Eine induktive Heizung funktioniert durch die Wechselwirkung von Wirbelströmen, die durch das elektromagnetische Feld des Induktors mit einer Metalloberfläche erzeugt werden. Es gibt verschiedene Schemata, um ein Induktionsheizgerät mit Ihren eigenen Händen herzustellen. Die günstigsten von ihnen sind Strukturen aus Polypropylenrohren und einem Schweißinverter.
Das Funktionsprinzip des Induktionsheizgeräts
Wenn ein elektrischer Wechselstrom entlang der Spule des Induktors fließt, wird um ihn herum ein elektromagnetisches Feld gebildet. Wird ein Metallkern mit magnetischen Eigenschaften in die Mitte der Spule gelegt, steigt deren Temperatur. Diese Induktionserwärmung ist ein durch Wirbelströme verursachtes Phänomen. Es wird nur beobachtet, wenn die Drossel durch einen elektrischen Wechselstrom gespeist wird, der eine ausreichende Häufigkeit von Vorzeichen- und Richtungsänderungen aufweist. Wenn ein induktiver Teil mit Gleichstrom beaufschlagt wird, ändert sich die Kerntemperatur nicht.
Die Funktionsweise des Induktors zum Erwärmen der Werkstücke basiert auf diesem Prinzip. Hauptbestandteil des Gerätes ist in den meisten Fällen eine spiralförmige Anordnung aus Metall. Bei Kochfeldern spielt diese Rolle ein abgeflachtes Element, das sich in geringem Abstand vom Kochfeld befindet. In einem Heizkessel wird die Rolle des Induktors von einem mit einem Kühlmittel gefüllten Stahlrohr gespielt (seine Funktion wird von einer Flüssigkeit ausgeführt).
Die wichtigsten Komponenten der betrachteten Einheit sind die Lichtmaschine und das Heizelement. Die erste wird verwendet, um eine Stromversorgung mit ausreichend hoher Frequenz aus einem typischen Hausstromnetz von 50 Hz zu erhalten. Die zweite ist eine Metallstruktur, die im Feldraum Wärme absorbieren kann. Der Generator sendet einen auf die erforderlichen Parameter eingestellten elektrischen Strom an die Induktivität (Spiralelement). In diesem Fall passiert ein Strom geladener Teilchen die Spule und erzeugt ein Feld. Das in seiner Wirkungszone befindliche Metall wird unter der Wirkung von Fouquet-Strömen ohne direkten Kontakt mit dem Induktor erhitzt. Um Wasser in einem solchen Gerät zu erhitzen, muss es Kontakt mit dem Heizelement haben. Das einfachste Beispiel für eine solche Konstruktion wäre ein Metallrohr, durch das ein Wasserstrom fließt. Dabei kühlt die Flüssigkeit die Wände, was die Lebensdauer der Konstruktion verlängert.
Vor- und Nachteile des Gerätes
Induktionserwärmung kann eine Reihe von Vorteilen bieten, die die Verwendung von Elektrodenbefestigungen nicht bieten kann. Da die Erwärmung der Flüssigkeit durch ein Metallelement erfolgt, das nicht an elektrochemischen Reaktionen teilnimmt, hängt die Haltbarkeit des Geräts nur von der Spule ab. Die Betriebsdauer wird durch die Betriebsdauer des Geräts bestimmt. Einige Induktoren bleiben länger als 10 Jahre betriebsbereit. Dies hängt auch mit der Kompatibilität des Geräts mit verschiedenen Arten von Wärmeträgerflüssigkeiten zusammen. Hierfür eignen sich neben reinem Wasser auch Maschinenöle und Frostschutzformulierungen.
Die Innenteile des Gerätes sind während des Gebrauchs nicht mit Kalkablagerungen bedeckt.Durch den ständigen Kontakt mit Flüssigkeit wird die Möglichkeit einer Überhitzung von Teilen reduziert, was ebenfalls zu einer Verlängerung der Lebensdauer beiträgt. Die Konvektion im Gerät erreicht in der Regel ein ausreichendes Niveau, sodass keine Umwälzpumpe installiert werden muss. Schallschutzmaßnahmen sind nicht erforderlich – das Gerät arbeitet recht leise.
Allerdings hat die Induktionsheizung auch Schwächen:
- Das Gerät benötigt zur Funktion elektrische Energie. In einem Raum ohne Stromanschluss oder ohne Zugangsmöglichkeit kann der Kessel nicht arbeiten. An Orten mit regelmäßigen Netzwerkunterbrechungen funktioniert es nicht effizient.
- Wenn die Temperatur zu stark ansteigt, geht die wärmeübertragende Flüssigkeit in einen gasförmigen Zustand über. Dies führt zu einem starken Druckanstieg im Bauwerk, wodurch es zu einem Rohrbruch kommen kann. Um dies zu verhindern, muss die Anlage mit Druck- und Temperaturkontrollgeräten ausgestattet werden. Dies kann ein Manometer, ein Temperatursensor oder eine Notabschaltung sein, wenn die Parameter außerhalb des angegebenen Bereichs liegen.
Der Bedarf an zusätzlichen Werkzeugen kann zu einem erheblichen Anstieg der Ausrüstungskosten für ein selbstgebautes Induktionsheizgerät beitragen.
Das Gerät gilt als nahezu geräuschlos, was in der Praxis jedoch nicht immer der Fall ist. Dies gilt für industrielle Modelle und Installationen, die zu Hause entworfen wurden.
Hausgemachte Geräteoptionen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Heizung zu Hause herzustellen. Die günstigste Option besteht darin, ein Gerät aus einem Küchenelektroherd und einem Polypropylenrohr herzustellen. Das Wechselrichtergerät ist schwer auszuführen, aber leistungsstark genug.
Rohrheizelement
Bei dieser Entwicklung wird ein in einem Elektroherd verbauter Spiralinduktor demontiert und durch ein neues Design ersetzt. Für die Herstellung benötigen Sie ein Polypropylenrohr mit einer Länge von 0,5 m und einem Durchmesser von 4 cm, einem Magnetelement, 5 Textolithstäben und Wasserhähnen zum Anschluss an das Heizungsnetz. Außerdem müssen Sie eine Leiterspule mit einem Querschnitt von 2 mm² mit einer Glasisolierung (ein solches Kabel wird häufig in Schweißtransformatoren verwendet) und Metallscheuerschwämme zum Geschirrspülen kaufen.
Die Reihenfolge der Aktionen bei der Herstellung des Geräts:
- Ein Magnet wird in die Röhre gelegt und mit Waschlappen gefüllt (stattdessen ist gehackter Draht akzeptabel).
- Die Bögen sind mit Gewinden versehen.
- Entlang des Körpers werden Stäbe geklebt, auf die ein mit Glasisolierung bedeckter Draht gewickelt ist.
- Das Kochfeld wird demontiert und der werksseitige Induktor in Form einer flachen Spirale wird daraus entfernt. An ihrer Stelle wird eine vorbereitete Struktur installiert.
Die Heizung in diesem Gerät ist ein Metallwaschlappen, der in das Wechselfeld der Spule gelegt wird. Wenn das Panel im Maximalmodus mit parallelem Wasserdurchfluss gestartet wird, wird es um 15-20 ° C erhitzt. Wenn man bedenkt, dass die für den Bau verwendeten Fliesen in der Regel eine Leistung von nicht mehr als 2000 W haben, eignet sich das resultierende Gerät zum Beheizen von Wohnräumen mit einer Fläche von bis zu 25 m².
Die Effizienz des Geräts kann durch den Anschluss an ein Schweißgerät erhöht werden, jedoch sind solche Arbeiten mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Zunächst muss das Gerät demontiert und nach noch nicht behobenen Stellen im Diagramm gesucht werden. Dies liegt daran, dass darin ein Gleichstrom erzeugt wird und für die Funktion der Heizung ein Wechselstrom erforderlich ist. Zweitens müssen Sie dickere Drähte verwenden (z. B. Kupfer mit einem Durchmesser von 1,5 mm, bedeckt mit einer Emaillemasse) und die erforderliche Anzahl von Windungen berechnen.Schließlich muss ein Kühlmechanismus in die Installation integriert werden.
Zusammenbau eines Induktionskessels
Bei dieser Lösung müssen die Fliesen nicht demontiert werden. Stattdessen muss der Meister den Kesseltank entsprechend seinen Abmessungen schweißen. Es wird ein Profilrohr aus Stahl mit einer Dicke von 2 mm und einer Lochgröße von 2 x 4 cm genommen, aus dem entlang der Breite der Platte leere Elemente hergestellt werden müssen. Die Rohre sind längs verschweißt, passend zu den schmaleren Seiten. Bis zu den Endteilen müssen Sie Eisenreifen hermetisch verschweißen. In ihnen werden Löcher gebohrt und Gewinderohre installiert. Sie müssen auch ein paar Ecken schweißen, die ein Regal für den Ofen bilden.
Es ist notwendig, das Gerät mit einer temperaturbeständigen Emaillezusammensetzung zu lackieren. Nach dem Trocknen und Fixieren wird der Kessel an der Wand montiert und in das Heizsystem eingebettet. Das Kochfeld passt in ein Nest mit Ecken und wird an das Stromnetz angeschlossen. Dann müssen Sie die Installation mit einem Kühlmittel füllen, Luftmassen ablassen und das Induktorelement aufheizen.
Eine selbstgebaute Heizung ist nicht leistungsstark genug, um große Wohnräume zu beheizen. In einem frostigen Winter kann er zwei kleine Räume heizen. In der Übergangszeit, wenn die Außenlufttemperatur um Null ist, kann das Gerät große Flächen bedienen - bis zu 40 m2.
Von einem Schweißinverter
Bei der Verwendung des Schweißgeräts ist zu beachten, dass es strengstens verboten ist, den Induktor direkt an seine Klemmen anzuschließen. Ein Verstoß gegen diese Anforderung ist mit einem Leistungsverlust aller Elemente der Installation verbunden. Um eine Induktionsheizung mit einer Schweißmaschine zu kombinieren, muss diese eine Reihe komplexer Manipulationen durchführen, die die Erfahrung des Meisters und ein detailliertes Verständnis der Geräte des Geräts erfordern. Anstelle der eingebauten induktiven Drossel muss die Primärwicklung nach dem Wandler von Hochfrequenzsignalen des Wechselrichtermechanismus geschaltet werden. Außerdem ist es notwendig, die Kondensationseinheit zu verlöten und die Diodenbrücke zu demontieren.
Wie erstelle ich einen leistungsstarken Induktionserhitzer?
Die betrachteten Geräte haben eine Leistungsaufnahme im Bereich von 2,5 kW. Um ein Gerät mit einer höheren Leistung (4 kW) herzustellen, benötigt ein Meister ernsthafte Kenntnisse im Bereich der Funkelektronik. Es ist für einen unerfahrenen Funkamateur nicht sicher, diese Arbeit zu übernehmen.
Eine der Optionen kann der Aufbau eines Netzteils mit zwei Wicklungspaaren, einem Transformator, Treiber- und Steuerplatinen sein. Der Wert der Frequenz, bei der das Gerät arbeitet, ist der Resonanzfrequenz unterlegen. Zwei Spulen werden verwendet, um die Treiber zu versorgen, eine für die Steuerplatine und die andere für die Stromversorgung. Es versorgt den Relaisstarter, den Lüfter und die Kühlerpumpe mit Strom.
Sicherheitstipps
Anlagen dieser Art werden nicht nur zur Raumheizung, sondern auch zur Durchführung von Schmelzarbeiten häufig eingesetzt. Das Hauptproblem bei selbstgebauten Induktionsgeräten ist das Fehlen von Komponenten, die Temperatur- und Druckkontrolle und Explosionsschutz bieten. Daher ist beim Betrieb solcher Geräte Vorsicht und Vorsicht geboten.
Vor dem Starten des Kessels muss die Füllung des Hohlraums mit dem Kühlmittel überprüft werden. Das Gehäuse aus Polymeren beginnt ohne regelmäßige Kühlung mit Flüssigkeit zu schmelzen. Dies führt zu Verformungsänderungen und zum vollständigen Versagen der Anlage. Auch kann die Gefahr durch das Herausfallen des erhitzten Metalls aus dem Schmelzkörper dargestellt werden. In einem solchen Vorfall ist es notwendig, eine Reihe von Einheitenbaugruppen zu ersetzen.
Das Gerät wird über ein separates Kabel, das von der Abschirmung ausgeht, an den Strom angeschlossen. Die Kontakte müssen mit Isoliermaterial abgedeckt werden.Wenn ein Schweißgerät an der Konstruktion beteiligt ist, muss dessen Wechselrichter geerdet werden. Der für diesen Vorgang verwendete Draht sollte einen Durchmesser von 4-6 mm haben. Um eine übermäßige Erwärmung der Anlage bei Wassermangel zu vermeiden, empfiehlt es sich, im Zulauf ein Überdruckventil zu installieren.
Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Es gibt einen Grund, die eigenständige Herstellung des Gerätes zu übernehmen, wenn der Haushalt bereits über ein Induktionspanel verfügt. Die Anschaffungskosten sind ziemlich hoch und vergleichbar mit dem Preis eines Elektrodenheizers. Die Leistung einiger dieser Modelle erreicht 10 kW, während eine Installation mit einer Anzeige über 2,5 kW zu Hause nur von einem Meister mit entsprechender Kompetenz durchgeführt werden kann (zumindest müssen Sie in der Lage sein, einen Frequenzumrichter zu montieren Schaltkreis). Außerdem muss vor der Installation sichergestellt werden, dass keine Risse und Löcher vorhanden sind, durch die Flüssigkeit aus dem Wärmeerzeuger austreten kann: Ein solcher Vorfall kann einen Brand verursachen.
Ein Induktionsheizgerät mit einfachem Design, das für einen kleinen Raumbereich ausgelegt ist, lässt sich ohne besondere Schulung leicht herstellen. Leistungsfähigere und effizientere Möglichkeiten, zum Beispiel mit einem Schweißgerät oder zwei Platinen, erfordern vom Monteur Kompetenz im Bereich Elektronik. Die baulichen Gegebenheiten dieser Anlagen erfordern die Anschaffung zusätzlicher Kontrollen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
