L’escalfador inductiu funciona a causa de la interacció dels corrents de remolí generats pel camp electromagnètic de l’inductor amb una superfície metàl·lica. Hi ha diversos esquemes per fer un escalfador d’inducció amb les vostres pròpies mans. Les més assequibles són estructures de tub de polipropilè i un convertidor de soldadura.
El principi de funcionament del calefactor d’inducció
Quan un corrent elèctric altern flueix en una espiral d’un sufocament, es forma un camp electromagnètic al seu voltant. Quan es col·loca al mig de la bobina del nucli d’un metall amb propietats magnètiques, la seva temperatura puja. Aquest escalfament per inducció és un fenomen que es produeix sota la influència de corrents de remolí. Només s’observa quan l’accelerador s’acciona amb un corrent elèctric altern amb una freqüència suficient de canvis de signe i direcció. Quan es subministra un corrent directe a la part inductiva, la temperatura del nucli no canvia.
El funcionament d’un inductor per escalfar peces es basa en aquest principi. El component principal de la unitat en la majoria dels casos és una configuració en espiral de metall. En les estufes de cuina, s’utilitza en aquest paper un element aplanat situat a una distància petita de la placa. A la caldera, el paper de l’inductor el juga un tub d’acer ple de refrigerant (la seva funció és líquid).
Components importants de la unitat que es considera són un alternador i un element de calefacció. El primer s'utilitza per obtenir una potència d'una freqüència prou alta a partir d'una xarxa elèctrica d'apartaments típica de 50 Hz. El segon és una estructura metàl·lica capaç d’absorbir calor quan es troba al camp. El generador dirigeix un corrent elèctric reduït als paràmetres requerits cap a l’inductor (element espiral). En aquest cas, un corrent de partícules carregades, creant un camp, passa per la bobina. Un metall col·locat a la seva zona d’acció s’escalfa per l’acció dels corrents de Fouquet sense contacte directe amb l’inductor. Per escalfar aigua en un agregat cal tenir el seu contacte amb l’element calefactor. L’exemple més senzill d’un disseny d’aquest tipus seria una canonada metàl·lica per on flueix l’aigua. En el procés, el fluid refreda les parets, cosa que allarga la vida de l’estructura.
Avantatges i desavantatges del dispositiu
La calefacció per inducció pot aportar una sèrie de beneficis que no poden donar ús dels dispositius elèctrodes. Com que l'escalfament del líquid es realitza 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 dispositiu. Alguns inductors continuen operatius durant més de 10 anys. S'associa a això la compatibilitat de la unitat amb diferents tipus de fluids de transferència de calor. A més d'aigua plana, els olis de màquines i compostos no congeladors són adequats per a aquest paper.
L’interior de la unitat durant l’ús no està cobert per acumulacions d’escala. A causa del contacte constant amb el líquid, es redueix la probabilitat de sobreescalfament de les peces, cosa que també ajuda a allargar la vida útil. La convecció a l'aparell sol assolir un nivell suficient perquè no calgui instal·lar una bomba de circulació.No cal fer mesures d’aïllament acústic: l’aparell funciona de forma tranquil·la.
No obstant això, el calefactor d’inducció també presenta punts febles:
- L’aparell necessita energia elèctrica per funcionar. En una habitació on no s’ofereix electricitat o no hi ha cap manera de proporcionar-hi accés, la caldera no podrà funcionar. Als llocs amb interrupcions de xarxa regulars, no funcionarà eficaçment.
- Si la temperatura puja excessivament, el líquid transferidor de calor es transforma en estat gasós. Això provoca un fort augment de la pressió en l'estructura, com a conseqüència del qual es pot produir una ruptura de canonada. Per evitar que això passi, caldrà dotar la instal·lació de mitjans per controlar la pressió i la temperatura. Es pot tractar d’un manòmetre, un sensor de temperatura, un dispositiu d’apagada d’emergència quan els paràmetres van més enllà del rang especificat.
La necessitat d’accessoris addicionals pot contribuir a un greu augment del cost dels equips d’un escalfador d’inducció casolà.
El dispositiu es considera gairebé completament silenciós, però a la pràctica no sempre és així. Això s'aplica als models de producció industrial i a les instal·lacions dissenyades 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 estufa elèctrica de la cuina i una canonada de polipropilè. D’execució difícil, però prou potent és la unitat d’inversor.
Element de calefacció de canonades
Aquest desenvolupament comporta el desmantellament d’un inductor en espiral instal·lat en una estufa elèctrica i la col·locació d’un nou disseny al seu lloc. Per a la seva fabricació, es requerirà un tub de polipropilè amb una longitud de 0,5 m i un diàmetre de 4 cm, un element magnètic, 5 varetes de textolita per a la connexió a una xarxa de calefacció. També haureu de comprar una bobina de conductor amb una zona de secció de 2 mm² recoberta de vidre-aïllat (aquest cable s’utilitza sovint en dispositius transformadors de soldadura) i estovalles metàl·liques.
La seqüència de passos en la fabricació de l'aparell:
- Es col·loca un imant al tub i s'omple amb draps de rentat (en lloc seu és permès l'ús de filferro picat).
- Muntar corbes amb fils.
- S'han enganxat unes varetes al llarg del cos, sobre les quals s'enrotlla un fil recobert de vidre.
- Desmuntem la placa i traieu-ne l’inductor de fàbrica, realitzat en forma d’espiral plana. Al seu lloc, s’instal·la un disseny preparat.
Els escalfadors d'aquesta unitat són estovalles metàl·liques col·locades en un camp altern de la bobina. Quan el panell es llança en mode màxim amb transmissió paral·lela d’aigua, s’escalfarà entre 15 i 20 ºC. Tenint en compte que les rajoles emprades per a la construcció solen tenir una potència no superior a 2000 W, la unitat resultant és adequada per escalfar locals residencials de fins a 25 m².
L’eficiència del dispositiu es pot augmentar connectant-lo a la màquina de soldar, però aquest treball es presenta amb moltes dificultats. En primer lloc, caldrà desmuntar l'aparell i buscar llocs que encara no han estat endreçats al diagrama. Això es deu al fet que es crea una corrent directa en ella i es requereix un corrent altern per al funcionament de l'escalfador. En segon lloc, caldrà utilitzar cablejats més gruixuts (per exemple, coure amb un diàmetre d’1,5 mm, recobert de composició d’esmalt) i calcular el nombre de voltes requerit. Finalment, caldrà introduir un mecanisme de refrigeració a la instal·lació.
Muntatge de caldera d’inducció
Aquesta solució no implica el desmuntatge de les rajoles. En canvi, el mestre haurà de soldar el dipòsit de la caldera segons les seves dimensions.Un tub de perfil està fabricat en acer amb un gruix de 2 mm i una dimensió del forat de 2 per 4 cm. Les canonades estan soldades al llarg de la longitud, combinant costats més petits. Per amunt i cap avall, les peces necessàries han de tenir pneumàtics soldats hermèticament de ferro. Es fan forats en ells i s’instal·len canonades equipades amb fils. També cal soldar un parell de cantonades formant una prestatgeria per al forn.
Cal pintar l’aparell amb una composició d’esmalt resistent al calor. Després d'assecar-lo i fixar-lo, la caldera es munta a la paret i es talla al sistema de calefacció. El fogó es col·loca en un niu amb cantonades i connectat a la xarxa. A continuació, heu d’omplir la instal·lació amb refrigerant, sagnar les masses d’aire i començar a escalfar l’element inductor.
Un escalfador casolà no és la potència suficient per escalfar grans espais habitables. En un gelat hivern, podrà escalfar dues habitacions petites. Durant les estacions de transició, quan la temperatura de l’aire al carrer és aproximada a zero, la unitat podrà donar servei a àmplies zones: fins a 40 m2.
Des d’un convertidor de soldadura
Si voleu utilitzar una màquina de soldar, cal tenir en compte que la connexió directa de l’inductor a les seves pinces és estrictament prohibida. La violació d’aquest requisit està plena de la pèrdua d’operabilitat de tots els elements de la instal·lació. Per combinar un escalfador inductiu amb una màquina de soldadura, aquest haurà de realitzar diverses manipulacions complexes que requereixen l’experiència d’un mestre i una comprensió detallada de l’estructura de la unitat. El bobinatge primari s’ha de connectar després del convertidor de senyal d’alta freqüència del mecanisme inversor en lloc de la sufoca inductiva incorporada. A més, cal soldar la unitat de condensació i desmuntar el pont del díode.
Com fer un escalfador d’inducció potent
Els dispositius considerats tenen un consum d’energia a la regió de 2,5 kW. Per fer un dispositiu amb un indicador més elevat (4 kW), el màster necessita coneixements seriosos en matèria d’electrònica de ràdio. Un radioamateur sense experiència no és segur per dur a terme aquest treball.
Una opció pot ser el disseny d'una font d'alimentació amb dos parells de bobinatges, un transformador, un conductor i una placa de control. El valor de freqüència amb què opera la unitat és inferior al de ressonància. Dues bobines serveixen per alimentar els conductors, una per al tauler de control i una altra per a alimentar-se. Alimenta el relé d’inici, el ventilador i la bomba del refrigerador.
Consells de seguretat
Instal·lacions d’aquest tipus s’utilitzen àmpliament no només per a la calefacció d’espai, sinó també per a la fusió. El principal problema associat als dispositius d’inducció casolans és la manca de components que proporcionen control de temperatura i pressió i protecció contra explosions. Per tant, en operar aquestes unitats, cal tenir cura.
Abans d’engegar la caldera, comproveu l’ompliment de la cavitat amb refrigerant. Es començarà a fondre una carcassa feta de polímers sense que es refredi el líquid. Això comporta canvis de deformació i un fracàs complet de la instal·lació. També es pot produir un perill per la pèrdua de metall incandescent procedent del cos de fusió. En aquest cas, caldrà substituir diversos components de la planta.
El dispositiu està connectat a l'electricitat mitjançant un cable separat, que es condueix des de l'escut. Els contactes s’han de cobrir amb material aïllant. Si en el disseny hi participa un aparell de soldadura, el seu inversor s'ha de posar a terra. El filferro utilitzat per a aquesta operació hauria de tenir entre 4-6 mm.Per evitar un escalfament excessiu de la instal·lació en absència d’aigua, és recomanable instal·lar una vàlvula de sobrepressió a l’entrada.
Conclusions i recomanacions
Si es fa una fabricació independent del dispositiu, és raonable si la granja ja té un panell d’inducció. El cost de la seva adquisició 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 només un artesà amb el nivell de competència adequat pot fer una instal·lació a casa per sobre dels 2,5 kW a casa (almenys, necessiteu poder muntar un circuit convertidor de freqüència). A més, abans de la instal·lació, cal assegurar-se que no hi ha buits ni forats per on pugui sortir el líquid procedent de la font de calor: un incident pot provocar un incendi.
L’escalfador d’inducció de disseny senzill, dissenyat per donar servei a una petita zona de l’habitació, és fàcil de fer sense una preparació especial. Opcions més potents i eficients, per exemple, amb una soldadora o dues plaques de circuit, requereixen un col·leccionista de competències en matèria d’electrònica de ràdio. Les característiques estructurals d'aquestes plantes necessiten l'adquisició de controls addicionals per garantir la seguretat.
