Wie man einen Induktionsheizer selbst aus einem Schweißinverter baut

Induktionsheizkessel – das sind Geräte, die sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad auszeichnen. Sie ermöglichen eine deutliche Senkung der Stromkosten im Vergleich zu herkömmlichen Geräten mit Heizstäben.

Industriell gefertigte Modelle sind nicht billig. Allerdings kann jeder Heimwerker, der über einen einfachen Werkzeugsatz verfügt, ein Induktionsheizgerät selbst bauen. Zur Unterstützung bieten wir eine ausführliche Beschreibung des Funktionsprinzips und des Zusammenbaus eines effizienten Heizgeräts.

Funktionsprinzip des Induktionsheizgeräts

Induktionserwärmung ist ohne die Verwendung von drei Hauptelementen nicht möglich:

• eines Induktors;
• Generator;
• eines Heizelements.

Der Induktor ist eine Spule, die in der Regel aus Kupferdraht besteht und mit deren Hilfe ein Magnetfeld erzeugt wird. Ein Wechselstromgenerator wird verwendet, um aus dem Standardstrom des Haushaltsnetzes mit einer Frequenz von 50 Hz einen Hochfrequenzstrom zu erzeugen.

Als Heizelement wird ein Metallgegenstand verwendet, der unter Einwirkung eines Magnetfeldes Wärmeenergie aufnehmen kann. Wenn Sie diese Elemente richtig verbinden, erhalten Sie ein leistungsstarkes Gerät, das sich hervorragend zum Erhitzen des flüssigen Wärmeträgers und zur Beheizung des Hauses eignet.

Mithilfe des Generators wird elektrischer Strom mit den erforderlichen Eigenschaften an den Induktor, d. h. an die Kupferspule, angelegt. Beim Durchfließen der Spule erzeugt der Strom geladener Teilchen ein Magnetfeld.

Das Funktionsprinzip von Induktionsheizgeräten basiert auf der Entstehung von elektrischen Strömen in Leitern, die unter dem Einfluss von Magnetfeldern auftreten.

Die Besonderheit des Feldes besteht darin, dass es die Fähigkeit besitzt, die Richtung der elektromagnetischen Wellen bei hohen Frequenzen zu ändern. Wenn ein metallischer Gegenstand in dieses Feld gebracht wird, beginnt er sich ohne direkten Kontakt mit dem Induktor unter der Einwirkung der erzeugten Wirbelströme zu erwärmen.

Hochfrequenter elektrischer Strom, der vom Wechselrichter zur Induktionsspule gelangt, erzeugt ein Magnetfeld mit ständig wechselndem Vektor der magnetischen Wellen. Das in dieses Feld gebrachte Metall erwärmt sich schnell.

Die kontaktlose Übertragung ermöglicht es, die Energieverluste beim Übergang von einer Form in eine andere vernachlässigbar gering zu halten, was den erhöhten Wirkungsgrad von Induktionskesseln erklärt.

Um Wasser für den Heizkreislauf zu erwärmen, reicht es aus, den Kontakt mit einem metallischen Heizkörper herzustellen. Oft wird als Heizelement ein Metallrohr verwendet, durch das einfach ein Wasserstrom geleitet wird. Das Wasser kühlt dabei den Heizkörper, was seine Lebensdauer erheblich verlängert.

Der Elektromagnet eines Induktionsgeräts wird durch Wickeln von Draht um einen Kern aus ferromagnetischem Material hergestellt. Die resultierende Induktionsspule erwärmt sich und gibt die Wärme über einen Wärmetauscher an das zu erhitzende Objekt oder an das vorbeiströmende Wärmeträgermedium ab.

Vor- und Nachteile des Geräts

Die Vorteile eines Wirbelstrom-Induktionsheizgeräts sind zahlreich. Dazu gehören ein einfacher, selbst herstellbarer Aufbau, erhöhte Zuverlässigkeit, hoher Wirkungsgrad, relativ niedrige Stromkosten, lange Lebensdauer, geringe Ausfallwahrscheinlichkeit usw.

Die Leistung des Geräts kann beträchtlich sein; Aggregate dieser Art werden erfolgreich in der metallurgischen Industrie eingesetzt. Hinsichtlich der Erwärmungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers konkurrieren Geräte dieser Art souverän mit herkömmlichen Elektrokesseln; die Wassertemperatur im System erreicht schnell das erforderliche Niveau.

Während des Betriebs des Induktionskessels vibriert der Heizstab leicht. Diese Vibration schüttelt Kalkablagerungen und andere mögliche Verunreinigungen von den Wänden des Metallrohrs ab, daher benötigt ein solches Gerät nur äußerst selten eine Reinigung. Selbstverständlich sollte das Heizsystem mit einem mechanischen Filter vor diesen Verunreinigungen geschützt werden.

Die Induktionsspule erhitzt das in ihr befindliche Metall (Rohr oder Drahtstücke) mittels hochfrequenter Wirbelströme, ein Kontakt ist nicht erforderlich.

Der ständige Kontakt mit Wasser minimiert auch die Wahrscheinlichkeit eines Durchbrennens des Heizgeräts, was bei herkömmlichen Kesseln mit Heizstäben ein häufiges Problem ist. Trotz der Vibration arbeitet der Kessel extrem leise, eine zusätzliche Schalldämmung am Aufstellungsort des Geräts ist nicht erforderlich.

Induktionskessel zeichnen sich außerdem dadurch aus, dass sie praktisch nie undicht werden, sofern die Installation des Systems korrekt erfolgt. Dies ist eine sehr wertvolle Eigenschaft für die elektrische Heizung, da sie die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Situationen ausschließt oder deutlich verringert.

Das Fehlen von Lecks ist auf die berührungslose Übertragung der Wärmeenergie an den Heizkörper zurückzuführen. Mit der oben beschriebenen Technologie kann das Kühlmittel fast bis zur Dampfbildung erhitzt werden.

Dies gewährleistet eine ausreichende thermische Konvektion, um eine effiziente Bewegung des Kühlmittels durch die Rohre zu fördern. In den meisten Fällen muss das Heizsystem nicht mit einer Umwälzpumpe ausgestattet werden, obwohl dies von den Besonderheiten und dem Schema des jeweiligen Heizsystems abhängt.

Manchmal ist eine Umwälzpumpe erforderlich. Die Installation des Geräts ist relativ einfach. Allerdings sind dafür einige Kenntnisse in der Montage von Elektrogeräten und Heizungsrohren erforderlich. Dieses praktische und zuverlässige Gerät hat jedoch auch einige Nachteile, die berücksichtigt werden sollten.

Zum Beispiel erwärmt der Kessel nicht nur das Kühlmittel, sondern auch den gesamten umgebenden Arbeitsraum. Für ein solches Aggregat muss ein separater Raum bereitgestellt und alle Fremdkörper daraus entfernt werden. Auch für Menschen kann ein längerer Aufenthalt in unmittelbarer Nähe eines in Betrieb befindlichen Kessels gefährlich sein.

Für den Betrieb benötigen Induktionsheizgeräte elektrischen Strom. Sowohl selbstgebaute als auch fabrikgefertigte Geräte werden an das häusliche Wechselstromnetz angeschlossen.

Für den Betrieb des Geräts ist elektrische Energie erforderlich. In Gebieten, in denen der freie Zugang zu diesem zivilisatorischen Gut nicht gegeben ist, ist ein Induktionskessel nutzlos. Auch dort, wo es häufige Stromausfälle gibt, wird er eine geringe Effizienz aufweisen. Bei unsachgemäßer Handhabung des Geräts kann es zu einer Explosion kommen.

Wenn das Kühlmittel überhitzt wird, verwandelt es sich in Dampf. Dadurch steigt der Druck im System stark an, sodass die Rohre es nicht aushalten und platzen. Daher sollte das Gerät für den ordnungsgemäßen Betrieb mindestens mit einem Manometer, besser noch mit einer Notabschaltung, einem Thermostat usw. ausgestattet sein.

All dies kann die Kosten eines selbstgebauten Induktionskessels deutlich erhöhen. Obwohl das Gerät als nahezu geräuschlos gilt, ist dies nicht immer der Fall. Manche Modelle können aus verschiedenen Gründen dennoch Geräusche von sich geben. Bei einem selbst gebauten Gerät steigt die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ergebnisses.

In der Konstruktion sowohl von fabrikgefertigten als auch von selbstgebauten Induktionsheizungen gibt es praktisch keine verschleißenden Komponenten. Sie halten lange und arbeiten einwandfrei.

Schritte zur Herstellung des Eigenbaus

Ein solches Gerät selbst zu bauen ist gar nicht so schwierig. Dafür benötigen Sie:

1. Stellen Sie das Heizelement her.
2. Fertigen Sie die Induktorspule aus Kupferdraht an.
3. Nehmen Sie einen fertigen Wechselstromgenerator.
4. Schließen Sie das Heizgerät mit der Spule an das Heizsystem an.
5. Schließen Sie die Spule an den Generator an.
6. Führen Sie die Stromversorgung zum System.
7. Führen Sie einen Probelauf durch, um die Funktion des Aggregats zu überprüfen.

In industriellen Modellen wird als Heizung ein Metallrohr mit dicken Wänden verwendet. Es ist jedoch sehr schwierig und wenig sinnvoll, genügend Leistung für ein selbstgebautes Gerät bereitzustellen, um ein solches Element zu erhitzen. Die Induktionsspule kann jedes Metall erhitzen, daher kann der Heizkörper modifiziert werden.

Industriemodelle von Induktionskesseln sind mit einem Heizelement aus einem dicken Metallrohr ausgestattet. Es ist schwierig, ein solches Aggregat zu Hause nachzubauen.

Als Gehäuse für einen Induktionsheizer aus einem Schweißinverter wird ein Stück Kunststoffrohr verwendet. Es sollte im Durchmesser etwas größer sein als die Heizungsrohre. Die Länge des Rohrs für die Heizung kann etwa einen Meter betragen, der Innendurchmesser kann im Bereich von 50-80 mm variiert werden.

Zum Anschluss des Heizgeräts an das System sollten an der Unter- und Oberseite des Gehäuses Adapter angebracht werden. Der untere Teil des Rohrs muss mit einem Gitter verschlossen werden. Dann wird in das Gehäuse ein Füllmaterial aus kleinen Metallteilen eingelegt. Das Füllmaterial kann beispielsweise aus Draht, Stab, schmalem Metallrohr usw. gewonnen werden.

Die Länge der Stücke kann beliebig variiert werden. Am häufigsten wird dafür Stahldraht mit einem Durchmesser von 6-8 mm verwendet, der einfach in kleine Stücke geschnitten wird. Einige Handwerker empfehlen, ihn in lange Stäbe von etwa 90 cm Länge zu schneiden, also fast der Länge des Heizgeräts entsprechend.

Für das Gehäuse des Heizelements eines selbst gebauten Induktionskessels wird ein breites Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von etwa 50 mm benötigt.

Je höher der magnetische Widerstand des Stahls ist, aus dem der Draht besteht, desto besser erwärmt er sich. Je nach Größe dieser Stücke wird ein Schutzgitter ausgewählt, das am unteren Ende des Gehäuses angebracht wird. Das Füllmaterial wird bis zur Oberkante in das Rohr eingefüllt oder eingelegt. Anschließend wird auch der obere Teil mit einem Gitter verschlossen.

Das Schema vermittelt einen Eindruck davon, wie die Induktionsspule an den Kesselheizkörper und an das Schweißgerät angeschlossen wird.

Somit sieht ein selbst gebauter Heizkörper für einen Induktionskessel aus wie ein dickes Kunststoffrohr, das mit Metallstücken gefüllt und an beiden Enden mit einem Gitter verschlossen ist. Oben und unten verfügt der Heizkörper über Adapter zum Anschluss an den Heizkreislauf. Das Polymerrohr für den Heizkörper muss ausreichend dicke Wände haben.

Außerdem ist nicht jeder Kunststoff für diese Zwecke geeignet; das Material muss eine ziemlich starke Erwärmung aushalten und dabei keine gefährlichen Stoffe an die Atmosphäre oder an das Wärmeträgermedium abgeben. Nun muss das Induktionsgitter hergestellt werden. Dazu nimmt man Kupferdraht und wickelt ihn direkt um das Gehäuse des Heizgeräts.

Bei einigen Modellen selbst gebauter Induktionsheizgeräte wird anstelle eines Kunststoffrohrs ein schmales Kupferrohr verwendet. Dies ist nicht die beste Option, da es nicht einfach ist, ein solches Element richtig zu einer Spirale zu biegen.

Je mehr Drahtwindungen, desto besser. Es wird angenommen, dass die Induktionsspule mindestens 90 Windungen haben sollte. Der Induktor wird sehr fest um das Rohr gewickelt, zwischen den Windungen darf kein Spalt sein.

Für die Wicklung eignet sich ein isolierter Kupferdraht mit 1–1,5 mm Dicke. Ein dickeres Kabel ist hier nicht nötig, da es die Wicklungsarbeit erschwert und es schwieriger wird, die Windungen dicht aneinander zu legen.

Dieses Schema hilft, die Induktorspule korrekt an ein Inverterschweißgerät anzuschließen; wenn dies falsch gemacht wird, wird die Spule zu einem Elektromagneten (+).

Das Vorhandensein von Spalten kann zu Geräuschen durch Vibrationen führen, die den Betrieb eines solchen Geräts begleiten. Mit der Zeit kann eine solche Situation zur Zerstörung der Isolierung führen, was einen Windungsschluss verursacht.

Oben und unten sollten zusätzlich zu den Adaptern Absperrventile installiert werden. Sie sind erforderlich, um bei Bedarf das Wasser im Heizkreislauf abstellen zu können.

Bei der Installation des Heizgeräts ist zu beachten, dass sein unteres Ende zum Rücklauf hin gerichtet sein muss, also zum Rohr, das zur Sammlung des abgekühlten Wärmeträgers in einer Zweirohrheizungsanlage dient. Die einfachste Möglichkeit, einen Wechselfeldgenerator zu erhalten, ist die Verwendung eines Wechselrichters von einem Schweißgerät.

Die Anschlüsse der Induktionsspule werden an die Pole des Wechselrichters angeschlossen. Sobald das Gerät mit Strom versorgt und an das Netz angeschlossen wird, beginnt der selbstgebaute Induktionskessel zu arbeiten.

Für die Herstellung eines solchen Geräts eignet sich sogar ein preiswertes Schweißgerät, z.B. ein in China hergestelltes Modell, das die Regelung des Stroms ab 10 A ermöglicht. In der Nähe des Übergangsstücks am Vorlauf sollte ein Temperaturreglerfühler installiert werden. Der Anschluss des Schweißwechselrichters erfolgt über diesen Temperaturregler.

An den Ausgängen müssen Gleichrichterdioden installiert werden. Dazu muss das Gehäuse des Schweißgeräts geöffnet werden und die Leiter an den Ausgang gelötet werden, dann werden sie an die Dioden angeschlossen. Wenn der Anschluss ohne Dioden direkt erfolgt, gelangt ein Strom mit gleichgerichteter Spannung auf die Wicklung, und die Spule arbeitet als Elektromagnet und nicht als Induktor.

Für die Herstellung einer Induktionsspule wird empfohlen, einen Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm in einer zuverlässigen Isolierhülle zu verwenden; es müssen etwa 90 Windungen gemacht werden.

Einige moderne Schweißgeräte verfügen über einen Berührungssensor, der die Arbeit startet, sobald die Elektrode die Arbeitsfläche berührt. Dieser Umstand muss berücksichtigt werden, damit der Sensor entweder im richtigen Moment auslöst oder den Betrieb des selbstgebauten Kessels nicht beeinträchtigt.

Wenn ein unerfahrener Handwerker Probleme mit dem Umbau des Schweißgeräts hat, sollte er besser professionellen Rat einholen.

Für die Herstellung eines Induktionskessels in Eigenarbeit kann jedes Schweißgerät mit passenden Eigenschaften verwendet werden. Bei Bedarf kann das Gerät wieder für Schweißarbeiten eingesetzt werden.

Wenn alles richtig gemacht wurde, kann das Schweißgerät in Zukunft wieder bestimmungsgemäß verwendet werden. Dazu müssen die Leiter mit den Dioden abgelötet und der Zusammenbau rückgängig gemacht werden. Unter Einwirkung des hochfrequenten Wechselstroms erzeugt die Induktionsspule ein Magnetfeld.

Das Metall im Inneren des Polymergehäuses beginnt sich zu erwärmen und gibt die Wärme an das Wasser ab, das im Heizkreislauf zirkuliert. Zum Aufheizen des Wärmeträgers benötigt das Gerät nur wenige Minuten.

Der Standort für den Induktionsheizer sollte richtig gewählt werden. Das Gerät muss 800 mm unter der Decke platziert werden, und von Wänden und Möbelstücken sollte es mindestens 300 mm entfernt sein.

Einige Worte zur Sicherheit

Selbstgebaute Induktionskessel sind normalerweise nicht mit Kontroll- und Schutzsystemen ausgestattet, was sie unsicher macht. Daher muss vor dem Einschalten des Geräts sichergestellt werden, dass der Hohlraum des Gehäuses mit flüssigem Wärmeträger gefüllt ist.

Wenn das Polymergehäuse des Heizgeräts ständiger Erhitzung ohne Umspülung durch den Wärmeträger ausgesetzt wird, schmilzt es einfach. Manchmal führt dies nicht nur zu einer Verformung des Heizgeräts, sondern auch zu seiner vollständigen Beschädigung.

Geräte dieser Art werden häufig zum Erhitzen und Schmelzen von Metallen verwendet. Die hohen Temperaturen, die von einem Induktionsheizgerät erzeugt werden, erfordern eine sorgfältige Beachtung der Sicherheitsaspekte.

Auch das Herausfallen des glühenden Metallfüllstoffs aus dem geschmolzenen Gehäuse kann gefährlich sein. In diesem Fall muss das Gerät fast vollständig demontiert und ein neues Heizelement dafür angefertigt werden.

Der Anschluss an die Stromversorgung sollte über ein separates Kabel erfolgen, das vom Verteilerkasten verlegt wird. Selbstverständlich müssen alle Kontakte sorgfältig mit Isolierung abgedeckt werden. Der Wechselrichter des Schweißgeräts muss ebenfalls geerdet werden, dies ist ein wichtiger Punkt für die Sicherheit.

Dafür wird ein Kabel mit einem Querschnitt von mindestens vier Millimetern benötigt. Einige Fachleute empfehlen, ein sechs Millimeter starkes Kabel zu bevorzugen. Um eine Überhitzung des selbstgebauten Induktionsheizgeräts aufgrund von Wassermangel im System zu verhindern, wird empfohlen, am Eingang des Heizgeräts ein Überdruckventil zu installieren.

Ein Induktionsheizgerät nimmt relativ wenig Platz ein, muss aber in einem bestimmten Abstand zu Decke, Wänden, Möbeln usw. aufgestellt werden.

Ein selbstgebautes Gerät dieser Art, das nicht mit speziellen Schutzvorrichtungen ausgestattet ist, ist ein potenziell gefährliches Objekt, das ständiger Überwachung bedarf. Daher ist es sinnvoll, etwas mehr Geld auszugeben, aber die erforderlichen Geräte zu erwerben.

Dabei kann es nicht schaden, die Kosten abzuschätzen; möglicherweise ist der Kauf eines fertigen Induktionskessels nicht viel teurer. Industrieanlagen sind in der Regel mit dem gesamten erforderlichen Schutz ausgestattet.

Die Besonderheiten und die schrittweise Herstellungstechnologie einer weiteren Variante eines selbstgebauten Induktionskessels für die Heizungsanlage sind hier beschrieben.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Überblick über die Prinzipien der Induktionserwärmung:

Video #2. Interessante Variante zur Herstellung eines Induktionsheizgeräts:

Für die Installation eines Induktionsheizgeräts ist keine Genehmigung der Aufsichtsbehörden erforderlich. Industriemodelle solcher Geräte sind völlig sicher und eignen sich sowohl für ein Einfamilienhaus als auch für eine normale Wohnung. Die Besitzer selbstgebauter Anlagen sollten jedoch nicht vergessen, die Sicherheitsvorschriften zu beachten.

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