Индукционный нагреватель воды

Индукционное нагревание – что это такое, применение

В настоящее время в промышленности широко применяется метод бесконтактного разогрева заготовок перед выполнением различного рода операций – плавки, сварки, пайки, ковки и проч. Эффективность его настолько высока, что он быстро вытесняет традиционные способы нагрева. При этом ввиду особенностей передачи энергии – без использования проводника – потери минимальны, и потому у метода высокий экономический показатель.

Индукционный нагрев – это повышение температуры предметов из электропроводящих материалов посредством действия в их структуре переменного магнитного поля. Технологическая суть процедуры заключается в следующем:

1. Предмет, который требуется нагреть, помещается внутрь индуктора – свитого в виде спирали проводника.
2. Далее в индуктор посредством специального генератора направляются переменные токи большой силы и различной частоты.
3. В результате проводник начинает излучать переменное магнитное поле.
4. Электропроводящий предмет пронизывается этим полем, в следствие чего в нем возникают наведенные токи.
5. Под действием вихревых токов температура материала повышается.

Такая схема «индуктор-предмет» по сути является трансформатором без сердечника. В ней индуктор – это первичная обмотка, предмет – накоротке замкнутая вторичная. Потоки магнитного поля замыкаются между ними по воздуху. На мощных промышленных установка индукторный проводник сам может сильно разогреваться, поэтому для обеспечения безопасности к нему подводится система охлаждения.

Принцип индукционного нагрева находит широкое применение в самых различных областях:

1. Бесконтактная сварка, плавка и пайка сверхвысокой чистоты.
2. Термическая обработка и гибка элементов и узлов в автопромышленности.
3. Создание экспериментальных образцов сплавов.
4. Изготовление ювелирных украшений.
5. Закаливание изделий по поверхности.
6. Термообработка мелко габаритных деталей, не доступных для воздействия плазмой и дугой.
7. Термическая обработка и закаливание элементов сложных форм.
8. Дезинфекция приборов и инструментов в медицине.

 

 

Достоинства и недостатки

Преимущества индукционного нагревателя воды для отопления заключаются в следующем:

• Большой срок службы. Средний период гарантии большинства производителей – 30 лет. При этом установка не требует серьезного технического обслуживания и ремонта с заменой основных элементов на протяжении всего периода эксплуатации. Профилактическая чистка проводится не чаще одного раза в 7-9 лет.
• Экономный расход электроэнергии. Для производства одного и того же количества тепла в сравнении с разновидностями, работающими на традиционных ТЭН-ах, энергии затрачивается на 30-40% меньше.
• Отсутствие накипи. Специфика механизма действия прибора исключает образование накипи на рабочих элементах установки. Кроме того, во включенном состоянии прибор слегка вибрирует, что также является хорошим защитным фактором от нароста различного рода отложений на контактирующих с водой его внутренних частях.
• Минимальный риск протечек. Бесконтактная технология нагрева исключает факторы разрушения – когда под действием тепла и сырости металлические элементы быстро ржавеют.

• Высокая степень естественной конвекции. Благодаря этому в большинстве случаев прибор, применяемый для отопления, может функционировать без применения циркуляционного насоса.

При таком большом количестве плюсов, индукционный нагреватель воды не лишен и некоторых явных недостатков:

• Прибор нагревает окружающее пространство. Это может быть небезопасно не только с точки зрения противопожарных правил, но и находящихся рядом людей или животных. Поэтому при монтаже требуется соблюдать особый ряд условий, а для мощных установок выделять отдельное помещение.
• Для эффективной работы требуется стабильная электросеть. В местностях с прерывной подачей электроэнергии и ее нестабильными характеристиками в работе оборудования такого типа будут постоянные проблемы.
• Необходимость постоянного контроля рабочих параметров. Прежде всего температура и давление не должны превышать безопасных значений. В противном случае теплоноситель может перейти в парообразную фазу, в результате чего может произойти авария – от разгерметизации труб или корпуса до взрыва. Поэтому прибор должен оборудоваться манометром, термодатчиком или комплексной системой автоматики.

Как самостоятельно собрать индукционный нагреватель

Современный рынок предоставляет достаточно большой выбор различных моделей оборудования индукционного типа. Но в целях экономии такое устройство можно изготовить самим. Конечно, задумав сделать этот нагреватель, нужно подготовить для работы соответствующие инструменты и запастись необходимыми материалами, многие из которых уже могут быть у хозяина.

Для изготовления простой конструкции нагревателя нужно взять следующие компоненты:

• кусок пластиковой трубы с достаточно толстыми стенками – это пойдет для изготовления корпуса устройства;
• сетку (металлическую);
• проволоку из меди;
• проволоку из нержавеющей стали диаметром до 7 мм или катанку.

Самодельный индукционный котел

Чтобы вмонтировать нагреватель в систему отопления, понадобятся еще встраиваемый циркулирующий насос и переходники для подсоединения устройства, а также сварочный аппарат и необходимые инструменты.

Принцип работы

Работа всех электронагревателей, как обычных, так и индукционных, основана на одном и том же принципе: при пропускании электрического тока через некий проводник последний начнет нагреваться.

Количество выделяемого за единицу времени тепла зависит от силы тока и величины сопротивления данного проводника – чем больше эти показатели, тем сильнее будет греться материал.

Весь вопрос в том, каким образом вызвать протекание электротока? Можно подсоединить проводник непосредственно к источнику электрической энергии, что мы и делаем, втыкая в розетку шнур от электрочайника, масляного обогревателя или, к примеру, бойлера. Но можно применить и другой способ: как оказалось, протекание электротока можно спровоцировать воздействием на проводник переменного (именно переменного!) магнитного поля. Это явление, открытое в 1831-м году М. Фарадеем, получило название электромагнитной индукции.

Тут есть одна хитрость: магнитное поле может быть и постоянным, но тогда положение находящегося в нем проводника нужно постоянно менять. При этом будет меняться количество проходящих через проводник силовых линий и их направление относительно него. Проще всего проводник в поле вращать, что и делается в современных электрогенераторах.

Принцип электромагнитной индукции

Но можно менять и параметры самого поля. С постоянным магнитом такой фокус, конечно, не пройдет, а вот с электромагнитом – вполне. Работа электромагнита, кто забыл, основана на обратном эффекте: протекающий через проводник переменный ток генерирует вокруг него магнитное поле, параметры которого (полярность и напряженность) зависят от направления тока и его величины. Для более ощутимого эффекта провод можно уложить в виде катушки.

Таким образом, меняя параметры электротока в электромагните, мы будем менять все параметры наводимого им магнитного поля, вплоть до изменения местоположения полюсов на противоположное.

И тогда это магнитное поле, действительно являющееся переменным, будет наводить электроток в любом токопроводящем материале, расположенном в его пределах. И материал при этом, понятно, будет нагреваться. На этом и основан принцип работы современных индукционных нагревателей.