Kuidas teha ise induktsioonkuumendi keevitusinverterist

Induktsioonkatlad – need on seadmed, mis paistavad silma väga kõrge kasuteguriga. Need võimaldavad oluliselt vähendada elektrienergia kulusid võrreldes traditsiooniliste kütteelementidega varustatud seadmetega.

Tööstuslikud mudelid on kallid. Siiski saab iga kodune meister, kellel on lihtne tööriistakomplekt, teha induktsioonkütteseadme ise. Abiks pakume teile üksikasjalikku kirjeldust tööpõhimõttest ja tõhusa küttekeha kokkupanekust.

Induktsioonkütteseadme tööpõhimõte

Induktsioonküte ei ole võimalik ilma kolme põhielemendi kasutamiseta:

• induktori;
• generaatorist;
• kütteelemendi.

Induktor kujutab endast pooli, mis on tavaliselt valmistatud vasktraadist, selle abil genereeritakse magnetväli. Vahelduvvoolugeneraatorit kasutatakse kõrgsagedusvoo saamiseks standardse 50 Hz koduvõrgu voolust.

Kütteelemendina kasutatakse metalleset, mis suudab magnetvälja toimel soojusenergiat neelata. Kui need elemendid õigesti ühendada, saab suure jõudlusega seadme, mis sobib suurepäraselt vedela soojuskandja soojendamiseks ja kodu kütmiseks.

Generaatori abil antakse vajalike omadustega elektrivool induktorisse ehk vaskmähisesse. Seda läbides moodustab laetud osakeste voog magnetvälja.

Induktsioonkuumutite tööpõhimõte põhineb elektrivoolude tekkimisel juhtmetes, mis tekivad magnetväljade mõjul.

Välja eripära seisneb selles, et see suudab kõrgetel sagedustel muuta elektromagnetlainete suunda. Kui sellesse välja asetada mõni metallese, hakkab see kuumenema ilma otsese kontaktita induktoriga, loodud keerisvoolude mõjul.

Inverterist induktsioonmähisesse suunduv kõrgsageduslik elektrivool loob magnetvälja pidevalt muutuva magnetlainete vektoriga. Sellele väljale asetatud metall kuumeneb kiiresti.

Kontakti puudumine võimaldab muuta energiajäägid ühest liigist teise üleminekul tühiseks, mis seletab induktsioonkatelde kõrget kasutegurit.

Küttekontuuri vee soojendamiseks piisab, kui tagada selle kontakt metallist kuumutiga. Sageli kasutatakse kütteelemendina metalltoru, mille kaudu lastakse lihtsalt veevool. Vesi jahutab samal ajal kuumutit, mis pikendab oluliselt selle eluiga.

Induktsioonseadme elektromagnet saadakse traadi kerimisel ferromagnetilisest südamikust. Saadud induktsioonmähis kuumeneb ja annab soojuse üle kuumutatavale kehale või läheduses voolavale soojuskandjale läbi soojusvaheti.

Seadme eelised ja puudused

Keerisinduktsioonkuumutil on tohutult palju plusse. See on lihtne ise valmistatav skeem, suurem töökindlus, kõrge kasutegur, suhteliselt madalad elektrikulud, pikk kasutusiga, väike rikete tõenäosus jne.

Seadme tootlikkus võib olla märkimisväärne, seda tüüpi agregaate kasutatakse edukalt metallurgiatööstuses. Soojuskandja kuumutamise kiiruse poolest konkureerivad seda tüüpi seadmed enesekindlalt traditsiooniliste elektrikateldega, vee temperatuur süsteemis saavutab kiiresti vajaliku taseme.

Induktsioonkatla töötamise ajal vibreerib kuumuti veidi. See vibratsioon raputab metalltoru seintelt lubjaladestust ja muid võimalikke saasteaineid, seetõttu vajab selline seade puhastust üliharva. Loomulikult tuleks küttesüsteemi kaitsta nende saasteainete eest mehaanilise filtriga.

Induktsioonmähis soojendab metalli (toru või traadijuppe), mis on paigutatud selle sisse, kõrgsageduslike pöörisvoolude abil, kontakt pole kohustuslik.

Pidev kontakt veega vähendab miinimumini ka kuumuti läbipõlemise tõenäosust, mis on üsna sage probleem traditsiooniliste kütteelementidega katelde puhul. Vaatamata vibratsioonile töötab katel erakordselt vaikselt, täiendavat heliisolatsiooni seadme paigalduskohas pole vaja.

Induktsioonkatlad on head ka selle poolest, et nad praktiliselt kunagi ei leki, kui ainult süsteemi paigaldus on tehtud õigesti. See on väga väärtuslik omadus elektrikütte jaoks, kuna see välistab või vähendab oluliselt ohtlike olukordade tekkimise tõenäosust.

Lekete puudumine on tingitud soojusenergia kontaktivabast ülekandest kuumutile. Soojuskandjat saab ülalkirjeldatud tehnoloogia abil kuumutada peaaegu auruolekuni.

See tagab piisava soojuskonvektsiooni, et stimuleerida soojuskandja tõhusat liikumist torudes. Enamikul juhtudel ei pea küttesüsteemi varustama tsirkulatsioonipumbaga, kuigi kõik sõltub konkreetse küttesüsteemi omadustest ja skeemist.

Mõnikord on tsirkulatsioonipump vajalik. Seadme paigaldamine on suhteliselt lihtne. Kuigi selleks on vaja mõningaid oskusi elektriseadmete ja küttereede paigaldamisel. Kuid sellel mugaval ja töökindlal seadmel on rida puudusi, millega tuleb samuti arvestada.

Näiteks soojendab katel mitte ainult soojuskandjat, vaid ka kogu teda ümbritsevat tööruumi. Tuleb eraldada sellisele agregaadile eraldi ruum ja eemaldada sealt kõik võõrkehad. Inimese jaoks võib pikaajaline viibimine töötava katla vahetus läheduses samuti olla ohtlik.

Töötamiseks vajavad induktsioonkuumutid elektrivoolu. Nii isetehtud kui ka tehases valmistatud seadmed ühendatakse olmevahelduvvooluvõrku.

Seadme tööks on vajalik elekter. Piirkondades, kus puudub vaba juurdepääs sellele tsivilisatsiooni hüvele, on induktsioonkatel kasutu. Ka seal, kus esineb sagedasi elektrikatkestusi, näitab see madalat efektiivsust. Seadme ettevaatamatu käsitsemise korral võib toimuda plahvatus.

Kui soojuskandjat üle kuumutada, muutub see auruks. Selle tulemusena tõuseb rõhk süsteemis järsult, mida torud lihtsalt ei talu – need rebenevad. Seetõttu tuleks seade normaalseks tööks varustada vähemalt manomeetriga, parem aga – avariiväljalülitusseadme, termostaadi jms.

Kõik see võib märgatavalt tõsta omatehtud induktsioonkatla hinda. Kuigi seadet peetakse peaaegu hääletuks, ei ole see alati nii. Mõned mudelid võivad erinevatel põhjustel siiski teatud müra tekitada. Isetehtud seadme puhul sellise tulemuse tõenäosus suureneb.

Nii tehase kui ka isetehtud induktsioonkütteseadmete konstruktsioonis praktiliselt puuduvad kuluvad komponendid. Need teenivad kaua ja töötavad laitmatult.

Omatehtud seadme valmistamise sammud

Sellise seadme ise valmistamine pole eriti keeruline. Selleks on vaja:

1. Valmistada kütteelement.
2. Valmistada induktiivmähis vasest traadist.
3. Võtta valmis vahelduvvoolugeneraator.
4. Ühendada küttekeha koos mähisega küttesüsteemiga.
5. Ühendada mähis generaatoriga.
6. Viia elektritoide süsteemini.
7. Teha proovikäivitus, et kontrollida seadme tööd.

Tööstuslikes mudelites kasutatakse küttekehana paksude seintega metalltoru, kuid omatehtud seadme piisava võimsuse tagamine sellise elemendi soojendamiseks on väga keeruline ja sellel pole suurt mõtet. Induktsioonmähis suudab kuumutada mis tahes metalli, seetõttu saab küttekeha modifitseerida.

Tööstuslikud induktsioonkatelde mudelid on varustatud paksust metalltorust valmistatud kütteelemendiga. Kodustes tingimustes on sellise seadme kopeerimine keeruline.

Induktsioonküttekeha korpusena keevitusinverterist kasutatakse plasttoru tükki. See peaks olema läbimõõdult veidi suurem kui küttetorud. Küttekeha toru pikkus võib olla umbes üks meeter, siseläbimõõtu saab varieerida vahemikus 50–80 mm.

Küttekeha süsteemiga ühendamiseks tuleb paigaldada adapterid korpuse alumisse ja ülemisse ossa. Toru alumine osa tuleb sulgeda restiga, seejärel asetatakse korpuse sisse väikestest metalliosakestest koosnev täiteaine. Täiteainet saab näiteks traadist, vardast, kitsast metalltorust jms.

Tükikeste pikkust saab meelevaldselt varieerida. Kõige sagedamini kasutatakse selleks 6–8 mm läbimõõduga terastraati, mis lõigatakse lihtsalt väikesteks tükkideks. Mõned meistrid soovitavad lõigata see pikkadeks varrasteks, umbes 90 cm, st peaaegu küttekeha pikkuseks.

Induktsioonkatla kütteelemendi korpuse jaoks, mis on oma kätega valmistatud, läheb vaja laia, umbes 50 mm läbimõõduga plasttoru.

Mida suurem on terase magnetiline takistus, millest traat on valmistatud, seda paremini see soojeneb. Vastavalt nende tükkide suurusele valitakse ka kaitsevõrk, mis paigaldatakse korpuse põhja. Täiteaine valatakse või asetatakse torusse kuni tipuni. Seejärel suletakse ka ülemine osa võrguga.

Skeem võimaldab saada ettekujutuse, kuidas ühendada induktsioonspiraal katla kuumendi ja keevitusaparaadiga.

Seega näeb isevalmistatud induktsioonkatla kuumendi välja nagu paks plasttoru, mis on täis metallitükke ja mõlemalt poolt võrguga suletud. Ülalt ja alt on kuumendil üleminekud küttekontuuriga ühendamiseks. Polümeertoru kuumendi jaoks peab olema piisavalt paksude seintega.

Lisaks ei sobi selleks otstarbeks ükski plastik; materjal peab taluma üsna tugeva kuumuse mõju ja samal ajal mitte eraldama atmosfääri ega soojuskandjasse mingeid ohtlikke aineid. Nüüd tuleb valmistada induktsioonvõre. Selleks võetakse vasktraat ja keeratakse see otse kuumendi korpusele.

Mõnedes isevalmistatud induktsioonkuumendite mudelites kasutatakse plasttoru asemel kitsast vasetoru. See pole parim variant, kuna sellist elementi spiraaliks õigesti keerata pole lihtne.

Mida rohkem traadi keerde, seda parem. Arvatakse, et induktsioonmähisel peaks olema vähemalt 90 keerdu. Induktor keeratakse torule väga tihedalt, keerdude vahel ei tohi olla mingit vahet.

Mähkimiseks sobib 1–1,5 mm vaskne isoleeritud juhe. Paksemat kaablit siin vaja pole, kuna see raskendaks mähkimistööd ja keerde oleks keerulisem tihedalt paigutada.

See skeem aitab õigesti ühendada induktori mähise inverter-keevitusaparaadiga; kui seda valesti teha, muutub mähis elektromagnetiks (+).

Vahede olemasolu võib põhjustada müra tekkimist vibratsiooni tõttu, mis kaasneb sellise seadme tööga. Aja jooksul võib selline olukord viia isolatsiooni hävimiseni, mis põhjustab keerdudevahelise lühise.

Ülalt ja alt tuleb lisaks üleminekutele paigaldada sulgeventiilid. Need on vajalikud, et vajadusel oleks võimalik vesi küttekontuuris kinni keerata.

Küttekeha paigaldamisel tuleb meeles pidada, et selle alumine ots peaks olema suunatud tagasivoolutoru poole, mis on ette nähtud jahtunud soojuskandja kogumiseks kahetorusüsteemis. Lihtsaim viis vahelduvvälja generaatori hankimiseks – võtta keevitusaparaadi inverter.

Induktsioonpooli kontaktid ühendatakse inverteri poolustega. Niipea kui seade saab toite ja lülitatakse vooluvõrku, hakkab isetehtud induktsioonkatel tööle.

Sellise seadme valmistamiseks sobib isegi odav keevitusaparaat, näiteks Hiina tootmise mudel, mis võimaldab reguleerida voolutugevust alates 10 A. Toiteühenduse lähedale tuleb paigaldada termoregulaatori andur. Keevitusinverteri ühendamine toimub läbi selle termoregulaatori.

Väljunditele tuleb paigaldada alaldusdioodid. Selleks tuleb keevitusaparaadi korpus avada ja joota väljundile juhtmed, seejärel ühendada need dioodidega. Kui ühendada ilma dioodideta otse, siis mähisele jõuab alaldatud pingega vool ja mähis töötab elektromagnetina, mitte induktorina.

Induktsioonspiraali loomiseks on soovitatav kasutada vasktraati ristlõikega 1,5 mm usaldusväärses isoleerkestas, tuleb teha umbes 90 keerdu.

Mõnel kaasaegsel keevitusaparaadil on puutesensor, mis käivitab töö hetkel, kui elektrood puudutab tööpinda. Seda hetke tuleb arvestada, et sensor kas käivituks õigel hetkel või ei mõjutaks isetehtud katla tööd.

Kui kogenematul meistril tekib keevitusaparaadi ümberehitamisega probleeme, on tal parem pöörduda professionaalse nõuande saamiseks.

Isetehtud induktsioonkatla valmistamiseks võib võtta mis tahes sobivate omadustega keevitusaparaadi. Vajadusel saab seadet uuesti kasutada keevitustöödeks.

Kui kõik on õigesti tehtud, saab keevitusaparaati tulevikus kasutada sihtotstarbeliselt. Tuleb juhtmed dioodidega lahti joota ja teostada tagurpidi kokkupanek. Kõrgsagedusliku vahelduvvoolu mõjul loob induktsioonpool magnetvälja.

Polümeerkorpuse sees olev metall hakkab soojenema ja andma soojust veele, mis ringleb kütteringis. Seadmel kulub soojuskandja soojendamiseks vaid mõni minut.

Induktsioonküttekeha koht tuleb õigesti valida. Seade peab asuma 800 mm allpool lae taset ning sellest peab seintest ja mööbliesemetest eraldama vähemalt 300 mm.

Paar sõna ohutusest

Omatehtud induktsioonikatlad ei ole tavaliselt varustatud juhtimis- ja kaitsesüsteemidega, mis muudab need ohtlikuks. Seetõttu tuleb enne seadme sisselülitamist veenduda, et korpuse õõnsus on täidetud vedela soojuskandjaga.

Kui kütteseadme polümeerkorpus puutub pidevalt kokku kuumusega ilma soojuskandja vooluta, see lihtsalt sulab. Mõnikord põhjustab see mitte ainult kütteseadme deformatsiooni, vaid ka selle täieliku hävimise.

Seda tüüpi seadmeid kasutatakse sageli metallide kuumutamiseks ja sulatamiseks. Induktsioonkütteseadmest saadavad kõrged temperatuurid nõuavad ohutusküsimuste hoolikat käsitlemist.

Ohtlik võib olla ka sulanud korpusest välja kukkuv kuum metalltäiteaine. Sel juhul tuleb seade peaaegu täielikult lahti võtta ja sellele uus kütteelement teha.

Elektritoite ühendamine tuleks teostada eraldi kaabliga, mis on tõmmatud jaotuskilbist. Loomulikult tuleb kõik kontaktid hoolikalt isoleerida. Ka keevitusseadme inverter tuleb maandada, see on ohutuse tagamiseks oluline punkt.

Selleks on vaja kaablit ristlõikega vähemalt neli millimeetrit. Mõned spetsialistid soovitavad eelistada kuuemillimeetrist kaablit. Et vältida omatehtud induktsioonkütteseadme ülekuumenemist vee puudumise tõttu süsteemis, soovitatakse paigaldada kütteseadme sisselaskeavale ülerõhuklapp.

Induktsioonkütteseade võtab suhteliselt vähe ruumi, kuid see tuleb paigutada teatud kaugusele laest, seintest, mööblist jne.

Seda tüüpi omatehtud seade, mis ei ole varustatud spetsiaalsete kaitsevahenditega, on potentsiaalselt ohtlik objekt, mis nõuab pidevat jälgimist. Seetõttu tasub kulutada veidi rohkem raha, kuid osta vajalikud seadmed.

Samas ei tee paha hinnata kulusid, võib-olla ei tule valmis induktsioonkatla ostmine palju kallimaks. Tööstuslikud seadmed on tavaliselt varustatud kogu vajaliku kaitsega.

Omatehtud induktsioonkatla veel ühe variandi valmistamise omadused ja samm-sammult tehnoloogia on toodud siin.

Järeldused ja kasulik video teemal

Video #1. Induktsioonkütte põhimõtete ülevaade:

Video #2. Huvitav variant induktsioonkütteseadme valmistamiseks:

Induktsioonkütteseadme paigaldamiseks ei ole vaja hankida järelevalveasutuste luba. Selliste seadmete tööstuslikud mudelid on täiesti ohutud, need sobivad nii eramajja kui ka tavalisse korterisse. Kuid omatehtud seadmete omanikud ei tohi unustada ohutustehnikat.

Kommenteerige palun meie tutvumiseks pakutud materjali. Esitage küsimusi huvitavate või ebaselgete punktide kohta. Võib-olla on teil oma kogemus induktsioonkatla ehitamisel või paigaldamisel? Saate oma ainulaadsed fotod rääkida ja paigutada allpool asuvas kommentaaride plokis.