Hoe u zelf een inductieverwarmer kunt maken van een lasinverter

Inductieverwarmingsketels – zijn apparaten die zich onderscheiden door een zeer hoog rendement. Ze zorgen voor een aanzienlijke verlaging van de elektriciteitskosten in vergelijking met traditionele apparaten die zijn uitgerust met verwarmingselementen.

Industrieel geproduceerde modellen zijn niet goedkoop. Echter, elke thuismonteur die over een eenvoudige set gereedschappen beschikt, kan zelf een inductieverwarmer maken. Ter ondersteuning bieden wij een gedetailleerde beschrijving van het werkingsprincipe en de assemblage van een efficiënte verwarmer.

Werkingsprincipe van de inductieverwarmer

Inductieverwarming is onmogelijk zonder het gebruik van drie basiscomponenten:

• inductor;
• generator;
• verwarmingselement.

De inductor is een spoel, doorgaans vervaardigd van koperdraad, waarmee een magnetisch veld wordt opgewekt. Een wisselstroomgenerator wordt gebruikt om een hoogfrequente stroom te verkrijgen uit de standaardstroom van het huishoudelijke elektriciteitsnet met een frequentie van 50 Hz.

Als verwarmingselement wordt een metalen voorwerp gebruikt dat thermische energie kan absorberen onder invloed van een magnetisch veld. Als deze elementen correct worden verbonden, kan men een zeer efficiënt apparaat verkrijgen dat uitstekend geschikt is voor het verwarmen van vloeibare warmtedrager en huisverwarming.

Met behulp van een generator wordt elektrische stroom met de vereiste kenmerken aan de inductor, d.w.z. de koperen spoel, toegevoerd. Wanneer de stroom er doorheen gaat, vormt de stroom van geladen deeltjes een magnetisch veld.

Het werkingsprincipe van inductieverwarmers is gebaseerd op het ontstaan van elektrische stromen in geleiders, die ontstaan onder invloed van magnetische velden.

De eigenaardigheid van het veld is dat het op hoge frequenties de richting van elektromagnetische golven kan veranderen. Als er een metalen voorwerp in dit veld wordt geplaatst, begint het op te warmen zonder direct contact met de inductor, onder invloed van de gecreëerde wervelstromen.

Hoogfrequente elektrische stroom die van de omvormer naar de inductiespoel gaat, creëert een magnetisch veld met een voortdurend veranderende vector van magnetische golven. Het metaal dat in dit veld wordt geplaatst, warmt snel op.

Het ontbreken van contact maakt de energieverliezen bij de overgang van de ene naar de andere vorm verwaarloosbaar, wat de verhoogde efficiëntie van inductieketels verklaart.

Om water voor het verwarmingscircuit te verwarmen, volstaat het om contact te maken met een metalen verwarming. Vaak wordt als verwarmingselement een metalen buis gebruikt, waar eenvoudigweg een waterstroom doorheen wordt geleid. Het water koelt de verwarming ondertussen, wat de levensduur aanzienlijk verlengt.

De elektromagneet van een inductieapparaat wordt verkregen door draad om een kern van ferromagnetisch materiaal te wikkelen. De resulterende inductiespoel warmt op en geeft warmte af aan het te verwarmen object of aan de nabijstromende warmtedrager via een warmtewisselaar.

Voor- en nadelen van het apparaat

De 'pluspunten' van een wervelinductieverwarmer zijn talrijk. Het is een eenvoudig zelf te bouwen schema, verhoogde betrouwbaarheid, hoog rendement, relatief lage elektriciteitskosten, lange levensduur, kleine kans op storingen, enzovoort.

De prestaties van het apparaat kunnen aanzienlijk zijn; eenheden van dit type worden met succes gebruikt in de metallurgische industrie. Wat betreft de verwarmingssnelheid van de warmtedrager concurreren apparaten van dit type met vertrouwen met traditionele elektrische ketels; de watertemperatuur in het systeem bereikt snel het vereiste niveau.

Tijdens het functioneren van de inductieketel trilt de verwarming lichtjes. Deze trilling schudt kalkaanslag en andere mogelijke vervuilingen van de wanden van de metalen buis, waardoor dit apparaat uiterst zelden gereinigd hoeft te worden. Uiteraard dient het verwarmingssysteem tegen deze vervuilingen te worden beschermd met een mechanisch filter.

De inductiespoel verwarmt metaal (buis of stukken draad) dat erin is geplaatst met behulp van hoogfrequente wervelstromen; contact is niet vereist.

Voortdurend contact met water minimaliseert ook de kans op doorbranden van de verwarmer, wat een vrij veelvoorkomend probleem is bij traditionele ketels met verwarmingselementen. Ondanks de trilling werkt de ketel uitzonderlijk stil; er is geen extra geluidsisolatie nodig op de plaats van installatie.

Bovendien zijn inductieketels goed omdat ze vrijwel nooit lekken, mits de installatie van het systeem correct wordt uitgevoerd. Dit is een zeer waardevolle eigenschap voor elektrische verwarming, omdat het de kans op gevaarlijke situaties uitsluit of aanzienlijk vermindert.

Het ontbreken van lekkage wordt veroorzaakt door de contactloze manier van overdracht van thermische energie aan de verwarmer. Met behulp van de hierboven beschreven technologie kan het koelmiddel bijna tot een dampvormige toestand worden verhit.

Dit zorgt voor voldoende thermische convectie om een efficiënte verplaatsing van het koelmiddel door de leidingen te stimuleren. In de meeste gevallen hoeft het verwarmingssysteem niet te worden uitgerust met een circulatiepomp, hoewel dit afhangt van de kenmerken en het schema van het specifieke verwarmingssysteem.

Soms is een circulatiepomp noodzakelijk. Het installeren van het apparaat is relatief eenvoudig. Hoewel hiervoor enige vaardigheden in het monteren van elektrische apparaten en verwarmingsbuizen nodig zijn. Maar dit handige en betrouwbare apparaat heeft ook een aantal nadelen waarmee rekening moet worden gehouden.

Bijvoorbeeld, de ketel verwarmt niet alleen het koelmiddel, maar ook de gehele werkruimte eromheen. Er moet een aparte ruimte worden toegewezen voor een dergelijk apparaat en alle vreemde voorwerpen moeten eruit worden verwijderd. Langdurig verblijf in de directe nabijheid van een werkende ketel kan ook onveilig zijn voor een mens.

Voor de werking van inductieverwarmers is elektrische stroom nodig. Zowel zelfgemaakte als in de fabriek gemaakte apparatuur wordt aangesloten op het huishoudelijke wisselstroomnet.

Voor de werking van het apparaat is elektrische energie nodig. In gebieden waar vrije toegang tot dit voordeel van de beschaving ontbreekt, zal een inductieketel nutteloos zijn. En ook daar waar frequente stroomonderbrekingen voorkomen, zal het een lage efficiëntie tonen. Bij onvoorzichtig gebruik van het apparaat kan een explosie plaatsvinden.

Als de warmtedrager oververhit raakt, verandert het in stoom. Hierdoor stijgt de druk in het systeem plotseling, waardoor de leidingen het simpelweg niet kunnen verdragen en barsten. Daarom moet het apparaat voor een normale werking van het systeem worden uitgerust met ten minste een manometer, en nog beter – met een nooduitschakeling, thermostaat, enz.

Dit alles kan de kosten van een zelfgemaakte inductieketel aanzienlijk verhogen. Hoewel het apparaat als vrijwel geluidloos wordt beschouwd, is dat niet altijd het geval. Sommige modellen kunnen om verschillende redenen toch enig geluid produceren. Voor een zelfgebouwd apparaat neemt de kans op een dergelijke uitkomst toe.

In de constructie van zowel fabrieks- als zelfgemaakte inductieverwarmers zijn er vrijwel geen slijtende onderdelen. Ze gaan lang mee en werken feilloos.

Stappen voor het maken van de zelfgemaakte verwarmer

Het is niet zo moeilijk om zo'n apparaat zelf te maken. Hiervoor heeft u nodig:

1. Een verwarmingselement maken.
2. Een inductiespoel maken van koperdraad.
3. Een kant-en-klare wisselstroomgenerator nemen.
4. De verwarmer met spoel aansluiten op het verwarmingssysteem.
5. De spoel aansluiten op de generator.
6. De stroomvoorziening naar het systeem brengen.
7. Een proefstart maken om de werking van het apparaat te controleren.

In industriële modellen wordt een metalen buis met dikke wanden als verwarmer gebruikt, maar het is erg moeilijk om voldoende vermogen te leveren voor een zelfgemaakt apparaat om zo'n element te verhitten en het heeft weinig zin. Een inductiespoel kan elk metaal verhitten, dus de verwarmer kan worden aangepast.

Industriële modellen van inductieketels zijn uitgerust met een verwarmingselement gemaakt van een dikke metalen buis. Het is moeilijk om zo'n apparaat thuis na te maken.

Als behuizing voor een inductieverwarmer van een lasinverter wordt een stuk plastic buis gebruikt. Deze moet iets groter in diameter zijn dan de verwarmingsbuizen. De lengte van de buis voor de verwarmer kan ongeveer één meter zijn, de binnendiameter kan variëren tussen 50-80 mm.

Om de verwarmer op het systeem aan te sluiten, moeten adapters worden geïnstalleerd aan de onder- en bovenkant van de behuizing. Het onderste deel van de buis moet worden afgesloten met een rooster, vervolgens wordt er een vulmateriaal in de behuizing geplaatst dat bestaat uit kleine metaaldeeltjes. Het vulmateriaal kan bijvoorbeeld worden verkregen uit draad, staven, smalle metalen buizen, enz.

De lengte van de stukken kan willekeurig worden gevarieerd. Meestal wordt hiervoor staaldraad met een diameter van 6-8 mm gebruikt, dat eenvoudig in kleine stukjes wordt gesneden. Sommige vakmensen adviseren om het in lange staven van ongeveer 90 cm te snijden, dat wil zeggen bijna de lengte van de verwarmer.

Voor de behuizing van het verwarmingselement van een zelfgemaakte inductieketel is een brede plastic buis nodig, met een diameter van ongeveer 50 mm.

Hoe hoger de magnetische weerstand van het staal waarvan de draad is gemaakt, hoe beter het zal opwarmen. Afhankelijk van de afmetingen van deze stukjes wordt ook het beschermende gaas gekozen, dat onderaan de behuizing wordt gemonteerd. De vulling wordt in de buis gestort of geplaatst tot aan de bovenkant. Daarna wordt ook het bovenste deel afgesloten met gaas.

Het schema geeft een idee van hoe de inductiespiraal aan te sluiten op de ketelverwarmer en op het lasapparaat.

Een zelfgemaakte verwarmer voor een inductieketel ziet er dus uit als een dikke plastic buis, gevuld met metaalstukjes en aan beide zijden afgesloten met gaas. Boven en onder heeft de verwarmer adapters voor aansluiting op het verwarmingscircuit. De polymeerbuis voor de verwarmer moet voldoende dikke wanden hebben.

Bovendien is niet elke plastic geschikt voor dit doel; het materiaal moet bestand zijn tegen vrij sterke verhitting en daarbij geen gevaarlijke stoffen afgeven aan de lucht of aan het koelmiddel. Nu moet het inductierooster worden gemaakt. Neem hiervoor koperdraad en wikkel het direct om de behuizing van de verwarmer.

In sommige modellen van zelfgemaakte inductieverwarmers wordt een smalle koperen buis gebruikt in plaats van een plastic buis. Dit is geen optimale optie, omdat het correct opwinden van zo'n element tot een spiraal lastig is.

Hoe meer windingen van de draad, hoe beter. Er wordt aangenomen dat de inductiespoel ten minste 90 windingen moet hebben. De inductor wordt zeer strak om de buis gewikkeld; er mag geen opening zijn tussen de windingen.

Voor de wikkeling is een geïsoleerde koperdraad van 1-1,5 mm geschikt. Dikkere kabel is hier niet nodig, omdat het de wikkelwerkzaamheden bemoeilijkt en het lastiger wordt om de windingen dicht tegen elkaar te plaatsen.

Dit schema helpt om de inductorspoel correct aan te sluiten op het inverterlasapparaat; als dit verkeerd wordt gedaan, wordt de spoel een elektromagneet (+).

De aanwezigheid van openingen kan leiden tot geluid door trillingen die gepaard gaan met de werking van een dergelijk apparaat. Na verloop van tijd kan deze situatie leiden tot beschadiging van de isolatie, wat kortsluiting tussen de windingen veroorzaakt.

Boven en onder moeten naast de adapters ook afsluitkranen worden geïnstalleerd. Ze zijn nodig om indien nodig het water in het verwarmingscircuit te kunnen afsluiten.

Bij het installeren van de verwarmer moet u eraan denken dat het onderste uiteinde naar de retourleiding moet wijzen, de buis bestemd voor het verzamelen van afgekoelde warmtedrager in een tweepijpsverwarmingssysteem. De eenvoudigste manier om een wisselveldgenerator te verkrijgen, is door een lasserij-invertor te nemen.

De contacten van de inductiespoel worden aangesloten op de polen van de invertor. Zodra het apparaat van stroom wordt voorzien en op het net wordt aangesloten, begint de zelfgemaakte inductieketel te werken.

Voor het vervaardigen van een dergelijk apparaat is zelfs een goedkope lasmachine geschikt, bijvoorbeeld een model van Chinese makelij waarmee de stroomsterkte kan worden geregeld, vanaf een niveau van 10 A. Bij de overgang op de aanvoer moet u een thermostaat sensor installeren. De aansluiting van de lasinvertor wordt via deze thermostaat uitgevoerd.

Op de uitgangen moeten gelijkrichtdiodes worden geplaatst. Hiervoor moet u de behuizing van de lasmachine openen en geleiders aan de uitgang solderen, deze vervolgens op de diodes aansluiten. Als u de aansluiting zonder diodes, direct uitvoert, dan zal er stroom met gelijkgerichte spanning naar de wikkeling gaan en zal de spoel als een elektromagneet werken, niet als een inductor.

Voor het maken van de inductiespiraal wordt aanbevolen koperdraad met een doorsnede van 1,5 mm te gebruiken in een betrouwbare isolerende omhulling; u moet ongeveer 90 windingen maken.

In sommige moderne lasmachines zit een contactgevoelige sensor die de werking start op het moment dat de elektrode het werkstuk raakt. U moet hier rekening mee houden, zodat de sensor ofwel op het juiste moment reageert, ofwel geen invloed heeft op de werking van de zelfgemaakte ketel.

Als u als onervaren vakman problemen ondervindt met het ombouwen van de lasmachine, kunt u beter professioneel advies inwinnen.

Voor het zelf maken van een inductieketel kunt u elke lasmachine met geschikte specificaties nemen. Indien nodig kunt u het apparaat later opnieuw gebruiken voor laswerkzaamheden.

Als alles correct is uitgevoerd, kunt u de lasmachine in de toekomst voor het oorspronkelijke doel gebruiken. U moet de geleiders met de diodes lossolderen en de omgekeerde montage uitvoeren. Onder invloed van hoogfrequente wisselstroom zal de inductiespoel een magnetisch veld creëren.

Het metaal in de polymeer behuizing begint op te warmen en warmte over te dragen aan het water dat door het verwarmingscircuit circuleert. Het apparaat heeft slechts enkele minuten nodig om de warmtedrager op te warmen.

U moet de plaats voor de inductieverwarmer goed kiezen. Het apparaat moet 800 mm onder het plafondniveau worden geplaatst en minimaal 300 mm van muren en meubels worden verwijderd.

Enkele woorden over veiligheid

Zelfgemaakte inductieketels zijn meestal niet voorzien van controle- en beveiligingssystemen, wat ze onveilig maakt. Daarom moet u, voordat u het apparaat inschakelt, controleren of de behuizing gevuld is met vloeibare warmtedrager.

Als de polymeer behuizing van de verwarmer voortdurend wordt verwarmd zonder dat deze door de warmtedrager wordt omspoeld, zal deze eenvoudigweg smelten. Soms leidt dit niet alleen tot vervorming van de verwarmer, maar ook tot volledige beschadiging.

Apparaten van dit type worden vaak gebruikt voor het verhitten en smelten van metalen. De hoge temperaturen die door de inductieverwarmer worden bereikt, vereisen een zorgvuldige omgang met veiligheidskwesties.

Ook het vrijkomen van verhitte metaalvulling uit de gesmolten behuizing kan gevaarlijk zijn. In dat geval moet u het apparaat bijna volledig demonteren en een nieuw verwarmingselement maken.

De aansluiting op de elektriciteitsvoorziening moet via een aparte kabel van de verdeelkast worden uitgevoerd. Uiteraard moeten alle contacten zorgvuldig met isolatie worden afgedekt. De inverter van het lasapparaat moet ook worden geaard, dit is een belangrijk punt voor de veiligheid.

Hiervoor is een kabel nodig met een doorsnede van ten minste vier millimeter. Sommige specialisten adviseren om de voorkeur te geven aan een kabel van zes millimeter. Om oververhitting van de zelfgemaakte inductieverwarmer door afwezigheid van water in het systeem te voorkomen, wordt aanbevolen om bij de inlaat van de verwarmer een overdrukventiel te installeren.

Een inductieverwarmer neemt relatief weinig ruimte in beslag, maar moet op een bepaalde afstand van plafond, muren, meubels, enz. worden geplaatst.

Een zelfgemaakt apparaat van dit type, dat niet is voorzien van speciale beveiligingsmiddelen, is een potentieel gevaarlijk object dat constant toezicht vereist. Daarom is het verstandig om iets meer geld uit te geven en de benodigde apparaten aan te schaffen.

Daarbij is het goed om de kosten te beoordelen; misschien valt de aanschaf van een kant-en-klare inductieketel niet veel duurder uit. Industriële apparaten zijn meestal voorzien van alle benodigde beveiliging.

De bijzonderheden en stapsgewijze techniek voor het maken van nog een variant van een zelfgemaakte inductieketel voor het verwarmingssysteem worden hier beschreven.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Overzicht van de principes van inductieverwarming:

Video #2. Interessante variant voor het maken van een inductieverwarmer:

Voor de installatie van een inductieverwarmer is geen toestemming van toezichthoudende instanties nodig; industriële modellen van dergelijke apparaten zijn volkomen veilig en zijn geschikt voor zowel een particulier huis als een gewoon appartement. Maar eigenaren van zelfgemaakte apparaten mogen de veiligheidsvoorschriften niet vergeten.

Reageert u alstublieft op het door ons ter inzage aangeboden materiaal. Stelt u vragen over interessante of onduidelijke punten. Hebt u wellicht eigen ervaring met de bouw of installatie van een inductieketel? U kunt unieke foto's vertellen en plaatsen in het onderstaande commentaarblok.