Kā izveidot indukcijas sildītāju pašu rokām no metināšanas invertora

Indukcijas apkures katli – tās ir ierīces, kas izceļas ar ļoti augstu lietderības koeficientu. Tās ļauj ievērojami samazināt elektroenerģijas izmaksas, salīdzinot ar tradicionālajām ierīcēm, kas aprīkotas ar sildelementiem.

Rūpnieciski ražoti modeļi nav lēti. Tomēr indukcijas sildītāju paša spēkiem var izgatavot jebkurš mājas amatnieks, kam ir vienkāršs instrumentu komplekts. Viņam palīgā mēs piedāvājam detalizētu aprakstu par darbības principu un efektīva sildītāja salikšanu.

Indukcijas sildītāja darbības princips

Indukcijas sildīšana nav iespējama bez trīs pamatelementu izmantošanas:

• induktora;
• ģenerators;
• sildīšanas elementa.

Induktors ir spole, parasti izgatavota no vara stieples, ar tās palīdzību ģenerē magnētisko lauku. Maiņstrāvas ģeneratoru izmanto, lai iegūtu augstfrekvences plūsmu no standarta mājas elektrotīkla plūsmas ar frekvenci 50 Hz.

Kā sildīšanas elements tiek izmantots metāla priekšmets, kas spēj absorbēt siltumenerģiju magnētiskā lauka ietekmē. Pareizi savienojot šos elementus, var iegūt augstas veiktspējas ierīci, kas lieliski piemērota šķidra siltumnesēja uzsildīšanai un mājas apkurei.

Ar ģeneratora palīdzību elektriskā strāva ar nepieciešamajiem parametriem tiek padota uz induktoru, t.i., uz vara spoli. Izejot caur to, lādētu daļiņu plūsma veido magnētisko lauku.

Indukcijas sildītāju darbības princips balstās uz elektrisko strāvu rašanos vadītājos, kas rodas magnētisko lauku ietekmē

Lauka īpatnība ir tā, ka tam piemīt spēja augstās frekvencēs mainīt elektromagnētisko viļņu virzienu. Ja šajā laukā ievieto kādu metāla priekšmetu, tas sāks uzkarst bez tieša kontakta ar induktoru radīto virpuļstrāvu ietekmē.

Augstfrekvences elektriskā strāva, kas no invertora nonāk indukcijas spolē, rada magnētisko lauku ar pastāvīgi mainīgu magnētisko viļņu vektoru. Šajā laukā ievietotais metāls ātri uzkarst.

Kontakta neesamība ļauj padarīt enerģijas zudumus, pārejot no viena veida citā, niecīgus, ar ko izskaidrojama paaugstinātā indukcijas katlu efektivitāte.

Lai uzsildītu ūdeni apkures kontūram, pietiek nodrošināt tā kontaktu ar metāla sildītāju. Bieži par sildīšanas elementu izmanto metāla cauruli, caur kuru vienkārši laiž ūdens plūsmu. Ūdens vienlaikus atdzesē sildītāju, kas ievērojami pagarina tā kalpošanas laiku.

Indukcijas ierīces elektromagnētu iegūst, aptinot stiepli ap feromagnēta serdi. Iegūtā indukcijas spole uzkarst un nodod siltumu sildāmajam ķermenim vai blakus plūstošajam siltumnesējam caur siltummaini.

Ierīces priekšrocības un trūkumi

Virpuļindukcijas sildītājam ir ļoti daudz “plusu”. Tā ir vienkārša pašizgatavošanas shēma, paaugstināta uzticamība, augsta efektivitāte, salīdzinoši zemas elektroenerģijas izmaksas, ilgs ekspluatācijas laiks, maza bojājumu rašanās varbūtība u.tml.

Ierīces veiktspēja var būt ievērojama, šāda veida agregātus veiksmīgi izmanto metalurģijas rūpniecībā. Pēc siltumnesēja sildīšanas ātruma šāda veida ierīces droši konkurē ar tradicionālajiem elektriskajiem katliem, ūdens temperatūra sistēmā ātri sasniedz nepieciešamo līmeni.

Indukcijas katla darbības laikā sildītājs viegli vibrē. Šī vibrācija nokrata kaļķu nogulsnes un citus iespējamos netīrumus no metāla caurules sienām, tāpēc šāda ierīce tīrīšanu nepieciešama ārkārtīgi reti. Protams, apkures sistēma ir jāaizsargā no šiem netīrumiem ar mehāniskā filtra palīdzību.

Indukcijas spole silda metālu (cauruli vai stieples gabalus), kas ievietoti tās iekšpusē, izmantojot augstfrekvences virpuļstrāvas; kontakts nav obligāts.

Pastāvīgs kontakts ar ūdeni samazina arī sildītāja izdegšanas iespējamību, kas ir diezgan bieža problēma tradicionālajiem katliem ar TEN. Neskatoties uz vibrāciju, katls darbojas ārkārtīgi klusi, papildu skaņas izolācija ierīces uzstādīšanas vietā nebūs nepieciešama.

Indukcijas katli ir labi arī ar to, ka tie praktiski nekad neizplūst, ja vien sistēmas montāža ir veikta pareizi. Tā ir ļoti vērtīga īpašība elektriskajai apkurei, jo tā izslēdz vai ievērojami samazina bīstamu situāciju rašanās iespējamību.

Noplūžu neesamība ir saistīta ar bezkontakta siltumenerģijas pārneses veidu uz sildītāju. Siltumnesēju, izmantojot iepriekš aprakstīto tehnoloģiju, var uzkarsēt gandrīz līdz tvaika stāvoklim.

Tas nodrošina pietiekamu siltuma konvekciju, lai veicinātu efektīvu siltumnesēja pārvietošanos pa caurulēm. Vairumā gadījumu apkures sistēmu nebūs jāaprīko ar cirkulācijas sūkni, lai gan viss ir atkarīgs no konkrētās apkures sistēmas īpatnībām un shēmas.

Dažreiz cirkulācijas sūknis ir nepieciešams. Ierīces uzstādīšana ir salīdzinoši vienkārša. Tomēr tam būs nepieciešamas dažas prasmes elektroierīču un apkures cauruļu montāžā. Bet šai ērtai un uzticamai ierīcei ir vairāki trūkumi, ar kuriem arī jārēķinās.

Piemēram, katls silda ne tikai siltumnesēju, bet arī visu apkārtējo darba telpu. Šādam agregātam ir jāatvēl atsevišķa telpa un jāizņem no tās visi svešķermeņi. Cilvēkam ilgstoša uzturēšanās tiešā strādājoša katla tuvumā var būt arī nedroša.

Indukcijas sildītājiem darbībai ir nepieciešama elektriskā strāva. Gan paštaisītas ierīces, gan rūpnīcā ražots aprīkojums tiek pieslēgts sadzīves maiņstrāvas tīklam.

Ierīces darbībai ir nepieciešama elektroenerģija. Vietās, kur nav brīvas piekļuves šim civilizācijas labumam, indukcijas katls būs bezjēdzīgs. Pat tur, kur ir bieži elektroenerģijas pārtraukumi, tas uzrādīs zemu efektivitāti. Neuzmanīgi rīkojoties ar ierīci, var notikt sprādziens.

Ja pārkarsē siltumnesēju, tas pārvērtīsies tvaikā. Rezultātā spiediens sistēmā strauji palielināsies, ko caurules vienkārši neizturēs, tās pārplīsīs. Tāpēc normālai sistēmas darbībai ierīce jāapgādā vismaz ar manometru, bet vēl labāk – ar avārijas izslēgšanas ierīci, termoregulatoru utt.

Tas viss var ievērojami palielināt pašdarinātā indukcijas katla izmaksas. Lai gan ierīce tiek uzskatīta par praktiski klusu, tas ne vienmēr tā ir. Daži modeļi dažādu iemeslu dēļ tomēr var radīt troksni. Pašu izgatavotai ierīcei šāda iznākuma iespējamība palielinās.

Gan rūpnīcas, gan pašdarināto indukcijas sildītāju konstrukcijā praktiski nav dilstošu komponentu. Tie kalpo ilgi un nevainojami darbojas.

Pašdarinājuma izgatavošanas soļi

Izgatavot šādu ierīci pašam nav tik sarežģīti. Tam būs nepieciešams:

1. Izgatavot sildīšanas elementu.
2. Izgatavot induktora spoli no vara stieples.
3. Ņemt gatavu maiņstrāvas ģeneratoru.
4. Pievienot sildītāju ar spoli apkures sistēmai.
5. Pieslēgt spoli ģeneratoram.
6. Pievadīt elektroapgādi sistēmai.
7. Veikt izmēģinājuma palaišanu, lai pārbaudītu agregāta darbību.

Rūpnieciskajos modeļos kā sildītājs tiek izmantota metāla caurule ar biezām sienām, bet nodrošināt pietiekamu jaudu pašdarinātai ierīcei, lai uzsildītu šādu elementu, ir ļoti sarežģīti un tam nav lielas jēgas. Indukcijas spole spēj uzsildīt jebkuru metālu, tāpēc sildītāju var modificēt.

Rūpnieciskie indukcijas katlu modeļi ir aprīkoti ar sildīšanas elementu, kas izgatavots no biezas metāla caurules. Mājas apstākļos šādu agregātu ir grūti nokopēt.

Kā korpusu indukcijas sildītājam no metināšanas invertora izmanto plastmasas caurules gabalu. Tam jābūt nedaudz lielākam diametrā nekā apkures caurulēm. Sildītāja caurules garums var būt aptuveni viens metrs, iekšējo diametru var mainīt robežās no 50-80 mm.

Lai pievienotu sildītāju sistēmai, korpusa apakšējā un augšējā daļā jāuzstāda pārejas. Caurules apakšējā daļa jāaizver ar režģi, pēc tam korpusa iekšpusē ievieto pildvielu, kas sastāv no nelielām metāla daļiņām. Pildvielu var iegūt, piemēram, no stieples, stieņa, šauras metāla caurules u.tml.

Garumu var mainīt brīvi. Visbiežāk tam izmanto tērauda stiepli ar diametru 6-8 mm, kuru vienkārši sagriež mazos gabaliņos. Daži meistari iesaka to sagriezt garos stieņos, aptuveni 90 cm garumā, t.i., gandrīz visā sildītāja garumā.

Indukcijas katla sildīšanas elementa korpusam, kas izgatavots pašrocīgi, būs nepieciešama plata, apmēram 50 mm diametrā, plastmasas caurule

Jo augstāka ir tērauda magnētiskā pretestība, no kura izgatavota stieple, jo labāk tā uzkarsīs. Atkarībā no šo gabaliņu izmēriem tiek izvēlēts arī aizsargtīkls, kuru montē korpusa apakšā. Pildvielu ieber vai ievieto caurulē līdz pašai augšai. Pēc tam augšējo daļu arī aizver ar tīklu.

Shēma ļauj iegūt priekšstatu par to, kā pieslēgt indukcijas spirāli katla sildītājam un metināšanas iekārtai

Tādējādi paštaisīts indukcijas katla sildītājs izskatās kā bieza plastmasas caurule, pildīta ar metāla gabaliņiem un no abām pusēm noslēgta ar tīklu. Augšā un apakšā sildītājam ir adapteri pieslēgšanai apkures kontūram. Polimēra caurulei sildītājam jābūt pietiekami biezām sienām.

Turklāt ne jebkurš plastmasa šiem mērķiem derēs, materiālam jāiztur diezgan spēcīga karsēšana un tajā pašā laikā nedrīkst izdalīt atmosfērā vai dzesēšanas šķidrumā nekādas bīstamas vielas. Tagad jāizgatavo indukcijas režģis. Tam ņem vara stiepli un uztin to tieši uz sildītāja korpusa.

Dažos paštaisīto indukcijas sildītāju modeļos plastmasas caurules vietā izmanto šauru vara caurulīti. Tas nav labākais variants, jo pareizi sarullēt šādu elementu spirālē nebūs viegli

Jo vairāk stieples vijumu, jo labāk. Tiek uzskatīts, ka indukcijas spolei jābūt vismaz 90 vijumiem. Induktors tiek uztīts uz caurules ļoti cieši, starp vijumiem nedrīkst būt nekādas spraugas.

Tinumam derēs vara izolēta vads ar 1-1,5 mm. Biezāks kabelis te nav vajadzīgs, jo tas apgrūtinās tinuma darbu, būs grūtāk izvietot vijumus cieši citu pie cita.

Šī shēma palīdzēs pareizi pieslēgt induktora spoli invertora metināšanas iekārtai; ja to izdarīs nepareizi, spole pārvērtīsies par elektromagnētu (+)

Spraugu esamība var izraisīt troksni vibrācijas dēļ, kas pavada šāda agregāta darbību. Laika gaitā šāda situācija var novest pie izolācijas iznīcināšanas, kas izraisīs starpvijumu īssavienojumu.

Augšā un apakšā papildus adapteriem jāuzstāda aizslēgkrāni. Tie ir nepieciešami, lai nodrošinātu iespēju nepieciešamības gadījumā aizslēgt ūdeni apkures kontūrā.

Uzstādot sildītāju, jāatceras, ka tā apakšējais gals jāvirza uz atgaitas cauruli, kas paredzēta atdzisušā siltumnesēja savākšanai divcauruļu apkures sistēmā. Vienkāršākais veids, kā iegūt mainīgā lauka ģeneratoru, ir ņemt invertoru no metināšanas aparāta.

Indukcijas spoles kontaktus pievieno invertora poliem. Tiklīdz agregātam tiek pievadīta elektrobarošana un tas tiek ieslēgts tīklā, paštaisītais indukcijas katls sāks darboties.

Šādas ierīces izgatavošanai derēs pat lēts metināšanas aparāts, piemēram, Ķīnas ražojuma modelis, kas ļauj regulēt strāvas stiprumu, sākot no 10 A līmeņa. Pie padeves pārejas ir jāuzstāda termoregulatora sensors. Metināšanas invertora pieslēgšana tiek veikta caur šo termoregulatoru.

Uz izejām ir jāuzstāda taisngriežu diodes. Lai to izdarītu, būs jāatver metināšanas aparāta korpuss un jāpielodē vadi pie izejas, pēc tam jāpievieno tie diodēm. Ja pieslēgums tiek veikts bez diodēm, tieši, tad tinumā nonāks taisngriezta sprieguma strāva, un spole darbosies kā elektromagnēts, nevis kā induktors.

Lai izveidotu indukcijas spirāli, ieteicams izmantot vara stiepli ar šķērsgriezumu 1,5 mm drošā izolācijas apvalkā, jāizveido apmēram 90 apgriezieni.

Dažos mūsdienu metināšanas aparātos ir pieskāriena sensors, kas iedarbina darbu brīdī, kad elektrods pieskaras darba virsmai. Šis moments ir jāņem vērā, lai sensors vai nu darbotos vajadzīgajā brīdī, vai arī neietekmētu paštaisītā katla darbību.

Ja nepieredzējušam meistaram rodas problēmas ar metināšanas aparāta pārveidošanu, viņam labāk vērsties pēc profesionālas konsultācijas.

Lai izgatavotu indukcijas katlu pašrocīgi, var ņemt jebkuru metināšanas aparātu ar piemērotām īpašībām. Nepieciešamības gadījumā ierīci varēs atkal izmantot metināšanas darbiem.

Ja viss ir izdarīts pareizi, metināšanas aparātu nākotnē var izmantot tiešajam mērķim. Būs jāatlodē vadi ar diodēm un jāveic atpakaļmontāža. Augstfrekvences maiņstrāvas ietekmē indukcijas spole radīs magnētisko lauku.

Metāls, kas atrodas polimēra korpusa iekšpusē, sāks uzkarst un nodot siltumu ūdenim, kas cirkulē pa apkures kontūru. Lai uzsildītu siltumnesēju, ierīcei būs nepieciešamas tikai dažas minūtes.

Indukcijas sildītāja vieta ir pareizi jāizvēlas. Agregātam jāatrodas 800 mm zem griestu līmeņa, un no sienām un mēbeļu priekšmetiem to jāatdala vismaz 300 mm.

Daži vārdi par drošību

Pašdarināti indukcijas katli parasti nav aprīkoti ar vadības un aizsardzības sistēmām, kas padara tos nedrošus. Tāpēc pirms iekārtas ieslēgšanas ir jāpārliecinās, ka korpusa dobums ir piepildīts ar šķidru siltumnesēju.

Ja sildītāja polimēra korpuss tiks pakļauts pastāvīgai sildīšanai bez siltumnesēja apkārtteces, tas vienkārši izkusīs, dažreiz tas noved ne tikai pie sildītāja deformācijas, bet arī pie tā pilnīgas bojāšanās.

Šāda tipa iekārtas bieži izmanto metālu uzkarsēšanai un kausēšanai. Augstās temperatūras, kas iegūtas no indukcijas sildītāja, prasa rūpīgu attieksmi pret drošības jautājumiem.

Bīstama var būt arī sakarsēta metāla pildvielas izkrišana no izkusušā korpusa. Šādā gadījumā būs gandrīz pilnībā jādemontē ierīce un jāizgatavo tai jauns sildīšanas elements.

Pieslēgšana elektroapgādei jāveic ar atsevišķu kabeli, kas novilkts no sadales skapja. Protams, ir rūpīgi jāizolē visi kontakti. Arī metināšanas aparāta invertors ir jāiezemē, tas ir svarīgs moments drošības nodrošināšanai.

Tam būs nepieciešams kabelis ar šķērsgriezumu vismaz četri milimetri. Daži speciālisti iesaka dot priekšroku sešu milimetru kabelim. Lai novērstu pašdarināta indukcijas sildītāja pārkaršanu ūdens trūkuma dēļ sistēmā, ieteicams uzstādīt pie sildītāja ieejas pārspiediena vārstu.

Indukcijas sildīšanas ierīce aizņem samērā maz vietas, bet tā ir jānovieto noteiktā attālumā no griestiem, sienām, mēbelēm utt.

Šāda tipa pašdarināta ierīce, kas nav aprīkota ar īpašiem aizsardzības līdzekļiem, ir potenciāli bīstams objekts, kas prasa pastāvīgu uzraudzību. Tāpēc ir vērts iztērēt nedaudz vairāk naudas, bet iegādāties nepieciešamās ierīces.

Turklāt nenāktu par ļaunu izvērtēt izmaksas, iespējams, gatava indukcijas katla iegāde izmaksās ne daudz dārgāk. Rūpnieciskās ierīces parasti ir aprīkotas ar visu nepieciešamo aizsardzību.

Vēl viena pašdarināta indukcijas katla varianta izgatavošanas īpatnības un soli pa solim tehnoloģija ir sniegta šeit.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video #1. Indukcijas sildīšanas principu apskats:

Video #2. Interesants indukcijas sildītāja izgatavošanas variants:

Indukcijas sildītāja uzstādīšanai nav jāsaņem atļauja no kontroles iestādēm; rūpnieciskie šādu ierīču modeļi ir pilnībā droši, tie ir piemēroti gan privātmājai, gan parastam dzīvoklim. Bet pašdarinātu iekārtu īpašniekiem nevajadzētu aizmirst par drošības tehniku.

Lūdzu, komentējiet mūsu piedāvāto iepazīšanai materiālu. Uzdodiet jautājumus par interesantiem vai neskaidriem punktiem. Iespējams, jums ir pašiem sava pieredze indukcijas katla būvniecībā vai uzstādīšanā? Pastāstīt un ievietot unikālas fotogrāfijas jūs varat komentāru blokā, kas atrodas zemāk.