- El principio de funcionamiento del calentador de inducción.
- Ventajas y desventajas del dispositivo.
- Pasos de fabricación caseros.
- Unas palabras sobre seguridad
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Las calderas de inducción son aparatos que se caracterizan por una eficiencia muy alta. Permiten reducir significativamente los costos de energía en comparación con los dispositivos tradicionales equipados con elementos de calefacción.
Los modelos de producción industrial no son baratos. Sin embargo, cualquier artesano que posea un conjunto simple de herramientas puede hacer un calentador de inducción con sus propias manos. Para ayudarlo, ofrecemos una descripción detallada del principio de operación y montaje de un calentador efectivo.
El principio de funcionamiento del calentador de inducción.
El calentamiento por inducción es imposible sin el uso de tres elementos principales:
- inductor
- generador
- elemento calefactor
El inductor es una bobina, generalmente hecha de alambre de cobre, con su ayuda genera un campo magnético. Se utiliza un alternador para producir un flujo de alta frecuencia a partir de un flujo estándar de una red eléctrica doméstica con una frecuencia de 50 Hz.
Un objeto metálico capaz de absorber energía térmica bajo la influencia de un campo magnético se utiliza como elemento de calentamiento. Si conecta correctamente estos elementos, puede obtener un dispositivo de alto rendimiento que es perfecto para calentar el fluido de transferencia de calor y calentar la casa.
Usando un generador, se suministra al inductor una corriente eléctrica con las características requeridas, es decir, en la bobina de cobre. Al pasar a través de él, una corriente de partículas cargadas forma un campo magnético.
El principio de funcionamiento de los calentadores de inducción se basa en la aparición de corrientes eléctricas dentro de los conductores que aparecen bajo la influencia de los campos magnéticos.
La peculiaridad del campo es que tiene la capacidad de cambiar la dirección de las ondas electromagnéticas a altas frecuencias. Si se coloca cualquier objeto metálico en este campo, comenzará a calentarse sin contacto directo con el inductor bajo la influencia de las corrientes de Foucault generadas.
La corriente eléctrica de alta frecuencia desde el inversor hasta la bobina de inducción crea un campo magnético con un vector de ondas magnéticas en constante cambio. El metal colocado en este campo se calienta rápidamente.
La ausencia de contacto le permite realizar pérdidas de energía durante la transición de un tipo a otro insignificante, lo que explica el aumento de la eficiencia de las calderas de inducción.
Para calentar el agua para el circuito de calefacción, es suficiente para asegurar su contacto con el calentador de metal. A menudo, se usa una tubería de metal como elemento de calentamiento a través del cual el agua simplemente pasa. El agua enfría simultáneamente el calentador, lo que aumenta significativamente su vida útil.
Un electroimán de inducción se produce enrollando un cable alrededor de un núcleo ferromagnético. La bobina de inducción resultante se calienta y transfiere calor al cuerpo calentado o al refrigerante que fluye a su lado a través de un intercambiador de calor.
Ventajas y desventajas del dispositivo.
Hay muchas "ventajas" del calentador de inducción vórtice. Es un esquema simple para producción independiente, mayor confiabilidad, alta eficiencia, costos de energía relativamente bajos, larga vida útil, baja probabilidad de averías, etc.
El rendimiento del dispositivo puede ser significativo, las unidades de este tipo se utilizan con éxito en la industria metalúrgica. Por la velocidad de calentamiento del refrigerante, los dispositivos de este tipo compiten con confianza con las calderas eléctricas tradicionales, la temperatura del agua en el sistema alcanza rápidamente el nivel requerido.
Durante el funcionamiento de la caldera de inducción, el calentador vibra ligeramente. Esta vibración sacude la cal y otros posibles contaminantes de las paredes metálicas de las tuberías, por lo que rara vez es necesario limpiar un instrumento de este tipo. Por supuesto, el sistema de calefacción debe protegerse de estos contaminantes con un filtro mecánico.
La bobina de inducción calienta el metal (tubería o trozos de cable) colocado en su interior usando corrientes de Foucault de alta frecuencia, no es necesario el contacto
El contacto constante con el agua minimiza la posibilidad de que el calentador se queme, lo cual es un problema bastante común en las calderas tradicionales con elementos calentadores. A pesar de la vibración, la caldera es extremadamente silenciosa, no se requiere aislamiento adicional en el lugar de instalación del dispositivo.
Incluso las calderas de inducción son buenas porque casi nunca tienen fugas, a menos que la instalación del sistema sea correcta. Esta es una calidad muy valiosa para la calefacción eléctrica, ya que elimina o reduce significativamente la posibilidad de situaciones peligrosas.
La ausencia de fugas se debe al método sin contacto de transferencia de energía térmica al calentador. El refrigerante con la ayuda de la tecnología descrita anteriormente se puede calentar casi a un estado de vapor.
Esto proporciona suficiente convección de calor para estimular el movimiento eficiente del refrigerante a través de las tuberías. En la mayoría de los casos, el sistema de calefacción no tendrá que estar equipado con una bomba de circulación, aunque todo depende de las características y el esquema de un sistema de calefacción en particular.
A veces se necesita una bomba de circulación. Instalar el dispositivo es relativamente fácil. Aunque esto requerirá algunos conocimientos en la instalación de aparatos eléctricos y tuberías de calefacción. Pero este dispositivo práctico y confiable tiene varios inconvenientes, que también deben considerarse.
Por ejemplo, la caldera calienta no solo el refrigerante, sino también todo el espacio de trabajo que lo rodea. Es necesario asignar a esa unidad una habitación separada y eliminar de ella todos los objetos extraños. Para una persona, una estadía prolongada cerca de una caldera en funcionamiento también puede ser insegura.
Para el funcionamiento, los calentadores de inducción necesitan corriente eléctrica. Tanto el equipo hecho en casa como el hecho en fábrica están conectados a una fuente de alimentación de CA doméstica.
Se requiere electricidad para operar el dispositivo. En áreas donde no hay acceso gratuito a este beneficio de la civilización, una olla de inducción será inútil. Sí, y donde hay frecuentes interrupciones en la electricidad, demostrará baja eficiencia. Si maneja el dispositivo sin cuidado, puede ocurrir una explosión.
Si sobrecalienta el refrigerante, se convertirá en vapor. Como resultado, la presión en el sistema aumentará dramáticamente, lo que las tuberías simplemente no soportarán, las cortará. Por lo tanto, para el funcionamiento normal del sistema, el dispositivo debe estar equipado con al menos un manómetro, y aún mejor, un dispositivo de parada de emergencia, un termostato, etc.
Todo esto puede aumentar significativamente el costo de una caldera de inducción casera. Aunque el dispositivo se considera prácticamente silencioso, no siempre es así. Algunos modelos por varias razones todavía pueden producir algo de ruido. Para un dispositivo hecho independientemente, la probabilidad de tal resultado aumenta.
En el diseño de los calentadores de inducción tanto de fábrica como improvisados, prácticamente no hay componentes de desgaste. Sirven desde hace mucho tiempo y funcionan perfectamente.
Pasos de fabricación caseros.
Hacer un dispositivo de este tipo no es tan difícil. Para esto necesitarás:
- Hacer un elemento de calefacción.
- Hacer una bobina de inducción de alambre de cobre.
- Prepárate alternador.
- Conecte el calentador de bobina al sistema de calefacción.
- Conecte la bobina al generador.
- Encienda el sistema.
- Haga una prueba para verificar el funcionamiento de la unidad.
En los modelos industriales, un tubo de metal con paredes gruesas se usa como calentador, pero es muy difícil y no tiene mucho sentido proporcionar suficiente energía para que un dispositivo improvisado caliente tal elemento. La bobina de inducción puede calentar cualquier metal, por lo que se puede modificar el calentador.
Los modelos industriales de calderas de inducción están equipados con un elemento calefactor hecho de tubo metálico grueso. En casa, copiar una unidad así es difícil
Como alojamiento para un calentador de inducción de un inversor de soldadura, se utiliza una pieza de tubo de plástico. Debe ser un poco más grande en diámetro que las tuberías de calefacción. La longitud del tubo para el calentador puede ser de aproximadamente un metro, el diámetro interno se puede variar dentro de 50-80 mm.
Para conectar el calentador al sistema, debe instalar adaptadores en la parte inferior y superior de la carcasa. La parte inferior de la tubería debe cerrarse con una rejilla, luego se coloca un relleno que consiste en pequeñas partículas de metal dentro del cuerpo. Es posible obtener un relleno, por ejemplo, de un cable, una barra, una tubería metálica estrecha, etc.
La longitud de los segmentos puede variar arbitrariamente. Más a menudo para este propósito, use alambre de acero con un diámetro de 6-8 mm, que simplemente se corta en trozos pequeños. Algunos maestros recomiendan cortarlo en varillas largas, de aproximadamente 90 cm cada una, es decir, Casi la longitud del calentador.
Para el cuerpo del elemento calefactor de la caldera de inducción, que se hizo a mano, necesitará un tubo de plástico ancho de unos 50 mm de diámetro.
Cuanto mayor sea la resistencia magnética del acero con el que está hecho el alambre, mejor se calentará. Dependiendo del tamaño de estas piezas, también se selecciona una rejilla protectora, que se monta en la parte inferior de la caja. El relleno se vierte o se coloca en una tubería hasta la parte superior. Después de eso, la parte superior también se cierra con una rejilla.
El esquema le permite tener una idea de cómo conectar la bobina de inducción al calentador de caldera y la máquina de soldadura
Por lo tanto, un calentador casero para una caldera de inducción se parece a un tubo de plástico grueso, lleno de piezas de metal y cerrado por ambos lados con una rejilla. Desde arriba y abajo, el calentador tiene adaptadores para la conexión al circuito de calefacción. El tubo de polímero para el calentador debe tener paredes suficientemente gruesas.
Además, cualquier plástico para estos fines no es adecuado, el material debe soportar los efectos de un calor bastante fuerte y no debe liberar sustancias peligrosas a la atmósfera ni al refrigerante. Ahora es necesario hacer una rejilla de inducción. Para hacer esto, tome el cable de cobre y enróllelo directamente sobre el cuerpo del calentador.
En algunos modelos de calentadores de inducción caseros, en lugar de un tubo de plástico, se utiliza un tubo de cobre estrecho. Esta no es la mejor opción, ya que no es fácil plegar correctamente un elemento de este tipo.
Cuantas más vueltas de alambre, mejor. Se cree que la bobina de inducción debe ser de al menos 90 vueltas. El inductor está enrollado en la tubería muy apretado, no debe haber espacio entre las bobinas.
El alambre con aislamiento de cobre de 1-1.5 mm es adecuado para enrollar. Aquí no se necesita un cable más grueso, ya que también dificulta el trabajo del bobinado, será más difícil organizar los giros de cerca.
Este circuito ayudará a conectar correctamente la bobina del inductor a la máquina soldadora inversora; si esto se hace incorrectamente, la bobina se convertirá en un electroimán (+)
La presencia de huecos puede generar ruido debido a la vibración, que se acompaña del trabajo de dicha unidad. Con el tiempo, esta situación puede llevar a la destrucción del aislamiento, lo que provocará un cortocircuito entre vueltas.
Además de los adaptadores, las válvulas de cierre deben instalarse arriba y abajo. Son necesarios para garantizar que, si es necesario, apague el agua en el circuito de calefacción.
Al instalar el calentador, debe recordarse que su extremo inferior debe dirigirse al tubo de retorno, un tubo diseñado para recoger refrigerante refrigerado en un sistema de calefacción de dos tubos. La forma más fácil de obtener un generador de campo alterno es sacar el inversor de la máquina de soldadura.
Los contactos de la bobina de inducción están conectados a los polos del inversor. Tan pronto como la fuente de alimentación llegue a la unidad y se encienda, la caldera de inducción hecha en casa comenzará a funcionar.
Para la fabricación de un dispositivo de este tipo, incluso una máquina de soldadura de bajo costo, por ejemplo, un modelo hecho en China, que le permita ajustar el amperaje comenzando a un nivel de 10 A. Instale un sensor de termostato cerca del adaptador de suministro. La conexión del inversor de soldadura se realiza a través de este regulador de temperatura.
En las salidas hay que poner diodos rectificadores. Para hacer esto, debe abrir el cuerpo de la máquina de soldadura y soldar los conductores a la salida, luego conectarlos a los diodos. Si se conecta directamente sin diodos, entonces una corriente con voltaje rectificado irá al devanado y la bobina funcionará como un electroimán y no como un inductor.
Para crear una bobina de inducción, se recomienda utilizar un cable de cobre con una sección de 1.5 mm en una funda aislante confiable, debe hacer aproximadamente 90 vueltas
En algunas máquinas de soldadura modernas hay un sensor táctil que comienza a funcionar en el momento en que el electrodo toca la superficie de trabajo. Este momento debe tenerse en cuenta para que el sensor se active en el momento adecuado o no afecte el funcionamiento de la caldera de fabricación casera.
Si un artesano sin experiencia tiene problemas para volver a trabajar la máquina de soldadura, es mejor buscar asesoramiento profesional.
Para la fabricación de una caldera de inducción con sus propias manos, puede llevar cualquier máquina de soldar con las características adecuadas. Si es necesario, el dispositivo se puede reutilizar para soldar.
Si se hace correctamente, la máquina de soldadura en el futuro se puede utilizar para el propósito previsto. Será necesario desoldar los conductores con diodos y realizar el montaje inverso. Bajo la influencia de la corriente alterna de alta frecuencia, la bobina de inducción creará un campo magnético.
El metal dentro de la caja de polímero comenzará a calentarse y transferir calor al agua que circula alrededor del circuito de calefacción. El dispositivo tardará solo unos minutos en calentar el refrigerante.
La ubicación del calentador de inducción debe seleccionarse correctamente. La unidad debe ubicarse a 800 mm por debajo del techo, y al menos 300 mm debe separarla de las paredes y los muebles.
Unas palabras sobre seguridad
Las calderas de inducción de fabricación propia no suelen estar equipadas con sistemas de control y protección, lo que las hace inseguras. Por lo tanto, antes de encender la unidad, debe asegurarse de que la cavidad del cuerpo esté llena de un fluido de transferencia de calor.
Si el cuerpo de polímero del calentador se somete a un calentamiento constante sin lavar con un refrigerante, simplemente se derretirá, a veces esto conduce no solo a la deformación del calentador, sino también a su daño completo.
Los agregados de este tipo a menudo se usan para quemar y fundir metales. Las altas temperaturas obtenidas de un calentador de inducción requieren una cuidadosa atención a los problemas de seguridad.
También puede ser peligroso que el relleno de metal caliente se caiga del cuerpo derretido. En este caso, es necesario desmontar casi por completo el dispositivo y hacer un nuevo elemento de calentamiento para él.
Las conexiones de alimentación se deben hacer usando un cable separado del blindaje. Por supuesto, es necesario cerrar todos los contactos con aislamiento. La máquina de soldadura inversora también debe estar conectada a tierra, este es un punto importante para la seguridad.
Necesitará un cable con una sección transversal de al menos cuatro milímetros. Algunos expertos recomiendan dar preferencia a un cable de seis milímetros. Para evitar que un calentador de inducción hecho en casa se sobrecaliente debido a la falta de agua en el sistema, se recomienda instalar una válvula de sobrepresión en la entrada del calentador.
El dispositivo de calentamiento por inducción ocupa relativamente poco espacio, pero debe colocarse a cierta distancia del techo, paredes, muebles, etc.
Este dispositivo de fabricación propia, no equipado con medios especiales de protección, es un objeto potencialmente peligroso que requiere monitoreo constante. Por lo tanto, vale la pena gastar un poco más de dinero, pero compra los dispositivos necesarios.
No hace daño estimar los costos, tal vez comprar una caldera de inducción ya hecha no costará mucho más. Los dispositivos industriales suelen estar equipados con toda la protección necesaria.
Aquí se muestran las características y la tecnología de fabricación paso a paso de otra versión de una caldera de inducción hecha en casa para un sistema de calefacción.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Película # 1. Resumen de los principios de calentamiento por inducción:
Película # 2. Una opción interesante para la fabricación de calentadores de inducción:
Para instalar un calentador de inducción, no es necesario obtener el permiso de los organismos reguladores, los modelos industriales de tales dispositivos son bastante seguros, son adecuados para una casa privada y para un apartamento común. Pero los propietarios de unidades de fabricación propia no deben olvidarse de la seguridad.
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