Chauffage par induction : des circuits simples à réaliser soi-même. Comment fabriquer un radiateur à induction de vos propres mains selon le schéma
Les appareils de chauffage dont le principe de fonctionnement est basé sur le chauffage par induction sont appelés radiateurs à induction. Ils sont utilisés à la fois dans l'industrie et dans la vie quotidienne, et dans l'industrie, l'importance de leur utilisation ne peut guère être surestimée.
Examinons de plus près ces appareils.
Conception et principe de fonctionnement d'un radiateur à induction
Simplifié chauffage par induction se compose de trois éléments :
Une tige conductrice (métal, graphite) est placée dans une bobine, constituée d'un certain nombre de spires d'un conducteur d'une section transversale donnée, sans contact direct avec celui-ci, après quoi une tension est appliquée aux contacts de la bobine à partir d'un courant alternatif. générateur de courant. Un champ électromagnétique se forme autour des spires de la bobine, sous l'influence duquel des courants de Foucault apparaissent dans la tige, chauffant le noyau. Ainsi, il n'y a pas de transfert de chaleur vers le noyau ; la chaleur est générée par celui-ci indépendamment sous l'influence des courants qui y circulent, et peut être transférée à l'aide d'un liquide de refroidissement. La température de la tige n'augmente pas simultanément dans toute la masse, mais depuis les couches superficielles jusqu'au centre, en fonction de la conductivité thermique du matériau du noyau. Dans le même temps, l'augmentation de la fréquence du courant alternatif réduit la profondeur du chauffage inductif, mais augmente son intensité. Il convient particulièrement de noter que la bobine autour du noyau reste pratiquement froide pendant le fonctionnement.
Visuellement, ce processus ressemble à ceci :
Domaines d'utilisation
Dans l'industrie, les radiateurs à induction sont utilisés pour effectuer les processus complexes suivants :
![](https://i2.wp.com/znatoktepla.ru/wp-content/uploads/2017/02/indukcion-obogrev3.png)
Dans la vie de tous les jours, les appareils de chauffage par induction sont également assez répandus. Domaines de leur application :
- ménage systèmes autonomes chauffage (pour une maison d'été, un appartement, une maison privée);
- induction plaques de cuisson et carrelage pour la cuisine ;
- fours à creuset de petit volume pour la fusion de métaux domestiques ;
- artisanat de bijoux.
Le sujet principal de l'article étant un chauffage par induction, nous nous attarderons en détail sur une chaudière de chauffage, dont la base est l'idée du chauffage inductif du liquide de refroidissement.
Chauffage à induction – chaudière de chauffage
Depuis que les propriétaires ont commencé à installer des systèmes de chauffage autonomes dans leur logement, la question de l'efficacité des chaudières de chauffage reste pour eux l'une des plus importantes. Selon cet indicateur, au moins parmi les appareils générant de la chaleur à partir d'électricité, les chaudières à induction sont en tête. De plus, leur puissance, qui n'est pas comparable au paramètre identique d'un appareil tel qu'une plinthe chauffante, permet d'utiliser les unités comme principale méthode de chauffage dans de grandes surfaces.
Les chaudières à induction se composent de deux circuits : primaire (électromagnétique) et secondaire (tuyauterie d'échange thermique). Le premier circuit, composé d'un convertisseur de tension et d'un générateur de chaleur avec chauffage par induction, crée un champ électromagnétique, des courants de Foucault et génère de la chaleur. Le deuxième circuit, qui comprend un échangeur de chaleur avec un système de canalisations, transfère cette chaleur par circulation du liquide de refroidissement vers les radiateurs du système de chauffage. L'eau sous sa forme pure ou additionnée d'additifs est utilisée comme liquide de refroidissement.
En plus des deux circuits indiqués, le système de chauffage comprend un automatisme responsable du fonctionnement nœuds individuels unité.
Les chaudières de chauffage par induction modernes sont installées uniquement dans un circuit d'échange thermique de type fermé, doté d'un vase d'expansion de type membrane et d'une pompe à circulation forcée dans sa conception. L'utilisation d'une pompe de circulation est une mesure nécessaire et est due au faible volume de liquide de refroidissement en cas d'intensité de chauffage élevée de l'échangeur thermique. La possibilité d'une circulation naturelle dans un tel système est exclue - sans pompe, l'eau bouillira avant de commencer à circuler dans les tuyaux.
Important! La chaudière à induction doit être mise à la terre. De plus, lors de l'installation d'un système de chauffage, le circuit de distribution du liquide de refroidissement doit être installé à partir de tuyaux en plastique, ou isoler le groupe chauffant du circuit acier en insérant des raccords en polypropylène.
Les chaudières à induction sont classées de la même manière que les autres chaudières à chauffage. unités électriques– en termes de puissance, de conception, de paramètres d’électricité consommée. Mais ces appareils ont aussi une classification basée sur la conception de la partie électrique.
Types de chaudières à induction
Il existe les types de chaudières à induction suivants, désignés à la fois par le principe de fonctionnement et par la marque du fabricant :
- SAV est un type et en même temps une marque de chaudières de nouvelle génération d'une capacité de 2,5 à 100 kW, produites depuis 2007 par la société russe ZAO NPK INERA ;
- VIN - l'abréviation n'est pas seulement une abréviation du nom d'un type d'appareil à induction (radiateurs à induction vortex), mais également un nom breveté pour les chaudières produites par la société d'Ijevsk « Alternative Energy ».
Chauffages à induction SAV
Le fonctionnement des unités SAV ne nécessite pas l'utilisation d'un onduleur, un courant de 50 Hz est fourni à l'inducteur. Le champ électromagnétique induit par l'enroulement primaire provoque la formation de flux vortex dans l'enroulement secondaire, dont le rôle dans les chaudières de ce type est joué par une section d'un circuit fermé de canalisations avec liquide de refroidissement. Cette section du tuyau - l'enroulement secondaire - est intensément chauffée sous l'influence des courants de Foucault et transfère de la chaleur au liquide de refroidissement, qui est obligé de circuler dans le système de chauffage à l'aide d'une pompe de circulation.
Le système de chauffage est construit à l'aide de radiateurs ou de manière labyrinthique, rappelant les plinthes chauffantes, pour augmenter la surface totale. surface extérieure Tuyaux (de transfert de chaleur) - le circuit de chauffage, au minimum, ne doit pas être d'une longueur minimale.
Les chaudières SAV sont fabriquées pour des tensions de 220V et 380V. Ils utilisent de l'eau comme liquide de refroidissement (pure ou additionnée d'additifs antigel), ainsi que de l'antigel. Il faut environ 5 à 20 minutes pour que l'unité atteigne sa pleine puissance de fonctionnement (en fonction du volume de liquide de refroidissement), l'efficacité des appareils de chauffage de ces appareils est d'au moins 98 %. Pour un chauffage efficace d'une pièce jusqu'à 30 mètres carrés. Un appareil à induction d'une puissance de 2,5 kW suffit, dont l'achat, équipé de systèmes d'automatisation et de contrôle, coûtera environ 30 000 roubles.
Unités de chauffage VIN
Les chaudières de ce type sont plus avancées en termes de principe de fonctionnement et de conception, ce qui affecte naturellement leur coût. Pour faire fonctionner les appareils VIN, un onduleur est nécessaire - un dispositif permettant d'augmenter la fréquence du courant entrant. Le courant haute fréquence provoque la formation électro champ magnétique haute tension, ce qui, à son tour, provoque l'apparition de courants de Foucault plus puissants dans l'enroulement secondaire. De plus, l'échangeur de chaleur et le corps de la chaudière sont constitués d'alliages ferromagnétiques possédant leur propre champ magnétique. Le résultat de tous ces processus est une intensité de chauffage élevée de l’échangeur de chaleur et, bien entendu, du liquide de refroidissement.
Une unité VIN d'une puissance de 3 kW suffit pour chauffer une pièce d'une superficie de 35 à 40 mètres carrés. (en fonction de la conditions climatiques et qualité de l'isolation thermique des structures extérieures du bâtiment).
En raison de leur plus grande productivité, les unités VIN peuvent être utilisées non seulement dans les systèmes de chauffage résidentiels, mais également pour l'approvisionnement en eau chaude. Pour ce faire, des ballons de stockage supplémentaires équipés d'une protection automatique sont installés dans le circuit de refroidissement, dont la capacité est calculée en fonction du nombre de points de prise d'eau chaude. Ces récipients sont alimentés en eau chaude en la faisant circuler dans un système de chauffage à flux direct par un radiateur à induction.
Évaluation des déclarations de caractéristiques marketing
De nombreux avantages sont attribués aux chaudières à induction, souvent sans argument. Listons ces caractéristiques et évaluons le degré de correspondance des énoncés avec le fait :
Économique
Déclaration
La consommation d'électricité des chaudières à induction est de 20 à 30 % inférieure à celle des autres radiateurs électriques.
Fait
Tous les appareils électriques de chauffage qui ne fonctionnent pas travail mécanique, 100 % de l'énergie du courant électrique est convertie en chaleur, leur efficacité est toujours inférieure à 100 %, mais diffère en valeur selon les appareils dans différentes conditions. Pour générer 1 kW d'énergie thermique, il faut consommer plus de 1 kW d'électricité, mais la quantité supplémentaire dépend des paramètres du milieu de dissipation. À l'intérieur de la chaudière, bien sûr, il y a aussi des pertes - par exemple, pour chauffer la bobine, puisque tout matériau conducteur a une résistance, mais toutes ces pertes restent à l'intérieur
Important! Les compteurs à l'ancienne (bakélite) enregistreront moins (1,6 à 1,8 fois) la consommation d'électricité que les compteurs électroniques modernes, car ils ne sont pas conçus pour prendre en compte la puissance réactive des chaudières à induction.
C'est peut-être ce fait qui explique l'affirmation sur l'efficacité des chaudières à induction.
Durabilité
Déclaration
Haute fiabilité et longue durée de vie de l'équipement - plus de 25 ans.
Fait
En effet, l'absence de pièces mobiles élimine l'usure mécanique des chaudières à induction. Mais le système de chauffage avec unité VIN comprend une pompe de circulation dont la ressource est bien plus modeste. De plus, le système de contrôle et d'automatisation comprend des mécanismes qui sont également constitués de nombreux composants sujets à l'usure.
Le noyau d'un chauffage par induction fonctionne dans des conditions de chauffage et de refroidissement cycliques constants, de déformations thermiques, qui sont également un facteur négatif. Par conséquent, qualifier la ressource des chaudières à induction de presque illimitée est une exagération. Cependant, il est effectivement plusieurs fois supérieur à celui des éléments chauffants.
Cohérence des caractéristiques sur toute la durée de vie
Déclaration
Aucun processus de formation de tartre surface intérieure Les tuyaux déterminent l'efficacité constante du chauffage et de l'échangeur de chaleur.
Fait
Le tartre est le dépôt de sels contenus dans l’eau (liquide de refroidissement). La quantité de ces impuretés dans un volume limité de liquide de refroidissement est également limitée et faible, de sorte que l'effet du tartre sur l'efficacité du réchauffeur est insignifiant. Et dans une chaudière à induction, l'enroulement secondaire est soumis à des vibrations presque constantes et la formation de tartre ne se produit pas du tout. L’affirmation est donc correcte, seule sa signification est exagérée.
Silence
Déclaration
Le fonctionnement des chaudières à induction est silencieux, ce qui les distingue des autres radiateurs électriques.
Fait
L'affirmation est vraie, mais toutes les chaudières électriques ne font pas de bruit pendant leur fonctionnement, car les ondes acoustiques ne sont pas incluses dans leur plage d'oscillation. Seule la pompe de circulation peut faire du bruit, mais si vous le souhaitez, vous pouvez choisir un modèle silencieux.
Compacité
Déclaration
Les chaudières à induction sont compactes, ce qui est pratique lors du choix de leur emplacement d'installation.
Fait
Cela est vrai si vous n'utilisez pas de cascade de chaudières à induction et n'installez pas de réservoirs intermédiaires s'il y a plusieurs points de prise d'eau chaude dans le système d'alimentation en eau chaude, car un chauffage à induction est, en gros, un petit morceau de tuyau avec un enroulement.
Sécurité
Déclaration
La sécurité de l'appareil est absolue.
Fait
Il n’existe pas de radiateurs électriques absolument sûrs. Lors du fonctionnement d'appareils à induction, la possibilité d'une fuite de liquide de refroidissement du système ne peut être exclue, le générateur de champ électromagnétique continuera à fonctionner et le système de tuyaux vides chauffera. Pour éviter l'apparition d'une telle situation, la conception de la chaudière prévoit un dispositif d'arrêt automatique, mais celui-ci peut également tomber en panne.
Par conséquent, les radiateurs à induction, bien que surpassant leurs concurrents dans certains critères de sécurité, ne sont pas totalement sûrs.
Inconvénients des radiateurs à induction
- Coût élevé des appareils.
- Poids considérable mais compact.
- La présence d'un facteur influençant le champ électromagnétique sur le corps et les appareils.
Regardons le dernier point plus en détail.
Le champ électromagnétique affecte les organismes vivants de la même manière qu’il affecte les produits alimentaires. four micro-onde– les réchauffe jusqu’à une certaine profondeur, et cela peut avoir des conséquences. L'intensité de l'influence du champ, y compris sur une personne, est déterminée par un indicateur tel que la densité de flux d'énergie (EFD), qui augmente avec l'augmentation de la fréquence du courant fourni à l'enroulement primaire. Lors du fonctionnement de radiateurs à induction, il est nécessaire de respecter norme sanitaire la valeur limite du PES, établie dans SanPiN 2.2.4/2.1.8.055-96, dépend de la durée d'exposition au champ et est, par exemple, pour une exposition de 8 heures - 25 μW/cm², une heure - 200 μW/cm² .
De plus, le rayonnement de l'inducteur affecte négativement les équipements électroniques et radio situés à proximité, créant des interférences pendant le fonctionnement.
Important! Pour vous protéger des effets des champs électromagnétiques, vous pouvez entourer la chaudière de mailles fines (1x1, 2x2 mm) treillis métallique(cage de Faraday), non en contact avec le corps de la chaudière et mis à la terre.
Règles de fonctionnement
Le fonctionnement sûr des chaudières à induction, comme de tout autre dispositif technique, est assuré par le respect d'un certain nombre de règles concernant tant leur installation que leur utilisation après installation :
- La mise à la terre de la chaudière est obligatoire.
- La distance entre l'appareil et les murs latéraux doit être d'au moins 30 cm, du point bas de la chaudière au sol - 80 cm, de son point haut au plafond - 80 cm.
- Les chaudières à induction sont installées uniquement en circuit fermé avec un vase d'expansion à membrane.
- Le système doit comprendre un bloc de dispositifs de sécurité (manomètre, soupape d'air, soupape de surpression, système d'arrêt automatique en cas de surchauffe).
Revue de fabricants célèbres
Conclusion
Le marché moderne des chaudières pour l'installation de systèmes chauffage autonome représenté par des centaines de modèles de différents types d'unités. L'objectivité du critère prix/qualité pour chaque variété est différente. Le choix en faveur des appareils de chauffage par induction en termes de risque de déception ultérieure lors de l'achat est le plus raisonnable.
Le chauffage par induction est un chauffage électrique utilisant une induction électromagnétique. Si l'on place un objet constitué d'un matériau électriquement conducteur à l'intérieur d'une bobine à travers l'enroulement de laquelle passe un courant alternatif, des courants de Foucault sont induits dans l'objet inséré dans la cavité de la bobine par le champ magnétique alternatif. Essentiellement, nous parlons d'un transformateur dans lequel l'enroulement secondaire est une billette (enroulement court-circuité) et l'enroulement primaire est une bobine, qui dans les radiateurs à induction est appelée inducteur. Les courants de Foucault chauffent l'objet inséré (pièce). La chaleur est fournie à la pièce par un champ magnétique alternatif, et non par un gradient de température, comme dans le cas du chauffage indirect, et se produit directement dans la pièce. Tout le reste peut être froid. C'est un avantage important du chauffage par induction.
La chaleur dans la pièce n'est pas générée uniformément sur toute la section transversale. Par exemple : lors du chauffage d'une pièce cylindrique, la densité de courant la plus élevée se trouvera à la surface et vers le milieu, elle diminuera de manière approximativement exponentielle. Ce phénomène est appelé effet peau.
La profondeur à laquelle la densité de courant diminue jusqu'à la valeur J o /e, soit 0,368 de la densité surfacique, est appelée profondeur de pénétration δ.
- ω = 2πf fréquence angulaire, f - fréquence
- ρ résistivité du matériau de la pièce à usiner
- µ o perméabilité au vide (4π x 10-7Hm-1)
- µ r perméabilité spécifique du matériau de la pièce.
En pratique, il convient d'ajuster cette relation :
Dans une couche superficielle d'épaisseur d'une profondeur de pénétration, 86,5 % de toute la chaleur est générée, dans une couche de deux profondeurs de pénétration δ 98 %, dans une couche de 3δ 99,8 % (se réfère à un cylindre d'un diamètre supérieur à 8 δ ).
Évidemment, la profondeur de pénétration dépend de la fréquence du courant inducteur ainsi que de la résistivité et de la perméabilité relative du matériau de la pièce à la température de fonctionnement de la pièce.
Pour plus de clarté, nous présentons la profondeur de pénétration du cuivre et de l'acier au carbone (mm) :
fréquence | 50 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | 10000 | 20000 | 50000 |
cuivre 40°C | 10 | 3,2 | 2,3 | 1,6 | 1,1 | 0,8 | 0,7 | 0,5 | 0,3 |
acier 1200°C | 78 | 25 | 17,5 | 12,3 | 8,6 | 6,2 | 5,5 | 3,9 | 2,5 |
Du point de vue des coûts d'exploitation, l'efficacité du chauffage est intéressante. Approximativement, l'efficacité η peut être estimée à l'aide de la relation
- D diamètre intérieur de la bobine d'inductance
- d diamètre de la pièce
- δ profondeur de pénétration
- ρ 1 résistivité du matériau inducteur
- ρ 2 résistivité du matériau de la pièce
- µ r perméabilité relative du matériau de la pièce.
L'efficacité diminue à mesure que le rapport D/d augmente car le couplage du champ magnétique de l'inducteur à la pièce diminue. Par conséquent, il n’est pas avantageux d’utiliser un seul inducteur pour une large gamme de diamètres de pièces. L'efficacité diminue également avec l'augmentation du rapport δ/d. Une faible valeur δ/d est utilisée, par exemple, pour le durcissement superficiel, dans lequel se produit un processus de chauffage rapide puis un refroidissement d'une fine couche superficielle.
Pour le moulage (forgeage), il est nécessaire que le matériau soit chauffé le plus uniformément possible. Par conséquent, un chauffage plus lent est sélectionné afin que la chaleur puisse se disperser jusqu'au milieu de la pièce. Une augmentation de la profondeur de pénétration contribue également à un chauffage uniforme. Un compromis de fréquence est sélectionné pour obtenir le chauffage requis avec une bonne efficacité de transfert d'énergie de l'inducteur à la pièce.
La pratique a montré que pour chauffer l’acier au carbone jusqu’à 1 200°C, la gamme suivante de tailles de pièces est économique :
fréquence |
diamètre de la pièce [mm] |
côté rectangulaire [mm] |
50 | 200-600 | 180-550 |
250 | 90-250 | 80-225 |
500 | 65-180 | 60-160 |
1000 | 50-140 | 45-125 |
2000 | 35-100 | 30-80 |
4000 | 22-65 | 20-60 |
8000 | 16-50 | 15-45 |
10000 | 15-40 | 14-35 |
20000 | 10-30 | 9-25 |
Pour une pièce de forme plate, l'épaisseur du pneu doit être supérieure à 2,5 fois la profondeur de pénétration. Avec une faible épaisseur, ce qu'on appelle la perméabilité se produit et l'effet de chauffage est réduit, ce qui doit être pris en compte lors du choix de l'équipement.
Pour alimenter un inducteur plus haut que dans réseau de distribution(50 Hz), la fréquence utilisée est celle des convertisseurs de fréquence statiques - thyristor ou transistor.
G. Choteborg produit des convertisseurs de fréquence avec des thyristors de 25 à 1200 kW avec une fréquence allant jusqu'à 8 kHz et avec des transistors jusqu'à 200 kW avec une fréquence allant jusqu'à 25 kHz.
Le chauffage par induction permet de bien stabiliser la température des objets chauffés. Des machines automatiques librement programmables sont principalement utilisées pour contrôler le processus. Dans la plupart des cas, la température est mesurée sans contact - avec des pyromètres. Lors du chauffage de l'aluminium et de ses alliages, des thermocouples sont également utilisés.
L'un des avantages du chauffage par induction est la possibilité de sa mécanisation et, dans certains cas, de son automatisation. Ce dernier réduit le besoin de main d’œuvre humaine et est simplement nécessaire pour des équipements très puissants.
En pratique, le chauffage par induction est utilisé dans les domaines suivants :
- pour le moulage – peut-être la gamme d'applications la plus large, même le chauffage de la pièce est important
- pour faire fondre le fer et le non-fer métaux de fer, à basse et moyenne fréquence
- pour le durcissement de surface – , Choteborg, dans la production d'équipements de durcissement, coopère également avec des technologues invités
- pour le brasage - la soudure est insérée entre les pièces métalliques à souder, les pièces sont placées dans un inducteur et la soudure est fondue
- pour le pressage à chaud – la dilatation thermique des métaux est utilisée
- technologies spéciales - soudage, plasma, fusion sous vide, maintien de la température du verre en fusion. La ville de Choteborg n’a pas encore abordé ces technologies.
Affaires en cours
FP 2019
14/12/2018 Merci pour votre coopération en 2018 et vous souhaite beaucoup de succès dans votre travail et vie privée au cours de la nouvelle année 2019. Bonne année 2019 et joyeux Noël à ROBOTERM Chotěboř !
Matériel de Wikipédia - l'encyclopédie gratuite
Cet article ou cette section contient des références externes, mais les sources des déclarations individuelles restent floues en raison du manque de notes de bas de page.
Histoire du chauffage par inductionLa découverte de l'induction électromagnétique en 1831 appartient à Faraday. Lorsqu'un conducteur se déplace dans le champ d'un aimant, une CEM y est induite, tout comme lorsqu'un aimant se déplace, dont les lignes de champ coupent le circuit conducteur. Le courant dans le circuit est appelé induit. La loi de l'induction électromagnétique est à la base de l'invention de nombreux appareils, y compris les plus déterminants - les générateurs et les transformateurs qui génèrent et distribuent l'énergie électrique, qui est base fondamentale l'ensemble de l'industrie électrique. En 1841, James Joule (et indépendamment Emil Lenz) ont formulé une évaluation quantitative de l'effet thermique du courant électrique : « La puissance de chaleur dégagée par unité de volume d'un milieu lors de la circulation du courant électrique est proportionnelle au produit de la densité de le courant électrique et l'ampleur de l'intensité du champ électrique » (loi de Joule - Lenz). L'effet thermique du courant induit a donné lieu à la recherche de dispositifs permettant de chauffer les métaux sans contact. Les premières expériences sur le chauffage de l'acier par courant d'induction ont été réalisées par E. Colby aux États-Unis. Le premier à fonctionner avec succès. Le four à induction à canal pour la fusion de l'acier a été construit en 1900 par Benedicks Bultfabrik à Gysing, en Suède. Dans le magazine respectable de l'époque « THE ENGINEER », le 8 juillet 1904, parut le célèbre, où l'ingénieur inventeur suédois F. A. Kjellin parle de son développement. Le four était alimenté par un transformateur monophasé. La fusion était réalisée dans un creuset en forme d'anneau dont le métal représentait l'enroulement secondaire d'un transformateur alimenté par un courant de 50 à 60 Hz. Le premier four d'une capacité de 78 kW fut mis en service le 18 mars 1900 et s'avéra très peu rentable, puisque la capacité de fusion n'était que de 270 kg d'acier par jour. Le four suivant a été fabriqué en novembre de la même année avec une puissance de 58 kW et une capacité d'acier de 100 kg. Le four montrait un rendement élevé : la capacité de fusion était de 600 à 700 kg d'acier par jour. Cependant, l'usure du revêtement due aux fluctuations thermiques s'est avérée être à un niveau inacceptable et les remplacements fréquents du revêtement ont réduit l'efficacité finale. L'inventeur est arrivé à la conclusion que pour des performances de fusion maximales, il est nécessaire de laisser une partie importante de la matière fondue lors de l'égouttage, ce qui évite de nombreux problèmes, notamment l'usure du revêtement. Cette méthode de fusion de l'acier avec un résidu, appelée « marais », est encore préservée dans certaines industries qui utilisent des fours de grande capacité. En mai 1902, un four considérablement amélioré d'une capacité de 1 800 kg fut mis en service, le débit était de 1 000 à 1 100 kg, le reste de 700 à 800 kg, la puissance de 165 kW, la capacité de fusion de l'acier pouvait atteindre 4 100 kg par jour ! Ce résultat d'une consommation d'énergie de 970 kWh/t est impressionnant par son efficacité, qui n'est pas très inférieure à la productivité moderne d'environ 650 kWh/t. D'après les calculs de l'inventeur, sur une consommation électrique de 165 kW, 87,5 kW ont été perdus, ce qui est utile Energie thermique s'élevait à 77,5 kW, un rendement total très élevé de 47 % a été obtenu. La rentabilité s'explique par la conception annulaire du creuset, qui a permis de réaliser un inducteur multitours à faible courant et haute tension - 3000 V. Les fours modernes à creuset cylindrique sont beaucoup plus compacts et nécessitent moins d'investissement en capital. , sont plus faciles à utiliser, sont dotés de nombreuses améliorations au cours de cent ans de leur développement, mais l'augmentation de l'efficacité est sans importance. Certes, l'inventeur dans sa publication a ignoré le fait que l'électricité n'est pas payée pour la puissance active, mais pour la puissance totale, qui, à une fréquence de 50 à 60 Hz, est environ deux fois plus élevée que la puissance active. Et dans les fours modernes, la puissance réactive est compensée par une batterie de condensateurs. Avec son invention, l'ingénieur F. A. Kjellin a jeté les bases du développement de fours industriels à canaux pour la fusion des métaux non ferreux et de l'acier dans les pays industriels d'Europe et d'Amérique. La transition des fours à canaux de 50 à 60 Hz vers les fours à creuset haute fréquence modernes a duré de 1900 à 1940. Principe de fonctionnementLe chauffage par induction est le chauffage de matériaux par des courants électriques induits par un champ magnétique alternatif. Il s'agit donc de l'échauffement de produits en matériaux conducteurs (conducteurs) par le champ magnétique d'inducteurs (sources de champ magnétique alternatif). Le chauffage par induction s'effectue comme suit. Une pièce électriquement conductrice (métal, graphite) est placée dans ce que l'on appelle un inducteur, qui est constitué d'un ou plusieurs tours de fil (le plus souvent en cuivre). Des courants puissants de différentes fréquences (de quelques dizaines de Hz à plusieurs MHz) sont induits dans l'inducteur à l'aide d'un générateur spécial, ce qui entraîne l'apparition d'un champ électromagnétique autour de l'inducteur. Le champ électromagnétique induit des courants de Foucault dans la pièce. Les courants de Foucault chauffent la pièce sous l'influence de la chaleur Joule. Le système inducteur-blanc est un transformateur sans noyau dans lequel l'inducteur est l'enroulement primaire. La pièce est comme un enroulement secondaire, court-circuité. Le flux magnétique entre les enroulements est fermé par l'air. À haute fréquence, les courants de Foucault sont déplacés par le champ magnétique qu'ils génèrent eux-mêmes dans de fines couches superficielles de la pièce Δ (effet de peau), ce qui entraîne une forte augmentation de leur densité et un échauffement de la pièce. Les couches de métal sous-jacentes sont chauffées en raison de la conductivité thermique. Ce n'est pas le courant qui est important, mais la densité de courant élevée. Dans la couche cutanée Δ, la densité de courant augmente de fois par rapport à la densité de courant dans la pièce, tandis que 86,4 % de la chaleur du dégagement de chaleur total est libérée dans la couche cutanée. La profondeur de la couche cutanée dépend de la fréquence du rayonnement : plus la fréquence est élevée, plus la couche cutanée est fine. Cela dépend également de la perméabilité magnétique relative μ du matériau de la pièce à usiner. Pour le fer, le cobalt, le nickel et les alliages magnétiques à des températures inférieures au point de Curie, μ a une valeur de plusieurs centaines à plusieurs dizaines de milliers. Pour les autres matériaux (fontes, métaux non ferreux, eutectiques liquides à bas point de fusion, graphite, céramiques électriquement conductrices, etc.), μ est approximativement égal à l'unité. Formule de calcul de la profondeur de peau en mm : , Où μ 0 = 4π⋅10 −7 - constante magnétique H/m, ρ - résistance électrique spécifique du matériau de la pièce à la température de traitement, Ohm*m, F- fréquence du champ électromagnétique généré par l'inducteur, Hz. Par exemple, à une fréquence de 2 MHz, la profondeur de peau pour le cuivre est d'environ 0,25 mm, pour le fer ≈ 0,001 mm. L'inducteur devient très chaud pendant le fonctionnement, car il absorbe son propre rayonnement. De plus, il absorbe le rayonnement thermique de la pièce chaude. Les inducteurs sont constitués de tubes de cuivre refroidis par eau. L'eau est fournie par aspiration - cela garantit la sécurité en cas de grillage ou autre dépressurisation de l'inducteur. Application
Avantages
Défauts
Chauffage par lévitationAppareils de chauffage par inductionGénérateurs de courant inductionL'inducteur de chauffage est un inducteur qui fait partie d'un circuit oscillant fonctionnel avec une batterie de condensateurs de compensation. Le circuit est pompé soit à l'aide de tubes à vide, soit de commutateurs électroniques à semi-conducteurs. Pour les installations avec une fréquence de fonctionnement allant jusqu'à 300 kHz, des onduleurs basés sur des assemblages IGBT ou des transistors MOSFET sont utilisés. De telles installations sont conçues pour chauffer de grandes pièces. Pour chauffer de petites pièces, des hautes fréquences sont utilisées (jusqu'à 5 MHz, plage d'ondes moyennes et courtes), des installations haute fréquence sont construites sur des tubes à vide. De plus, pour chauffer de petites pièces, des installations haute fréquence sont construites à l'aide de transistors MOSFET pour des fréquences de fonctionnement allant jusqu'à 1,7 MHz. Le contrôle des transistors et leur protection à des fréquences plus élevées présentent certaines difficultés, de sorte que les réglages de fréquences plus élevées restent assez coûteux. L'inducteur pour chauffer de petites pièces est de petite taille et a une faible inductance, ce qui entraîne une diminution du facteur de qualité du circuit oscillant de travail aux basses fréquences et une diminution de l'efficacité, et présente également un danger pour l'oscillateur maître (à basse fréquence). fréquences, la réactance inductive de l'inducteur (bobine du circuit oscillant) est faible et un court-circuit dans la bobine (inducteur). Le facteur de qualité du circuit oscillant est proportionnel à L/C, un circuit oscillant avec un faible facteur de qualité est très mal "pompé" en énergie. Pour augmenter le facteur de qualité du circuit oscillant, deux manières sont utilisées :
Étant donné que l'inducteur fonctionne plus efficacement aux hautes fréquences, le chauffage par induction a reçu une application industrielle après le développement et le début de la production de lampes génératrices de haute puissance. Avant la Première Guerre mondiale, le chauffage par induction avait une utilité limitée. Des générateurs de machines à haute fréquence (œuvres de V.P. Vologdin) ou des installations à décharge par étincelle étaient alors utilisés comme générateurs. Le circuit générateur peut, en principe, être n'importe quoi (multivibrateur, générateur RC, générateur à excitation indépendante, divers générateurs de relaxation), fonctionnant sur une charge sous la forme d'une bobine inductrice et ayant une puissance suffisante. Il faut également que la fréquence d'oscillation soit suffisamment élevée. Par exemple, pour « couper » un fil d'acier d'un diamètre de 4 mm en quelques secondes, il faut une puissance oscillatoire d'au moins 2 kW à une fréquence d'au moins 300 kHz. Le schéma est sélectionné selon les critères suivants : fiabilité ; stabilité des vibrations ; stabilité de la puissance libérée dans la pièce ; facilité de fabrication; facilité d'installation; nombre minimum de pièces pour réduire les coûts ; l'utilisation de pièces qui, ensemble, entraînent une réduction du poids et des dimensions, etc. Pendant de nombreuses décennies, un générateur inductif à trois points (générateur Hartley, générateur avec retour d'autotransformateur, circuit basé sur un diviseur de tension à boucle inductive) a été utilisé comme générateur d'oscillations haute fréquence. Il s'agit d'un circuit d'alimentation parallèle auto-excitant pour l'anode et d'un circuit sélectif en fréquence réalisé sur un circuit oscillant. Il a été utilisé avec succès et continue d'être utilisé dans les laboratoires, les ateliers de bijouterie, les entreprises industrielles ainsi que dans la pratique amateur. Par exemple, pendant la Seconde Guerre mondiale, le durcissement superficiel des rouleaux de char T-34 a été réalisé sur de telles installations. Inconvénients du trois points :
Sous la direction de Babat, Lozinsky et d'autres scientifiques, des circuits générateurs à deux et trois circuits avec plus haute efficacité(jusqu'à 70 %), et également mieux maintenir la fréquence de fonctionnement. Le principe de leur fonctionnement est le suivant. En raison de l'utilisation de circuits couplés et de l'affaiblissement de la connexion entre eux, une modification de l'inductance du circuit de fonctionnement n'entraîne pas une forte modification de la fréquence du circuit de réglage de fréquence. Les émetteurs radio sont conçus selon le même principe. Les générateurs HDTV modernes sont des onduleurs basés sur des assemblages IGBT ou de puissants transistors MOSFET, généralement réalisés selon un circuit en pont ou en demi-pont. Fonctionne à des fréquences allant jusqu'à 500 kHz. Les grilles des transistors sont ouvertes à l'aide d'un système de contrôle à microcontrôleur. Le système de contrôle, selon la tâche à accomplir, permet de détenir automatiquement :
Par exemple, lorsqu'un matériau magnétique est chauffé au-dessus du point de Curie, l'épaisseur de la couche cutanée augmente fortement, la densité de courant diminue et la pièce commence à chauffer davantage. Les propriétés magnétiques du matériau disparaissent également et le processus d'inversion de la magnétisation s'arrête - la pièce commence à chauffer davantage. Le problème du chauffage par induction de pièces en matériaux magnétiques : Si l'onduleur pour chauffage par induction n'est pas un auto-générateur, il ne dispose pas de circuit de contrôle automatique de fréquence et fonctionne à partir d'un oscillateur maître externe (à une fréquence proche de la fréquence de résonance du circuit oscillant « inducteur - batterie de condensateurs de compensation »). Au moment où une pièce en matériau magnétique est introduite dans l'inducteur (si les dimensions de la pièce sont suffisamment grandes et proportionnées aux dimensions de l'inducteur), l'inductance de l'inducteur augmente fortement, ce qui entraîne une diminution brutale de la fréquence de résonance naturelle du circuit oscillatoire et son écart par rapport à la fréquence de l'oscillateur maître. Le circuit sort de résonance avec l'oscillateur maître, ce qui entraîne une augmentation de sa résistance et une diminution brutale de la puissance transmise à la pièce. Si la puissance de l'installation est régulée par une source d'alimentation externe, alors la réaction naturelle de l'opérateur est d'augmenter la tension d'alimentation de l'installation. Lorsque la pièce est chauffée jusqu'au point de Curie, ses propriétés magnétiques disparaissent et la fréquence naturelle du circuit oscillatoire revient à la fréquence de l'oscillateur maître. La résistance du circuit diminue fortement et la consommation de courant augmente fortement. Si l'opérateur n'a pas le temps de supprimer la tension d'alimentation accrue, l'installation surchauffera et tombera en panne. Si l'installation est équipée système automatique contrôle, alors le système de contrôle doit surveiller la transition par le point de Curie et réduire automatiquement la fréquence de l'oscillateur maître, en l'ajustant à la résonance avec le circuit oscillant (ou réduire la puissance fournie si le changement de fréquence est inacceptable). Si des matériaux non magnétiques sont chauffés, ce qui précède n'a pas d'importance. L'introduction d'une pièce en matériau non magnétique dans l'inducteur ne modifie pratiquement pas l'inductance de l'inducteur et ne modifie pas la fréquence de résonance du circuit oscillant de travail, et aucun système de contrôle n'est nécessaire. Si les dimensions de la pièce sont beaucoup plus petites que les dimensions de l'inducteur, cela ne modifie pas non plus considérablement la résonance du circuit de travail. Cuisinières à inductionPlaque à induction- une cuisinière électrique qui chauffe les ustensiles métalliques par courants de Foucault induits créés par un champ magnétique haute fréquence d'une fréquence de 20 à 100 kHz. Un tel poêle a un rendement plus élevé que les éléments chauffants électriques, car moins de chaleur est dépensée pour chauffer le corps et, en outre, il n'y a pas de période d'accélération et de refroidissement (lorsque l'énergie générée, mais non absorbée par la batterie de cuisine, est gaspillée). Fours de fusion à inductionFours de fusion à induction (sans contact) - fours électriques pour la fusion des métaux, dans laquelle l'échauffement se produit en raison de courants de Foucault apparaissant dans le creuset métallique (et le métal), ou uniquement dans le métal (si le creuset n'est pas en métal ; cette méthode de chauffage est plus efficace si le creuset est mal isolé) . Remarques
voir égalementDonnez votre avis sur l'article "Chauffage par induction"LiensLittérature
Un extrait décrivant le chauffage par induction- Eh bien, comtesse ! Quel sauté au madere sera de tétras du noisetier, ma chère ! J'ai essayé; Ce n'est pas pour rien que j'ai donné mille roubles pour Taraska. Frais!Il s'assit à côté de sa femme, posant courageusement ses bras sur ses genoux et ébouriffant ses cheveux gris. - Que commandez-vous, Comtesse ? - Alors, mon ami, qu'est-ce que tu as de sale ici ? - dit-elle en désignant le gilet. "C'est bien, c'est vrai", a-t-elle ajouté en souriant. - Ça y est, Comte : j'ai besoin d'argent. Son visage est devenu triste. - Oh, Comtesse !... Et le comte se mit à s'agiter en sortant son portefeuille. "J'ai besoin de beaucoup, comte, j'ai besoin de cinq cents roubles." Et elle, sortant un mouchoir de batiste, en frotta la veste de son mari. - Maintenant. Hé, qui est là ? - a-t-il crié d'une voix que seuls les gens crient lorsqu'ils sont sûrs que ceux qu'ils appellent se précipiteront à leur appel. - Envoyez-moi Mitenka ! Mitenka, ce noble fils élevé par le comte et qui dirigeait désormais toutes ses affaires, entra dans la pièce à pas tranquilles. « Ça y est, ma chère », dit le comte au respectueux jeune homme qui entra. "Amène-moi..." pensa-t-il. - Oui, 700 roubles, oui. Mais écoute, n'apporte rien de déchiré et de sale comme cette fois-là, mais de bons pour la comtesse. "Oui, Mitenka, s'il te plaît, garde-les propres", dit la comtesse en soupirant tristement. - Votre Excellence, quand commanderez-vous qu'il soit livré ? - dit Mitenka. "S'il vous plaît, sachez que... Cependant, ne vous inquiétez pas", ajouta-t-il, remarquant que le comte avait déjà commencé à respirer fortement et rapidement, ce qui était toujours un signe de colère naissante. - J'ai oublié... Voulez-vous qu'il soit livré cette minute ? - Oui, oui, alors apporte-le. Donnez-le à la comtesse. "Cette Mitenka est tellement en or", ajouta le comte en souriant lorsque le jeune homme partit. - Non, ce n'est pas possible. Je ne peux pas supporter ça. Tout est possible. - Oh, l'argent, compte, l'argent, que de chagrins ça cause dans le monde ! - dit la comtesse. - Et j'ai vraiment besoin de cet argent. « Vous, comtesse, êtes une arnaque bien connue », dit le comte et, baisant la main de sa femme, il retourna dans le bureau. Quand Anna Mikhailovna revint de Bezukhoy, la comtesse avait déjà de l'argent, le tout dans des morceaux de papier neufs, sous un foulard sur la table, et Anna Mikhailovna remarqua que la comtesse était dérangée par quelque chose. - Eh bien, quoi, mon ami ? – demanda la comtesse. - Oh, dans quelle terrible situation il se trouve ! Il est impossible de le reconnaître, il est si mauvais, si mauvais ; Je suis resté une minute et je n'ai pas dit deux mots... "Annette, pour l'amour de Dieu, ne me refuse pas", dit soudain la comtesse en rougissant, ce qui était si étrange compte tenu de son visage d'âge moyen, mince et important, sortant de l'argent de sous son écharpe. Anna Mikhailovna a immédiatement compris ce qui se passait et s'est déjà penchée pour serrer adroitement la comtesse dans ses bras au bon moment. - Voici à Boris de ma part, pour coudre un uniforme... Anna Mikhaïlovna la serrait déjà dans ses bras et pleurait. La comtesse pleurait aussi. Ils criaient qu'ils étaient amis ; et qu'ils sont bons ; et qu'eux, amis de la jeunesse, s'occupent d'un sujet si bas : l'argent ; et que leur jeunesse était passée... Mais les larmes de tous deux étaient agréables... La comtesse Rostova avec ses filles et déjà avec un grand nombre les invités étaient assis dans le salon. Le Comte conduisit les invités masculins dans son bureau, leur offrant sa collection de chasse de pipes turques. De temps en temps, il sortait et demandait : est-elle arrivée ? Ils attendaient Marya Dmitrievna Akhrosimova, surnommée dans le monde le terrible dragon, une dame célèbre non pour sa richesse, non pour ses honneurs, mais pour sa franchise d'esprit et sa franche simplicité de manières. Marya Dmitrievna était connue de la famille royale, tout Moscou et tout Saint-Pétersbourg la connaissaient, et les deux villes, surprises par elle, se moquaient secrètement de sa grossièreté et racontaient des blagues à son sujet ; néanmoins, tout le monde sans exception la respectait et la craignait. Il fut un moment avant un dîner où les invités rassemblés n'entamaient pas une longue conversation en prévision de l'appel à l'apéritif, mais jugeaient en même temps nécessaire de bouger et de ne pas se taire pour montrer qu'ils ne le sont pas du tout. impatient de se mettre à table. Les propriétaires jettent un coup d'œil à la porte et se regardent de temps en temps. A partir de ces regards, les invités tentent de deviner qui ou quoi d'autre ils attendent : un proche important qui est en retard, ou de la nourriture qui n'est pas encore mûre. Du côté masculin de la table, la conversation devenait de plus en plus animée. Le colonel a déclaré que le manifeste de déclaration de guerre avait déjà été publié à Saint-Pétersbourg et que l'exemplaire qu'il avait lui-même vu avait été remis par courrier au commandant en chef. Les tables de Boston furent écartées, les fêtes furent dressées et les invités du comte s'installèrent dans deux salons, un salon avec canapé et une bibliothèque. |
Le principe de fonctionnement d'un chauffage par induction repose sur deux effets physiques : le premier est que lorsqu'un circuit conducteur se déplace dans un champ magnétique, un courant induit apparaît dans le conducteur, et le second est basé sur le dégagement de chaleur par les métaux à travers lesquels le courant passe. Le premier chauffage par induction a été mis en œuvre en 1900, lorsqu'une méthode de chauffage sans contact d'un conducteur a été trouvée - pour cela, des courants à haute fréquence ont été utilisés, induits à l'aide d'un champ magnétique alternatif.
Le chauffage par induction a trouvé des applications dans divers domaines de l'activité humaine grâce à :
- chauffage rapide;
- capacité à travailler dans des environnements aux propriétés physiques différentes (gaz, liquide, vide);
- absence de contamination par les produits de combustion ;
- capacités de chauffage sélectif ;
- formes et tailles de l'inducteur - elles peuvent être quelconques ;
- capacités d'automatisation des processus ;
- pourcentage élevé d'efficacité – jusqu'à 99 % ;
- respect de l'environnement - pas d'émissions nocives dans l'atmosphère ;
- longue durée de vie.
Champ d'application: chauffage des locaux
Dans la vie de tous les jours, le circuit de chauffage par induction a été mis en œuvre pour les poêles. Les premiers ont acquis une popularité et une reconnaissance particulièrement grandes parmi les utilisateurs en raison de l'absence d'éléments chauffants, qui réduisent les performances des chaudières ayant un principe de fonctionnement différent, et de connexions détachables, ce qui permet d'économiser sur l'entretien des systèmes de chauffage par induction.
Note: Le schéma de circuit de l'appareil est si simple qu'il peut être créé à la maison et vous pouvez créer un radiateur fait maison de vos propres mains.
En pratique, plusieurs options sont utilisées, là où elles sont utilisées différents types inducteurs :
- des radiateurs à commande électronique pour créer des courants du type souhaité dans la bobine ;
- radiateurs à induction vortex.
Principe de fonctionnement
Cette dernière option, le plus souvent utilisée dans les chaudières de chauffage, est devenue demandée en raison de la facilité de sa mise en œuvre. Le principe de fonctionnement d'une installation de chauffage par induction repose sur le transfert d'énergie du champ magnétique vers le liquide de refroidissement (eau). Un champ magnétique se forme dans l'inducteur. Le courant alternatif traversant la bobine crée des courants de Foucault qui transforment l'énergie en chaleur.
![](https://i1.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/1297074943.jpg)
L'eau fournie par le tuyau inférieur à la chaudière est chauffée par transfert d'énergie et sort par le tuyau supérieur pour entrer dans le système de chauffage. Une pompe intégrée est utilisée pour créer une pression. La circulation constante de l'eau dans la chaudière empêche la surchauffe des éléments. De plus, pendant le fonctionnement, le liquide de refroidissement vibre (à faible niveau sonore), ce qui rend impossible les dépôts de tartre sur les parois internes de la chaudière.
Les radiateurs à induction peuvent être mis en œuvre de différentes manières.
Mise en œuvre dans des conditions domestiques
Le chauffage par induction n'a pas encore suffisamment conquis le marché en raison du coût élevé du système de chauffage lui-même. Ainsi, par exemple, pour les entreprises industrielles, un tel système coûtera 100 000 roubles, pour usage domestique– à partir de 25 000 roubles. et plus haut. Par conséquent, l'intérêt pour les circuits qui vous permettent de créer de vos propres mains un radiateur à induction fait maison est tout à fait compréhensible.
![](https://i2.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/indukjionii_kotlu_1.jpg)
Basé sur un transformateur
L'élément principal d'un système de chauffage par induction avec transformateur sera l'appareil lui-même, qui possède un enroulement primaire et secondaire. Des flux vortex se formeront dans l’enroulement primaire et créeront un champ d’induction électromagnétique. Ce champ affectera le secondaire, qui est en fait un chauffage à induction, réalisé physiquement sous la forme d'un corps de chaudière de chauffage. C'est l'enroulement secondaire en court-circuit qui transfère l'énergie au liquide de refroidissement.
![](https://i0.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/315.jpg)
Les principaux éléments d’une installation de chauffage par induction sont :
- cœur;
- enroulement;
- deux types d'isolation - isolation thermique et électrique.
Le noyau est constitué de deux tubes ferrimagnétiques différents diamètres d'une épaisseur de paroi d'au moins 10 mm, soudés les uns aux autres. L'enroulement toroïdal du fil de cuivre est réalisé le long du tube extérieur. Il faut appliquer de 85 à 100 tours avec une distance égale entre les tours. Le courant alternatif, évoluant avec le temps, crée des courants de Foucault dans boucle fermée, qui chauffent le noyau, et donc le liquide de refroidissement, en réalisant un chauffage par induction.
Utilisation d'un inverseur de soudage haute fréquence
Un chauffage par induction peut être créé en utilisant inverseur de soudage, où les principaux composants du circuit sont un alternateur, un inducteur et un élément chauffant.
Le générateur est utilisé pour convertir la fréquence d'alimentation standard de 50 Hz en un courant de fréquence plus élevée. Ce courant modulé est fourni à une bobine d'inductance cylindrique, où un fil de cuivre est utilisé comme enroulement.
![](https://i0.wp.com/opechi.com/wp-content/uploads/2016/02/1as_medd_prr4bb-1.jpg)
La bobine crée un champ magnétique alternatif dont le vecteur change avec une fréquence spécifiée par le générateur. Les courants de Foucault créés induits par le champ magnétique produisent un échauffement élément métallique, qui transfère l'énergie au liquide de refroidissement. De cette manière, un autre système de chauffage par induction à faire soi-même est mis en œuvre.
L'élément chauffant peut également être créé de vos propres mains à partir d'un fil métallique coupé d'environ 5 mm de long et d'un morceau tuyau en polymère, dans lequel le métal est placé. Lors de l'installation de vannes en haut et en bas du tuyau, vérifiez la densité de remplissage - il ne doit y avoir aucun espace libre. Selon le schéma, environ 100 tours de câblage en cuivre sont placés au-dessus du tuyau, qui est l'inducteur connecté aux bornes du générateur. Le chauffage par induction du fil de cuivre est dû aux courants de Foucault générés par un champ magnétique alternatif.
Note: Les radiateurs à induction à faire soi-même peuvent être fabriqués selon n'importe quelle conception; la principale chose à retenir est qu'il est important de fournir une isolation thermique fiable, sinon l'efficacité du système de chauffage diminuera considérablement.
Les règles de sécurité
Pour les systèmes de chauffage utilisant le chauffage par induction, il est important de respecter plusieurs règles pour éviter les fuites, pertes d'efficacité, consommation d'énergie, accidents.
- Les systèmes de chauffage par induction nécessitent soupape de sécurité pour évacuer l'eau et la vapeur en cas de panne de la pompe.
- Un manomètre et un RCD sont nécessaires pour le fonctionnement en toute sécurité d'un système de chauffage assemblé par vos soins.
- La mise à la terre et l’isolation électrique de l’ensemble du système de chauffage par induction éviteront les chocs électriques.
- Pour éviter les effets nocifs du champ électromagnétique sur le corps humain, il est préférable de déplacer ces systèmes en dehors de la zone résidentielle, où des règles d'installation doivent être respectées, selon lesquelles le dispositif de chauffage par induction doit être placé à une distance de 80 cm de horizontale (sol et plafond) et à 30 cm des surfaces verticales.
- Avant d'allumer le système, assurez-vous de vérifier la présence de liquide de refroidissement.
- Pour éviter les pannes dans le fonctionnement du réseau électrique, il est recommandé de raccorder une chaudière à chauffage par induction, réalisée à la main selon les schémas proposés, à une ligne d'alimentation séparée dont la section du câble sera d'au moins 5 mm2. . Le câblage conventionnel peut ne pas être en mesure de gérer la consommation électrique requise.
Les chaudières à induction sont des appareils caractérisés par un très haut rendement. Ils peuvent réduire considérablement les coûts énergétiques par rapport aux appareils traditionnels équipés d'éléments chauffants.
Les modèles de production industrielle ne sont pas bon marché. Cependant, n'importe qui peut fabriquer un radiateur à induction de ses propres mains. Maître de maison, possédant un ensemble d'outils simples. Pour l'aider, nous vous proposons une description détaillée du principe de fonctionnement et de montage d'un radiateur efficace.
Le chauffage par induction est impossible sans l’utilisation de trois éléments principaux :
- inducteur;
- Générateur;
- élément chauffant.
Un inducteur est une bobine, généralement constituée de fil de cuivre, qui génère un champ magnétique. Un alternateur est utilisé pour produire un courant haute fréquence à partir du courant électrique domestique standard de 50 Hz.
Utilisé comme élément chauffant objet métallique, capable d'absorber de l'énergie thermique sous l'influence d'un champ magnétique. Si vous connectez correctement ces éléments, vous pouvez obtenir un appareil performant, parfait pour chauffer le liquide de refroidissement et.
Utiliser un générateur électricité avec les caractéristiques nécessaires est fourni à l'inducteur, c'est-à-dire sur une bobine de cuivre. En le traversant, un flux de particules chargées forme un champ magnétique.
Le principe de fonctionnement des radiateurs à induction repose sur l'apparition de courants électriques à l'intérieur des conducteurs qui apparaissent sous l'influence de champs magnétiques.
La particularité du champ est qu'il a la capacité de changer la direction des ondes électromagnétiques à haute fréquence. Si un objet métallique est placé dans ce champ, il commencera à chauffer sans contact direct avec l'inducteur sous l'influence des courants de Foucault créés.
Le courant électrique haute fréquence fourni par l'onduleur à la bobine d'induction crée un champ magnétique avec un vecteur d'ondes magnétiques en constante évolution. Le métal placé dans ce champ s'échauffe rapidement
L'absence de contact permet de rendre négligeables les pertes d'énergie lors du passage d'un type à un autre, ce qui explique le rendement accru des chaudières à induction.
Pour chauffer l'eau du circuit de chauffage, il suffit d'assurer son contact avec un radiateur métallique. Souvent, un tuyau métallique est utilisé comme élément chauffant, à travers lequel un jet d'eau passe simplement. L'eau refroidit simultanément le radiateur, ce qui augmente considérablement sa durée de vie.
L'électro-aimant d'un dispositif à induction est obtenu en enroulant un fil autour d'un noyau ferromagnétique. La bobine d'induction résultante chauffe et transfère la chaleur au corps chauffé ou au liquide de refroidissement circulant à proximité à travers l'échangeur de chaleur.
Avantages et inconvénients de l'appareil
Il existe de nombreux « avantages » d’un chauffage à induction vortex. C'est facile pour fait soi-même circuit, fiabilité accrue, rendement élevé, coûts énergétiques relativement faibles, long terme fonctionnement, faible probabilité de pannes, etc.
La productivité de l'appareil peut être importante, des unités de ce type sont utilisées avec succès dans l'industrie métallurgique. En termes de vitesse de chauffage du liquide de refroidissement, les appareils de ce type rivalisent en toute confiance avec les chaudières électriques traditionnelles : la température de l'eau dans le système atteint rapidement le niveau requis.
Pendant le fonctionnement de la chaudière à induction, le radiateur vibre légèrement. Cette vibration élimine le calcaire et d'autres contaminants possibles des parois du tuyau métallique, un tel appareil doit donc rarement être nettoyé. Bien entendu, le système de chauffage doit être protégé de ces contaminants à l’aide d’un filtre mécanique.
Une bobine d'induction chauffe le métal (tuyau ou morceaux de fil) placé à l'intérieur à l'aide de courants de Foucault à haute fréquence, aucun contact requis
Un contact constant avec l'eau minimise le risque de brûlure du radiateur, ce qui est assez Problème commun pour chaudières traditionnelles avec éléments chauffants. Malgré les vibrations, la chaudière fonctionne extrêmement silencieusement ; aucune isolation phonique supplémentaire sur le site d'installation n'est nécessaire.
Un autre avantage des chaudières à induction est qu’elles ne fuient presque jamais, à moins que le système ne soit installé correctement. C'est très qualité précieuse car il élimine ou réduit considérablement la probabilité que des situations dangereuses se produisent.
L'absence de fuites est due à la méthode de transfert d'énergie thermique sans contact vers le radiateur. Grâce à la technologie décrite ci-dessus, le liquide de refroidissement peut être chauffé presque jusqu'à l'état de vapeur.
Cela fournit une convection thermique suffisante pour encourager un mouvement efficace du liquide de refroidissement à travers les tuyaux. Dans la plupart des cas, le système de chauffage ne devra pas être équipé d'une pompe de circulation, bien que tout dépende des caractéristiques et de la conception du système de chauffage spécifique.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Vidéo n°1. Aperçu des principes du chauffage par induction :
Vidéo n°2. Option intéressante réaliser un radiateur à induction :
Pour installer un radiateur à induction, vous n'avez pas besoin d'obtenir l'autorisation des autorités réglementaires; les modèles industriels de tels appareils sont tout à fait sûrs, ils conviennent aussi bien à une maison privée qu'à appartement ordinaire. Mais les propriétaires d'unités artisanales ne doivent pas oublier les précautions de sécurité.