De inductieverwarmer werkt door de interactie van de wervelstromen die worden opgewekt door het elektromagnetische veld van de inductor met een metalen oppervlak. Er zijn verschillende schema's om met uw eigen handen een inductieverwarmer te maken. De meest betaalbare daarvan zijn constructies gemaakt van polypropyleen buis en een lasinverter.
Het werkingsprincipe van de inductieverwarmer
Wanneer een wisselende elektrische stroom in een spiraal van een smoorspoel stroomt, wordt er een elektromagnetisch veld omheen gevormd. Wanneer het in het midden van de spoel van de kern van een metaal met magnetische eigenschappen wordt geplaatst, stijgt de temperatuur. Deze inductieverwarming is een fenomeen dat optreedt onder invloed van wervelstromen. Het wordt alleen waargenomen wanneer de gasklep wordt aangedreven door een elektrische wisselstroom met een voldoende frequentie van veranderingen in teken en richting. Wanneer een gelijkstroom wordt geleverd aan het inductieve deel, verandert de kerntemperatuur niet.
De werking van een inductor voor het verwarmen van werkstukken is gebaseerd op dit principe. Het belangrijkste onderdeel van de eenheid is in de meeste gevallen een spiraalvormige configuratie van metaal. In kookfornuizen wordt in deze rol een afgeplat element op kleine afstand van de kookplaat gebruikt. In de ketel wordt de rol van de inductor gespeeld door een stalen buis gevuld met koelmiddel (de functie is vloeibaar).
Belangrijke componenten van de beschouwde unit zijn een dynamo en een verwarmingselement. De eerste wordt gebruikt om vermogen van een voldoende hoge frequentie te verkrijgen uit een typisch elektrisch netwerk van een appartement van 50 Hz. De tweede is een metalen structuur die in het veld warmte kan absorberen. De generator stuurt een elektrische stroom gereduceerd tot de vereiste parameters naar de inductor (spiraalelement). In dit geval gaat een stroom geladen deeltjes, waardoor een veld ontstaat, door de spoel. Een metaal dat in zijn werkingsgebied is geplaatst, wordt verwarmd door de werking van Fouquet-stromen zonder direct contact met de inductor. Om water in een dergelijk aggregaat te verwarmen, moet het contact met het verwarmingselement zijn. Het eenvoudigste voorbeeld van een dergelijk ontwerp is een metalen buis waardoor water stroomt. Daarbij koelt de vloeistof de wanden af, wat de levensduur van de constructie verlengt.
Voor- en nadelen van het apparaat
Inductieverwarming kan een aantal voordelen bieden die het gebruik van elektrodeapparaten niet kunnen opleveren. Aangezien de verwarming van de vloeistof wordt uitgevoerd door een metalen element dat niet deelneemt aan elektrochemische reacties, hangt de duurzaamheid van het apparaat alleen af van de spoel. De duur van de werking wordt bepaald door de duur van het apparaat. Sommige inductoren blijven meer dan 10 jaar operationeel. Hieraan gekoppeld is de compatibiliteit van de unit met verschillende soorten warmteoverdrachtsvloeistoffen. Naast gewoon water zijn machineoliën en niet-vriesverbindingen geschikt voor deze rol.
De binnenkant van het apparaat wordt tijdens gebruik niet bedekt door opeenhopingen van kalk. Door constant contact met de vloeistof wordt de kans op oververhitting van onderdelen verkleind, wat ook helpt om de levensduur te verlengen. De convectie in het apparaat bereikt meestal een voldoende niveau, zodat het niet nodig is om een circulatiepomp te installeren.Geluidsisolerende maatregelen zijn niet nodig - het apparaat werkt vrij stil.
De inductieverwarmer heeft echter ook zwakke punten:
- Het apparaat heeft elektrische energie nodig om te functioneren. In een ruimte waar geen elektriciteit wordt geleverd of waar geen toegang toe is, kan de ketel niet werken. Op plaatsen met regelmatige netwerkonderbrekingen werkt het niet effectief.
- Als de temperatuur extreem stijgt, verandert de warmteoverdrachtsvloeistof in gasvormige toestand. Dit veroorzaakt een sterke drukverhoging in de constructie, waardoor leidingbreuk kan optreden. Om dit te voorkomen is het noodzakelijk de installatie uit te rusten met middelen voor het regelen van druk en temperatuur. Dit kan een manometer zijn, een temperatuursensor, een apparaat voor noodstop wanneer de parameters het gespecificeerde bereik overschrijden.
De behoefte aan extra accessoires kan bijdragen aan een serieuze stijging van de kosten van apparatuur voor een zelfgemaakte inductieverwarmer.
Het apparaat wordt als bijna volledig stil beschouwd, maar in de praktijk is dit niet altijd het geval. Dit geldt voor modellen van industriële productie en thuis ontworpen installaties.
Zelfgemaakte apparaatopties
Er zijn verschillende manieren om thuis een kachel te maken. De meest betaalbare optie is om een apparaat te maken van een elektrisch fornuis in de keuken en een polypropyleen pijp. Moeilijk in uitvoering, maar krachtig genoeg is de inverter-unit.
Pijp verwarmingselement
Deze ontwikkeling omvat het demonteren van een spiraalvormige inductor die is geïnstalleerd in een elektrische kachel en het plaatsen van een nieuw ontwerp daarvoor. Voor de vervaardiging zijn een polypropyleen buis met een lengte van 0,5 m en een diameter van 4 cm, een magnetisch element, 5 textolietstaven en bochten nodig voor aansluiting op een verwarmingsnetwerk. U moet ook een geleiderrol kopen met een doorsnedeoppervlak van 2 mm² bedekt met glasisolatie (een dergelijke kabel wordt vaak gebruikt in lastransformatorapparatuur) en metalen washandjes.
De volgorde van de stappen bij de fabricage van het apparaat:
- Een magneet wordt in de buis geplaatst en gevuld met washandjes (in plaats daarvan is het gebruik van gehakte draad toegestaan).
- Monteer bochten met schroefdraad.
- Staven worden langs het lichaam gelijmd, waarop een met glas gecoate draad wordt gewikkeld.
- Demonteer de kookplaat en verwijder de fabrieksinductor, gemaakt in de vorm van een platte spiraal. In plaats daarvan wordt een voorbereid ontwerp geïnstalleerd.
De verwarming in dit toestel is een metalen washandje dat in een wisselend veld van de spoel is geplaatst. Wanneer het paneel in maximale modus wordt gelanceerd met parallelle transmissie van water, zal het 15-20 ° C worden verwarmd. Aangezien de tegels die worden gebruikt voor de bouw meestal een vermogen hebben van niet meer dan 2000 W, is de resulterende eenheid geschikt voor het verwarmen van woongebouwen tot 25 m².
De efficiëntie van het apparaat kan worden verhoogd door het op het lasapparaat aan te sluiten, maar dit werk heeft een aantal moeilijkheden. Ten eerste moet het apparaat worden gedemonteerd en moet worden gezocht naar plaatsen die nog niet zijn rechtgetrokken in het diagram. Dit komt omdat er een gelijkstroom in wordt gecreëerd en een wisselstroom nodig is voor het functioneren van de kachel. Ten tweede zal het nodig zijn om dikkere bedrading te gebruiken (bijvoorbeeld koper met een diameter van 1,5 mm, gecoat met glazuursamenstelling) en het vereiste aantal windingen te berekenen. Ten slotte zal er een koelmechanisme in de installatie moeten worden geïntroduceerd.
Montage inductie ketel
Bij deze oplossing hoeft u de tegels niet te demonteren. In plaats daarvan moet de meester de keteltank lassen volgens de afmetingen.Een profielbuis is gemaakt van staal met een dikte van 2 mm en een gatafmeting van 2 bij 4 cm Het is noodzakelijk om er lege elementen van te maken langs de breedte van het paneel. Buizen zijn langs de lengte gelast, waarbij kleinere zijden worden gecombineerd. Op en neer moeten de delen hermetisch gelaste banden van ijzer zijn. Er worden gaten in gemaakt en pijpen met schroefdraad worden geïnstalleerd. Je moet ook een paar hoeken lassen die een plank voor de oven vormen.
U moet het apparaat schilderen met een hittebestendige glazuursamenstelling. Na drogen en bevestigen wordt de ketel aan de muur gemonteerd en in het verwarmingssysteem gesneden. De kookplaat wordt in een nest met hoeken geplaatst en aangesloten op het lichtnet. Vervolgens moet u de installatie vullen met koelmiddel, de luchtmassa's ontluchten en beginnen met het verwarmen van het spoelelement.
Zelfgemaakte kachel is niet voldoende om grote woonruimtes te verwarmen. Op een ijzige winter kan hij twee kleine kamers verwarmen. Tijdens de overgangsseizoenen, wanneer de luchttemperatuur in de straat ongeveer nul is, kan de unit grote oppervlakken bedienen - tot 40 m2.
Van lasinverter
Als u van plan bent om een lasmachine te gebruiken, moet u er rekening mee houden dat het direct verboden is om de inductor rechtstreeks op de klemmen aan te sluiten. Het overtreden van deze vereiste is beladen met het verlies van de bruikbaarheid van alle elementen van de installatie. Om een inductieverwarmer te combineren met een lasmachine, zal deze een aantal complexe manipulaties moeten uitvoeren die de ervaring van een meester en een gedetailleerd begrip van de structuur van de unit vereisen. De primaire wikkeling moet worden aangesloten na de hoogfrequente signaalomvormer van het invertermechanisme in plaats van de ingebouwde inductieve smoorspoel. Bovendien is het noodzakelijk om de condensatie-eenheid te solderen en de diodebrug te demonteren.
Hoe maak je een krachtige inductieverwarmer
De beschouwde apparaten hebben een stroomverbruik in de buurt van 2,5 kW. Om een apparaat met een hogere indicator (4 kW) te maken, heeft de meester serieuze kennis nodig op het gebied van radio-elektronica. Een onervaren radioamateur is onveilig om dit werk te doen.
Een optie kan een ontwerp zijn van een voeding met twee paar wikkelingen, een transformator, een driver en een besturingsbord. De frequentiewaarde waarbij de eenheid werkt, is inferieur aan de resonantiewaarde. Twee spoelen dienen om stuurprogramma's te voeden, één voor de besturingskaart en één is stroom. Het voedt het startrelais, de ventilator en de koelerpomp.
Veiligheidstips
Dergelijke installaties worden veel gebruikt, niet alleen voor ruimteverwarming, maar ook voor smelten. Het grootste probleem bij zelfgemaakte inductieapparaten is het gebrek aan componenten die temperatuur- en drukregeling en explosiebeveiliging bieden. Daarom moet men voorzichtig zijn bij het bedienen van dergelijke apparaten.
Controleer voor het opstarten van de ketel de vulling van de holte met koelvloeistof. Een lichaam van polymeren begint te smelten zonder regelmatige vloeistofkoeling. Dit brengt vervormingsveranderingen met zich mee en een volledige storing van de installatie. Ook bestaat het gevaar van uit het verwarmde metaal vallen uit het smeltlichaam. Bij een dergelijk incident zal een aantal installatiecomponenten moeten worden vervangen.
Het apparaat is aangesloten op elektriciteit via een aparte draad, die vanaf de afscherming wordt geleid. Contacten moeten bedekt zijn met isolatiemateriaal. Als een lasapparaat bij het ontwerp is betrokken, moet de omvormer worden geaard. De draad die voor deze operatie wordt gebruikt, moet een diameter van 4-6 mm hebben.Om overmatige verwarming van de installatie bij afwezigheid van water te voorkomen, is het raadzaam om een overdrukklep in de inlaat te installeren.
Conclusies en Aanbevelingen
Een onafhankelijke fabricage van het apparaat is redelijk als de boerderij al een inductiepaneel heeft. De aanschafkosten zijn vrij hoog en vergelijkbaar met de prijs van een elektrodeverwarmer. Het vermogen van sommige van deze modellen bereikt 10 kW, terwijl thuis alleen een meester met het juiste competentieniveau een installatie kan maken met een indicator van meer dan 2,5 kW (je moet tenminste een frequentieomvormercircuit kunnen monteren). Zorg er ook voor de installatie voor dat er geen openingen of gaten zijn waardoor vloeistof uit de warmtebron kan lekken: een dergelijk incident kan brand veroorzaken.
De inductieverwarmer met een eenvoudig ontwerp, ontworpen om een klein deel van de kamer te bedienen, is gemakkelijk te maken zonder speciale voorbereiding. Krachtigere en efficiëntere opties, bijvoorbeeld met een lasmachine of twee printplaten, vereisen een verzamelaar van competenties op het gebied van radio-elektronica. Vanwege de structurele kenmerken van deze fabrieken zijn aanvullende bedieningselementen nodig om de veiligheid te waarborgen.
