Magnetyczny podgrzewacz wody DIY. Jak zrobić nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami. Ogrzewanie indukcyjne: pozytywne cechy

Popularność zastosowania w ogrzewaniu urządzenia grzewcze, zasilany z sieci, ze względu na łatwość obsługi. Urządzenia elektryczne są bezpieczniejsze niż urządzenia gazowe i bardziej przyjazne dla środowiska systemy na paliwo stałe. Ich wadą jest wysoki koszt zużywanych zasobów. Problem rozwiąże instalacja wirowej nagrzewnicy indukcyjnej. Urządzenie charakteryzuje się wysoką wydajnością przy minimalnym zużyciu energii. Do nagrzewnica indukcyjna Może to zrobić każdy, kto potrafi posługiwać się lutownicą.

Nagrzewnica indukcyjna wirowa jest urządzeniem elektromagnetycznym służącym do podgrzewania urządzenia wymiennika ciepła w postaci rury

Zasada działania sprzętu VIN 7, 10, 30, 40

Cewka indukcyjna to urządzenie elektromagnetyczne, które wykorzystuje prądy wirowe wzbudzane przez prądy przemienne do materiałów przewodzących ciepło. pole magnetyczne. Urządzenie wygląda jak uzwojenie złożone z kilku zwojów miedzianego uzwojenia. Nagrzewanie indukcyjne odbywa się według następującego schematu. Generator indukuje w urządzeniu prądy o różnej częstotliwości, w wyniku czego wewnątrz powstaje pole magnetyczne, wewnątrz którego znajduje się nagrzany przedmiot. Pole magnetyczne indukuje w organizmie prądy wirowe, przekształcając energię elektryczną w energię cieplną. W wyniku działania energii cieplnej ciało nagrzewa się.

Piec indukcyjny jest jednym z pierwszych urządzeń, w którym opisywany rodzaj energii znalazł zastosowanie. Zasada działania piec indukcyjny identyczne z ogrzewaniem indukcyjnym. Urządzenie służy do obróbki metalu (lutowanie, wytapianie, kucie itp.) Topienie twarde materiały Nawet domowy piekarnik indukcyjny jest w stanie. W ciągu ostatnich kilku dekad energia pole elektromagnetyczne stosowany do ogrzewania pomieszczeń (w systemach ogrzewania powietrznego i wodnego). Przemysłowe wirowe generatory ciepła są w stanie zapewnić ciepło obiektom o kubaturze do 10 000 metrów sześciennych.

Zalety i wady wirowych nagrzewnic indukcyjnych

• Szybkie nagrzewanie materiałów przewodzących.
• Bezpieczeństwo środowiska. Urządzenie stosowane jest w pomieszczeniach zamkniętych bez urządzeń wentylacyjnych.
• Wymiary cewki indukcyjnej nie mają obowiązkowych norm.
• Prosta automatyzacja, wygodne sterowanie cykle ogrzewania i chłodzenia.

Ważny! Nagrzewnica indukcyjna musi być wykonana w ścisłej koordynacji z podgrzewanym korpusem. W W przeciwnym razie będzie wymagane w sposób nieuzasadniony duża moc na rozgrzewkę.

Generator indukcyjny w systemie grzewczym

Dla autonomiczne ogrzewanie w prywatnym domu będziesz potrzebował transformatora składającego się z dwóch zwartych uzwojeń. Wewnątrz urządzenia powstają prądy wirowe, a pole elektromagnetyczne kierowane jest do uzwojenia wtórnego. Obwód wtórny pełni funkcję podstawy i grzejnika dla krążącej substancji. Jako płyn grzewczy stosuje się substancję przewodzącą (olej, woda, środek przeciw zamarzaniu).

Wir jest zainstalowany w dogodnym miejscu. Podobnie jak w przypadku tradycyjnych grzejników, do nagrzewnicy indukcyjnej podłączone są dwie rury. Jeden służy do dostarczania wody do kotła, drugi zapewnia wyjście chłodziwa do rurociągu i dalszą dystrybucję do akumulatorów. Substancja dostaje się do rurociągu w sposób naturalny. W wyniku różnej gęstości zimna i gorąca woda powstaje ciśnienie hydrostatyczne, które wywołuje cyrkulację.

Rada! Pomimo powstania naturalnego obiegu podczas procesu nagrzewania indukcyjnego, eksperci zalecają obowiązkową instalację pompa obiegowa.

W ogrzewaniu jako nagrzewnica powietrza. Do wirowy generator ciepła Zrób to sam w domu jest trudniejszy niż kocioł elektromagnetyczny. Dodatkowo inwerterowa nagrzewnica powietrza jest uzasadniona, gdy wymagane jest mobilne ogrzewanie dużych pomieszczeń. Pięć zalet indukcyjnego wytwarzania ciepła w domu prywatnym:

1. Oszczędzanie zasobów energii
2. Cicha praca
3. Żadnych szkodliwych substancji
4. Wibracje robocze urządzenia zapobiegają osadzaniu się osadów na ściankach rurociągu
5. Długa żywotność

Stworzenie prymitywnej cewki indukcyjnej własnymi rękami w domu nie jest trudne. Nie wymaga to dużego zestawu narzędzi i sprzętu. Obwód nagrzewnicy indukcyjnej jest prosty.

Jak zrobić nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami zgodnie ze schematem: koszt materiałów nie jest wysoki

Do wykonania nagrzewnicy indukcyjnej potrzebny będzie transformator prąd przemienny(najlepiej z regulacją napięcia). Doskonałym rozwiązaniem problemu jest nagrzewnica indukcyjna z falownika spawalniczego. Produkcja urządzenia będzie wymagała wykorzystania dostępnych narzędzi, takich jak:

• Kawałek grubościennej (45-50 mm) plastikowej rury
• Drut stalowy o średnicy 6-8 mm
• Siatka metalowa
• Drut miedziany (1,5 – 2 mm)
• Złącza grzejnika do przewodu

Jedna krawędź plastikowego półwyrobu jest szczelnie uszczelniona metalową siatką. Cylinder wypełniony jest cząstkami drutu stalowego, który jest wcześniej pocięty na kawałki o długości 4-5 cm.Rura z tworzywa sztucznego jest całkowicie wypełniona drutem, po czym górna część jest pokryta siatką. Do wypełnienia cylindra wystarczy dowolny metal. Wytworzonym elementem będzie korpus wzbudnika.

Kolejnym etapem jest wykonanie cewki. Na przygotowaną (plastikową) podstawę nawija się 85-95 zwojów drutu miedzianego. Dokładna liczba zwojów zależy od natężenia użytego falownika spawalniczego. Uzwojenie znajduje się w środku obudowy.

Wyprodukowane urządzenie montuje się w instalacji grzewczej za pomocą adapterów, tak aby czynnik chłodzący przepływał wewnątrz wężownicy. Sprzęt spawalniczy jest podłączony do cewki indukcyjnej. Aby zaoszczędzić pieniądze, możesz tworzyć. Ważne jest, aby zapewnić niezawodne uszczelnienie połączeń z rurociągiem i izolację zacisków urządzenia. Zewnętrzna strona cewki jest pokryta ekranem termoizolacyjnym. Ogrzewanie jest gotowe do użycia.

Uwaga! Korzystanie z urządzenia jest dozwolone, jeśli w instalacji grzewczej znajduje się woda. W przeciwnym razie plastikowa podstawa stopi się.

Aby stworzyć generator ciepła własnymi rękami, oprócz transformatora, będziesz potrzebować silnika elektrycznego.

OBEJRZYJ WIDEO

Środki bezpieczeństwa

1. Otwarte odcinki przewodów prądowych muszą być izolowane.
2. Urządzenia grzewcze indukcyjne umieszcza się w odległości 80 cm od sufitu lub podłogi, 30 cm od ścian i mebli.
3. Bezpieczną pracę urządzenia zapewni zamontowanie manometru, automatycznego panelu sterującego oraz spustu powietrza.

I co najważniejsze! Niezależnie od tego, czy jest to piec indukcyjny wykonany z falownika spawalniczego, czy kocioł elektromagnetyczny, odpowiedzialność za ewentualne konsekwencje ponosi producent domowego urządzenia.

Każdy może zamontować wirowe nagrzewnice indukcyjne, jeśli weźmie pod uwagę wszystkie niuanse!

Zasada nagrzewania indukcyjnego wkroczyła do naszego życia stosunkowo niedawno i od razu zyskała dużą popularność. Powodem jest nieustanne poszukiwanie przez człowieka niedrogich i ekonomicznych źródeł ciepła do ogrzewania domu. Wielu nawet zdecydowało się spróbować zrobić nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami, aby podłączyć ją do systemu grzewczego prywatnego domu. Spróbujmy dowiedzieć się, co z tego wynikło i czy wysiłek i poświęcony czas są tego warte.

Obwód nagrzewnicy indukcyjnej

Dzięki odkryciu przez M. Faradaya w 1831 roku zjawiska indukcji elektromagnetycznej w naszym organizmie Nowoczesne życie Pojawiło się wiele urządzeń podgrzewających wodę i inne media. Na co dzień korzystamy z czajnika elektrycznego z płytą grzewczą, multicookera i płyty indukcyjnej, gdyż dopiero za naszych czasów udało nam się wdrożyć to odkrycie do codziennego użytku. Wcześniej był stosowany w metalurgii i innych gałęziach przemysłu metalowego.

Fabryczny kocioł indukcyjny wykorzystuje w swoim działaniu zasadę działania prądów wirowych na metalowy rdzeń umieszczony wewnątrz cewki. Prądy wirowe Foucaulta mają charakter powierzchniowy, dlatego sensowne jest zastosowanie wydrążonej metalowej rury jako rdzenia, przez który przepływa podgrzany płyn chłodzący.

Zasada działania nagrzewnicy indukcyjnej

Występowanie prądów następuje na skutek doprowadzenia do uzwojenia zmiennego napięcia elektrycznego, co powoduje pojawienie się zmiennego pola elektromagnetycznego, które podczas normalnej pracy zmienia potencjały 50 razy na sekundę. częstotliwość przemysłowa 50 Hz. W tym przypadku cewka indukcyjna jest zaprojektowana w taki sposób, że można ją podłączyć bezpośrednio do sieci prądu przemiennego. W przemyśle do takiego nagrzewania wykorzystuje się prądy o wysokiej częstotliwości - do 1 MHz, dlatego dość trudno jest uzyskać pracę urządzenia przy częstotliwości 50 Hz.

Grubość drutu miedzianego i liczbę zwojów uzwojenia stosowanych w indukcyjnych podgrzewaczach wody oblicza się osobno dla każdego urządzenia specjalną metodą dla wymaganej mocy cieplnej. Produkt musi działać wydajnie, szybko podgrzewać wodę przepływającą przez rurę i nie przegrzewać się. Przedsiębiorstwa inwestują dużo pieniędzy w rozwój i wdrażanie takich produktów, dzięki czemu wszystkie problemy są rozwiązywane pomyślnie, a wydajność grzejników wynosi 98%.

Oprócz wysoka wydajność Szczególnie atrakcyjna jest prędkość z jaką nagrzewa się medium przepływające przez rdzeń. Rysunek przedstawia schemat działania nagrzewnicy indukcyjnej wykonanej fabrycznie. Schemat ten jest stosowany w jednostkach znanej marki VIN, produkowanych przez fabrykę w Iżewsku.

Schemat działania grzejnika

Żywotność generatora ciepła zależy jedynie od szczelności obudowy i integralności izolacji zwojów drutu, a okazuje się, że jest to dość długi okres, producenci deklarują do 30 lat. Za te wszystkie zalety, jakie faktycznie posiadają te urządzenia, trzeba zapłacić niemałe pieniądze, indukcyjny podgrzewacz wody jest najdroższym ze wszystkich typów elektrycznych instalacji grzewczych. Z tego powodu produkcją zajęli się niektórzy rzemieślnicy domowe urządzenie w celu wykorzystania go do ogrzewania domu.

Domowe kotły indukcyjne

Najbardziej prosty obwód Urządzenie, które się składa, składa się z kawałka plastikowej rury, we wnęce której umieszczane są różne metalowe elementy, tworząc rdzeń. Może to być cienka stal nierdzewna zwinięta w kulki, drut pocięty na małe kawałki - walcówka o średnicy 6-8 mm, a nawet wiertło o średnicy odpowiadającej wewnętrznemu rozmiarowi rury. Z zewnątrz przykleja się do niego patyczki z włókna szklanego i nawija na nie drut w izolacji szklanej o grubości 1,5-1,7 mm. Długość drutu wynosi około 11 m. Technologię produkcji można przestudiować, oglądając wideo:

Następnie przetestowano domowej roboty nagrzewnicę indukcyjną, napełniając ją wodą i podłączając do indukcji kołek fabrycznie wykonany ORION o mocy 2 kW zamiast standardowej cewki indukcyjnej. Wyniki testu pokazano na następującym filmie:

Inni rzemieślnicy zalecają stosowanie jako źródła falownika spawalniczego małej mocy, łączącego zaciski uzwojenia wtórnego z zaciskami cewki. Jeśli dokładnie przestudiujesz pracę wykonaną przez autora, nasuwają się następujące wnioski:

• Autor wykonał dobrą robotę i jego produkt niewątpliwie działa.
• Nie wykonano obliczeń grubości drutu, liczby i średnicy zwojów cewki. Parametry uzwojenia przyjęto analogicznie do płyty kuchennej, dlatego indukcyjny podgrzewacz wody będzie miał moc nie większą niż 2 kW.
• W najlepszym przypadku domowe urządzenie będzie w stanie podgrzać wodę dla dwóch grzejników o mocy 1 kW każdy, co wystarczy do ogrzania jednego pomieszczenia. W najgorszy przypadek ogrzewanie będzie słabe lub całkowicie zaniknie, ponieważ badania przeprowadzono bez przepływu płynu chłodzącego.

Trudno o bardziej precyzyjne wnioski ze względu na brak informacji na temat dalszych testów urządzenia. Inny sposób niezależnej organizacji indukcyjnego podgrzewania wody do ogrzewania pokazano na następującym filmie:

Warzone z kilku metalowe rury Grzejnik działa jak zewnętrzny rdzeń dla prądów wirowych generowanych przez cewkę tej samej płyty indukcyjnej. Wnioski są następujące:

• Moc cieplna powstałego grzejnika nie przekracza mocy elektrycznej panelu.
• Liczbę i rozmiar rur wybrano losowo, ale zapewniały one wystarczającą powierzchnię do przenoszenia ciepła generowanego przez prądy wirowe.
• Ten obwód nagrzewnicy indukcyjnej okazał się skuteczny w konkretnym przypadku, gdy mieszkanie jest otoczone pomieszczeniami innych ogrzewanych mieszkań. Ponadto autor nie przedstawił działania instalacji w okresie zimowym wraz z rejestracją temperatury powietrza w pomieszczeniach.

Dla potwierdzenia wyciągniętych wniosków proponujemy obejrzeć film, na którym autor próbował zastosować podobny grzejnik w wolnostojącym, ocieplonym budynku:

Wniosek

Projektowanie i produkcja kotłów indukcyjnych jest procesem złożonym i wymaga poważnego podejścia. Przedstawione przykłady to pokazują ten moment Nie udało się jeszcze stworzyć domowego urządzenia, które byłoby niezawodne i wydajne w każdym systemie grzewczym. Modeli eksperymentalnych nie można oferować właścicielom domów, którzy chcieliby własnoręcznie wykonać w domu podobną nagrzewnicę indukcyjną.

Zaktualizowano:

2016-09-12

Stworzenie nagrzewnicy indukcyjnej własnymi rękami jest łatwe. Jest to urządzenie umożliwiające nagrzewanie metalu metodą prądów wirowych Foucaulta. Zalety obejmują:

• jest zaplombowany i zapewnia bezdotykowy transfer danych;
• cichy;
• niski koszt części;
• przyjazny dla środowiska;
• nagrzewa się bardzo szybko;
• skala nie pojawia się na nim z powodu wibracji działań indukcyjnych;
• wytrzymały.

Wśród wad są:

• wysoki koszt zużytej energii elektrycznej;
• pola elektromagnetyczne negatywnie wpływają na ludzi;
• istnieje ryzyko detonacji systemu grzewczego z powodu nadmiernego ciśnienia.

Zwróć uwagę na schemat grzejnika. Do wykonania grzejnika potrzebny będzie kawałek grubościennej plastikowej rury. Będzie służyć jako korpus tego urządzenia. Następnie musisz przygotować drut stalowy, którego średnica nie jest większa niż 7 mm. Ponadto, jeśli chcesz podłączyć grzejnik do systemu grzewczego, zaleca się zaopatrzenie w adaptery. Będziesz także potrzebował siatka metalowa. Utrzyma przewód wewnątrz obudowy. Do stworzenia cewki indukcyjnej z pewnością będziesz potrzebować drutu stalowego. Musisz także znaleźć falownik wysokiej częstotliwości, który jest dostępny w prawie każdym garażu.

Teraz o samym procesie produkcyjnym. Najpierw przeprowadzane są wstępne kroki dla drutu. Drut należy pociąć na kawałki o długości 5-6 cm, następnie spód odcinka rury przykrywa się siatką, a do środka wlewa się kawałki pociętego drutu. Górna część rury będzie również musiała być przykryta siatką. Należy wsypać taką ilość drutu, aby cała rura była wypełniona aż do samej góry.

Teraz, jak pokazano na schemacie, powstaje cewka. Podstawą jest plastikowa obudowa. Należy na niego nawinąć 90 miedzianych zwojów.
Po wykonaniu elementu należy go zamontować System grzewczy. Następnie można podłączyć cewkę do sieci za pośrednictwem falownika. Uważa się, że taki grzejnik jest dość prosty i tak niedrogi, jak to możliwe.
Nie należy testować urządzenia, jeśli nie ma dopływu cieczy lub środka zapobiegającego zamarzaniu. W przeciwnym razie rura się stopi. Zaleca się uziemienie falownika przed uruchomieniem systemu.

Montaż wirowej nagrzewnicy indukcyjnej

Przyjrzyjmy się teraz, jak złożyć domową nagrzewnicę indukcyjną. Do montażu urządzenia potrzebna jest przepustnica. Element ten można znaleźć po otwarciu zasilacza komputera. Następnie nawijany jest drut ze stali ferromagnetycznej i drut miedziany o średnicy 1,5 mm. W zależności od wymaganych parametrów może być konieczne wykonanie 10-30 obrotów. Następnie wybiera się tranzystory polowe. Są wybierane na podstawie najwyższej rezystancji otwartego złącza. Diody dobiera się na napięcie wsteczne co najmniej 500 V, prąd powinien wynosić około 3-4 A. Będziesz także potrzebował diod Zenera, które są zaprojektowane na 15-18 A. Ich moc powinna wynosić około 2-3 W. Rezystory - nie więcej niż 0,5 W.

Następnie obwód jest składany i wykonywana jest cewka. Będzie to baza, na której będzie opierał się grzejnik. Cewka powinna mieć 6-7 zwojów drutu miedzianego o średnicy 1,5 mm. Następnie element zostaje włączony do obwodu i podłączony do sieci. Urządzenie może podgrzać śruby, aż zmienią kolor na żółty.

Choć schemat jest prosty, w działaniu system będzie się wyróżniał duża liczba ciepło, z tego powodu zaleca się instalowanie grzejników na tranzystorach.

Teraz jest jasne, jak zmontować urządzenie, które wykonuje nagrzewanie indukcyjne metalu.

Obejrzyj film o tym, jak samodzielnie wykonać nagrzewnicę indukcyjną (zobacz wideo).

Standardy bezpieczeństwa

Podczas samodzielnego użytkowania i montażu grzejnika należy przestrzegać następujących zasad:

• wymagana obowiązkowa instalacja Zawór bezpieczeństwa w celu zmniejszenia ciśnienia w przypadku awarii pompy;
• musisz uziemić uzwojenie indukcyjne: poprowadź drut do metalowego obwodu znajdującego się w ziemi;
• nie ma potrzeby włączania systemu bez płynu chłodzącego, w przeciwnym razie części polimerowe stopią się;
• odsłonięte części miedziane należy zaizolować, aby zapobiec poparzeniom lub porażeniu prądem.

Teraz wiesz, jak zrobić nagrzewnicę indukcyjną własnymi rękami. Mamy nadzieję, że instrukcje i schemat były dla Ciebie bardzo pomocne. Załączony film może być również bardzo przydatny do wykonania domowego grzejnika. Życzymy powodzenia w ukończeniu pracy.

Na wyniki tego artykułu trzeba było czekać prawie rok i wydano mnóstwo pieniędzy, dlatego zanim wyciągniecie wnioski, proszę przeczytać od pierwszych linijek do końca – wiele rzeczy stanie się jasnych.
Wszystko zaczęło się od tego, że pojawił się temat wymiany ogrzewania w domu. Gaz oczywiście dobry, ale nasz kocioł jest już dość stary i nie chcemy go zmieniać - ma płynną regulację temperatury, natomiast nowoczesne są dyskretne, tj. nie palą się przy połowie lub 1/4 jednej czwartej maksimum, a im płynniejsza regulacja, tym bardziej ekonomiczny jest grzejnik. Tak, oszczędności nie są duże, ale mogę wydać nawet 200-300 rubli na własne życzenie, zamiast płacić za benzynę.
Cóż, zgodnie z oczekiwaniami, wszystko zaczęło się od wyszukiwarki. Wpisałem zapytanie „Kocioł indukcyjny” i zacząłem przeglądać znalezione strony... I musiałem poważnie się zastanowić...

Przede wszystkim zmyliły mnie bzdury jakie wypełniały strony opisujące kocioł indukcyjny, zasadę nagrzewania indukcyjnego oraz nędzę obwodów sterujących. Możesz to sprawdzić sam wpisując w wyszukiwarkę KOTŁ INDUKCYJNY ZROBIONY RĘKAMI lub RYSUNKI KOTŁA INDUKCYJNEGO. Prawie na wszystkich stronach znajdują się linki do filmów, na których mężczyzna w łazience stawia za wymiennikiem kuchenkę indukcyjną i radośnie ogłasza, że ​​wszystko gotowe, nikczemnie przemilczając fakt, że piece mają automatyczne wyłączanie i co 2 minuty ponownie uruchamia kuchenkę -3 godziny.
Na jednej ze stron promujących kotły indukcyjne stwierdzono wręcz paranoję, nie mogę się powstrzymać od zacytowania:
Element grzejny nagrzewa się, ponieważ przez jego przewodnik płynie prąd ze zwiększonym oporem, więc w każdym przypadku nagrzewa się do określonej temperatury 600 - 750 * C, a płyn chłodzący na jego powierzchni zawsze wrze. Z tego powodu element grzejny szybko porasta kamień. W rezultacie zmniejsza się przenikanie ciepła, a element grzejny ostatecznie się przepala.
W kotle indukcyjnym można stosować różne chłodziwa, nawet produkty naftowe, jeśli nie zostaną przegrzane powyżej 70*C.
CO??!!! 600-750 stopni?! Dobra, weźmy grzejnik olejowy, wyrzućmy termostat i podgrzejmy go do maksimum, modląc się wcześniej, żeby nie pękł. Oczywiście, że lepiej raz zobaczyć, niż usłyszeć sto razy. Zatem spójrzmy
Zatem temperatura spirali wynosi 421 stopni przy temperaturze grzejnika 168 stopni, co uwzględnia fakt, że w środku znajduje się olej i jego przewodność cieplna gorszy od wody 5 razy. Skąd pochodzi toga, co ciekawe, 600-750 stopni? Tak na wszelki wypadek temperatura topnienia aluminium wynosi 660 stopni, miedzi 1100. Wiem jednak gdzie - niektóre stopy nichromu mają maksimum temperatura pracy 750°C, jednak istnieją duże wątpliwości, czy uda się go osiągnąć.
Czy element grzejny jest porośnięty kamieniem? Czy oni też majstrowali przy zdjęciu? Hmm...

Oho-hoyushki ho-ho... Dla tych, którzy nie wiedzą, jest to element grzejny od pralka a kiedyś zmieniałem je dość często, bo pracowałem w warsztacie naprawczym. A więc to okropne słowo SKALA:
Kamień to twarde, trudne do rozpuszczenia osady wapnia, które powstają w wyniku tworzenia się pary lub podgrzewania wody. Z wyjątkiem kamień, gdy woda jest podgrzewana, nadal się tworzy dwutlenek węgla. Ale jego ilość ma znaczenie tylko na skalę przemysłową podczas pracy z twardą wodą. Zatem w kotłowniach przy odkamienianiu kotłów należy przewietrzyć pomieszczenie, ale przy zagotowaniu wody należy także zadbać o dobrą wentylację pomieszczenia.
Tworzenie się kamienia podczas podgrzewania wody zawsze ma miejsce, jeśli woda jest twarda. Inna może być tylko skala, bo... Twardość wody niekoniecznie musi być węglanowa. Oczywiste jest, że przyczyną powstawania kamienia węglanowego są sole wapnia i magnezu. Jeśli kamień tworzy się z powodu krzemianu wapnia, wówczas kamień okazuje się być siarczanem. Związki kwasu krzemowego z substancjami takimi jak żelazo, glin czy wapń prowadzą do tworzenia się kamienia krzemianowego. Zatem powstawanie kamienia po pracy z twardą wodą nie oznacza, że ​​spadł kamień węglanowy. Chociaż należy wyjaśnić, że kamień węglanowy jest najczęstszy.
Ha! Z tego nietrudno wywnioskować, że kamień zasilany jest tylko nową porcją wody, a wodę w układzie wymienia się niezwykle rzadko i właśnie ta warstwa kamienia tworzy się tylko raz i stopniowo gęstnieje z każdą nową porcją wody, a woda nie jest często dodawana do systemu. Dlatego element grzejny kotła osiągnie stan pokazany na zdjęciu po około 20 latach od jego zgnilizny grzejniki aluminiowe, ponieważ kamień osadza się nie tylko na korpusie elementu grzejnego, ale także na korpusach samego kotła, mniej, ale nadal osiada.
A tak przy okazji, pozbycie się kamienia w ogrzewaniu jest całkiem możliwe - 100 gramów środka przeciw kamieniowi w systemie całkowicie wyeliminuje ten problem - przetestowano, uruchamiając kocioł elektryczny przez trzy sezony grzewcze.
Wróćmy jednak do reklamy kotłów indukcyjnych:
W kotłach z elementami grzejnymi jako czynnik chłodzący można stosować wyłącznie wodę, a ponadto najlepiej nadaje się woda destylowana.
W utrzymaniu kotły z elementami grzejnymi są mniej praktyczne niż kotły indukcyjne, ponieważ styk przejściowy między przewodem zasilającym a przewodem samego elementu grzejnego jest stale przegrzany, w wyniku czego utlenia się i osłabia. Konieczne jest ciągłe dbanie o to, aby przewód zasilający nie przepalił się, w przeciwnym razie w przypadku przepalenia połączenie gwintowe elementu grzejnego może zostać uszkodzone i taki działający element grzejny będzie musiał zostać wymieniony. W kotłach indukcyjnych problem ten nie występuje, gdyż połączenie jego elementu grzejnego z zasilaczem odbywa się poprzez pole elektromagnetyczne prądu przemiennego.
Cóż, tak, oczywiście, oczywiście. Czy cewka indukcyjna jest połączona z gniazdem bezprzewodowo? FAJNY! Najczęściej do przepaleń dochodzi w miejscach połączeń przy dużych obciążeniach i ciągłej pracy przez całą dobę, więc przegrzane styki nie brzmią przekonująco... Dobra, co dalej?
Kotły indukcyjne można zainstalować w dowolnym miejscu, nawet nie w wydzielonym miejscu. Są ognioodporne i działają cicho.
Tak!!! Czy element grzejny wewnątrz kotła ciągle uderza głową o ściany i uniemożliwia w ogóle przebywanie w pomieszczeniu?
Kotły indukcyjne zapewniają ludzkie bezpieczeństwo elektryczne znacznie wyższe niż kotły z elementami grzejnymi, ponieważ sam element grzejny może wypalić się na dwa sposoby: a) przy rozhermetyzowaniu obudowy; w tym przypadku podgrzany nichrom kruszy się pod wpływem wody - nie ma niebezpieczeństwa, że ​​osoba znajdzie się pod napięciem; b) bez rozszczelnienia obudowy; w takim przypadku podgrzany nichrom może przykleić się do korpusu elementu grzejnego. Element grzejny kontynuuje pracę, a przez wodę metalowy korpus kotła jest zasilany energią.
Całkowicie logicznym argumentem jest to, że w przypadku montażu kotła z naruszeniem zasad bezpieczeństwa, każde urządzenie zasilające należy uziemić. Ale głupca może zabić baterią, no cóż, jeśli będzie to proca i w głowę.
Nie jest jeszcze możliwe wykonanie małej i kompaktowej cewki indukcyjnej kotła indukcyjnego o mocy 3 kW lub większej przy 50 Hz. Dlatego kocioł z elementami grzejnymi ma znacznie mniejsze wymiary przy tej samej mocy niż kocioł indukcyjny.
To nigdy nie będzie możliwe - częstotliwość jest niska, tylko 50 Hz i potrzebna jest pewna indukcyjność, a nawet drut, aby się nie nagrzał, gdy przejdą przez niego te same 3 kW. Zatem kocioł indukcyjny zawsze będzie duży.
dobrze więc schematy obwodów Kotły indukcyjne to rzeczywiście coś. Jedna z witryn sugerowała zastosowanie tego obwodu w kotle indukcyjnym:

Właściwie to uśmiechałem się dość długo - czy przy zasilaniu 10...30 V będą nagrzewać kocioł? Tak, zasilacz tego pierdnięcia wygeneruje więcej ciepła niż ta zabawka dla gimnazjalistów.
Szczerze mówiąc, natknąłem się na jedną dość interesującą wersję obwodu tyrystorowego, ale praca na częstotliwościach audio nie przyciągnęła mojej uwagi.

Jedno z haseł reklamowych dosłownie mnie rozśmieszyło:
Oszczędność na zużyciu energii elektrycznej
Zużycie 2,5 kW zamiast 4–5 - świetny wynik. Ambitnym i oszczędnym domowym rzemieślnikom okazało się to jednak za mało. Ale gdzie mogę zdobyć tani prąd do pieca? Okazuje się, że odpowiedź jest znana od dawna.
To urządzenie nazywa się falownikiem i dokonuje konwersji Waszyngton na zmienną. Za jego pomocą można zmniejszyć pobór prądu na ogrzewanie niemal do zera.
Aby zmniejszyć zużycie energii, potrzebujemy:
Dwa akumulatory o pojemności co najmniej 190 A godz. (najlepiej 250 A godz.). Falownik o mocy 4 kW.
Ładowarka akumulatora (24 V).
Rury główne muszą być wykonane z materiału niemagnetycznego (tworzywo sztuczne, aluminium, miedź).
Łączymy akumulatory równolegle i stawiamy je na ciągłe „ładowanie”. Proces zachodzący w obwodzie elektrycznym:
Akumulatory wytwarzają prąd stały, który dostarczany jest do falownika.
Falownik przetwarza prąd stały na prąd przemienny 220 V.
Prąd z falownika doprowadzany jest do pieca indukcyjnego, który pracuje w trybie normalnym (przepływowym).
Ładowarka w sposób ciągły ładuje akumulatory.
Szczerze mówiąc, jest to cytat z Internetu i nawet nie potrafię sobie wyobrazić, do kogo jest skierowany.

Ogólnie reklama kotła indukcyjnego była rozczarowująca, ale nadal było zamieszanie - producenci w przerwie twierdzili, że kocioł indukcyjny ma znacznie większą wydajność w porównaniu z elementem grzejnym. Dałem się nabrać na ten hak – wydajność kotła to faktycznie całkiem spora oszczędność światła.
Nie miałem determinacji, żeby od razu zrobić kocioł indukcyjny, więc postanowiłem najpierw spróbować złożyć grzejnik indukcyjny. Pierwszą rzeczą, o którą poproszono, była kuchenka indukcyjna, ale z ropuchą nie doszło do porozumienia w sprawie jej zakupu, dlatego po znalezieniu w Internecie schematu kuchenki indukcyjnej odizolowano od niej część zasilającą, która była zmontowane.

Obwód okazał się dość kapryśny, nie po śmierci kilku tranzystorów IGBT stwierdziłem, że takie eksperymenty mogą mnie obejść bez majtek, na szczęście tranzystory wziąłem z demontażu, więc nie byłem zbytnio zmartwiony. Kupiłem to.
Od razu zamówiłem IRFPS37N50 u tego samego sprzedawcy, jakbym przeczuł coś złego. A dostawa w tej opcji była stosunkowo niedroga – dwa zamówienia i jedna opłata za dostawę.
Ogólnie rzecz biorąc, po dość zabawie z urządzeniami single-ended, doszedłem do wniosku, że wszystko jest w porządku, ale najmniejszy błąd podczas regulacji zabija tranzystory mocy. Dlatego zdecydowałem się wybrać inną drogę - spróbować zmontować obwód przeciwsobny dla nagrzewnicy indukcyjnej, ponieważ potężni pracownicy terenowi byli już pod ręką. Po krótkim namyśle zdecydowałem się zastosować sterownik półmostkowy IR2153 i aby nie został zabity przez ciężkie bramki, zasiliłem go wtórnikami emitera 1,5 A. W rezultacie powstał następujący obwód:

Pomysł był dość prosty - kondensatory foliowe niezbyt dobrze znoszą duże prądy, więc użyj ich kilka, a jeśli będzie ich kilka, to będzie można dobrać pojemność w taki sposób, aby powstały obwód LC był napędzany w rezonans i uzyskuje się maksymalne pola magnetyczne.
Jako wymiennik ciepła zdecydowano się zastosować rurę kwadratową – powierzchnia wymiany ciepła znajduje się zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz, co oczywiście działa tylko na jego korzyść.

Istniały podejrzenia, że ​​elektronika będzie bardzo gorąca, ponieważ wersja jednocyklowa musiała wykorzystywać przepływ powietrza przez chłodnicę. Otóż, żeby strumień powietrza nie marnował się na próżno, zdecydowano się wykorzystać go jako przepływ konwekcyjny – poprzez rurę skierować go do kwadratowej rury wymiennika ciepła, zwiększając w ten sposób wydajność konstrukcji.

Umiejscowienie cewek pomiędzy rejestrami wymiany ciepła całkowicie je osłania, co nie pozwala na ucieczkę promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości z obciążenia, ponieważ jest to nie tylko szkodliwe, ale także zmniejsza wydajność tego urządzenia. Otóż, aby w przypadku uszkodzenia izolacji samego drutu, cewki nie dotykały wymiennika ciepła, zastosowano tekturę falistą impregnowaną klejem epoksydowym. Można było zastosować włókno szklane, ale nie miałem pod ręką tak dużej sztuki.
Cewki można również zabezpieczyć szczeliwem, w zasadzie najważniejsze jest to, że trzymają się dość mocno, nawet jeśli grzejnik spadnie. Chociaż oczywiście upuściłbyś coś takiego, choćby podczas transportu - okazało się, że jest to ciężka zabawka, ale nie można było jej udźwignąć, więc w ogóle nie myślano o wadze. Końce cewek pokryto kambrykami wysokotemperaturowymi - nie termokurczliwymi, ale włóknem szklanym, które jest znacznie droższe od termokurczliwego i wygląda jak materiał. Oczywiście wężownice okrągłe mają wyższy współczynnik jakości, ale musiałem ustawić wężownicę w taki sposób, aby ogrzewała CAŁĄ powierzchnię wymiennika ciepła. Dlatego wykonano dwie prostokątne cewki. Po drugie, ponieważ można było je połączyć szeregowo lub równolegle, a to zwiększało prawdopodobieństwo trafienia w rezonans - nie miałem pojęcia, jaka ostatecznie wyjdzie indukcyjność.
Wykonano rysunek, wydrukowano go na papierze, przyklejono taśmą do arkusza płyty wiórowej, w narożnikach wywiercono otwory, w które wbijano gwoździe. Na kołki nałożono kawałki rurki termokurczliwej i na tym szablonie nawinięto cewki. Po nawinięciu cewki pokryto klejem epoksydowym i podgrzano suszarką do włosów w celu lepszej impregnacji pasm linka, z którym nawinięte zostały cewki. Zastosowano drut o średnicy 0,35 mm, w wiązce znajdowało się 28 żył. Później zrobiłem więcej cewek i umyłem je uszczelniaczem - okazały się zbyt rzadkie, chociaż trzymały się całkiem nieźle.

Następnie wszystko to zebrano w jednym urządzeniu i dostosowano. Jak się okazało, w odróżnieniu od wersji jednocyklowej, tranzystory mocy z tym samym radiatorem nie potrzebowały przepływu powietrza, a mimo to wentylator pozostawiono w środku – dzięki niemu transfer ciepła jest znacznie lepszy. Prędkość została jednak zmniejszona do minimalnej słyszalności – dzięki temu będzie miał więcej zasobów, wbije do środka mniej kurzu, a buczenie nie będzie irytowało.
Po montażu oczywiście trzeba było porównać co faktycznie bardziej się opłaca – miska olejowa czy kuchenka indukcyjna. Przeprowadzono całą masę pomiarów, ale za każdym razem zwycięzcą w stosunku do karnawału okazywał się induktor, co doprowadzało do wściekłości widzów z YouTube'a. Tak, oczywiście, niektóre pomiary nie były do ​​końca prawidłowe, ale ostatni odcinek praktycznie nie wywołał krytyki, choć nadal krążą opinie, że nie chodziłem do szkoły i nie znam prawa konserwatorskiego. Tak, właściwie nie naruszyłem tego prawa - mówimy o produktywności i niczym więcej.
Ogólnie rzecz biorąc, najnowsze pomiary zestawiono w tabelę, na podstawie której można wyciągnąć własne wnioski na temat tego, co jest bardziej opłacalne.

OGRZEWANIE MAŁYCH POMIESZCZEŃ DO TEMPERATURY 40°C
	kW zużyte	Średnia prędkość wiatru	Średnia temperatura na zewnątrz
Grzejnik olejowy
Nagrzewnica indukcyjna
UTRZYMANIE TEMPERATURY W TYM SAMYM POMIESZCZENIU PRZEZ CAŁY DZIEŃ KAŻDY MA MNIEJ TAKĄ SAMĄ MOC
Wprowadzenie
Maślany
Konwekcja
Dwie Maslenice
WIĘCEJ SZCZEGÓŁÓW O POGODZIE DANE Z STRONY PROGNOZY

Wszystkie szczegóły dotyczące tego, co i jak zostało zrobione, pokazano na filmie. Jest pokazany BARDZO szczegółowo, więc trwa ponad półtorej godziny, więc zaopatrz się w popcorn.

Natychmiast zaczęły pojawiać się pytania typu: „Czy mógłbyś dla mnie złożyć tablicę sterującą?” Tak, oczywiście, że mógłbym, ale są tylko dwie nowe rzeczy:
Jest to drogie, bo trzeba robić deski ręcznie, CAŁKOWICIE ręcznie, bo nie widzę kolejki do tego urządzenia i nie muszę zamawiać desek z fabryki przy minimalnej partii 10 sztuk. A wykonanie deski polega na prasowaniu, ręcznym wierceniu i cynowaniu, czyli tzw. dość dużo czasu, którego nie mogę po prostu zabrać i oddać - wiesz, życie jest ograniczone i wydawanie go na coś, co mnie nie interesuje i bez brania za to pieniędzy, jest po prostu głupie.
Prawdopodobieństwo, że nieprzeszkolony lutownik ukończy ten projekt, nie jest zbyt wysokie, ponieważ oprócz płytki wymagana jest również cewka indukcyjna, a są to cewki, których liczba zwojów zależy bezpośrednio od sposobu ich połączenia, grubości stali i odległości pomiędzy cewką a stalą.
Generalnie postanowiłem oszczędzić sobie pustych pogawędek na ten temat i nakręciłem film z zaleceniami dotyczącymi wykonania cewek indukcyjnych, a jeśli ktoś chce kupić płytkę, po prostu wysyłam go do obejrzenia tego filmu z pytaniem „Czy możesz zrobić to samo ?” Rzędy kupujących topnieją jak śnieg podczas deszczu...

Wynik rywalizacji kotła indukcyjnego z kotłem olejowym był oczywiście imponujący, a pomysł montażu kotła indukcyjnego BARDZO mocno utkwił mi w głowie. Pierwszą rzeczą, którą należało podjąć, było to, którą cewkę indukcyjną zamontować. Oczywiście w przeciwieństwie do domowych kotłów indukcyjnych, nie zamierzałem robić tego na 50 Hz. A do tego potrzebne były już poważniejsze kondensatory - w Internecie jest zbyt wiele zdjęć eksplodujących kondensatorów foliowych. Dlatego do kuchenek indukcyjnych zamówiono kondensatory - na pewno wytrzymają zarówno prąd, jak i napięcie. W celu wytłumienia szumów impulsowych na zasilaczu zamówiono kondensatory, a w celu wytworzenia rezonansu zakupiono kondensatory serii MKP, które znajdują zastosowanie w kuchenki indukcyjne. Na zasilanie wziąłem 5 µF i 3 µF, na cewkę indukcyjną 0,27 µF. Tam, gdzie kupiłem, widniała już informacja, że ​​produktu nie ma, więc wybierzcie sami KONDENSATORY MKP.
Kolejnym czynnikiem powstania kotła indukcyjnego była ich masowa produkcja, choć nie nasza, ale bardziej zwarta i wysokoczęstotliwościowa - chińskie kotły indukcyjne o mocy 6 kW i 10 kW. Prawdą było, że ze zdjęć jasno wynikało, że trafili Chińczycy maksymalna moc 3 kW z jednej sekcji grzewczej, gdyż zastosowano przetwornice jednocyklowe – widać to po obecności dwóch i trzech identycznych tablic sterujących z wymuszona wentylacja. Stosując falownik mostkowy typu push-pull spodziewałem się uzyskać 4-5 kW z jednej sekcji, a biorąc pod uwagę, że sekcja mocy może obsłużyć 2 sekcje cewki indukcyjnej, nie było żadnych problemów z zasilaniem.
Dlaczego moc kotła indukcyjnego jest ograniczona? Wszystko jest dość banalne - aby uzyskać rezonans, wymagana jest pewna indukcyjność. Jeśli rezonans występuje na częstotliwościach audio, wówczas zarówno sterowanie, jak i sama cewka indukcyjna staną się słyszalne, co będzie BARDZO męczące, delikatnie mówiąc. Jeśli przejdziemy do wyższych częstotliwości, wówczas będziemy zmuszeni zmniejszyć liczbę zwojów i siłę pola magnetycznego niezbędną do wystąpienia prądów Foucaulta, tj. prądy wirowe, które nagrzewają stal, zmniejszą się. W końcu siła pola magnetycznego jest wprost proporcjonalna do liczby zwojów i przepływającego przez nie prądu. Uzwojenie transformatora podwyższającego napięcie w celu uzyskania większego napięcia nie zadziałało z dwóch powodów:
Wymiary i koszt ferrytu
Problem izolacji cewki indukcyjnej i części sterującej mocą
Tak, tak, izolacja tutaj też stwarza problemy ostatnia wartość- z rezonansem i falownikiem mostkowym przykłada około 800 woltów do cewki indukcyjnej. Jeśli podwoisz częstotliwość, będziesz musiał również zmniejszyć liczbę zwojów 2 razy, a aby uzyskać tę samą moc, będziesz musiał podwoić przyłożone napięcie, a to już 1600 woltów. Nie, nie odważyłem się tego spróbować i też ci nie radzę - to staje się zbyt niebezpieczne.
Pierwsza wersja schematu sterowania wyjaśniła, że ​​oprócz zwiększenia dokładności należy nieco zmienić schemat, co zostało zrobione. Udało mi się jednak coś sprawdzić w pierwszej wersji:

Wcale mnie nie zachwyciło... Jednak po chwili namysłu doszedłem do wniosku, że się spieszyłem z testem - pole magnetyczne wokół cewki nie zostało zamknięte, co doprowadziło do strat - Podczas eksperymentu zauważalnie nagrzała się blacha stalowa znajdująca się obok kotła.
Cóż, ponieważ nadal straciłem kontrolę nad kotłem indukcyjnym, zdecydowano się na montaż niezniszczalnego stanowiska do testowania cewek, a w rzeczywistości nowe, bardziej przemyślane sterowanie kotłem indukcyjnym.
Po wieczornym siedzeniu skończyłem z tym schematem stanowiska testowego. W zasadzie jedyną nietradycyjną rzeczą jest tutaj pierwszy etap ograniczenia prądu - wartość efektywna kształtuje się nie czas trwania impulsu, jak to zwykle ma miejsce w sterowniku TL494, ale zmiana częstotliwości przetwarzania. Rozwiązanie to wynika przede wszystkim z faktu, że nie ma konieczności radzenia sobie z impulsami samoindukcyjnymi, które powodują nagrzewanie się tranzystorów mocy, a ponieważ obciążenie ma reaktancję rosnącą wraz z zastosowaną częstotliwością, nie było wątpliwości co do funkcjonalności tego rozwiązania obwodu. Dodatkowo do obwodu wprowadzono analogowy miernik częstotliwości, pozwalający na nawigację po wykorzystywanych częstotliwościach. Oczywiście skala miernika częstotliwości została skalibrowana zgodnie z odczytami rzeczywistego miernika częstotliwości.

POWIĘKSZ SCHEMAT

Sterowanie kotłem również uległo pewnym zmianom i uzyskano ostateczny schemat połączeń następny widok:

POWIĘKSZ SCHEMAT

Obwody mają ogólną zasadę sterowania prądem przepływającym przez obciążenie - regulacja częstotliwości. W stojaku częstotliwość zależy od prądu płynącego przez obciążenie, natomiast dla kotła zależność tę tworzy termostat. Co więcej, regulacja przebiega w dwóch etapach - pierwsza redukcja zużycia następuje, gdy temperatura płynu chłodzącego osiągnie określoną wartość i odbywa się stopniowo. Drugi stopień regulacji jest płynny i zmienia moc dostarczaną do wzbudnicy kotła w zależności od temperatury ogrzewanego pomieszczenia. Zatem bezwładność grzejnika jest całkowicie nieobecna.
Po nieudanych testach pierwszej wersji kotła indukcyjnego, przystąpiono do próby ekranowania cewek prętami ferrytowymi - wyraźny wzrost wydajności. To oczywiście mnie zainspirowało, ale niewiele - projekt stawał się zbyt kosztowny - potrzeba było dużo ferrytu, ale tanio nie jest.
Rozwiązanie problemu przebiegało w dwóch etapach. Początkowo zdecydowano się na zastosowanie toroidalnego wymiennika ciepła z labiryntem w środku, jednak po krótkim namyśle pojawił się szkic toroidalnego kotła indukcyjnego bez labiryntu i z innym rozmieszczeniem rur wlotowych i wylotowych.
Pierwsze załączenie pokazało, że na kotle było za mało zwojów i trzeba było uszczelnić i nawinąć wężownicę.
Do montażu tablicy sterującej do kotła indukcyjnego pozostał w zasadzie tydzień, ale ręce mnie swędziały - kocioł był już gotowy, a gotowość stanowiska probierczego również nie dawała mi spokoju.
Zmontowano i przetestowano model ogrzewania z kilkoma opcjami dla kotłów elektrycznych, ale ostateczny eksperyment został zakłócony - średnica rur okazała się za mała, a woda w kotle z elementem grzejnym po prostu się zagotowała:

Przerobiono model ogrzewania - dodano pompę obiegową, która zapobiegnie zagotowaniu wody, a objętość wody w modelu zwiększono z półtora wiadra do sześciu i pół, co pozwoliło znacznie wydłużyć czas trwania eksperyment. Nadeszła więc godzina X, czyli chwila prawdy:

Szczerze mówiąc, byłem zdenerwowany. Nie było żadnego magicznego wzrostu wydajności. Oczywiste jest, że w przypadku samocyrkulacji prawdopodobieństwo wzrostu byłoby najprawdopodobniej - przy powolnym ruchu wody na powierzchni elementu grzejnego tworzą się pęcherzyki, które są przenoszone do zbiornik wyrównawczy, odprowadzając ciepło, ale przy zastosowaniu pompy obiegowej efekt ten zostaje zniwelowany – element grzejny jest zbyt intensywnie myty wodą, a powstawanie gazów zmniejsza się dziesięciokrotnie.
Kocioł indukcyjny został oczywiście wprowadzony w rezonans, ale zależność przepływającego prądu jest liniowa - zaczyna rosnąć wraz ze wzrostem częstotliwości i zbliża się do rezonansu, a po jego przejściu prąd również maleje liniowo. Nie wykryto żadnych udarów prądu przepływającego przez cewkę.
Cóż, skoro model jest w pełni złożony, nie mogłem się powstrzymać przed zabawą z bojlerem elektrodowym:

Do tych eksperymentów zakupiono także nowy, nowoczesny licznik elektryczny, który po wykonaniu pomiarów okazał się po prostu zbędny. Oczywiście mój ciekawski nos też w to utknął:

Generalnie nie zmontowałem całkowicie tablicy sterującej kotła - nie ma różnicy w mocy cieplnej kotła indukcyjnego i kotła z elementami grzejnymi, dlatego ta tablica nie będzie mi potrzebna. Nie, nie będę go jeszcze całkowicie rozbierał - mam na stanie zarówno TL494, jak i IR2110, ale nie przylutowałem jeszcze do niego tranzystorów mocy. Niech na razie leży. Wezmę jednak pod uwagę pomysły nagrzewania indukcyjnego - za pomocą takiego zestawu urządzeń zasilających można powoli lub szybko nagrzać wiele stalowych przedmiotów o różnym przeznaczeniu. Zdobyto więc doświadczenie i stanowisko pozostało do dalszych eksperymentów.
Oczywiście szkoda, że ​​pomysł z kotłem indukcyjnym okazał się nie do utrzymania, ale istnieje technologia wytwarzania nagrzewnic indukcyjnych, które są bardziej złożone elektronicznie niż fabryczne grzejniki konwekcyjne, ale wykorzystując dokładniejszą kontrolę temperatury, lub stosując kontrolę ciągłą , podobnie jak w kotle, można osiągnąć przyzwoite oszczędności.
Przypomnę jeszcze raz – nie mówimy tu o wydajności, ale o produktywności i nie ma co machać mi przed twarzą podręcznikami z fizyki i termodynamiki – opisane w podręcznikach eksperymenty przeprowadzono w idealnych warunkach, a w domu nigdy nie będzie w takich warunkach, zawsze ma wymianę ciepła z otoczeniem. Nie byłem na tyle mądry, żeby matematycznie obliczyć, co i jak się stanie, więc złożyłem kilka modeli i wszystko sprawdziłem DOŚWIADCZALNIE i widziałem wszystko na własne oczy. Więc przestań ironizować, a jeśli masz wątpliwości, możesz wszystko powtórzyć - wszystkie schematy obwodów, wszystkie użyte projekty są opisane wystarczająco szczegółowo.

Nagrzewanie indukcyjne to metoda bezkontaktowego nagrzewania prądami o wysokiej częstotliwości (RFH – nagrzewanie o częstotliwości radiowej, nagrzewanie falami o częstotliwości radiowej) materiałów przewodzących prąd elektryczny.

Opis metody.

Nagrzewanie indukcyjne to nagrzewanie materiałów prądem elektrycznym indukowanym przez zmienne pole magnetyczne. W konsekwencji jest to nagrzewanie wyrobów wykonanych z materiałów przewodzących (przewodników) przez pole magnetyczne cewek (źródeł zmiennego pola magnetycznego). Ogrzewanie indukcyjne przeprowadza się w następujący sposób. Przedmiot przewodzący prąd elektryczny (metal, grafit) umieszcza się w tzw. cewce indukcyjnej, którą jest jeden lub kilka zwojów drutu (najczęściej miedzi). Silne prądy o różnej częstotliwości (od kilkudziesięciu Hz do kilku MHz) indukowane są w cewce za pomocą specjalnego generatora, w wyniku czego wokół cewki pojawia się pole elektromagnetyczne. Pole elektromagnetyczne indukuje prądy wirowe w obrabianym przedmiocie. Prądy wirowe nagrzewają przedmiot pod wpływem ciepła Joule'a (patrz prawo Joule'a-Lenza).

Układ cewka-pusta to transformator bezrdzeniowy, w którym cewka stanowi uzwojenie pierwotne. Przedmiot obrabiany to uzwojenie wtórne, zwarte. Strumień magnetyczny pomiędzy uzwojeniami jest zamknięty w powietrzu.

Przy wysokich częstotliwościach prądy wirowe są przemieszczane przez wytwarzane przez nie pole magnetyczne w cienkie warstwy powierzchniowe przedmiotu obrabianego Δ ​​(efekt powierzchniowy), w wyniku czego ich gęstość gwałtownie wzrasta, a przedmiot obrabiany nagrzewa się. Znajdujące się pod spodem warstwy metalu nagrzewają się ze względu na przewodność cieplną. Nie prąd jest ważny, ale jego duża gęstość. W warstwie naskórkowej Δ gęstość prądu zmniejsza się e-krotnie w stosunku do gęstości prądu na powierzchni przedmiotu obrabianego, przy czym w warstwie naskórkowej oddawane jest 86,4% ciepła (całkowitego wydzielonego ciepła). Głębokość warstwy naskórkowej zależy od częstotliwości promieniowania: im wyższa częstotliwość, tym cieńsza warstwa naskórkowa. Zależy to również od względnej przenikalności magnetycznej μ materiału przedmiotu obrabianego.

W przypadku żelaza, kobaltu, niklu i stopów magnetycznych w temperaturach poniżej punktu Curie μ ma wartość od kilkuset do dziesiątek tysięcy. W przypadku innych materiałów (stopy, metale nieżelazne, ciekłe, niskotopliwe eutektyki, grafit, elektrolity, ceramika przewodząca prąd elektryczny itp.) μ jest w przybliżeniu równe jedności.

Na przykład przy częstotliwości 2 MHz głębokość skóry dla miedzi wynosi około 0,25 mm, dla żelaza ≈ 0,001 mm.

Cewka indukcyjna nagrzewa się podczas pracy, ponieważ pochłania własne promieniowanie. Co więcej, wchłania promieniowanie cieplne z gorącego przedmiotu obrabianego. Robią cewki indukcyjne rurki miedziane, chłodzony wodą. Woda dostarczana jest poprzez zasysanie - zapewnia to bezpieczeństwo w przypadku przepalenia lub innego rozszczelnienia induktora.

Aplikacja:
Ultraczyste, bezdotykowe topienie, lutowanie i spawanie metalu.
Uzyskanie prototypów stopów.
Gięcie i obróbka cieplna części maszyn.
Robienie biżuterii.
Leczenie małe części, które mogą zostać uszkodzone przez płomień gazowy lub nagrzewanie łukowe.
Hartowanie powierzchniowe.
Hartowanie i obróbka cieplna części o skomplikowanych kształtach.
Dezynfekcja instrumentów medycznych.

Zalety.

Szybkie nagrzewanie lub topienie dowolnego materiału przewodzącego prąd elektryczny.

Ogrzewanie jest możliwe w atmosferze gazu ochronnego, w środowisku utleniającym (lub redukującym), w cieczy nieprzewodzącej lub w próżni.

Ogrzewanie przez ścianki komory ochronnej wykonane ze szkła, cementu, tworzyw sztucznych, drewna – materiały te bardzo słabo absorbują promieniowanie elektromagnetyczne i pozostają zimne podczas pracy instalacji. Ogrzewany jest wyłącznie materiał przewodzący prąd elektryczny - metal (w tym stopiony), węgiel, ceramika przewodząca, elektrolity, ciekłe metale itp.

Dzięki powstającym siłom MHD następuje intensywne mieszanie ciekłego metalu, aż do jego zawieszenia w powietrzu lub gazie ochronnym – w ten sposób otrzymuje się ultraczyste stopy w małe ilości(topienie lewitacyjne, topienie w tyglu elektromagnetycznym).

Ponieważ ogrzewanie odbywa się przez promieniowanie elektromagnetyczne nie dochodzi do zanieczyszczenia przedmiotu obrabianego produktami spalania palnika w przypadku nagrzewania płomieniem gazowym lub materiałem elektrody w przypadku nagrzewania łukowego. Umieszczenie próbek w atmosferze gazu obojętnego i wysokie szybkości ogrzewania wyeliminują osadzanie się kamienia.

Łatwość obsługi dzięki niewielkim rozmiarom induktora.

Cewka może mieć specjalny kształt - pozwoli to na równomierne nagrzewanie jej na całej powierzchni części o złożonej konfiguracji, bez powodowania ich wypaczenia lub miejscowego przegrzania.

Łatwo jest przeprowadzić ogrzewanie lokalne i selektywne.

Ponieważ najbardziej intensywne nagrzewanie zachodzi w cienkich górnych warstwach przedmiotu obrabianego, a warstwy leżące pod spodem nagrzewają się delikatniej ze względu na przewodność cieplną, metoda ta idealnie nadaje się do utwardzania powierzchniowego części (rdzeń pozostaje lepki).

Łatwa automatyzacja sprzętu - cykle ogrzewania i chłodzenia, regulacja i konserwacja temperatury, podawanie i usuwanie detali.

Nagrzewnice indukcyjne:

W instalacjach o częstotliwości roboczej do 300 kHz stosuje się falowniki oparte na zespołach IGBT lub tranzystorach MOSFET. Takie instalacje są przeznaczone do ogrzewania dużych części. Do podgrzewania małych części stosuje się wysokie częstotliwości (do 5 MHz, fale średnie i krótkie), instalacje wysokiej częstotliwości budowane są na lampach próżniowych.

Ponadto do ogrzewania małych części budowane są instalacje wysokiej częstotliwości z wykorzystaniem tranzystorów MOSFET dla częstotliwości roboczych do 1,7 MHz. Sterowanie tranzystorami i zabezpieczanie ich przy wyższych częstotliwościach stwarza pewne trudności, dlatego ustawienia wyższych częstotliwości są nadal dość drogie.

Cewka indukcyjna do podgrzewania małych części ma małe rozmiary i mała indukcyjność, co prowadzi do obniżenia współczynnika jakości roboczego obwodu oscylacyjnego przy niskich częstotliwościach i spadku wydajności, a także stwarza zagrożenie dla oscylatora głównego (współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego jest proporcjonalny do L/C , obwód oscylacyjny o niskim współczynniku jakości jest zbyt dobrze „napompowany” energią i tworzy zwarcie wzdłuż cewki indukcyjnej oraz wyłącza oscylator główny). Aby zwiększyć współczynnik jakości obwodu oscylacyjnego, stosuje się dwa sposoby:
- zwiększenie częstotliwości pracy, co prowadzi do bardziej skomplikowanych i kosztownych instalacji;
- zastosowanie wkładek ferromagnetycznych w cewce; wklejenie cewki indukcyjnej z panelami wykonanymi z materiału ferromagnetycznego.

Ponieważ cewka indukcyjna działa najskuteczniej przy wysokich częstotliwościach, ogrzewanie indukcyjne otrzymało zastosowanie przemysłowe po opracowaniu i rozpoczęciu produkcji lamp generatorowych dużej mocy. Przed I wojną światową ogrzewanie indukcyjne miało ograniczone zastosowanie. Jako generatory wykorzystywano wówczas generatory maszynowe wysokiej częstotliwości (dzieła V.P. Vologdina) lub instalacje wyładowcze iskrowe.

Obwód generatora może w zasadzie być dowolny (multiwibrator, generator RC, generator z niezależnym wzbudzeniem, różne generatory relaksacyjne), działający na obciążeniu w postaci cewki indukcyjnej i posiadający wystarczającą moc. Konieczne jest również, aby częstotliwość oscylacji była wystarczająco wysoka.

Na przykład, aby „przeciąć” stalowy drut o średnicy 4 mm w ciągu kilku sekund, wymagana jest moc oscylacyjna co najmniej 2 kW przy częstotliwości co najmniej 300 kHz.

Wybierz schemat według następujące kryteria: niezawodność; stabilność wibracji; stabilność mocy uwalnianej w przedmiocie obrabianym; łatwość produkcji; łatwość konfiguracji; minimalna liczba części w celu obniżenia kosztów; zastosowanie części, które łącznie powodują zmniejszenie masy i wymiarów itp.

Przez wiele dziesięcioleci jako generator oscylacji o wysokiej częstotliwości stosowano indukcyjny generator trójpunktowy (generator Hartleya, generator ze sprzężeniem zwrotnym autotransformatora, obwód oparty na dzielniku napięcia z pętlą indukcyjną). Jest to samowzbudny równoległy obwód zasilania anody i obwód selektywny częstotliwościowo wykonany na obwodzie oscylacyjnym. Jest z powodzeniem stosowany i nadal jest stosowany w laboratoriach, warsztatach jubilerskich, przedsiębiorstw przemysłowych jak i w praktyce amatorskiej. Na przykład podczas II wojny światowej na takich instalacjach prowadzono hartowanie powierzchniowe rolek czołgu T-34.

Wady trzech punktów:

Niska wydajność (mniej niż 40% przy użyciu lampy).

Silne odchylenie częstotliwości w czasie nagrzewania przedmiotów wykonanych z materiałów magnetycznych powyżej punktu Curie (≈700C) (zmiany μ), które zmienia głębokość warstwy naskórkowej i w nieprzewidywalny sposób zmienia tryb obróbki cieplnej. W przypadku obróbki cieplnej krytycznych części może to być niedopuszczalne. Ponadto potężne instalacje HDTV muszą działać w wąskim zakresie częstotliwości dozwolonych przez Rossvyazohrankultura, ponieważ przy słabym ekranowaniu są w rzeczywistości nadajnikami radiowymi i mogą zakłócać nadawanie programów telewizyjnych i radiowych, a także służb przybrzeżnych i ratowniczych.

Przy zmianie przedmiotu obrabianego (na przykład z mniejszego na większy) zmienia się indukcyjność układu cewka-przedmiot obrabiany, co prowadzi również do zmiany częstotliwości i głębokości warstwy naskórkowej.

Przy zmianie cewek jednozwojowych na wielozwojowe, na większe lub mniejsze, zmienia się również częstotliwość.

Pod kierownictwem Babata, Łozińskiego i innych naukowców opracowano dwu- i trójobwodowe obwody generatorów, które mają wyższą wydajność (do 70%), a także lepiej utrzymują częstotliwość roboczą. Zasada ich działania jest następująca. Ze względu na zastosowanie obwodów sprzężonych i osłabienie połączenia między nimi zmiana indukcyjności obwodu roboczego nie pociąga za sobą silnej zmiany częstotliwości obwodu zadawania częstotliwości. Nadajniki radiowe są projektowane na tej samej zasadzie.

Nowoczesne generatory HDTV to falowniki oparte na zespołach IGBT lub tranzystorach MOSFET dużej mocy, zwykle wykonane w układzie mostkowym lub półmostkowym. Działają na częstotliwościach do 500 kHz. Bramki tranzystorów otwierane są za pomocą układu sterującego mikrokontrolerem. System sterowania, w zależności od wykonywanego zadania, pozwala na automatyczne przytrzymanie

A) stała częstotliwość
b) stała moc uwalniana w przedmiocie obrabianym
c) najwyższą możliwą wydajność.

Na przykład, gdy materiał magnetyczny zostanie podgrzany powyżej punktu Curie, grubość warstwy naskórkowej gwałtownie wzrasta, gęstość prądu spada, a przedmiot obrabiany zaczyna się gorzej nagrzewać. Zanikają również właściwości magnetyczne materiału i proces odwrócenia magnesowania zostaje zatrzymany - przedmiot obrabiany zaczyna się gorzej nagrzewać, rezystancja obciążenia gwałtownie maleje - może to prowadzić do „rozprzestrzeniania się” generatora i jego awarii. Układ sterowania monitoruje przejście przez punkt Curie i automatycznie zwiększa częstotliwość, gdy obciążenie gwałtownie spada (lub zmniejsza moc).

Notatki.

Jeśli to możliwe, induktor powinien być umieszczony jak najbliżej przedmiotu obrabianego. Zwiększa to nie tylko gęstość pola elektromagnetycznego w pobliżu przedmiotu obrabianego (proporcjonalnie do kwadratu odległości), ale także zwiększa współczynnik mocy Cos(φ).

Zwiększenie częstotliwości gwałtownie zmniejsza współczynnik mocy (proporcjonalnie do sześcianu częstotliwości).

Podczas podgrzewania materiałów magnetycznych uwalniane jest również dodatkowe ciepło w wyniku odwrócenia namagnesowania, a ogrzewanie ich do punktu Curie jest znacznie bardziej efektywne.

Obliczając cewkę indukcyjną, należy wziąć pod uwagę indukcyjność szyn prowadzących do cewki indukcyjnej, która może być znacznie większa niż indukcyjność samej cewki (jeśli cewka jest wykonana w postaci jednego zwoju o małej średnicy lub nawet część zakrętu - łuk).

Istnieją dwa przypadki rezonansu w obwodach oscylacyjnych: rezonans napięcia i rezonans prądu.
Równoległy obwód oscylacyjny – rezonans prądu.
W tym przypadku napięcie na cewce i kondensatorze jest takie samo jak napięcie generatora. W rezonansie rezystancja obwodu między punktami rozgałęzień staje się maksymalna, a prąd (I całkowity) przez rezystancję obciążenia Rн będzie minimalny (prąd wewnątrz obwodu I-1l i I-2s jest większy niż prąd generatora).

W idealnym przypadku impedancja pętli jest nieskończona — obwód nie pobiera prądu ze źródła. Kiedy częstotliwość generatora zmienia się w dowolnym kierunku od częstotliwości rezonansowej, impedancja obwodu maleje, a prąd linii (całkowity I) wzrasta.

Szeregowy obwód oscylacyjny – rezonans napięciowy.

Główną cechą szeregowego obwodu rezonansowego jest to, że jego impedancja w rezonansie jest minimalna. (ZL + ZC – minimum). Podczas strojenia częstotliwości powyżej lub poniżej częstotliwości rezonansowej impedancja wzrasta.
Wniosek:
W obwodzie równoległym w stanie rezonansu prąd płynący przez zaciski obwodu wynosi 0, a napięcie jest maksymalne.
Przeciwnie, w obwodzie szeregowym napięcie dąży do zera, a prąd jest maksymalny.

Artykuł został pobrany ze strony internetowej http://dic.academic.ru/ i poprawiony do wersji bardziej zrozumiałej dla czytelnika przez firmę Prominductor LLC.