Myšlenka ohřevu kovu pomocí Foucaultových vířivých proudů vzrušených elektromagnetickým polem cívky není v žádném případě nová. Dlouhodobě se úspěšně používá v průmyslových tavicích pecích, kovářských dílnách, domácích topných zařízeních - kamen a elektrických kotlů. Ty jsou poměrně drahé, takže domácí řemeslníci neopouštějí pokusy o indukční ohřívač vody vlastními rukama. Naším úkolem je zvážit proveditelné možnosti pro domácí zařízení a zjistit, zda je lze použít pro vytápění domu.
O principu indukčního ohřevu
Nejprve si vysvětlíme, jak fungují elektrické indukční ohřívače. Střídavý proud procházející závity cívky vytváří kolem něj elektromagnetické pole. Pokud do vinutí vložíte jádro magnetizačního kovu, zahřeje se vířivé proudy, které se vyskytují pod vlivem pole. To je celý princip.
Důležitá podmínka. Aby se kovové jádro zahřalo, musí být cívka napájena střídavým proudem, který mění vysokou frekvenci znaménka a pole pole. Při aplikaci na DC vinutí získáte obyčejný elektromagnet.
Samotný topný článek se nazývá induktor a je hlavní součástí instalace. V topných kotlích je to ocelová trubka s uvnitř tekoucí chladicí kapalinou a ve sporácích je to plochá cívka co nejblíže varné desce, jak je znázorněno níže na fotografii.
Druhou částí indukčního ohřívače je obvod, který zvyšuje frekvenci proudu. Skutečnost je taková, že napětí s průmyslovou frekvencí 50 Hz je pro provoz takových zařízení nevhodné. Pokud induktor připojíte přímo k síti, začne jádro bzučet a slabě zahřívat a spolu s vinutími. Aby bylo možné účinně přeměnit elektřinu na teplo a úplně ji převést na kov, musí být frekvence zvýšena na minimum 10 kHz, což je to, co elektrický obvod dělá.
Jaké jsou skutečné výhody indukčních kotlů oproti topným a elektrodovým kotlům:
- Část ohřívací vody je jednoduchý kus potrubí, který se neúčastní elektrochemických procesů (jako v elektrodových generátorech tepla). Životnost induktoru je proto omezena pouze výkonem cívky a může dosáhnout 10-20 let.
- Ze stejného důvodu je prvek stejně „přátelský“ se všemi typy chladiv - voda, nemrznoucí směs a dokonce i strojní olej, není žádný rozdíl.
- Vnitřek induktoru není během provozu upravován.
Poznámka. S indukčními kotli je spojeno mnoho mýtů. Například prodejci tvrdí, že jsou o 10–20% hospodárnější než ostatní elektrické ohřívače, i když ve skutečnosti je účinnost všech elektrických kotlů 98%. Seznam výhod je omezen na tři výše uvedené položky, zbytek je reklama.
Možnosti domácího zařízení
Na internetu existuje dostatečný počet různých návrhů vytvořených pro různé účely. Vezměte indukční ohřívač malých rozměrů vyrobený z napájecí jednotky počítače o výkonu 250–500 wattů. Model zobrazený na fotografii je užitečný pro mistra v garáži nebo autoservisu pro tavení hliníku, mědi a mosazných tyčí.
- ohřívač vody z polypropylenového potrubí poháněného svařovacím invertorem nebo indukčním kuchyňským panelem;
- ocelový kotel vyhřívaný ze stejné varné desky.
Odkaz. Existují i jiné, zcela domácí designy, kde řemeslníci sestavují měniče kmitočtu od nuly. To však vyžaduje znalosti a dovednosti v oblasti radiotechniky, takže je nebudeme brát v úvahu, ale jednoduše uvedeme příklad takového schématu.
Nyní se blíže podíváme na to, jak vyrábět indukční ohřívače rukama, a co je nejdůležitější, jak fungují.
Vyrábíme topné těleso z potrubí
Pokud jste byli zaneprázdněni hledáním informací o tomto tématu, pravděpodobně jste narazili na tento návrh, protože mistr zveřejnil své shromáždění na populárním zdroji videa YouTube. Poté mnoho webů zveřejnilo textové verze výroby tohoto induktoru ve formě podrobných pokynů. Stručně řečeno, topení se provádí takto:
- Uvnitř trubky vyrobené z polypropylenu o průměru 40 mm a délce 50 cm naráží kovové kartáče na mytí nádobí (sekaný drát může být drátěný prut). Musí je přitahovat magnet.
- Ohyby se závity jsou připájeny k potrubí pro připojení k topné síti.
- Venku jsou podél těla přilepeny 4-5 prutů PCB. Jsou navíjeny drátem o průřezu 1,7–2 mm² se skleněnou izolací, který se používá ve svařovacích transformátorech.
- Varná deska je rozebrána a "nativní" plochý induktor je demontován. Místo toho je připojen domácí ohřívač z potrubí.
Jak můžete hádat, roli topného prvku zde hrají kovové kartáče umístěné ve střídavém magnetickém poli cívky. Pokud varnou desku spustíte na maximum při tekoucí vodě provizorním kotlem, můžete ji zahřát na 15–20 ° C, jak ukázaly testy jednotky.
Protože výkon většiny indukčních varných desek leží v rozmezí 2–2,5 kW, je pomocí tepelného generátoru možné vytápět místnosti o celkové ploše nepřesahující 25 m². Existuje způsob, jak zvýšit zahřívání připojením induktoru ke svařovacímu stroji, ale existují určité potíže:
- Střídač generuje stejnosměrný proud, ale potřebujete střídavý proud. Pro připojení indukčního ohřívače bude nutné přístroj rozebrat a najít v bodech obvodu, kde napětí ještě nebylo upraveno.
- Je nutné vzít drát o větším průřezu a vypočítat počet otáček. Alternativně měděný drát Ø1,5 mm ve smaltované izolaci.
- Bude nutné uspořádat chlazení prvku.
Autor demonstruje test výkonu indukčního ohřívače vody ve svém videu, uvedené níže. Testy ukázaly, že jednotka potřebuje upřesnění, ale konečný výsledek bohužel není znám. Zdá se, že řemeslník opustil projekt neúplný.
Jak sestavit indukční kotel
V tomto případě není nutné čínský sporák rozebírat. Sečteno a podtrženo, je svařování nádrže kotle podle jeho velikosti, vedené pokyny krok za krokem:
- Vezměte ocelovou profilovou trubku 20 x 40 mm s tloušťkou stěny 2 mm a odřízněte z ní polotovary podél šířky panelu.
- Trubky se svařují po celé délce a spojují menší strany.
- Horní a spodní konec ke koncům pevně přivařte železné kryty. V nich vytvořte díry a nainstalujte závitové trubky.
- Připojte 2 rohy k jedné ze stran tak, aby tvořily police pro indukční kamna.
- Natřete jednotku tepelně odolným sprejovým emailem. Proces montáže je ve videu zobrazen podrobněji.
Konečná montáž a uvedení do provozu spočívá v namontování kotle na zeď a jeho vložení do topného systému. Varná deska je zasunuta do hnízda z rohů na zadní straně nádrže a připojena k síti. Zbývá naplnit systém chladicí kapalinou, odvzdušnit vzduch a zapnout ohřev induktoru.
Zde čelíte stejnému problému, jaký se setkal s předchozím modelem. Indukční topení bude nepochybně fungovat, ale jeho výkon 2,5 kW je dostačující k zahřátí několika malých místností v chladném počasí. Na podzim a na jaře, když teplota neklesne pod nulu, bude moci domácí kotel vytápět plochu 35–40 m². Jak se správně připojit k systému, viz následující video:
Závěry a doporučení
Záměrně jsme představili možnosti pro indukční ohřívače vody jednoduchého designu, aby si každý mohl vyrobit takovou jednotku samostatně.Otázkou však zůstává, zda podnikat a trávit svůj vlastní čas. V tomto ohledu existuje řada objektivních úvah:
- Uživatelé, kteří se neznají v elektrotechnice a rádiovém inženýrství, pravděpodobně nedosáhnou zvýšení topného výkonu nad 2,5 kW. K tomu budete muset sestavit obvod měniče kmitočtu.
- Účinnost induktoru není vyšší než účinnost jiných elektrických kotlů. Sestavení ohřívače s topnými prvky je však mnohem snazší.
- Pokud doma nemáte indukční panel, budete jej muset koupit asi 80 let. e. Tolik jsou levné čínské výrobky v internetových obchodech. Za stejné peníze se prodávají hotové elektrodové kotle s kapacitou až 10 kW.
- Elektrická kamna jsou vybavena automatickými bezpečnostními zařízeními, která vypnou domácí spotřebič po 1 nebo 2 hodinách provozu. To je během provozu nevhodné.
- Pokud z různých důvodů vytéká chladivo z domácího generátoru tepla, topení se nezastaví. Je plná ohně.
Samozřejmě se můžete obejít bez drahých nákupů, důkladně porozumět designu a vyrobit indukční ohřívač od nuly. Ale nemůžete dokončit vše zdarma, protože budete muset zakoupit součásti obvodu. Bonusy z takové topné jednotky jsou malé, takže je nepraktické brát vážně její výrobu za účelem vytápění soukromého domu.