感應加熱鍋爐：關於操作原理的一切 + 2 個自己動手的設備選項

鍋爐的裝置及工作原理

當電流通過導電材料時，後者會釋放熱量，其功率與電流強度及其電壓成正比（焦耳-楞次定律）。有兩種方法可以使電流在導體中流動。第一種是將其直接連接到電源。我們將此方法稱為聯繫人。

第二個 - 非接觸式 - 由邁克爾法拉第在 19 世紀初發現。科學家發現，當穿過導體的磁場參數發生變化時，後者會出現電動勢（EMF）。這種現象稱為電磁感應。在有 EMF 的地方，就會有電流，因此會產生加熱，在這種情況下，是非接觸式的。這種電流稱為感應電流或渦流或傅科電流。

加熱感應鍋爐 - 工作原理

電磁感應可以以不同的方式引起。導體可以在恆定磁場中移動或旋轉，就像在現代發電機中所做的那樣。你可以改變磁場本身的參數（力線的強度和方向），同時保持導體不動。

由於另一項發現，這種對磁場的操縱成為可能。正如漢斯-克里斯蒂安·奧斯特 (Hans-Christian Oersted) 在 1820 年發現的那樣，以線圈形式纏繞的導線在連接到電流源時會變成電磁體。通過改變電流的參數（強度和方向），我們將實現該設備產生的磁場參數的改變。在這種情況下，位於該場中的導體中將產生電流，並伴隨加熱。

熟悉了這種簡單的理論材料後，讀者一定已經大致想像了感應加熱鍋爐的裝置。實際上，它的設計相當簡單：在屏蔽和隔熱的外殼內，有一根由特殊合金製成的管道（也可以使用鋼，但特性會稍差），安裝在由介電材料製成的套管中;銅母線以線圈的形式繞在套筒上，與市電相連。

安裝後的鍋爐感應

通過兩條管道，管道切入加熱系統，因此冷卻劑將流過它。流過線圈的交流電會產生交變磁場，進而會在管道中感應出渦流。渦流將導致管壁和部分冷卻劑在盤管內的整個體積內加熱。為了更快地加熱，可以安裝幾根較小直徑的平行管來代替一根管子。

了解感應鍋爐成本的讀者當然懷疑他們的設計還有更多。畢竟，僅由一根管子和一根電線組成的熱發生器，其成本不能比加熱元件類似物高出 2.5 - 4 倍。為了使加熱足夠強烈，需要通過線圈的不是來自城市電網的頻率為50Hz的普通電流，而是高頻電流，因此感應鍋爐配備了整流器和一個逆變器。

整流器將交流電變成直流電，然後饋入逆變器——一個由一對關鍵晶體管和一個控制電路組成的電子模塊。在逆變器的輸出端，電流再次變為交流，只是頻率要高得多。這種轉換器並非在所有型號的感應鍋爐中都可用，其中一些仍以 50 Hz 的頻率運行。但是，使用高頻交流電可以顯著減小器件的尺寸。

電磁感應原理

在各種描述中，作者指出感應鍋爐與變壓器的相似之處。這是完全正確的：一個線圈扮演初級繞組的角色，而帶有冷卻劑的管道扮演著短路次級繞組的角色，同時也是一個磁路。

那麼為什麼變壓器不加熱呢？事實上，變壓器的磁路不是由單個元件組成，而是由多個相互隔離的板組成。但即使是這種措施也不能完全防止加熱。因此，例如，在空閒模式下電壓為 110 kV 的變壓器的磁路中，釋放的熱量不少於 11 kW。

設備的優點和缺點

渦流感應加熱器的“優點”很多。這是一種用於自產的簡單電路，具有更高的可靠性、高效率、相對較低的能源成本、較長的使用壽命、較低的故障概率等。

該設備的性能非常重要；這種類型的設備已成功用於冶金行業。在冷卻劑的加熱速率方面，這種類型的設備可以與傳統的電鍋爐競爭，系統中的水溫迅速達到要求的水平。

在感應鍋爐運行過程中，加熱器會輕微振動。這種振動會抖掉金屬管壁上的水垢和其他可能的污染物，因此這種設備很少需要清潔。當然，必須使用機械過濾器保護加熱系統免受這些污染物的影響。

感應線圈使用高頻渦流加熱放置在其中的金屬（管道或金屬絲），無需接觸

與水的持續接觸還可以最大限度地減少加熱器燒壞的可能性，這對於帶有加熱元件的傳統鍋爐來說是一個相當普遍的問題。儘管有振動，但鍋爐運行異常安靜；不需要在設備安裝現場進行額外的隔音。

感應鍋爐也很好，因為只要係統安裝正確，它們幾乎不會洩漏。這對於電加熱來說是非常有價值的品質，因為它消除或顯著降低了危險情況的可能性。

沒有洩漏是由於將熱能傳遞到加熱器的非接觸式方法。使用上述技術的冷卻劑幾乎可以被加熱到蒸汽狀態。

這提供了足夠的熱對流來刺激冷卻劑通過管道的有效運動。在大多數情況下，供暖系統不必配備循環泵，儘管這完全取決於特定供暖系統的功能和佈局。

有時需要循環泵。安裝設備相對容易。雖然這需要一些安裝電器和加熱管的技能。但是這種方便可靠的設備有很多缺點，也應該考慮。

例如，鍋爐不僅加熱冷卻劑，而且加熱周圍的整個工作空間。有必要為這樣的單元分配一個單獨的房間並從中移除所有異物。對於一個人來說，長時間呆在工作鍋爐附近也是不安全的。

感應加熱器需要電力才能運行。自製和工廠製造的設備都連接到家用交流電源。

該設備需要電力才能運行。在無法免費享受這種文明福利的地區，感應鍋爐將毫無用處。是的，在經常停電的地方，它會表現出低效率。

如果不小心處理設備 可能發生爆炸

如果冷卻液過熱，它會變成蒸汽。結果，系統中的壓力將急劇增加，管道根本無法承受，它們會破裂。因此，為了系統的正常運行，設備至少應配備壓力表，甚至更好——緊急停機裝置、恆溫器等。

所有這些都會顯著增加自製感應鍋爐的成本。儘管該設備被認為實際上是靜音的，但情況並非總是如此。由於各種原因，某些型號可能仍會產生一些噪音。對於自製設備，這種結果的可能性會增加。

在工廠製造和自製感應加熱器的設計中，幾乎沒有磨損部件。它們持續很長時間並且工作完美。

感應加熱器：自己動手的方案和程序

一個人的獨特之處在於，他不斷發明設備和機制，極大地促進了特定勞動或生活活動領域的工作。

為此，通常應用科學領域的最新發展。

感應加熱也不例外。最近，歸納原理在許多領域得到了廣泛的應用，這可以歸結為：

• 在冶金學中，感應加熱用於熔化金屬；
• 在某些行業，使用特殊的快速加熱爐，其操作基於感應原理；
• 在家庭領域，感應加熱器可用於烹飪、加熱水或加熱私人住宅。 （您可以在本文中了解感應加熱的特點）。

迄今為止，工業類型的感應裝置種類繁多。但這並不意味著此類設備的設計非常複雜。

最簡單的感應加熱器很可能用您自己的雙手滿足家庭需求。在本文中，我們將詳細討論感應加熱器，以及各種方法 手工製作的.

自己動手做的感應加熱裝置通常分為兩種主要類型：

• 渦流感應加熱器（簡稱VIN），主要用於熱水和家庭取暖；
• 加熱器，其設計提供使用各種類型的電子零件和組件。

渦流感應加熱器（VIN）由以下結構部件組成：

• 將普通電轉化為高頻電流的裝置；
• 電感器，是一種產生磁場的變壓器；
• 位於感應器內部的熱交換器或加熱元件。

VIN的工作原理包括以下步驟：

• 轉換器將高頻電流傳輸到電感器，電感器以銅線圓柱體的形式呈現；
• 感應器形成一個電磁場，引起渦流的出現；
• 位於感應器內部的熱交換器在這些渦流的影響下加熱，因此冷卻劑也加熱，然後以這種形式進入加熱系統。

專家提示：由於感應線圈被認為是此類加熱器中最重要的元件，因此必須非常謹慎地處理其製造：銅線必須整齊地纏繞在塑料管上。匝數必須至少為 100。

從描述中可以看出，VIN的設計還不夠複雜，親手製作一個渦流加熱器是安全的。

瘋狂的手

儘管有大量錯誤信息，但歸納計劃本身在生活中是有道理的。膨脹的市場價值很自然地導致了製造感應的想法 自己動手加熱鍋爐.怎麼做？

框架

它應該是：

• 電介質。
• 足夠強大。
• 允許將其密封連接到加熱電路。

最簡單、最明顯的解決方案是直徑為 40 毫米的聚丙烯管。理想情況下，使用纖維增強材料將對船體的強度質量產生非常積極的影響。

纖維增強聚丙烯管。

繞組

為了將通電時發熱的電感器與熱塑性聚丙烯隔離開來，最好在外殼上粘貼幾條textolite條。粘什麼？最簡單、最明顯的解決方案是矽酮密封膠：它對塑料的附著力可以接受，並且可以很好地耐受適度的熱量。

線圈本身用直徑約1.5毫米（截面2.25平方毫米）的銅漆包線纏繞。繞組總長度應為10-15米。最好使用具有較小恆定間隙的線圈。

線圈纏繞在 textolite 上。

核

應該是什麼？

• 導電。電介質中不會感應出渦流。
• 鐵磁。抗磁體不會與電磁場相互作用。
• 防鏽的。封閉加熱迴路中的腐蝕顯然對我們沒有用處。

以下是一些可能的解決方案。

• 將螺旋鑽緊緊地安裝在管道中。沿著其中的凹槽移動，水將帶走最大的熱量。
• 切碎的不銹鋼絲。這不是很方便，因為臨時鍋爐必須用金屬網在兩側進行限制。
• 刺猬由鎳鉻合金絲捲起，緊緊地插入管道。
• 最後，最簡單的說明：以同樣的方式，可以將用於餐具的金屬（不銹鋼）毛巾放入管道中。

由不銹鋼刨花製成的毛巾很可能成為鍋爐的加熱元件。

在芯子就位後，鍋爐的兩側都配有直徑為 40 毫米的聚丙烯到 DU20 或 DU25 螺紋的適配器​​。它們不會讓核心脫落，並允許鍋爐安裝在任何電路中，使連接可折疊。

電源轉換器

如果我們簡單地將我們纏繞的電感連接到插座會發生什麼？

讓我們做一個簡單的計算。

• +20C 時銅導體的電阻率為 0.175 Ohm*mm2/m。
• 橫截面為 2.25 毫米，長度為 10 米，線圈的總電阻將為 0.175 / 2.25 * 10 \u003d 0.7 歐姆。
• 因此，當嚮導體施加 220 伏電壓時，將有 220 / 0.7 \u003d 314 A 的電流流過它。

結果有點可預測：當施加比計算出的電流高 10 倍以上的電流時，我們的導體將簡單地熔化。

顯而易見的解決方案是降低電源電壓。轉換器必須足夠強大以提供至少 2.5 - 3 千瓦的功率。

這種功率的現成轉換器可以是具有電流控制的焊接逆變器。調節不僅可以防止繞組過熱，還可以讓您順利調節加熱鍋爐的有效功率。逆變器輸出電壓為 80 伏時，繞組溫度的最大安全功率約為 2 kW。

對於我們的目的，最便宜的設備是合適的：電流要求不會超過 30 安培。

用自己的雙手製作可以長時間燃燒的固體燃料鍋爐

在開始組裝鍋爐時，表演者必須具備鎖匠、焊工和電工的技能，才能安全地完成生產和安裝過程。他必須有防護設備和預先準備好的材料、工具和裝置。

繪畫

固體燃料鍋爐圖紙

後 如何選擇鍋爐類型？，您將需要準確地繪製零件圖。如果師傅有一定的知識和繪畫功底，可以獨立完成，也可以找有為私家安裝過類似采暖鍋爐的朋友拿來，或者從網上下載。今天，該網絡有足夠的選擇來驗證其自己製造的固體燃料鍋爐的設計。

也許這樣的圖紙必鬚根據可用的消耗品最終確定，特別是在外殼和熱交換器的製造方面。需要節省的主要是金屬的估計厚度，最小允許尺寸，熱交換器的受熱面，煙氣出口孔的直徑，以便鍋爐不會提前燒毀時間。

材料

在製作鍋爐之前，先準備好一個工作場所，通常是一個車間，裡面存放著必要的材料。要製作固體燃料鍋爐，您將需要以下消耗品：

• 主體、管道或使用過的氣瓶的鋼板厚度超過 5 毫米；
• 用於燃料供應的 5 毫米不銹鋼板；
• 鋼角，尺寸根據圖紙；
• 爐排、鋼或鑄鐵；
• 水管，用於高溫，根據圖紙的直徑；
• 灰槃門；
• 電線、五金件和電極；
• 空氣阻尼器或氣流調節器。

工具

大師將需要大量工具：

• 帶防護設備的焊工工作服；
• 焊接逆變機；
• 帶金屬盤的磨床；
• 帶金屬鑽頭的電鑽；
• 一套鎖匠工具；
• 一套測量工具。

我們用自己的雙手製作鍋爐

完成語料庫 長效固體燃料鍋爐 燃燒時，我選擇了一個舊的氣瓶，將其徹底清洗乾淨，以清除氣體殘留物，如果有任何疑問，我建議在燃氣服務中購買已經準備好的氣瓶。

進一步在圓柱體上切斷其彎曲下方的上部。準備好主體後，根據以下說明製作鍋爐：

1. 我從一塊 5 毫米的不銹鋼板上切出一個圓，直徑比機身的內徑小 20 毫米，這樣它以後就可以沿著它自由移動，推進燃料。
2. 在所得片材的中間，我用取芯鑽鑽了一個 100 毫米的孔。
3. 在這個孔上，我焊接了一根直徑合適的管子，管子高出鍋爐本體 100 毫米。仔細執行接縫，使它們密閉且整潔。如果效果不好，您可以使用研磨機或銼刀對其進行處理。因此，將製成活塞形式的結構，該結構在其自身重量的作用下將燃料沿燃燒室向下移動。
4. 4 個金屬角焊接到活塞底部，形成空氣通道，將空氣供應到燃燒口。
5. 我又剪了一個圓圈，但現在它比身體大5厘米，在中間我為活塞剪了一個100毫米的孔，這部分將用作鍋爐蓋。它裝在活塞上，氣密地關閉鍋爐主體，從而形成燃燒室。
6. 頂部的管道配備了一個阻尼器，用於調節空氣供應量。
7. 蓋子的邊緣用銼刀仔細處理。
8. 我焊接了用於移動到鍋爐主體的特殊手柄，以及從金屬角到主體底部的腿。
9. 在機箱底部，我為灰槃門切出一個位置並將其安裝在鉸鏈上。
10. 煙囪由直徑為 100 毫米的管道焊接在鍋爐的上部。
11. 在放置鍋爐之前，必須將其放置在平坦的混凝土或瓷磚表面上，並通過燃氣部分連接到煙囪。

鍋爐安裝和使用的重要注意事項

感應加熱器

自製感應鍋爐非常容易組裝、安裝和操作。但是，在您開始使用這種取暖器之前，您需要了解一些重要的規則，即：

• 自製感應加熱裝置僅適用於封閉式加熱系統，其中空氣循環由泵提供；封閉式加熱系統
• 與所考慮的鍋爐一起工作的加熱系統的佈線必須由塑料或丙烯管製成； 用於加熱的塑料管
• 為防止各種故障的發生，請不要將加熱器安裝在最近的表面上，而是在一定距離處 - 距離牆壁至少 30 厘米，距離天花板和地板 80-90 厘米。

強烈建議為鍋爐噴嘴配備一個鼓風閥。通過這個簡單的裝置，如有必要，您可以清除系統中的多餘空氣，使壓力正常化並確保最佳操作條件。

止回閥

因此，借助簡單的工具，您可以使用廉價的材料組裝一個完整的裝置，以實現高效的空間加熱和水加熱。遵循說明，記住特別建議，很快您就可以在自己的家中享受溫暖。

設備選擇規則

選擇感應鍋爐型號時，主要標準是其 加熱室的功率和特性.假設供暖 10 平方米。 m. 天花板高度不超過 3 米，需要 1 kW。

因此，將加熱室的面積除以 10 就足夠了，因此，將獲得電鍋爐所需的標稱功率。例如，對於 100 平方米的房子。 m. 必需的 感應加熱器 10 kW.

如果不希望以高精度計算所需的鍋爐功率，您可以使用簡化版本。據他介紹，感應鍋爐的容量只有 3-4 千瓦能夠加熱一個面積為 30-40平方米

為了不為不必要的電力多付錢，也不至於因缺電而凍結，有必要評估房屋或其他物體的具體特性，包括牆體材料、窗戶面積、保溫材料等，並選擇加熱設備基於這些數據。

向賣家詢問功率因數，即所選型號的有功功率與總功率之比，並沒有什麼壞處。該指標稱為餘弦 phi (Cos φ)，以伏安為單位進行測量。它有助於確定消耗的電量中有多少直接用於加熱冷卻劑，以及用於產生磁場的電量。

功率因數值在0到1的範圍內。對於設計良好的感應鍋爐，Cos φ為0.97-0.98 kVA，這被認為是一個很好的指標，因為幾乎所有消耗的電力都花在了加熱上工作流體。

多種型號允許您選擇用作主要或備用熱源的選項。在 380 V 電壓下運行的強大鍋爐能夠獨立加熱房屋、大型商業和工業設施。

對於在鄉村或車庫中操作，您可以自己動手製作一個有效的感應鍋爐。有詳細指導 用於組裝有用的自製產品 下一篇文章會介紹。

變頻加熱鍋爐的品種

電動雙迴路鍋爐 供水和家庭供暖

有兩種類型的變頻加熱設備 - 工業和家用。工業鍋爐的尺寸令人印象深刻，因為裡面有容積式熱交換器。此外，它們中的電流轉換系統相當複雜。這同樣適用於圓柱形繞組。所有這些都為設備提供了強大的動力，並有可能將其用於工業用途和空間加熱。在選擇功率時，考慮到1千瓦的熱能足以加熱2立方米的工業廠房。

家用變頻鍋爐專為私人住宅供暖而設計。它們配備了一個環形線圈，既可以通過公共網絡供電，也可以通過不間斷電源供電。家用單元的尺寸更緊湊，成本更低。在選擇鍋爐的功率方面，他們遵循的規則是，1 kW 的熱能足以加熱 10 m² 的高度不超過 3 米的房間。

來自焊接逆變器的感應爐 - 一種用於熔化金屬和加熱加熱系統中的冷卻劑的裝置

在許多方面將這種感應設備用作金屬熔煉爐的想法使其可以用作小房間的加熱鍋爐。

此應用程序的優點是：

• 與金屬熔化不同，在不斷循環的冷卻劑存在的情況下，系統不會過熱；
• 電磁場中的持續振動不允許沉積物沉積在加熱室的壁上，從而使管腔變窄；
• 原理圖不帶墊圈和聯軸器的螺紋連接，消除了洩漏的可能性；
• 與其他類型的加熱鍋爐不同，安裝幾乎是無聲的；
• 安裝本身，無需傳統加熱元件，使用壽命更長，可靠性高；
• 沒有燃燒產物的排放，燃料燃燒產物中毒的風險降低到零。

使用感應爐從逆變焊機製造空間加熱​​設備的過程的實際組成部分包括以下步驟。

• 閥體製造選用厚壁塑料管，設計用於高溫高壓管道；
• 為了使金屬填充物始終在加熱器腔內，製作了兩個帶網孔的蓋子，以使填充物不會從其中掉出。
• 選用直徑5-8毫米的鋼絲作為填充料，切成50-70毫米長的小塊。
• 管體充滿電線並連接到系統。

本裝置的工作原理如下：

• 一個由直徑為 2-3 毫米、匝數為 90-110 的銅線製成的電感器從塑料管安裝在外殼外部；
• 身體充滿了冷卻劑；
• 當逆變器開啟時，電流流向電感；
• 在電感線圈中形成渦流，開始作用於外殼內部金屬的晶格；
• 金屬絲片開始升溫並加熱冷卻液；
• 加熱後的冷卻劑流動開始移動，加熱的冷卻劑被冷的冷卻劑取代。

這種在實際執行中基於感應加熱元件的加熱系統的示意圖有一個明顯的缺點——必須不斷地通過壓力推動冷卻劑通過。為此，系統中必須包含一個循環泵。此外，建議安裝一個額外的溫度傳感器，這將允許您控製冷卻液並保護 過熱鍋爐.

內部設備

在結構上，感應電加熱鍋爐是一個封裝在焊接金屬外殼中的變壓器。外殼下面是隔熱層。線圈位於單獨的隔間中，與工作空間密封隔離。這種放置是安全的，因為它完全消除了與冷卻劑的接觸。鐵芯由帶有環形繞組的細鋼管組成。

請注意，感應滾刀加熱鍋爐沒有加熱元件，這與配備加熱元件的傳統熱發生器有根本的不同。其設計特點確保供暖系統在很長一段時間內不間斷、高效運行。

如何自己組裝感應鍋爐

加熱設備的現代市場代表了用於家用和工業用途的大量不同型號的感應加熱器。儘管如今此類設備尚未達到在供暖系統中廣泛使用的水平，但其成本很高。 家用鍋爐價格 從 25,000 盧布開始，工業產品 - 從 100,000 盧布開始。

為了省錢，做 感應加熱器可以 手。即使是非專業人士也可以做這樣的工作。

帶有焊接逆變器和塑料管的設備

用於組裝的所有材料和組件都是可用的，並且通常在手邊。為此需要什麼：

• 線材或不銹鋼絲（直徑達0.7厘米）；
• 銅線；
• 金屬網格；
• 用於加熱器主體的帶有厚壁的塑料管的碎片（內徑 5 厘米）；
• 焊接機;
• 用於將鍋爐安裝到供暖系統的適配器；
• 工具;
• 泵使水循環。

不銹鋼絲 鋼應切成0.5-0.7厘米長的小塊，用它們塞緊塑料管，並在兩側封閉。它不應該有可用空間。金屬網安裝在管的底部，可讓您將鋼顆粒保持在內部。

接下來，您應該製作主要的加熱組件 - 感應線圈。 銅管纏繞在塑料管上。 金屬絲。必須在彼此相同的距離處至少進行 100 次整齊的轉彎。然後將感應線圈連接到單獨的加熱系統。鍋爐安裝在管道的任何部分。要抽水，您需要建造一個水泵。

自製設備通過外部銅繞組連接到逆變器。強制的 電氣和隔熱工作 鍋爐。所有開放區域都覆蓋有特殊材料。玄武岩棉用於絕緣。這對於在不向空氣中損失熱能的情況下加熱管道是必要的。

帶變壓器的裝置

此選項比前一個選項更容易組裝。你需要自己動手：

• 可安裝的三相變壓器；
• 焊接機;
• 銅繞組。

有必要將管道一個插入另一個，焊接。截面設計應該類似於甜甜圈的形狀。它同時執行兩項任務——加熱元件和導體。然後將加熱器外殼用銅線包裹並連接到變壓器。為了防止運行過程中的熱量損失，可以在鍋爐上安裝一個保護罩。

感應加熱是標準加熱系統的良好替代品。其效率約為97%。這種系統經濟，可在任何液體上運行，安靜運行，不排放有害物質。

如果遵守組裝規則，鍋爐可以安全運行。它們很耐用。但是，如果任何元素變得無法使用，更換它並不困難。所有材料都易於更換和使用。