Zelfgemaakte vortex inductieverwarmer van een lasinverter

Koop onderdelen op Aliexpress

Apparaten die verwarmen met elektriciteit in plaats van gas, zijn veilig en handig. Dergelijke kachels produceren geen roet en onaangename geuren, maar verbruiken veel elektriciteit. Een uitstekende uitweg is om een ​​inductieverwarmer met uw eigen handen te monteren. Dit bespaart geld en draagt ​​bij aan het gezinsbudget. Er zijn veel eenvoudige schema's volgens welke de inductor onafhankelijk kan worden geassembleerd.

Om het gemakkelijker te maken om de circuits te begrijpen en de structuur correct te monteren, is het nuttig om de geschiedenis van elektriciteit te bekijken. Methoden voor het verwarmen van metalen constructies door elektromagnetische spoelstroom worden veel gebruikt in industriële productie van huishoudelijke apparaten - ketels, kachels en fornuizen. Het blijkt dat je met je eigen handen een werkende en duurzame inductieverwarmer kunt maken.

Het werkingsprincipe van apparaten:

Het werkingsprincipe van apparaten:

De beroemde 19e-eeuwse Britse wetenschapper Faraday deed 9 jaar lang onderzoek om magnetische golven om te zetten in elektriciteit. In 1931 werd eindelijk een ontdekking gedaan, elektromagnetische inductie genaamd. De draadwikkeling van de spoel, met in het midden een kern van magnetisch metaal, creëert een magnetisch veld onder de kracht van wisselstroom. Onder invloed van vortexstromen warmt de kern op.

De ontdekking van Faraday begon zowel in de industrie als bij de vervaardiging van zelfgemaakte motoren en elektrische kachels te worden gebruikt. De eerste gieterij op basis van een vortexinductor werd in 1928 in Sheffield geopend. Later, volgens hetzelfde principe, werden de werkplaatsen van fabrieken verwarmd en voor het verwarmen van water, metalen oppervlakken, assembleerden kenners een inductor met hun eigen handen.

Het schema van het apparaat van die tijd is vandaag geldig. Een klassiek voorbeeld is een inductieketel, die bestaat uit:

• metalen kern;
• kader;
• thermische isolatie.

De kenmerken van het circuit voor het versnellen van de frequentie van de stroom zijn als volgt:

• industriële frequentie van 50 Hz is niet geschikt voor zelfgemaakte apparaten;
• directe aansluiting van de inductor op het netwerk zal leiden tot brom en lage verwarming;
• effectieve verwarming wordt uitgevoerd met een frequentie van 10 kHz.

Montage volgens schema

Iedereen die bekend is met de wetten van de natuurkunde kan een inductieve verwarming met hun eigen handen in elkaar zetten. De complexiteit van het apparaat zal variëren van de mate van paraatheid en ervaring van de meester.

Er zijn veel video-tutorials, waarmee u een effectief apparaat kunt maken. Het is bijna altijd nodig om de volgende basiscomponenten te gebruiken:

• staaldraad met een diameter van 6-7 mm;
• koperdraad voor de spoel;
• metalen gaas (om de draad in de behuizing te houden);
• adapters;
• buizen voor het lichaam (gemaakt van plastic of staal);
• hoogfrequente omvormer.

Dit is voldoende om een ​​inductiespoel met uw eigen handen te monteren, en zij is het hart van de doorstroomverwarmer. Na het voorbereiden van de nodige elementen u kunt direct naar het fabricageproces van het apparaat gaan:

• snijd de draad in segmenten van 6-7 cm;
• bedek de binnenkant van de buis met een metalen gaas en vul de draad naar boven;
• sluit op dezelfde manier de buisopening van buitenaf;
• wind koperdraad minstens 90 keer rond de plastic behuizing voor de spoel;
• steek de structuur in het verwarmingssysteem;
• sluit de spoel met behulp van een omvormer aan op elektriciteit.

Volgens een soortgelijk algoritme kunt u eenvoudig een inductieketel monteren, waarvoor u:

• snij uit een stalen buis 25 bij 45 mm spaties met een wand niet dikker dan 2 mm;
• las ze aan elkaar en verbind ze met kleinere diameters;
• las ijzeren deksels aan de uiteinden en boor gaten voor buizen met schroefdraad;
• maak een houder voor een inductiekookplaat door twee hoeken aan één kant te lassen;
• plaats de kookplaat vanuit de hoeken in de houder en sluit hem aan op het lichtnet;
• voeg koelvloeistof toe aan het systeem en zet de verwarming aan.

Veel smoorspoelen werken met een vermogen van niet meer dan 2 - 2,5 kW. Dergelijke kachels zijn ontworpen voor een kamer van 20 - 25 m²

Als de generator wordt gebruikt in een autoservice, kunt u deze aansluiten op een lasmachine, maar het is belangrijk om bepaalde nuances in overweging te nemen:

• U hebt AC nodig, geen DC zoals een omvormer. Het lasapparaat zal onderzocht moeten worden op de aanwezigheid van punten waar de spanning geen directe richting heeft.
• Het aantal windingen naar een draad met een grotere doorsnede wordt geselecteerd door een wiskundige berekening.
• Koeling van werkende elementen is vereist.

Over het principe van inductieve verwarming:

Laten we eerst uitleggen hoe elektrische inductieverwarmers werken. Wisselstroom, die door de windingen van de spoel gaat, vormt er een elektromagnetisch veld omheen. Als er een magnetische metalen kern in de wikkeling wordt geplaatst, wordt deze verwarmd door wervelstromen die onder invloed van het veld ontstaan. Dat is het hele principe.

Het verwarmingselement zelf wordt de inductor genoemd en is het belangrijkste onderdeel van de installatie. In verwarmingsketels is het een stalen buis met een koelvloeistof die naar binnen stroomt, en in keukenfornuizen is het een platte spoel zo dicht mogelijk bij de kookplaat, zoals weergegeven in de onderstaande foto.

Het tweede gedeelte inductieverwarmer - diagram, het verhogen van de frequentie van de stroom. Het punt is dat de spanning industriële frequentie 50 Hz niet geschikt voor dergelijke apparaten. Als u de inductor rechtstreeks op het netwerk aansluit, begint deze sterk te zoemen en de kern lichtjes op te warmen, en samen met de wikkelingen. Om elektriciteit effectief om te zetten in warmte en volledig over te dragen aan het metaal, moet de frequentie worden verhoogd tot minimaal 10 kHz, wat het elektrische circuit doet.

Wat zijn de echte voordelen van inductieketels ten opzichte van verwarmingselementen en elektrodenketels:

1. Een onderdeel dat water verwarmt is een eenvoudig stuk pijp dat niet deelneemt aan elektrochemische processen (zoals bij elektrodewarmtegeneratoren).Daarom wordt de levensduur van de inductor alleen beperkt door de prestaties van de spoel en kan deze 10-20 jaar bedragen.
2. Om dezelfde reden is het element even "vrienden" met alle soorten koelvloeistoffen - water, antivries en zelfs motorolie, er is geen verschil.
3. De binnenkant van de inductor is tijdens bedrijf niet bedekt met kalk.

Voor- en nadelen van inductieapparaten voor het verwarmen van water

Het apparaat heeft een vrij eenvoudig ontwerp en vereist geen speciale documenten voor gebruik en installatie. De inductieboiler heeft een hoog rendement en optimale betrouwbaarheid voor de gebruiker. Als je hem als verwarmingsketel gebruikt, hoef je niet eens een pomp te installeren, omdat er water door de leidingen stroomt door convectie (bij verwarming verandert de vloeistof praktisch in stoom).

Ook heeft het apparaat een aantal voordelen, waardoor het zich onderscheidt van andere soorten boilers. Dus, inductieverwarmer:

In inductieverwarmers wordt water heet door de pijp waardoor het stroomt, en de laatste wordt verwarmd door de inductiestroom die door de spoel wordt opgewekt.

• veel goedkoper dan hun tegenhangers, zo'n apparaat kan eenvoudig onafhankelijk worden geassembleerd;
• volledig stil (hoewel de spoel tijdens bedrijf trilt, is deze trilling voor een persoon niet waarneembaar);
• trilt tijdens bedrijf, waardoor vuil en kalk niet aan de wanden blijven kleven en daarom niet hoeven te worden schoongemaakt;
• heeft een warmtegenerator die gemakkelijk kan worden afgesloten vanwege het werkingsprincipe: de koelvloeistof bevindt zich in het verwarmingselement en de energie wordt via een elektromagnetisch veld naar de verwarming overgebracht, er zijn geen contacten nodig; daarom zijn afdichtingsgom, afdichtingen en andere elementen die snel kunnen verslechteren of lekken niet nodig;
• er is gewoon niets dat in de warmtegenerator kan breken, omdat het water wordt verwarmd door een gewone pijp, die niet kan verslechteren of doorbranden, in tegenstelling tot een verwarmingselement;

Vergeet niet dat het onderhoud van een inductieverhitter veel goedkoper zal zijn dan een boiler of gasboiler. Het apparaat heeft een minimum aan onderdelen die bijna nooit stuk gaan.

Ondanks het enorme aantal voordelen heeft de inductieboiler een aantal nadelen:

• de eerste en meest pijnlijke voor de eigenaren is de elektriciteitsrekening; het apparaat is niet zuinig te noemen, dus je moet behoorlijk wat tijd betalen voor het gebruik ervan;
• ten tweede wordt het apparaat erg heet en verwarmt het niet alleen zichzelf, maar ook de omringende ruimte, dus het is beter om het lichaam van de warmtegenerator niet aan te raken tijdens zijn werking;
• ten derde heeft het apparaat een extreem hoge efficiëntie en warmteafvoer. Zorg er daarom voor dat u bij gebruik een temperatuursensor installeert, anders kan het systeem exploderen.

Voordelen van eenheden van het inductietype:

De onbetwiste voordelen van dit type huisverwarmingsapparaten omvatten de volgende kenmerken:

• efficiëntie - de verwerking van elektrische energie in warmte vindt bijna volledig plaats zonder significante verliezen;
• gebruiksgemak - constant onderhoud van dergelijke eenheden is niet vereist;
• compacte afmetingen - inductieboilers zijn klein van formaat, ze kunnen in bijna elke kamer in het verwarmingssysteem worden geïnstalleerd;
• stille werking - deze apparatuur werkt vrij stil, er is geen geluid tijdens de werking;
• lange levensduur - inductie-units zijn duurzaam, kunnen 30 jaar of langer ononderbroken functioneren;
• hoge milieuprestaties - er treden geen schadelijke emissies op tijdens de werking van het apparaat, een schoorsteen en een ventilatiesysteem zijn niet nodig.

Veel mensen denken dat inductieketels veel winstgevender zijn dan andere opties voor thuisverwarming. En vergeleken met apparatuur die is uitgerust met verwarmingselementen, is de opwarmtijd van deze units bijna twee keer zo snel. Door de constante circulatie en trillingen van de vloeistof vormt zich geen kalkaanslag in de leidingen en in het apparaat, wat het onderhoud en de verzorging van het verwarmingssysteem aanzienlijk vergemakkelijkt.

Uiterlijk van inductieboilers

Maar dit type apparaat heeft ook enkele nadelen. En het grootste nadeel is dat inductieapparatuur vrij duur is in termen van kosten. Maar je kunt proberen om zelf zo'n kachel te maken om het huis te verwarmen.

Het advies. Als u over bepaalde vaardigheden en technische kennis beschikt, kunt u met uw eigen handen een inductieverwarmer voor uw huis monteren. Maar voordat u doorgaat met het assembleren van het apparaat, moet u eerst uw mogelijkheden en ervaring met het maken van dergelijke eenheden realistisch beoordelen, omdat het niet zo eenvoudig is om ze te maken.

Opties voor zelfgemaakte apparaten

Op internet zijn er voldoende verschillende ontwerpen gemaakt voor verschillende doeleinden. Neem een ​​kleine inductieverwarmer gemaakt van een computervoeding van 250-500 W. Het model op de foto is handig voor de meester in de garage of autoservice voor het smelten van aluminium, koperen en messing staven.

Maar voor ruimteverwarming is het ontwerp vanwege het lage vermogen niet geschikt. Er zijn twee echte opties op internet, waarvan de tests en het werk op video zijn gefilmd:

• een boiler gemaakt van een polypropyleen buis aangedreven door een lasinverter of een inductie keukenpaneel;
• stalen boiler met verwarming van dezelfde kookplaat.

Laten we nu eens nader bekijken hoe doe-het-zelf inductieverwarmers worden gemaakt, en vooral, hoe ze vervolgens functioneren.

We maken een verwarmingselement van een pijp

Als je nauw betrokken bent geweest bij het zoeken naar informatie over dit onderwerp, dan ben je dit ontwerp waarschijnlijk tegengekomen, aangezien de meester de montage op de populaire YouTube-videobron plaatste. Daarna plaatsten veel sites tekstversies van de vervaardiging van deze inductor in de vorm van stapsgewijze instructies. In het kort, de verwarming is als volgt gedaan:

1. In een pijp van polypropyleen met een diameter van 40 mm en een lengte van 50 cm komen metalen borstels voor de afwas tegen (gesnipperde draad kan worden gebruikt - walsdraad). Ze moeten worden aangetrokken door een magneet.
2. Aftakkingen met schroefdraad worden aan de buis gesoldeerd voor aansluiting op het verwarmingsnetwerk.
3. Buiten zijn 4-5 textolietstaven langs het lichaam gelijmd. Een draad met een doorsnede van 1,7-2 mm² met glasisolatie is erop gewikkeld, die wordt gebruikt in lastransformatoren.
4. De kookplaat wordt gedemonteerd en de "inheemse" platte spoel wordt gedemonteerd. In plaats daarvan is een zelfgemaakte kachel uit de pijp aangesloten.

Zoals je zou kunnen raden, wordt de rol van het verwarmingselement hier gespeeld door metalen borstels die zich in het wisselende magnetische veld van de spoel bevinden. Als u de kookplaat maximaal laat draaien en tegelijkertijd stromend water door een geïmproviseerde ketel laat lopen, is het mogelijk om deze te verwarmen met 15-20 ° C, wat is aangetoond door de tests van het apparaat.

Aangezien het vermogen van de meeste inductiekookplaten in het bereik van 2-2,5 kW ligt, is het met behulp van een warmtegenerator mogelijk om kamers met een totale oppervlakte van niet meer dan 25 m² te verwarmen. Er is een manier om de warmte te verhogen door de spoel op het lasapparaat aan te sluiten, maar hier zijn enkele problemen:

1. De omvormer produceert een gelijkstroom, maar een wisselstroom is nodig. Om de inductieverhitter aan te sluiten zal het apparaat gedemonteerd moeten worden en de punten op het schema gevonden moeten worden waar de spanning nog niet verholpen is.
2. Het is noodzakelijk om een ​​​​draad met een grotere doorsnede te nemen en het aantal windingen door berekening te selecteren. Optioneel koperdraad Ø1,5 mm in emaille isolatie.
3. Het zal nodig zijn om de koeling van het element te organiseren.

De auteur demonstreert de prestatiecontrole van een inductieve boiler in zijn video hieronder. Tests hebben uitgewezen dat de unit verbeterd moet worden, maar het uiteindelijke resultaat is helaas niet bekend. Het lijkt erop dat de vakman het project onvoltooid heeft achtergelaten.

Van een lasinverter

De eenvoudigste budgetoptie is om een ​​inductieverwarmer te vervaardigen met behulp van een lasinverter:

1. Om dit te doen, nemen we een polymeerpijp, de wanden moeten dik zijn. Vanaf de uiteinden monteren we 2 kleppen en verbinden we de bedrading.
2. We vullen de leiding met stukjes (diameter 5 mm) metaaldraad en monteren de bovenklep.
3. Vervolgens maken we 90 bochten rond de buis met koperdraad, we krijgen een spoel. Het verwarmingselement is een pijp, we gebruiken een lasmachine als generator.
4. Het instrument moet in de hoogfrequente AC-modus staan.
5. We verbinden het koperdraad met de polen van het lasapparaat en controleren het werk.

Werkend als een inductor, wordt een magnetisch veld uitgestraald, terwijl wervelstromen de gehakte draad opwarmen, wat zal leiden tot kokend water in een polymeerpijp.

Productie-instructies:

blauwdrukken

Figuur 1. Elektrisch schema van de inductieverwarmer

Figuur 2. Apparaat.

Figuur 3. Schema van een eenvoudige inductieverwarmer

Voor de vervaardiging van de oven heeft u de volgende materialen en gereedschappen nodig:

• soldeerbout;
• soldeer;
• textoliet bord.
• mini boor.
• radio-elementen.
• koelpasta.
• chemische reagentia voor bordetsen.

Aanvullend materialen en hun kenmerken:

1. Om een ​​spoel te maken die een magnetisch wisselend veld zal uitzenden dat nodig is voor verwarming, is het noodzakelijk om een ​​stuk koperen buis te maken met een diameter van 8 mm en een lengte van 800 mm.
2. Krachtige vermogenstransistors zijn het duurste onderdeel van een zelfgemaakte inductie-opstelling. Om het frequentiegeneratorcircuit te monteren, is het noodzakelijk om 2 van dergelijke elementen voor te bereiden. Voor deze doeleinden zijn transistors van merken geschikt: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. Bij de vervaardiging van de schakeling worden 2 identieke van de vermelde veldeffecttransistoren gebruikt.
3. Voor de vervaardiging van een oscillerend circuit zijn keramische condensatoren nodig met een capaciteit van 0,1 mF en een bedrijfsspanning van 1600 V. Om een ​​krachtige wisselstroom in de spoel te vormen, zijn 7 van dergelijke condensatoren vereist.
4. Tijdens de werking van een dergelijk inductieapparaat zullen de veldeffecttransistoren erg heet zijn en als er geen radiatoren van aluminiumlegering aan zijn bevestigd, zullen deze elementen na een paar seconden gebruik op maximaal vermogen uitvallen. Het plaatsen van transistors op koellichamen moet door een dunne laag koelpasta gaan, anders zal de efficiëntie van dergelijke koeling minimaal zijn.
5. De diodes die in de inductieverhitter worden gebruikt, moeten ultrasnel werken. Het meest geschikt voor dit circuit, diodes: MUR-460; UV-4007; HAAR-307.
6. Weerstanden die worden gebruikt in circuit 3: 10 kOhm met een vermogen van 0,25 W - 2 stuks. en 440 ohm vermogen - 2 watt. Zenerdiodes: 2 stuks. met een bedrijfsspanning van 15 V. Het vermogen van de zenerdiodes moet minimaal 2 watt zijn. Bij inductie wordt een smoorspoel gebruikt voor aansluiting op de vermogensuitgangen van de spoel.
7. Om het hele apparaat van stroom te voorzien, heeft u een voedingseenheid nodig met een vermogen tot 500 W. en een spanning van 12 - 40 V. U kunt dit apparaat van stroom voorzien via een auto-accu, maar u kunt bij deze spanning niet de hoogste vermogenswaarden krijgen.

Het productieproces van een elektronische generator en spoel kost wat tijd en wordt in de volgende volgorde uitgevoerd:

1. Een spiraal met een diameter van 4 cm is gemaakt van een koperen buis. Om een ​​spiraal te maken, moet een koperen buis worden gewikkeld op een staaf met een plat oppervlak met een diameter van 4 cm. De spiraal moet 7 windingen hebben die elkaar niet mogen raken . Aan de 2 uiteinden van de buis zijn montageringen gesoldeerd voor aansluiting op de transistorstralers.
2. De printplaat is gemaakt volgens het schema.Als het mogelijk is om polypropyleencondensatoren te leveren, zal het apparaat, vanwege het feit dat dergelijke elementen minimale verliezen hebben en stabiel werken bij grote amplituden van spanningsschommelingen, veel stabieler werken. De condensatoren in het circuit zijn parallel geïnstalleerd en vormen een oscillerend circuit met een koperen spoel.
3. De verwarming van het metaal vindt plaats in de spoel, nadat het circuit is aangesloten op een voeding of batterij. Bij het verwarmen van het metaal moet ervoor worden gezorgd dat er geen kortsluiting is in de veerwikkelingen. Als je het verwarmde metaal 2 windingen van de spoel tegelijkertijd aanraakt, dan vallen de transistoren onmiddellijk uit.

Bedieningsfuncties

Zelfgemaakte kachelmontage is slechts het halve werk

Even belangrijk is de juiste werking van de resulterende structuur. In eerste instantie vormt elk dergelijk apparaat een bepaald gevaar, omdat het niet in staat is om het verwarmingsniveau van het koelmiddel onafhankelijk te regelen. In dit opzicht vereist elke verwarming een zekere verfijning, dat wil zeggen de installatie en aansluiting van extra controle- en automatische apparaten.

In dit opzicht vereist elke verwarming een zekere verfijning, dat wil zeggen de installatie en aansluiting van extra controle- en automatische apparaten.

Allereerst is de pijpuitlaat uitgerust met een standaard set veiligheidsvoorzieningen - een veiligheidsklep, een manometer en een apparaat voor het ontluchten. Er moet aan worden herinnerd dat inductieboilers alleen normaal werken als er geforceerde watercirculatie is.Het zwaartekrachtstroomcircuit zal zeer snel leiden tot oververhitting van het element en de vernietiging van de plastic buis.

Om dergelijke situaties te voorkomen, is in de verwarming een thermostaat geïnstalleerd die is aangesloten op een noodstopvoorziening. Ervaren elektrotechnici gebruiken hiervoor thermostaten met temperatuursensoren en relais die het circuit uitschakelen wanneer de koelvloeistof de ingestelde temperatuur bereikt.

Zelfgemaakte ontwerpen worden gekenmerkt door een vrij laag rendement, omdat er in plaats van een vrije doorgang een obstakel in het pad van water is in de vorm van draaddeeltjes. Ze bedekken de leiding bijna volledig, waardoor de hydraulische weerstand toeneemt. In noodsituaties is beschadiging en breuk van kunststof mogelijk, waarna warm water zeker tot kortsluiting zal leiden. Meestal worden deze kachels in kleine ruimtes gebruikt als extra verwarmingssysteem tijdens het koude seizoen.

Het gebruik van inductiespoelen in plaats van traditionele verwarmingselementen in verwarmingsapparatuur heeft het mogelijk gemaakt om de efficiëntie van de units aanzienlijk te verhogen met minder elektriciteitsverbruik. Inductieverhitters zijn bovendien relatief recentelijk in de uitverkoop verschenen tegen vrij hoge prijzen. Daarom lieten ambachtslieden dit onderwerp niet zonder aandacht achter en bedachten ze hoe ze een inductieverwarmer konden maken van een lasinverter.