Jak vyrobit indukční ohřívač svépomocí ze svařovacího invertoru

Indukční topné kotle – to jsou zařízení, která se vyznačují velmi vysokou účinností. Umožňují výrazně snížit náklady na elektrickou energii ve srovnání s tradičními zařízeními vybavenými topnými články.

Modely průmyslové výroby nejsou levné. Avšak indukční ohřívač vlastnoručně zhotoví každý domácí kutil, který vlastní jednoduchou sadu nástrojů. Na pomoc mu nabízíme podrobný popis principu činnosti a sestavení účinného ohřívače.

Princip činnosti indukčního ohřívače

Indukční ohřev není možný bez použití tří základních prvků:

• induktoru;
• generátor;
• topného prvku.

Induktor představuje cívku, obvykle vyrobenou z měděného drátu, pomocí níž se generuje magnetické pole. Generátor střídavého proudu se používá k získání vysokofrekvenčního proudu ze standardního proudu domácí elektrické sítě o frekvenci 50 Hz.

Jako topný prvek se používá kovový předmět schopný pohlcovat tepelnou energii působením magnetického pole. Pokud tyto prvky správně spojíte, získáte vysoce výkonné zařízení, které se skvěle hodí pro ohřev kapalného teplonosného média a vytápění domu.

Pomocí generátoru je elektrický proud s potřebnými parametry přiváděn do induktoru, tedy do měděné cívky. Při průchodu cívkou vytváří proud nabitých částic magnetické pole.

Princip činnosti indukčních ohřívačů je založen na vzniku elektrických proudů uvnitř vodičů, které vznikají působením magnetických polí.

Zvláštností pole je, že má schopnost při vysokých frekvencích měnit směr elektromagnetických vln. Pokud do tohoto pole umístíme nějaký kovový předmět, začne se zahřívat bez přímého kontaktu s induktorem působením vytvořených vířivých proudů.

Vysokofrekvenční elektrický proud přicházející z invertoru do indukční cívky vytváří magnetické pole s neustále se měnícím vektorem magnetických vln. Kov umístěný v tomto poli se rychle zahřívá.

Absence kontaktu umožňuje, aby ztráty energie při přeměně z jednoho druhu na druhý byly zanedbatelné, čímž se vysvětluje zvýšená účinnost indukčních kotlů.

Pro ohřev vody pro topný okruh stačí zajistit její kontakt s kovovým ohřívačem. Často se jako topný prvek používá kovová trubka, kterou jednoduše prochází proud vody. Voda současně ochlazuje ohřívač, což výrazně prodlužuje jeho životnost.

Elektromagnet indukčního zařízení se získává navinutím drátu kolem jádra z feromagnetu. Výsledná indukční cívka se zahřívá a předává teplo ohřívanému tělesu nebo protékajícímu teplonosnému médiu přes výměník tepla.

Výhody a nevýhody zařízení

Výhod vířivého indukčního ohřívače je nespočet. Je to jednoduché schéma vhodné pro vlastní výrobu, zvýšená spolehlivost, vysoká účinnost, relativně nízké náklady na elektřinu, dlouhá životnost, malá pravděpodobnost poruch atd.

Výkon zařízení může být značný, agregáty tohoto typu se úspěšně používají v hutním průmyslu. V rychlosti ohřevu teplonosného média zařízení tohoto typu sebevědomě konkurují tradičním elektrickým kotlům, teplota vody v systému rychle dosahuje potřebné úrovně.

Během provozu indukčního kotle mírně vibruje ohřívač. Tato vibrace setřásá ze stěn kovové trubky usazeniny vápna a další možné nečistoty, proto takové zařízení potřebuje čištění jen velmi zřídka. Samozřejmě by měl být topný systém chráněn před těmito nečistotami pomocí mechanického filtru.

Indukční cívka ohřívá kov (trubku nebo kusy drátu) umístěný uvnitř pomocí vysokofrekvenčních vířivých proudů, kontakt není nutný.

Neustálý kontakt s vodou minimalizuje i pravděpodobnost přepálení ohřívače, což je poměrně častý problém u tradičních kotlů s topnými tělesy. Navzdory vibracím pracuje kotel velmi tiše, není potřeba žádná další zvuková izolace v místě instalace zařízení.

Další výhodou indukčních kotlů je, že téměř nikdy netěsní, pokud je instalace systému provedena správně. To je velmi cenná vlastnost pro elektrické vytápění, protože vylučuje nebo výrazně snižuje pravděpodobnost vzniku nebezpečných situací.

Absence netěsností je způsobena bezkontaktním způsobem přenosu tepelné energie na ohřívač. Pomocí výše popsané technologie lze ohřát teplonosné médium téměř do parního stavu.

To zajišťuje dostatečnou tepelnou konvekci pro stimulaci účinného pohybu teplonosného média v potrubí. Ve většině případů nebude nutné topný systém vybavovat oběhovým čerpadlem, i když vše závisí na vlastnostech a schématu konkrétního topného systému.

Někdy je oběhové čerpadlo nezbytné. Instalace zařízení je poměrně snadná. I když k tomu budou potřeba určité dovednosti při montáži elektrických zařízení a topných trubek. Toto pohodlné a spolehlivé zařízení má však řadu nevýhod, které je také třeba brát v úvahu.

Například kotel ohřívá nejen teplonosné médium, ale i celý pracovní prostor kolem něj. Pro takové zařízení je třeba vyčlenit samostatnou místnost a odstranit z ní všechny cizí předměty. Dlouhodobý pobyt v těsné blízkosti pracovního kotle může být pro člověka také nebezpečný.

Pro provoz indukčních ohřívačů je nutný elektrický proud. Jak vlastnoručně vyrobená zařízení, tak i tovární zařízení se připojují k domácí síti střídavého proudu.

Pro provoz zařízení je nutná elektrická energie. V oblastech, kde není volný přístup k tomuto civilizačnímu vymoženosti, bude indukční kotel k ničemu. A dokonce i tam, kde dochází k častým výpadkům elektřiny, prokáže nízkou účinnost. Při neopatrném zacházení s přístrojem může dojít k výbuchu.

Pokud se chladicí kapalina přehřeje, změní se v páru. V důsledku toho prudce vzroste tlak v systému, což potrubí prostě nevydrží a praskne. Proto by měl být pro normální provoz systému přístroj vybaven alespoň manometrem, a ještě lépe – zařízením pro nouzové vypnutí, termoregulátorem atd.

To vše může výrazně zvýšit cenu doma vyrobeného indukčního kotle. I když je přístroj považován za téměř tichý, není tomu tak vždy. Některé modely mohou z různých důvodů přesto vydávat určitý hluk. U zařízení vyrobeného svépomocí se pravděpodobnost takového výsledku zvyšuje.

V konstrukci jak továrních, tak i doma vyrobených indukčních ohřívačů nejsou prakticky žádné opotřebitelné součásti. Slouží dlouho a bezvadně fungují.

Postup výroby domácího ohřívače

Vyrobit takové zařízení samostatně není tak složité. K tomu budete potřebovat:

1. Vyrobit topný element.
2. Vyrobit cívku induktoru z měděného drátu.
3. Vzít hotový generátor střídavého proudu.
4. Připojit ohřívač s cívkou k topnému systému.
5. Připojit cívku ke generátoru.
6. Přivést elektrické napájení k systému.
7. Provést zkušební spuštění, aby se zkontroloval provoz agregátu.

V průmyslových modelech se jako ohřívač používá kovová trubka s tlustými stěnami, ale zajistit dostatečný výkon vlastního zařízení k zahřátí takového prvku je velmi obtížné a nemá velký smysl. Indukční cívka je schopna zahřát jakýkoli kov, takže ohřívač lze modifikovat.

Průmyslové modely indukčních kotlů jsou vybaveny topným elementem vyrobeným z tlusté kovové trubky. V domácích podmínkách je obtížné takový agregát zkopírovat.

Jako tělo pro indukční ohřívač ze svařovacího invertoru se používá kus plastové trubky. Měl by mít o něco větší průměr než topné trubky. Délka trubky pro ohřívač může být přibližně jeden metr, vnitřní průměr lze měnit v rozmezí 50-80 mm.

Pro připojení ohřívače k systému je třeba nainstalovat přechodky v dolní a horní části těla. Spodní část trubky je třeba uzavřít mřížkou, poté se do těla vloží náplň složená z malých kousků kovu. Náplň lze získat například z drátu, tyče, úzké kovové trubky atd.

Délku úseků lze libovolně měnit. Nejčastěji se k tomu používá ocelový drát o průměru 6-8 mm, který se jednoduše nařeže na malé kousky. Někteří mistři doporučují nařezat ho na dlouhé tyče, přibližně 90 cm, tedy téměř na délku ohřívače.

Pro tělo topného článku indukčního kotle, který jste vyrobili vlastníma rukama, bude potřeba široká plastová trubka o průměru přibližně 50 mm.

Čím vyšší je magnetický odpor oceli, ze které je drát vyroben, tím lépe se bude zahřívat. V závislosti na velikosti těchto kousků se vybírá i ochranná síťka, která se montuje na spodní část těla. Plnivo se nasype nebo vloží do trubky až po vrchol. Poté se horní část také uzavře síťkou.

Schéma umožňuje získat představu o tom, jak připojit indukční spirálu k ohřívači kotle a ke svařovacímu aparátu

Takto vypadá doma vyrobený ohřívač pro indukční kotel jako tlustá plastová trubka naplněná kousky kovu a z obou stran uzavřená síťkou. Nahoře a dole má ohřívač přechodky pro připojení k topnému okruhu. Polymerová trubka pro ohřívač musí mít dostatečně silné stěny.

Kromě toho se pro tyto účely nehodí jakýkoli plast, materiál musí snášet působení poměrně silného ohřevu a přitom neuvolňovat do ovzduší nebo do topného média žádné nebezpečné látky. Nyní je třeba vyrobit indukční mřížku. K tomu se vezme měděný drát a namotá se přímo na tělo ohřívače.

V některých modelech doma vyrobených indukčních ohřívačů se místo plastové trubky používá úzká měděná trubka. To není nejlepší varianta, protože správně svinout takový prvek do spirály nebude snadné.

Čím více závitů drátu, tím lépe. Předpokládá se, že indukční cívka by měla mít nejméně 90 závitů. Induktor se navíjí na trubku velmi těsně, mezi závity by neměla být žádná mezera.

Pro vinutí se hodí měděný izolovaný drát o průměru 1-1,5 mm. Silnější kabel zde není potřeba, protože by ztížil práci při navíjení a bylo by obtížnější umístit závity těsně vedle sebe.

Toto schéma pomůže správně připojit cívku induktoru k invertorovému svařovacímu aparátu; pokud to uděláte špatně, cívka se změní v elektromagnet (+).

Přítomnost mezer může vést ke vzniku hluku v důsledku vibrací, které doprovázejí provoz takového agregátu. Časem může tato situace vést k destrukci izolace, což způsobí zkrat mezi závity.

Nahoře a dole kromě přechodek by měly být instalovány uzavírací kohouty. Jsou potřebné k zajištění možnosti v případě potřeby uzavřít vodu v topném okruhu.

Při instalaci topného tělesa je třeba pamatovat na to, že jeho spodní konec musí směřovat k zpátečce, trubce určené k odvodu chladícího média v dvoutrubkovém topném systému. Nejjednodušší způsob, jak získat generátor střídavého pole – je vzít invertor ze svářečky.

Kontakty indukční cívky se připojí k pólům invertoru. Jakmile se k agregátu přivede elektrické napájení a zapne se do sítě, vlastnoručně vyrobený indukční kotel začne pracovat.

Pro výrobu takového zařízení se hodí i levná svářečka, například model čínské výroby, který umožňuje regulovat sílu proudu od úrovně 10 A. U přechodky na přívodu by měl být instalován snímač termoregulátoru. Připojení svářecího invertoru se provádí přes tento termoregulátor.

Na výstupech je nutné umístit usměrňovací diody. K tomu bude nutné otevřít kryt svářečky a připájet k výstupu vodiče, poté je připojit k diodám. Pokud provedete připojení bez diod přímo, pak na vinutí přijde proud s usměrněným napětím a cívka bude fungovat jako elektromagnet, nikoli jako induktor.

Pro vytvoření indukční spirály se doporučuje použít měděný drát o průměru 1,5 mm ve spolehlivém izolačním obalu, je potřeba udělat asi 90 závitů

V některých moderních svářečkách je dotykový senzor, který spouští práci v okamžiku, kdy se elektroda dotkne pracovní plochy. Tento moment je nutné zohlednit, aby senzor buď fungoval ve správný okamžik, nebo neovlivňoval provoz vlastnoručně vyrobeného kotle.

Pokud má nezkušený řemeslník problémy s přestavbou svářečky, měl by se raději obrátit na odbornou konzultaci.

Pro vlastnoruční výrobu indukčního kotle lze vzít jakoukoli svářečku s vhodnými parametry. V případě potřeby bude možné přístroj znovu použít pro svářečské práce.

Pokud je vše provedeno správně, lze svářečku v budoucnu používat k původnímu účelu. Bude nutné odpájet vodiče s diodami a provést zpětnou montáž. Působením vysokofrekvenčního střídavého proudu indukční cívka vytvoří magnetické pole.

Kov nacházející se uvnitř polymerového pláště se začne zahřívat a předávat teplo vodě, která cirkuluje v topném okruhu. K ohřátí topného média bude zařízení potřebovat jen několik minut.

Místo pro indukční ohřívač je třeba správně vybrat. Agregát by měl být umístěn 800 mm pod úrovní stropu a od stěn a nábytku by měl být oddělen minimálně 300 mm.

Několik slov o bezpečnosti

Samodělné indukční kotle obvykle nejsou vybaveny řídicími a ochrannými systémy, což je činí nebezpečnými. Proto před zapnutím zařízení je nutné se ujistit, že dutina tělesa je naplněna kapalným nosičem tepla.

Pokud bude polymerové těleso ohřívače vystaveno trvalému ohřevu bez omývání nosičem tepla, jednoduše se roztaví. Někdy to vede nejen k deformaci ohřívače, ale také k jeho úplnému poškození.

Zařízení tohoto typu se často používají k ohřevu a tavení kovů. Vysoké teploty dosahované indukčním ohřívačem vyžadují pečlivý přístup k otázkám bezpečnosti.

Nebezpečné může být také vypadnutí rozžhaveného kovového plniva z roztaveného tělesa. V tomto případě bude nutné zařízení téměř úplně demontovat a vyrobit pro něj nový topný prvek.

Připojení k elektrickému napájení by mělo být provedeno samostatným kabelem vedeným od rozvodné skříně. Samozřejmě je nutné pečlivě izolovat všechny kontakty. Invertor svářecího zařízení musí být také uzemněn, to je důležitý bod pro zajištění bezpečnosti.

K tomu bude zapotřebí kabel o průřezu nejméně čtyř milimetrů. Někteří odborníci doporučují dát přednost šestimilimetrovému kabelu. Aby se zabránilo přehřátí samodělného indukčního ohřívače v důsledku nedostatku vody v systému, doporučuje se na vstupu do ohřívače nainstalovat pojistný ventil.

Indukční topné zařízení zabírá relativně málo místa, ale je třeba jej umístit v určité vzdálenosti od stropu, stěn, nábytku atd.

Samodělné zařízení tohoto typu, nevybavené speciálními ochrannými prostředky, je potenciálně nebezpečný objekt, který vyžaduje neustálý dohled. Proto se vyplatí utratit o něco více peněz, ale pořídit si potřebná zařízení.

Při tom neuškodí posoudit náklady; možná se nákup hotového indukčního kotle neukáže o mnoho dražší. Průmyslová zařízení jsou obvykle vybavena veškerou potřebnou ochranou.

Vlastnosti a podrobná technologie výroby další varianty samodělného indukčního kotle pro topný systém jsou uvedeny zde.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Přehled principů indukčního ohřevu:

Video #2. Zajímavá varianta výroby indukčního ohřívače:

Pro instalaci indukčního ohřívače není třeba získávat povolení od kontrolních orgánů, průmyslové modely těchto zařízení jsou zcela bezpečné, hodí se jak pro rodinný dům, tak pro běžný byt. Ale majitelé samodělných zařízení by neměli zapomínat na bezpečnostní předpisy.

Komentujte prosím materiál, který jsme vám předložili k prostudování. Ptejte se na zajímavé nebo nejasné body. Možná máte vlastní zkušenosti se stavbou nebo instalací indukčního kotle? Své jedinečné fotografie můžete sdílet a umístit v komentářovém bloku níže.