Die Idee, Metall mit Foucault-Wirbelströmen zu erhitzen, die durch das elektromagnetische Feld einer Spule angeregt werden, ist keineswegs neu. Es wird seit langem erfolgreich in industriellen Schmelzöfen, Schmiedewerkstätten, Haushaltsheizgeräten - Öfen und Elektrokesseln - eingesetzt. Letztere sind recht teuer, so dass Heimwerker die Versuche, einen Induktionswarmwasserbereiter mit eigenen Händen herzustellen, nicht aufgeben. Unsere Aufgabe ist es, praktikable Optionen für hausgemachte Geräte zu prüfen und herauszufinden, ob sie zum Heizen eines Hauses verwendet werden können.
Über das Prinzip der induktiven Erwärmung
Lassen Sie uns zunächst erklären, wie elektrische Induktionsheizgeräte funktionieren. Der Wechselstrom, der durch die Windungen der Spule fließt, bildet ein elektromagnetisches Feld um sie herum. Wenn Sie einen Kern aus magnetisierendem Metall in die Wicklung einführen, wird dieser durch Wirbelströme erwärmt, die unter dem Einfluss des Feldes auftreten. Das ist das ganze Prinzip.
Eine wichtige Bedingung. Damit sich der Metallkern erwärmt, muss die Spule mit Wechselstrom versorgt werden, wobei der Vorzeichen- und Feldvektor mit einer hohen Frequenz geändert wird. Beim Anlegen an die Gleichstromwicklung erhalten Sie einen normalen Elektromagneten.
Das Heizelement selbst wird als Induktor bezeichnet und ist der Hauptteil der Installation. Bei Heizkesseln handelt es sich um ein Stahlrohr, in dem ein Kühlmittel fließt, und bei Öfen handelt es sich um eine flache Spule, die so nah wie möglich am Kochfeld liegt, wie unten auf dem Foto gezeigt.
Der zweite Teil der Induktionsheizung ist eine Schaltung, die die Frequenz des Stroms erhöht. Tatsache ist, dass eine Spannung mit einer Industriefrequenz von 50 Hz für den Betrieb solcher Geräte ungeeignet ist. Wenn Sie den Induktor direkt an das Netzwerk anschließen, beginnt er zu summen und erwärmt den Kern und zusammen mit den Wicklungen schwach. Um Elektrizität effektiv in Wärme umzuwandeln und vollständig auf Metall zu übertragen, muss die Frequenz auf ein Minimum von 10 kHz erhöht werden, was der Stromkreis tut.
Was sind die wirklichen Vorteile von Induktionskesseln gegenüber Heiz- und Elektrodenkesseln:
- Ein Teil, der Wasser erwärmt, ist ein einfaches Rohrstück, das nicht an elektrochemischen Prozessen beteiligt ist (wie bei Elektrodenwärmegeneratoren). Daher ist die Lebensdauer des Induktors nur durch die Leistung der Spule begrenzt und kann 10 bis 20 Jahre erreichen.
- Aus dem gleichen Grund ist das Element mit allen Arten von Kühlmitteln gleichermaßen „freundlich“ - Wasser, Frostschutzmittel und sogar Maschinenöl, es gibt keinen Unterschied.
- Das Innere des Induktors wird während des Betriebs nicht skaliert.
Hinweis. Es gibt viele Mythen, die mit Induktionskesseln verbunden sind. Zum Beispiel behaupten Verkäufer, dass sie 10–20% wirtschaftlicher sind als andere elektrische Heizungen, obwohl in Wirklichkeit der Wirkungsgrad aller elektrischen Kessel 98% beträgt. Die Liste der Vorteile ist auf die drei oben genannten Punkte beschränkt, der Rest ist Werbung.
Selbstgemachte Geräteoptionen
Im Internet gibt es eine ausreichende Anzahl verschiedener Designs, die für verschiedene Zwecke erstellt wurden. Nehmen Sie eine kleine Induktionsheizung aus einem Computer-Netzteil mit 250-500 Watt. Das auf dem Foto gezeigte Modell ist für den Meister in einer Garage oder einem Autoservice zum Schmelzen von Aluminium-, Kupfer- und Messingstangen nützlich.
- einen Warmwasserbereiter aus einem Polypropylenrohr, das von einem Schweißwechselrichter oder einer Induktionsküchenplatte angetrieben wird;
- Stahlkessel vom selben Kochfeld beheizt.
Referenz. Es gibt andere, komplett hausgemachte Designs, bei denen Handwerker Frequenzumrichter von Grund auf neu zusammenbauen. Dies erfordert jedoch Kenntnisse und Fähigkeiten auf dem Gebiet der Funktechnik, daher werden wir sie nicht berücksichtigen, sondern lediglich ein Beispiel für ein solches Schema geben.
Schauen wir uns nun genauer an, wie Sie Induktionsheizungen mit Ihren eigenen Händen herstellen und vor allem, wie sie dann funktionieren.
Wir machen ein Heizelement aus einem Rohr
Wenn Sie nach Informationen zu diesem Thema gesucht haben, sind Sie wahrscheinlich auf dieses Design gestoßen, als der Master seine Baugruppe auf der beliebten YouTube-Videoressource veröffentlicht hat. Danach veröffentlichten viele Websites Textversionen der Herstellung dieses Induktors in Form von Schritt-für-Schritt-Anleitungen. Kurz gesagt, die Heizung erfolgt wie folgt:
- In einem Rohr aus Polypropylen mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 50 cm stoßen Metallbürsten zum Geschirrspülen auf (gehackter Draht kann ein Draht sein). Sie müssen von einem Magneten angezogen werden.
- Bögen mit Gewinden werden zum Anschluss an das Heizungsnetz an das Rohr gelötet.
- Draußen werden 4-5 Leiterplattenstangen entlang des Gehäuses geklebt. Sie werden mit einem Draht mit einem Querschnitt von 1,7–2 mm² und Glasisolierung gewickelt, der zum Schweißen von Transformatoren verwendet wird.
- Das Kochfeld wird zerlegt und der "native" flache Induktor wird zerlegt. Stattdessen wird eine hausgemachte Heizung aus einem Rohr angeschlossen.
Wie Sie sich vorstellen können, spielen Metallbürsten im magnetischen Wechselfeld der Spule die Rolle des Heizelements. Wenn Sie das Kochfeld maximal starten, während Wasser durch einen provisorischen Kessel fließt, können Sie es um 15–20 ° C erwärmen, wie die Unit-Tests gezeigt haben.
Da die Leistung der meisten Induktionskochfelder im Bereich von 2 bis 2,5 kW liegt, können mit einem Wärmeerzeuger Räume mit einer Gesamtfläche von nicht mehr als 25 m² beheizt werden. Es gibt eine Möglichkeit, die Erwärmung durch Anschließen des Induktors an das Schweißgerät zu erhöhen, es gibt jedoch einige Schwierigkeiten:
- Der Wechselrichter erzeugt Gleichstrom, Sie benötigen jedoch einen Wechselstrom. Um eine Induktionsheizung anzuschließen, muss das Gerät zerlegt und an den Schaltungspunkten gefunden werden, an denen die Spannung noch nicht gleichgerichtet wurde.
- Es ist notwendig, einen Draht mit größerem Querschnitt zu nehmen und die Anzahl der Windungen durch Berechnung zu wählen. Alternativ Kupferdraht Ø1,5 mm in Emailisolierung.
- Die Kühlung des Elements muss organisiert werden.
Der Autor demonstriert den Leistungstest eines induktiven Warmwasserbereiters in seinem unten gezeigten Video. Tests haben gezeigt, dass das Gerät verfeinert werden muss, aber das Endergebnis ist leider unbekannt. Es scheint, dass der Handwerker das Projekt unvollständig gelassen hat.
So montieren Sie einen Induktionskessel
In diesem Fall muss ein billiger chinesischer Ofen nicht zerlegt werden. Unter dem Strich wird ein Kesseltank entsprechend seiner Größe geschweißt, wobei schrittweise Anweisungen gegeben werden:
- Nehmen Sie ein Stahlprofilrohr 20 x 40 mm mit einer Wandstärke von 2 mm und schneiden Sie Rohlinge entlang der Breite der Platte ab.
- Schweißen Sie die Rohre entlang der Länge zusammen und verbinden Sie die kleineren Seiten.
- Oben und unten an den Enden die Eisenabdeckungen fest verschweißen. Machen Sie Löcher in sie und installieren Sie Gewinderohre.
- Befestigen Sie 2 Ecken an einer der Seiten, so dass sie ein Regal für den Induktionsherd bilden.
- Lackieren Sie das Gerät mit hitzebeständigem Sprühlack. Der Montageprozess wird im Video detaillierter dargestellt.
Die Endmontage und Inbetriebnahme besteht darin, den Kessel an der Wand zu montieren und in das Heizsystem einzusetzen. Das Kochfeld wird von den Ecken auf der Rückseite des Tanks in das Nest eingeführt und an das Stromnetz angeschlossen. Es bleibt das System mit Kühlmittel zu füllen, Luft abzulassen und die Heizung des Induktors einzuschalten.
Hier haben Sie das gleiche Problem wie beim Vorgängermodell. Zweifellos wird die Induktionsheizung funktionieren, aber ihre Leistung von 2,5 kW reicht aus, um einige kleine Räume bei kaltem Wetter zu heizen. Im Herbst und Frühling, wenn die Temperatur nicht unter Null gefallen ist, kann ein selbstgebauter Kessel eine Fläche von 35-40 m² heizen. Informationen zum korrekten Anschließen an das System finden Sie im nächsten Video:
Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Wir haben bewusst Optionen für Induktionswarmwasserbereiter mit einfachem Design vorgestellt, damit jeder eine solche Einheit selbst herstellen kann.Es blieb jedoch die Frage, ob Sie dieses Geschäft betreiben und Ihre eigene Zeit verbringen sollten. Diesbezüglich gibt es eine Reihe objektiver Überlegungen:
- Es ist unwahrscheinlich, dass Benutzer, die sich mit Elektro- und Funktechnik nicht auskennen, eine Erhöhung der Heizleistung um mehr als 2,5 kW erzielen. Dazu müssen Sie eine Frequenzumrichterschaltung zusammenbauen.
- Der Wirkungsgrad des Induktors ist nicht höher als der anderer Elektrokessel. Die Montage einer Heizung mit Heizelementen ist jedoch viel einfacher.
- Wenn Sie zu Hause kein Induktionspanel haben, müssen Sie es für ca. 80 Jahre kaufen. So viel sind billige chinesische Produkte in Online-Shops. Für das gleiche Geld werden vorgefertigte Elektrodenkessel mit einer Leistung von bis zu 10 kW verkauft.
- Elektroherde sind mit automatischen Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet, die das Haushaltsgerät nach 1 oder 2 Betriebsstunden ausschalten. Dies ist während des Betriebs unpraktisch.
- Wenn aus verschiedenen Gründen das Kühlmittel aus dem hausgemachten Wärmeerzeuger fließt, wird die Heizung nicht gestoppt. Es ist voller Feuer.
Natürlich können Sie auf teure Einkäufe verzichten, das Design genau verstehen und eine Induktionsheizung von Grund auf neu herstellen. Sie können jedoch nicht alles kostenlos ausführen, da Sie Zubehör für die Schaltung erwerben müssen. Beachten Sie, dass die Prämien einer solchen Heizeinheit gering sind. Daher ist es unpraktisch, die Herstellung ernsthaft in Angriff zu nehmen, um ein Privathaus zu heizen.