Come realizzare un riscaldatore a induzione con le proprie mani da un inverter di saldatura

Le caldaie per riscaldamento a induzione sono dispositivi caratterizzati da un'efficienza molto elevata. Possono ridurre significativamente i costi energetici rispetto ai dispositivi tradizionali dotati di elementi riscaldanti.

I modelli di produzione industriale non sono economici. Tuttavia, qualsiasi artigiano domestico che possieda un semplice set di strumenti può realizzare un riscaldatore a induzione con le proprie mani. Per aiutarlo, offriamo una descrizione dettagliata del principio di funzionamento e assemblaggio di un riscaldatore efficace.

Principio di funzionamento del riscaldatore a induzione

Il riscaldamento a induzione è impossibile senza l'uso di tre elementi principali:

• induttore;
• Generatore;
• termosifone.

Un induttore è una bobina, solitamente costituita da filo di rame, che genera un campo magnetico. Un alternatore viene utilizzato per produrre una corrente ad alta frequenza dalla corrente elettrica domestica standard a 50 Hz.

Come elemento riscaldante viene utilizzato un oggetto metallico in grado di assorbire energia termica sotto l'influenza di un campo magnetico. Se colleghi correttamente questi elementi, puoi ottenere un dispositivo ad alte prestazioni, perfetto per riscaldare il liquido refrigerante e riscaldamento domestico.

Utilizzando un generatore, all'induttore viene fornita una corrente elettrica con le caratteristiche necessarie, ad es. su una bobina di rame. Quando lo attraversa, un flusso di particelle cariche forma un campo magnetico.

Il principio di funzionamento dei riscaldatori a induzione si basa sulla presenza di correnti elettriche all'interno dei conduttori che appaiono sotto l'influenza dei campi magnetici

La particolarità del campo è che ha la capacità di cambiare la direzione delle onde elettromagnetiche ad alte frequenze.Se un oggetto metallico viene posizionato in questo campo, inizierà a riscaldarsi senza contatto diretto con l'induttore sotto l'influenza delle correnti parassite create.

La corrente elettrica ad alta frequenza fornita dall'inverter alla bobina di induzione crea un campo magnetico con un vettore di onde magnetiche in costante cambiamento. Il metallo posizionato in questo campo si riscalda rapidamente

L'assenza di contatto consente di rendere trascurabili le perdite di energia durante il passaggio da un tipo all'altro, il che spiega la maggiore efficienza delle caldaie a induzione.

Per riscaldare l'acqua per il circuito di riscaldamento, è sufficiente assicurarne il contatto con un riscaldatore metallico. Spesso come elemento riscaldante viene utilizzato un tubo metallico, attraverso il quale viene semplicemente fatto passare un flusso d'acqua. L'acqua raffredda contemporaneamente il riscaldatore, aumentandone notevolmente la durata.

L'elettromagnete di un dispositivo ad induzione è ottenuto avvolgendo un filo attorno ad un nucleo di ferromagnete. La bobina di induzione risultante si riscalda e trasferisce il calore al corpo riscaldato o al liquido refrigerante che scorre nelle vicinanze attraverso lo scambiatore di calore

Vantaggi e svantaggi del dispositivo

Ci sono molti “vantaggi” di un riscaldatore a induzione a vortice. Questo è un circuito semplice per l'autoproduzione, maggiore affidabilità, alta efficienza, costi energetici relativamente bassi, lunga durata, bassa probabilità di guasti, ecc.

La produttività del dispositivo può essere significativa; unità di questo tipo vengono utilizzate con successo nell'industria metallurgica. In termini di velocità di riscaldamento del liquido di raffreddamento, dispositivi di questo tipo competono con sicurezza con le tradizionali caldaie elettriche; la temperatura dell'acqua nel sistema raggiunge rapidamente il livello richiesto.

Durante il funzionamento della caldaia a induzione, il riscaldatore vibra leggermente. Questa vibrazione scuote il calcare e altri possibili contaminanti dalle pareti del tubo metallico, quindi raramente è necessario pulire un dispositivo del genere. Naturalmente il sistema di riscaldamento dovrebbe essere protetto da questi contaminanti mediante un filtro meccanico.

Una bobina di induzione riscalda il metallo (tubo o pezzi di filo) posto al suo interno utilizzando correnti parassite ad alta frequenza, senza bisogno di contatto

Il contatto costante con l'acqua riduce al minimo la probabilità che il riscaldatore si bruci, problema abbastanza comune per le caldaie tradizionali con elementi riscaldanti. Nonostante le vibrazioni, la caldaia funziona in modo estremamente silenzioso e non è necessario un ulteriore isolamento acustico nel luogo di installazione.

Un altro vantaggio delle caldaie a induzione è che non perdono quasi mai, a meno che il sistema non sia installato correttamente. Questa è una qualità molto preziosa per riscaldamento elettrico, in quanto elimina o riduce sensibilmente la probabilità che si verifichino situazioni pericolose.

L'assenza di perdite è dovuta al metodo senza contatto di trasferimento dell'energia termica al riscaldatore. Utilizzando la tecnologia sopra descritta, il liquido di raffreddamento può essere riscaldato quasi allo stato di vapore.

Ciò fornisce una convezione termica sufficiente per favorire un movimento efficiente del liquido refrigerante attraverso i tubi. Nella maggior parte dei casi l'impianto di riscaldamento non dovrà essere dotato di pompa di circolazione, anche se tutto dipende dalle caratteristiche e dalla progettazione dello specifico impianto di riscaldamento.

A volte pompa di circolazione necessario. L'installazione del dispositivo è relativamente semplice. Anche se ciò richiederà alcune competenze nell'installazione di apparecchi elettrici e tubi di riscaldamento.Ma questo dispositivo comodo e affidabile presenta una serie di svantaggi che dovrebbero essere presi in considerazione.

Ad esempio, una caldaia riscalda non solo il liquido di raffreddamento, ma anche l'intero spazio di lavoro che lo circonda. È necessario allocare una stanza separata per tale unità e rimuovere da essa tutti gli oggetti estranei. Per una persona, anche rimanere a lungo nelle immediate vicinanze di una caldaia funzionante può essere pericoloso.

I riscaldatori a induzione richiedono corrente elettrica per funzionare. Sia le apparecchiature fatte in casa che quelle prodotte in fabbrica sono collegate alla rete CA domestica

Il dispositivo richiede energia elettrica per funzionare. Nelle aree in cui non vi è libero accesso a questo beneficio della civiltà, una caldaia a induzione sarà inutile. E anche dove ci sono frequenti interruzioni di corrente, dimostrerà una bassa efficienza. Se l'apparecchio viene maneggiato con noncuranza può verificarsi un'esplosione.

Se surriscaldi il liquido refrigerante, si trasformerà in vapore. Di conseguenza, la pressione nel sistema aumenterà bruscamente, cosa che i tubi semplicemente non possono sopportare e scoppieranno. Pertanto, per il normale funzionamento del sistema, il dispositivo deve essere dotato almeno di un manometro e, ancora meglio, di un dispositivo di arresto di emergenza, di un termostato, ecc.

Tutto ciò può aumentare significativamente il costo di una caldaia a induzione fatta in casa. Sebbene il dispositivo sia considerato praticamente silenzioso, non è sempre così. Alcuni modelli potrebbero comunque produrre rumore per vari motivi. Per un dispositivo realizzato in modo indipendente, aumenta la probabilità di un tale risultato.

Non ci sono praticamente componenti soggetti ad usura nella progettazione dei riscaldatori a induzione sia fabbricati in fabbrica che fatti in casa. Durano tantissimo e funzionano perfettamente

Passaggi fatti in casa

Realizzare da soli un dispositivo del genere non è così difficile. Per questo avrai bisogno di:

1. Crea un elemento riscaldante.
2. Realizza una bobina dell'induttore con filo di rame.
3. Prendi un alternatore già pronto.
4. Collegare il riscaldatore con la serpentina all'impianto di riscaldamento.
5. Collegare la bobina al generatore.
6. Collegare l'alimentazione al sistema.
7. Effettuare un test di funzionamento per verificare il funzionamento dell'unità.

Nei modelli industriali, come riscaldatore viene utilizzato un tubo metallico con pareti spesse, ma fornire energia sufficiente a un dispositivo fatto in casa per riscaldare un tale elemento è molto difficile e non ha molto senso. La bobina di induzione è in grado di riscaldare qualsiasi metallo, quindi il riscaldatore può essere modificato.

I modelli industriali di caldaie a induzione sono dotati di un elemento riscaldante costituito da uno spesso tubo metallico. È difficile copiare un'unità del genere a casa

Un pezzo di tubo di plastica viene utilizzato come alloggiamento per un riscaldatore a induzione da un inverter di saldatura. Dovrebbe avere un diametro leggermente più grande dei tubi del riscaldamento. La lunghezza del tubo del riscaldatore può essere di circa un metro, il diametro interno può variare tra 50-80 mm.

Per collegare il riscaldatore al sistema, è necessario installare gli adattatori nelle parti inferiore e superiore dell'alloggiamento. La parte inferiore del tubo deve essere coperta con una griglia, quindi all'interno del corpo viene inserito un riempitivo costituito da piccole particelle metalliche. È possibile ottenere il riempitivo, ad esempio, da filo, barra, tubo metallico stretto, ecc.

La lunghezza dei segmenti può essere variata arbitrariamente. Molto spesso, per questo viene utilizzato filo di acciaio con un diametro di 6-8 mm, che viene semplicemente tagliato in piccoli pezzi. Alcuni artigiani consigliano di tagliarlo in bastoncini lunghi, circa 90 cm, cioè quasi per tutta la lunghezza del riscaldatore.

Per il corpo dell'elemento riscaldante di una caldaia a induzione, che hai realizzato tu stesso, avrai bisogno di un tubo di plastica largo, di circa 50 mm di diametro

Maggiore è la resistenza magnetica dell'acciaio di cui è composto il filo, migliore sarà il riscaldamento. A seconda delle dimensioni di questi pezzi, viene scelta una rete protettiva, montata sul fondo dell'alloggiamento. Il riempitivo viene versato o inserito nel tubo fino in cima. Successivamente, anche la parte superiore viene ricoperta da una rete.

Lo schema permette di farsi un'idea di come collegare la bobina di induzione al riscaldatore della caldaia e alla saldatrice

Pertanto, un riscaldatore fatto in casa per una caldaia a induzione sembra uno spesso tubo di plastica riempito con pezzi di metallo e chiuso su entrambi i lati con una rete. Il riscaldatore è dotato di adattatori nella parte superiore e inferiore per il collegamento al circuito di riscaldamento. Il tubo polimerico per il riscaldatore deve avere pareti sufficientemente spesse.

Inoltre, qualsiasi plastica non è adatta a questi scopi, il materiale deve resistere agli effetti di un calore sufficientemente forte e allo stesso tempo non rilasciare sostanze pericolose nell'atmosfera o nel liquido di raffreddamento. Ora devi realizzare una griglia a induzione. Per fare ciò, prendi il filo di rame e avvolgilo direttamente sul corpo del riscaldatore.

Alcuni modelli di riscaldatori a induzione fatti in casa utilizzano uno stretto tubo di rame invece di un tubo di plastica. Questa non è l'opzione migliore, poiché non sarà facile arrotolare correttamente un elemento del genere in una spirale.

Più giri di filo sono, meglio è. Si ritiene che la bobina di induzione debba avere almeno 90 giri. L'induttore è avvolto molto strettamente sul tubo; non deve esserci spazio tra le spire.

Per l'avvolgimento è adatto un filo di rame isolato da 1-1,5 mm.Qui non è necessario un cavo più spesso, poiché complicherà il lavoro di avvolgimento e sarà più difficile posizionare le curve da vicino.

Questo schema aiuterà a collegare correttamente la bobina dell'induttore alla saldatrice inverter; se fatto in modo errato, la bobina si trasformerà in un elettromagnete (+)

La presenza di spazi vuoti può causare rumore a causa delle vibrazioni che accompagnano il funzionamento di tale unità. Nel tempo, questa situazione può portare alla distruzione dell'isolamento, causando un cortocircuito tra le spire.

Oltre agli adattatori, è necessario installare le valvole di intercettazione in alto e in basso. Sono necessari per fornire la possibilità, se necessario, di chiudere l'acqua nel circuito di riscaldamento.

Quando si installa il riscaldatore, ricordare che la sua estremità inferiore deve essere diretta verso il tubo di ritorno, un tubo progettato per raccogliere il liquido refrigerante raffreddato impianto di riscaldamento a due tubi. Il modo più semplice per ottenere un generatore di campo alternato è prendere un inverter da una saldatrice.

I contatti della bobina di induzione sono collegati ai poli dell'inverter. Non appena viene fornita alimentazione all'unità e questa viene accesa, la caldaia a induzione fatta in casa inizierà a funzionare.

Per realizzare un dispositivo del genere, è adatta anche una saldatrice economica, ad esempio un modello di fabbricazione cinese, che consente di regolare la corrente, a partire da un livello di 10 A. Un sensore termostato deve essere installato vicino all'adattatore su la fornitura. L'inverter di saldatura è collegato tramite questo termostato.

Sulle uscite devono essere installati diodi raddrizzatori. Per fare ciò, dovrai aprire il corpo della saldatrice e saldare i conduttori all'uscita, quindi collegarli ai diodi.Se ti colleghi direttamente senza diodi, una corrente con una tensione raddrizzata scorrerà nell'avvolgimento e la bobina funzionerà come un elettromagnete e non come un induttore.

Per creare una spirale a induzione, si consiglia di utilizzare filo di rame con una sezione di 1,5 mm in una guaina isolante affidabile; è necessario eseguire circa 90 giri

Alcune moderne saldatrici sono dotate di un sensore tattile che inizia a funzionare nel momento in cui l'elettrodo tocca la superficie di lavoro. Questo punto deve essere preso in considerazione affinché il sensore si attivi al momento giusto o non influenzi il funzionamento della caldaia fatta in casa.

Se un artigiano inesperto ha problemi con la modifica di una saldatrice, è meglio che si rivolga a un professionista.

Per realizzare una caldaia a induzione con le tue mani, puoi prendere qualsiasi saldatrice con caratteristiche adeguate. Se necessario, l'apparecchio può essere riutilizzato per lavori di saldatura.

Se tutto viene eseguito correttamente, la saldatrice potrà essere utilizzata in futuro per lo scopo previsto. Sarà necessario dissaldare i conduttori con i diodi e rimontarli. Se esposta a corrente alternata ad alta frequenza, la bobina di induzione creerà un campo magnetico.

Il metallo all'interno dell'alloggiamento in polimero inizierà a riscaldarsi e trasferirà calore all'acqua, che circola attraverso il circuito di riscaldamento. Il dispositivo impiegherà solo pochi minuti per riscaldare il liquido di raffreddamento.

La posizione del riscaldatore a induzione deve essere scelta correttamente. L'unità deve essere posizionata 800 mm sotto il livello del soffitto e deve essere separata dalle pareti e dai mobili di almeno 300 mm.

Qualche parola sulla sicurezza

Le caldaie a induzione fatte in casa solitamente non sono dotate di sistemi di controllo e protezione, il che le rende poco sicure.Pertanto, prima di accendere l'unità, è necessario assicurarsi che la cavità dell'alloggiamento sia piena di liquido refrigerante.

Se il corpo polimerico del riscaldatore viene sottoposto a riscaldamento costante senza essere lavato con liquido refrigerante, si scioglierà semplicemente, a volte ciò porta non solo alla deformazione del riscaldatore, ma anche al suo completo danneggiamento.

Unità di questo tipo vengono spesso utilizzate per riscaldare e fondere i metalli. Le alte temperature generate da un riscaldatore a induzione richiedono un'attenta attenzione ai problemi di sicurezza

Anche la perdita di materiale di apporto metallico caldo dal corpo fuso può essere pericolosa. In questo caso, dovrai smontare quasi completamente il dispositivo e creare un nuovo elemento riscaldante.

Il collegamento all'alimentazione deve essere effettuato tramite un cavo separato dal pannello. Naturalmente è necessario coprire accuratamente tutti i contatti con l'isolamento. Anche l'inverter della saldatrice deve essere collegato a terra; questo è un punto importante per garantire la sicurezza.

In questo caso avrai bisogno di un cavo con una sezione trasversale di almeno quattro millimetri. Alcuni esperti consigliano di dare la preferenza a un cavo da sei millimetri. Per evitare il surriscaldamento del riscaldatore a induzione fatto in casa a causa della mancanza di acqua nel sistema, si consiglia di installare una valvola di sovrapressione all'ingresso del riscaldatore.

Un dispositivo di riscaldamento a induzione occupa relativamente poco spazio, ma deve essere posizionato ad una certa distanza dal soffitto, dalle pareti, dai mobili, ecc.

Un dispositivo fatto in casa di questo tipo, non dotato di speciali dispositivi di protezione, è un oggetto potenzialmente pericoloso che richiede un monitoraggio costante. Vale quindi la pena spendere qualche soldo in più ma acquistare i dispositivi necessari.

Allo stesso tempo, non fa male stimare i costi, forse l'acquisto di una caldaia a induzione già pronta non costerà molto di più. I dispositivi industriali sono solitamente dotati di tutta la protezione necessaria.

Caratteristiche e tecnologia di produzione passo-passo di un'altra versione di una caldaia a induzione fatta in casa per un sistema di riscaldamento sono riportati qui.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Video n.1. Panoramica dei principi del riscaldamento a induzione:

Video n.2. Un'opzione interessante per realizzare un riscaldatore a induzione:

Per installare un riscaldatore a induzione, non è necessario ottenere l'autorizzazione dalle autorità di regolamentazione; i modelli industriali di tali dispositivi sono abbastanza sicuri, sono adatti sia per una casa privata che per un normale appartamento. Ma i proprietari di unità fatte in casa non dovrebbero dimenticare le precauzioni di sicurezza.

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