Como fazer um aquecedor por indução com as próprias mãos a partir de um inversor de soldagem

As caldeiras de aquecimento por indução são dispositivos que se caracterizam por uma eficiência muito elevada. Eles podem reduzir significativamente os custos de energia em comparação com dispositivos tradicionais equipados com elementos de aquecimento.

Os modelos de produção industrial não são baratos. No entanto, qualquer artesão doméstico que possua um conjunto simples de ferramentas pode fazer um aquecedor por indução com as próprias mãos. Para ajudá-lo, oferecemos uma descrição detalhada do princípio de funcionamento e montagem de um aquecedor eficaz.

Princípio de funcionamento do aquecedor por indução

O aquecimento por indução é impossível sem o uso de três elementos principais:

• indutor;
• gerador;
• elemento de aquecimento.

Um indutor é uma bobina, geralmente feita de fio de cobre, que gera um campo magnético. Um alternador é usado para produzir uma corrente de alta frequência a partir da corrente elétrica doméstica padrão de 50 Hz.

Um objeto metálico capaz de absorver energia térmica sob a influência de um campo magnético é usado como elemento de aquecimento. Se você conectar esses elementos corretamente, poderá obter um dispositivo de alto desempenho perfeito para aquecer o líquido refrigerante e aquecimento doméstico.

Através de um gerador, uma corrente elétrica com as características necessárias é fornecida ao indutor, ou seja, em uma bobina de cobre. Ao passar por ele, um fluxo de partículas carregadas forma um campo magnético.

O princípio de funcionamento dos aquecedores por indução é baseado na ocorrência de correntes elétricas no interior dos condutores que surgem sob a influência de campos magnéticos

A peculiaridade do campo é que ele tem a capacidade de alterar a direção das ondas eletromagnéticas em altas frequências.Se algum objeto de metal for colocado neste campo, ele começará a aquecer sem contato direto com o indutor sob a influência das correntes parasitas criadas.

A corrente elétrica de alta frequência fornecida do inversor à bobina de indução cria um campo magnético com um vetor de ondas magnéticas em constante mudança. O metal colocado neste campo aquece rapidamente

A ausência de contato permite que as perdas de energia durante a transição de um tipo para outro sejam insignificantes, o que explica o aumento da eficiência das caldeiras de indução.

Para aquecer a água do circuito de aquecimento, basta garantir o seu contacto com um aquecedor metálico. Freqüentemente, um tubo de metal é usado como elemento de aquecimento, através do qual simplesmente passa um jato de água. A água resfria simultaneamente o aquecedor, o que aumenta significativamente sua vida útil.

O eletroímã de um dispositivo de indução é obtido enrolando um fio em torno de um núcleo ferromagnético. A bobina de indução resultante aquece e transfere calor para o corpo aquecido ou para o refrigerante que flui próximo através do trocador de calor

Vantagens e desvantagens do dispositivo

Existem muitas “vantagens” de um aquecedor de indução de vórtice. Este é um circuito simples para autoprodução, maior confiabilidade, alta eficiência, custos de energia relativamente baixos, longa vida útil, baixa probabilidade de quebras, etc.

A produtividade do dispositivo pode ser significativa, unidades desse tipo são utilizadas com sucesso na indústria metalúrgica. Em termos de taxa de aquecimento do refrigerante, dispositivos deste tipo competem com segurança com as caldeiras elétricas tradicionais: a temperatura da água no sistema atinge rapidamente o nível exigido.

Durante o funcionamento da caldeira de indução, o aquecedor vibra ligeiramente. Essa vibração elimina o calcário e outros possíveis contaminantes das paredes do tubo de metal, de modo que esse dispositivo raramente precisa ser limpo. Obviamente, o sistema de aquecimento deve ser protegido desses contaminantes por meio de um filtro mecânico.

Uma bobina de indução aquece o metal (tubo ou pedaços de fio) colocado dentro dela usando correntes parasitas de alta frequência, sem necessidade de contato

O contato constante com a água minimiza a probabilidade de queima do aquecedor, o que é um problema bastante comum em caldeiras tradicionais com elementos de aquecimento. Apesar da vibração, a caldeira funciona de forma extremamente silenciosa, não sendo necessário isolamento acústico adicional no local de instalação.

Outra coisa boa das caldeiras de indução é que quase nunca vazam, a menos que o sistema esteja instalado corretamente. Esta é uma qualidade muito valiosa para aquecimento elétrico, pois elimina ou reduz significativamente a probabilidade de ocorrência de situações perigosas.

A ausência de vazamentos se deve ao método sem contato de transferência de energia térmica para o aquecedor. Usando a tecnologia descrita acima, o refrigerante pode ser aquecido quase ao estado de vapor.

Isto proporciona convecção térmica suficiente para estimular o movimento eficiente do líquido refrigerante através dos tubos. Na maioria dos casos, o sistema de aquecimento não necessitará de ser equipado com bomba de circulação, embora tudo dependa das características e design do sistema de aquecimento específico.

Às vezes Bomba de circulação necessário. Instalar o dispositivo é relativamente fácil. Embora isso exija algumas habilidades na instalação de aparelhos elétricos e tubos de aquecimento.Mas este dispositivo conveniente e confiável tem uma série de desvantagens que também devem ser levadas em consideração.

Por exemplo, uma caldeira aquece não apenas o refrigerante, mas também todo o espaço de trabalho que o rodeia. É necessário alocar uma sala separada para tal unidade e remover todos os objetos estranhos dela. Para uma pessoa, ficar muito tempo próximo a uma caldeira em funcionamento também pode ser inseguro.

Aquecedores por indução requerem corrente elétrica para funcionar. Tanto os equipamentos caseiros quanto os de fábrica são conectados a uma rede CA doméstica

O dispositivo requer eletricidade para funcionar. Em áreas onde não haja livre acesso a este benefício da civilização, uma caldeira de indução será inútil. E mesmo onde há cortes de energia frequentes, irá demonstrar baixa eficiência. Se o dispositivo for manuseado de forma descuidada, poderá ocorrer uma explosão.

Se você superaquecer o refrigerante, ele se transformará em vapor. Como resultado, a pressão no sistema aumentará acentuadamente, o que os tubos simplesmente não conseguirão suportar e explodirão. Portanto, para o funcionamento normal do sistema, o dispositivo deve ser equipado com pelo menos um manômetro, e melhor ainda - um dispositivo de desligamento de emergência, um termostato, etc.

Tudo isso pode aumentar significativamente o custo de uma caldeira de indução caseira. Embora o dispositivo seja considerado praticamente silencioso, nem sempre é esse o caso. Alguns modelos ainda podem produzir algum ruído por vários motivos. Para um dispositivo fabricado de forma independente, a probabilidade de tal resultado aumenta.

Praticamente não há componentes de desgaste no projeto de aquecedores por indução feitos em fábrica e em casa. Eles duram muito tempo e funcionam perfeitamente

Passos caseiros

Fazer você mesmo esse dispositivo não é tão difícil. Para isso você precisará de:

1. Faça um elemento de aquecimento.
2. Faça uma bobina indutora com fio de cobre.
3. Pegue um alternador pronto.
4. Conecte o aquecedor com a bobina ao sistema de aquecimento.
5. Conecte a bobina ao gerador.
6. Conecte a energia ao sistema.
7. Faça um teste para verificar o funcionamento da unidade.

Nos modelos industriais, um tubo de metal com paredes grossas é usado como aquecedor, mas fornecer energia suficiente a um dispositivo caseiro para aquecer tal elemento é muito difícil e não faz muito sentido. A bobina de indução é capaz de aquecer qualquer metal, portanto o aquecedor pode ser modificado.

Os modelos industriais de caldeiras de indução são equipados com um elemento de aquecimento feito de um grosso tubo de metal. É difícil copiar tal unidade em casa

Um pedaço de tubo de plástico é usado como alojamento para um aquecedor por indução de um inversor de soldagem. Deve ter um diâmetro ligeiramente maior que os tubos de aquecimento. O comprimento do tubo do aquecedor pode ser de aproximadamente um metro, o diâmetro interno pode variar entre 50-80 mm.

Para conectar o aquecedor ao sistema, devem ser instalados adaptadores nas partes inferior e superior da caixa. A parte inferior do tubo deve ser coberta com uma grade e, em seguida, um enchimento composto por pequenas partículas metálicas é colocado no interior do corpo. Você pode obter o enchimento, por exemplo, de arame, haste, tubo estreito de metal, etc.

O comprimento dos segmentos pode variar arbitrariamente. Na maioria das vezes, é usado para isso fio de aço com diâmetro de 6 a 8 mm, que é simplesmente cortado em pequenos pedaços. Alguns artesãos recomendam cortá-lo em hastes longas, com cerca de 90 cm, ou seja, quase ao longo do comprimento do aquecedor.

Para o corpo do elemento de aquecimento de uma caldeira de indução, que você mesmo fez, você precisará de um tubo de plástico largo, com cerca de 50 mm de diâmetro

Quanto maior for a resistência magnética do aço com que o fio é feito, melhor será o seu aquecimento. Dependendo do tamanho dessas peças, é selecionada uma malha de proteção, que é montada na parte inferior da caixa. O enchimento é derramado ou colocado no tubo até o topo. Depois disso, a parte superior também é coberta por uma malha.

O diagrama permite ter uma ideia de como conectar a bobina de indução ao aquecedor da caldeira e à máquina de solda

Assim, um aquecedor caseiro para caldeira de indução parece um grosso tubo de plástico recheado com pedaços de metal e fechado em ambos os lados com uma malha. O aquecedor possui adaptadores na parte superior e inferior para conexão ao circuito de aquecimento. O tubo de polímero do aquecedor deve ter paredes bastante grossas.

Além disso, qualquer plástico não é adequado para esses fins, o material deve suportar os efeitos de um calor bastante forte e ao mesmo tempo não liberar quaisquer substâncias perigosas na atmosfera ou no refrigerante. Agora você precisa fazer uma churrasqueira de indução. Para fazer isso, pegue o fio de cobre e enrole-o diretamente no corpo do aquecedor.

Alguns modelos de aquecedores por indução caseiros usam um tubo estreito de cobre em vez de um tubo de plástico. Esta não é a melhor opção, pois não será fácil enrolar corretamente tal elemento em espiral.

Quanto mais voltas de fio, melhor. Acredita-se que a bobina de indução deva ter no mínimo 90 voltas. O indutor é enrolado no tubo com muita força, não deve haver folga entre as voltas.

Um fio de cobre isolado de 1-1,5 mm é adequado para o enrolamento.Aqui não é necessário um cabo mais grosso, pois complicará o trabalho de enrolamento e será mais difícil posicionar as espiras de perto.

Este diagrama ajudará a conectar corretamente a bobina indutora à máquina de solda inversora; se feito incorretamente, a bobina se transformará em um eletroímã (+)

A presença de lacunas pode gerar ruído devido à vibração que acompanha o funcionamento de tal unidade. Com o tempo, esta situação pode levar à destruição do isolamento, o que causará um curto-circuito entre espiras.

Além dos adaptadores, válvulas de corte devem ser instaladas na parte superior e inferior. Eles são necessários para fornecer a capacidade, se necessário, de desligar a água do circuito de aquecimento.

Ao instalar o aquecedor, lembre-se que sua extremidade inferior deve estar direcionada para o tubo de retorno, tubo projetado para coletar o refrigerante resfriado em sistema de aquecimento de dois tubos. A maneira mais fácil de obter um gerador de campo alternado é pegar um inversor de uma máquina de solda.

Os contatos da bobina de indução estão conectados aos pólos do inversor. Assim que a unidade for fornecida energia e ela for ligada, a caldeira de indução caseira começará a funcionar.

Para fazer tal dispositivo, até mesmo uma máquina de solda barata é adequada, por exemplo, um modelo de fabricação chinesa, que permite regular a intensidade da corrente, a partir de um nível de 10 A. Um sensor de termostato deve ser instalado próximo ao adaptador em o fornecimento. O inversor de soldagem é conectado através deste termostato.

Diodos retificadores devem ser instalados nas saídas. Para fazer isso, você terá que abrir o corpo da máquina de solda e soldar os condutores na saída, depois conectá-los aos diodos.Se você conectar diretamente sem diodos, uma corrente com tensão retificada fluirá para o enrolamento e a bobina funcionará como um eletroímã, e não como um indutor.

Para criar uma espiral de indução, recomenda-se usar fio de cobre com seção transversal de 1,5 mm em uma bainha isolante confiável; você precisa fazer cerca de 90 voltas

Algumas máquinas de solda modernas possuem um sensor de toque que inicia o trabalho no momento em que o eletrodo toca a superfície de trabalho. Este ponto deve ser levado em consideração para que o sensor dispare no momento certo ou não afete o funcionamento da caldeira caseira.

Se um artesão inexperiente tiver problemas para alterar uma máquina de solda, é melhor procurar aconselhamento profissional.

Para fazer uma caldeira de indução com as próprias mãos, você pode levar qualquer máquina de solda com características adequadas. Se necessário, o aparelho pode ser utilizado novamente para trabalhos de soldagem.

Se tudo for feito corretamente, a máquina de solda poderá ser utilizada no futuro para o fim a que se destina. Será necessário dessoldar os condutores com os diodos e remontá-los. Quando exposta a corrente alternada de alta frequência, a bobina de indução criará um campo magnético.

O metal dentro da carcaça de polímero começará a aquecer e a transferir calor para a água, que circula pelo circuito de aquecimento. O dispositivo levará apenas alguns minutos para aquecer o líquido refrigerante.

O local do aquecedor por indução deve ser escolhido corretamente. A unidade deve estar localizada 800 mm abaixo do nível do teto e deve estar separada das paredes e móveis por pelo menos 300 mm.

Algumas palavras sobre segurança

As caldeiras de indução caseiras geralmente não são equipadas com sistemas de controle e proteção, o que as torna inseguras.Portanto, antes de ligar a unidade, certifique-se de que a cavidade da carcaça esteja preenchida com líquido refrigerante.

Se o corpo de polímero do aquecedor for submetido a aquecimento constante sem ser lavado com refrigerante, ele simplesmente derreterá, às vezes isso leva não só à deformação do aquecedor, mas também ao seu dano total.

Unidades deste tipo são frequentemente utilizadas para aquecimento e fusão de metais. As altas temperaturas geradas por um aquecedor por indução exigem atenção cuidadosa às questões de segurança

A perda de carga metálica quente do corpo fundido também pode ser perigosa. Neste caso, será necessário desmontar quase completamente o aparelho e fazer um novo elemento de aquecimento para o mesmo.

A ligação à fonte de alimentação deverá ser feita através de um cabo separado do painel. Claro, é necessário cobrir cuidadosamente todos os contatos com isolamento. O inversor da máquina de solda também deve ser aterrado, ponto importante para garantir a segurança.

Neste caso, será necessário um cabo com seção transversal de pelo menos quatro milímetros. Alguns especialistas recomendam dar preferência a um cabo de seis milímetros. Para evitar o superaquecimento de um aquecedor por indução caseiro por falta de água no sistema, recomenda-se a instalação de uma válvula de sobrepressão na entrada do aquecedor.

Um dispositivo de aquecimento por indução ocupa relativamente pouco espaço, mas deve ser colocado a uma certa distância do teto, paredes, móveis, etc.

Um dispositivo caseiro deste tipo, não equipado com equipamentos de proteção especiais, é um objeto potencialmente perigoso que requer monitoramento constante. Portanto, vale a pena gastar um pouco mais de dinheiro, mas adquirindo os aparelhos necessários.

Ao mesmo tempo, não custa nada estimar os custos, talvez comprar uma caldeira de indução pronta não custe muito mais. Os dispositivos industriais são normalmente equipados com toda a proteção necessária.

Características e tecnologia de fabricação passo a passo de outra versão de caldeira de indução artesanal para sistema de aquecimento são dados aqui.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo nº 1. Visão geral dos princípios de aquecimento por indução:

Vídeo nº 2. Uma opção interessante para fazer um aquecedor por indução:

Para instalar um aquecedor por indução, não é necessário obter autorização das autoridades reguladoras, os modelos industriais de tais dispositivos são bastante seguros, são adequados tanto para uma casa particular quanto para um apartamento comum. Mas os proprietários de unidades caseiras não devem se esquecer dos cuidados de segurança.

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