O aquecedor indutivo funciona devido à interação das correntes de Foucault geradas pelo campo eletromagnético do indutor com uma superfície metálica. Existem vários esquemas para fazer um aquecedor por indução com suas próprias mãos. Os mais acessíveis são estruturas feitas de tubo de polipropileno e um inversor de solda.
O princípio de operação do aquecedor de indução
Quando uma corrente elétrica alternada flui em uma espiral de um afogador, um campo eletromagnético é formado ao seu redor. Quando colocada no meio da bobina do núcleo de um metal com propriedades magnéticas, sua temperatura aumenta. Esse aquecimento por indução é um fenômeno que ocorre sob a influência de correntes de Foucault. É observado apenas quando o acelerador é alimentado por uma corrente elétrica alternada com uma frequência suficiente de alterações de sinal e direção. Quando uma corrente direta é fornecida à parte indutiva, a temperatura do núcleo não muda.
O funcionamento de um indutor para aquecimento de peças de trabalho é baseado neste princípio. O principal componente da unidade na maioria dos casos é uma configuração espiral de metal. Nos fogões de cozinha, um elemento achatado localizado a uma pequena distância da placa é usado nesta função. Na caldeira, o papel do indutor é desempenhado por um tubo de aço cheio de líquido refrigerante (sua função é líquida).
Componentes importantes da unidade em consideração são um alternador e um elemento de aquecimento. O primeiro é usado para obter energia de uma frequência suficientemente alta a partir de uma rede elétrica típica de apartamento de 50 Hz. O segundo é uma estrutura metálica capaz de absorver calor quando em campo. O gerador direciona uma corrente elétrica reduzida aos parâmetros necessários para o indutor (elemento espiral). Nesse caso, um fluxo de partículas carregadas, criando um campo, passa pela bobina. Um metal colocado em sua zona de ação é aquecido pela ação das correntes de Fouquet sem contato direto com o indutor. Para aquecer a água em um tal agregado, é necessário ter contato com o elemento de aquecimento. O exemplo mais simples desse projeto seria um tubo de metal através do qual a água flui. No processo, o fluido resfria as paredes, o que prolonga a vida útil da estrutura.
Vantagens e desvantagens do dispositivo
O aquecimento por indução pode fornecer uma série de benefícios que não são capazes de fornecer o uso de dispositivos de eletrodo. Como o aquecimento do líquido é realizado por um elemento metálico que não participa de reações eletroquímicas, a durabilidade do dispositivo depende apenas da bobina. A duração de sua operação é determinada pela duração do dispositivo. Alguns indutores permanecem operacionais por mais de 10 anos. Associada a isso está a compatibilidade da unidade com diferentes tipos de fluidos de transferência de calor. Além da água pura, os óleos de máquina e os compostos não congelantes são adequados para essa função.
O interior da unidade durante o uso não é coberto por acúmulos de balança. Devido ao contato constante com o líquido, a probabilidade de superaquecimento de peças é reduzida, o que também ajuda a prolongar a vida útil. A convecção no dispositivo geralmente atinge um nível suficiente para que não seja necessário instalar uma bomba de circulação.Não há necessidade de medidas de isolamento de ruído - o dispositivo funciona silenciosamente.
No entanto, o aquecedor de indução também possui pontos fracos:
- O dispositivo requer energia elétrica para funcionar. Em uma sala onde a eletricidade não é fornecida ou não há como fornecer acesso a ela, a caldeira não poderá funcionar. Em locais com interrupções regulares da rede, não funcionará efetivamente.
- Se a temperatura subir excessivamente, o líquido de transferência de calor se transforma em um estado gasoso. Isso provoca um forte aumento na pressão na estrutura, como resultado da qual pode ocorrer a ruptura do tubo. Para evitar que isso aconteça, será necessário equipar a instalação com meios para controlar a pressão e a temperatura. Pode ser um manômetro, um sensor de temperatura, um dispositivo para desligamento de emergência quando os parâmetros ultrapassam a faixa especificada.
A necessidade de acessórios adicionais pode contribuir para um aumento sério no custo do equipamento de um aquecedor de indução caseiro.
O dispositivo é considerado quase completamente silencioso, mas na prática nem sempre é esse o caso. Isso se aplica aos modelos de produção industrial e instalações projetadas em casa.
Opções de dispositivos caseiros
Existem várias maneiras de fazer um aquecedor em casa. A opção mais acessível é fabricar um dispositivo a partir de um fogão elétrico de cozinha e um tubo de polipropileno. Difícil de executar, mas poderosa o suficiente é a unidade inversora.
Elemento de aquecimento da tubulação
Esse desenvolvimento envolve o desmantelamento de um indutor em espiral instalado em um fogão elétrico e a colocação de um novo design em seu lugar. Para sua fabricação, será necessário um tubo de polipropileno com 0,5 m de comprimento e 4 cm de diâmetro, um elemento magnético, 5 hastes de textolito, dobras para conexão a uma rede de aquecimento. Você também precisará adquirir uma bobina de condutor com uma área de seção transversal de 2 mm² revestida com isolador de vidro (esse cabo é frequentemente usado em dispositivos de transformadores de solda) e panos de metal.
A sequência de etapas na fabricação do aparelho:
- Um ímã é colocado no tubo e preenchido com panos (o uso de arame picado é permitido).
- Monte curvas com roscas.
- As hastes são coladas ao longo do corpo, nas quais é enrolado um fio revestido de vidro.
- Desmonte a placa e retire o indutor de fábrica, feito na forma de uma espiral plana. Em seu lugar, um design preparado é instalado.
O aquecedor nesta unidade são panos de metal colocados em um campo alternado da bobina. Quando o painel é lançado no modo máximo com transmissão paralela de água, ele será aquecido a 15-20 ° C. Considerando que os ladrilhos utilizados na construção geralmente têm uma potência não superior a 2000 W, a unidade resultante é adequada para o aquecimento de instalações residenciais de até 25 m².
A eficiência do dispositivo pode ser aumentada conectando-o à máquina de solda, mas esse trabalho é repleto de várias dificuldades. Primeiro, o aparelho precisará ser desmontado e procurar lugares que ainda não foram endireitados no diagrama. Isso se deve ao fato de que uma corrente direta é criada nela e uma corrente alternada é necessária para o funcionamento do aquecedor. Em segundo lugar, será necessário usar uma fiação mais espessa (por exemplo, cobre com diâmetro de 1,5 mm, revestido com composição de esmalte) e calcular o número de voltas necessário. Finalmente, será necessário introduzir um mecanismo de refrigeração na instalação.
Montagem de caldeira de indução
Esta solução não envolve desmontar os ladrilhos. Em vez disso, o mestre precisará soldar o tanque da caldeira de acordo com suas dimensões.Um tubo de perfil é retirado de aço com uma espessura de 2 mm e uma dimensão de furo de 2 por 4 cm. É necessário fazer elementos em branco a partir dele ao longo da largura do painel. Os tubos são soldados ao longo do comprimento, combinando lados menores. De cima a baixo, as peças finais precisam ser pneus hermeticamente soldados, feitos de ferro. Furos são feitos neles e tubos equipados com roscas são instalados. Você também precisa soldar alguns cantos, formando uma prateleira para o forno.
Você precisa pintar o dispositivo com uma composição de esmalte resistente ao calor. Após secagem e fixação, a caldeira é montada na parede e cortada no sistema de aquecimento. A placa é colocada em um ninho com cantos e conectada à rede elétrica. Então você precisa preencher a instalação com líquido de arrefecimento, sangrar as massas de ar e começar a aquecer o elemento indutor.
Aquecedor caseiro não é energia suficiente para aquecer grandes espaços. Em um inverno gelado, ele poderá aquecer duas salas pequenas. Durante as estações de transição, quando a temperatura do ar na rua é cerca de zero, a unidade poderá atender grandes áreas - até 40 m2.
Do inversor de solda
Se você pretende usar uma máquina de solda, lembre-se de que é estritamente proibido conectar o indutor às suas braçadeiras. A violação deste requisito está repleta de perda de operacionalidade de todos os elementos da instalação. Para combinar um aquecedor indutivo com uma máquina de solda, este último terá que realizar uma série de manipulações complexas que exigem a experiência de um mestre e um entendimento detalhado da estrutura da unidade. O enrolamento primário deve ser conectado após o conversor de sinal de alta frequência do mecanismo do inversor, em vez de seu estrangulamento indutivo incorporado. Além disso, é necessário soldar a unidade de condensação e desmontar a ponte de diodos.
Como fazer um poderoso aquecedor por indução
Os dispositivos considerados têm um consumo de energia na região de 2,5 kW. Para fabricar um dispositivo com um indicador mais alto (4 kW), o mestre precisa de conhecimentos sérios no campo da eletrônica de rádio. Um radioamador inexperiente não é seguro para realizar esse trabalho.
Uma opção pode ser o design de uma fonte de alimentação com dois pares de enrolamentos, um transformador, um driver e uma placa de controle. O valor da frequência em que a unidade opera é inferior ao valor ressonante. Duas bobinas servem para fornecer drivers, uma para a placa de controle e outra para energia. Alimenta o relé de partida, o ventilador e a bomba do resfriador.
Dicas de segurança
Instalações deste tipo são amplamente utilizadas não apenas para aquecimento de ambientes, mas também para a fusão. O principal problema associado aos dispositivos de indução caseiros é a falta de componentes que fornecem controle de temperatura e pressão e proteção contra explosão. Portanto, ao operar essas unidades, deve-se tomar cuidado.
Antes de ligar a caldeira, verifique o preenchimento da cavidade com líquido de arrefecimento. Um corpo feito de polímeros começará a derreter sem refrigeração líquida regular. Isso implica alterações de deformação e uma falha completa da instalação. Além disso, pode ocorrer um risco de perda de metal incandescente do corpo em fusão. Nesse incidente, será necessário substituir vários componentes da planta.
O dispositivo está conectado à eletricidade através de um fio separado, que é conduzido pela blindagem. Os contatos devem ser cobertos com material isolante. Se um aparelho de solda estiver envolvido no projeto, seu inversor deverá ser aterrado. O fio usado para esta operação deve ter 4-6 mm de diâmetro.Para evitar aquecimento excessivo da instalação na ausência de água, é aconselhável instalar uma válvula de sobrepressão na entrada.
Conclusões e Recomendações
A fabricação independente do dispositivo é razoável se a fazenda já tiver um painel de indução. O custo de sua aquisição é bastante alto e comparável ao preço de um aquecedor de eletrodo. A potência de alguns desses modelos chega a 10 kW, enquanto apenas um artesão com o nível de competência adequado pode fazer uma instalação em casa acima de 2,5 kW em casa (pelo menos você precisa montar um circuito conversor de frequência). Além disso, antes da instalação, é necessário garantir que não haja lacunas ou orifícios através dos quais o líquido da fonte de calor possa vazar: um incidente desse tipo pode causar um incêndio.
Um aquecedor de indução de design simples, projetado para atender a uma pequena área de uma sala, é fácil de fazer sem preparação especial. Opções mais poderosas e eficientes, por exemplo, com uma máquina de solda ou duas placas de circuito, exigem um coletor de competências no campo da eletrônica de rádio. As características estruturais dessas plantas requerem a aquisição de controles adicionais para garantir a segurança.
