Escalfador d'inducció de vòrtex casolà des d'un inversor de soldadura

Compra peces a Aliexpress

Els aparells que escalfen amb electricitat en lloc de gas són segurs i còmodes. Aquests escalfadors no produeixen sutge i olors desagradables, però consumeixen una gran quantitat d'electricitat. Una excel·lent sortida és muntar un escalfador d'inducció amb les vostres pròpies mans. Això estalvia diners i contribueix al pressupost familiar. Hi ha molts esquemes senzills segons els quals l'inductor es pot muntar de manera independent.

Per tal de facilitar la comprensió dels circuits i el muntatge de l'estructura correctament, serà útil analitzar la història de l'electricitat. Els mètodes per escalfar estructures metàl·liques mitjançant un corrent de bobina electromagnètica s'utilitzen àmpliament producció industrial d'electrodomèstics - calderes, estufes i estufes.Resulta que podeu fer un escalfador d'inducció que funcioni i que sigui durador amb les vostres pròpies mans.

Principi de funcionament dels dispositius

Principi de funcionament dels dispositius

El famós científic britànic del segle XIX Faraday va passar 9 anys investigant per convertir les ones magnètiques en electricitat. El 1931, finalment es va fer un descobriment, anomenat inducció electromagnètica. L'enrotllament de filferro de la bobina, al centre de la qual hi ha un nucli de metall magnètic, crea un camp magnètic sota la potència del corrent altern. Sota l'acció dels fluxos de vòrtex, el nucli s'escalfa.

El descobriment de Faraday es va començar a utilitzar tant a la indústria com a la fabricació de motors casolans i escalfadors elèctrics. La primera foneria basada en un inductor de vòrtex es va obrir el 1928 a Sheffield. Més tard, segons el mateix principi, els tallers de les fàbriques es van escalfar i, per escalfar aigua, superfícies metàl·liques, els coneixedors van muntar un inductor amb les seves pròpies mans.

L'esquema del dispositiu d'aquella època és vigent avui. Un exemple clàssic és una caldera d'inducció, que inclou:

• nucli metàl·lic;
• marc;
• aïllament tèrmic.

Les característiques del circuit per accelerar la freqüència del corrent són les següents:

• La freqüència industrial de 50 Hz no és adequada per a dispositius casolans;
• la connexió directa de l'inductor a la xarxa provocarà un zumbit i un escalfament baix;
• l'escalfament efectiu es realitza a una freqüència de 10 kHz.

Muntatge segons esquemes

Qualsevol persona familiaritzada amb les lleis de la física pot muntar un escalfador inductiu amb les seves pròpies mans. La complexitat del dispositiu variarà segons el grau de preparació i experiència del mestre.

Hi ha molts tutorials en vídeo, després dels quals podeu crear un dispositiu eficaç. Gairebé sempre és necessari utilitzar els components bàsics següents:

• filferro d'acer amb un diàmetre de 6-7 mm;
• fil de coure per a l'inductor;
• malla metàl·lica (per subjectar el cable dins de la caixa);
• adaptadors;
• canonades per al cos (de plàstic o acer);
• inversor d'alta freqüència.

Això serà suficient per muntar una bobina d'inducció amb les vostres pròpies mans, i és ella qui és el cor de l'escalfador d'aigua instantani. Després de preparar els elements necessaris podeu anar directament al procés de fabricació del dispositiu:

• tallar el cable en segments de 6-7 cm;
• cobrir l'interior de la canonada amb una malla metàl·lica i omplir el cable fins a la part superior;
• de la mateixa manera, tanqueu l'obertura del tub des de l'exterior;
• enrotlleu el cable de coure al voltant de la caixa de plàstic almenys 90 vegades per a la bobina;
• inseriu l'estructura al sistema de calefacció;
• utilitzant un inversor, connecteu la bobina a l'electricitat.

Segons un algorisme similar, podeu muntar fàcilment una caldera d'inducció, per a la qual hauríeu de:

• tallar espais en blanc d'un tub d'acer de 25 per 45 mm amb una paret de no més de 2 mm de gruix;
• soldar-los junts, connectant-los amb diàmetres més petits;
• soldar cobertes de ferro als extrems i fer forats per a canonades roscades;
• feu un suport per a una estufa d'inducció soldant dues cantonades a un costat;
• inseriu la placa al suport des de les cantonades i connecteu-la a la xarxa elèctrica;
• afegiu refrigerant al sistema i engegueu la calefacció.

Molts inductors funcionen amb una potència no superior a 2 - 2,5 kW. Aquests escalfadors estan dissenyats per a una habitació de 20 a 25 m²

Si el generador s'utilitza en un servei de cotxes, podeu connectar-lo a una màquina de soldadura, però és important tenir en compte alguns matisos:

• Necessites AC, no DC com un inversor. S'haurà d'examinar la màquina de soldadura per detectar la presència de punts on la tensió no tingui direcció directa.
• El nombre de voltes a un cable d'una secció transversal més gran es selecciona mitjançant un càlcul matemàtic.
• Es requerirà refredament dels elements de treball.

Sobre el principi de la calefacció inductiva

Primer, expliquem com funcionen els escalfadors elèctrics d'inducció. El corrent altern, que passa per les espires de la bobina, forma un camp electromagnètic al seu voltant. Si es col·loca un nucli metàl·lic magnètic dins del bobinatge, s'escalfarà pels corrents de Foucault que sorgeixen sota la influència del camp. Aquest és tot el principi.

El propi element de calefacció s'anomena inductor i és la part principal de la instal·lació. A les calderes de calefacció, és una canonada d'acer amb un refrigerant que flueix a l'interior, i a les estufes de cuina, és una bobina plana el més a prop possible de la placa, com es mostra a la foto següent.

La segona part escalfador d'inducció - diagrama, augmentant la freqüència del corrent. La qüestió és que la tensió freqüència industrial 50 Hz no aptes per a aquests dispositius. Si connecteu l'inductor a la xarxa directament, començarà a brunzir amb força i escalfar lleugerament el nucli i juntament amb els bobinatges. Per convertir eficaçment l'electricitat en calor i transferir-la completament al metall, s'ha d'augmentar la freqüència com a mínim a 10 kHz, que és el que fa el circuit elèctric.

Quins són els avantatges reals de les calderes d'inducció sobre els elements de calefacció i les calderes d'elèctrodes:

1. Una peça que escalfa l'aigua és un simple tros de canonada que no participa en processos electroquímics (com en els generadors de calor d'elèctrodes). Per tant, la vida útil de l'inductor només està limitada pel rendiment de la bobina i pot arribar als 10-20 anys.
2. Per la mateixa raó, l'element és igualment "amic" amb tot tipus de refrigerants: aigua, anticongelant i fins i tot oli de motor, no hi ha cap diferència.
3. L'interior de l'inductor no està cobert d'escala durant el funcionament.

Pros i contres dels dispositius d'inducció per escalfar aigua

El dispositiu té un disseny bastant senzill i no requereix documents especials que permetin l'ús i la instal·lació. L'escalfador d'aigua d'inducció té un alt grau d'eficiència i una fiabilitat òptima per a l'usuari. Quan l'utilitzeu com a caldera per a la calefacció, ni tan sols cal instal·lar una bomba, ja que l'aigua flueix per les canonades per convecció (quan s'escalfa, el líquid pràcticament es converteix en vapor).

A més, el dispositiu té una sèrie d'avantatges, que el distingeixen d'altres tipus d'escalfadors d'aigua. Així, escalfador d'inducció:

En els escalfadors d'inducció, l'aigua s'escalfa a causa de la canonada per on flueix, i aquesta s'escalfa a causa del corrent d'inducció creada per la bobina.

• molt més barat que els seus homòlegs, aquest dispositiu es pot muntar fàcilment de manera independent;
• completament silenciós (tot i que la bobina vibra durant el funcionament, aquesta vibració no es nota per a una persona);
• vibra durant el funcionament, de manera que la brutícia i l'escala no s'adhereixen a les seves parets i, per tant, no cal netejar-les;
• té un generador de calor que es pot segellar fàcilment gràcies al principi de funcionament: el refrigerant es troba dins de l'element de calefacció i l'energia es transfereix a l'escalfador a través d'un camp electromagnètic, no calen contactes; per tant, no caldrà segellar goma, segells i altres elements que es puguin deteriorar o filtrar ràpidament;
• simplement no hi ha res a trencar al generador de calor, ja que l'aigua s'escalfa per una canonada normal, que no es pot deteriorar ni cremar, a diferència d'un element de calefacció;

No oblideu que el manteniment d'un escalfador d'inducció serà molt més barat que una caldera o una caldera de gas. El dispositiu té un mínim de peces que gairebé mai fallen.

Malgrat la gran quantitat d'avantatges, l'escalfador d'aigua d'inducció té una sèrie d'inconvenients:

• la primera i més dolorosa per als propietaris és la factura de la llum; el dispositiu no es pot dir econòmic, de manera que heu de pagar una quantitat de temps decent pel seu ús;
• en segon lloc, el dispositiu s'escalfa molt i s'escalfa no només ell mateix, sinó també l'espai circumdant, per la qual cosa és millor no tocar el cos del generador de calor durant el seu funcionament;
• en tercer lloc, el dispositiu té una eficiència extremadament alta i una dissipació de calor, per tant, quan l'utilitzeu, assegureu-vos d'instal·lar un sensor de temperatura, en cas contrari, el sistema podria explotar.

Avantatges de les unitats de tipus inducció

Els avantatges indubtables d'aquest tipus de dispositius de calefacció per a la llar inclouen les característiques següents:

• eficiència: el processament de l'energia elèctrica en calor es produeix gairebé completament sense pèrdues significatives;
• facilitat d'ús: no es requereix un manteniment constant d'unitats d'aquest tipus;
• dimensions compactes: els escalfadors d'aigua d'inducció són de mida petita, es poden instal·lar al sistema de calefacció a gairebé qualsevol habitació;
• silenci en funcionament: aquest equip funciona de manera bastant silenciosa, no es produeix cap soroll durant el seu funcionament;
• llarga vida útil: les unitats d'inducció són duradores, poden funcionar ininterrompudament durant 30 anys o més;
• alt rendiment ambiental: no es produeixen emissions nocives durant el funcionament del dispositiu, no es requereix una xemeneia ni un sistema de ventilació.

Molta gent pensa que les calderes d'inducció són molt més rendibles que altres opcions de calefacció domèstica. I en comparació amb els equips equipats amb elements de calefacció, el temps de calefacció d'aquestes unitats és gairebé el doble de ràpid. A causa de la circulació i vibració constants del líquid, no es forma escala a les canonades i a l'interior del dispositiu, la qual cosa facilita molt el manteniment i la cura del sistema de calefacció.

Aspecte de les calderes d'inducció

Però aquest tipus de dispositiu també té alguns inconvenients. I el principal desavantatge és que l'equip d'inducció és bastant car pel que fa al cost. Però podeu provar de fer un escalfador d'aquest tipus per escalfar la casa vosaltres mateixos.

Consell. Si teniu certes habilitats i coneixements tècnics, podeu muntar un escalfador d'inducció per a la vostra llar amb les vostres pròpies mans.Però abans de continuar amb el procés de muntatge del dispositiu, primer heu d'avaluar de manera realista les vostres capacitats i experiència en la creació d'aquestes unitats, ja que no és tan fàcil fer-les.

Opcions per a dispositius casolans

A Internet hi ha un nombre suficient de dissenys diversos creats per a diferents propòsits. Agafeu un escalfador d'inducció de mida petita fet amb una font d'alimentació d'ordinador de 250-500 W. El model que es mostra a la foto serà útil per al mestre al garatge o al servei de cotxes per fondre barres d'alumini, coure i llautó.

Però per a la calefacció d'espais, el disseny no és adequat a causa de la baixa potència. Hi ha dues opcions reals a Internet, les proves i treballs de les quals es filmen en vídeo:

• un escalfador d'aigua fet d'una canonada de polipropilè alimentada per un inversor de soldadura o un panell de cuina d'inducció;
• caldera d'acer amb calefacció des de la mateixa placa.

Ara fem una ullada més de prop a com es fabriquen els escalfadors d'inducció de fer-ho tu mateix i, el més important, com funcionen.

Fem un element de calefacció a partir d'una canonada

Si heu participat molt a la recerca d'informació sobre aquest tema, probablement us heu trobat amb aquest disseny, ja que el mestre va publicar el seu muntatge al popular recurs de vídeo de YouTube. Després d'això, molts llocs van publicar versions de text de la fabricació d'aquest inductor en forma d'instruccions pas a pas. Breument, l'escalfador es fa així:

1. Dins d'una canonada de polipropilè amb un diàmetre de 40 mm i una longitud de 50 cm, es troben raspalls metàl·lics per rentar plats (podeu tallar filferro). Han de ser atrets per un imant.
2. Les branques amb fils es solden a la canonada per a la connexió a la xarxa de calefacció.
3. A l'exterior, 4-5 barres de textolita estan enganxades al llarg del cos. S'hi enrotlla un cable amb una secció transversal d'1,7-2 mm² amb aïllament de vidre, que s'utilitza en transformadors de soldadura.
4. Es desmunta la placa i es desmunta l'inductor de forma plana "autòctona". En canvi, es connecta un escalfador casolà de la canonada.

Com podeu endevinar, el paper de l'element de calefacció aquí el juguen els raspalls metàl·lics situats al camp magnètic altern de la bobina. Si feu funcionar la placa al màxim, mentre passeu aigua corrent a través d'una caldera improvisada, llavors serà possible escalfar-la entre 15 i 20 ° C, com es va demostrar amb les proves de la unitat.

Com que la potència de la majoria de les cuines d'inducció es troba en el rang de 2 a 2,5 kW, amb un generador de calor és possible escalfar habitacions amb una superfície total de no més de 25 m². Hi ha una manera d'augmentar la calor connectant l'inductor a la màquina de soldadura, però aquí hi ha algunes dificultats:

1. L'inversor produeix un corrent continu, però se'n necessita un d'altern. Per connectar l'escalfador d'inducció, s'haurà de desmuntar l'aparell i trobar-lo a l'esquema del punt on encara no s'ha rectificat la tensió.
2. Cal agafar un cable de secció transversal més gran i seleccionar el nombre de voltes per càlcul. Opcionalment, fil de coure Ø1,5 mm en aïllament d'esmalt.
3. Caldrà organitzar el refredament de l'element.

L'autor mostra la comprovació del rendiment d'un escalfador d'aigua inductiu al seu vídeo següent. Les proves han demostrat que la unitat s'ha de millorar, però el resultat final, malauradament, es desconeix. Sembla que l'artesà va deixar el projecte inacabat.

Des d'un inversor de soldadura

L'opció econòmica més senzilla és fabricar un escalfador d'inducció mitjançant un inversor de soldadura:

1. Per fer-ho, agafem una canonada de polímer, les seves parets han de ser gruixudes. Des dels extrems muntem 2 vàlvules i connectem el cablejat.
2. Omplim la canonada amb peces (diàmetre 5 mm) de filferro metàl·lic i muntem la vàlvula superior.
3. A continuació, fem 90 voltes al voltant de la canonada amb filferro de coure, obtenim un inductor. L'element de calefacció és una canonada, utilitzem una màquina de soldadura com a generador.
4. L'instrument ha d'estar en mode AC d'alta freqüència.
5. Connectem el cable de coure als pols de la màquina de soldadura i comprovem el treball.

Funcionant com a inductor, s'irradiarà un camp magnètic, mentre que els corrents de Foucault escalfaran el cable picat, cosa que provocarà l'ebullició d'aigua en una canonada de polímer.

Instruccions de fabricació

Plànols

Figura 1. Esquema elèctric de l'escalfador d'inducció

Figura 2. Dispositiu.

Figura 3. Esquema d'un escalfador d'inducció simple

Per a la fabricació del forn necessitareu els següents materials i eines:

• soldador;
• soldadura;
• tauler de textolita.
• mini trepant.
• radioelements.
• pasta tèrmica.
• reactius químics per al gravat de taulers.

Addicional materials i les seves característiques:

1. Per fer una bobina que emetrà un camp magnètic altern necessari per a l'escalfament, cal preparar un tros de tub de coure amb un diàmetre de 8 mm i una longitud de 800 mm.
2. Els potents transistors de potència són la part més cara d'una configuració d'inducció casolana. Per muntar el circuit del generador de freqüència, cal preparar 2 d'aquests elements. Per a aquests propòsits, són adequats els transistors de marques: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. En la fabricació del circuit, s'utilitzen 2 transistors d'efecte de camp idèntics als enumerats.
3. Per a la fabricació d'un circuit oscil·latori, es necessitaran condensadors ceràmics amb una capacitat de 0,1 mF i una tensió de funcionament de 1600 V. Per tal que es formi un corrent altern d'alta potència a la bobina, calen 7 d'aquests condensadors.
4. Durant el funcionament d'aquest dispositiu d'inducció, els transistors d'efecte de camp estaran molt calents i si no s'hi connecten radiadors d'aliatge d'alumini, després d'uns segons de funcionament a màxima potència, aquests elements fallaran. Col·locar transistors als dissipadors de calor s'ha de fer a través d'una fina capa de pasta tèrmica, en cas contrari, l'eficiència d'aquest refredament serà mínima.
5. Els díodes que s'utilitzen en l'escalfador d'inducció han de ser d'acció ultra ràpida. El més adequat per a aquest circuit, díodes: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Resistències que s'utilitzen en el circuit 3: 10 kOhm amb una potència de 0,25 W - 2 peces. i 440 ohms de potència - 2 watts. Díodes Zener: 2 peces. amb una tensió de funcionament de 15 V. La potència dels díodes zener ha de ser com a mínim de 2 watts. S'utilitza una bobina per connectar-se a les sortides de potència de la bobina amb inducció.
7. Per alimentar tot el dispositiu, necessitareu una font d'alimentació amb una capacitat de fins a 500 W. i una tensió de 12 - 40 V. Podeu alimentar aquest dispositiu des d'una bateria de cotxe, però no podreu obtenir les lectures de potència més altes amb aquesta tensió.

El procés mateix de fabricació d'un generador electrònic i una bobina porta una mica de temps i es porta a terme en la següent seqüència:

1. A partir d'un tub de coure es fa una espiral amb un diàmetre de 4 cm. Per fer una espiral, s'ha d'enrotllar un tub de coure sobre una vareta amb una superfície plana amb un diàmetre de 4 cm. L'espiral ha de tenir 7 voltes que no s'ha de tocar. .Els anells de muntatge es solden als 2 extrems del tub per a la connexió als radiadors de transistors.
2. La placa de circuit imprès es fa segons l'esquema. Si és possible subministrar condensadors de polipropilè, a causa del fet que aquests elements tenen pèrdues mínimes i un funcionament estable a grans amplituds de fluctuacions de tensió, el dispositiu funcionarà molt més estable. Els condensadors del circuit s'instal·len en paral·lel, formant un circuit oscil·latori amb una bobina de coure.
3. L'escalfament del metall es produeix a l'interior de la bobina, després que el circuit estigui connectat a una font d'alimentació o bateria. Quan s'escalfa el metall, cal assegurar-se que no hi ha cap curtcircuit dels bobinatges de la molla. Si toqueu el metall escalfat 2 voltes de la bobina alhora, els transistors fallen a l'instant.

Característiques de funcionament

El muntatge d'escalfadors casolans és només la meitat de la batalla

Igualment important és el correcte funcionament de l'estructura resultant. Inicialment, cada dispositiu presenta un cert perill, ja que no és capaç de controlar de manera independent el nivell d'escalfament del refrigerant. En aquest sentit, cada escalfador requereix un cert perfeccionament, és a dir, la instal·lació i connexió de dispositius automàtics i de control addicionals.

En aquest sentit, cada escalfador requereix un cert perfeccionament, és a dir, la instal·lació i connexió de dispositius automàtics i de control addicionals.

En primer lloc, la sortida de la canonada està equipada amb un conjunt estàndard de dispositius de seguretat: una vàlvula de seguretat, un manòmetre i un dispositiu per ventilar l'aire. Cal recordar que els escalfadors d'aigua d'inducció només funcionaran normalment si hi ha circulació forçada d'aigua.Un circuit de gravetat provocarà molt ràpidament el sobreescalfament de l'element i la destrucció de la canonada de plàstic.

Per evitar aquestes situacions, s'instal·la un termòstat a l'escalfador, connectat a un dispositiu d'apagada d'emergència. Els enginyers elèctrics experimentats utilitzen per a aquesta finalitat termòstats amb sensors de temperatura i relés que apaguen el circuit quan el refrigerant arriba a la temperatura establerta.

Els dissenys casolans es caracteritzen per una eficiència bastant baixa, ja que en lloc d'un pas lliure, hi ha un obstacle al camí de l'aigua en forma de partícules de filferro. Cobreixen gairebé completament la canonada, provocant una major resistència hidràulica. En situacions d'emergència, el dany i la ruptura del plàstic són possibles, després de la qual cosa l'aigua calenta segurament provocarà un curtcircuit. Normalment, aquests escalfadors s'utilitzen en habitacions petites com a sistema de calefacció addicional durant l'estació freda.

L'ús de bobines d'inducció en lloc dels elements tradicionals de calefacció en equips de calefacció ha permès augmentar significativament l'eficiència de les unitats amb un menor consum elèctric. Els escalfadors d'inducció han aparegut a la venda fa relativament poc temps, a més, a preus força elevats. Per tant, els artesans no van deixar aquest tema sense atenció i van descobrir com fer un escalfador d'inducció a partir d'un inversor de soldadura.