2018-11-16
Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
Все заметки
Обогреватель из четырёх пивных банок
По итогам исследования магнитных медленных волн были разработаны несколько необычных устройств. Одно из них — нагреватель на алюминиевой батарее, мощностью 100Вт и экономией электроэнергии до 30%. Его недостатком можно считать довольно сильный писк, излучаемый радиатором и относительно дорогие материалы. В предлагаемой ниже конструкции эти недостатки отсутствуют: в качестве батареи применяются 4 банки из под пива, а специально разработанный генератор импульсов получился невероятно простой и надёжный. Несмотря на кажущуюся простоту этот обогреватель выдаёт неплохие характеристики и так же, как его предшественник, экономит до 30% электроэнергии.
Его принципиальная электрическая схема изображена на следующем рисунке. Её работа почти ничем не отличается от классического блокинг-генератора, но в отличие от него здесь подобран режим, при котором в катушке L1 возникают медленные магнитные волны. Они, совместно с магнитострикционным эффектом, и выдают требуемые экономические параметры устройства. Резистор R1, вместе со стабилитроном ZD1, формируют напряжение смещения для транзитора VT1, а R2 — стабилизирует работу всей схемы, и помогает ей выйти на режим резонанса второго рода. Он будет определяться следующими параметрами: сопротивлением открытого канала VT1, сопротивлением R2, индуктивностью L1 и ёмкостью C1. Катушка L2 также участвует в этом процессе, но её главная задача — создание положительной обратной связи.
Принципиальная электрическая схема экономного обогревателя из пивных банок
Осциллограммы тока и напряжения в катушке L1 представлены здесь. Жёлтый график — напряжение на концах этой катушки, размах которой обозначается символом Um, а зелёный — ток в ней. Ниже в таблице сведены некоторые зависимости питающего напряжения, мощности потребления от источника питания и амплитуды напряжения (Um) в катушке L1. Тепловая мощность находится путём умножения значения средней колонки на 1,3.
Напряжение питания, В (XS1) Мощность потребления, Вт Амплитуда в L1, В (Um)
12 14 100
15 20 135
20 33 175
24 45 200
Детали
Экспериментируя с различными mosfet-транзисторами автор пришёл к выводу, что для этой схемы лучше всего подходят те из них, которые имеют самое низкое сопротивление открытого перехода. В то же время, максимальное напряжение сток-исток у них должно быть не менее 250В. Идеально подошел — IRFP260. Конденсатор C1 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 600В и иметь хорошие частотные характеристики. Хорошо себя зарекомендовали конденсаторы серии MKP10 или подобные — от индукционных плит.
Перечень элементов схемы:
  • VT1 — mosfet-транзистор IRFP260;
  • ZD1 — стабилитрон 1N4733;
  • R1 — сопротивление на 0.5Вт. Его можно заменить на два последовательно соединённые резистора на 330Ом и 0.25Вт;
  • R2 — сопротивление на 0.5Ом и 5Вт. Хорошо подходит керамический вариант резистора, например такой;
  • XS1 — стандартный разъём к блоку питания на 12В, например такой.
Провод для L1 и L2: диаметр 0.63мм, в лаковой изоляции, медный. Катушка L1 мотается на четыре предварительно склеенные между собой пивные банки (см. рисунки ниже) почти на всю их высоту; необязательно виток к витку, но в один слой. Посредине банки оставляется небольшой промежуток для намотки 9-10 витков катушки L2. Все намотки ведутся в одну (любую) сторону. Хотя поверхность пивной банки хорошо изолирована, но всё же лучше будет между ней и проводом проложить слой строительной бумаги.
Схема собирается на небольшой плате и вставляется между банок посредине. Транзистор VT1 устанавливается на небольшой радиатор.
Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 1 Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 2 Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 3 Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 4 Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 5 Экономный обогревателя из пивных банок. Этпа сборки 6
Настройка состоит в правильной фазировке обмоток: если после включения схемы генерации нет, то нужно поменять местами выводы обмотки L2. Если осциллографом стать между общим проводом и стоком VT1, то можно получить такую осциллограмму (жёлтый график). График тока (зелёный цвет) получается, если на один из выводов катушки L1 надеть токовый трансформатор и подключиться осциллографом к его выводам. В остальном, схема сама находит рабочий режим и не нуждается в подстройке.
Ещё одним необычным индикатором правильной работы может быть замер температур внутри и снаружи обогревателя. За счёт индукционного наргева и магнитострикционного эффекта, температура в центре должна быть немного выше, чем на внешней поверхности банок. Если же катушку L1 подключить напрямую к источнику постоянного тока, то ситуация поменяется: внешняя поверхность станет намного горячее внутренней, что приведёт к работе устройства в режиме с обычным КПД.

© Горчилин Вячеслав, 2018 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin