Kako napraviti indukcijski grijač vlastitim rukama iz zavarivačkog invertera

Indukcijski kotlovi za grijanje – to su uređaji koji se odlikuju vrlo visokom učinkovitošću. Oni omogućuju značajno smanjenje troškova električne energije u usporedbi s tradicionalnim uređajima opremljenim grijaćim elementima.

Modeli industrijskog proizvoda nisu jeftini. Međutim, indukcijski grijač vlastitim rukama može napraviti svaki kućni majstor koji posjeduje jednostavan set alata. U pomoć mu nudimo detaljan opis principa rada i sklapanja učinkovitog grijača.

Princip rada indukcijskog grijača

Indukcijsko grijanje nije moguće bez korištenja tri osnovna elementa:

• induktora;
• generatora;
• grijaćeg elementa.

Induktor predstavlja zavojnicu, obično izrađenu od bakrene žice, pomoću koje se generira magnetsko polje. Generator izmjenične struje koristi se za dobivanje visokofrekventne struje iz standardne struje kućne električne mreže frekvencije 50 Hz.

Kao grijaći element koristi se metalni predmet koji može apsorbirati toplinsku energiju pod utjecajem magnetskog polja. Ako se ti elementi pravilno spoje, može se dobiti visokoučinkovit uređaj koji je savršen za zagrijavanje tekućeg nosača topline i grijanje kuće.

Pomoću generatora, električna struja s potrebnim karakteristikama dovodi se na induktor, odnosno na bakrenu zavojnicu. Prolaskom kroz nju, tok nabijenih čestica oblikuje magnetsko polje.

Načelo rada indukcijskih grijača temelji se na nastajanju električnih struja unutar vodiča koje nastaju pod utjecajem magnetskih polja.

Osobitost polja je u tome što ono ima sposobnost na visokim frekvencijama mijenjati smjer elektromagnetskih valova. Ako se u to polje stavi neki metalni predmet, on će se početi zagrijavati bez izravnog kontakta s induktorom pod utjecajem stvorenih vrtložnih struja.

Visokofrekventna električna struja koja dolazi od invertera do indukcijske zavojnice stvara magnetsko polje sa stalno promjenjivim vektorom magnetskih valova. Metal smješten u ovo polje brzo se zagrijava.

Odsutnost kontakta omogućuje da gubici energije pri prijelazu iz jednog oblika u drugi budu zanemarivi, čime se objašnjava povećana učinkovitost indukcijskih kotlova.

Da bi se zagrijala voda za ogrjevni krug, dovoljno je osigurati njezin kontakt s metalnim grijačem. Često se kao grijaći element koristi metalna cijev kroz koju se jednostavno propušta tok vode. Voda usput hladi grijač, što znatno produljuje njegov vijek trajanja.

Elektromagnet indukcijskog uređaja dobiva se namatanjem žice oko jezgre od feromagneta. Dobivena indukcijska zavojnica se zagrijava i prenosi toplinu na tijelo koje se grije ili na tekući medij koji teče pored nje kroz izmjenjivač topline.

Prednosti i nedostaci uređaja

Prednosti vrtložnog indukcijskog grijača su brojne. To su jednostavna shema za samostalnu izradu, povećana pouzdanost, visoka učinkovitost, relativno niski troškovi električne energije, dugotrajan radni vijek, mala vjerojatnost nastanka kvarova i slično.

Kapacitet uređaja može biti značajan; agregati ovog tipa uspješno se koriste u metalurškoj industriji. Po brzini zagrijavanja toplinskog medija, uređaji ovog tipa uspješno se natječu s tradicionalnim električnim kotlovima; temperatura vode u sustavu brzo dostiže potrebnu razinu.

Tijekom rada indukcijskog kotla grijač lagano vibrira. Ova vibracija otresa s unutarnjih stijenki metalne cijevi naslage kamenca i druge moguće nečistoće, stoga takav uređaj iznimno rijetko treba čišćenje. Naravno, sustav grijanja treba zaštititi od tih nečistoća pomoću mehaničkog filtra.

Indukcijska zavojnica grije metal (cijev ili komade žice) smještene unutar nje pomoću visokofrekventnih vrtložnih struja; kontakt nije nužan.

Stalan kontakt s vodom svodi na minimum i vjerojatnost pregaranja grijača, što je prilično čest problem kod tradicionalnih kotlova s grijaćim elementima. Unatoč vibraciji, kotao radi iznimno tiho, pa dodatna zvučna izolacija na mjestu ugradnje uređaja neće biti potrebna.

Indukcijski kotlovi su također dobri po tome što gotovo nikada ne propuštaju, pod uvjetom da je montaža sustava izvedena ispravno. To je vrlo vrijedna osobina za električno grijanje jer isključuje ili znatno smanjuje vjerojatnost nastanka opasnih situacija.

Nepostojanje curenja uzrokovano je bezkontaktnim načinom prijenosa toplinske energije grijaču. Nositelj topline može se pomoću gore opisane tehnologije zagrijati gotovo do stanja pare.

To osigurava dovoljnu toplinsku konvekciju kako bi potaknulo učinkovito kretanje nositelja topline kroz cijevi. U većini slučajeva sustav grijanja neće trebati opremiti cirkulacijskom pumpom, iako sve ovisi o značajkama i shemi konkretnog sustava grijanja.

Ponekad je cirkulacijska pumpa potrebna. Ugradnja uređaja je relativno jednostavna. Iako će za to biti potrebne određene vještine montaže električnih uređaja i cijevi za grijanje. No ovaj praktičan i pouzdan uređaj ima niz nedostataka s kojima se također treba računati.

Na primjer, kotao grije ne samo nositelj topline, već i cijeli okolni radni prostor. Potrebno je izdvojiti zasebnu prostoriju za takav agregat i ukloniti iz nje sve strane predmete. Za čovjeka dugotrajan boravak u neposrednoj blizini radnog kotla može biti nesiguran.

Za rad indukcijskih grijača potrebna je električna struja. I samogradnje i tvornički proizvedena oprema spajaju se na kućnu mrežu izmjenične struje.

Za rad uređaja potrebna je električna energija. U područjima gdje nema slobodnog pristupa ovom blagodati civilizacije, indukcijski kotao bit će beskoristan. Čak i tamo gdje su česti prekidi u opskrbi električnom energijom, on će pokazati nisku učinkovitost. Pri neopreznom rukovanju uređajem može doći do eksplozije.

Ako se nosač topline pregrije, pretvorit će se u paru. Kao rezultat, tlak u sustavu naglo će porasti, što cijevi jednostavno neće izdržati, one će puknuti. Stoga, za normalan rad sustava, uređaj treba opremiti barem manometrom, a još bolje – uređajem za hitno isključivanje, termoregulatorom i sl.

Sve to može znatno povećati cijenu samostalno izrađenog indukcijskog kotla. Iako se uređaj smatra gotovo bešumnim, to nije uvijek tako. Neki modeli iz različitih razloga ipak mogu proizvoditi neke šumove. Za uređaj izrađen samostalno, vjerojatnost takvog ishoda raste.

U konstrukciji i tvorničkih i samostalno izrađenih indukcijskih grijača gotovo da nema komponenti koje se troše. One dugo traju i besprijekorno rade.

Koraci izrade domaćeg uređaja

Izraditi takav uređaj samostalno nije tako teško. Za to će biti potrebno:

1. Izraditi grijaći element.
2. Napraviti zavojnicu induktora od bakrene žice.
3. Uzeti gotov generator izmjenične struje.
4. Priključiti grijač sa zavojnicom na sustav grijanja.
5. Spojiti zavojnicu na generator.
6. Priključiti električno napajanje na sustav.
7. Obaviti probno pokretanje kako bi se provjerio rad agregata.

U industrijskim modelima kao grijač se koristi metalna cijev s debelim stijenkama, ali osigurati dovoljnu snagu samostalnog uređaja da zagrije takav element vrlo je teško i nema puno smisla. Indukcijska zavojnica može zagrijati bilo koji metal, stoga se grijač može modificirati.

Industrijski modeli indukcijskih kotlova opremljeni su grijaćim elementom izrađenim od debele metalne cijevi. U kućnim uvjetima kopirati takav agregat je teško.

Kao kućište za indukcijski grijač iz zavarivačkog pretvarača koristi se komad plastične cijevi. On treba biti nešto veći u promjeru od cijevi za grijanje. Duljina cijevi za grijač može biti otprilike jedan metar, unutarnji promjer se može mijenjati u rasponu od 50-80 mm.

Za priključivanje grijača na sustav treba ugraditi adaptere u donjem i gornjem dijelu kućišta. Donji dio cijevi treba zatvoriti rešetkom, zatim se unutar kućišta stavlja punilo koje se sastoji od malih metalnih čestica. Punilo se može dobiti, na primjer, od žice, šipke, uske metalne cijevi i sl.

Duljinu komada može se mijenjati proizvoljno. Najčešće se za to koristi čelična žica promjera 6-8 mm, koja se jednostavno reže na male komadiće. Neki majstori preporučuju rezati je na duge šipke, otprilike 90 cm, tj. gotovo dužine grijača.

Za kućište grijaćeg elementa indukcijskog kotla izrađenog vlastitim rukama, potrebna je široka plastična cijev, promjera oko 50 mm.

Što je veći magnetski otpor čelika od kojeg je izrađena žica, to će se bolje zagrijavati. Ovisno o veličini tih komadića, odabire se i zaštitna mreža koja se montira na dnu kućišta. Punilo se sipa ili stavlja u cijev do samog vrha. Nakon toga se gornji dio također zatvara mrežom.

Shema omogućuje stjecanje uvida u to kako spojiti indukcijsku spiralu na grijač kotla i na aparat za zavarivanje

Stoga, domaći grijač za indukcijski kotao izgleda kao debela plastična cijev, ispunjena komadićima metala i zatvorena s obje strane mrežom. Pri vrhu i dnu grijač ima adaptere za spajanje na krug grijanja. Polimerna cijev za grijač mora imati dovoljno debele stijenke.

Osim toga, bilo koja plastika nije prikladna za ove svrhe; materijal mora izdržati dosta snažno zagrijavanje i pritom ne ispuštati opasne tvari u atmosferu ili u toplinski medij. Sada treba izraditi indukcijsku rešetku. Za to se uzima bakrena žica i namotava je izravno na kućište grijača.

U nekim modelima domaćih indukcijskih grijača umjesto plastične cijevi koristi se uska bakrena cijev. To nije najbolja opcija jer ispravno savijanje takvog elementa u spiralu neće biti lako.

Što je više zavoja žice, to bolje. Smatra se da indukcijska zavojnica treba imati najmanje 90 zavoja. Induktor se namotava vrlo čvrsto na cijev, između zavoja ne smije biti nikakvog zazora.

Za namatanje odgovara bakrena izolirana žica od 1-1,5 mm. Debelji kabel ovdje nije potreban, jer bi otežao posao namatanja i bilo bi teže smjestiti zavoje jedan uz drugi.

Ova shema pomoći će pravilno spojiti zavojnicu induktora na invertorski aparat za zavarivanje; ako se to učini pogrešno, zavojnica će se pretvoriti u elektromagnet (+)

Prisutnost zazora može dovesti do pojave buke zbog vibracija koje prate rad takvog agregata. S vremenom takva situacija može dovesti do uništenja izolacije, što će uzrokovati kratki spoj između zavoja.

Pri vrhu i dnu, osim adaptera, treba ugraditi zaporne ventile. Oni su potrebni kako bi se omogućilo da se po potrebi zatvori voda u krugu grijanja.

Prilikom ugradnje grijača treba imati na umu da njegov donji kraj mora biti usmjeren prema povratu, cijevi namijenjenoj za prikupljanje ohlađenog nosača topline u dvocijevnom sustavu grijanja. Najjednostavniji način da se dobije generator izmjeničnog polja – uzeti inverter iz aparata za zavarivanje.

Kontakti indukcijske zavojnice spajaju se na polove invertera. Čim se agregatu dovede napajanje i uključi ga u mrežu, domaći indukcijski kotao počet će raditi.

Za izradu takvog uređaja poslužit će čak i jeftin aparat za zavarivanje, na primjer model kineske proizvodnje koji omogućuje regulaciju jakosti struje počevši od razine od 10 A. Pokraj adaptera na dovodu treba ugraditi senzor termostata. Spajanje zavarivačkog invertera izvodi se preko tog termostata.

Na izlazima je potrebno postaviti ispravljačke diode. Da bi se to učinilo, morat će se otvoriti kućište aparata za zavarivanje i zalemiti vodiče na izlaz, a zatim ih spojiti na diode. Ako se spajanje izvede bez dioda, izravno, tada će na namot doći struja s ispravljenim naponom, i zavojnica će raditi kao elektromagnet, a ne kao induktor.

Za izradu indukcijske spirale preporučuje se uporaba bakrene žice presjeka 1,5 mm u pouzdanom izolacijskom omotu, potrebno je napraviti oko 90 zavoja.

U nekim modernim aparatima za zavarivanje postoji senzor dodira koji pokreće rad u trenutku kada elektroda dotakne radnu površinu. Taj trenutak treba uzeti u obzir kako bi senzor ili reagirao u pravom trenutku ili ne utjecao na rad domaćeg kotla.

Ako neiskusni majstor ima problema s preinačenjem aparata za zavarivanje, bolje mu je potražiti stručni savjet.

Za izradu indukcijskog kotla vlastitim rukama može se uzeti bilo koji aparat za zavarivanje odgovarajućih karakteristika. Po potrebi, uređaj će se moći ponovno koristiti za zavarivanje.

Ako je sve napravljeno ispravno, aparat za zavarivanje se u budućnosti može koristiti za izvornu namjenu. Trebat će odlemiti vodiče s dioda i izvršiti obrnutu montažu. Pod utjecajem visokofrekventne izmjenične struje, indukcijska zavojnica će stvoriti magnetsko polje.

Metal koji se nalazi unutar polimernog kućišta počet će se zagrijavati i prenositi toplinu vodi koja cirkulira u krugu grijanja. Za zagrijavanje nosača topline uređaju će trebati samo nekoliko minuta.

Mjesto za indukcijski grijač treba pravilno odabrati. Agregat mora biti smješten 800 mm ispod razine stropa, a od zidova i predmeta namještaja mora ga odvajati najmanje 300 mm.

Nekoliko riječi o sigurnosti

Domaći indukcijski kotlovi obično nisu opremljeni sustavima nadzora i zaštite, što ih čini nesigurnima. Stoga je prije uključivanja uređaja potrebno provjeriti je li šupljina kućišta ispunjena tekućim nosačem topline.

Ako se polimerno kućište grijača stalno zagrijava bez protoka nosača topline, jednostavno će se rastopiti, što ponekad dovodi ne samo do deformacije grijača, već i do njegovog potpunog oštećenja.

Uređaji ovog tipa često se koriste za zagrijavanje i taljenje metala. Visoke temperature koje se dobivaju od indukcijskog grijača zahtijevaju pažljiv odnos prema sigurnosnim pitanjima.

Opasan može biti i ispad užarenog metalnog punila iz rastopljenog kućišta. U tom će se slučaju uređaj morati gotovo u potpunosti rastaviti i izraditi novi grijaći element.

Priključak na napajanje treba izvesti zasebnim kabelom dovedenim iz razvodne ploče. Naravno, potrebno je pažljivo izolirati sve kontakte. Inverter aparata za zavarivanje također je potrebno uzemljiti, što je važan trenutak za osiguravanje sigurnosti.

Pritom će biti potreban kabel presjeka od najmanje četiri milimetra. Neki stručnjaci preporučuju dati prednost kabelu od šest milimetara. Kako bi se spriječilo pregrijavanje domaćeg indukcijskog grijača zbog nedostatka vode u sustavu, preporučuje se ugraditi ventil za prekomjerni tlak na ulazu u grijač.

Indukcijski grijaći uređaj zauzima relativno malo prostora, ali ga je potrebno smjestiti na određenu udaljenost od stropa, zidova, namještaja i sl.

Domaći uređaj ovog tipa, koji nije opremljen posebnim zaštitnim sredstvima, potencijalno je opasan objekt koji zahtijeva stalni nadzor. Stoga vrijedi potrošiti malo više novca, ali nabaviti potrebne uređaje.

Pritom neće škoditi procijeniti troškove; možda će kupnja gotovog indukcijskog kotla biti tek neznatno skuplja. Industrijski uređaji obično su opremljeni svom potrebnom zaštitom.

Značajke i korak po korak tehnologija izrade još jedne varijante domaćeg indukcijskog kotla za sustav grijanja prikazani su ovdje.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Pregled načela indukcijskog zagrijavanja:

Video #2. Zanimljiva varijanta izrade indukcijskog grijača:

Za ugradnju indukcijskog grijača nije potrebno ishoditi dozvolu nadzornih tijela; industrijski modeli takvih uređaja potpuno su sigurni i prikladni kako za privatnu kuću, tako i za običan stan. No vlasnici domaćih uređaja ne bi trebali zaboraviti na sigurnosne mjere.

Molimo komentirajte materijal koji smo vam predložili na uvid. Postavljajte pitanja o zanimljivim ili nejasnim točkama. Možda imate vlastito iskustvo u izgradnji ili instalaciji indukcijskog kotla? Svoje jedinstvene fotografije možete podijeliti i objaviti u bloku za komentare koji se nalazi ispod.