Come realizzare un riscaldatore a induzione fai da te da un inverter per saldatura

Le caldaie per riscaldamento a induzione – sono apparecchi che si contraddistinguono per un rendimento molto elevato. Consentono di ridurre notevolmente i costi energetici rispetto ai tradizionali apparecchi dotati di resistenze elettriche.

I modelli di produzione industriale non sono economici. Tuttavia, qualsiasi artigiano domestico che disponga di un semplice set di strumenti può realizzare un riscaldatore a induzione fai da te. Per aiutarlo, offriamo una descrizione dettagliata del principio di funzionamento e dell'assemblaggio di un riscaldatore efficiente.

Principio di funzionamento del riscaldatore a induzione

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

• induttore;
• generatore;
• elemento riscaldante.

L'induttore è costituito da una bobina, solitamente realizzata in filo di rame, con cui si genera un campo magnetico. Un generatore di corrente alternata viene utilizzato per ottenere un flusso ad alta frequenza dal flusso standard della rete elettrica domestica a 50 Hz.

Come elemento riscaldante viene utilizzato un oggetto metallico in grado di assorbire energia termica sotto l'effetto di un campo magnetico. Se si collegano correttamente questi elementi, si può ottenere un apparecchio ad alte prestazioni, che è perfetto per riscaldare il liquido termovettore e per il riscaldamento domestico.

Tramite un generatore, la corrente elettrica con le caratteristiche necessarie viene inviata all'induttore, cioè alla bobina di rame. Quando la attraversa, il flusso di particelle cariche forma un campo magnetico.

Il principio di funzionamento dei riscaldatori a induzione si basa sulla comparsa di correnti elettriche all'interno dei conduttori, che si generano sotto l'azione dei campi magnetici.

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

La corrente elettrica ad alta frequenza che va dall'inverter alla bobina di induzione crea un campo magnetico con un vettore di onde magnetiche in continua evoluzione. Il metallo posto in questo campo si riscalda rapidamente.

L'assenza di contatto consente di rendere trascurabili le perdite di energia durante la conversione da una forma all'altra, il che spiega l'elevata efficienza delle caldaie a induzione.

Per riscaldare l'acqua per il circuito di riscaldamento, è sufficiente garantire il suo contatto con un riscaldatore metallico. Spesso come elemento riscaldante si utilizza un tubo metallico attraverso il quale si fa passare il flusso d'acqua. L'acqua raffredda contemporaneamente il riscaldatore, aumentando notevolmente la sua durata.

L'elettromagnete del dispositivo a induzione si ottiene avvolgendo un filo attorno a un nucleo di ferromagnete. La bobina di induzione risultante si riscalda e trasferisce il calore al corpo da riscaldare o al fluido termovettore che scorre nelle vicinanze attraverso uno scambiatore di calore.

Vantaggi e svantaggi del dispositivo

I "vantaggi" del riscaldatore a induzione a correnti parassite sono moltissimi. Schema semplice da realizzare autonomamente, maggiore affidabilità, alta efficienza, costi relativamente bassi per l'elettricità, lunga durata, bassa probabilità di guasti, ecc.

La resa del dispositivo può essere notevole; gli apparecchi di questo tipo sono utilizzati con successo nell'industria metallurgica. Per la velocità di riscaldamento del fluido termovettore, i dispositivi di questo tipo competono con sicurezza con le caldaie elettriche tradizionali, e la temperatura dell'acqua nel sistema raggiunge rapidamente il livello desiderato.

Durante il funzionamento della caldaia a induzione, il riscaldatore vibra leggermente. Questa vibrazione rimuove dalle pareti del tubo metallico il calcare e altre possibili impurità, pertanto tale apparecchio necessita di pulizia molto raramente. Naturalmente, l'impianto di riscaldamento dovrebbe essere protetto da queste impurità tramite un filtro meccanico.

La bobina di induzione riscalda il metallo (tubo o pezzi di filo) posto al suo interno mediante correnti parassite ad alta frequenza; il contatto non è necessario.

Il contatto costante con l'acqua minimizza anche la probabilità di bruciatura del riscaldatore, problema piuttosto comune per le caldaie tradizionali con resistenze. Nonostante la vibrazione, la caldaia funziona in modo estremamente silenzioso; non sarà necessaria un'ulteriore insonorizzazione nel luogo di installazione.

Inoltre, le caldaie a induzione sono vantaggiose perché non perdono praticamente mai, a condizione che l'installazione dell'impianto sia eseguita correttamente. Questa è una qualità molto preziosa per il riscaldamento elettrico, poiché elimina o riduce notevolmente la probabilità di situazioni pericolose.

L'assenza di perdite è dovuta al metodo senza contatto di trasferimento dell'energia termica al riscaldatore. Il fluido termovettore può essere riscaldato quasi fino allo stato di vapore utilizzando la tecnologia sopra descritta.

Ciò garantisce una sufficiente convezione termica per stimolare un efficace movimento del fluido termovettore attraverso i tubi. Nella maggior parte dei casi, l'impianto di riscaldamento non dovrà essere dotato di una pompa di circolazione, anche se tutto dipende dalle caratteristiche e dallo schema del sistema di riscaldamento specifico.

A volte è necessaria una pompa di circolazione. Installare l'apparecchio è relativamente semplice, anche se richiede alcune competenze nel montaggio di apparecchi elettrici e tubi per riscaldamento. Tuttavia, questo comodo e affidabile apparecchio presenta una serie di inconvenienti di cui bisogna tenere conto.

Ad esempio, la caldaia riscalda non solo il fluido termovettore, ma anche tutto lo spazio circostante. È necessario destinare a tale apparecchio un locale separato e rimuovere da esso tutti gli oggetti estranei. Per una persona, una lunga permanenza nelle immediate vicinanze di una caldaia in funzione potrebbe anche essere pericolosa.

Per funzionare, i riscaldatori a induzione necessitano di corrente elettrica. Sia i dispositivi fai-da-te che quelli fabbricati in fabbrica vengono collegati alla rete domestica a corrente alternata.

Per il funzionamento dell'apparecchio è necessaria energia elettrica. Nelle zone in cui non vi è libero accesso a questo beneficio della civiltà, la caldaia a induzione sarà inutile. Anche dove si verificano frequenti interruzioni di corrente, essa mostrerà una bassa efficienza. Con una manipolazione incauta dell'apparecchio potrebbe verificarsi un'esplosione.

Se si surriscalda il fluido termovettore, si trasformerà in vapore. Di conseguenza, la pressione nel sistema aumenterà bruscamente, e i tubi non la sopporteranno: si romperanno. Pertanto, per il normale funzionamento del sistema, l'apparecchio deve essere dotato almeno di un manometro, e meglio ancora di un dispositivo di spegnimento di emergenza, di un termoregolatore, ecc.

Tutto ciò può aumentare notevolmente il costo di una caldaia a induzione fatta in casa. Sebbene l'apparecchio sia considerato quasi silenzioso, non è sempre così. Alcuni modelli, per vari motivi, possono comunque emettere dei rumori. Per un dispositivo realizzato autonomamente, la probabilità di questo esito aumenta.

Nella costruzione sia degli scaldabagni a induzione industriali che di quelli fatti in casa non ci sono praticamente componenti soggetti a usura. Durano a lungo e funzionano in modo impeccabile.

Passaggi per la costruzione del dispositivo fai da te

Realizzare un dispositivo del genere da soli non è così difficile. Per questo occorrerà:

1. Realizzare l'elemento riscaldante.
2. Costruire la bobina dell'induttore con filo di rame.
3. Prendere un generatore di corrente alternata già pronto.
4. Collegare il riscaldatore con la bobina all'impianto di riscaldamento.
5. Collegare la bobina al generatore.
6. Fornire l'alimentazione elettrica al sistema.
7. Effettuare un avvio di prova per verificare il funzionamento dell'unità.

Nei modelli industriali, come riscaldatore viene utilizzato un tubo metallico a pareti spesse, ma garantire una potenza sufficiente di un dispositivo fatto in casa per riscaldare un tale elemento è molto difficile e non ha molto senso. La bobina a 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 realizzato con un tubo metallico spesso. In casa, riprodurre un tale apparecchio è difficile.

Come involucro per lo scaldabagno a induzione da un inverter per saldatura si utilizza un pezzo di tubo di plastica. Deve essere leggermente più grande di diametro rispetto ai tubi del riscaldamento. La lunghezza del tubo per il riscaldatore può essere di circa un metro, il diametro interno può variare tra 50 e 80 mm.

Per collegare il riscaldatore al sistema, installare degli adattatori nella parte inferiore e superiore dell'involucro. La parte inferiore del tubo deve essere chiusa con una griglia, quindi all'interno dell'involucro si inserisce un riempitivo composto da piccole particelle di metallo. Il riempitivo può essere ottenuto, ad esempio, da filo metallico, barre, un tubo metallico stretto, ecc.

La lunghezza dei pezzi può essere variata arbitrariamente. Spesso si utilizza filo d'acciaio di diametro 6-8 mm, semplicemente tagliato in piccoli pezzi. Alcuni artigiani consigliano di tagliarlo in barre lunghe, circa 90 cm, cioè quasi per tutta la lunghezza del riscaldatore.

Per il corpo dell'elemento riscaldante della caldaia a induzione, costruita fai-da-te, sarà necessario un tubo di plastica largo, circa 50 mm di diametro

Maggiore è la resistenza magnetica dell'acciaio di cui è fatto il filo, meglio si riscalderà. In base alle dimensioni di questi pezzi, si sceglie anche una rete protettiva, che viene montata nella parte inferiore del corpo. Il riempimento viene versato o posato nel tubo fino in cima. Dopodiché, anche la parte superiore viene chiusa con una rete.

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

Pertanto, il riscaldatore fatto in casa per la caldaia a induzione appare come un spesso tubo di plastica, riempito di pezzi di metallo e chiuso su entrambi i lati da una rete. Nella parte superiore e inferiore, il riscaldatore ha degli adattatori per il collegamento al circuito di riscaldamento. Il tubo in polimero per il riscaldatore deve avere pareti sufficientemente spesse.

Inoltre, qualsiasi plastica non è adatta a questo scopo; il materiale deve sopportare l'esposizione a un calore piuttosto intenso e non rilasciare nell'atmosfera o nel fluido termovettore sostanze pericolose. Ora si deve realizzare la griglia induttiva. Per fare ciò, si prende del filo di rame e lo si avvolge direttamente sul corpo del riscaldatore.

In alcuni modelli di riscaldatori a induzione fatti in casa, al posto del tubo di plastica si utilizza un tubo di rame stretto. Non è l'opzione migliore, poiché arrotolare correttamente un elemento del genere a spirale non sarà semplice.

Più spire di filo ci sono, meglio è. Si ritiene che la bobina induttiva debba avere almeno 90 spire. L'induttore viene avvolto molto stretto sul tubo; non ci deve essere alcuno spazio tra le spire.

Per l'avvolgimento è adatto un filo di rame isolato da 1-1,5 mm. Un cavo più spesso non è necessario qui, poiché renderebbe più difficile l'avvolgimento e sarebbe più complesso disporre le spire in modo ravvicinato.

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

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

Nella parte superiore e inferiore, oltre agli adattatori, si devono installare valvole di intercettazione. Sono necessarie per garantire la possibilità, se necessario, di chiudere l'acqua nel circuito di riscaldamento.

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

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

Per realizzare un tale dispositivo è adatta anche una saldatrice economica, ad esempio un modello di produzione cinese, che permette di regolare l'intensità di corrente a partire da 10 A. Vicino al raccordo di mandata è necessario installare un sensore del termoregolatore. Il collegamento dell'inverter di saldatura viene effettuato tramite questo termoregolatore.

Alle uscite è necessario posizionare diodi raddrizzatori. Per farlo bisognerà aprire l'involucro della saldatrice e saldare dei conduttori all'uscita, quindi collegarli ai diodi. Se si effettua il collegamento senza diodi, direttamente, alla bobina arriverà una corrente con tensione raddrizzata e la bobina funzionerà come un elettromagnete, non come un induttore.

Per creare la spirale a induzione si consiglia di utilizzare un filo di rame di sezione 1,5 mm con un rivestimento isolante affidabile, è necessario realizzare circa 90 spire

In alcune moderne saldatrici è presente un sensore di contatto che avvia il funzionamento nel momento in cui l'elettrodo tocca la superficie di lavoro. Questo aspetto deve essere considerato in modo che il sensore scatti al momento giusto o non influisca sul funzionamento della caldaia fatta in casa.

Se un artigiano inesperto incontra problemi con la modifica della saldatrice, è meglio che richieda una consulenza professionale.

Per realizzare una caldaia a induzione fai-da-te si può prendere qualsiasi saldatrice con caratteristiche adeguate. Se necessario, l'apparecchio potrà essere riutilizzato per lavori di saldatura.

Se tutto è fatto correttamente, la saldatrice potrà essere utilizzata in futuro per il suo scopo originale. Sarà necessario dissaldare i conduttori con i diodi e procedere al rimontaggio. Sotto l'azione della corrente alternata ad alta frequenza, la bobina di induzione creerà un campo magnetico.

Il metallo all'interno dell'involucro polimerico inizierà a riscaldarsi e a trasferire calore all'acqua che circola nel circuito di riscaldamento. Per riscaldare il refrigerante, il dispositivo impiegherà solo pochi minuti.

Il luogo per il riscaldatore a induzione deve essere scelto correttamente. L'unità deve essere posizionata a 800 mm sotto il livello del soffitto, e deve essere separata da pareti e mobili di almeno 300 mm.

Qualche parola sulla sicurezza

Le caldaie a induzione fatte in casa di solito non sono dotate di sistemi di controllo e protezione, il che le rende pericolose. Pertanto, prima di accendere l'apparecchio, è necessario assicurarsi che la cavità del corpo sia riempita con un liquido termovettore.

Se il corpo polimerico del riscaldatore viene sottoposto a un riscaldamento costante senza essere lambito dal fluido termovettore, si scioglierà semplicemente; talvolta questo porta non solo alla deformazione del riscaldatore, ma anche al suo completo danneggiamento.

Gli apparecchi di questo tipo vengono spesso utilizzati per arroventare e fondere metalli. Le alte temperature prodotte dal riscaldatore a induzione richiedono un'attenzione particolare alle questioni di sicurezza.

Può essere pericolosa anche la fuoriuscita del riempitivo metallico incandescente dall'involucro fuso. In tal caso, sarà necessario smontare quasi completamente il dispositivo e realizzare per esso un nuovo elemento riscaldante.

Il collegamento all'alimentazione elettrica deve essere effettuato tramite un cavo separato, proveniente dal quadro elettrico. Naturalmente, è necessario isolare accuratamente tutti i contatti. Anche l'inverter della saldatrice deve essere messo a terra: questo è un aspetto importante per garantire la sicurezza.

Sarà necessario un cavo con sezione di almeno quattro millimetri. Alcuni specialisti raccomandano di preferire un cavo da sei millimetri. Per evitare il surriscaldamento del riscaldatore a induzione fatto in casa a causa della mancanza d'acqua nell'impianto, si consiglia di installare all'ingresso del riscaldatore una valvola di pressione di sicurezza.

Il dispositivo di riscaldamento a induzione occupa relativamente poco spazio, ma deve essere posizionato a una certa distanza dal soffitto, dalle pareti, dai mobili e così via.

Un dispositivo fatto in casa di questo tipo, privo di mezzi di protezione speciali, è un oggetto potenzialmente pericoloso che richiede un controllo costante. Pertanto, vale la pena spendere un po' più di denaro, ma acquistare i dispositivi necessari.

Inoltre, non sarebbe male valutare i costi: forse l'acquisto di una caldaia a induzione già pronta non costerà molto di più. I dispositivi industriali sono solitamente dotati di tutte le protezioni necessarie.

Le caratteristiche e la tecnologia passo-passo per la realizzazione di un'altra variante di caldaia a induzione fai-da-te per l'impianto di riscaldamento sono illustrate qui.

Conclusioni e video utili sull'argomento

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

Video #2. Un'interessante variante per la realizzazione di un riscaldatore a induzione:

Per installare un riscaldatore a induzione non è necessario ottenere un permesso dalle autorità di controllo: i modelli industriali di tali dispositivi sono abbastanza sicuri, adatti sia per una casa privata che per un normale appartamento. Ma i proprietari di apparecchi fatti in casa non dovrebbero dimenticare le norme di sicurezza.

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