Indukcijski ogrevalni kotli so naprave z zelo visokim izkoristkom. Lahko bistveno zmanjšajo stroške energije v primerjavi s tradicionalnimi napravami, opremljenimi z grelnimi elementi.
Modeli industrijske proizvodnje niso poceni. Vendar pa lahko vsak domači mojster, ki ima v lasti preprost nabor orodij, naredi indukcijski grelec z lastnimi rokami. Da bi mu pomagali, ponujamo podroben opis načela delovanja in montaže učinkovitega grelca.
Načelo delovanja indukcijskega grelca
Indukcijsko ogrevanje ni mogoče brez uporabe treh glavnih elementov:
- induktor;
- generator;
- grelni element.
Induktor je tuljava, navadno narejena iz bakrene žice, z njeno pomočjo ustvarja magnetno polje. Alternator se uporablja za proizvodnjo visokofrekvenčnega toka iz običajnega domačega električnega omrežja s frekvenco 50 Hz.
Kot grelni element se uporablja kovinski predmet, ki lahko absorbira toplotno energijo pod vplivom magnetnega polja. Če pravilno priključite te elemente, lahko dobite visokozmogljivo napravo, ki je kot nalašč za ogrevanje tekoče hladilne tekočine in ogrevanje hiše.
Galerija slik
Fotografija s
Ne glede na strukturno zapletenost, dimenzije in naloge, ki jih je treba rešiti, so njegove glavne komponente induktor, generator vrtljajev in grelni element
Nedvomna prednost indukcijskih grelnikov je hitro ogrevanje z bistveno manjšimi potrebami po energiji v primerjavi z drugimi grelnimi napravami
Težki minus indukcijskih grelcev priznava obvezno potrebo po viru energije. Brez elektrike je naprava popolnoma neuporabna
Če na kovinsko ogrevalno cev namestite domači indukcijski grelec, ne bo le učinkovito segreval hladilne tekočine, temveč tudi spodbudil gibanje segrete tekočine vzdolž tokokroga
Da bi pretvornik normalno deloval v tokokrogu z indukcijsko tuljavo, je priključen preko termostata. Na izhode so priključene usmerniške diode, sicer bo sistem deloval kot elektromagnet in ne kot indukcijski grelec
Najpreprostejši indukcijski generator toka za domači grelec bo inverter, ki se običajno uporablja pri električnem varjenju
Indukcijska tuljava, ki ustvarja vrtinčne tokove, je povezana s polovi pretvornika, ko se vklopi, se v omrežju takoj začne proizvajati toplotna energija
Načelo indukcije se uporablja ne le pri pripravi hladilne tekočine in ogrevanju sanitarne vode v higienske namene. Uporablja se pri taljenju kovin.
Sestavljanje najpreprostejšega indukcijskega grelca
Hitro ogrevanje z vrtinčnim tokom
Obvezen dostop do vira energije
Ogrevanje s kovinskimi cevmi
Posodobitev običajnega pretvornika
Uporaba pretvornika kot generator
Priključne točke indukcijske tuljave
Uporaba indukcije pri taljenju kovin
S pomočjo generatorja se v induktor dovaja električni tok s potrebnimi lastnostmi, tj. na bakreni tuljavi. Ko gre skozi njega, tok nabitih delcev tvori magnetno polje.
Načelo delovanja indukcijskih grelcev temelji na pojavu električnih tokov znotraj prevodnikov, ki se pojavijo pod vplivom magnetnih polj
Posebnost polja je, da ima sposobnost pri visokih frekvencah spreminjati smer elektromagnetnih valov. Če na to polje postavimo kovinski predmet, se bo ta pod vplivom ustvarjenih vrtinčnih tokov segreval brez neposrednega stika z induktorjem.
Visokofrekvenčni električni tok, ki prihaja od pretvornika do indukcijske tuljave, ustvarja magnetno polje s stalno spreminjajočim se vektorjem magnetnih valov. Kovina, položena na to polje, se hitro segreje
Pomanjkanje stika nam omogoča, da izgube energije med prehodom iz ene vrste v drugo zanemarimo, kar pojasnjuje povečano učinkovitost indukcijskih kotlov.
Za ogrevanje vode za ogrevalni krog je dovolj, da zagotovite njen stik s kovinskim grelcem. Pogosto se kot grelni element uporablja kovinska cev, skozi katero se preprosto pretaka tok vode. Voda hkrati hladi grelec, kar znatno poveča njegovo življenjsko dobo.
Elektromagnet indukcijske naprave dobimo z navijanjem žice okoli feromagnetnega jedra. Nastala indukcijska tuljava se segreva in preko toplotnega izmenjevalnika toploto odda ogrevanemu telesu ali bližnji hladilni tekočini
Prednosti in slabosti naprave
"Pluse" vrtinčnega indukcijskega grelnika je veliko. To je preprosta shema za samostojno proizvodnjo, povečano zanesljivost, visoko učinkovitost, relativno nizke stroške energije, dolgo življenjsko dobo, majhno verjetnost okvar itd.
Produktivnost naprave je lahko pomembna, tovrstne enote se uspešno uporabljajo v metalurški industriji. S hitrostjo segrevanja hladilne tekočine naprave te vrste samozavestno tekmujejo s tradicionalnimi električnimi kotli, temperatura vode v sistemu hitro doseže zahtevano raven.
Med delovanjem indukcijskega kotla grelnik rahlo vibrira. Ta vibracija se otrese apnenčaste usedline in drugih možnih onesnaževal s sten kovinske cevi, zato takšna naprava redko potrebuje čiščenje. Seveda je treba ogrevalni sistem zaščititi pred temi onesnaževali z mehanskim filtrom.
Indukcijska tuljava segreva kovino (cev ali koščke žice), nameščeno v njej, z uporabo visokofrekvenčnih vrtinčnih tokov, stik ni izbran
Nenehni stik z vodo zmanjšuje verjetnost izgorevanja grelca, kar je dokaj pogosta težava pri tradicionalnih kotlih z grelnimi elementi. Kljub vibracijam kotel deluje izjemno tiho, dodatna zvočna izolacija na mestu namestitve ni potrebna.
Še vedno so indukcijski kotli dobri, saj skoraj nikoli ne puščajo, razen če je namestitev sistema opravljena pravilno. To je zelo dragocena kakovost za električno ogrevanje, saj odpravlja ali bistveno zmanjšuje verjetnost nevarnih situacij.
Odsotnost puščanja je posledica brezkontaktnega načina prenosa toplotne energije na grelec. Z zgoraj opisano tehnologijo se hladilno sredstvo lahko segreje skoraj do stanja hlapov.
To zagotavlja zadostno toplotno konvekcijo, da spodbudi učinkovito gibanje hladilne tekočine skozi cevi. V večini primerov ogrevalnega sistema ni treba opremiti s obtočno črpalko, čeprav je vse odvisno od značilnosti in postavitve določenega ogrevalnega sistema.
Včasih je potrebna obtočna črpalka. Namestitev naprave je razmeroma enostavna. Čeprav bo to zahtevalo nekaj spretnosti pri nameščanju električnih aparatov in cevi za ogrevanje. Toda ta priročna in zanesljiva naprava ima številne pomanjkljivosti, ki jih je treba upoštevati.
Na primer, kotel ogreva ne samo hladilno tekočino, temveč tudi celoten delovni prostor, ki ga obdaja. Za takšen agregat je treba izbrati ločen prostor in iz njega odstraniti vse tuje predmete. Za človeka je lahko dolgotrajno bivanje v neposredni bližini delujočega kotla tudi nevarno.
Indukcijski grelniki za delovanje potrebujejo električni tok. Tako domača kot tovarniško izdelana oprema je povezana v omrežje AC za gospodinjstvo
Za delovanje naprave potrebuje električno energijo. Na območjih, kjer ni prostega dostopa do te koristi civilizacije, bo indukcijski kotel neuporaben. In če opazimo pogoste prekinitve električne energije, bo to pokazalo nizko učinkovitost. Če z napravo ravnate neprevidno, lahko pride do eksplozije.
Če se hladilna tekočina pregreje, se bo spremenila v paro. Posledično se bo tlak v sistemu močno povečal, česar cevi preprosto ne prenesejo in se bodo zlomile. Zato mora biti naprava za normalno delovanje sistema opremljena z vsaj manometrom, še bolje - napravo za izklop v sili, regulatorjem temperature itd.
Vse to lahko znatno poveča stroške domačega indukcijskega kotla. Čeprav naprava velja za skoraj tiho, pa to ni vedno tako. Nekateri modeli lahko zaradi različnih razlogov še vedno oddajajo nekaj hrupa. Verjetnost takšnega rezultata se pri napravi, ki je izdelana neodvisno, poveča.
Pri zasnovi tovarniških in domačih indukcijskih grelnikov praktično ni nobenih komponent obrabe. Služijo dlje časa in delujejo brezhibno
Domači koraki
Izdelava takšne naprave sama ni tako težka. Če želite to narediti, boste potrebovali:
- Naredite grelni element.
- Naredite indukcijsko tuljavo iz bakrene žice.
- Vzemite pripravljen alternator.
- Priključite grelec s tuljavo na ogrevalni sistem.
- Priključite tuljavo na generator.
- Priključite napajanje v sistem.
- Naredite poskusno vožnjo, da preverite delovanje enote.
V industrijskih modelih se kot grelec uporablja kovinska cev z debelimi stenami, vendar je zelo težko in nima veliko smisla zagotoviti dovolj moči za domačo napravo za segrevanje takšnega elementa. Indukcijska tuljava lahko segreje katero koli kovino, zato lahko grelnik spremenite.
Industrijski modeli indukcijskih kotlov so opremljeni z grelnim elementom iz debele kovinske cevi. Doma je kopiranje takega agregata težko
Kos plastične cevi se uporablja kot ohišje za indukcijski grelec iz varilnega pretvornika. Premer mora biti nekoliko večji od ogrevalnih cevi. Dolžina cevi za grelnik je lahko približno en meter, notranji premer se lahko spreminja med 50-80 mm.
Za priključitev grelnika na sistem namestite adapterje v spodnji in zgornji del ohišja. Spodnji del cevi je treba zapreti z rešetko, nato pa se v telo postavi polnilo, sestavljeno iz majhnih kovinskih delcev. Polnilo lahko dobite na primer iz žice, palice, ozke kovinske cevi itd.
Dolžina segmentov se lahko poljubno spreminja. Najpogosteje se za to uporablja jeklena žica s premerom 6-8 mm, ki jo preprosto razrežemo na majhne koščke. Nekateri mojstri priporočajo, da ga razrežemo na dolge palice približno 90 cm, tj. skoraj po dolžini grelnika.
Za ohišje grelnega elementa indukcijskega kotla, ki smo ga izdelali sami, boste potrebovali široko plastično cev s premerom približno 50 mm
Večja kot je magnetna upornost jekla, iz katerega je izdelana žica, bolje se bo segrevala. Glede na velikost teh kosov je izbrana tudi zaščitna mreža, ki je nameščena na dnu ohišja. Polnilo se napolni ali položi v cev do samega vrha. Po tem je zgornji del tudi prekrit z mrežo.
Diagram vam omogoča, da dobite predstavo o priključitvi indukcijske tuljave na grelec kotla in na varilni stroj
Tako je domači grelec za indukcijski kotel videti kot debela plastična cev, polnjena s kovinskimi kosi in na obeh straneh zaprta z mrežo. Zgoraj in pod grelnikom so vgrajeni adapterji za priključitev na ogrevalni krog. Polimerna cev za grelec mora imeti dovolj debele stene.
Poleg tega vsaka plastika za te namene ni primerna, material mora prenesti učinke dokaj močnega segrevanja in hkrati ne oddajati nevarnih snovi v ozračje ali hladilno tekočino. Zdaj bi morali narediti indukcijsko mrežo. Če želite to narediti, vzemite bakreno žico in jo navijajte neposredno na telo grelca.
V nekaterih modelih domačih indukcijskih grelnikov se namesto plastične cevi uporablja ozka bakrena cev. To ni najboljša možnost, saj bi bilo težko pravilno zviti tak element v spiralo
Več ko je žic, boljše. Menijo, da mora imeti indukcijska tuljava vsaj 90 obratov. Induktor je navit na cev zelo tesno, med zavoji ne sme biti vrzeli.
Za navijanje je primerna bakrena izolirana žica 1-1,5 mm. Tu ni potreben debelejši kabel, saj bo to tudi otežilo delo pri navijanju, težje bosta tesno urediti tuljave.
Ta shema bo pomagala pravilno povezati tuljavo induktorja z inverterskim varilnim strojem; če to storite narobe, se bo tuljava spremenila v elektromagnet (+)
Prisotnost vrzeli lahko povzroči hrup zaradi vibracij, ki spremlja delovanje takšne enote. Sčasoma lahko to stanje privede do uničenja izolacije, kar bo povzročilo medvojni tokokrog.
Zgoraj in spodaj naj bodo poleg adapterjev nameščeni tudi zamaški. Potrebni so za zagotovitev možnosti, da po potrebi izklopijo vodo v ogrevalnem krogu.
Pri nameščanju grelnika je treba spomniti, da je treba njegov spodnji konec usmeriti v povratno cev, zasnovano za zbiranje ohlajenega hladilnega sredstva v dvocevnem ogrevalnem sistemu. Najlažji način za pridobivanje alternativnega generatorja polja je, da vzamete razsmernik iz varilnega stroja.
Stiki indukcijske tuljave so priključeni na drogo pretvornika. Takoj, ko je napajalnik priključen na enoto in je priključen na omrežje, bo začel delovati domači indukcijski kotel.
Za izdelavo takšne naprave je primeren celo poceni varilni stroj, na primer model kitajske izdelave, ki omogoča prilagajanje trenutne jakosti, začenši z nivojem 10 A. V bližini napajalnika mora biti v bližini napajalnika nameščen senzor regulatorja temperature. Varilni pretvornik je povezan s tem termostatom.
Na izhodih morajo biti nameščene usmerniške diode. Če želite to narediti, boste morali odpreti telo varilnega stroja in spajkati žice na izhod, nato pa jih pritrditi na diode. Če se brez diod povežete neposredno, bo v navitje tekel usmerjeni napetostni tok, tuljava pa bo delovala kot elektromagnet, ne kot induktor.
Za ustvarjanje indukcijske spirale je priporočljivo uporabiti bakreno žico s prečnim prerezom 1,5 mm v zanesljivem izolacijskem plašču, potrebno je narediti približno 90 obratov
Nekateri sodobni varilni stroji imajo senzor na dotik, ki se zažene, ko se elektroda dotakne delovne površine. Ta trenutek je treba upoštevati, da senzor bodisi deluje ob pravem času ali ne vpliva na delovanje domačega kotla.
Če ima neizkušen mojster težave s spremembami varilnega stroja, je bolje, da poišče strokovni nasvet.
Za izdelavo indukcijskega kotla z lastnimi rokami lahko vzamete kateri koli varilni stroj s primernimi lastnostmi. Po potrebi lahko napravo ponovno uporabimo za varjenje
Če je vse opravljeno pravilno, lahko varilni stroj v prihodnosti uporabimo za predvideni namen. Potrebno bo odviti vodnike z diodami in ponovno sestaviti.Pod vplivom visokofrekvenčnega izmeničnega toka bo indukcijska tuljava ustvarila magnetno polje.
Kovina znotraj polimernega ohišja se bo začela segrevati in oddajati toploto vodi, ki kroži skozi ogrevalni krog. Za ogrevanje hladilne tekočine bo naprava potrebovala le nekaj minut.
Mesto za indukcijski grelec je treba izbrati pravilno. Enota mora biti nameščena 800 mm pod stropom, najmanj 300 mm pa jo mora ločevati od sten in pohištva.
Nekaj besed o varnosti
Domači indukcijski kotli običajno niso opremljeni s krmilnimi in zaščitnimi sistemi, zaradi česar so nevarni. Zato morate pred vklopom enote poskrbeti, da je votlina ohišja napolnjena s tekočo hladilno tekočino.
Če je polimerno ohišje grelca podvrženo nenehnemu segrevanju, ne da bi se umivalo s toplotnim nosilcem, se bo preprosto stopilo, včasih to vodi ne le do deformacije grelca, temveč tudi do njegove popolne škode.
Tovrstne enote se pogosto uporabljajo za žarjenje in taljenje kovin. Visoke temperature indukcijskega grelnika zahtevajo natančno skrb za varnost.
Padec vročega kovinskega polnila iz staljenega telesa je lahko tudi nevaren. V tem primeru boste morali skoraj v celoti razstaviti napravo in narediti nov grelni element zanjo.
Priključitev na napajanje je treba izvesti prek ločenega kabla iz ščita. Seveda je potrebno skrbno zatesniti vse stike z izolacijo. Tudi pretvornik varilnega stroja je treba ozemljiti, to je pomembna točka varnosti.
V tem primeru potrebujete kabel s prečnim prerezom najmanj štiri milimetre. Nekateri strokovnjaki priporočajo, da dajete prednost šestmilimetrskemu kablu. Da preprečite pregrevanje domačega indukcijskega grelnika zaradi pomanjkanja vode v sistemu, je priporočljivo namestiti nadtlačni ventil na vhodu grelnika.
Indukcijska grelna naprava zavzame razmeroma malo prostora, vendar jo je treba postaviti na določeni razdalji od stropa, sten, pohištva itd.
Domača naprava te vrste, ki ni opremljena s posebno zaščitno opremo, je potencialno nevaren predmet, ki zahteva stalno spremljanje. Zato bi morali porabiti malo več denarja, vendar kupiti potrebne naprave.
Hkrati pa ne škodi oceni stroškov, morda bo nakup že pripravljenega indukcijskega kotla stal ne veliko več. Industrijske naprave so običajno opremljene z vso potrebno zaščito.
Tukaj so podane lastnosti in korak za korakom tehnologija izdelave druge različice domačega indukcijskega kotla za ogrevalni sistem.
Posnetek # 1. Pregled principov indukcijskega ogrevanja:
Posnetek # 2. Zanimiva možnost izdelave indukcijskega grelca:
Za namestitev indukcijskega grelnika vam ni treba pridobiti dovoljenja regulatornih organov, industrijski modeli takšnih naprav so popolnoma varni, primerni so za zasebno hišo in za navadno stanovanje. Toda lastniki domačih enot ne smejo pozabiti na varnost.
Prosimo, da komentirate gradivo, ki smo ga predlagali v pregled. Zastavite vprašanja o zanimivih ali prikritih točkah. Morda imate svoje izkušnje z gradnjo ali vgradnjo indukcijskega kotla? Unikatne fotografije lahko poveste in objavite v spodnjem razdelku s komentarji.