Kako narediti indukcijski grelnik z lastnimi rokami iz varilnega inverterja

Indukcijski ogrevalni kotli – to so naprave, ki jih odlikuje zelo visok izkoristek. Omogočajo občutno zmanjšanje stroškov za električno energijo v primerjavi s tradicionalnimi napravami, opremljenimi z grelnimi elementi.

Industrijsko izdelani modeli niso poceni. Vendar lahko indukcijski grelnik z lastnimi rokami izdela vsak domači mojster, ki ima preprost komplet orodja. V pomoč mu ponujamo podroben opis načela delovanja in sestave učinkovitega grelnika.

Načelo delovanja indukcijskega grelnika

Indukcijsko segrevanje ni mogoče brez uporabe treh glavnih elementov:

• induktorja;
• generatorja;
• grelnega elementa.

Induktor je tuljava, običajno iz bakrene žice, s katero se ustvarja magnetno polje. Generator izmeničnega toka se uporablja za pridobivanje visokofrekvenčnega toka iz standardnega električnega toka gospodinjskega omrežja s frekvenco 50 Hz.

Kot grelni element se uporablja kovinski predmet, ki lahko absorbira toplotno energijo pod vplivom magnetnega polja. Ob pravilni povezavi teh elementov dobite visoko zmogljivo napravo, ki je odlična za ogrevanje tekočega ogrevalnega medija in ogrevanje doma.

S pomočjo generatorja se električni tok z zahtevanimi značilnostmi dovaja na induktor, tj. na bakreno tuljavo. Pri prehodu skozi njo tok nabitih delcev oblikuje magnetno polje.

Načelo delovanja indukcijskih grelnikov temelji na nastanku električnih tokov znotraj vodnikov, ki nastanejo pod vplivom magnetnih polj.

Posebnost polja je v tem, da ima sposobnost pri visokih frekvencah spreminjati smer elektromagnetnih valov. Če v to polje postavimo kakšen kovinski predmet, se bo začel segrevati brez neposrednega stika z induktorjem pod vplivom ustvarjenih vrtinčnih tokov.

Visokofrekvenčni električni tok, ki prihaja od pretvornika do indukcijske tuljave, ustvarja magnetno polje s stalno spreminjajočim se vektorjem magnetnih valov. Kovina, nameščena v to polje, se hitro segreje.

Odsotnost stika omogoča, da so izgube energije pri prehodu iz ene oblike v drugo zanemarljive, kar pojasnjuje povečan izkoristek indukcijskih kotlov.

Za segrevanje vode za ogrevalni krog je dovolj, da zagotovimo njen stik s kovinskim grelnikom. Pogosto se kot grelni element uporablja kovinska cev, skozi katero preprosto spustimo tok vode. Voda ob tem hladi grelnik, kar znatno podaljša njegovo življenjsko dobo.

Elektromagnet indukcijske naprave pridobimo z navijanjem žice okoli jedra iz feromagneta. Tako dobljena indukcijska tuljava se segreje in prenaša toploto na segrevano telo ali na tekoči toplotni nosilec v bližini skozi toplotni izmenjevalnik.

Prednosti in slabosti naprave

Vrtinčni indukcijski grelnik ima ogromno prednosti. To so preprosta shema za samostojno izdelavo, povečana zanesljivost, visok izkoristek, relativno nizki stroški električne energije, dolga življenjska doba, majhna verjetnost okvar itd.

Zmogljivost naprave je lahko velika, agregati te vrste se uspešno uporabljajo v metalurški industriji. Po hitrosti segrevanja toplotnega nosilca se naprave te vrste samozavestno kosajo s tradicionalnimi električnimi kotli, temperatura vode v sistemu hitro doseže zahtevano raven.

Med delovanjem indukcijskega kotla grelnik rahlo vibrira. Ta vibracija otresa znotraj sten kovinske cevi apnenčasto usedlino in druge možne nečistoče, zato takšna naprava potrebuje izredno redko čiščenje. Seveda je treba ogrevalni sistem zaščititi pred temi nečistočami z mehanskim filtrom.

Indukcijska tuljava segreva kovino (cev ali kose žice), ki so nameščeni znotraj nje, s pomočjo visokofrekvenčnih vrtinčnih tokov, stik ni obvezen.

Stalen stik z vodo zmanjša na minimum tudi verjetnost pregorevanja grelnika, kar je pogosta težava pri tradicionalnih kotlih z grelnimi elementi. Kljub vibracijam kotel deluje izjemno tiho, dodatna zvočna izolacija na mestu namestitve naprave ne bo potrebna.

Indukcijski kotli so še dobri v tem, da skoraj nikoli ne puščajo, če je namestitev sistema opravljena pravilno. To je zelo dragocena lastnost za električno ogrevanje, saj izključuje ali bistveno zmanjšuje verjetnost nastanka nevarnih situacij.

Odsotnost puščanja je posledica brezkontaktnega načina prenosa toplotne energije na grelnik. S pomočjo zgoraj opisane tehnologije je mogoče toplotni nosilec segreti skoraj do parnega stanja.

To zagotavlja zadostno toplotno konvekcijo za spodbujanje učinkovitega premikanja toplotnega nosilca po ceveh. V večini primerov ogrevalnega sistema ne bo treba opremiti s cirkulacijsko črpalko, čeprav je vse odvisno od značilnosti in sheme določenega ogrevalnega sistema.

Včasih je cirkulacijska črpalka nujna. Namestitev naprave je relativno enostavna. Čeprav bodo za to potrebne nekatere veščine montaže električnih naprav in ogrevalnih cevi. Toda ta priročna in zanesljiva naprava ima tudi vrsto pomanjkljivosti, s katerimi je treba računati.

Na primer, kotel ne segreva le toplotnega nosilca, ampak tudi celoten okoliški delovni prostor. Za takšno napravo je treba dodeliti ločen prostor in iz njega odstraniti vse tuje predmete. Dolgotrajno bivanje v neposredni bližini delujočega kotla je lahko za človeka tudi nevarno.

Za delovanje indukcijskih grelnikov je potreben električni tok. Tako domače izdelane naprave kot tovarniško izdelana oprema se priključijo na gospodinjsko omrežje izmeničnega toka.

Za delovanje naprave je potrebna električna energija. V krajih, kjer ni prostega dostopa do te dobrine civilizacije, bo indukcijski kotel neuporaben. Tudi tam, kjer so pogosti izpadi električne energije, bo pokazal nizko učinkovitost. Ob neprevidnem ravnanju z napravo lahko pride do eksplozije.

Če pregrejete toplotni nosilec, se bo spremenil v paro. Posledično bo tlak v sistemu močno narasel, cevi tega preprosto ne bodo zdržale, razpočile se bodo. Zato je treba napravo za normalno delovanje sistema opremiti vsaj z manometrom, še bolje pa z napravo za izklop v sili, termoregulatorjem itd.

Vse to lahko znatno zviša ceno domačega indukcijskega kotla. Čeprav velja, da je naprava skoraj brezšumna, to ni vedno tako. Nekateri modeli lahko iz različnih razlov vseeno oddajajo nekaj hrupa. Pri napravah, izdelanih samostojno, se verjetnost takšnega izida poveča.

V konstrukciji tako tovarniških kot domačih indukcijskih grelnikov praktično ni obrabljivih komponent. Dolgo časa služijo in brezhibno delujejo.

Koraki izdelave domačega grelnika

Izdelati takšno napravo sami ni tako težko. Za to boste potrebovali:

1. Izdelajte grelni element.
2. Naredite tuljavo induktorja iz bakrene žice.
3. Vzemite že pripravljen generator izmeničnega toka.
4. Povežite grelnik s tuljavo na ogrevalni sistem.
5. Priključite tuljavo na generator.
6. Dovodite električno napajanje do sistema.
7. Izvedite poskusni zagon, da preverite delovanje agregata.

V industrijskih modelih se kot grelnik uporablja kovinska cev z debelimi stenami, vendar je zelo težko zagotoviti zadostno moč domače naprave, da bi segrela tak element, in nima velikega smisla. Indukcijska tuljava lahko segreje katero koli kovino, zato je grelnik mogoče spreminjati.

Industrijski modeli indukcijskih kotlov so opremljeni z grelnim elementom iz debele kovinske cevi. Doma je tako napravo težko kopirati.

Za ohišje indukcijskega grelnika iz varilnega inverterja se uporablja kos plastične cevi. Ta mora biti nekoliko večjega premera kot ogrevalne cevi. Dolžina cevi za grelnik je lahko približno en meter, notranji premer pa se lahko spreminja v območju 50–80 mm.

Za priključitev grelnika na sistem je treba namestiti adapterje na spodnji in zgornji del ohišja. Spodnji del cevi je treba zapreti z rešetko, nato pa v ohišje položite polnilo, sestavljeno iz majhnih kovinskih delcev. Polnilo lahko dobite na primer iz žice, palice, ozke kovinske cevi itd.

Dolžino kosov lahko poljubno spreminjate. Najpogosteje se za to uporablja jeklena žica premera 6–8 mm, ki jo preprosto narežete na majhne koščke. Nekateri mojstri priporočajo, da jo narežete na dolge palice, približno 90 cm, torej skoraj po dolžini grelnika.

Za ohišje grelnega elementa indukcijskega kotla, ki ste ga izdelali sami, bo potrebna široka plastična cev s premerom približno 50 mm.

Višja kot je magnetna upornost jekla, iz katerega je izdelana žica, bolje se bo segrevala. Glede na velikost teh koščkov se izbere tudi zaščitna mrežica, ki se namesti na dnu ohišja. Polnilo se nasuje ali položi v cev do vrha. Nato se zgornji del prav tako zapre z mrežico.

Shema omogoča predstavo o tem, kako priključiti indukcijsko spiralo na grelnik kotla in na varilni aparat.

Tako je doma izdelan grelnik za indukcijski kotel videti kot debela plastična cev, napolnjena s kovinskimi koščki in zaprta z obeh strani z mrežico. Na zgornji in spodnji strani ima grelnik adapterje za priključitev na ogrevalni krog. Polimerna cev za grelnik mora imeti dovolj debele stene.

Poleg tega za te namene ne bo primerna katera koli plastika; material mora prenašati precej močno segrevanje in pri tem ne sproščati nobenih nevarnih snovi v ozračje ali v toplotni nosilec. Sedaj je treba izdelati indukcijsko navitje. V ta namen vzamejo bakreno žico in jo navijejo neposredno na ohišje grelnika.

V nekaterih modelih doma izdelanih indukcijskih grelnikov namesto plastične cevi uporabijo ozko bakreno cevko. To ni najboljša možnost, saj bo tako obliko pravilno zviti v spiralo kar težko.

Več kot je ovojev žice, tem bolje. Velja, da mora imeti indukcijska tuljava vsaj 90 ovojev. Induktor se navije na cev zelo na tesno; med ovoji ne sme biti nobene reže.

Za navitje je primerna bakrena izolirana žica premera 1–1,5 mm. Debelejši kabel tu ni potreben, saj bo otežil delo pri navijanju in ovoje bo težje namestiti tesno skupaj.

Ta shema bo pomagala pravilno priključiti tuljavo induktorja na inverterski varilni aparat; če tega ne storite pravilno, se bo tuljava spremenila v elektromagnet (+).

Prisotnost rež lahko povzroči nastanek hrupa zaradi vibracij, ki spremljajo delovanje takega agregata. Sčasoma lahko to povzroči uničenje izolacije, kar bo povzročilo medovojev kratek stik.

Na zgornji in spodnji strani je poleg adapterjev treba namestiti zapirne ventile. Ti so potrebni, da se omogoči možnost, da se po potrebi zapre vodo v ogrevalnem krogu.

Pri namestitvi grelnika je treba upoštevati, da mora biti njegov spodnji konec usmerjen proti povratku, cevi, ki je namenjena zbiranju ohlajenega ogrevalnega medija v dvocevnem ogrevalnem sistemu. Najenostavnejši način za pridobitev generatorja izmeničnega polja je, da vzamete inverter iz varilnega aparata.

Kontakte indukcijske tuljave priključite na pola inverterja. Takoj ko napajate enoto z elektriko in jo vklopite v omrežje, bo doma narejen indukcijski kotel začel delovati.

Za izdelavo takšne naprave je primeren celo poceni varilni aparat, na primer model kitajske proizvodnje, ki omogoča nastavljanje jakosti toka, začenši z nivojem 10 A. Blizu adapterja na dovodni cevi je treba namestiti senzor termoregulatorja. Priključitev varilnega inverterja se izvede preko tega termoregulatorja.

Na izhodih je treba namestiti usmerniške diode. Za to bo treba odpreti ohišje varilnega aparata in prispajkati vodnike na izhod, nato pa jih priključiti na diode. Če priključitev izvedete brez diod, neposredno, bo na navitje prispel tok z usmerjeno napetostjo in tuljava bo delovala kot elektromagnet, ne kot induktor.

Za izdelavo indukcijske spirale je priporočljivo uporabiti bakreno žico s presekom 1,5 mm v zanesljivem izolacijskem ovoju, narediti je treba približno 90 ovojev.

V nekaterih sodobnih varilnih aparatih je senzor dotika, ki zažene delovanje v trenutku, ko se elektroda dotakne delovne površine. Ta trenutek je treba upoštevati, da senzor bodisi deluje v pravem trenutku bodisi ne vpliva na delovanje doma narejenega kotla.

Če pride pri predelavi varilnega aparata do težav pri neizkušenem mojstru, je bolje, da poišče strokovno posvetovanje.

Za izdelavo indukcijskega kotla z lastnimi rokami lahko vzamete kateri koli varilni aparat z ustreznimi lastnostmi. Po potrebi bo napravo mogoče ponovno uporabiti za varilna dela.

Če je vse narejeno pravilno, bo varilni aparat v prihodnosti mogoče uporabljati v njegov namen. Treba bo odspajkati vodnike z diodami in izvesti obratno sestavljanje. Pod vplivom visokofrekvenčnega izmeničnega toka bo indukcijska tuljava ustvarila magnetno polje.

Kovina, ki se nahaja znotraj polimernega ohišja, se bo začela segrevati in prenašati toploto vodi, ki kroži po ogrevalnem krogu. Za segrevanje ogrevalnega medija bo naprava potrebovala le nekaj minut.

Mesto za indukcijski grelnik je treba pravilno izbrati. Enota mora biti nameščena 800 mm pod nivojem stropa, od sten in kosov pohištva pa jo mora ločevati vsaj 300 mm.

Nekaj besed o varnosti

Domači indukcijski kotli običajno niso opremljeni s sistemi za nadzor in zaščito, zaradi česar so nevarni. Zato je pred vklopom naprave treba preveriti, ali je votlina ohišja napolnjena s tekočim toplotnim medijem.

Če je polimerno ohišje grelnika izpostavljeno stalnemu segrevanju brez obtoka toplotnega medija, se bo preprosto stopilo, včasih to povzroči ne le deformacijo grelnika, ampak tudi njegovo popolno poškodbo.

Naprave te vrste se pogosto uporabljajo za segrevanje in taljenje kovin. Visoke temperature, ki jih dosega indukcijski grelnik, zahtevajo skrbno obravnavo varnostnih vprašanj.

Nevarno je lahko tudi izpadanje razbeljene kovinske polnitve iz stopljenega ohišja. V tem primeru bo treba napravo skoraj v celoti razstaviti in izdelati nov grelni element.

Priključitev na električno napajanje je treba izvesti z ločenim kablom, ki poteka od razdelilne omarice. Seveda je treba vse kontakte skrbno izolirati. Inverter varilnega aparata je treba tudi ozemljiti; to je pomemben vidik za zagotavljanje varnosti.

Pri tem bo potreben kabel s prerezom najmanj štirih milimetrov. Nekateri strokovnjaki priporočajo izbiro šestmilimetrskega kabla. Da bi preprečili pregrevanje domačega indukcijskega grelnika zaradi pomanjkanja vode v sistemu, je priporočljivo namestiti ventil za previsok tlak na vhodu v grelnik.

Indukcijski grelnik zavzema razmeroma malo prostora, vendar ga je treba postaviti na določeno razdaljo od stropa, sten, pohištva in podobnega.

Domača naprava te vrste, ki ni opremljena s posebnimi zaščitnimi sredstvi, je potencialno nevaren predmet, ki zahteva stalno nadzorstvo. Zato se splača porabiti nekoliko več denarja, a kupiti potrebne naprave.

Pri tem ne bo odveč oceniti stroške; morda bo nakup že pripravljenega indukcijskega kotla le malo dražji. Industrijske naprave so običajno opremljene z vso potrebno zaščito.

Značilnosti in postopek izdelave še ene različice domačega indukcijskega kotla za ogrevalni sistem so navedene tukaj.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Pregled načel indukcijskega segrevanja:

Video #2. Zanimiva možnost izdelave indukcijskega grelnika:

Za namestitev indukcijskega grelnika ni treba pridobiti dovoljenja nadzornih organov; industrijske tovrstne naprave so povsem varne, primerne so tako za zasebno hišo kot za običajno stanovanje. Vendar lastniki domačih naprav ne smejo pozabiti na varnostna pravila.

Prosimo, komentirajte gradivo, ki smo vam ga predlagali v seznanitev. Postavljajte vprašanja o zanimivih ali nejasnih točkah. Morda imate lastne izkušnje pri gradnji ali namestitvi indukcijskega kotla? Svoje edinstvene fotografije lahko delite in objavite v spodnjem komentarjskem bloku.