Gör-det-själv-induktionsvärmare från en svetsinverterare

Induktionsvärmepannor – är apparater som kännetecknas av mycket hög verkningsgrad. De gör det möjligt att avsevärt minska elkostnaderna jämfört med traditionella apparater utrustade med elpatroner.

Modeller av industriell tillverkning är inte billiga. Men en hemmamakare som behärskar en enkel uppsättning verktyg kan göra en induktionsvärmare med egna händer. Till hans hjälp erbjuder vi en detaljerad beskrivning av funktionsprincipen och monteringen av en effektiv värmare.

Principen för induktionsvärmarens funktion

Induktionsuppvärmning är omöjlig utan användning av tre grundläggande element:

• induktorn;
• generatorn;
• värmeelementet.

Induktorn är en spole, vanligtvis gjord av koppartråd, med hjälp av vilken ett magnetfält genereras. En växelströmsgenerator används för att få en högfrekvent ström från det vanliga hushållsnätet med frekvensen 50 Hz.

Som värmeelement används ett metallföremål som kan absorbera termisk energi under påverkan av ett magnetfält. Om dessa element kopplas ihop på rätt sätt kan man få en högpresterande apparat som är utmärkt för uppvärmning av flytande värmebärare och husuppvärmning.

Med hjälp av generatorn tillförs elektrisk ström med nödvändiga egenskaper till induktorn, dvs. till kopparspolen. När den passerar genom den bildar flödet av laddade partiklar ett magnetfält.

Funktionsprincipen för induktionsvärmare bygger på uppkomsten av elektriska strömmar inuti ledare som uppstår under påverkan av magnetfält

Fältets särdrag är att det har förmågan att vid höga frekvenser ändra riktningen på elektromagnetiska vågor. Om man placerar ett metallföremål i detta fält börjar det värmas upp utan direkt kontakt med induktorn under påverkan av skapade virvelströmmar.

Högfrekvent elektrisk ström som kommer från växelriktaren till induktionsspolen skapar ett magnetfält med en ständigt föränderlig vektor av magnetiska vågor. Metallen som placeras i detta fält värms upp snabbt.

Frånvaron av kontakt gör att energiförlusterna vid övergång från en form till en annan blir försumbara, vilket förklarar den höga verkningsgraden hos induktionspannor.

För att värma vatten för värmekretsen räcker det att säkerställa dess kontakt med en metallvärmare. Ofta används ett metallrör som värmeelement, genom vilket man helt enkelt leder vattenflödet. Vattnet kyler samtidigt värmaren, vilket avsevärt förlänger dess livslängd.

Elektromagneten i en induktionsapparat erhålls genom att linda tråd runt en kärna av ferromagnet. Den resulterande induktionsspolen värms upp och överför värme till det uppvärmda föremålet eller till det strömmande värmemediet i närheten via en värmeväxlare.

Fördelar och nackdelar med apparaten

Det finns många fördelar med en virvelinduktionsvärmare. Det är ett enkelt kretslopp att bygga själv, hög tillförlitlighet, hög verkningsgrad, relativt låg elkostnad, lång livslängd, låg sannolikhet för fel och så vidare.

Apparatens prestanda kan vara betydande, aggregat av denna typ används framgångsrikt inom metallurgisk industri. När det gäller uppvärmningshastighet för värmemediet konkurrerar enheter av denna typ säkert med traditionella elpannor, vattnets temperatur i systemet når snabbt den nödvändiga nivån.

Under drift av en induktionspanna vibrerar värmaren något. Denna vibration skakar av kalkavlagringar och andra möjliga föroreningar från metallrörets väggar, så en sådan anordning behöver ytterst sällan rengöring. Naturligtvis bör värmesystemet skyddas mot dessa föroreningar med hjälp av ett mekaniskt filter.

Induktionsspolen värmer upp metallen (röret eller bitar av tråd) som placerats inuti den med hjälp av högfrekventa virvelströmmar, kontakt är inte nödvändig.

Konstant kontakt med vatten minimerar även risken för att värmaren brinner ut, vilket är ett ganska vanligt problem för traditionella pannor med elpatroner. Trots vibrationen arbetar pannan extremt tyst, extra ljudisolering vid installationsplatsen kommer inte att behövas.

Induktionspannor är också bra eftersom de praktiskt taget aldrig läcker, förutsatt att systeminstallationen är korrekt utförd. Detta är en mycket värdefull egenskap för elvärme, eftersom det eliminerar eller avsevärt minskar sannolikheten för farliga situationer.

Frånvaron av läckage beror på den kontaktlösa metoden för överföring av termisk energi till värmaren. Värmebäraren kan med den ovan beskrivna tekniken värmas upp nästan till ångtillstånd.

Detta ger tillräcklig termisk konvektion för att stimulera effektiv förflyttning av värmebäraren genom rören. I de flesta fall behöver värmesystemet inte utrustas med en cirkulationspump, även om allt beror på egenskaperna och schemat för det specifika värmesystemet.

Ibland är en cirkulationspump nödvändig. Det är relativt enkelt att installera enheten. Även om det krävs vissa färdigheter i att montera elektriska apparater och värmeledningsrör. Men denna bekväma och pålitliga enhet har ett antal nackdelar som man också måste ta hänsyn till.

Till exempel värmer pannan inte bara värmebäraren utan även hela det omgivande arbetsutrymmet. Man måste avsätta ett separat rum för en sådan anordning och ta bort alla främmande föremål från det. För en person kan långvarig vistelse i omedelbar närhet av en fungerande panna också vara osäker.

För att induktionsvärmare ska fungera krävs elektrisk ström. Både hemmagjorda och fabrikstillverkade enheter ansluts till hushållsnätet för växelström.

För att enheten ska fungera krävs elektricitet. I områden där fri tillgång till denna civilisationens välsignelse saknas, kommer en induktionspanna att vara värdelös. Och även där det finns frekventa strömavbrott kommer den att visa låg effektivitet. Vid oaktsam hantering av enheten kan en explosion inträffa.

Om kylarvätskan överhettas förvandlas den till ånga. Som ett resultat ökar trycket i systemet kraftigt, vilket rören inte klarar av - de sprängs. Därför, för normal drift, bör enheten förses med åtminstone en manometer, och ännu bättre med en nödavstängningsanordning, termostat etc.

Allt detta kan avsevärt öka kostnaden för en hemmagjord induktionspanna. Även om apparaten anses vara nästan tyst, är det inte alltid så. Vissa modeller kan av olika anledningar ändå avge vissa ljud. För en egentillverkad enhet ökar sannolikheten för ett sådant utfall.

I konstruktionen av både fabrikstillverkade och hemmagjorda induktionsvärmare finns det nästan inga slitdelar. De har lång livslängd och fungerar felfritt.

Steg för att tillverka hemmabygget

Att göra en sådan anordning själv är inte så svårt. För detta behövs:

1. Tillverka ett värmeelement.
2. Gör en induktorspole av koppartråd.
3. Använd en färdig växelströmsgenerator.
4. Anslut värmaren med spolen till värmesystemet.
5. Anslut spolen till generatorn.
6. Anslut strömförsörjningen till systemet.
7. Gör en provstart för att kontrollera enhetens funktion.

I industriella modeller används ett metallrör med tjocka väggar som värmare, men det är mycket svårt att uppnå tillräcklig effekt i en hemmagjord enhet för att värma upp ett sådant element, och det är inte meningsfullt. Induktionsspolen kan värma upp vilken metall som helst, så värmaren kan modifieras.

Industriella modeller av induktionspannor är utrustade med ett värmeelement tillverkat av ett tjockt metallrör. Det är svårt att kopiera en sådan enhet hemma.

Som hölje för en induktionsvärmare från en svetsomriktare används en bit plaströr. Det bör vara något större i diameter än värmesystemets rör. Rörets längd för värmaren kan vara ungefär en meter, innerdiametern kan variera mellan 50-80 mm.

För att ansluta värmaren till systemet bör adapter installeras i nedre och övre delen av höljet. Den nedre delen av röret måste täckas med ett galler, sedan läggs ett fyllnadsmaterial bestående av små metallbitar in i höljet. Fyllnadsmaterial kan erhållas till exempel av tråd, stänger, smala metallrör etc.

Längden på bitarna kan varieras godtyckligt. Oftast används ståltråd med diameter 6-8 mm, som helt enkelt skärs i små bitar. Vissa hantverkare rekommenderar att skära den i långa stavar, cirka 90 cm långa, dvs nästan lika långa som värmaren.

Till höljet för värmeelementet i en induktionspanna som du bygger själv behövs ett brett plaströr, cirka 50 mm i diameter

Ju högre magnetiskt motstånd hos stålet som tråden är gjord av, desto bättre värms den upp. Beroende på storleken på dessa bitar väljs även ett skyddsnät som monteras i botten av höljet. Fyllnadsmaterialet hälls eller läggs i röret ända upp till toppen. Efter detta täcks även den övre delen med nät.

Schemat ger en uppfattning om hur man ansluter induktionsspiralen till pannans värmare och till svetsaggregatet

På så sätt ser den hemmagjorda värmaren för en induktionspanna ut som ett tjockt plaströr fyllt med metallbitar och täckt med nät i båda ändar. Överst och nederst har värmaren övergångsstycken för anslutning till värmekretsen. Polymerröret för värmaren måste ha tillräckligt tjocka väggar.

Dessutom duger inte vilken plast som helst för detta ändamål; materialet måste tåla ganska kraftig uppvärmning och samtidigt inte avge några farliga ämnen till luften eller till värmevätskan. Nu ska induktionsgallret tillverkas. För detta tar man koppartråd och lindar den direkt på värmarens hölje.

I vissa modeller av hemmagjorda induktionsvärmare används ett smalt kopparrör istället för plaströr. Det är inte det bästa alternativet eftersom det är svårt att rulla ett sådant element till en spiral på rätt sätt

Ju fler varv av tråd, desto bättre. Man anser att induktionsspolen bör ha minst 90 varv. Induktorn lindas mycket tätt på röret, det får inte finnas något mellanrum mellan varven.

För lindningen duger en koppartråd med isolering på 1-1,5 mm. Tjockare kabel behövs inte här, eftersom det skulle försvåra lindningsarbetet och göra det svårare att placera varven tätt.

Detta schema hjälper till att korrekt ansluta induktorspolen till en inverter-svetsmaskin; om det görs felaktigt förvandlas spolen till en elektromagnet (+)

Förekomst av mellanrum kan leda till buller på grund av vibrationer som följer med driften av en sådan enhet. Med tiden kan detta leda till förstörelse av isoleringen, vilket orsakar kortslutning mellan varven.

Överst och nederst, förutom övergångsstyckena, bör det installeras avstängningsventiler. De behövs för att kunna stänga av vattnet i värmekretsen vid behov.

Vid installation av värmaren bör man komma ihåg att dess nedre ände ska riktas mot returledningen, röret avsett för uppsamling av avsvalnat värmebärare i tvårörs värmesystem. Det enklaste sättet att skaffa en växelfältsgenerator – är att ta en inverter från en svetsmaskin.

Kontakterna på induktionsspolen ansluts till invertens poler. Så snart som aggregatet får ström och slås på i nätet börjar den hemmagjorda induktionspannan att fungera.

För tillverkning av en sådan anordning duger även en billig svetsmaskin, till exempel en kinesiskt tillverkad modell som gör det möjligt att reglera strömstyrkan från 10 A. Nära övergångsstycket på framledningen bör en termostatgivare installeras. Anslutningen av svetsinvertern sker via denna termostat.

På utgångarna måste likriktardioder installeras. För detta måste höljet på svetsmaskinen öppnas och ledare lödas fast på utgången, sedan anslutas till dioderna. Om anslutningen görs utan dioder, direkt, kommer lindningen att få likriktad spänning och spolen kommer att fungera som en elektromagnet, inte som en induktor.

För att skapa en induktionsspiral rekommenderas att använda koppartråd med tvärsnitt 1,5 mm i tillförlitlig isolerande mantel, man behöver göra cirka 90 varv

I vissa moderna svetsmaskiner finns en beröringssensor som startar arbetet när elektroden vidrör arbetsytan. Detta måste beaktas så att sensorn antingen utlöses vid rätt tillfälle eller inte påverkar den hemmagjorda pannans funktion.

Om en oerfaren hantverkare får problem med ombyggnaden av svetsmaskinen, är det bättre att han söker professionell rådgivning.

För att tillverka en induktionspanna själv kan man ta vilken svetsmaskin som helst med lämpliga egenskaper. Vid behov kan apparaten användas igen för svetsarbeten

Om allt görs korrekt kan svetsmaskinen i framtiden användas för sitt ursprungliga ändamål. Man måste löda bort ledarna med dioderna och utföra återmontering. Under påverkan av högfrekvent växelström kommer induktionsspolen att skapa ett magnetfält.

Metallen inuti polymerhöljet börjar värmas upp och överföra värme till vattnet som cirkulerar i värmekretsen. För att värma upp värmebäraren behöver anordningen bara några minuter.

Platsen för induktionsvärmaren bör väljas noggrant. Aggregatet ska placeras 800 mm under taknivå, och från väggar och möbler ska det vara minst 300 mm avstånd.

Några ord om säkerhet

Hemmagjorda induktionspannor är vanligtvis inte utrustade med kontroll- och skyddssystem, vilket gör dem osäkra. Därför måste du innan du slår på aggregatet kontrollera att höljets kavitet är fylld med flytande värmebärare.

Om värmarens polymerhölje utsätts för konstant uppvärmning utan att spolas av värmebäraren, kommer det helt enkelt att smälta. Ibland leder detta inte bara till deformation av värmaren utan också till fullständig skada.

Aggregat av denna typ används ofta för att upphetta och smälta metaller. De höga temperaturerna som erhålls från induktionsvärmaren kräver noggrann uppmärksamhet på säkerhetsfrågor.

Det kan också vara farligt om en glödande metallfyllning faller ut ur det smälta höljet. I så fall måste du nästan helt demontera enheten och göra ett nytt värmeelement för den.

Anslutningen till elförsörjningen ska göras med en separat kabel från elcentralen. Naturligtvis måste du noggrant isolera alla kontakter. Svetsinverteraren måste också jordas, detta är en viktig punkt för att säkerställa säkerheten.

Då behövs en kabel med en area på minst fyra millimeter. Vissa experter rekommenderar att man väljer en sexmillimeterskabel. För att förhindra överhettning av den hemmagjorda induktionsvärmaren på grund av avsaknad av vatten i systemet, rekommenderas att installera en övertrycksventil vid värmarens inlopp.

En induktionsvärmare tar relativt lite plats, men den måste placeras på ett visst avstånd från tak, väggar, möbler och så vidare.

En hemmagjord enhet av denna typ, som inte är utrustad med speciella skyddsanordningar, är en potentiellt farlig anordning som kräver konstant övervakning. Därför är det värt att spendera lite mer pengar för att köpa nödvändiga enheter.

Samtidigt kan det vara bra att uppskatta kostnaderna; kanske blir köp av en färdig induktionspanna inte mycket dyrare. Industriella enheter är vanligtvis utrustade med all nödvändig säkerhet.

Egenskaper och steg-för-steg-teknik för tillverkning av ytterligare en variant av en hemmagjord induktionspanna för värmesystemet finns här.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Översikt över principer för induktionsuppvärmning:

Video #2. Intressant variant för tillverkning av induktionsvärmare:

För installation av en induktionsvärmare behöver du inte få tillstånd från tillsynsmyndigheter. Industriella modeller av sådana enheter är helt säkra, de passar både för ett privat hus och för en vanlig lägenhet. Men ägare av hemmagjorda aggregat bör inte glömma säkerhetsföreskrifterna.

Kommentera gärna det material vi har presenterat för dig. Ställ frågor om intressanta eller oklara punkter. Kanske har du egen erfarenhet av att bygga eller installera en induktionspanna? Berätta och dela unika foton i kommentarsfältet nedan.