Kā izveidot indukcijas apkures katlu ar savām rokām: paštaisīta siltuma ģeneratora izgatavošana

Cilvēki ir izlutināti ar civilizāciju un neiedomājas eksistenci bez tās labumiem. Starp tiem neapšaubāmi ir arī ēku apkure. Apkures sistēmas pastāvīgi pilnveidojas un kļūst arvien efektīvākas un ērtākas lietošanā.

Bet ar to ir par maz. Piekrītiet, ka pavisam nebūtu slikti, ja apkures iekārta būtu arī ekonomiska. Un šī vēlme ir pilnībā īstenojama – var izgatavot indukcijas apkures katlu ar savām rokām. Tas spēj ne tikai nodrošināt nepieciešamo telpas apkures līmeni, bet arī ļoti ekonomiski tērēt enerģijas resursus.

Turklāt šādu iekārtu pēc vēlēšanās var samontēt pat iesācējs meistars. Bet kā to pareizi izdarīt un kādi materiāli būs nepieciešami izgatavošanai – šos jautājumus mēs detalizēti apskatīsim mūsu rakstā. Iepriekš aplūkosim iekārtas uzbūvi un darbības principu, kā arī tās lietošanas priekšrocības.

Iekārtas uzbūve un darbības princips

Pirms sākt indukcijas katla paštaisītu salikšanu, ir jāsaprot tā uzbūve un darbības princips. Un tikai pēc šo momentu noskaidrošanas var ķerties pie paštaisītās ierīces izgatavošanas.

Kā darbojas indukcijas katls?

Lai saprastu, kā darbojas indukcijas iekārta, ir jāiepazīstas ar tās darbības principu. Tāpēc atcerēsimies skolas fizikas kursu.

Kad caur strāvu vadošu materiālu plūst elektriskā strāva, tas izdala siltumu. Turklāt iegūtā siltuma daudzums būs tieši proporcionāls spriegumam un strāvas stiprumam. Šo likumsakarību atklāja Džouls un Lencs, kuru vārdā ir nosaukts fizikas likums.

Bet elektriskā strāva var rasties vadītājā ne tikai tad, kad tas ir tieši pieslēgts barošanas avotam. Ir vēl viens veids, ko aizpagājušajā gadsimtā atklāja M. Faradejs. Tā ir bezkontakta metode, kas neparedz barošanas avota mijiedarbību ar vadītāju.

Tā būtība ir tāda, ka, mainoties magnētiskā lauka parametriem, kas šķērso vadītāju, tajā rodas EDS jeb elektrodzinējspēks.

Šī parādība tika nosaukta par elektromagnētisko indukciju. Tieši tā tiek izmantota indukcijas katla darbībā. Izrādās, ka, ja ir EDS, tad būs arī elektriskā strāva, un attiecīgi būs arī vadītāja sildīšana.

Šajā gadījumā tas tiks veikts bezkontakta veidā, izmantojot inducētās strāvas jeb, kā tās vēl sauc, Fuko strāvas.

Elektromagnētisko indukciju var iegūt divos veidos. Pirmajā gadījumā, lai iegūtu indukciju, vadītāju griež vai pārvieto pastāvīgā magnētiskā lauka iekšienē. Šis veids tiek izmantots elektroģeneratoros.

Vēl viens indukcijas iegūšanas veids – vadītājs paliek nekustīgs, bet magnētiskā lauka, kurā tas atrodas, parametri, proti, spēka līniju virziens un intensitāte, pastāvīgi mainās.

Jebkura indukcijas katla darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas parādība

To būtu diezgan grūti izdarīt, ja nebūtu Ērstedes atklājuma. Viņš noskaidroja, ka, uztinot vadu uz spoles, tā, pieslēdzot barošanas avotu, pārvēršas par elektromagnētu. Mainot strāvas virzienu un stiprumu, mainīsies arī magnētiskais lauks, ko ģenerē šī ierīce.

Ja lauka iekšienē ievieto vadītāju, tajā radīsies elektriskā strāva, ko pavada sildīšanās.

Tieši pēc šāda principa ir uzbūvēts indukcijas katls. Tā konstrukcija ir ļoti vienkārša. Tajā ietilpst korpuss, obligāti siltumizolēts un ekranēts. Tā iekšienē ir novietota caurule. Vislabāk, ja tā ir no sakausējuma, bet var izmantot arī tēraudu.

Tomēr pēdējā gadījumā ierīces ekspluatācijas raksturlielumi nedaudz cietīs. Cauruli uzstāda uzmavā no dielektriskā materiāla.

Indukcijas tipa katlos siltumnesējs tiek uzkarsēts no iekšpusē izvietotā tērauda serdeņa, kura sildīšana tiek veikta ar virpuļstrāvām, kas rodas elektromagnētiskajā laukā.

Virs uzmavas pēc spoles principa tiek uztīta vara šina. To pieslēdz barošanas avotam. Lai iestrādātu apkures sistēmā, tiek izmantoti divi savienojumi, pa kuriem pārvietosies siltumnesējs.

Piegādājot barošanu, strāva plūst caur spoli un aktivizē mainīgu magnētisko lauku, kas savukārt inducē virpuļstrāvas caurules iekšpusē. Tās silda detaļas sienas un daļēji arī siltumnesēju, kas tajā atrodas.

Ir pieejamas indukcijas katla variācijas ar vairākām paralēli uzstādītām maza diametra caurulēm. Tās izmanto vienas lielas caurules vietā. Tas nodrošina ātrāku ierīces uzsildīšanu.

Šādā veidā iekārta jau var darboties, bet sildīšana būs vāja. Lai to pastiprinātu, caur spoli jāizlaiž augstfrekvences elektriskā strāva. Tāpēc iekārta obligāti tiek papildināta ar invertoru un taisngriezi.

Maiņstrāvai no tīkla ir frekvence 50 Hz, kas nav pietiekama efektīvai indukcijas katla darbībai. Tāpēc tā tiek padota uz taisngriezi, kur tā tiek pārveidota par līdzstrāvu.

Pēc tam tā tiek novirzīta uz invertoru, kas ir elektronisks modulis ar vadības shēmu un diviem galvenajiem tranzistoriem. Ierīce pārveido līdzstrāvu par augstfrekvences strāvu.

Jāatzīst, ka taisngrieža un invertora izmantošana palielina indukcijas katla izmaksas. Tāpēc ir modeļi, kas darbojas bez tiem. Tie tiek pieslēgti parastajam tīklam. Bet šādai iekārtai ir iespaidīgi izmēri, kas ļauj palielināt tās efektivitāti. Ierīces ar invertoru ir kompaktākas.

Inducētās virpuļstrāvas ļoti ātri uzsilda siltummaini un tajā esošo šķidrumu.

Apkures iekārtas pamatelementi

Jebkurš indukcijas tipa katls sastāv no vairākiem konstruktīviem elementiem:

• Induktors. Ierīces pamatdetaļa. Tas ir sava veida transformators ar diviem tinumiem. Primārais tinums ir uztīts uz serdes. Strāvai plūstot, tieši šeit rodas elektromagnētiskais lauks, kas rada virpuļstrāvas. Katla korpuss kalpo kā sekundārais tinums. Tas uzņem virpuļstrāvas, uzkarst un nodod siltumenerģiju siltumnesējam.
• Sildīšanas elements. Tas ir spoles serde. Katlam tas tiek izgatavots kā pietiekami liela diametra caurule vai vairākas paralēli savienotas mazāka šķērsgriezuma caurules.
• Atzarojuma caurules. Tās ir paredzētas ierīces iegriešanai siltumtīklā. Pa vienu ierīcē ieplūst siltumnesējs, pa otru šķidrums iziet no katla un tiek padots apkures kontūrā.
• Invertors. Šī ierīce – invertors – pārveido līdzstrāvu augstfrekvences strāvā, kas pēc tam tiek padota uz induktoru.

Pirms ķerties pie pašrocīgas montāžas, rūpīgi jāpārdomā, no kā un kā tiks izgatavoti ierīces pamatelementi. Daži no tiem būs jāizgatavo pašrocīgi, bet dažus var iegādāties.

Piemēram, var izmantot invertoru no metināšanas aparāta. Labi, ja tam būs jaudas regulēšanas iespēja.

Invertors pārveido līdzstrāvu augstfrekvences strāvā. Pašdarinātu ierīču izgatavošanai var izmantot standarta metināšanas invertoru.

Mēs esam uzskaitījuši galvenos indukcijas katla elementus.

Paštaisītas apkures ierīces priekšrocības

Elektriskie katli tradicionāli tiek uzskatīti par neekonomiskiem. Ņemot vērā, ka elektroenerģijas cena pastāvīgi pieaug, tie izmaksā «krietnu santīmu» saviem īpašniekiem. Detalizētu informāciju par apkuri ar elektrisko katlu iesakām apskatīt šajā rakstā.

Tomēr indukcijas katli, kaut arī tie darbojas ar elektrību, ir pietiekami ekonomiski.

Bet tas vēl nav viss to priekšrocību saraksts.

Nolemjot uzstādīt šādu ierīci, var iegūt:

• Ātra siltumnesēja uzsildīšana. Tam vidēji nepieciešamas 3–5 minūtes.
• Lietderības koeficients tuvu 100%, jo gandrīz visa elektroenerģija tiek pārveidota siltumenerģijā.
• Augstu šķidruma sildīšanas temperatūru apkures kontūrā, vismaz 35 °C.
• Nav nogulšņu uz ierīces iekšējām virsmām, kas izskaidrojams ar vibrācijām, kas rodas ierīces darbības laikā. Tās novērš nogulšņu veidošanos.
• Ilgs kalpošanas laiks, jo nav kustīgo un berzes mehānismu un detaļu. Attiecīgi nav iekārtu nodiluma un tās sastāvdaļu bojājumu.
• Nav nepieciešamības novadīt sadegšanas produktus un bieži veikt apkopes pasākumus.

Indukcijas katliem nav tik daudz trūkumu. Pirmkārt, tā ir diezgan augsta iekārtas cena. Turklāt darbības laikā ierīces rada nelielu vibrācijas troksni.

Vēl viens mīnuss – pietiekami liela masa, kas obligāti jāņem vērā, uzstādot ierīci pie sienas.

Lai iegūtu maksimālu efektu no indukcijas katla izmantošanas, gan pašdarināta, gan sērijveida, tie jāpieslēdz grupā un jāizmanto pārmaiņus vai visi uzreiz.

Instrukcija indukcijas katla salikšanai

Indukcijas apkures ierīces var iegādāties veikalā, taču to cena ir diezgan augsta. Tāpēc daudzi mājamatnieki mēģina to izgatavot pašu rokām. Lai izgatavotu pašdarinātu indukcijas katlu, jāsagatavo materiāli un instrumenti.

Sākumā jāiegādājas metināšanas invertors. Tas var būt lēts, bet vēlams, lai ierīce būtu aprīkota ar strāvas regulētāju.

Turklāt jāpievērš uzmanība strāvas stiprumam, ar kādu ierīce strādā. Standarta vērtība metināšanas invertoriem ir 15 A. Ar to nepietiks. Jāmeklē jaudīgāks agregāts.

Papildus tam jāsagatavo nerūsējošā tērauda stieple vai stienis ar diametru apmēram 7 mm. Tos nepieciešams sagriezt 40-50 mm garos fragmentos. Tie tiks ievietoti elektromagnētiskajā laukā, kur tie uzkarsīs.

Pašdarinātas indukcijas ierīces sildelements tiek izgatavots no vara stieples, kuras uztīšanai var izmantot jebkuru diametram piemērotu cilindrisku priekšmetu.

Katla korpusa izgatavošanai tiek ņemta plastmasas biezās sienas caurule. Detaļas diametrs var variēt, bet, kā rāda prakse, optimālais variants ir 50 mm pēc iekšējā diametra.

Iekārtas savienošanai ar apkures sistēmu tiek izmantoti pārejas savienotāji. Caur vienu no tiem katlā ieplūdīs auksts siltumnesējs, bet caur otru karstais šķidrums tiks padots sistēmā.

Stieples fragmenti ir jāievieto korpusā. Lai tie neizkristu, detaļas apakšdaļa tiek pārklāta ar smalku metāla vai neilona sietu, kas droši nostiprināts pie korpusa. Pēc tam var ievietot stiepli korpusa iekšpusē.

Tagad detaļas augšējo daļu pārklāj ar tādu pašu sietu kā apakšdaļu un piestiprina to pie detaļas sienām. Uz abiem galiem tiek uzlikti pārejas savienotāji. Iegūst sagatavi, no kuras tiks izgatavota indukcijas spole.

Šim nolūkam uz tās ir jāuztina emaljēta vara stieple. Vidēji ir jāuzliek 90 apgriezieni. Tiem jāatrodas tuvāk detaļas centram. Tie jāveido ļoti rūpīgi un vienmērīgi, lai iegūtu kvalitatīvu indukcijas spoli.

Iegūto ierīci var uzstādīt apkures sistēmā. Tas tiek darīts šādi. Vispirms no sistēmas tiek izlaists siltumnesējs.

Pēc tam tiek izvēlēta vieta, kur tiks uzstādīts katls. Caurule šajā posmā tiek iezīmēta, un pēc tam no tās tiek izgriezts fragments, kas vienāds ar apkures ierīces garumu.

Tad sagatavotajā vietā tiek uzstādīts paštaisīts indukcijas katls. Spole tiek savienota ar invertoru, un montāžu var uzskatīt par pabeigtu. Pēc tam sistēma atkal tiek piepildīta ar siltumnesēju.

Uz plastmasas caurules ar metāla stieples gabaliņiem iekšpusē rūpīgi tiek uztīta vara stieple

Tikai pēc tam var testēt jauno ierīci. Tajā obligāti jābūt šķidrumam.

Ja indukcijas katls tiek ieslēgts „sausā”, plastmasas korpuss izkusīs no augstās temperatūras. Tas novedīs pie apkures sistēmas daļējas iznīcināšanas, kas nav pieļaujams.

Vēl viens svarīgs moments – pareiza apkures ierīces zemējuma ierīkošana, bez kuras nav iespējama tās droša ekspluatācija.

Virpuļu indukcijas katla īpatnības

Ar indukcijas apkures ierīces darbības principu mēs jau esam iepazinušies. Pastāv tā paveids: virpuļstrāvas indukcijas katls jeb VIN, kas darbojas nedaudz savādāk.

VIN atšķirīgās iezīmes

Tāpat kā indukcijas analogs, tas darbojas no augstfrekvences sprieguma, tāpēc obligāti tiek aprīkots ar invertoru. VIN ierīces īpatnība ir tāda, ka tai nav sekundārā tinuma.

Tās lomu pilda visas ierīces metāla detaļas. Tās obligāti izgatavo no materiāliem, kam piemīt feromagnētiskas īpašības. Tādējādi, kad ierīces primārajam tinumam tiek pievadīta strāva, krasi palielinās elektromagnētiskā lauka intensitāte.

Tas savukārt ģenerē strāvu, kuras stiprums strauji palielinās. Virpuļstrāvas izraisa pārmagnetizēšanos, kā rezultātā visas feromagnētiskās virsmas ļoti ātri, gandrīz acumirklī, sakarst.

Virpuļstrāvas ierīces ir diezgan kompaktas, bet, pateicoties metāla izmantojumam, to svars ir liels. Tas dod papildu priekšrocību, jo visas masīvās korpusa daļas piedalās siltuma apmaiņā. Tādējādi iekārtas lietderības koeficients tuvojas 100%.

Šī ierīces īpatnība ir jāņem vērā, ja ir pieņemts lēmums pašrocīgi izgatavot VIN katlu. To var izgatavot tikai no metāla, plastmasu nedrīkst izmantot.

Virpuļstrāvas indukcijas katla galvenā atšķirība ir tā, ka tā korpuss kalpo kā sekundārais tinums. Tāpēc to vienmēr izgatavo no metāla.

Kā salikt virpuļu indukcijas ierīci?

Kā mēs jau zinām, šāds katls atšķiras no tā indukcijas analogā, tomēr to izgatavot pašiem nav grūti. Tiesa, tagad būs nepieciešamas metināšanas darbu prasmes, jo ierīce jāsaliek tikai no metāla detaļām.

Darbam būs nepieciešams:

• Divi vienāda garuma metāla biezssienu cauruļu posmi. To diametriem jābūt atšķirīgiem, lai vienu daļu varētu ievietot otrā.
• Emaljēta vara tinuma stieple.
• Trīsfāzu invertors, var izmantot no metināšanas aparāta, taču maksimāli jaudīgs.
• Korpus katla siltumizolācijai.

Tagad var ķerties pie darba. Sākam ar topošā katla korpusa izgatavošanu. Ņemam lielāka diametra cauruli un ievietojam tajā otru daļu. Tās jāmetina vienu otrā tā, lai starp elementu sienām paliktu neliela atstarpe.

Iegūtā detaļa šķērsgriezumā atgādinās stūri. Par korpusa pamatni un vāku izmanto tērauda loksni, kuras biezums ir vismaz 5 mm.

Rezultātā iegūstam cilindriskas formas dobu tvertni. Tagad tās sienās jāiegriež sprauslas aukstā ūdens padevei un karstā šķidruma novadīšanai. Sprauslas konfigurācija un diametrs ir atkarīgs no apkures sistēmas caurulēm, iespējams, papildus būs nepieciešami adapteri.

Pēc tam var sākt stieples tinumu. To uzmanīgi, ar pietiekamu spriegojumu uztin uz katla korpusa.

Pašdarināta indukcijas katla virpuļtipa principiālā shēma

Faktiski par sildelementu kalpos uztītā stieple, tāpēc ierīces korpusu vēlams nosegt ar siltumizolējošu apvalku. Tā būs iespējams saglabāt maksimālo siltumu un attiecīgi palielināt ierīces lietderības koeficientu un padarīt to drošu.

Tagad katls jāiegriež apkures sistēmā. Lai to izdarītu, siltumnesējs tiek izliets, tiek nogriezts vajadzīgā garuma caurules posms un tā vietā tiek iemetināta ierīce.

Atliek tikai pieslēgt apkures ierīci un neaizmirst tam pievienot invertoru. Ierīce ir gatava ekspluatācijai. Taču pirms testēšanas jāpiepilda maģistrāle ar siltumnesēju.

Jūs nezināt, kādu siltumnesēju izvēlēties kontūra piepildīšanai? Mēs iesakām iepazīties ar dažādu siltumnesēju īpašībām un ieteikumiem par optimālā šķidruma veida izvēli apkures kontūram.

Tikai pēc siltumnesēja iesūknēšanas sistēmā veiciet izmēģinājuma palaišanu.

Vispirms ierīce jāpalaiž uz minimālās jaudas un uzmanīgi jāseko metināto šuvju kvalitātei. Ja viss ir kārtībā, jauda tiek palielināta līdz maksimumam.

Mūsu vietnē ir vēl viena instrukcija par indukcijas ierīces izgatavošanu, kuru var izmantot siltumnesēja uzsildīšanai apkures sistēmā. Lai iepazītos ar indukcijas sildītāja montāžas procesu, sekojiet šai saitei.

Neparasts indukcijas ierīces modelis

Šī indukcijas katla modifikācija var šķist ļoti neparasta, tomēr tai ir pilnīgas tiesības pastāvēt.

Turklāt prakse rāda, ka šāda ierīce ir daudz ekonomiskāka nekā standarta sildelementa katls. Standarta «trīsistabu» dzīvokļa apkurei tiks patērēts aptuveni 1,8–2,5 kW stundā, savukārt elektriskais katls patērēs vismaz 6 kW.

Izgatavojot pašdarinātus indukcijas katlus, serdeņa uztīšanai izmanto tikai īpašu tinumu vara stiepli.

Faktiski katls ir apkures sistēmā iegriezts siltummainis, ko silda indukcijas elektriskā plītiņa.

Svarīga konstrukcijas sastāvdaļa ir siltummainis, tam jābūt kompaktam, uzticamam un, ja iespējams, lētam. Aprēķini rāda, ka apmēram 50 kv.m liela dzīvokļa apkurei pietiks ar ierīci, kas strādā ar 40 l siltumnesēja.

Tātad būs nepieciešama plakana metāla tvertne, kuras izmēri svārstās robežās 50x600x500 mm. Šādu tvertni var pilnībā izgatavot pašrocīgi, sametinot no profila caurulēm 50x50.

Darbi tiek veikti šādā secībā:

• Caurule 50x50 tiek sagriezta 600 mm garos gabalos. Kopā jāiegūst 9–10 gabali.
• Iegūtie gabali tiek sametināti viens pie otra pēc principa «siena pie sienas», lai iegūtu nepārtrauktu cauruļu rindu.
• No caurules tiek nogriezti vēl divi gabali tā, lai to garums būtu vienāds ar iegūtās sagataves platumu.
• No abiem iegūtajiem caurules fragmentiem tiek nogriezta viena siena.
• Daļa tiek uzstādīta ar nogriezto daļu uz sametinātajām caurulēm tā, lai iegūtu kolektoru atgādinošu sagatavi. Fragments tiek piemetināts pie siltummaiņa.
• Līdzīgi tiek uzstādīts otrais caurules posms no pretējās puses.
• Pretējos pa diagonāli siltummaiņa posmos tiek iemetinātas sprauslas savienošanai ar apkures sistēmu.
• Konstrukcija tiek rūpīgi sametināta, jo tai jābūt pilnībā hermētiskai.

Siltummainis ir gatavs, to var uzstādīt vietā un novietot zem tā siltuma avotu. Prakse rāda, ka vislabāk šādu sistēmu uzstādīt tualetē, veicot vertikālu montāžu.

Parasta indukcijas plītiņa var kļūt par siltuma avotu dzīvokļa apkurei

Siltummainis tiek iemetināts apkures sistēmā, bet plītiņa atrodas starp to un sienu.

Mājas meistari apgalvo, ka, pieslēdzot šādai ierīcei invertoru, tās enerģijas patēriņš ievērojami samazināsies.

Pēc instrukciju izlasīšanas Jums pašdarinātu katlu izgatavošana šķiet sarežģīta un bīstama nodarbe? Vai Jūs šaubāties, ka pašdarījums būs ekonomiskāks elektroenerģijas patēriņā apkures sistēmas siltumnesēja sildīšanai? Tādā gadījumā gatavā sildīšanas agregāta iegāde būs labākais risinājums.

Mūsu vietnē ir noderīgi materiāli par labākā elektriskā katla izvēli un pircēju vidū populārāko modeļu reitings. Kā arī iesakām iepazīties ar katla enerģijas patēriņa aprēķinu īpatnībām un citām elektriskās apkures iespējām mājā:

• Elektriskais katls privātmājas apkurei: pārskats par desmit labākajiem elektrisko katlu modeļiem
• Cik daudz elektroenerģijas patērē elektriskais katls: aprēķinu noteikumi
• Elektriskā apkure privātmājā: sistēmu veidu apskats lauku mājai

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kā pašam samontēt indukcijas tipa katlu:

Kā darbojas pašdarināts indukcijas sildītājs:

Kas ir indukcijas sildīšana:

Indukcijas katls ir visekonomiskākā un visefektīvākā no visām ar elektrību darbināmām apkures ierīcēm. Ir daudz pašdarinātu indukcijas ierīču modifikāciju, var izvēlēties jebkuru, kas vislabāk atbilst ekspluatācijas apstākļiem.

Lai iegādātos šādu ierīci veikalā, nāksies tērēt ievērojamu summu, tāpēc mājamatnieki ir iemācījušies tās izgatavot paši.

Jūs izmantojat pašdarinātu indukcijas katlu kā apkures ierīci? Dalieties ar savas pašdarinātās ierīces fotogrāfiju un montāžas ieteikumiem komentāru blokā.

Vai varbūt jūs tikai gatavojaties ķerties pie katla izgatavošanas un pēc mūsu raksta izlasīšanas jums ir palikuši neatbildēti jautājumi? Nekautrējieties tos uzdot – mēs centīsimies jums palīdzēt.