Principi de funcionament de l’escalfador d’inducció

Un escalfador inductiu funciona mitjançant la interacció de corrents de Foucault generats pel camp electromagnètic de l’inductor amb una superfície metàl·lica. Hi ha diversos esquemes de bricolatge per fabricar un escalfador d’inducció. Les més assequibles són les estructures de tubs de polipropilè i un inversor de soldadura.

Principi de funcionament de l’escalfador d’inducció

Quan un corrent elèctric altern flueix al llarg de la bobina de l’inductor, al seu voltant es forma un camp electromagnètic. Quan es col·loca un nucli metàl·lic amb propietats magnètiques al centre de la bobina, la seva temperatura augmenta. Aquest escalfament per inducció és un fenomen causat pels corrents de Foucault. S’observa només quan l’estrangulador es subministra amb un corrent elèctric altern, que té una freqüència suficient de canvis de senyal i direcció. Quan s’aplica un corrent continu a una part inductiva, no hi ha canvis en la temperatura del nucli.

El funcionament de l’inductor per escalfar les peces es basa en aquest principi. El component principal de la unitat en la majoria dels casos és una configuració en espiral de metall. A les plaques de cuina, aquest paper el juga un element aplanat situat a poca distància de la placa de cuina. En una caldera de calefacció, el paper d’un inductor el juga un tub d’acer ple de refrigerant (la seva funció la realitza un líquid).

Els components importants de la unitat a considerar són l'alternador i l'element calefactor. El primer s’utilitza per obtenir una font d’alimentació d’una freqüència suficientment alta d’una xarxa elèctrica residencial típica de 50 Hz. El segon és una estructura metàl·lica capaç d’absorbir calor mentre es troba a l’espai de camp. El generador envia a l’inductor (element espiral) un corrent elèctric ajustat als paràmetres requerits. En aquest cas, un flux de partícules carregades travessa la bobina, creant un camp. El metall col·locat a la seva zona d’acció s’escalfa sota l’acció dels corrents de Fouquet sense contacte directe amb l’inductor. Per escalfar aigua en aquesta unitat, ha d'estar en contacte amb l'element calefactor. L’exemple més senzill d’aquest disseny seria un tub metàl·lic per on passa un raig d’aigua. En el procés, el líquid refreda les parets, cosa que allarga la vida de l’estructura.

Avantatges i desavantatges del dispositiu

La calefacció per inducció pot proporcionar una sèrie d’avantatges que l’ús dels accessoris d’elèctrodes no pot proporcionar. Atès que l’escalfament del líquid es duu a terme per un element metàl·lic que no participa en reaccions electroquímiques, la durabilitat del dispositiu només depèn de la bobina. La durada del seu funcionament està determinada per la durada del funcionament del dispositiu. Alguns inductors continuen operatius durant més de deu anys. Això també està relacionat amb la compatibilitat de la unitat amb diferents tipus de fluids de transferència de calor. A més d’aigua plana, els olis per a màquines i les formulacions anticongelants són adequats per a aquesta funció.

Les parts internes de la unitat no estan cobertes amb acumulacions de calç durant l’ús.A causa del contacte constant amb el líquid, es redueix la possibilitat de sobreescalfament de les peces, cosa que també contribueix a una prolongació de la vida útil. La convecció al dispositiu sol assolir un nivell suficient que no és necessari instal·lar una bomba de circulació. No cal prendre mesures d’insonorització: el dispositiu funciona amb força silenci.

No obstant això, l’escalfador per inducció també presenta punts febles:

1. El dispositiu requereix energia elèctrica per funcionar. En una habitació on no hi ha electricitat o no hi ha manera de proporcionar-hi accés, la caldera no podrà funcionar. Als llocs amb interrupcions de xarxa regulars, no funcionarà de manera eficient.
2. Quan la temperatura augmenta massa, el líquid que transmet calor es converteix en un estat gasós. Això provoca un fort augment de la pressió a l'estructura, com a conseqüència del qual es pot produir la ruptura de la canonada. Per evitar que això passi, serà necessari dotar la instal·lació de dispositius de control de pressió i temperatura. Pot ser un manòmetre, un sensor de temperatura, un dispositiu d’aturada d’emergència quan els paràmetres estan fora del rang especificat.

La necessitat d’eines addicionals pot contribuir a un augment significatiu dels costos d’equips per a un escalfador d’inducció casolà.

Es considera que el dispositiu és gairebé completament silenciós, però a la pràctica no sempre és així. Això s'aplica a models i instal·lacions industrials dissenyats a casa.

Opcions de dispositius casolans

Hi ha diverses maneres de fer un escalfador a casa. L’opció més assequible és fabricar un dispositiu a partir d’una cuina elèctrica i una canonada de polipropilè. El dispositiu inversor és difícil d’executar, però prou potent.

Element de calefacció de canonades

Aquest desenvolupament consisteix a desmuntar un inductor en espiral instal·lat en una estufa elèctrica i col·locar un nou disseny al seu lloc. Per a la seva fabricació, necessitareu un tub de polipropilè de 0,5 m de llargada i 4 cm de diàmetre, un element magnètic, 5 barres de textolita, aixetes per a la connexió a la xarxa de calefacció. També haureu de comprar una bobina de conductor amb una secció de 2 mm² recoberta d’aïllament de vidre (aquest cable s’utilitza sovint en dispositius de transformació de soldadura) i coixinets metàl·lics per rentar els plats.

La seqüència d'accions en la fabricació del dispositiu:

1. Es col·loca un imant al tub i s’omple de tovalloles (en lloc d’elles, s’accepta un filferro picat).
2. Els revolts estan equipats amb fils.
3. Les barres s’enganxen al llarg del cos, sobre el qual s’enrotlla un fil recobert d’aïllament de vidre.
4. La placa es desmunta i se’n treu l’inductor de fàbrica, fet en forma d’espiral plana. S'instal·la una estructura preparada al seu lloc.

L’escalfador d’aquest aparell és un drap de metall situat al camp altern de la bobina. En arrencar el panell en mode màxim amb un pas d’aigua en paral·lel, resultarà escalfar entre 15-20 ° C. Tenint en compte que les rajoles que s’utilitzen per a la construcció solen tenir una potència no superior a 2000 W, la unitat resultant és adequada per escalfar locals residencials amb una superfície de fins a 25 m².

Es pot augmentar l’eficiència del dispositiu connectant-lo a una màquina de soldar, però aquest treball presenta moltes dificultats. En primer lloc, s’haurà de desmuntar el dispositiu i buscar llocs del diagrama que encara no s’hagin corregit. Això es deu al fet que s’hi crea un corrent continu i es necessita un corrent altern perquè l’escalfador funcioni. En segon lloc, haureu d’utilitzar un cablejat més gruixut (per exemple, coure d’un diàmetre d’1,5 mm, cobert amb un compost d’esmalt) i calcular el nombre de voltes necessari.Finalment, caldrà incorporar un mecanisme de refrigeració a la instal·lació.

Muntatge d’una caldera d’inducció

Aquesta solució no implica desmuntar les rajoles. En canvi, el mestre haurà de soldar el dipòsit de la caldera segons les seves dimensions. Es pren un tub de perfil d'acer amb un gruix de 2 mm i un forat de 2 per 4 cm, que serà necessari fer-ne elements en blanc al llarg de l'amplada del panell. Les canonades es solden longitudinalment, coincidint amb els costats més petits. Amunt i avall fins a les parts finals, cal soldar hermèticament pneumàtics de ferro. S'hi fan forats i s'instal·len canonades roscades. També cal soldar un parell de cantonades que formen un prestatge per al forn.

És necessari pintar el dispositiu amb una composició d’esmalt resistent a la temperatura. Després d'assecar-se i fixar-se, la caldera es munta a la paret i s'inclou al sistema de calefacció. La placa s’adapta a un niu amb cantonades i està connectada a la xarxa elèctrica. A continuació, heu d'omplir la instal·lació amb un refrigerant, purgar masses d'aire i començar a escalfar l'element inductor.

Un escalfador casolà no és prou potent per escalfar grans espais habitables. En un hivern gelat, podrà escalfar dues petites habitacions. Durant les temporades de transició, quan la temperatura de l'aire exterior és al voltant de zero, la unitat podrà donar servei a grans superfícies (fins a 40 m2).

Des d’un inversor de soldadura

Quan es pretengui utilitzar la màquina de soldar, cal tenir en compte que està estrictament prohibit connectar l’inductor als seus terminals directament. La infracció d’aquest requisit està plena de la pèrdua de rendiment de tots els elements de la instal·lació. Per combinar un escalfador inductiu amb una màquina de soldar, aquesta última haurà de dur a terme una sèrie de manipulacions complexes que requereixen l’experiència del mestre i una comprensió detallada del dispositiu de la unitat. El bobinatge primari s'ha de connectar després del convertidor de senyals d'alta freqüència del mecanisme inversor en lloc del seu inductor inductiu incorporat. A més, és necessari soldar la unitat de condensació i desmuntar el pont de díodes.

Com fer un potent escalfador d’inducció

Els dispositius considerats tenen un consum d'energia de 2,5 kW. Per fabricar un dispositiu amb una velocitat més alta (4 kW), un mestre necessita un coneixement seriós en el camp de la ràdioelectrònica. No és segur per a un aficionat a la ràdio sense experiència assumir aquesta feina.

Una de les opcions pot ser la construcció d’una unitat d’alimentació amb dos parells de bobinats, un transformador, un controlador i plaques de control. El valor de la freqüència de funcionament de la unitat és inferior a la ressonant. S’utilitzen dues bobines per subministrar els controladors, una és per a la placa de control i l’altra és la de potència. Alimenta l’arrencador del relé, el ventilador i la bomba de refrigeració.

Consells de seguretat

Les plantes d’aquest tipus s’utilitzen àmpliament no només per a la calefacció d’espais, sinó també per a la realització d’obres de fosa. El principal problema dels dispositius d’inducció casolans és la manca de components que proporcionin control de temperatura i pressió i protecció contra explosions. Per tant, quan s’utilitzin aquestes unitats, s’ha de tenir precaució i precaució.

Abans d’engegar la caldera, cal comprovar el farciment de la cavitat amb el refrigerant. El cas, fet de polímers, començarà a fondre’s sense refredar-se regularment amb líquid. Això comporta canvis de deformació i un error complet de la instal·lació. A més, el perill es pot representar per la caiguda del metall escalfat del cos de fusió. En aquest incident, caldrà substituir diversos conjunts d’unitats.

El dispositiu està connectat a l’electricitat a través d’un cable separat que surt de l’escut. Els contactes s’han de cobrir amb material aïllant.Si hi ha una màquina de soldar a l’estructura, el seu inversor s’ha de posar a terra. El cable utilitzat per a aquesta operació ha de tenir entre 4 i 6 mm de diàmetre. Per evitar un escalfament excessiu de la instal·lació en absència d’aigua, es recomana instal·lar una vàlvula de sobrepressió a l’entrada.

Conclusions i recomanacions

Hi ha una raó per assumir la fabricació independent del dispositiu si la llar ja té un panell d’inducció. El cost de comprar-lo és bastant elevat i comparable al preu d’un escalfador d’elèctrodes. La potència d’alguns d’aquests models arriba als 10 kW, mentre que fer una instal·lació amb un indicador superior a 2,5 kW a casa només la pot fer un mestre amb el nivell de competència adequat (com a mínim, heu de poder muntar un convertidor de freqüència) circuit). A més, abans de la instal·lació, cal assegurar-se que no hi hagi esquerdes ni forats a través dels quals pugui sortir el líquid del generador de calor: aquest incident pot provocar un incendi.

Un escalfador d'inducció de disseny senzill, dissenyat per donar servei a una petita superfície de l'habitació, és fàcil de fer sense formació especial. Les opcions més potents i eficients, per exemple amb una màquina de soldar o dues taules, requereixen que el muntador sigui competent en el camp de l'electrònica. Les característiques estructurals d’aquestes instal·lacions requereixen l’adquisició de controls addicionals per garantir la seguretat.