Induktiiviset lämmityskattilat ovat laitteita, joiden hyötysuhde on erittäin korkea. Ne voivat vähentää huomattavasti energiakustannuksia verrattuna perinteisiin lämmityselementeillä varustettuihin laitteisiin.
Teollisuuden tuotantomallit eivät ole halpoja. Kuka tahansa kotimestari, jolla on yksinkertainen työkalusarja, voi kuitenkin tehdä induktiolämmittimen omilla käsillään. Hänen auttamiseksi tarjoamme yksityiskohtaisen kuvauksen tehokkaan lämmittimen toimintaperiaatteesta ja kokoonpanosta.
Induktiolämmittimen toimintaperiaate
Induktiolämmitys ei ole mahdollista ilman kolmen pääelementin käyttöä:
- IC;
- generaattori;
- lämmityselementti.
Induktori on kela, joka on yleensä kuparilankaa valmistettu, ja sen avulla generoidaan magneettikenttä. Generaattoria käytetään tuottamaan korkeataajuinen virta tavallisesta kodin sähköverkon virrasta taajuudella 50 Hz.
Lämmityselementtinä käytetään metalliesinettä, joka kykenee absorboimaan lämpöenergiaa magneettikentän vaikutuksesta. Jos liität nämä elementit oikein, voit saada suuren suorituskyvyn laitteen, joka on täydellinen nestemäisen jäähdytysnesteen ja talon lämmitykseen.
kuvagalleria
Kuva
Riippumatta rakenteellisesta monimutkaisuudesta, mitoista ja ratkaistavista tehtävistä, sen pääkomponentit ovat induktori, pyörrevirtageneraattori ja lämmityselementti
Induktiivisten lämmittimien kiistaton etu on nopea lämmitys, jonka energiantarve on huomattavasti alhaisempi kuin muissa lämmityslaitteissa
Induktiivisten lämmittimien painava miinus tunnistaa pakollisen energialähteen tarpeen. Ilman sähköä laite on täysin hyödytön
Jos asennat kotitekoisen induktiolämmittimen metallilämmitysputkeen, se ei vain lämmitä tehokkaasti jäähdytysnestettä, vaan myös stimuloi lämmitettävän nesteen liikettä piirillä
Jotta taajuusmuuttaja toimisi normaalisti virtapiirissä induktiokelan kanssa, se on kytketty termostaatin kautta. Tasasuuntaajadiodit on kytketty lähtöihin, muuten järjestelmä toimii sähkömagneettina, ei induktiolämmittimenä
Kotitekoisten lämmittimien yksinkertaisin induktiovirtageneraattori on invertteri, jota käytetään yleensä sähköhitsauksessa
Induktiokela, joka tuottaa pyörrevirtoja, kytketään vaihtosuuntaajan napoihin, kun se kytketään päälle, lämpöenergia alkaa välittömästi muodostua verkossa
Induktioperiaatetta ei käytetä vain jäähdytysnesteen valmistukseen ja saniteettiveden lämmitykseen hygieenisiin tarkoituksiin. Sitä käytetään metallien sulattamiseen.
Yksinkertaisimman induktiolämmittimen kokoonpano
Nopea pyörrevirtalämmitys
Pakollinen pääsy energialähteelle
Lämmitys metalliputkella
Perinteisen invertterin nykyaikaistaminen
Invertterin käyttö generaattorina
Induktiokelan kytkentäpisteet
Induktion käyttö metallien sulatuksessa
Generaattoria käyttämällä induktoriin syötetään tarvittavien ominaisuuksien mukainen sähkövirta, ts. kuparikäämin päällä. Kun se kulkee sen läpi, varautuneiden hiukkasten virta muodostaa magneettikentän.
Induktiivisten lämmittimien toimintaperiaate perustuu sähköjohtojen esiintymiseen johtimien sisällä, jotka ilmestyvät magneettikentien vaikutuksesta
Kenttä on ominaista, että sillä on kyky korkeilla taajuuksilla muuttaa sähkömagneettisten aaltojen suuntaa. Jos metalliesine asetetaan tälle kentälle, se alkaa kuumentua ilman suoraa kosketusta induktoriin luodun pyörrevirtojen vaikutuksesta.
Taajuusmuuttajasta induktiokelaan tuleva korkeataajuinen sähkövirta luo magneettikentän jatkuvasti muuttuvalla magneettiaaltovektorilla. Tälle kentälle sijoitettu metalli kuumenee nopeasti
Kosketuksen puute antaa meille mahdollisuuden tehdä energiahäviöistä siirtymisen aikana tyypistä toiseen merkityksettömiä, mikä selittää induktiokattiloiden lisääntyneen hyötysuhteen.
Lämmityspiirin veden lämmittämiseen riittää varmistaa sen kosketus metallilämmittimeen. Lämmityselementtinä käytetään usein metalliputkea, jonka läpi vesivirta yksinkertaisesti johdetaan. Vesi jäähdyttää samanaikaisesti lämmitintä, mikä pidentää merkittävästi sen käyttöikää.
Induktiolaitteen sähkömagneetti saadaan kiertämällä lanka ferromagneettisydämen ympärille. Tuloksena oleva induktiokela lämpenee ja siirtää lämpöä lämmitettyyn kappaleeseen tai läheiseen jäähdytysnesteeseen lämmönvaihtimen kautta
Laitteen edut ja haitat
Vortex-induktiolämmittimen "plussat" ovat paljon. Tämä on yksinkertainen kaavio itsenäisestä tuotannosta, lisääntynyt luotettavuus, korkea hyötysuhde, suhteellisen alhaiset energiakustannukset, pitkä käyttöikä, pieni vioittumisen todennäköisyys jne.
Laitteen tuottavuus voi olla merkittävä, tämän tyyppisiä yksiköitä käytetään menestyksekkäästi metallurgisessa teollisuudessa. Jäähdytysnesteen lämmityksen nopeudella tämän tyyppiset laitteet kilpailevat varmasti perinteisten sähkökattiloiden kanssa, veden lämpötila järjestelmässä saavuttaa nopeasti vaaditun tason.
Induktiokattilan käytön aikana lämmitin värisee hieman. Tämä tärinä ravistaa kalkkikivi-sedimentin ja muut mahdolliset epäpuhtaudet metalliputken seinämistä, joten tällainen laite tarvitsee harvoin puhdistamista. Lämmitysjärjestelmä on tietysti suojattava näiltä epäpuhtauksilta mekaanisella suodattimella.
Induktiokela lämmittää sen sisällä olevan metallin (putken tai lankapalat) käyttämällä korkeataajuisia pyörrevirtoja, kosketus on valinnainen
Jatkuva kosketus veden kanssa minimoi lämmittimen palamisen todennäköisyyden, mikä on melko yleinen ongelma perinteisillä lämmityskattiloilla. Värähtelystä huolimatta kattila toimii erittäin hiljaisesti, ylimääräistä äänieristystä asennuspaikalla ei tarvita.
Silti induktiolämmittimet ovat hyviä siinä mielessä, että ne eivät koskaan vuota, ellei järjestelmän asennus ole oikein. Tämä on erittäin arvokas sähkölämmityksen laatu, koska se eliminoi tai vähentää merkittävästi vaarallisten tilanteiden todennäköisyyttä.
Vuotojen puuttuminen johtuu kosketuksettomasta menetelmästä siirtää lämpöenergiaa lämmittimeen. Yllä kuvattua tekniikkaa käyttämällä jäähdytysneste voidaan kuumentaa melkein höyryn tilaan.
Tämä tarjoaa riittävän lämpökonvektion stimuloimaan jäähdytysnesteen tehokasta liikettä putkien läpi. Lämmitysjärjestelmää ei useimmissa tapauksissa tarvitse olla varustettu kiertovesipumpulla, vaikka kaikki riippuu tietyn lämmitysjärjestelmän ominaisuuksista ja sijoittelusta.
Joskus kiertovesipumppu on tarpeen. Laitteen asentaminen on suhteellisen helppoa. Vaikka tämä vaatii jonkin verran taitoja sähkölaitteiden ja lämmitysputkien asentamisessa. Mutta tällä kätevällä ja luotettavalla laitteella on joukko haittoja, jotka myös tulisi ottaa huomioon.
Esimerkiksi kattila lämmittää paitsi jäähdytysnestettä, myös koko sitä ympäröivän työtilan. Tällaiselle kiviainekselle on tarpeen valita erillinen huone ja poistaa siitä kaikki vieraat esineet. Henkilölle myös pitkä oleskelu toimivan kattilan välittömässä läheisyydessä voi olla vaarallinen.
Induktiiviset lämmittimet vaativat sähkövirran toimiakseen. Sekä kotitekoiset että tehtaalla valmistetut laitteet on kytketty kotitalouksien vaihtovirtaverkkoon
Laitteen toiminta vaatii sähköä. Alueilla, joilla ei ole vapaata pääsyä tähän sivilisaation hyötyyn, induktiokattila on hyödytön. Ja missä havaitaan usein sähkökatkoksia, se osoittaa alhaisen hyötysuhteen. Jos laitetta käsitellään huolimattomasti, räjähdys voi tapahtua.
Jos jäähdytysneste ylikuumenee, se muuttuu höyryksi. Seurauksena on, että järjestelmän paine nousee jyrkästi, mitä putket eivät yksinkertaisesti kestä, ja rikkoutuvat. Siksi järjestelmän normaaliin toimintaan laitteessa tulee olla ainakin manometri ja vielä paremmin - hätäpysäytyslaite, lämpötilansäädin jne.
Kaikki tämä voi merkittävästi lisätä kotitekoisen induktiokattilan kustannuksia. Laitetta pidetään melkein hiljaisena, mutta näin ei aina ole. Jotkut mallit saattavat silti aiheuttaa melua eri syistä. Itsenäisesti valmistetun laitteen tapauksessa tällaisen lopputuloksen todennäköisyys kasvaa.
Sekä tehtaalla valmistettujen että kotitekoisten induktiolämmittimien suunnittelussa ei käytännössä ole kuluvia komponentteja. Ne palvelevat pitkään ja toimivat moitteettomasti
Kotitekoiset vaiheet
Sellaisen laitteen valmistaminen itse ei ole niin vaikeaa. Tätä varten tarvitset:
- Tee lämmityselementti.
- Tee induktorikela kuparilangasta.
- Ota valmis generaattori.
- Kytke lämmitin kelalla lämmitysjärjestelmään.
- Kytke kela generaattoriin.
- Kytke virta järjestelmään.
- Suorita koeajo laitteen toiminnan tarkistamiseksi.
Teollisuusmalleissa lämmittimenä käytetään paksuilla seinämillä varustettua metalliputkea, mutta se on erittäin vaikeaa, eikä sillä ole mitään järkeä antaa riittävää tehoa kotitekoiselle laitteelle tällaisen elementin lämmittämiseksi. Induktiokela voi lämmittää mitä tahansa metallia, joten lämmitintä voidaan muokata.
Induktiokattiloiden teollisuusmallit on varustettu paksulla metalliputkesta valmistetulla lämmityselementillä. Kotona tällaisen aggregaatin kopiointi on vaikeaa
Kappaletta muoviputkea käytetään kotelona induktiolämmittimelle hitsausinvertteristä. Sen tulee olla läpimitaltaan hieman suurempi kuin lämmitysputket. Lämmittimen putken pituus voi olla noin yksi metri, sisähalkaisija voi vaihdella välillä 50-80 mm.
Kytke lämmitin järjestelmään asentamalla sovittimet kotelon ala- ja yläosaan. Putken alaosa on suljettava grillillä, sitten rungon sisään asetetaan täyteaine, joka koostuu pienistä metallihiukkasista. Voit saada täyteaineen esimerkiksi langasta, palkista, kapeasta metalliputkesta jne.
Segmenttien pituutta voidaan muuttaa mielivaltaisesti. Tähän käytetään useimmiten teräslankaa, jonka halkaisija on 6-8 mm, joka leikataan yksinkertaisesti pieniksi paloiksi. Jotkut mestarit suosittelevat sen leikkaamista pitkiksi sauvoiksi, joiden pituus on noin 90 cm, ts. melkein lämmittimen pituudella.
Itse tekemämme induktiokattilan lämmityselementin koteloon tarvitset leveän, halkaisijaltaan noin 50 mm: n muoviputken
Mitä suurempi teräksen magneettinen vastus lanka on tehty, sitä paremmin se kuumenee. Näiden kappaleiden koosta riippuen valitaan myös suojaverkko, joka asennetaan kotelon alaosaan. Täyteaine täytetään tai asetetaan putkeen yläosaan asti. Sen jälkeen yläosa peitetään myös verkolla.
Kaavion avulla saat kuvan siitä, kuinka induktiokäämi kytketään kattilan lämmittimeen ja hitsauslaitteeseen
Siten induktiolämmittimen kotitekoinen lämmitin näyttää paksulta muoviputkelta, joka on täytetty metallipalasilla ja suljettu molemmilta puolilta ruudukolla. Lämmittimen ylä- ja alapuolella on sovittimet lämmityspiiriin kytkemistä varten. Lämmittimen polymeeriputken seinien tulee olla riittävän paksuja.
Lisäksi mikään muovi näihin tarkoituksiin ei sovellu, materiaalin on kestettävä melko voimakkaan kuumennuksen vaikutukset ja samalla ei saa päästää vaarallisia aineita ilmakehään tai jäähdytysnesteeseen. Nyt sinun pitäisi tehdä induktiojärjestelmä. Ota tämä kuparilanka ja kelaa se suoraan lämmittimen runkoon.
Joissakin kotitekoisten induktiolämmittimien malleissa käytetään kapeaa kupariputkea muoviputken sijasta. Tämä ei ole paras vaihtoehto, koska tällaisen elementin pyörittäminen kunnolla spiraaliin olisi vaikeaa
Mitä enemmän lanka kääntyy, sitä parempi. Induktiokäämin uskotaan olevan vähintään 90 kierrosta. Kela on kierretty putkeen erittäin tiukasti, kääntöjen välillä ei tulisi olla rakoa.
Käämitykseen sopii 1-1,5 mm: n kuparieristetty lanka. Paksumpaa kaapelia ei tarvita täällä, koska se myös vaikeuttaa käämityötä, käämien tiivis järjestäminen on vaikeampaa.
Tämä menetelmä auttaa yhdistämään induktorikäämin taajuusmuuttajahitsauslaitteeseen oikein. Jos teet sen väärin, kela muuttuu sähkömagneetiksi (+)
Rakojen esiintyminen voi johtaa tärinän aiheuttamaan meluun, joka liittyy tällaisen yksikön toimintaan. Ajan myötä tämä tilanne voi johtaa eristyksen tuhoutumiseen, mikä aiheuttaa käännöspiirin.
Ylä- ja alapuolelle, adapterien lisäksi, tulisi olla asennettuna tulppa. Niitä tarvitaan, jotta tarvittaessa voidaan sulkea vesi lämmityspiiristä.
Lämmitintä asennettaessa on muistettava, että sen alaosa on suunnattava putken paluuseen, joka on suunniteltu keräämään jäähdytetty jäähdytysneste kaksiputkiseen lämmitysjärjestelmään. Helpoin tapa saada vuorottelevan kentän generaattori on ottaa invertteri hitsauskoneesta.
Induktiokelan koskettimet on kytketty vaihtosuuntaajan napoihin. Heti kun virtalähde on kytketty laitteeseen ja se on kytketty verkkoon, kotitekoinen induktiokattila alkaa toimia.
Tällaisen laitteen valmistukseen sopii jopa edullinen hitsauslaite, esimerkiksi kiinalainen malli, jonka avulla voit säätää virran voimakkuutta alkaen 10 A: n tasosta. Sovittimen lähellä on syöttön lähellä asennettava lämpötilansäätimen anturi. Hitsausinvertteri on kytketty tämän termostaatin kautta.
Lähtöjen kohdalla on tasasuuntaajan diodit asennettava. Tätä varten joudut avaamaan hitsauskoneen rungon ja juottamaan johdot lähtöön ja kiinnittämään ne sitten diodeihin. Jos kytket ilman diodeja suoraan, puhdistettu jännitevirta virtaa käämiin, ja kela toimii sähkömagneettina, ei induktorina.
Induktiokelan luomiseksi suositellaan käytettäväksi kuparilankaa, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm, luotettavassa eristysvaipassa, on tarpeen tehdä noin 90 kierrosta
Joissakin nykyaikaisissa hitsauskoneissa on kosketusanturi, joka käynnistyy, kun elektrodi koskettaa työpintaa. Tämä hetki on otettava huomioon, jotta anturi joko toimii oikeaan aikaan tai ei vaikuta kotitekoisen kattilan toimintaan.
Jos kokemattomalla päälliköllä on ongelmia hitsauskoneen muuttamisessa, on parempi, että hän pyytää ammatillista neuvoa.
Induktiokattilan valmistamiseksi omilla käsilläsi voit ottaa minkä tahansa hitsauskoneen, jolla on sopivat ominaisuudet. Tarvittaessa laitetta voidaan käyttää uudelleen hitsaukseen
Jos kaikki tehdään oikein, hitsauskonetta voidaan tulevaisuudessa käyttää aiottuun tarkoitukseen. Johtimet on irrotettava diodien kanssa ja koottava uudelleen.Korkean taajuuden vaihtovirran vaikutuksen alaisena induktiokäämi luo magneettikentän.
Polymeerikotelon sisällä oleva metalli alkaa kuumentua ja siirtää lämpöä veteen, joka kiertää lämmityspiirin läpi. Laite tarvitsee vain muutaman minuutin jäähdytysnesteen lämmittämiseen.
Induktiivisen lämmittimen sijainti tulisi valita oikein. Yksikön tulee olla 800 mm katon alapuolella ja vähintään 300 mm: n etäisyyden seinistä ja huonekaluista.
Muutama sana turvallisuudesta
Kotitekoisia induktiolaitteita ei yleensä ole varustettu ohjaus- ja suojausjärjestelmillä, mikä tekee niistä vaarallisia. Siksi ennen yksikön käynnistämistä on varmistettava, että kotelon onkalo on täytetty nestemäisellä jäähdytysnesteellä.
Jos lämmittimen polymeerikotelo lämmitetään jatkuvasti ilman, että sitä pestään lämmönsiirtoaineella, se yksinkertaisesti sulaa, mikä johtaa joskus lämmittimen muodonmuutoksen lisäksi myös sen täydellisiin vaurioihin.
Tämän tyyppisiä yksiköitä käytetään usein metallien hehkuvaan ja sulattamiseen. Induktiolämmittimen korkeat lämpötilat vaativat huolellista huomiota turvallisuuteen.
Kuumeneminen kuumasta metallitäyteaineesta sulasta kappaleesta voi myös olla vaarallista. Tällöin laite on melkein purettava kokonaan ja tehtävä siitä uusi lämmityselementti.
Kytkentä virtalähteeseen tulee suorittaa erillisellä kaapelilla suojuksesta. Tietysti on välttämätöntä tiivistää huolellisesti kaikki koskettimet eristyksellä. Hitsauskoneen invertteri on myös maadoitettava, tämä on tärkeä kohta turvallisuudelle.
Tässä tapauksessa tarvitset kaapelin, jonka poikkileikkaus on vähintään neljä millimetriä. Jotkut asiantuntijat suosittelevat etusijalle kuuden millimetrin kaapelia. Kotitekoisen induktiolämmittimen ylikuumenemisen estämiseksi järjestelmän veden puutteen takia on suositeltavaa asentaa ylipaineventtiili lämmittimen tuloaukkoon.
Induktiivinen lämmityslaite vie suhteellisen vähän tilaa, mutta se on sijoitettava tietylle etäisyydelle katosta, seinistä, huonekaluista jne.
Tämän tyyppinen kotitekoinen laite, jota ei ole varustettu erityisillä suojavälineillä, on potentiaalisesti vaarallinen esine, joka vaatii jatkuvaa valvontaa. Siksi sinun pitäisi käyttää vähän enemmän rahaa, mutta ostaa tarvittavat laitteet.
Samanaikaisesti ei ole haittaa arvioida kustannuksia, ehkä valmis induktiokattilan ostaminen ei maksa paljon. Teollisuuslaitteet on yleensä varustettu kaikilla tarvittavilla suojauksilla.
Lämmitysjärjestelmän kotitekoisen induktiokattilan toisen version ominaisuudet ja vaiheittainen valmistustekniikka esitetään.
Leike # 1. Yleiskuvaus induktiolämmityksen periaatteista:
Leike 2. Mielenkiintoinen vaihtoehto induktiolämmittimen valmistamiseksi:
Induktiivisen lämmittimen asentamiseen ei tarvitse saada lupaa viranomaisilta, tällaisten laitteiden teollisuusmallit ovat täysin turvallisia, ne soveltuvat omakotitaloon ja tavalliseen asuntoon. Mutta kotitekoisten yksiköiden omistajien ei tulisi unohtaa turvallisuutta.
Kommentoi materiaalia, jota olemme ehdottaneet tarkistettavaksi. Kysy mielenkiintoisista tai epäselvistä kohdista. Ehkä sinulla on oma kokemus induktiokattilan rakentamisesta tai asentamisesta? Voit kertoa ja lähettää ainutlaatuisia valokuvia alla olevassa kommenttiosassa.