar stikla izolāciju, ko izmanto metināšanas transformatoros.
4. Plīts tiek izjaukta, un tiek demontēts "native" plakanas formas induktors. Tā vietā ir pievienots mājās gatavots sildītājs no caurules.

Kā jau varētu nojaust, sildelementa lomu šeit spēlē metāla birstes, kas atrodas spoles mainīgajā magnētiskajā laukā. Ja plīts virsma tiek darbināta maksimāli, vienlaikus izlaižot tekošu ūdeni caur improvizētu katlu, tad to būs iespējams uzsildīt par 15-20 ° C, ko parādīja iekārtas testi.

Tā kā vairuma indukcijas plīšu jauda ir 2-2,5 kW robežās, ar siltuma ģeneratoru iespējams apsildīt telpas ar kopējo platību ne vairāk kā 25 m². Ir veids, kā palielināt siltumu, pievienojot induktors metināšanas iekārtai, taču šeit ir dažas grūtības:

1. Invertors rada līdzstrāvu, bet ir nepieciešama maiņstrāva. Lai pievienotu indukcijas sildītāju, ierīce būs jāizjauc un diagrammā jāatrod punkti, kur spriegums vēl nav izlabots.
2. Ir nepieciešams ņemt lielāka šķērsgriezuma vadu un pēc aprēķinu izvēlēties apgriezienu skaitu. Papildaprīkojumā vara stieple Ø1,5 mm emaljas izolācijā.
3. Būs jāorganizē elementa dzesēšana.

Tālāk esošajā videoklipā autors demonstrē induktīvā ūdens sildītāja veiktspējas pārbaudi. Pārbaudes liecina, ka vienība ir jāuzlabo, taču gala rezultāts diemžēl nav zināms. Izskatās, ka amatnieks projektu atstāja nepabeigtu.

No metināšanas invertora

Vienkāršākā budžeta iespēja ir izgatavot indukcijas sildītāju, izmantojot metināšanas invertoru:

1. Lai to izdarītu, mēs ņemam polimēra cauruli, tās sienām jābūt biezām. No galiem mēs uzstādām 2 vārstus un savienojam elektroinstalāciju.
2. Mēs piepildām cauruli ar metāla stieples gabaliem (diametrs 5 mm) un uzstādām augšējo vārstu.
3. Tālāk mēs veicam 90 apgriezienus ap cauruli ar vara stiepli, mēs iegūstam induktors. Sildelements ir caurule, kā ģeneratoru izmantojam metināšanas iekārtu.
4. Instrumentam jābūt augstas frekvences maiņstrāvas režīmā.
5. Mēs savienojam vara stiepli ar metināšanas iekārtas poliem un pārbaudām darbu.

Strādājot kā induktors, tiks izstarots magnētiskais lauks, savukārt virpuļstrāvas uzsildīs sagriezto vadu, kas novedīs pie verdoša ūdens polimēra caurulē.

Ražošanas instrukcijas

Zīmējumi

1. attēls. Indukcijas sildītāja elektriskā shēma

2. attēls. Ierīce.

3. attēls. Vienkārša indukcijas sildītāja shēma

Krāsns ražošanai jums būs nepieciešami šādi materiāli un instrumenti:

• lodāmurs;
• lodēt;
• tekstolīta plāksne.
• mini urbis.
• radioelementi.
• termopasta.
• ķīmiskie reaģenti dēļu kodināšanai.

Papildu materiāli un to īpašības:

1. Lai izgatavotu spoli, kas izstaro apkurei nepieciešamo mainīgu magnētisko lauku, ir jāsagatavo vara caurules gabals ar diametru 8 mm un garumu 800 mm.
2. Jaudīgi jaudas tranzistori ir visdārgākā paštaisītas indukcijas iestatīšanas sastāvdaļa. Lai uzstādītu frekvences ģeneratora ķēdi, ir nepieciešams sagatavot 2 šādus elementus. Šiem nolūkiem ir piemēroti zīmolu tranzistori: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Ķēdes ražošanā tiek izmantoti 2 identiski no uzskaitītajiem lauka efekta tranzistori.
3. Svārstību ķēdes izgatavošanai būs nepieciešami keramiskie kondensatori ar jaudu 0,1 mF un darba spriegumu 1600 V. Lai spolē veidotos lieljaudas maiņstrāva, nepieciešami 7 šādi kondensatori.
4. Šādas indukcijas ierīces darbības laikā lauka tranzistori ļoti sakarst un, ja tiem nav piestiprināti alumīnija sakausējuma radiatori, tad pēc dažām sekundēm darbības ar maksimālo jaudu šie elementi sabojāsies. Tranzistoru uzlikšana uz siltuma izlietnēm jāveic caur plānu termopastas slāni, pretējā gadījumā šādas dzesēšanas efektivitāte būs minimāla.
5. Indukcijas sildītājā izmantotajām diodēm jābūt īpaši ātrai darbībai. Šai shēmai vispiemērotākās, diodes: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Rezistori, kas tiek izmantoti ķēdē 3: 10 kOhm ar jaudu 0,25 W - 2 gab. un 440 omu jauda - 2 vati. Zenera diodes: 2 gab. ar darba spriegumu 15 V. Zenera diožu jaudai jābūt vismaz 2 vati. Droseles pieslēgšanai spoles jaudas izejām izmanto ar indukciju.
7. Lai darbinātu visu ierīci, jums būs nepieciešams barošanas bloks ar jaudu līdz 500. W. un spriegums 12 - 40 V. Šo ierīci var darbināt no automašīnas akumulatora, taču pie šāda sprieguma nevarēsiet iegūt augstākos jaudas rādījumus.

Pats elektroniskā ģeneratora un spoles ražošanas process aizņem nedaudz laika un tiek veikts šādā secībā:

1. No vara caurules tiek izgatavota spirāle ar diametru 4 cm. Lai izveidotu spirāli, vara caurule jāuzvelk uz stieņa ar plakanu virsmu, kura diametrs ir 4 cm. Spirālei jābūt ar 7 pagriezieniem, kas nedrīkst pieskarties . Montāžas gredzeni ir pielodēti pie 2 caurules galiem savienošanai ar tranzistora radiatoriem.
2. Iespiedshēmas plate ir izgatavota saskaņā ar shēmu.Ja ir iespējams piegādāt polipropilēna kondensatorus, tad, ņemot vērā to, ka šādiem elementiem ir minimāli zudumi un stabila darbība pie lielām sprieguma svārstību amplitūdām, ierīce darbosies daudz stabilāk. Kondensatori ķēdē ir uzstādīti paralēli, veidojot svārstību ķēdi ar vara spoli.
3. Metāla sildīšana notiek spoles iekšpusē pēc tam, kad ķēde ir pievienota barošanas avotam vai akumulatoram. Sildot metālu, ir jānodrošina, lai nebūtu atsperu tinumu īssavienojuma. Ja vienlaikus pieskaras apsildāmam metālam 2 spoles apgriezieniem, tranzistori nekavējoties sabojājas.

Darbības iezīmes

Pašdarināta sildītāja montāža ir tikai puse no kaujas

Tikpat svarīgi ir iegūtās struktūras pareiza darbība. Sākotnēji katra šāda ierīce rada zināmu apdraudējumu, jo tā nevar patstāvīgi kontrolēt dzesēšanas šķidruma sildīšanas līmeni. Šajā sakarā katram sildītājam ir nepieciešama noteikta pilnveidošana, tas ir, papildu vadības un automātisko ierīču uzstādīšana un pievienošana.

Šajā sakarā katram sildītājam ir nepieciešama noteikta pilnveidošana, tas ir, papildu vadības un automātisko ierīču uzstādīšana un pievienošana.

Pirmkārt, caurules izvads ir aprīkots ar standarta drošības ierīču komplektu - drošības vārstu, manometru un ierīci gaisa izvadīšanai. Jāatceras, ka indukcijas ūdens sildītāji normāli darbosies tikai tad, ja būs piespiedu ūdens cirkulācija.Gravitācijas ķēde ļoti ātri novedīs pie elementa pārkaršanas un plastmasas caurules iznīcināšanas.

Lai izvairītos no šādām situācijām, sildītājā ir uzstādīts termostats, kas savienots ar avārijas izslēgšanas ierīci. Pieredzējuši elektroinženieri šim nolūkam izmanto termostatus ar temperatūras sensoriem un relejiem, kas izslēdz ķēdi, kad dzesēšanas šķidrums sasniedz iestatīto temperatūru.

Mājas dizainiem raksturīga diezgan zema efektivitāte, jo brīvas caurbraukšanas vietā ūdens ceļā ir šķērslis stieples daļiņu veidā. Tie gandrīz pilnībā pārklāj cauruli, izraisot paaugstinātu hidraulisko pretestību. Ārkārtas situācijās ir iespējami plastmasas bojājumi un plīsumi, pēc kuriem karstais ūdens noteikti izraisīs īssavienojumu. Parasti šos sildītājus izmanto mazās telpās kā papildu apkures sistēmu aukstajā sezonā.

Indukcijas spoļu izmantošana tradicionālo sildelementu vietā apkures iekārtās ir ļāvusi ievērojami palielināt agregātu efektivitāti ar mazāku elektroenerģijas patēriņu. Indukcijas sildītāji pārdošanā parādījās salīdzinoši nesen, turklāt par diezgan augstām cenām. Tāpēc amatnieki neatstāja šo tēmu bez uzmanības un izdomāja, kā no metināšanas invertora izgatavot indukcijas sildītāju.