Kotitekoinen vortex-induktiolämmitin hitsausinvertteristä

Osta osia Aliexpressistä

Sähköllä kaasun sijaan lämmittävät laitteet ovat turvallisia ja käteviä. Tällaiset lämmittimet eivät tuota nokea ja epämiellyttäviä hajuja, mutta kuluttavat paljon sähköä. Erinomainen tapa on koota induktiolämmitin omin käsin. Tämä säästää rahaa ja edistää perheen budjettia. On olemassa monia yksinkertaisia ​​järjestelmiä, joiden mukaan kela voidaan koota itsenäisesti.

Piirien ymmärtämisen ja rakenteen oikean kokoamisen helpottamiseksi on hyödyllistä tutustua sähkön historiaan. Menetelmiä metallirakenteiden lämmittämiseksi sähkömagneettisella kelavirralla käytetään laajalti kodinkoneiden teollinen tuotanto - kattilat, lämmittimet ja uunit. Osoittautuu, että voit tehdä toimivan ja kestävän induktiolämmittimen omin käsin.

Laitteiden toimintaperiaate

Laitteiden toimintaperiaate

Kuuluisa 1800-luvun brittitieteilijä Faraday vietti yhdeksän vuotta tutkiessaan magneettiaaltojen muuntamista sähköksi. Vuonna 1931 lopulta tehtiin löytö, nimeltään sähkömagneettinen induktio. Kelan lankakäämi, jonka keskellä on magneettista metallia oleva ydin, luo magneettikentän vaihtovirran voimalla. Pyörrevirtausten vaikutuksesta ydin lämpenee.

Faradayn löytöä alettiin käyttää sekä teollisuudessa että kotitekoisten moottoreiden ja sähkölämmittimien valmistuksessa. Ensimmäinen pyörrekelaan perustuva valimo avattiin vuonna 1928 Sheffieldissä. Myöhemmin saman periaatteen mukaan tehtaiden työpajoja lämmitettiin, ja veden, metallipintojen lämmittämiseksi asiantuntijat kokosivat kelan omin käsin.

Tuon ajan laitteen kaava on voimassa tänään. Klassinen esimerkki on induktiokattila, joka sisältää:

• metalli ydin;
• runko;
• lämpöeristys.

Virran taajuuden kiihdyttämispiirin ominaisuudet ovat seuraavat:

• teollisuustaajuus 50 Hz ei sovellu kotitekoisille laitteille;
• induktorin suora liittäminen verkkoon johtaa huminaan ja alhaiseen lämmitykseen;
• tehokas lämmitys suoritetaan 10 kHz:n taajuudella.

Kokoaminen kaavioiden mukaan

Jokainen fysiikan lait tunteva voi koota induktiivisen lämmittimen omin käsin. Laitteen monimutkaisuus vaihtelee päällikön valmiusasteesta ja kokemuksesta.

On olemassa monia video-opetusohjelmia, joita seuraamalla voit luoda tehokkaan laitteen. Melkein aina on tarpeen käyttää seuraavia peruskomponentteja:

• teräslanka, jonka halkaisija on 6-7 mm;
• kuparilanka;
• metalliverkko (langan pitämiseksi kotelon sisällä);
• sovittimet;
• rungon putket (muovista tai teräksestä);
• suurtaajuusmuuttaja.

Tämä riittää kokoamaan induktiokäämin omilla käsilläsi, ja juuri hän on hetkellisen vedenlämmittimen ytimessä. Kun olet valmistellut tarvittavat elementit voit siirtyä suoraan laitteen valmistusprosessiin:

• leikkaa lanka 6-7 cm:n osiin;
• peitä putken sisäpuoli metalliverkolla ja täytä lanka yläosaan;
• sulje samalla tavalla putken aukko ulkopuolelta;
• kierrä kuparilankaa muovikotelon ympärille vähintään 90 kertaa kelaa varten;
• aseta rakenne lämmitysjärjestelmään;
• kytke käämi sähköön invertterin avulla.

Samanlaisen algoritmin mukaan voit helposti koota induktiokattilan, jota varten sinun tulee:

• leikkaa aihiot teräsputkesta 25 x 45 mm, jonka seinämä on enintään 2 mm;
• hitsaa ne yhteen yhdistämällä ne halkaisijaltaan pienemmillä;
• hitsaa rautakannet päihin ja poraa reikiä kierteitetyille putkille;
• tee teline induktioliedelle hitsaamalla kaksi kulmaa toiselle puolelle;
• aseta liesi telineeseen kulmista ja liitä verkkovirtaan;
• lisää jäähdytysnestettä järjestelmään ja käynnistä lämmitys.

Monet kelat toimivat enintään 2 - 2,5 kW teholla. Tällaiset lämmittimet on suunniteltu 20 - 25 m²:n huoneisiin

Jos generaattoria käytetään autohuollossa, voit liittää sen hitsauskoneeseen, mutta on tärkeää ottaa huomioon tietyt vivahteet:

• Tarvitset AC, ei DC, kuten invertteri. Hitsauskoneessa on tarkastettava, onko pisteissä, joissa jännitteellä ei ole suoraa suuntaa.
• Suuremman poikkileikkauksen omaavan langan kierrosten lukumäärä valitaan matemaattisella laskelmalla.
• Työosien jäähdytys vaaditaan.

Tietoja induktiivisen lämmityksen periaatteesta

Selitetään ensin, kuinka sähköiset induktiolämmittimet toimivat. Vaihtovirta, joka kulkee käämin kierrosten läpi, muodostaa sen ympärille sähkömagneettisen kentän. Jos käämityksen sisään asetetaan magneettinen metallisydän, se kuumenee kentän vaikutuksesta syntyvillä pyörteillä. Se on koko periaate.

Itse lämmityselementtiä kutsutaan induktoriksi ja se on asennuksen pääosa. Lämmityskattiloissa se on teräsputki, jonka sisällä virtaa jäähdytysneste, ja keittiön liesissä se on litteä kierukka mahdollisimman lähellä keittotasoa, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.

Toinen osa induktiolämmitin - kaavio, lisää virran taajuutta. Pointti on, että jännite teollisuustaajuus 50 Hz ei sovellu sellaisille laitteille. Jos liität kelan suoraan verkkoon, se alkaa huminaa voimakkaasti ja lämmittää hieman sydäntä ja yhdessä käämien kanssa. Jotta sähkö muunnetaan tehokkaasti lämmöksi ja siirretään kokonaan metalliin, taajuus on nostettava vähintään 10 kHz:iin, mitä sähköpiiri tekee.

Mitkä ovat induktiokattiloiden todelliset edut lämmityselementteihin ja elektrodikattiloihin verrattuna:

1. Vettä lämmittävä osa on yksinkertainen putken pala, joka ei osallistu sähkökemiallisiin prosesseihin (kuten elektrodilämpögeneraattoreissa).Siksi kelan käyttöikää rajoittaa vain kelan suorituskyky ja se voi olla 10-20 vuotta.
2. Samasta syystä elementti on yhtä "ystävä" kaikentyyppisten jäähdytysnesteiden - veden, pakkasnesteen ja jopa moottoriöljyn - kanssa, ei eroa.
3. Induktorin sisäpinnat eivät ole hilseilyn peitossa käytön aikana.

Veden lämmitykseen tarkoitettujen induktiolaitteiden plussat ja miinukset

Laite on rakenteeltaan melko yksinkertainen, eikä se vaadi erityisiä käytön ja asennuksen mahdollistavia asiakirjoja. Induktiovedenlämmittimellä on korkea hyötysuhde ja käyttäjälle optimaalinen luotettavuus. Käytettäessä sitä kattilana lämmitykseen, sinun ei tarvitse edes asentaa pumppua, koska vesi virtaa putkien läpi konvektion takia (lämmitettynä neste muuttuu käytännössä höyryksi).

Lisäksi laitteessa on useita etuja, jotka erottavat sen muista vedenlämmittimistä. Eli induktiolämmitin:

Induktiolämmittimissä vesi kuumenee sen putken johdosta, jonka läpi se virtaa, ja jälkimmäinen kuumenee kelan synnyttämän induktiovirran vaikutuksesta.

• paljon halvempaa kuin kollegansa, tällainen laite voidaan helposti koota itsenäisesti;
• täysin hiljainen (vaikka kela tärisee käytön aikana, tämä tärinä ei ole havaittavissa henkilölle);
• tärisee käytön aikana, minkä vuoksi lika ja kalkki eivät tartu seiniin, joten sitä ei tarvitse puhdistaa;
• siinä on lämmönkehitin, joka on helppo sulkea toimintaperiaatteen ansiosta: jäähdytysneste on lämmityselementin sisällä ja energia siirtyy lämmittimeen sähkömagneettisen kentän kautta, koskettimia ei tarvita; siksi tiivistyskumia, tiivisteitä ja muita elementtejä, jotka voivat nopeasti huonontua tai vuotaa, ei tarvita;
• lämpögeneraattorissa ei yksinkertaisesti ole mitään hajottavaa, koska vesi lämmitetään tavallisella putkella, joka ei pysty huonontumaan tai palamaan, toisin kuin lämmityselementti;

Älä unohda, että induktiolämmittimen huolto on paljon halvempaa kuin kattilan tai kaasukattilan. Laitteessa on vähän osia, jotka eivät melkein koskaan epäonnistu.

Huolimatta lukuisista eduista, induktiovedenlämmittimellä on useita haittoja:

• ensimmäinen ja tuskallisin omistajille on sähkölasku; laitetta ei voida kutsua taloudelliseksi, joten sen käytöstä on maksettava kunnollinen aika;
• toiseksi laite kuumenee erittäin kuumaksi ja lämmittää paitsi itsensä, myös ympäröivän tilan, joten on parempi olla koskematta lämpögeneraattorin runkoon sen toiminnan aikana;
• kolmanneksi, laitteella on erittäin korkea hyötysuhde ja lämmönpoisto, joten kun käytät sitä, muista asentaa lämpötila-anturi, muuten järjestelmä voi räjähtää.

Induktiotyyppisten yksiköiden edut

Tämän tyyppisten kodin lämmityslaitteiden kiistattomiin etuihin kuuluvat seuraavat ominaisuudet:

• tehokkuus - sähköenergian prosessointi lämmöksi tapahtuu lähes kokonaan ilman merkittäviä häviöitä;
• helppokäyttöisyys - tämän tyyppisten yksiköiden jatkuvaa huoltoa ei vaadita;
• kompaktit mitat - induktiovedenlämmittimet ovat kooltaan pieniä, ne voidaan asentaa lämmitysjärjestelmään melkein mihin tahansa huoneeseen;
• hiljaisuus käytössä - tämä laite toimii melko hiljaa, sen toiminnan aikana ei esiinny melua;
• pitkä käyttöikä - induktioyksiköt ovat kestäviä, voivat toimia keskeytyksettä 30 vuotta tai kauemmin;
• korkea ympäristötehokkuus - laitteen käytön aikana ei esiinny haitallisia päästöjä, savupiippua ja ilmanvaihtojärjestelmää ei tarvita.

Monet ihmiset ajattelevat, että induktiokattilat ovat paljon kannattavampia kuin muut kodin lämmitysvaihtoehdot. Ja verrattuna lämmityselementeillä varustettuihin laitteisiin näiden yksiköiden lämmitysaika on lähes kaksi kertaa nopeampi. Nesteen jatkuvan kierron ja tärinän vuoksi putkiin ja laitteen sisälle ei muodostu kalkkia, mikä helpottaa suuresti lämmitysjärjestelmän huoltoa ja hoitoa.

Induktiokattiloiden ulkonäkö

Mutta tämäntyyppisellä laitteella on myös joitain haittoja. Ja suurin haittapuoli on, että induktiolaitteet ovat melko kalliita kustannuksiltaan. Mutta voit yrittää tehdä tällaisen lämmittimen talon lämmittämiseen itse.

Neuvoja. Jos sinulla on tiettyjä taitoja ja teknisiä tietoja, voit koota induktiolämmittimen kotiisi omin käsin. Mutta ennen kuin jatkat laitteen kokoamisprosessia, sinun on ensin arvioitava realistisesti kykysi ja kokemuksesi tällaisten yksiköiden luomisesta, koska niiden valmistaminen ei ole niin helppoa.

Vaihtoehdot kotitekoisille laitteille

Internetissä on riittävä määrä erilaisia ​​​​malleja, jotka on luotu eri tarkoituksiin. Ota pienikokoinen induktiolämmitin, joka on valmistettu 250-500 W tietokoneen virtalähteestä. Kuvassa näkyvä malli on hyödyllinen mestarille autotallissa tai autopalvelussa alumiinin, kuparin ja messinkitankojen sulattamiseen.

Mutta tilan lämmitykseen muotoilu ei sovellu alhaisen tehon vuoksi. Internetissä on kaksi todellista vaihtoehtoa, joiden testit ja työt on kuvattu videolle:

• polypropeeniputkesta valmistettu vedenlämmitin, joka saa virtansa hitsausinvertteristä tai induktiokeittiöpaneelista;
• teräskattila, jossa lämmitys samalta liedeltä.

Katsotaanpa nyt tarkemmin, miten tee-se-itse-induktiolämmittimet valmistetaan, ja mikä tärkeintä, miten ne sitten toimivat.

Valmistamme lämmityselementin putkesta

Jos olet ollut tiiviisti mukana etsimässä tietoa tästä aiheesta, olet todennäköisesti törmännyt tähän malliin, koska mestari julkaisi sen kokoonpanon suosittuun YouTube-videoresurssiin. Sen jälkeen monet sivustot julkaisivat tekstiversiot tämän kelan valmistuksesta vaiheittaisten ohjeiden muodossa. Lyhyesti sanottuna lämmitin tehdään näin:

1. Polypropeenista valmistetun putken sisällä, jonka halkaisija on 40 mm ja pituus 50 cm, tulee metalliharjoja astioiden pesuun (voit pilkkoa lanka - valssilankaa). Magneetin täytyy vetää niitä puoleensa.
2. Putkeen juotetaan kierteillä varustetut oksat lämmitysverkkoon liittämistä varten.
3. Ulkopuolella 4-5 textoliittitankoa on liimattu runkoa pitkin. Niihin on kierretty lanka, jonka poikkileikkaus on 1,7-2 mm² ja jossa on lasieriste ja jota käytetään hitsausmuuntajissa.
4. Keittotaso puretaan ja "alkuperäinen" litteä induktori puretaan. Sen sijaan putkesta on kytketty kotitekoinen lämmitin.

Kuten saatat arvata, tässä lämmityselementin roolia hoitavat metalliharjat, jotka sijaitsevat kelan vaihtelevalla magneettikentällä. Jos käytät keittotasoa maksimissaan ja johdat samalla juoksevaa vettä improvisoidun kattilan läpi, se on mahdollista lämmittää 15-20 ° C: lla, mikä osoitti yksikön testit.

Koska useimpien induktiolieden teho on 2-2,5 kW, voidaan lämmönkehittimellä lämmittää huoneita, joiden kokonaispinta-ala on enintään 25 m². On olemassa tapa lisätä lämpöä kytkemällä kela hitsauskoneeseen, mutta tässä on joitain vaikeuksia:

1. Invertteri tuottaa tasavirtaa, mutta tarvitaan vaihtovirtaa. Induktiolämmittimen kytkemiseksi laite on purettava ja löydettävä kaaviosta kohdasta, jossa jännitettä ei ole vielä korjattu.
2. On tarpeen ottaa suuremman poikkileikkauksen omaava lanka ja valita kierrosten lukumäärä laskemalla. Lisävarusteena kuparilanka Ø1,5 mm emalieristettynä.
3. Elementin jäähdytys on järjestettävä.

Kirjoittaja esittelee induktiivisen vedenlämmittimen suorituskyvyn tarkastusta alla olevassa videossaan. Testit ovat osoittaneet, että yksikköä on parannettava, mutta lopputulos on valitettavasti tuntematon. Näyttää siltä, ​​että käsityöläinen jätti projektin kesken.

Hitsausinvertteristä

Yksinkertaisin budjettivaihtoehto on valmistaa induktiolämmitin käyttämällä hitsausinvertteriä:

1. Tätä varten otamme polymeeriputken, sen seinien on oltava paksuja. Asennamme päistä 2 venttiiliä ja yhdistämme johdot.
2. Täytämme putken metallilangan kappaleilla (halkaisija 5 mm) ja asennamme yläventtiilin.
3. Seuraavaksi teemme 90 kierrosta putken ympäri kuparilangalla, saamme kelan. Lämmityselementti on putki, generaattorina käytämme hitsauskonetta.
4. Laitteen on oltava korkeataajuisessa AC-tilassa.
5. Yhdistämme kuparilangan hitsauskoneen napoihin ja tarkistamme työn.

Induktorina toimiessaan magneettikenttä säteilee, kun taas pyörrevirrat lämmittävät katkenneen langan, mikä johtaa kiehuvaan veteen polymeeriputkessa.

Valmistusohjeet

Suunnitelmat

Kuva 1. Induktiolämmittimen sähkökaavio

Kuva 2. Laite.

Kuva 3. Yksinkertaisen induktiolämmittimen kaavio

Uunin valmistukseen tarvitset seuraavat materiaalit ja työkalut:

• juotin;
• juottaa;
• textoliittilevy.
• minipora.
• radioelementit.
• lämpötahna.
• kemialliset reagenssit levyjen etsaukseen.

Lisätiedot materiaaleista ja niiden ominaisuuksista:

1. Lämmitykseen tarvittavan vuorottelevan magneettikentän lähettävän kelan valmistamiseksi on tarpeen valmistaa kupariputken pala, jonka halkaisija on 8 mm ja pituus 800 mm.
2. Tehokkaat tehotransistorit ovat kotitekoisen induktioasennuksen kallein osa. Taajuusgeneraattoripiirin asentamiseksi on tarpeen valmistella 2 tällaista elementtiä. Näihin tarkoituksiin sopivat merkkien transistorit: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Piirin valmistuksessa käytetään 2 identtistä lueteltua kenttätransistoria.
3. Värähtelypiirin valmistukseen tarvitaan keraamisia kondensaattoreita, joiden kapasiteetti on 0,1 mF ja käyttöjännite 1600 V. Jotta käämiin muodostuisi suuritehoinen vaihtovirta, tarvitaan 7 tällaista kondensaattoria.
4. Tällaisen induktiolaitteen toiminnan aikana kenttätransistorit kuumenevat hyvin, ja jos niihin ei kiinnitetä alumiiniseospattereita, nämä elementit epäonnistuvat muutaman sekunnin maksimiteholla käytön jälkeen. Transistorit asetetaan jäähdytyslevyille ohuen lämpöpastakerroksen läpi, muuten tällaisen jäähdytyksen tehokkuus on minimaalinen.
5. Induktiolämmittimessä käytettävien diodien on toimittava erittäin nopeasti. Tälle piirille sopivimmat diodit: MUR-460; UV-4007; HER-307.
6. Piirissä 3 käytetyt vastukset: 10 kOhm teholla 0,25 W - 2 kpl. ja 440 ohmin teho - 2 wattia. Zener-diodit: 2 kpl. käyttöjännitteellä 15 V. Zener-diodien tehon on oltava vähintään 2 wattia. Induktion kanssa käytetään kuristinta, joka kytketään kelan teholähtöihin.
7. Koko laitteen virransyöttöä varten tarvitset virtalähteen, jonka kapasiteetti on enintään 500 W. ja jännite 12 - 40 V. Voit käyttää tätä laitetta auton akulla, mutta et voi saada korkeimpia teholukemia tällä jännitteellä.

Itse elektronisen generaattorin ja kelan valmistusprosessi vie vähän aikaa ja suoritetaan seuraavassa järjestyksessä:

1. Kupariputkesta tehdään spiraali, jonka halkaisija on 4 cm. Kierrettä varten kupariputki tulee kääriä tangolle, jonka pinta on tasainen ja jonka halkaisija on 4 cm. Spiraalissa tulee olla 7 kierrosta, jotka eivät saa koskettaa . Asennusrenkaat juotetaan putken 2 päähän transistorisäteilijöihin liittämistä varten.
2. Painettu piirilevy on valmistettu kaavion mukaan.Jos on mahdollista toimittaa polypropeenikondensaattoreita, laite toimii paljon vakaammin, koska tällaisilla elementeillä on minimaaliset häviöt ja vakaa toiminta suurilla jännitteenvaihteluiden amplitudilla. Piirin kondensaattorit on asennettu rinnakkain muodostaen värähtelevän piirin kuparikäämin kanssa.
3. Metallin kuumeneminen tapahtuu kelan sisällä sen jälkeen, kun piiri on kytketty virtalähteeseen tai akkuun. Metallia lämmitettäessä on varmistettava, ettei jousen käämeissä ole oikosulkua. Jos kosketat lämmitettyä metallia käämin 2 kierrosta samanaikaisesti, transistorit epäonnistuvat välittömästi.

Käyttöominaisuudet

Kotitekoinen lämmittimen kokoonpano on vain puoli voittoa

Yhtä tärkeää on tuloksena olevan rakenteen oikea toiminta. Aluksi jokainen tällainen laite aiheuttaa tietyn vaaran, koska se ei pysty itsenäisesti ohjaamaan jäähdytysnesteen lämmitystasoa. Tältä osin jokainen lämmitin vaatii tiettyä hienosäätöä, toisin sanoen lisäohjaus- ja automaattilaitteiden asennusta ja kytkemistä.

Tältä osin jokainen lämmitin vaatii tiettyä hienosäätöä, toisin sanoen lisäohjaus- ja automaattilaitteiden asennusta ja kytkemistä.

Ensinnäkin putken ulostulo on varustettu vakiosarjalla turvalaitteita - varoventtiilillä, painemittarilla ja ilmanpoistolaitteella. On muistettava, että induktiovedenlämmittimet toimivat normaalisti vain, jos on pakotettu vedenkierto.Painovoimavirtauspiiri johtaa hyvin nopeasti elementin ylikuumenemiseen ja muoviputken tuhoutumiseen.

Tällaisten tilanteiden välttämiseksi lämmittimeen asennetaan termostaatti, joka on kytketty hätäpysäytyslaitteeseen. Kokeneet sähköinsinöörit käyttävät tähän tarkoitukseen termostaatteja, joissa on lämpötila-anturit ja releet, jotka sammuttavat piirin, kun jäähdytysneste saavuttaa asetetun lämpötilan.

Kotitekoisille malleille on ominaista melko alhainen hyötysuhde, koska vapaan käytävän sijasta veden tiellä on este lankahiukkasten muodossa. Ne peittävät putken lähes kokonaan, mikä lisää hydraulista vastusta. Hätätilanteissa muovin vaurioituminen ja repeäminen ovat mahdollisia, minkä jälkeen kuuma vesi johtaa varmasti oikosulkuun. Tyypillisesti näitä lämmittimiä käytetään pienissä huoneissa lisälämmitysjärjestelmänä kylmänä vuodenaikana.

Induktiokäämien käyttö perinteisten lämmityselementtien sijaan lämmityslaitteissa on mahdollistanut yksiköiden tehokkuuden lisäämisen merkittävästi pienemmällä sähkönkulutuksella. Induktiolämmittimet ovat tulleet myyntiin suhteellisen hiljattain, lisäksi melko korkeilla hinnoilla. Siksi käsityöläiset eivät jättäneet tätä aihetta huomiotta ja keksivät kuinka tehdä induktiolämmitin hitsausinvertteristä.