Induktionsheizkessel do-it-yourself: theoretische basis und

Hat die Erwärmung durch Induktionswärmeüberträger echte Vorteile? Wie wirtschaftlich ist es im Vergleich zu Heizelementen? Wie funktioniert ein Induktionskessel? Kann man es selbst zusammenbauen? Versuchen wir, diese Fragen zu beantworten.

Was ist das

Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion, das 1831 von Michael Faraday entdeckt wurde, besteht darin, dass in einem in einem Magnetfeld angeordneten Leiter ein elektrischer Strom angeregt wird. Insbesondere der Effekt bildete die Grundlage des Funktionsprinzips eines modernen Transformators.

Wenn zwei isolierte Wicklungen auf einen ferromagnetischen Kern gewickelt sind und an eine von ihnen angelegt werden, beispielsweise 220 Volt, dann bewirkt die zweite eine Spannung, die sich auf diese 220 Volt bezieht, genauso wie die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung sich auf die Windungszahl der Primärwicklung bezieht.

Aus den Wicklungen des Transformators können Sie die Spannung mit den erforderlichen Eigenschaften entfernen und zum Betreiben des Elektromotors oder der Elektronik verwenden. Was aber, wenn Sie einen Ferromagneten setzen, der nichts mit der Wicklungserzeugungswicklung verbindet?

Offensichtlich wird die resultierende EMF (elektromotorische Kraft) vollständig in die Bewegungsenergie ihrer Moleküle umgewandelt. Einfach in die Hitze stecken.

Hinweis: So funktionieren Induktionsherde und Schmelzöfen in Stahlwerken.

Komm schon. Was ist, wenn Sie einen ferromagnetischen Kern in einen Wasserstrom stecken, der sich in einem geschlossenen Kreislauf bewegt? Natürlich wird das Wasser es abkühlen und sich selbst erwärmen.

So erhalten wir am Auslass einen fertigen Elektrokessel für die Datscha-Heizung.

Man muss nur ein paar technische Probleme lösen:

• Wählen Sie einen Kern aus nicht korrosivem Material.
• Isolieren Sie es von der Spule und stellen Sie dabei die Integrität der Struktur sicher.
• Stellen Sie sicher, dass die Spule selbst nicht überhitzt, wenn große Ströme durch sie hindurchtreten.

Vorteile der Induktionsschaltung

In der Regel ist der Preis für werkseitig hergestellte Induktionskessel im Durchschnitt merklich höher als der von TEN-Analoga und beginnt bei 20-25 Tausend Rubel mit einer Leistung von 4 Kilowatt.

Um nicht unbegründet zu sein, stellen wir Ihnen die Parameter verschiedener auf dem russischen Markt vertretener Geräte vor.

Als Begründung für die höheren Kosten führen Hersteller und Verkäufer zwei Argumente an:

1. Der Induktionskessel ist gegenüber dem Tenov-Analogon haltbarer.
2. Es bietet signifikante (bis zu 40-50%) Stromeinsparungen, Was erlaubt es, die Ausgaben schnell auszuzahlen.

Versuchen wir, die Richtigkeit beider Aussagen zu bewerten.

Haltbarkeit

Behauptungen, dass das Induktionsdesign außergewöhnlich fehlertolerant und dauerhaft ist, ist die absolute Wahrheit.

Die Gründe

• Im Kessel befinden sich keine beweglichen Teile. Wenn ja, gibt es keinen mechanischen Verschleiß der Struktur.
• Es ist frei von dem Hauptproblem der Heizelemente - der Entkalkung von Heizelementen. Die Kalkschicht isoliert die Rohrheizkörper allmählich und bewirkt eine Überhitzung.

Es ist merkwürdig: Wenn es im Kern eines Induktors von Wirbelströmen angeregt wird, vibriert es subtil, was zur Selbstreinigung der Oberfläche beiträgt.

Effizienz

Erinnern wir uns an die Grundlagen der Physik.

• Aus der Sicht von Sir Isaac Newton geht die Energie nirgendwohin und wird nicht von irgendwoher genommen. Ewige Bewegung ist nicht möglich; Um ein festes Luftvolumen auf 10 Grad zu erwärmen, müssen Sie unabhängig vom Heizungsdesign eine genau definierte Menge an Wärmeenergie aufwenden.

• Bei jeder Energieumwandlung jeglicher Art führt sie entweder physische Arbeit aus (dh bewegt ein Objekt mit einer Masse ungleich Null gegen den Schwerkraftvektor) oder es wird zum Erwärmen der Umgebung verwendet.

Wir betonen: Der Wirkungsgrad eines elektrischen Geräts zum direkten Heizen beträgt 100%.

Der gesamte Strom wird vollständig in Wärme umgewandelt. 1 kW elektrische Leistung kann 1 kW Wärme erhalten.

Das einzige, was theoretisch den vermeintlich höheren Wirkungsgrad eines Induktionskessels erklären könnte, ist die geringere Wärmeabgabe in der Umgebung.

Dieses Argument ist nicht haltbar:

1. Bei der Installation des Heizkessels in einem beheizten Raum wird die Wärme, die nicht vom Kühlmittel aufgenommen wird, weiterhin zum Heizen verbraucht.

1. Bei 50% weniger Wärmeverlust bei vergleichbarer oder schlechterer Isolation des Kesselkörpers wirken, gelinde gesagt, zweifelhaft.

Die Schlussfolgerungen liegen auf der Hand:

• Der Marktwert von Induktionsgeräten ist falsch hoch.
• Ihre Wirtschaft - wie einer der Helden von Bulgakov sagte, ein typischer Fall der sogenannten Lügen. Die elektrische Leistung des Geräts wird auf Basis von 40 Watt pro Kubikmeter beheizten Raums ausgewählt. Der Versuch, ein 200 Meter langes Haus mit einem 4-Kilowatt-Gerät zu beheizen, führt nur dazu, dass der Käufer des jüngsten Käufers erkennt, dass er zu naiv war.

Verrückte Hände

Trotz unzähliger Fehlinformationen ist der Induktionskreislauf selbst mehr als berechtigt. Der überhöhte Marktwert führt ganz natürlich zu der Idee, Induktionsheizkessel mit eigenen Händen herzustellen. Wie kann man das machen?

Gehäuse

Es sollte sein:

• Dielektrisch
• Stark genug
• Erlauben Sie den Anschluss an den Heizkreis hermetisch.

Die einfachste und naheliegendste Lösung ist ein Polypropylenrohr mit einem Durchmesser von 40 Millimetern. Idealerweise mit Faserverstärkung, die sich sehr positiv auf die Festigkeitseigenschaften des Rumpfes auswirkt.

Wicklung

Um die Erwärmung der Induktionsspule von dem thermoplastischen Polypropylen bei Erregung zu isolieren, ist es wünschenswert, mehrere Textolitestreifen über das Gehäuse zu kleben. Was zu kleben Die einfachste und naheliegendste Lösung ist ein Silikondichtmittel: Es besitzt eine akzeptable Haftung auf Kunststoffen und verträgt mäßige Hitze.

Ein wichtiger Punkt: Es ist besser, Dichtungsmittel von namhaften Herstellern (Ceresit, Moment usw.) mitzunehmen. Billige Dichtstoffe unterscheiden sich von ihnen in erster Linie durch eine weitaus schlechtere Haftung auf problematischen Oberflächen, zu denen natürlich auch die glatte Wand des Polypropylenrohrs gehört.

Die Spule selbst ist mit Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von etwa 1,5 Millimeter (Querschnitt 2,25 mm2) umwickelt. Die Gesamtlänge der Wicklung sollte 10-15 Meter betragen. Die Spulen werden am besten mit einem kleinen konstanten Spalt aufgebracht.

Kern

Was soll es sein

• Leitfähig Wirbelströme werden im Dielektrikum nicht induziert.
• Ferromagnetisch. Diamagnetic interagiert nicht mit dem elektromagnetischen Feld.
• Rostfrei Die Korrosion in einem geschlossenen Heizkreislauf ist offensichtlich unbrauchbar.

Hier sind einige mögliche Lösungen.

• Schrauben Sie die Schnecke fest in das Rohr. Wenn Sie sich entlang der Rillen bewegen, nimmt das Wasser die maximale Wärme auf.
• Gehackter rostfreier Draht. Dies ist nicht sehr praktisch, da der improvisierte Kessel auf beiden Seiten durch ein Metallgitter begrenzt werden muss.
• Igel rollen aus Nichromdraht auf, fest in die Röhre eingeführt.
• Zum Schluss noch die einfachste Anweisung: Auf dieselbe Weise können auch Metallgeschirr (Edelstahl) in das Rohr gelegt werden.

Nachdem der Kern seinen Platz eingenommen hat, wird der Kessel beidseitig mit Adaptern aus Polypropylen mit einem Durchmesser von 40 mm auf Gewinde DU20 oder DU25 geliefert. Sie lassen nicht zu, dass der Kern herausfällt und der Kessel in einem beliebigen Kreislauf montiert werden kann, wodurch die Verbindungen zusammenklappbar bleiben.

Stromrichter

Was passiert, wenn Sie einfach den von uns gewickelten Induktor an die Steckdose anschließen?

Lassen Sie uns eine einfache Berechnung durchführen.

• Der spezifische Widerstand des Kupferleiters bei + 20 ° C beträgt 0,175 Ω * mm2 / m.
• Bei einem Querschnitt von 2,25 mm und einer Länge von 10 Metern beträgt der Gesamtwiderstand der Spule 0,175 / 2,25 * 10 = 0,7 Ohm.
• Daher fließt ein Strom von 220 / 0,7 = 314 A, wenn er an einen Leiter von 220 Volt angelegt wird.

Zum Vergleich: Bei der Berechnung der Verdrahtung für Kupfer wird der Querschnitt mit einer Rate von 10 A / mm2 gewählt.

Das Ergebnis ist ein bisschen vorhersehbar: Wenn der Strom um mehr als das Zehnfache des berechneten Stroms zugeführt wird, schmilzt unser Leiter einfach.

Die naheliegende Lösung besteht darin, die Versorgungsspannung zu reduzieren. Der Konverter muss leistungsstark genug sein, um mindestens 2,5 - 3 Kilowatt zu liefern.

Ein fertiger Wechselrichter mit einer solchen Leistung kann ein Schweißwechselrichter mit einstellbarem Strom sein. Durch die Einstellung wird nicht nur die Wicklung vor Überhitzung geschützt, sondern Sie können auch die effektive Leistung des Heizkessels stufenlos einstellen. Bei einer Ausgangsspannung des Wechselrichters von 80 Volt beträgt die maximale sichere Leistung für die Wicklungstemperatur etwa 2 kW.

Aufwendungen

Unter erheblichen Kosten ist vielleicht ein Schweißinverter (ab 6000 Rubel) und ein Lötkolben für Polypropylen (ab 1000 Rubel) erwähnenswert. Bei allen anderen Einkäufen passen maximal 1000.

Fazit

Wir hoffen, dass unsere Empfehlungen für den Leser von Nutzen sind. In dem dem Artikel beigefügten Video finden Sie zusätzliche Informationen zur unabhängigen Produktion eines Induktionskessels. Erfolge!