Induktionsvärmare (panna) - anordning och funktionsprincip

Induktionsvärmarens anordning och funktion

Förenklad induktionsvärmare består av tre komponenter:

• generator (1);
• induktor (2);
• kärna (3).

En ledande (metall, grafit) stav placeras i en spole som består av ett visst antal varv hos en ledare med ett visst tvärsnittsområde utan direkt kontakt med den, varefter en spänning appliceras på spolens kontakter från generator. Ett elektromagnetiskt fält bildas runt spolens varv, under påverkan av vilka Foucault virvelströmmar uppstår i stången och värmer kärnan. Således sker ingen värmeöverföring till kärnan, värme genereras av den oberoende under påverkan av strömmar som flyter i den och kan överföras med hjälp av ett kylvätska. Stångens temperatur stiger inte samtidigt under hela massan utan från ytskikten till centrum, beroende på värmekonduktiviteten hos kärnmaterialet. Samtidigt minskar frekvensen för växelströmmen djupet för induktiv uppvärmning, men ökar dess intensitet. Särskilt anmärkningsvärt är det faktum att spolen runt kärnan förblir praktiskt taget kall under drift.

Denna process ser ut så här:

Användningsområden

Inom industrin används induktionsvärmare för följande komplexa processer:

• smältning av ultrarent metall (producerat i kanal - kontaktfria induktionsugnar);
• böjning av stålrör med stor diameter;

  

• ythärdning av stålprodukter (konstruktionsdelar, delar till mekanismer för överföring av verktygsmaskiner etc.);
• värmebehandling av små delar av komplex konfiguration;

  

I vardagen används induktionsvärmeenheter också i stor utsträckning. Områden för deras ansökan:

• hushålls autonoma värmesystem (för sommarstugor, lägenheter, privata hus);
• induktionshällar och köksplattor;
• smältdegelugnar för smältning av hushållsmetaller;
• smycken hantverk.

Eftersom huvudämnet i artikeln är en induktionsvärmare, kommer vi att detalj i detalj på en värmepanna, som baseras på idén om induktiv uppvärmning av ett kylvätska.

Induktionsvärmare - värmepanna

Sedan dess, när husägare började installera autonoma värmesystem i sina hem, är frågan om effektiviteten hos värmepannor för dem fortfarande en av de viktigaste. Enligt denna indikator, åtminstone bland enheter som genererar värme från el, är induktionsvärmepannor i ledningen. Samtidigt tillåter deras kraft, som inte är jämförbar med samma parameter för en sådan enhet som en baseboardvärmare, användning av enheter som den huvudsakliga metoden för uppvärmning i stora rum.

Induktionsvärmepannor består av två kretsar - primära (elektromagnetiska) och sekundära (värmeväxlingsrör). Den första kretsen, som består av en spänningsomvandlare och en värmegenerator med en induktionsvärmare, skapar ett elektromagnetiskt fält, virvelströmmar och genererar värme. Den andra kretsen, som inkluderar en värmeväxlare med ett rörsystem, överför denna värme genom kylvätskans cirkulation till värmeanläggningens värmeelement. Rent vatten eller med tillsatser används som värmebärare.

Förutom dessa två kretsar inkluderar värmesystemet automatisering, som ansvarar för driften av enskilda enheter i enheten.

Moderna induktionsvärmepannor installeras endast i en sluten värmeväxlarkrets, som har en expansionsbehållare av membrantyp och en tvångscirkulationspump i sin design. Användningen av en cirkulationspump är ett påtvingat mått och beror på kylvätskans lilla volym vid hög värmeintensitet hos värmeväxlaren. Möjligheten till naturlig cirkulation i ett sådant system är utesluten - utan pump kokar vatten innan det börjar röra sig genom rören.

Viktig! Induktionspannan måste alltid vara jordad. Dessutom måste värmemedelsfördelningskretsen installeras från plaströr av säkerhetsskäl vid installation av värmesystemet, eller så måste värmeenheten isoleras från stålkretsen genom att infoga polypropenbeslag.

Induktionsvärmepannor klassificeras på samma sätt som andra eluppvärmningsenheter - när det gäller effekt, design, parametrar för förbrukad el. Men dessa enheter har också en klassificering enligt den elektriska delens konstruktiva lösning.

Varianter av induktionspannor

Det finns följande typer av värmepannor av induktionstyp, som betecknas både av driftsprincipen och av tillverkarens varumärke:

• SAV är en typ och samtidigt ett varumärke för nya generationens pannor med en kapacitet på 2,5 till 100 kW, tillverkade i Ryssland sedan 2007;
• VIN - förkortningen är inte bara en förkortning för namnet på typen av induktionsanordningar (virvelinduktionsvärmare) utan också det patenterade namnet på pannorna som produceras av Izhevsk.

Induktionsvärmare SAV

Drift av SAV-enheter kräver inte användning av en växelriktare; en ström på 50 Hz matas till induktorn. Det elektromagnetiska fältet som induceras av primärlindningen orsakar bildandet av virvelströmmar i sekundärlindningen, vars roll i pannor av denna typ spelas av en sektion av en sluten krets av rör med kylvätska. Denna del av röret - sekundärlindningen värms intensivt under påverkan av Foucault-strömmar och överför värme till kylvätskan, som tvingas cirkuleras i värmesystemet med en cirkulationspump.

Uppläggningen av värmesystemet utförs med hjälp av radiatorer eller på ett labyrint sätt, som påminner om sockeluppvärmning, för att öka den totala ytan av rörens yttre yta (värmeöverföring) - värmekretsen, bör inte vara minimal i längd.

SAV-pannor produceras under spänningen 220V och 380V. De använder vatten (i ren form eller med frostskyddsmedel) som kylvätska, liksom frostskyddsmedel. Det tar ungefär 5-20 minuter för enheten att nå full driftskapacitet (beroende på kylvätskans volym), effektiviteten för värmarna för sådana enheter är minst 98%. För effektiv uppvärmning av lokaler upp till 30 kvm M. en induktionsanordning med en kapacitet på 2,5 kW räcker, vars köp, komplett med automatiserings- och styrsystem, kommer att kosta cirka 30 tusen rubel.

VIN-värmeenheter

Pannor av denna typ är mer avancerade när det gäller drift och design, vilket naturligtvis påverkar deras kostnad. För drift av VIN-enheter krävs en växelriktare - en enhet för att öka frekvensen för den inkommande strömmen. Den högfrekventa strömmen orsakar bildandet av ett elektromagnetiskt fält med hög intensitet, vilket i sin tur orsakar uppkomsten av kraftigare virvelströmmar i sekundärlindningen. Dessutom är värmeväxlaren och pannkroppen tillverkade av ferromagnetiska legeringar med eget magnetfält. Resultatet av alla dessa processer är en hög intensitet för uppvärmning av värmeväxlaren och naturligtvis värmebäraren.

En VIN-enhet med en kapacitet på 3 kW räcker för att värma ett rum med en yta på 35-40 kvadratmeter.(beroende på klimatförhållanden och kvaliteten på värmeisolering av externa byggnadsstrukturer).

På grund av sin högre produktivitet kan VIN-enheter inte bara användas i värmesystem för bostäder utan också för varmvattenförsörjning. För att göra detta skärs ytterligare lagringstankar utrustade med skyddsautomation i kylvätskekretsen, vars kapacitet beräknas beroende på antalet varmvattenintagspunkter. Dessa behållare är försedda med varmt vatten genom att cirkulera det i ett system med direktflödesuppvärmning av en induktionsvärmare.

VIN-varmvattenberedare

Enhetens hjärta är en spole som består av ett stort antal varv av isolerad tråd och placerad vertikalt i en cylindrisk kropp i form av ett kärl. En metallstång sätts in i spolen. Lådan är hermetiskt tillsluten uppe och nere med svetsade lock, anslutningar för anslutning till elnätet tas ut. En kall kylvätska kommer in i kärlet genom det nedre grenröret, som fyller hela utrymmet inuti kroppen. Vattnet som värms upp till önskad temperatur går in i värmesystemet genom det övre grenröret.

Värmekrets värmebärare

På grund av sin design arbetar värmegeneratorn ständigt med full kapacitet när den är ansluten till nätverket, eftersom det är irrationellt att förse värmesystemet med ytterligare spänningsregleringsanordningar. Det är mycket lättare att använda cyklisk uppvärmning och aktivera automatisk avstängning / avstängning med en vattentemperatursensor. Det är bara nödvändigt att ställa in önskad temperatur på fjärrelektronikens display och det värmer kylvätskan till denna temperatur och stänger av varmvatteninduktionselementet när det nås. När tiden har gått och vattnet har svalnat några grader, kommer automatiseringen att slå på värmen igen, denna cykel kommer att upprepas ständigt.

Eftersom lindningen av värmegeneratorn ger en enfasanslutning med en matningsspänning på 220 V, produceras inte värmeenheter av induktionstyp med hög effekt. Anledningen är att strömmen i kretsen är för hög (över 50 ampere), det kommer att behöva läggas kablar med stort tvärsnitt, vilket i sig är mycket dyrt. För att öka effekten är det tillräckligt att stänga tre vattenuppvärmningsinstallationer i en kaskad och applicera en trefasanslutning med en matningsspänning på 380 V. Anslut en separat fas till varje enhet i kaskaden, bilden visar ett liknande exempel på drift av induktionsuppvärmning.

Uppvärmning med induktionspannor

Designfunktioner för värmare av typen "Sibtekhnomash" Med samma effekt som elektromagnetisk induktion utvecklar och tillverkar ett annat företag vattenuppvärmningsanordningar med en något annorlunda design, vilket förtjänar uppmärksamhet. Faktum är att det elektriska fältet som skapas av flervalsspolen har en rumslig form och sprider sig från den i alla riktningar. Om kylvätskan passerar inuti spolen i VIN-enheter, så tillhandahåller Sibtekhnomash-induktionspannan en spiralvärmeväxlare placerad utanför lindningen, som visas i figuren.

Lindningen skapar ett alternerande elektriskt fält runt sig själv, virvelströmmar värmer upp värmeväxlarrörets varv, där vatten rör sig. Spolspolar monteras i en kaskad av tre delar och fästs på en gemensam ram. Var och en av dem är ansluten till en separat fas, matningsspänningen är 380 V. Sibtekhnomash-designen har flera fördelar:

• induktionsvärmare har en separat hopfällbar design;
• i området för det elektriska fältet finns det ett ökat område av uppvärmningsytan och en större mängd vatten på grund av spiralkretsen, vilket ökar uppvärmningshastigheten;
• värmeväxlarledningar finns tillgängliga för spolning och underhåll.

Exempel på anslutning av en induktionspanna

Trots skillnaderna i värmegeneratorns design är effektiviteten i dess drift 98%, eftersom i värmare av typen "VIN" deklareras detta effektivitetsvärde av tillverkaren själv. Enheternas hållbarhet bestäms i båda fallen av spolarnas funktionsduglighet, eller snarare av livslängden för lindningen och den elektriska isoleringen, denna indikator ställs in av tillverkare inom 30 år.

Utvärdering av marknadsföringsanspråk

Induktionsvärmepannor har många fördelar, ofta utan argument. Låt oss lista dessa egenskaper och ge en bedömning av i vilken utsträckning uttalandena motsvarar det faktum:

Lönsamhet

Påstående

Elförbrukningen med induktionspannor är 20-30% mindre än andra elektriska värmare.

Faktum

Alla elektriska värmeapparater som inte utför mekaniskt arbete omvandlar 100% av den elektriska strömens energi till värme, deras effektivitet är alltid under 100%, men skiljer sig i storlek för olika enheter under olika förhållanden. För att generera 1 kW termisk energi är det nödvändigt att spendera mer än 1 kW elektricitet, men hur mycket mer beror på parametrarna för avledningsmediet. Inuti pannan är naturligtvis också förluster närvarande - till exempel för uppvärmning av spolen, eftersom något ledarmaterial har motstånd, men alla dessa förluster förblir inne i rummet

Viktig! Gamla mätare (bakelit) kommer att registrera en lägre (1,6 - 1,8 gånger) elförbrukning än moderna elektroniska, eftersom de inte är utformade för att ta hänsyn till den induktiva pannornas reaktiva effekt.

Kanske beror detta på uttalandet om effektiviteten hos induktionspannor.

Varaktighet

Påstående

Hög tillförlitlighet och lång livslängd för utrustningen - över 25 år.

Faktum

Frånvaron av rörliga delar utesluter faktiskt mekaniskt slitage på induktionspannor. Men värmesystemet med en VIN-enhet innehåller en cirkulationspump, vars resurs är mycket mer blygsam. Dessutom innehåller styr- och automatiseringssystemet mekanismer som också består av många komponenter som är föremål för slitage.

Kärnan i en induktionsvärmare arbetar under konstant cyklisk uppvärmning och kylning, temperaturdeformationer, som också är en negativ faktor. Därför är det en överdrift att kalla resursen för induktionspannor nästan obegränsad. Det är dock faktiskt flera gånger högre än värmeelement.

Överensstämmelse av egenskaper under hela livslängden

Påstående

Frånvaron av skalbildning på rörens inre yta garanterar konstant värme- och värmeväxlares effektivitet.

Faktum

Skala är avsättning av salter i vatten (värmeöverföringsvätska). Mängden av dessa föroreningar i en begränsad volym av kylvätskan är också begränsad och liten, därför är skalans effekt på värmarens effektivitet obetydlig. Och i en induktionspanna är sekundärlindningen nästan konstant vibrerad och ingen skalbildning uppträder alls. Så uttalandet är korrekt, bara dess betydelse är överdriven.

Ljudlöshet

Påstående

Driften av induktionsvärmepannor är tyst, vilket skiljer dem från andra elektriska värmare.

Faktum

Uttalandet är sant, men - alla pannor på el brusar inte under drift, eftersom akustiska vågor inte kommer in i svängningsområdet. Endast cirkulationspumpen kan göra ljud, men om du vill kan du välja en modell av tyst handling.

Kompakthet

Påstående

Induktionspannor är kompakta, vilket är praktiskt när man väljer en plats för installationen.

Faktum

Detta är faktiskt fallet om du inte använder en kaskad av induktionspannor och inte installerar mellanbehållare i närvaro av flera varmvattenintagspunkter i varmvattenförsörjningssystemet, eftersom en induktionsvärmare i stort sett är en liten bit av rör med en lindning.

Säkerhet

Påstående

Enhetens säkerhet är absolut.

Faktum

Det finns inga helt säkra elektriska värmare. När man använder induktionsanordningar utesluts inte risken för kylmediumläckage från systemet, och den elektromagnetiska fältgeneratorn kommer att fortsätta att fungera och systemet med tomma rör värms upp. För att förhindra att en sådan situation uppstår finns en automatisk avstängningsanordning i pannkonstruktionen, men den kan också misslyckas.

Därför är induktionsvärmare, som överträffar konkurrenter i vissa säkerhetskriterier, inte helt säkra.

Fördelar med geotermisk uppvärmning

Fördelar geotermiska systemet.

Stora besparingar

o Markvärmepumpar har en effektivitet 5 gånger högre än i traditionella värmesystem och varmvattenproduktionanvänder fossila bränslen eller el.

o Deras användbara effekt är 400% högre, för att kunna leverera 4 eller 5 kW värme till ett hus behöver de bara 1 kW el.

o Därför förvandlas jordens tarmar till vår huvudsakliga energikälla, och denna energi är helt fri, dvs. de månatliga besparingarna återspeglas påtagligt i våra fakturor.

Priser för geotermisk uppvärmning, underhåll med LLC "House of Your Dream" kan hittas genom att kontakta oss, ring idag.

Lokal resurs

o Du behöver inte längre oroa dig för tillgången och priset på fossila bränslen. Energiförsörjningen för din eldstad garanteras var som helst i din egen trädgård.

o Integrerat luftkonditioneringssystem

o Markvärmepumpar ge dig värme på vintern, kyla på sommaren och varmt vatten året runt. De där. en enda enhet ger dig ett komplett luftkonditioneringssystem.

· Säkerhet.

Det faktum att det inte behövs mer gas eller en tank för dieselbränsle eller något annat farligt ämne eliminerar helt den potentiella risken med dessa produkter. Såsom risk för berusning, dålig lukt, kontaminering och till och med explosioner på grund av eventuella läckor.

Minimalt underhåll och lång livslängd

o Även om det verkar innovativt, används den teknik som används i geotermiska värmepumpar, allmänt känd och helt pålitlig.

o Från installationstidpunkten och idrifttagningen av din installation är ditt enda intresse att njuta av en behaglig temperatur i ditt hem hela dagen.

Ingen eld eller rök

Visuell estetik störs inte

Alla objekt värmepump är belägna under jord eller inne i ditt hem, så den visuella estetiken äventyras inte.

· Oberoende från utomhustemperaturen.

Nackdelar med induktionsvärmare

• Den höga kostnaden för enheter.
• Betydande vikt och kompakthet.
• Förekomsten av en påverkningsfaktor för det elektromagnetiska fältet på kroppen och enheterna.

Låt oss överväga den sista punkten mer detaljerat.

Det elektromagnetiska fältet påverkar levande organismer på ungefär samma sätt som mat i en mikrovågsugn - värmer dem till ett visst djup och detta kan få konsekvenser. Intensiteten av fältets påverkan, inklusive på en person, bestäms av en sådan indikator som energiflödestätheten (PES), som växer med en ökning av frekvensen för strömmen som matas till primärlindningen. Vid manövrering av induktionsvärmare är det nödvändigt att följa hygiennormen för gränsvärdet för PES, som är fastställt i SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96, beror på varaktigheten för fältexponeringen och är till exempel , för en 8-timmars exponering - 25 μW / kvm, en timme - 200 μW / kvm.

Dessutom påverkar strålning från induktorn negativ elektronik och radioutrustning i närheten, vilket stör störningen.

Viktig! För att skydda dig mot effekterna av det elektromagnetiska fältet kan du stänga pannan med ett finmaskigt (1x1, 2x2 mm) metallnät (Faraday-bur) som inte är i kontakt med pannkroppen och är jordad.

Driftsregler

Säker drift av induktionsvärmepannor, som alla andra tekniska anordningar, säkerställs genom att följa ett antal regler för både installation och användning efter installation:

• Pannan måste jordas.
• Avståndet från enheten till väggarna på sidorna ska vara minst 30 cm, från pannans bottenpunkt till golvet - 80 cm, från toppunkten till taket - 80 cm.
• Induktionspannor installeras endast i en sluten krets med en expansionsbehållare av membrantyp.
• Systemet bör innehålla ett block av säkerhetsanordningar (manometer, luftventil, övertrycksventil, avstängningssystem för övertemperatur).

DIY-tillverkning

Kombinerade pannor för uppvärmning med ved och el

Att göra en induktionsvärmepanna med egna händer är inte svårt, för detta måste du ha tillräckligt med material och minimala färdigheter i att arbeta med elektrisk utrustning. Instruktioner för tillverkning av en sådan anordning inkluderar ett antal sekventiella punkter:

1. Val av material som kommer att värmas upp. För detta används trådbitar av stål eller trådstång. Dessutom överstiger inte den valsade produktens diameter 7 millimeter och segmentets längd är 5 centimeter.
2. Pannkroppen fungerar som både induktansspolens bas och den del av rörledningen genom vilken kylvätskan passerar. För tillverkningen av fodralet används plaströr.
3. Installation av enheten i värmekretsen utförs med hjälp av adaptrar. Kall värmebärare tillförs genom dem och det uppvärmda mediet släpps ut.
4. Plaströrets botten läggs ut med ett metallnät.
5. Vidare hälls trådbitar i röret i en sådan mängd som helt fyller kroppens insida.
6. Därefter är apparatens övre del igensatt.
7. Nästa steg är att linda cirka 90 varv emaljerad koppartråd på kroppen. Denna spole är huvuddelen av uppvärmningsanordningen.
8. Efter uppsamling av spolen är det möjligt att ansluta utrustningen till värmekretsen. För att göra detta måste du ta bort en del av röret och montera induktorn med hjälp av adaptrar.
9. Därefter måste du ansluta spolen till elnätet med en högfrekvent växelriktare.

Detta system anses vara ett av de enklaste. Användningen hjälper till att säkerställa högkvalitativ uppvärmning av rummet och installationen tar inte mycket tid.

Det finns också mer komplexa system för tillverkning av sådana induktionssystem, men deras implementering hemma kräver speciella färdigheter och mer utrustning.

Granskning av kända tillverkare

• Edison - induktionsvärmare med en kapacitet på 4,7 till 500 kW, producerade av Novosibirsk, för hushålls- och industribehov;

  

• Miratron - produkter från den ryska tillverkaren av induktionsuppvärmningsutrustning NPK Miratron för hushållsbruk, kännetecknas av en avancerad design som gör det möjligt att använda utrustningen utan att skada det inre av rummet;

  

• Teco-House - induktionsvärmepannor med ett unikt styrsystem, producerat av det ukrainska företaget med samma namn enligt EU: s och Ryska federationens standarder.

Populära modeller från butiken

WXJR-B6 induktionsvattenberedare med en maximal effekt på upp till fem kilowatt använder metoden för att värma en vätska från magnetens fält i en spole. Enheten har en rektangulär form och har dimensioner på 270 x 200 x 68 mm; den förbrukar el ekonomiskt. Utloppet producerar en konstant vattenström uppvärmd till 60 ° C. Den bearbetar från 6 till 11 liter per minut, driftstiden är inte begränsad, den används för stora bad och pooler med en volym på cirka 1 000 liter.

Den högfrekventa varmvattenberedaren VIN 7 är tillverkad för uppvärmning av vatten eller arbete i värmesystemet i ett hus med en intern volym på upp till 350 kubikmeter. Effektgränsen vid gränsen är 7 kW, utrustningen drivs från ett 220 V. nätverk. Enheten är rund i form med en höjd på 615 mm och en diameter på 13 mm utanför. Inlopps- och utloppsrör med en diameter på 20 mm. Värmer effektivt en stor mängd vatten per minut, uteffekten är 5 000 900 kcal per timme.

Induktionsanordningen Edison 4.7 för uppvärmning av vätska i vattenförsörjnings- och värmesystemet producerar 3 000 950 kcal per timme och förbrukar 4,7 kW. Anslutning till hushållens strömförsörjning är möjlig. Den används för byggnader med en intern volym på upp till 240 kubikmeter. Satsen innehåller startutrustning, temperatur- och nivåsensorer, ett kontrollskåp. Tillverkare talar om tillförlitlig prestanda under en 30-årsperiod.