Как сделать из трансформатора нагреватель воды: подробное описание

Для нагрева воды электричеством в системе отопления и горячего водоснабжения частного дома или квартиры в бойлерах и электрокотлах чаще всего используются различные ТЭНы, но это не единственный вариант. Знание того, как сделать нагреватель воды из трансформатора, поможет сделать своими руками альтернативную систему нагрева.

Можно ли сделать из трансформатора нагреватель воды

Использование трансформатора для нагрева воды вполне возможно. При работе его обмотки нагреваются и основная задача при проектировании такого устройства — это передать тепло воде. Отопление с помощью трансформатора тоже вполне возможно.

Принцип действия такого нагревателя

Принцип работы такого нагревателя основан на нагреве короткозамкнутого витка. В данном устройстве в его качестве используется спираль из медной или нержавеющей трубки. Ее витки замыкаются между собой перемычкой и, фактически, это устройство работает в режиме короткого замыкания и является трансформатором тока.

На концах трубки находятся два участка с резьбой или накидными гайками (американками) для подключения к системе проточного водоснабжения или отопления. При работе трубка нагревается и передает тепло протекающей внутри воде.

Важно! Без воды или при отсутствии протока включать устройство нельзя. Трубка нагреется до высокой температуры и может вывести аппарат из строя или даже привести к пожару.

Как используется трансформаторный нагреватель

Применит такую конструкцию можно везде, где есть необходимость нагревать воду, протекающую через него.

Отопление

Для отопления с помощью такого аппарата необходимо использовать трансформатор большой мощности – 5-8кВА. Подключается аппарат через пускатель, в цепи управления которого устанавливается термодатчик, измеряющий температуру выходящей воды и отключающий нагрев при достижении заданного значения.

В старых системах отопления, которые подключались к АГВ и твердотопливным котлам советского производства, движение воды производилось самотеком, за счет разницы высоты и температуры. Для более эффективной работы устройства, экономии электроэнергии и предотвращения перегрева необходима установка в систему насоса, ускоряющего поток воды и выравнивающего ее температуру в радиаторах.

Совет! Дополнительно сэкономить электроэнергию помогает установка комнатного датчика температуры.

Нагрев воды трансформатором

Такой аппарат можно использовать для нагрева проточной воды вместо бойлера. Для надежной работы необходимо использовать датчик протока, включающий нагрев при открытом кране и отключающий при закрытом.

Дополнительно целесообразна установка тиристорного или симисторного регулятора в цепи первичной обмотки.

Совет! Управлять силовым симистором можно при помощи диммера, который устанавливается в цепи люстры или настольной ламы.

Изготовление нагревателя своими руками

При наличии знаний основ электротехники и опыта работы слесарным инструментом такой аппарат можно изготовить самостоятельно.

Необходимые инструменты и материалы

Для работы необходимы:

• трансформатор достаточной мощности;
• медная или нержавеющая трубка Ø12-20мм;
• две “американки”;
• минеральная или стекловата;
• датчик температуры или протока;
• пускатель;
• дополнительные датчики и регуляторы.

Из инструментов понадобятся газовая горелка или электросварка, молоток, плоскогубцы, отвертка, гаечные ключи для подключения к водопроводу и амперметр для настройки.

Технология процесса

Изготовление этого устройства происходит в несколько этапов:

• вынуть пластины трансформаторного железа из катушек и разобрать аппарат;
• удалить вторичную обмотку;
• согнуть трубку спиралью и приварить к концам “американку”;
• если позволяют габариты трансформатора, обмотать трубку теплоизолирующим материалом для уменьшения нагрева аппарата;
• собрать трансформатор и подключить к водопроводу или отоплению;
• включить в сеть и замерять ток;
• если потребляемая мощность мала или велика, то, соответственно, увеличить или уменьшить число витков;
• после окончания испытаний подключить датчики, пускатель и другие элементы автоматики.

Выбор трансформатора

Главным критерием при выборе электротрансформатора для устройства является мощность:

• нагрев воды для крана – 1,5-3кВА;
• душ – 3-5кВА;
• отопление – от 5кВА.

Другой фактор — это форма магнитопровода и обмоток. Необходимо, чтобы вторичная обмотка была намотана отдельно от вторичной, иначе свободного места после ее удаления не хватит для намотки труб нагревателей.

Этим требованиям соответствует старый катушечный сварочный трансформатор. После широкого распространения инверторных сварочников эти аппараты стоят без использования во многих мастерских и гаражах.

Информация! При использовании обмотки автотрансформатора в качестве первичной обмотки его мощность будет в несколько раз меньше паспортной.

Использование трехфазного трансформатора

Мощность однофазного аппарата для отопления квартиры, а тем более дома недостаточная. В этом случае используются трехфазные приборы. Трубки для нагрева воды наматываются на каждую катушку в отдельности и соединяются последовательно пластмассовыми или резиновыми трубками.

Важно! Использование металлических труб может привести к появлению уравнительных токов и нарушению равномерности нагрузки.

Компенсация реактивной мощности

Трансформатор кроме активной использует реактивную, или индуктивную энергию. Она перегружает электропроводку и увеличивает счет за электроэнергию. Для ее компенсации параллельно первичной обмотке устанавливаются бумажные или пленочные конденсаторы напряжением не менее 350В.

Необходимая емкость этих элементов рассчитывается по специальным таблицам и формулам или подбирается опытным путем:

• присоединяется конденсатор емкостью 0,5мкФ;
• производится измерение потребляемого тока;
• добавляется еще один конденсатор и вновь замеряется ток;
• п.3 повторяется, пока показания амперметра не станут минимальными.

Меры безопасности

Нагреватель воды из трансформатора достаточно безопасный прибор – в нем отсутствует контакт между электросетью и нагревателем. Основная опасность в перегреве из-за отсутствия протока воды. Есть два способа решения этой проблемы:

• Установка датчика протока. Отключает нагрев при отсутствии движения воды через нагревательную трубку.
• Подключение термопредохранителя. Выходит из строя при перегреве, но спасает само устройство. Можно взять из неисправного конвектора, тепловентилятора или фена.

Важно! Желательно установить обе защиты, но использование термопредохранителя является обязательным.

Кроме того, в таком нагревателе необходимо заземлять металлический корпус, магнитопровод и вторичную обмотку.

Изготовление нагревателя воды из трансформатора — это необычная альтернатива магазинному электрокотлу и нагревателю проточной воды.

Конструкция, схемы и особенности работы трансформатора Седого Мишина для отопления

Трансформатор Седого Мишина для отопления является аналогом тороидальной катушки Тесла, запатентованной в конце 19-го века. Подобное оборудование нашло практическое применение в некоторых электродвигателях, радиоприемниках (антеннах), электрошокерах, для розжига газоразрядных ламп, определения течи в вакуумных системах, создания высоковольтных разрядов, используемых в индустрии развлечений. В сети интернет утверждают, что высокое напряжение, создаваемое в трансформаторе Седого Мишина (Тесла) можно использовать, чтобы устроить отопление.

Теоретически это возможно, на практике сложно из-за быстрого выхода из строя вторичной обмотки.

Конструкция тороидального резонансного трансформатора

Резонансный преобразователь в классическом исполнении не имеет сердечника, катушки тороидальные (простым языком – круглые, в виде бублика), состоит из 2-х обмоток и прерывателя (разрядчика). На первичной обмотке 3-10 витков, она выполнена из толстого медного провода. Вторая катушка высоковольтная, выполнена из тонкого провода, витков может быть от сотни до тысячи. Для функционирования в схему включаются конденсаторы, накапливающие заряд.

Первичная катушка бывает плоская, коническая, цилиндрическая, вертикальная, горизонтальная. Колебательный контур создается первичной обмоткой и конденсатором, разрядчик – это 2 электрода, размещенные на определенном расстоянии друг от друга. Второй контур образует вторичная катушка и тороид (замещает конденсатор). В процессе создания контуров важно добиться резонанса частот колебания – без него ток не повышается.

Если создавать резонансный преобразователь с применением сердечника, то необходимо соблюдать определенные требования. Магнитопровод не должен быть цельный, на каждой заизолированной части тора (круга) размещается отдельная обмотка, обмотки разделяются заземленным экраном.

Самая простая схема выглядит так (у трансформатора Мишина очень похожая):

Первичная обмотка трансформатора Седого из толстого провода или трубки подключается к конденсатору и разрядчику (электродам, оснащенным системой охлаждения). На вторичной катушке, покрытой эпоксидкой или лаком, тонкий провод, количество витков зависит от сечения. На выходе острый штырь, сфера или диск (форма зависит от типа разряда).

При изготовлении трансформатора Мишина своими руками необходимо учесть, что очень важно качество вторичной обмотки. Отношение между длиной и диаметром 4/1, провод должен быть намотан плотно, без скрещиваний.

Сопротивление первичной катушки должно быть минимальным, заземление экрана обязательно.

Принцип работы резонансного трансформатора

В любом трансформаторе при подаче переменного напряжения на первичную катушку создается магнитное поле, которое передается вторичной обмотке. На ней магнитное поле превращается в напряжение (пониженное или повышенное по сравнению с показателем на входе). Результат зависит от уровня резонанса между обмотками, качества связи между катушками, прочности вторичной обмотки.

После подключения к сети первичная катушка генерирует колебания высокой частоты, конденсатор накапливает напряжение до уровня пробоя. Пробой – это короткое замыкание, напряжение может достигать сотен киловатт. Это реактивное напряжение, которое создается в любом преобразователе и чаще всего не используется. Эффект увеличивается за счет отсутствия минимальной взаимоиндукции, обеспеченной отсутствием сердечника.

При наличии резонанса между катушками коэффициент трансформации может в несколько десятков раз превышать значение отношения количества витков вторичной катушки к количеству витков первичной. Самое простое применение – создание разряда в воздухе, что и используется в индустрии развлечений. Эффект увеличивается внесением в область разряда красителей, меняющих цвет.

Если напряжение на входе достаточно высокое, длина такой «молнии» составляет десятки метров.

Как использовать резонансный трансформатор в системе отопления

Резонансный трансформатор Мишина способен увеличить мощность в 10 раз. По сути, эта реактивная мощность, созданная стоячими электромагнитными волнами, которую можно снять на какое-то оборудование.

Если использовать несколько таких преобразователей, мощность увеличивается в сотни раз. Теоретически это можно использовать, в том числе в системе отопления, чтобы сэкономить электроэнергию.

Максимальный эффект от резонанса возможно получить, если увеличить добротность (отношение тока в реактивном компоненте к току в активном компоненте) второго контура в 30-200 раз. Через реактивную емкость и индуктивность при этом будет протекать реактивный ток, многократно превышающий ток на входе. Обычно он остается в контуре из-за противофазности. То есть, фазы компенсируют друг друга, но создают магнитное поле. Этот эффект уже используется в электрических двигателях, эффективность в которых зависит от степени резонанса.

Нельзя резонансный контур построить из материалов, которые просто попались под руку, его нужно осознано строить. Только тогда из сети будет забираться несколько ватт, а реактивная энергия будет большая. Ее можно перенести на односторонний трансформатор или отопительный котел.

Например, имеем домашнюю сеть 220 вольт, 50 Гц. Задача: получить на индуктивности в резонансном контуре ток величиной в 70 Ампер.

По закону Ома, мощность цепи индуктивности при переменном токе в преобразователя Седого должна быть:

I = U /R, где R – сопротивление намотки.

L – индуктивность намотки (измеряется в Генри);

f – частота (в бытовой сети 50 Гц).

Это значит, что мощность:

I = U / 2πfL, а индуктивность:

L = U / 2πfI = 220 вольт / 2*3,14 * 50*70 = 0,010 H (Генри).

То есть, чтобы получить 70 А, индуктивность должна быть 0,010 H.

Емкость конденсатора (закон Томсона):

f = 1 / (2π*√ (L*C)) = 1 / (4*(3,14*3,14) * 0,01 H * (50 Гц*50 Гц)) = 0,001014 F (1,014mF)

Потребление от сети 220 В будет 6,27 Вт.

Мишин использовал для создания вторичной намотки бифиляр статора из электродвигателя. Для удобства вырезал выступы, витки не считал, наматывал сразу 2 провода с сечением 1 мм до полного заполнения бифиляра, для ограничения мощности сети использовал лампу накаливания, на входе напряжение 70 В. Первичная намотка – один виток медной трубки.

Достоверных и точных данных о том, как такое самодельное устройство использовать для отопления, на самом деле нет. Хотя общеизвестно, что по такому принципу работают вихревые индукционные нагреватели.

Стоит ли делать такой трансформатор самостоятельно

Трансформатор Седого Мишина, по сути, является так называемым генератором свободной энергии. Сделать его своими руками можно.

Стоит ли делать такое у себя дома, каждый решает сам. В интернете есть видео, на котором видно, как подобное устройство нагревает воду в ведре. Некоторые утверждают, что используют для создания световых эффектов в домашних условиях.

Однако не стоит забывать, что резонансный преобразователь отрицательно воздействует на организм человека, в частности на нервную систему, сердце и глаза. При разряде нельзя исключить вероятность ожогов. Женщинам и детям не желательно находится поблизости от подобного устройства из-за сниженной сопротивляемости организма. Поэкспериментировать можно, если есть желание и свободное время, но в отдаленности от членов семьи.