Sådan laver du en induktionsvarmer selv fra en svejseinverter

Induktionsvarmekedler – det er apparater, der har en meget høj effektivitet. De gør det muligt at reducere elomkostningerne betydeligt sammenlignet med traditionelle apparater udstyret med varmelegemer.

Industrielle modeller er ikke billige. Men enhver gør-det-selv-håndværker med et simpelt sæt værktøj kan lave en induktionsvarmer. For at hjælpe ham tilbyder vi en detaljeret beskrivelse af princippet og samlingen af en effektiv varmeovn.

Arbejdsprincip for induktionsvarmelegeme

Induktionsopvarmning er umulig uden brug af tre grundlæggende elementer:

• induktor;
• generator;
• varmeelement.

Induktoren er en spole, normalt lavet af kobbertråd, som genererer et magnetfelt. En vekselstrømsgenerator bruges til at skabe en højfrekvent strøm fra standard husholdningsnetets 50 Hz frekvens.

Som varmeelement anvendes en metalgenstand, der kan absorbere varmeenergi under påvirkning af et magnetfelt. Hvis disse elementer forbindes korrekt, kan man få en højtydende enhed, der er ideel til opvarmning af flydende varmebærer og husopvarmning.

Ved hjælp af generatoren tilføres elektrisk strøm med de nødvendige egenskaber til induktoren, dvs. kobberspolen. Når strømmen løber igennem den, skaber strømmen af ladede partikler et magnetfelt.

Virkningsprincippet for induktionsvarmere er baseret på dannelsen af elektriske strømme inde i ledere, der opstår under påvirkning af magnetiske felter.

Det særlige ved feltet er, at det ved høje frekvenser kan ændre retningen af elektromagnetiske bølger. Hvis en metallisk genstand placeres i dette felt, begynder den at opvarmes uden direkte kontakt med induktoren under påvirkning af de skabte hvirvelstrømme.

Højfrekvent elektrisk strøm, der kommer fra inverteren til induktionsspolen, skaber et magnetfelt med en konstant skiftende vektor af magnetiske bølger. Metal, der placeres i dette felt, opvarmes hurtigt.

Fraværet af kontakt gør energitabene ved overgang fra én type til en anden ubetydelige, hvilket forklarer den høje virkningsgrad af induktionskedler.

For at opvarme vand til varmekredsen er det nok at sikre dets kontakt med en metalvarmer. Ofte bruges et metalrør som varmeelement, hvorigennem vandet simpelthen ledes. Vandet køler samtidig varmeren, hvilket forlænger dens levetid betydeligt.

Elektromagneten i et induktionsapparat fremstilles ved at vikle tråd rundt om en kerne af ferromagnet. Den resulterende induktionsspole opvarmes og overfører varme til den opvarmede genstand eller til det strømmende varmemedie via en varmeveksler.

Fordele og ulemper ved apparatet

Der er mange 'pluser' ved en hvirvelinduktionsvarmer. Det er et simpelt kredsløb til selvbyg, høj pålidelighed, høj virkningsgrad, relativt lave elomkostninger, lang levetid, lille sandsynlighed for fejl osv.

Apparatets ydeevne kan være betydelig, og enheder af denne type bruges med succes i metallurgisk industri. Med hensyn til opvarmningshastighed af varmemediet konkurrerer enheder af denne type selvsikkert med traditionelle el-kedler, og vandtemperaturen i systemet når hurtigt det nødvendige niveau.

Under drift af induktionskedlen vibrerer varmelegemet let. Denne vibration ryster kalkaflejringer og andre mulige forureninger af fra væggene i metalrøret, så en sådan enhed sjældent har brug for rengøring. Selvfølgelig bør varmesystemet beskyttes mod disse forureninger med et mekanisk filter.

Induktionsspolen opvarmer metal (rør eller stykker af tråd) placeret inde i den ved hjælp af højfrekvente hvirvelstrømme; kontakt er ikke nødvendig.

Konstant kontakt med vand minimerer også sandsynligheden for, at varmelegemet brænder over, hvilket er et ret almindeligt problem for traditionelle kedler med elpatroner. På trods af vibrationen arbejder kedlen ekstremt stille, så yderligere lydisolering på installationsstedet er ikke nødvendig.

Induktionskedler er også gode, fordi de næsten aldrig lækker, så længe systemet er installeret korrekt. Dette er en meget værdifuld egenskab for elektrisk opvarmning, da det eliminerer eller væsentligt reducerer sandsynligheden for farlige situationer.

Fraværet af lækager skyldes den kontaktløse metode til overførsel af termisk energi til varmelegemet. Varmebæreren kan ved hjælp af den ovenfor beskrevne teknologi opvarmes næsten til damptilstand.

Dette sikrer tilstrækkelig termisk konvektion til at stimulere effektiv bevægelse af varmebæreren gennem rørene. I de fleste tilfælde behøver varmesystemet ikke at blive udstyret med en cirkulationspumpe, selvom det afhænger af funktionerne og layoutet af det specifikke varmesystem.

Undertiden er en cirkulationspumpe nødvendig. Det er relativt nemt at installere enheden, selvom det kræver nogle færdigheder i installation af elektriske apparater og varmeledninger. Men denne bekvemme og pålidelige enhed har en række ulemper, som også skal tages i betragtning.

For eksempel opvarmer kedlen ikke kun varmebæreren, men også hele det omgivende arbejdsområde. Man skal afsætte et separat rum til en sådan enhed og fjerne alle fremmedlegemer fra det. Langvarigt ophold i umiddelbar nærhed af en fungerende kedel kan også være usikkert for mennesker.

For at fungere kræver induktionsvarmere elektrisk strøm. Både hjemmelavede og fabriksfremstillede enheder tilsluttes husstandens vekselstrømsnet.

Der kræves elektricitet for at enheden kan fungere. I områder, hvor der ikke er fri adgang til denne civilisationsgode, vil en induktionskedel være ubrugelig. Og selv hvor der er hyppige strømudfald, vil den vise lav effektivitet. Hvis enheden håndteres uforsigtigt, kan der opstå en eksplosion.

Hvis varmebæreren overophedes, bliver den til damp. Resultatet er, at trykket i systemet stiger voldsomt, hvilket rørene simpelthen ikke kan tåle – de sprænges. Derfor bør apparatet for normal drift forsynes med mindst en manometer og helst – en nødafbrydelsesanordning, termostat og lignende.

Alt dette kan mærkbart øge prisen på en hjemmelavet induktionskedel. Selvom apparatet anses for praktisk talt lydløst, er det ikke altid tilfældet. Nogle modeller kan af forskellige årsager alligevel afgive nogle lyde. For et selvbygget apparat øges sandsynligheden for et sådant udfald.

I konstruktionen af både fabriksfremstillede og hjemmelavede induktionsvarmere er der praktisk talt ingen sliddele. De holder længe og fungerer upåklageligt.

Trin til fremstilling af DIY-projekt

At lave sådan en enhed selv er ikke så svært. Til dette skal du bruge:

1. Fremstille et varmeelement.
2. Lave en induktionsspole af kobbertråd.
3. Tage en færdig vekselstrømsgenerator.
4. Tilslutte varmeren med spolen til varmesystemet.
5. Tilslutte spolen til generatoren.
6. Føre strømforsyning til systemet.
7. Foretage en prøvestart for at kontrollere apparatets funktion.

I industrielle modeller anvendes et metalrør med tykke vægge som varmelegeme, men at sikre tilstrækkelig effekt i en selvbygget enhed til at opvarme et sådant element er meget svært og giver ikke megen mening. Induktionsspolen kan opvarme ethvert metal, så varmelegemet kan modificeres.

Industrielle modeller af induktionskedler er forsynet med et varmelegeme lavet af et tykt metalrør. Derhjemme er det vanskeligt at kopiere sådan et apparat.

Som hus til induktionsvarmeren fra en svejseinverter bruges et stykke plastrør. Det skal være lidt større i diameter end varmesystemets rør. Længden af røret til varmeren kan være cirka en meter, indvendig diameter kan varieres inden for 50-80 mm.

For at tilslutte varmeren til systemet skal der monteres adaptere i bunden og toppen af huset. Bunden af røret skal lukkes med en rist, derefter lægges et fyldmateriale bestående af små metalpartikler inde i huset. Fyldmaterialet kan fås f.eks. fra ledning, stang, smalt metalrør og lign.

Længden af stykkerne kan varieres vilkårligt. Oftest bruges ståltråd med en diameter på 6-8 mm, som blot skæres i små stykker. Nogle håndværkere anbefaler at skære den i lange stænger på cirka 90 cm, dvs. næsten hele varmerens længde.

Til huset til varmeelementet i en induktionskedel, som er lavet selv, skal du bruge et bredt plastikrør, ca. 50 mm i diameter

Jo højere magnetisk modstand stålet, som tråden er lavet af, har, desto bedre vil den varme op. Afhængigt af størrelsen på disse stykker vælges et beskyttelsesnet, som monteres i bunden af huset. Fyldmaterialet hældes eller lægges i røret helt op til toppen. Derefter lukkes den øverste del også med net.

Diagrammet giver en idé om, hvordan man tilslutter induktionsspiralen til kedelvarmeren og til svejsemaskinen

Således ligner en hjemmelavet varmelegeme til en induktionskedel et tykt plastikrør fyldt med metalstykker og lukket med net i begge ender. Øverst og nederst har varmelegemet adaptere til tilslutning til varmekredsen. Polymerrøret til varmelegemet skal have tilstrækkeligt tykke vægge.

Desuden er enhver plastik ikke egnet til dette formål; materialet skal kunne tåle en ret kraftig opvarmning og samtidig ikke afgive farlige stoffer til luften eller til varmebæreren. Nu skal induktionsgitteret fremstilles. Til dette tages kobbertråd og vikles direkte på varmelegemets hus.

I nogle modeller af hjemmelavede induktionsvarmere bruges et smalt kobberrør i stedet for et plastikrør. Dette er ikke den bedste løsning, da det vil være vanskeligt at bøje et sådant element korrekt til en spiral

Jo flere vindinger tråden har, desto bedre. Det menes, at en induktionsspole skal have mindst 90 vindinger. Induktoren vikles meget tæt på røret, der må ikke være nogen mellemrum mellem vindingerne.

Til viklingen egner sig en isoleret kobbertråd på 1-1,5 mm. En tykkere kabel er ikke nødvendig her, da det vil gøre viklingsarbejdet sværere, og det vil være vanskeligere at placere vindingerne tæt.

Dette diagram hjælper med at tilslutte induktorspolen korrekt til en inverter-svejsemaskine; hvis det gøres forkert, bliver spolen til en elektromagnet (+)

Tilstedeværelsen af mellemrum kan føre til støj på grund af vibrationer, som ledsager driften af en sådan enhed. Over tid kan denne situation føre til ødelæggelse af isoleringen, hvilket forårsager kortslutning mellem vindingerne.

Øverst og nederst skal der ud over adaptere installeres afspærringsventiler. De er nødvendige for at kunne lukke for vandet i varmekredsen om nødvendigt.

Ved installation af varmelegemet skal man huske, at dens nederste ende skal rettes mod returledningen, røret designet til at opsamle den afkølede varmebærer i et to-rørs varmesystem. Den nemmeste måde at få en vekselfeltsgenerator på er at tage en inverter fra en svejsemaskine.

Induktionsspolens kontakter tilsluttes inverterens poler. Så snart enheden får strøm og tændes, begynder den hjemmelavede induktionskedel at fungere.

Til fremstilling af en sådan enhed kan selv en billig svejsemaskine bruges, for eksempel en kinesisk fremstillet model, der gør det muligt at justere strømstyrken fra 10 A. Ved adapteren på fremløbet skal der installeres en termoregulatorsensor. Tilslutningen af svejseinverteren sker gennem denne termoregulator.

Ved udgangene skal der monteres ensretterdioder. For at gøre dette skal svejsemaskinens hus åbnes, og der skal loddes ledere til udgangen, som derefter forbindes til dioderne. Hvis tilslutningen foretages uden dioder, direkte, vil viklingen modtage strøm med en ensrettet spænding, og spolen vil fungere som en elektromagnet og ikke som en induktor.

Til fremstilling af induktionsspiral anbefales det at bruge kobbertråd med et tværsnit på 1,5 mm i en pålidelig isoleringskappe, der skal laves omkring 90 vindinger.

I nogle moderne svejsemaskiner er der en berøringssensor, der starter arbejdet, når elektroden rører arbejdsfladen. Dette skal tages i betragtning, så sensoren enten udløses på det rigtige tidspunkt eller ikke påvirker den hjemmelavede kedels funktion.

Hvis en uerfaren håndværker har problemer med ombygningen af svejsemaskinen, er det bedst at søge professionel rådgivning.

Til fremstilling af en induktionskedel selv kan man tage enhver svejsemaskine med passende specifikationer. Om nødvendigt kan apparatet igen bruges til svejsearbejde.

Hvis alt er gjort korrekt, kan svejsemaskinen i fremtiden bruges til sit oprindelige formål. Det vil være nødvendigt at aflodde lederne med dioderne og udføre omvendt montering. Under påvirkning af højfrekvent vekselstrøm vil induktionsspolen skabe et magnetfelt.

Metallet inde i polymerhuset begynder at varme op og overføre varme til vandet, der cirkulerer i varmekredsen. Enheden behøver kun et par minutter til at opvarme varmebæreren.

Stedet for induktionsvarmelegemet skal vælges korrekt. Enheden skal placeres 800 mm under loftet og mindst 300 mm fra vægge og møbler.

Et par ord om sikkerhed

Hjemmelavede induktionskedler er normalt ikke udstyret med kontrol- og beskyttelsessystemer, hvilket gør dem usikre. Derfor skal du før tænding af aggregatet sikre dig, at husets hulrum er fyldt med flydende varmebærer.

Hvis varmeapparatets polymerhus udsættes for konstant opvarmning uden at blive skyllet af varmebæreren, vil det simpelthen smelte. Nogle gange fører dette ikke kun til deformation af varmeapparatet, men også til fuldstændig beskadigelse.

Aggregater af denne type bruges ofte til opvarmning og smeltning af metaller. De høje temperaturer, der opnås fra induktionsvarmeapparatet, kræver omhyggelig opmærksomhed på sikkerhedsspørgsmål.

Det kan også være farligt, hvis den glødende metalpåfyldning falder ud af det smeltede hus. I så fald skal du næsten helt adskille enheden og lave et nyt varmeelement til den.

Tilslutning til strømforsyningen skal foretages med et separat kabel, der føres fra tavlen. Selvfølgelig skal alle kontakter omhyggeligt isoleres. Svejseapparatets inverter skal også jordes; dette er et vigtigt punkt for at sikre sikkerheden.

Til dette vil der være behov for et kabel med et tværsnit på mindst fire millimeter. Nogle eksperter anbefaler at foretrække et seks millimeter kabel. For at forhindre overophedning af det hjemmelavede induktionsvarmeapparat på grund af mangel på vand i systemet, anbefales det at installere en overtryksventil ved indløbet til varmeapparatet.

Induktionsvarmeapparatet optager relativt lidt plads, men det skal placeres i en vis afstand fra loft, vægge, møbler osv.

En hjemmelavet enhed af denne type, der ikke er udstyret med særlige beskyttelsesmidler, er en potentielt farlig genstand, der kræver konstant overvågning. Derfor er det værd at bruge lidt flere penge, men anskaffe de nødvendige enheder.

Samtidig skader det ikke at vurdere omkostningerne; måske vil køb af en færdig induktionskedel ikke være meget dyrere. Industrielle enheder er normalt udstyret med al nødvendig beskyttelse.

Funktioner og trin-for-trin teknologi til fremstilling af endnu en variant af en hjemmelavet induktionskedel til varmesystemet findes her.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Gennemgang af principperne for induktionsvarme:

Video #2. Interessant variant af fremstilling af induktionsvarmeapparat:

Til installation af et induktionsvarmeapparat behøver man ikke at få tilladelse fra kontrolmyndighederne. Industrielle modeller af sådanne enheder er helt sikre, de passer både til et privat hus og til en almindelig lejlighed. Men ejere af hjemmelavede aggregater bør ikke glemme sikkerhedsforanstaltningerne.

Kommentér venligst det materiale, vi har foreslået til gennemsyn. Stil spørgsmål om interessante eller uklare punkter. Har du måske egen erfaring med at bygge eller installere en induktionskedel? Du kan fortælle og dele unikke billeder i kommentarfeltet nedenfor.