Die induktive Heizung funktioniert aufgrund der Wechselwirkung der durch das elektromagnetische Feld des Induktors erzeugten Wirbelströme mit einer Metalloberfläche. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Induktionsheizung mit eigenen Händen herzustellen. Am erschwinglichsten sind Strukturen aus Polypropylenrohr und ein Schweißwechselrichter.
Das Funktionsprinzip der Induktionsheizung
Wenn ein elektrischer Wechselstrom in einer Spirale einer Drossel fließt, wird ein elektromagnetisches Feld um diese herum gebildet. In der Mitte der Spule des Kerns eines Metalls mit magnetischen Eigenschaften steigt seine Temperatur an. Diese Induktionserwärmung ist ein Phänomen, das unter dem Einfluss von Wirbelströmen auftritt. Es wird nur beobachtet, wenn die Drossel durch einen elektrischen Wechselstrom mit einer ausreichenden Häufigkeit von Vorzeichen- und Richtungsänderungen angetrieben wird. Wenn dem induktiven Teil Gleichstrom zugeführt wird, ändert sich die Kerntemperatur nicht.
Die Funktionsweise eines Induktors zum Heizen von Werkstücken basiert auf diesem Prinzip. Die Hauptkomponente der Einheit ist in den meisten Fällen eine spiralförmige Konfiguration aus Metall. In Kochherden wird in dieser Rolle ein abgeflachtes Element verwendet, das sich in geringem Abstand vom Kochfeld befindet. Im Kessel spielt der Induktor die Rolle eines mit Kühlmittel gefüllten Stahlrohrs (seine Funktion ist flüssig).
Wichtige Bestandteile des betrachteten Geräts sind eine Lichtmaschine und ein Heizelement. Die erste wird verwendet, um eine Leistung mit einer ausreichend hohen Frequenz aus einem typischen elektrischen Wohnungsnetz von 50 Hz zu erhalten. Die zweite ist eine Metallstruktur, die im Feld Wärme absorbieren kann. Der Generator leitet einen auf die erforderlichen Parameter reduzierten elektrischen Strom zum Induktor (Spiralelement). In diesem Fall fließt ein Strom geladener Teilchen, der ein Feld erzeugt, durch die Spule. Ein in seiner Wirkungszone angeordnetes Metall wird durch die Einwirkung von Fouquet-Strömen ohne direkten Kontakt mit dem Induktor erwärmt. Um Wasser in einem solchen Aggregat zu erhitzen, muss es mit dem Heizelement in Kontakt stehen. Das einfachste Beispiel für eine solche Konstruktion wäre ein Metallrohr, durch das Wasser fließt. Dabei kühlt die Flüssigkeit die Wände, was die Lebensdauer der Struktur verlängert.
Vor- und Nachteile des Gerätes
Induktionserwärmung kann eine Reihe von Vorteilen bieten, die die Verwendung von Elektrodenvorrichtungen nicht ermöglichen. Da das Erhitzen der Flüssigkeit durch ein Metallelement erfolgt, das nicht an elektrochemischen Reaktionen teilnimmt, hängt die Haltbarkeit der Vorrichtung nur von der Spule ab. Die Betriebsdauer wird durch die Betriebsdauer des Geräts bestimmt. Einige Induktoren bleiben länger als 10 Jahre in Betrieb. Damit verbunden ist die Kompatibilität des Geräts mit verschiedenen Arten von Wärmeübertragungsflüssigkeiten. Neben klarem Wasser eignen sich für diese Rolle auch Maschinenöle und nicht gefrierende Verbindungen.
Das Innere des Geräts ist während des Gebrauchs nicht durch Ablagerungen bedeckt. Durch den ständigen Kontakt mit der Flüssigkeit wird die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung von Teilen verringert, was auch zur Verlängerung der Lebensdauer beiträgt. Die Konvektion im Gerät erreicht normalerweise ein ausreichendes Niveau, so dass keine Umwälzpumpe installiert werden muss.Es sind keine Lärmschutzmaßnahmen erforderlich - das Gerät arbeitet recht leise.
Die Induktionsheizung weist jedoch auch Schwächen auf:
- Das Gerät benötigt elektrische Energie, um zu funktionieren. In einem Raum, in dem kein Strom geliefert wird oder kein Zugang möglich ist, kann der Kessel nicht arbeiten. An Orten mit regelmäßigen Netzwerkunterbrechungen funktioniert dies nicht effektiv.
- Wenn die Temperatur übermäßig ansteigt, wandelt sich die wärmeübertragende Flüssigkeit in einen gasförmigen Zustand um. Dies führt zu einem starken Druckanstieg in der Struktur, wodurch ein Rohrbruch auftreten kann. Um dies zu verhindern, muss die Anlage mit Mitteln zur Kontrolle von Druck und Temperatur ausgestattet werden. Dies kann ein Manometer, ein Temperatursensor oder ein Gerät zur Notabschaltung sein, wenn die Parameter den angegebenen Bereich überschreiten.
Der Bedarf an zusätzlichem Zubehör kann zu einer erheblichen Erhöhung der Ausrüstungskosten für eine selbst hergestellte Induktionsheizung beitragen.
Das Gerät gilt als nahezu geräuschlos, in der Praxis ist dies jedoch nicht immer der Fall. Dies gilt für Modelle der industriellen Produktion und für zu Hause entworfene Anlagen.
Selbstgemachte Geräteoptionen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Heizung zu Hause herzustellen. Die günstigste Option ist die Herstellung eines Geräts aus einem Küchenherd und einem Polypropylenrohr. Schwierig in der Ausführung, aber leistungsstark genug ist die Wechselrichtereinheit.
Rohrheizelement
Diese Entwicklung beinhaltet die Demontage eines in einem Elektroherd installierten Spiralinduktors und die Platzierung eines neuen Designs an seiner Stelle. Für die Herstellung wird ein Polypropylenrohr mit einer Länge von 0,5 m und einem Durchmesser von 4 cm, ein magnetisches Element, 5 Textolithstäbe und Biegungen zum Anschluss an ein Heiznetz benötigt. Sie müssen auch eine Leiterspule mit einer Querschnittsfläche von 2 mm² kaufen, die mit einer Glasisolierung (ein solches Kabel wird häufig zum Schweißen von Transformatorvorrichtungen verwendet) und Metallwaschlappen beschichtet ist.
Die Abfolge der Schritte bei der Herstellung der Vorrichtung:
- Ein Magnet wird in das Rohr gelegt und mit Waschlappen gefüllt (stattdessen ist die Verwendung von gehacktem Draht zulässig).
- Biegungen mit Gewinde montieren.
- Stäbe werden entlang des Körpers geklebt, auf den ein mit Glas beschichteter Draht gewickelt ist.
- Zerlegen Sie das Kochfeld und entfernen Sie den werkseitigen Induktor, der in Form einer flachen Spirale hergestellt ist. An seiner Stelle wird ein vorbereitetes Design installiert.
Die Heizung in dieser Einheit sind Metallwaschlappen, die in einem Wechselfeld der Spule angeordnet sind. Wenn das Panel im Maximalmodus mit paralleler Wasserübertragung gestartet wird, erwärmt es sich um 15 bis 20 ° C. In Anbetracht der Tatsache, dass die für den Bau verwendeten Fliesen normalerweise eine Leistung von nicht mehr als 2000 W haben, eignet sich die resultierende Einheit zum Heizen von Wohngebäuden auf bis zu 25 m².
Die Effizienz des Geräts kann durch Anschließen an das Schweißgerät gesteigert werden. Diese Arbeiten sind jedoch mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Zunächst muss das Gerät zerlegt werden und nach Stellen suchen, die im Diagramm noch nicht gerade ausgerichtet wurden. Dies liegt daran, dass darin ein Gleichstrom erzeugt wird und ein Wechselstrom für die Funktion der Heizung erforderlich ist. Zweitens müssen dickere Kabel verwendet werden (z. B. Kupfer mit einem Durchmesser von 1,5 mm, beschichtet mit Emaille-Zusammensetzung) und die erforderliche Anzahl von Windungen berechnet werden. Schließlich muss ein Kühlmechanismus in die Installation eingeführt werden.
Induktionskesselbaugruppe
Bei dieser Lösung werden die Fliesen nicht zerlegt. Stattdessen muss der Master den Kesseltank entsprechend seinen Abmessungen schweißen.Ein Profilrohr besteht aus Stahl mit einer Dicke von 2 mm und einer Lochabmessung von 2 x 4 cm. Daraus müssen entlang der Breite der Platte leere Elemente hergestellt werden. Rohre werden entlang der Länge geschweißt, wobei kleinere Seiten kombiniert werden. Bis zu den Endteilen müssen hermetisch geschweißte Reifen aus Eisen sein. In ihnen werden Löcher gemacht und mit Gewinden ausgestattete Rohre installiert. Sie müssen auch ein paar Ecken schweißen, um ein Regal für den Ofen zu bilden.
Sie müssen das Gerät mit einer hitzebeständigen Emailzusammensetzung lackieren. Nach dem Trocknen und Befestigen wird der Kessel an der Wand montiert und in das Heizsystem eingeschnitten. Das Kochfeld wird in ein Nest mit Ecken gestellt und an das Stromnetz angeschlossen. Dann müssen Sie die Anlage mit Kühlmittel füllen, die Luftmassen entlüften und das Induktorelement erwärmen.
Selbstgemachte Heizung ist nicht genug Strom, um große Wohnräume zu heizen. In einem frostigen Winter kann er zwei kleine Räume heizen. Während der Übergangssaison, wenn die Lufttemperatur auf der Straße etwa Null beträgt, kann das Gerät große Flächen bedienen - bis zu 40 m2.
Vom Schweißwechselrichter
Wenn Sie beabsichtigen, ein Schweißgerät zu verwenden, muss beachtet werden, dass das direkte Anschließen des Induktors an seine Klemmen strengstens untersagt ist. Ein Verstoß gegen diese Anforderung ist mit einem Verlust der Funktionsfähigkeit aller Elemente der Anlage verbunden. Um eine induktive Heizung mit einem Schweißgerät zu kombinieren, muss dieses eine Reihe komplexer Manipulationen durchführen, die die Erfahrung eines Meisters und ein detailliertes Verständnis der Struktur des Geräts erfordern. Die Primärwicklung muss nach dem Hochfrequenzsignalwandler des Wechselrichtermechanismus anstelle seiner eingebauten induktiven Drossel angeschlossen werden. Zusätzlich ist es notwendig, die Kondensationseinheit zu löten und die Diodenbrücke zu zerlegen.
Wie man eine leistungsstarke Induktionsheizung herstellt
Die betrachteten Geräte haben einen Stromverbrauch im Bereich von 2,5 kW. Um ein Gerät mit einer höheren Anzeige (4 kW) herzustellen, benötigt der Master ernsthafte Kenntnisse auf dem Gebiet der Funkelektronik. Ein unerfahrener Funkamateur ist unsicher, diese Arbeit auszuführen.
Eine Option kann das Design eines Netzteils mit zwei Wicklungspaaren, einem Transformator, einem Treiber und einer Steuerplatine sein. Der Frequenzwert, bei dem das Gerät arbeitet, ist dem Resonanzwert unterlegen. Zwei Spulen dienen zur Versorgung der Treiber, eine für die Steuerplatine und eine für die Stromversorgung. Es speist das Startrelais, den Lüfter und die Kühlerpumpe.
Sicherheitstipps
Anlagen dieser Art werden häufig nicht nur zur Raumheizung, sondern auch zum Schmelzen eingesetzt. Das Hauptproblem bei hausgemachten Induktionsgeräten ist das Fehlen von Komponenten, die eine Temperatur- und Druckregelung sowie einen Explosionsschutz bieten. Daher ist beim Betrieb solcher Geräte Vorsicht geboten.
Überprüfen Sie vor dem Starten des Kessels die Füllung des Hohlraums mit Kühlmittel. Ein Körper aus Polymeren beginnt ohne regelmäßige Flüssigkeitskühlung zu schmelzen. Dies führt zu Verformungsänderungen und einem vollständigen Ausfall der Installation. Auch die Gefahr eines Herausfallens des erhitzten Metalls aus dem Schmelzkörper. In einem solchen Fall müssen mehrere Anlagenteile ausgetauscht werden.
Das Gerät ist über einen separaten Draht mit Strom verbunden, der von der Abschirmung geführt wird. Kontakte müssen mit Isoliermaterial abgedeckt sein. Wenn ein Schweißgerät an der Konstruktion beteiligt ist, muss sein Wechselrichter geerdet werden. Der für diesen Vorgang verwendete Draht sollte einen Durchmesser von 4 bis 6 mm haben.Um eine übermäßige Erwärmung der Anlage in Abwesenheit von Wasser zu vermeiden, ist es ratsam, ein Überdruckventil in den Einlass einzubauen.
Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Eine unabhängige Herstellung des Geräts ist sinnvoll, wenn der Betrieb bereits über eine Induktionsplatte verfügt. Die Anschaffungskosten sind recht hoch und mit dem Preis einer Elektrodenheizung vergleichbar. Die Leistung einiger dieser Modelle erreicht 10 kW, während nur ein Handwerker mit der entsprechenden Kompetenz eine Installation zu Hause über 2,5 kW zu Hause durchführen kann (zumindest müssen Sie in der Lage sein, eine Frequenzumrichterschaltung zusammenzubauen). Außerdem muss vor der Installation sichergestellt werden, dass keine Lücken oder Löcher vorhanden sind, durch die Flüssigkeit aus der Wärmequelle austreten kann. Ein solcher Vorfall kann einen Brand verursachen.
Die Induktionsheizung mit einfachem Design, die für die Wartung eines kleinen Bereichs des Raums ausgelegt ist, ist ohne besondere Vorbereitung einfach herzustellen. Leistungsstärkere und effizientere Optionen, beispielsweise mit einem Schweißgerät oder zwei Leiterplatten, erfordern einen Kompetenzsammler auf dem Gebiet der Funkelektronik. Die strukturellen Merkmale dieser Anlagen erfordern den Erwerb zusätzlicher Kontrollen, um die Sicherheit zu gewährleisten.
