Chauffage par induction vortex fait maison à partir d'un onduleur de soudage

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Les appareils qui chauffent à l'électricité plutôt qu'au gaz sont sûrs et pratiques. De tels appareils de chauffage ne produisent pas de suie et d'odeurs désagréables, mais consomment une grande quantité d'électricité. Une excellente solution consiste à assembler un appareil de chauffage par induction de vos propres mains. Cela permet d'économiser de l'argent et contribue au budget familial. Il existe de nombreux schémas simples selon lesquels l'inducteur peut être assemblé indépendamment.

Afin de faciliter la compréhension des circuits et d'assembler correctement la structure, il sera utile de se pencher sur l'histoire de l'électricité. Les méthodes de chauffage des structures métalliques par courant de bobine électromagnétique sont largement utilisées dans production industrielle d'appareils électroménagers - chaudières, appareils de chauffage et poêles. Il s'avère que vous pouvez fabriquer vous-même un appareil de chauffage par induction fonctionnel et durable.

Le principe de fonctionnement des appareils

Le principe de fonctionnement des appareils

Le célèbre scientifique britannique du 19ème siècle Faraday a passé 9 ans à faire des recherches pour convertir les ondes magnétiques en électricité. En 1931, une découverte a finalement été faite, appelée induction électromagnétique. L'enroulement de fil de la bobine, au centre duquel se trouve un noyau de métal magnétique, crée un champ magnétique sous la puissance du courant alternatif. Sous l'action des écoulements tourbillonnaires, le cœur s'échauffe.

La découverte de Faraday a commencé à être utilisée à la fois dans l'industrie et dans la fabrication de moteurs et de radiateurs électriques artisanaux. La première fonderie basée sur un inducteur vortex a été ouverte en 1928 à Sheffield. Plus tard, selon le même principe, les ateliers des usines ont été chauffés, et pour chauffer l'eau, les surfaces métalliques, les connaisseurs ont assemblé un inducteur de leurs propres mains.

Le schéma de l'appareil de l'époque est valable aujourd'hui. Un exemple classique est une chaudière à induction, qui comprend :

• noyau métallique;
• Cadre;
• isolation thermique.

Les caractéristiques du circuit d'accélération de la fréquence du courant sont les suivantes :

• la fréquence industrielle de 50 Hz ne convient pas aux appareils faits maison;
• la connexion directe de l'inducteur au réseau entraînera un bourdonnement et un faible chauffage;
• un chauffage efficace est effectué à une fréquence de 10 kHz.

Assemblage selon schémas

Toute personne familiarisée avec les lois de la physique peut assembler un radiateur à induction de ses propres mains. La complexité de l'appareil variera en fonction du degré de préparation et de l'expérience du capitaine.

Il existe de nombreux didacticiels vidéo, à la suite desquels vous pouvez créer un appareil efficace. Il est presque toujours nécessaire d'utiliser les composants de base suivants :

• fil d'acier d'un diamètre de 6-7 mm;
• fil de cuivre pour l'inducteur ;
• treillis métallique (pour maintenir le fil à l'intérieur du boîtier);
• adaptateurs;
• tuyaux pour le corps (en plastique ou en acier);
• inverseur haute fréquence.

Cela suffira pour assembler de vos propres mains une bobine à induction, et c'est elle qui est au cœur du chauffe-eau instantané. Après avoir préparé les éléments nécessaires vous pouvez accéder directement au processus de fabrication de l'appareil :

• couper le fil en segments de 6-7 cm;
• couvrir l'intérieur du tuyau avec un treillis métallique et remplir le fil jusqu'en haut;
• fermez de même l'ouverture du tuyau de l'extérieur;
• enroulez le fil de cuivre autour du boîtier en plastique au moins 90 fois pour la bobine ;
• insérer la structure dans le système de chauffage ;
• à l'aide d'un onduleur, connectez la bobine à l'électricité.

Selon un algorithme similaire, vous pouvez facilement assembler une chaudière à induction, pour laquelle vous devez:

• découper des ébauches dans un tuyau en acier de 25 sur 45 mm avec une paroi d'au plus 2 mm d'épaisseur;
• soudez-les ensemble en les reliant avec des diamètres plus petits;
• souder les couvercles en fer aux extrémités et percer des trous pour les tuyaux filetés;
• faire un support pour une cuisinière à induction en soudant deux coins d'un côté;
• insérez la table de cuisson dans le support à partir des coins et connectez-la au secteur ;
• ajouter du liquide de refroidissement au système et allumer le chauffage.

De nombreux inducteurs fonctionnent à une puissance ne dépassant pas 2 à 2,5 kW. Ces appareils de chauffage sont conçus pour une pièce de 20 à 25 m²

Si le générateur est utilisé dans un service de voiture, vous pouvez le connecter à une machine à souder, mais il est important de prendre en compte certaines nuances :

• Vous avez besoin de courant alternatif et non de courant continu comme un onduleur. La machine à souder devra être examinée pour la présence de points où la tension n'a pas de direction directe.
• Le nombre de tours d'un fil de plus grande section est sélectionné par un calcul mathématique.
• Un refroidissement des éléments de travail sera nécessaire.

À propos du principe du chauffage par induction

Tout d'abord, expliquons le fonctionnement des radiateurs électriques à induction. Le courant alternatif, traversant les spires de la bobine, forme un champ électromagnétique autour d'elle. Si un noyau métallique magnétique est placé à l'intérieur de l'enroulement, il sera alors chauffé par des courants de Foucault résultant de l'influence du champ. C'est tout le principe.

L'élément chauffant lui-même s'appelle l'inducteur et constitue la partie principale de l'installation. Dans les chaudières de chauffage, il s'agit d'un tuyau en acier avec un liquide de refroidissement circulant à l'intérieur, et dans les cuisinières de cuisine, il s'agit d'un serpentin plat le plus près possible de la table de cuisson, comme le montre la photo ci-dessous.

La seconde partie chauffage par induction - schéma, augmentant la fréquence du courant. Le fait est que la tension fréquence industrielle 50 Hz inadaptés à de tels appareils. Si vous connectez directement l'inducteur au réseau, il commencera à bourdonner fortement et réchauffera légèrement le noyau, ainsi que les enroulements. Afin de convertir efficacement l'électricité en chaleur et de la transférer complètement au métal, la fréquence doit être augmentée à au moins 10 kHz, ce que fait le circuit électrique.

Quels sont les avantages réels des chaudières à induction par rapport aux éléments chauffants et aux chaudières à électrodes :

1. Une pièce qui chauffe l'eau est un simple morceau de tuyau qui ne participe pas aux processus électrochimiques (comme dans les générateurs de chaleur à électrodes).Par conséquent, la durée de vie de l'inducteur n'est limitée que par les performances de la bobine et peut atteindre 10 à 20 ans.
2. Pour la même raison, l'élément est également «ami» avec tous les types de liquides de refroidissement - eau, antigel et même huile moteur, il n'y a aucune différence.
3. L'intérieur de l'inducteur n'est pas recouvert de tartre pendant le fonctionnement.

Avantages et inconvénients des appareils à induction pour chauffer l'eau

L'appareil a une conception assez simple et ne nécessite pas de documents spéciaux permettant l'utilisation et l'installation. Le chauffe-eau à induction présente un haut degré d'efficacité et une fiabilité optimale pour l'utilisateur. Lorsque vous l'utilisez comme chaudière pour le chauffage, vous n'avez même pas besoin d'installer de pompe, car l'eau circule dans les tuyaux par convection (lorsqu'il est chauffé, le liquide se transforme pratiquement en vapeur).

De plus, l'appareil présente un certain nombre d'avantages, ce qui le distingue des autres types de chauffe-eau. Donc chauffage par induction :

Dans les radiateurs à induction, l'eau devient chaude en raison du tuyau dans lequel elle circule, et ce dernier est chauffé en raison du courant d'induction créé par la bobine.

• beaucoup moins cher que leurs homologues, un tel appareil peut être facilement assemblé indépendamment;
• complètement silencieux (bien que la bobine vibre pendant le fonctionnement, cette vibration n'est pas perceptible par une personne);
• vibre pendant le fonctionnement, grâce à quoi la saleté et le tartre ne collent pas à ses parois et n'ont donc pas besoin d'être nettoyés;
• a un générateur de chaleur qui peut être facilement scellé en raison du principe de fonctionnement : le liquide de refroidissement est à l'intérieur de l'élément chauffant et l'énergie est transférée au radiateur par un champ électromagnétique, aucun contact n'est nécessaire ; par conséquent, la gomme d'étanchéité, les joints et autres éléments pouvant se détériorer rapidement ou fuir ne seront pas nécessaires;
• il n'y a tout simplement rien à casser dans le générateur de chaleur, puisque l'eau est chauffée par un tuyau ordinaire, qui ne peut pas se détériorer ni brûler, contrairement à un élément chauffant;

N'oubliez pas que l'entretien d'un radiateur à induction sera beaucoup moins cher qu'une chaudière ou une chaudière à gaz. L'appareil a un minimum de pièces qui ne tombent presque jamais en panne.

Malgré le grand nombre d'avantages, le chauffe-eau à induction présente un certain nombre d'inconvénients:

• le premier et le plus pénible pour les propriétaires est la facture d'électricité ; l'appareil ne peut pas être qualifié d'économique, vous devez donc payer un temps décent pour son utilisation;
• deuxièmement, l'appareil devient très chaud et chauffe non seulement lui-même, mais également l'espace environnant, il est donc préférable de ne pas toucher le corps du générateur de chaleur pendant son fonctionnement;
• troisièmement, l'appareil a une efficacité et une dissipation thermique extrêmement élevées, par conséquent, lors de son utilisation, assurez-vous d'installer un capteur de température, sinon le système pourrait exploser.

Avantages des appareils à induction

Les avantages incontestables de ce type d'appareils de chauffage domestique incluent les caractéristiques suivantes:

• efficacité - la transformation de l'énergie électrique en chaleur se produit presque complètement sans pertes importantes;
• facilité d'utilisation - un entretien constant des unités de ce type n'est pas nécessaire;
• dimensions compactes - les chauffe-eau à induction sont de petite taille, ils peuvent être installés dans le système de chauffage de presque toutes les pièces;
• fonctionnement silencieux - cet équipement fonctionne assez silencieusement, aucun bruit ne se produit pendant son fonctionnement;
• longue durée de vie - les unités à induction sont durables, peuvent fonctionner sans interruption pendant 30 ans ou plus;
• haute performance environnementale - aucune émission nocive ne se produit pendant le fonctionnement de l'appareil, une cheminée et un système de ventilation ne sont pas nécessaires.

Beaucoup de gens pensent que les chaudières à induction sont beaucoup plus rentables que les autres options de chauffage domestique. Et par rapport aux équipements équipés d'éléments chauffants, le temps de chauffe de ces appareils est presque deux fois plus rapide. En raison de la circulation et des vibrations constantes du liquide, le tartre ne se forme pas dans les tuyaux et à l'intérieur de l'appareil, ce qui facilite grandement l'entretien et l'entretien du système de chauffage.

Apparition des chaudières à induction

Mais ce type d'appareil présente aussi quelques inconvénients. Et le principal inconvénient est que l'équipement à induction est assez coûteux en termes de coût. Mais vous pouvez essayer de fabriquer vous-même un tel appareil de chauffage pour chauffer la maison.

Conseils. Si vous avez certaines compétences et connaissances techniques, vous pouvez assembler vous-même un appareil de chauffage par induction pour votre maison. Mais avant de procéder au processus d'assemblage de l'appareil, vous devez d'abord évaluer de manière réaliste vos capacités et votre expérience dans la création de telles unités, car il n'est pas si facile de les fabriquer.

Options pour les appareils faits maison

Sur Internet, il existe un nombre suffisant de conceptions différentes créées à des fins diverses. Prenez un radiateur à induction de petite taille fabriqué à partir d'une alimentation d'ordinateur de 250 à 500 W. Le modèle présenté sur la photo est utile au maître dans le garage ou le service automobile pour faire fondre des tiges d'aluminium, de cuivre et de laiton.

Mais pour le chauffage des locaux, la conception n'est pas adaptée en raison de la faible puissance. Il existe deux vraies options sur Internet, dont les tests et les travaux sont filmés en vidéo :

• un chauffe-eau constitué d'un tuyau en polypropylène alimenté par un onduleur à souder ou un panneau de cuisine à induction;
• chaudière en acier avec chauffage de la même table de cuisson.

Examinons maintenant de plus près comment sont fabriqués les appareils de chauffage par induction à faire soi-même et, surtout, comment ils fonctionnent ensuite.

Nous fabriquons un élément chauffant à partir d'un tuyau

Si vous avez été étroitement engagé dans la recherche d'informations sur ce sujet, vous avez probablement rencontré cette conception, puisque le maître a publié son assemblage sur la populaire ressource vidéo YouTube. Après cela, de nombreux sites ont publié des versions textuelles de la fabrication de cet inducteur sous la forme d'instructions étape par étape. En bref, le chauffage se fait comme ceci :

1. À l'intérieur d'un tuyau en polypropylène d'un diamètre de 40 mm et d'une longueur de 50 cm, des brosses métalliques pour laver la vaisselle se rencontrent (vous pouvez couper du fil - fil machine). Ils doivent être attirés par un aimant.
2. Des branches avec des fils sont soudées au tuyau pour le raccordement au réseau de chauffage.
3. À l'extérieur, 4 à 5 tiges de textolite sont collées le long du corps. Un fil d'une section de 1,7 à 2 mm² avec une isolation en verre est enroulé dessus, qui est utilisé dans les transformateurs de soudage.
4. La table de cuisson est démontée et l'inducteur plat "natif" est démonté. Au lieu de cela, un appareil de chauffage fait maison du tuyau est connecté.

Comme vous pouvez le deviner, le rôle de l'élément chauffant est ici joué par des brosses métalliques situées dans le champ magnétique alternatif de la bobine. Si vous faites fonctionner la table de cuisson au maximum, tout en faisant passer simultanément de l'eau courante dans une chaudière impromptue, il sera alors possible de la chauffer de 15 à 20 ° C, comme l'ont montré les tests de l'appareil.

Étant donné que la puissance de la plupart des cuisinières à induction se situe entre 2 et 2,5 kW, un générateur de chaleur permet de chauffer des pièces d'une surface totale ne dépassant pas 25 m². Il existe un moyen d'augmenter la chaleur en connectant l'inducteur à la machine à souder, mais il y a quelques difficultés ici :

1. L'onduleur produit un courant continu, mais un courant alternatif est nécessaire. Pour connecter le chauffage par induction, l'appareil devra être démonté et trouvé sur le schéma du point où la tension n'a pas encore été redressée.
2. Il est nécessaire de prendre un fil de plus grande section et de sélectionner le nombre de tours par calcul. En option, fil de cuivre Ø1,5 mm en isolation émaillée.
3. Il faudra organiser le refroidissement de l'élément.

L'auteur démontre le contrôle des performances d'un chauffe-eau à induction dans sa vidéo ci-dessous. Des tests ont montré que l'unité doit être améliorée, mais le résultat final, malheureusement, est inconnu. On dirait que l'artisan a laissé le projet inachevé.

D'un onduleur de soudage

L'option budgétaire la plus simple consiste à fabriquer un appareil de chauffage par induction à l'aide d'un onduleur de soudage :

1. Pour ce faire, on prend un tuyau en polymère, ses parois doivent être épaisses. Aux extrémités, nous montons 2 vannes et connectons le câblage.
2. Nous remplissons le tuyau avec des morceaux (diamètre 5 mm) de fil métallique et montons la vanne supérieure.
3. Ensuite, nous faisons 90 tours autour du tuyau avec du fil de cuivre, nous obtenons un inducteur. L'élément chauffant est un tuyau, le générateur est une machine à souder.
4. L'instrument doit être en mode AC haute fréquence.
5. Nous connectons le fil de cuivre aux pôles de la machine à souder et vérifions le travail.

Fonctionnant comme un inducteur, un champ magnétique sera rayonné, tandis que les courants de Foucault chaufferont le fil coupé, ce qui conduira à l'ébullition de l'eau dans un tuyau en polymère.

Instructions de fabrication

Plans

Figure 1. Schéma électrique du chauffage par induction

Illustration 2. Appareil.

Figure 3. Schéma d'un simple appareil de chauffage par induction

Pour la fabrication du four, vous aurez besoin des matériaux et outils suivants:

• fer à souder;
• souder;
• planche de textolite.
• mini perceuse.
• radioéléments.
• pâte thermique.
• réactifs chimiques pour la gravure de panneaux.

Supplémentaire matériaux et leurs caractéristiques:

1. Pour fabriquer une bobine qui émettra un champ magnétique alternatif nécessaire au chauffage, il faut préparer un morceau de tube de cuivre d'un diamètre de 8 mm et d'une longueur de 800 mm.
2. Les transistors de puissance puissants sont la partie la plus chère d'une configuration à induction maison. Pour monter le circuit générateur de fréquence, il est nécessaire de préparer 2 de ces éléments. À ces fins, les transistors de marques conviennent: IRFP-150; IRFP-260 ; IRFP-460. Dans la fabrication du circuit, 2 transistors à effet de champ identiques parmi ceux répertoriés sont utilisés.
3. Pour la fabrication d'un circuit oscillant, des condensateurs en céramique d'une capacité de 0,1 mF et d'une tension de fonctionnement de 1600 V seront nécessaires.Pour qu'un courant alternatif de haute puissance se forme dans la bobine, 7 de ces condensateurs sont nécessaires.
4. Lors du fonctionnement d'un tel dispositif à induction, les transistors à effet de champ deviendront très chauds et si des radiateurs en alliage d'aluminium ne leur sont pas fixés, alors après quelques secondes de fonctionnement à puissance maximale, ces éléments tomberont en panne. Les transistors doivent être placés sur des dissipateurs thermiques à travers une fine couche de pâte thermique, sinon l'efficacité d'un tel refroidissement sera minime.
5. Les diodes utilisées dans le chauffage par induction doivent être à action ultra-rapide. Les plus adaptées à ce circuit, les diodes : MUR-460 ; UV-4007 ; HER-307.
6. Résistances utilisées dans le circuit 3 : 10 kOhm avec une puissance de 0,25 W - 2 pcs. et puissance de 440 ohms - 2 watts. Diodes Zener : 2 pièces. avec une tension de fonctionnement de 15 V. La puissance des diodes Zener doit être d'au moins 2 watts. Une self de connexion aux sorties de puissance de la bobine est utilisée avec l'induction.
7. Pour alimenter l'ensemble de l'appareil, vous aurez besoin d'un bloc d'alimentation d'une capacité allant jusqu'à 500. W. et une tension de 12 à 40 V. Vous pouvez alimenter cet appareil à partir d'une batterie de voiture, mais vous ne pourrez pas obtenir les lectures de puissance les plus élevées à cette tension.

Le processus même de fabrication d'un générateur électronique et d'une bobine prend un peu de temps et se déroule dans l'ordre suivant :

1. Une spirale d'un diamètre de 4 cm est fabriquée à partir d'un tuyau en cuivre. Pour faire une spirale, un tube de cuivre doit être enroulé sur une tige à surface plane d'un diamètre de 4 cm. La spirale doit avoir 7 tours qui ne doivent pas se toucher . Des anneaux de montage sont soudés aux 2 extrémités du tube pour la connexion aux radiateurs du transistor.
2. La carte de circuit imprimé est fabriquée selon le schéma.S'il est possible de fournir des condensateurs en polypropylène, du fait que ces éléments ont des pertes minimales et un fonctionnement stable à de grandes amplitudes de fluctuations de tension, l'appareil fonctionnera de manière beaucoup plus stable. Les condensateurs du circuit sont installés en parallèle, formant un circuit oscillant avec une bobine de cuivre.
3. Le chauffage du métal se produit à l'intérieur de la bobine, après que le circuit est connecté à une alimentation ou à une batterie. Lors du chauffage du métal, il est nécessaire de s'assurer qu'il n'y a pas de court-circuit des enroulements du ressort. Si vous touchez le métal chauffé 2 tours de la bobine en même temps, les transistors échouent instantanément.

Caractéristiques de fonctionnement

L'assemblage d'un radiateur fait maison n'est que la moitié de la bataille

Le bon fonctionnement de la structure résultante est tout aussi important. Initialement, chacun de ces appareils présente un certain danger, car il n'est pas en mesure de contrôler indépendamment le niveau de chauffage du liquide de refroidissement. À cet égard, chaque appareil de chauffage nécessite un certain raffinement, c'est-à-dire l'installation et la connexion de dispositifs de contrôle et automatiques supplémentaires.

À cet égard, chaque appareil de chauffage nécessite un certain raffinement, c'est-à-dire l'installation et la connexion de dispositifs de contrôle et automatiques supplémentaires.

Tout d'abord, la sortie du tuyau est équipée d'un ensemble standard de dispositifs de sécurité - une soupape de sécurité, un manomètre et un dispositif d'évacuation de l'air. Il convient de rappeler que les chauffe-eau à induction ne fonctionneront normalement que s'il y a circulation forcée de l'eau.Un circuit gravitaire entraînera très rapidement une surchauffe de l'élément et la destruction du tuyau en plastique.

Pour éviter de telles situations, un thermostat est installé dans l'appareil de chauffage, connecté à un dispositif d'arrêt d'urgence. Les ingénieurs électriciens expérimentés utilisent à cet effet des thermostats avec des capteurs de température et des relais qui éteignent le circuit lorsque le liquide de refroidissement atteint la température définie.

Les conceptions artisanales se caractérisent par une efficacité plutôt faible, car au lieu d'un libre passage, il y a un obstacle sur le chemin de l'eau sous la forme de particules de fil. Ils recouvrent presque complètement le tuyau, provoquant une résistance hydraulique accrue. Dans les situations d'urgence, des dommages et une rupture du plastique sont possibles, après quoi l'eau chaude entraînera certainement un court-circuit. En règle générale, ces appareils de chauffage sont utilisés dans de petites pièces comme système de chauffage supplémentaire pendant la saison froide.

L'utilisation de bobines d'induction au lieu d'éléments chauffants traditionnels dans les équipements de chauffage a permis d'augmenter considérablement l'efficacité des unités avec une consommation d'électricité moindre. Les appareils de chauffage par induction sont apparus en vente relativement récemment, d'ailleurs, à des prix assez élevés. Par conséquent, les artisans n'ont pas laissé ce sujet sans attention et ont compris comment fabriquer un appareil de chauffage par induction à partir d'un onduleur de soudage.