2018-11-16
Науково-дослідний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Обігрівач з чотирьох пивних банок
За підсумками дослідження магнітних повільних хвиль були розроблені кілька незвичайних пристроїв. Одне з них — нагрівач на алюмінієвої батареї, потужністю 100Вт і економією електроенергії до 30%. Його недоліком можна вважати досить сильний писк, випромінюваний радіатором і відносно дорогі матеріали. У пропонованій нижче конструкції ці недоліки відсутні: в якості батареї застосовуються 4 банки з під пива, а спеціально розроблений генератор імпульсів вийшов неймовірно простий і надійний. Незважаючи на уявну простоту цей обігрівач видає непогані характеристики і так само, як його попередник, економить до 30% електроенергії.
Його принципова електрична схема зображена на наступному малюнку. Її робота майже нічим не відрізняється від класичного блокінг-генератора, але на відміну від нього тут підібраний режим, при якому в котушці L1 виникають повільні магнітні хвилі. Вони, спільно з магнитострикционным ефектом, і видають необхідні економічні параметри пристрою. Резистор R1, разом зі стабілітронів ZD1, формують напруга зсуву для транзитора VT1, а R2 — стабілізує роботу всієї схеми, і допомагає їй вийти на режим резонансу другого роду. Він буде визначатися наступними параметрами: опором відкритого каналу VT1, опором R2, індуктивність L1 і ємністю C1. Котушка L2 також бере участь у цьому процесі, але її головне завдання — створення позитивного зворотного зв'язку.
Принципиальная электрическая схема экономного обогревателя из пивных банок
Осцилограми струму і напруги в котушці L1 представлені тут. Жовтий графік — напруга на кінцях цієї котушки, розмах якої позначається символом Um, а зелений — струм в ній. Нижче в таблиці зведені деякі залежності живлячої напруги, потужності споживання від джерела живлення і амплітуди напруги (Um) в котушці L1. Теплова потужність знаходиться шляхом множення значення середньої колонки на 1,3.
Напруга живлення, В (XS1) Потужність споживання, Вт Амплітуда в L1, (Um)
12 14 100
15 20 135
20 33 175
24 45 200
Деталі
Експериментуючи з різними mosfet-транзистори автор прийшов до висновку, що для цієї схеми найкраще підходять ті з них, які мають низький опір відкритого переходу. У той же час, максимальна напруга стік-витік у них повинно бути не менше 250В. Ідеально підійшов — IRFP260. Конденсатор C1 повинен бути розрахований на напругу не нижче 600В і мати хороші частотні характеристики. Добре себе зарекомендували конденсатори серії MKP10 або подібні — від індукційних плит.
Перелік елементів схеми:
  • VT1 — mosfet-транзистор IRFP260;
  • ZD1 — стабілітрон 1N4733;
  • R1 — опір на 0.5 Вт. Його можна замінити на два послідовно з'єднані резистора на 330Ом і 0.25 Вт;
  • R2 — опір на 0.5 Ом і 5Вт. Добре підходить керамічний варіант резистора, наприклад такої;
  • XS1 — стандартний роз'єм до блоку живлення на 12В, наприклад такий.
Провід для L1 і L2: діаметр 0.63 мм у лаковій ізоляції, мідний. Котушка L1 мотається на чотири попередньо склеєні між собою пивні банки (див. малюнки нижче) майже на всю їх висоту; необов'язково виток до витка, але в один шар. Посередині банки залишається невеликий проміжок для намотування 9-10 витків котушки L2. Всі намотування ведуться в одну (будь-яку) бік. Хоча поверхню пивної банки добре ізольована, але все ж краще буде між нею і проводом прокласти шар будівельного паперу.
Схема збирається на невеликій платі і вставляється між банок посередині. Транзистор VT1 встановлюється на невеликий радіатор.
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
Налаштування полягає в правильній фазіровке обмоток: якщо після включення схеми генерації немає, то потрібно поміняти місцями виводи обмотки L2. Якщо осцилографом стати між загальним проводом і стоком VT1, то можна отримати таку осциллограмму (жовтий графік). Графік струму (зелений колір) виходить, якщо на один з висновків котушки L1 надіти струмовий трансформатор і підключитися осцилографом до його висновків. В іншому, схема сама знаходить робочий режим і не потребує підстроювання.
Ще одним незвичайним індикатором правильної роботи може бути вимір температур всередині і зовні обігрівача. За рахунок індукційного наргева і магнітострикційного ефекту, температура в центрі повинна бути трохи вище, ніж на зовнішній поверхні банок. Якщо ж котушку L1 підключити безпосередньо до джерела постійного струму, то ситуація зміниться: зовнішня поверхня стане набагато гаряче внутрішньої, що приведе до роботи пристрою в режимі з звичайним ККД.

© Горчилин В'ячеслав, 2018 р.
* Передрук статті можлива за умови встановлення посилання на цей сайт та додержанням авторських прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin