24.09.2021

Схемы индукционных нагревателей своими руками – описание простейшей схемы самодельного устройства. Как сделать индукционный нагреватель воды своими руками Простой индукционный нагреватель 12 в

Содержание

Индукционный нагреватель своими руками: схема и этапы сборки

Самодельный индукционный нагреватель

Электрическая энергия обходится сегодня достаточно дорого, однако работающее на этом ресурсе отопительное оборудование не теряет популярности.

Это объясняется тем, что электроотопление является наиболее удобным способом обогреть жилище.

Особый интерес пользователей вызывают приборы, работающие на принципе электромагнитной индукции.

Главным образом потому, что такое устройство легко можно собрать самостоятельно. В этой статье мы поговорим об особенностях этих агрегатов, изучим их сильные и слабые стороны, а также научимся делать индукционный нагреватель своими руками.

Принцип работы

Работа всех электронагревателей, как обычных, так и индукционных, основана на одном и том же принципе: при пропускании электрического тока через некий проводник последний начнет нагреваться.

Количество выделяемого за единицу времени тепла зависит от силы тока и величины сопротивления данного проводника – чем больше эти показатели, тем сильнее будет греться материал.

Весь вопрос в том, каким образом вызвать протекание электротока? Можно подсоединить проводник непосредственно к источнику электрической энергии, что мы и делаем, втыкая в розетку шнур от электрочайника, масляного обогревателя или, к примеру, бойлера. Но можно применить и другой способ: как оказалось, протекание электротока можно спровоцировать воздействием на проводник переменного (именно переменного!) магнитного поля. Это явление, открытое в 1831-м году М. Фарадеем, получило название электромагнитной индукции.

Тут есть одна хитрость: магнитное поле может быть и постоянным, но тогда положение находящегося в нем проводника нужно постоянно менять. При этом будет меняться количество проходящих через проводник силовых линий и их направление относительно него. Проще всего проводник в поле вращать, что и делается в современных электрогенераторах.

Принцип индукционного нагрева

Принцип электромагнитной индукции

Но можно менять и параметры самого поля. С постоянным магнитом такой фокус, конечно, не пройдет, а вот с электромагнитом – вполне. Работа электромагнита, кто забыл, основана на обратном эффекте: протекающий через проводник переменный ток генерирует вокруг него магнитное поле, параметры которого (полярность и напряженность) зависят от направления тока и его величины. Для более ощутимого эффекта провод можно уложить в виде катушки.

Таким образом, меняя параметры электротока в электромагните, мы будем менять все параметры наводимого им магнитного поля, вплоть до изменения местоположения полюсов на противоположное.

И тогда это магнитное поле, действительно являющееся переменным, будет наводить электроток в любом токопроводящем материале, расположенном в его пределах. И материал при этом, понятно, будет нагреваться. На этом и основан принцип работы современных индукционных нагревателей.

Нагреватель индукционныйХотите подобрать самый экономичный электрический бойлер? Тогда присмотритесь к индукционному водонагревателю. О преимуществах и недостатках прибора читайте в статье.

Решили установить электрический котел в качестве резервного теплогенератора? О том, какую модель лучше выбрать, читайте тут.

Индукционная печь – многофункциональное устройство. Ее можно приобрести в магазине, но интереснее и дешевле изготовить ее своими руками. По этой ссылке https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/pechi/indukcionnaya-svoimi-rukami.html вы найдете схему сборки прибора и узнаете об особенностях эксплуатации печи.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

У применяемых в отопительных контурах индукционных водонагревателей имеются как общие для всех электронагревателей достоинства, так и присущие только им. Начнем с первой группы:

  1. По удобству использования электронагреватели опережают даже газовое оборудование, так как обходятся без розжига. К тому же они являются намного более безопасными: владельцу можно не опасаться утечки топлива или продуктов его сгорания.
  2. Электрооборудованию не нужны дымоход и обслуживание в виде удаления нагара и копоти.
  3. КПД электронагревателя не зависит от его мощности. Его можно установить на самый минимум, и при этом КПД агрегата останется на уровне 99%, в то время как КПД газового или твердотопливного котла в таких условиях окажется значительно ниже паспортного.
  4. При наличии электрического теплогенератора система отопления может работать в самом низкотемпературном режиме, что весьма актуально в периоды межсезонья. В случае применения газового или твердотопливного котла падение температуры «обратки» ниже 50 градусов не допускается, так как при этом на теплообменнике образуется конденсат (при использовании твердого топлива он содержит кислоту).
  5. Ну и последнее: при использовании электрообогрева можно обойтись без жидкостного теплоносителя, правда, к индукционным нагревателям это не относится.
Самодельный нагреватель

Простой индукционный нагреватель

Перейдем к достоинствам непосредственно «индукционников»:

  1. Площадь контакта теплоносителя с горячей поверхностью в индукционных нагревателях в тысячи раз больше, чем в приборах с трубчатыми электронагревателями. Поэтому среда прогревается гораздо быстрее.
  2. Все элементы «индукционника» монтируются только снаружи, без каких-либо врезок. Соответственно, и протечки полностью исключаются.
  3. Поскольку нагрев осуществляется бесконтактным способом, нагреватель индукционного типа может работать с абсолютно любым теплоносителем, включая все виды антифризов (для ТЭНового электрокотла понадобился бы специальный). При этом вода может содержать сравнительно большое количество солей жесткости – переменное магнитное поле препятствует образованию накипи на стенках теплообменника.

На всякую бочку меда, как известно, найдется своя ложка дегтя. Здесь без этого тоже не обошлось: мало того, что сама по себе электроэнергия стоит достаточно дорого, так еще и индукционные нагреватели относятся к наиболее дорогому типу электроотопительного оборудования.

Индукционный нагреватель своими руками – схема конструкции

Простота конструкции – одно из достоинств индукционного нагревателя. Внутри круглого экранированного корпуса расположена катушка, на языке физиков именуема индуктором. Она подключается к источнику переменного тока. Внутри катушки расположен отрезок стальной трубы, заканчивающийся двумя патрубками. Последние позволяют присоединить нагреватель к системе отопления.

Таким образом, после подсоединения через трубу будет следовать теплоноситель, при этом она будет нагреваться под воздействием генерируемого катушкой переменного поля. От контакта с трубой, соответственно, будет греться и теплоноситель.

Схема сборки нагревателя

Схема индукционного нагревателя

В некоторых моделях индукционных нагревателей катушка подсоединяется непосредственно к электросети, вследствие чего создаваемое ею магнитное поле меняет полярность с частотой 50 Гц.

Но существует и более производительная схема подключения. Она отличается от только что описанной наличием преобразователя, увеличивающего частоту колебания подаваемого на катушку тока с 50 Гц до нескольких десятков килогерц. Такой преобразователь называют инвертором. Он состоит из трех модулей:

  1. Выпрямитель, представляющий собой обычный диодный мост.
  2. Собственно, инвертор. Главные герои – пара т.н. ключевых транзисторов, которые могут очень быстро переключаться.
  3. Схема управления, которая «дирижирует» ключевыми транзисторами.

Несложно заметить, что происходящие внутри нагревателя процессы весьма сходны с работой понижающего трансформатора, только в данном случае вторичная обмотка является короткозамкнутой и располагается внутри первичной.

Другое отличие состоит в том, что в случае с трансформатором нагрев является побочным эффектом, который стараются предотвратить (например, набирают магнитопровод из отдельных изолированных пластин).

Как сделать индукционный нагреватель самому?

Простейший индукционный нагреватель своими руками делается так:

Конструкция самодельного нагревателя

  1. На один конец отрезка толстостенной полипропиленовой трубы необходимо наварить муфту, предварительно закрепив на торце трубы капроновую мелкоячеистую сетку.
  2. Перевернув трубу сеткой вниз, необходимо заполнить ее рубленой нержавеющей проволокой диаметром 5 – 7 мм (длина обрезков – около 5 см).
  3. Свободный конец трубы также нужно закрыть с помощью муфты и сетки. Благодаря этому стальная засыпка, играющая роль сердечника, будет удерживаться внутри.
  4. С наружной стороны в каждую муфту вваривается переходник на нужный диаметр (соответствует диаметру отопительного контура.).
  5. На трубу следует намотать 90 витков медного провода.
  6. Получившуюся катушку нужно подключить к инвертору от самого дешевого сварочного аппарата, рассчитанный на ток сварки до 20А и оснащенный функцией его плавной настройки.
  7. Остается подсоединить нагреватель к системе отопления, заполнить ее теплоносителем и подать ток на катушку.

Для удобства обслуживания на входе и выходе из нагревателя можно установить шаровые краны – это даст возможность демонтировать устройство без дренирования отопительного контура.

Чтобы избежать разрыва системы из-за перегрева теплоносителя, с одной стороны к нагревателю через тройник следует подсоединить предохранительный клапан.

При наличии 3-фазной сети нагреватель можно усовершенствовать, установив вместо одной катушки три.

Полезные советы по безопасности

Несколько рекомендаций помогут избежать аварийных ситуаций:

  1. Индукционные нагреватели допускается применять только в системах с принудительной циркуляцией. Тепло вырабатывается довольно интенсивно, поэтому при естественной циркуляции, тем более с учетом значительного гидравлического сопротивления сердечника из рубленой проволоки, возможен перегрев теплоносителя.
  2. Не следует пренебрегать предохранительным клапаном. Он должен быть смонтирован либо на нагревателе, как было рассказано выше, либо в другом месте системы. Очевидно, что при выходе циркуляционного насоса из строя перегрева теплоносителя избежать не удастся, а при отсутствии предохранительного клапана такое явление приведет к разрыву системы.
  3. Подключать нагреватель следует через УЗО. Желательно, также, дооборудовать систему отопления термостатом.

Часто умельцы помещают самодельный индукционный нагреватель в утепленный металлический корпус. В таком случае он должен быть заземлен.

Из-за отсутствия у самодельного «индукционника» полноценного экранирования его следует размещать не ближе 80-ти см от потолка или пола. Расстояние между прибором и стеной должно составлять не менее 30 см.

Помните, что переменное электромагнитное поле существует не только внутри катушки, но и снаружи, поэтому оно может нагревать любые находящиеся рядом металлические предметы. Например, застежки или пуговицы на одежде пользователя.

Индукционный отопительТехнология индукционного нагрева нашла широкое применение в промышленности и стала проникать в бытовую сферу. Индукционные котлы отопления привлекают своей экономичностью и простотой конструкции. Читайте об устройстве прибора и смотрите примеры самодельных конструкций.

О видах чугунных отопительных печей и вариантах их установки вы узнаете в этом материале.

Видео на тему

Индукционный нагреватель металла

Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель позволяет нагреть металл вплоть до красноты, даже не прикасаясь к нему. Основой такого нагревателя является катушка, в которой создаётся поле высокой частоты, которое и действует на помещённый внутрь металлический объект. В металле наводится ток высокой плотности, который заставляет металл нагреваться. Таким образом, для создания индукционного нагревателя понадобится схема, генерирующая высокочастотные колебания и сама катушка.

Схема


Индукционный нагреватель металла
Выше представлена схема универсального ZVS-драйвера, основой которого являются мощные полевые транзисторы. Лучше всего применить IRFP260, рассчитанные на ток более 40 А, но если достать такие не удаётся, можно применить IRFP250, они так же подходят для этой схемы. D1 и D2 – стабилитроны, можно применить любые, на напряжение от 12 до 16 вольт. D3 и D4, ультрабыстрые диоды, можно применить, например, SF18 или UF4007. Резисторы R3 и R4 желательно взять мощностью 3-5 ватт, иначе возможен их нагрев. L1 – катушка индуктивности, можно брать в пределах 10-200 мкГн. Она должна быть намотана достаточно толстым медным проводом, иначе не избежать её нагрева. Изготовить её самим очень просто – достаточно намотать 20-30 витков провода сечением 0,7-1 мм на любом ферритовом колечке. Особое внимание стоит уделить конденсатору С1 – он должен быть рассчитан на напряжение минимум 250 вольт. Ёмкость может варьироваться от 0,250 до 1 мкФ. Через этот конденсатор будет протекать большой ток, поэтому он должен быть массивным, иначе не избежать его нагрева. L2 и L3 – это та самая катушка, внутрь которой помещается нагреваемый предмет. Она представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра. На катушке необходимо сделать отвод от середины и подключить его к катушке L1.
Индукционный нагреватель металла

Сборка схемы нагревателя


Схема собирается на кусочке текстолита размерами 60х40 мм. Рисунок печатной платы полностью готов к печати и отзеркаливать его не нужно. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.
Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель металла
После сверления отверстий плату обязательно нужно залудить толстым слоем припоя для лучшей проводимости дорожек, ведь через них будут протекать большие токи. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали, диоды, стабилитроны и резисторы на 10 кОм. Мощные резисторы на 470 Ом для экономии места устанавливаются на плату стоя. Для подключения проводов питания можно использовать клеммник, место под него на плате предусмотрено. После запаивания всех деталей нужно смыть остатки флюса и проверить соседние дорожки на замыкание.
Индукционный нагреватель металла

Изготовление индукционной катушки


Катушка представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра, оправка обязательно должна быть диэлектрической. Если провод хорошо держит форму, можно и вовсе обойтись без неё. Я использовал обычный провод 1,5 мм и намотал его на отрезок пластиковой трубы. Для скрепления витков хорошо подходит изолента.
Индукционный нагреватель металла
От середины катушки делается отвод, можно просто снять изоляцию с провода и подпаять туда третий провод, как я и сделал. Все провода должны иметь большое сечение, чтобы избежать лишних потерь.
Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель металла

Первый запуск и испытания нагревателя


Напряжение питания схемы лежит в пределах 12-35 вольт. Чем больше напряжение, тем сильнее нагревается металлический объект. Но вместе с этим и возрастает тепловыделение на транзисторах – если при питании 12 вольт они почти не нагреваются, то при 30-ти вольтах им уже может потребоваться радиатор с активным охлаждением. Следует так же следить за конденсатором С1 – если он ощутимо нагревается, значит следует взять более высоковольтный, или собрать батарею из нескольких конденсаторов. При первом запуске понадобится амперметр, включенный в разрыв одного из питающих проводов. На холостом ходу, т.е. при отсутствии металлического объекта внутри катушки, схема потребляет около 0,5 ампер. Если ток в норме, можно помещать металлический объект внутрь катушки и смотреть, как он нагревается буквально на глазах. Удачной сборки.
Индукционный нагреватель металла

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками — схемы, теория, реализация

Индуктор

Важная часть индукционной печи – ее нагревательная катушка, индуктор. Для самодельных печей на мощность до 3 кВт пойдет индуктор из нагой медной трубки поперечником 10 мм либо медной же нагой шины сечением более 10 кв. мм. Внутренний поперечник индуктора – 80-150 мм, количество витков – 8-10.

Витки не должны соприкасаться, расстояние меж ними – 5-7 мм. Также никакая часть индуктора не должна касаться его экрана; малый зазор – 50 мм. Потому для прохождения выводов катушки к генератору необходимо предугадать окно в экране, не мешающее его снимать/ставить.

Индукторы промышленных печей охлаждают водой либо антифризом, но на мощности до 3 кВт описанный чуть повыше индуктор при работе его в продолжении до 20-30 мин принудительного остывания не просит. Но он сам при всем этом очень греется, а окалина на меди резко понижает КПД печи прямо до утраты ею работоспособности. Сделать самому индуктор с жидкостным остыванием нереально, потому его придется временами поменять. Использовать принудительное воздушное остывание нельзя: пластмассовый либо железный корпус вентилятора поблизости катушки «притянут» к для себя ЭМП, перегреются, а КПД печи свалится.

Примечание: для сопоставления – индуктор для плавильной печи на 150 кг стали согнут из медной трубы 40 мм внешним поперечником и 30 внутренним. Число витков – 7, поперечник катушки по снутри 400 мм, высота тоже 400 мм. Для его раскачки на нулевой моде необходимо 15-20 кВт при наличии замкнутого контура остывания дистиллированной водой.

Генератор

2-ая основная часть печи – генератор переменного тока. Сделать индукционную печь, не владея основами радиоэлектроники хотя бы на уровне радиолюбителя средней квалификации, не стоит и пробовать. Эксплуатировать – тоже, ведь, если печка не под компьютерным управлением, настроить ее в режим можно, только чувствуя схему.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема генератора для индукционной печи, дающая паразитное СВЧ

При выборе схемы генератора следует всячески избегать решений, дающих жесткий диапазон тока. В качестве антипримера приводим достаточно всераспространенную схему на тиристорном ключе, см. рис. выше. Доступный спецу расчет по прилагаемой к ней создателем осциллограмме указывает, что ППЭ на частотах выше 120 МГц от индуктора, запитанного таким макаром, превосходит 1 Вт/кв. м. на расстоянии 2,5 м от установки. Убийственная простота, ничего не скажешь.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема лампового генератора для индукционной печи

В качестве ностальгического курьеза приводим еще схему старого лампового генератора, см. рис. справа. Такие делали русские радиолюбители еще в 50-х годах, рис. справа. Настройка в режим – воздушным конденсатором переменной емкости С, с зазором меж пластинами более 3 мм. Работает лишь на нулевой моде. Индикатор опции – неоновая лампочка Л. Особенность схемы – очень мягенький, «ламповый» диапазон излучения, так что воспользоваться этим генератором можно без особенных мер предосторожности. Но – как досадно бы это не звучало! – ламп для него на данный момент не отыщешь, а при мощности в индукторе около 500 Вт энергопотребление от сети – более 2 кВт.

Примечание: обозначенная на схеме частота 27,12 МГц не оптимальна, она выбрана из суждений электрической сопоставимости. В СССР она была свободной («мусорной») частотой, для работы на которой разрешения не требовалось, только бы устройство помех никому не давало. А вообще-то С можно перестраивать генератор в достаточно широком спектре.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Самодельная тигельная индукционная печь 50-х годов.

На последующем рис. слева – простой генератор с самовозбуждением. L2 – индуктор; L1 – катушка оборотной связи, 2 витка эмалированного провода поперечником 1,2-1,5 мм; L3 – болванка либо шихта. В качестве контурной емкости употребляется собственная емкость индуктора, потому эта схема не просит опции, она автоматом заходит в режим нулевой моды. Диапазон мягенький, но при неверной фазировке L1 одномоментно сгорает транзистор, т.к. он оказывается в активном режиме с КЗ по неизменному току в цепи коллектора.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема простого генератора для индукционной печи

Также транзистор может сгореть просто от конфигурации внешней температуры либо саморазогрева кристалла – каких-то мер по стабилизации его режима не предвидено. В общем, если у вас залежались кое-где старенькые КТ825 либо им подобные, то начинать опыты по индукционному нагреву можно с этой схемки. Транзистор должен быть установлен на радиатор площадью более 400 кв. см. с обдувом от компьютерного либо ему подобного вентилятора. Регулировка можности в индукторе, до 0,3 кВт – конфигурацией напряжения питания в границах 6-24 В. Его источник должен обеспечивать ток более 25 А. Мощность рассеивания резисторов базисного делителя напряжения более 5 Вт.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Генератор-мультивибратор для индукционной печи

Схема на след. рис. справа – мультивибратор с индуктивной нагрузкой на массивных полевых тразисторах (450 B Uk, более 25 A Ik). Благодаря применению емкости в цепи колебательного контура дает достаточно мягенький диапазон, но внемодовый, потому подходящ для разогрева деталей до 1 кг для закалки/отпуска. Главный недочет схемы – накладность компонент, массивных полевиков и быстродействующих (граничная частота более 200 кГц) высоковольтных диодов в их базисных цепях. Биполярные массивные транзисторы в этой схеме не работают, перенагреваются и сгорают. Радиатор тут таковой же, как и в прошлом случае, но обдува уже не надо.

Последующая схема уже претендует на звание универсальной, мощностью до 1 кВт. Это – двухтактный генератор с независящим возбуждением и мостовым включением индуктора. Позволяет работать на 2-3 моде либо в режиме поверхностного нагрева; частота регулируется переменным резистором R2, а спектры частот переключаются конденсаторами С1 и С2, от 10 кГц до 10 МГц. Для первого спектра (10-30 кГц) емкость конденсаторов С4-С7 должна быть увеличена до 6,8 мкФ.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема универсального генератора для индукционной печи

Трансформатор меж каскадами – на ферритовом кольце с площадью сечения магнитопровода от 2 кв. см. Обмотки – из эмалированного провода 0,8-1,2 мм. Радиатор транзисторов – 400 кв. см. на четырех с обдувом. Ток в индукторе фактически синусоидальный, потому диапазон излучения мягенький и на всех рабочих частотах дополнительных мер защиты не требуется, при условии работы до 30 мин в денек через 2 денька на 3-й.

Видео: самодельный индукционный нагреватель в работе

Индукционные котлы

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Индукционные водогрейные котлы, вне сомнения, вытеснят бойлеры с ТЭНами всюду, где электричество обходится дешевле других видов горючего. Но их бесспорные плюсы породили и массу самоделок, от которых у спеца другой раз практически волосы стоймя встают.

Скажем, такая конструкция: пропиленовую трубу с проточной водой окружает индуктор, а он запитан от сварочного ВЧ-инвертора на 15-25 А. Вариант – из теплостойкого пластика делают пустотелый бублик (тор), по патрубкам пропускают через него воду, а для нагрева обкручивают шиной, образующий свернутый в кольцо индуктор.

ЭМП передаст свою энергию воде отлично; та обладает хороший электропроводностью и аномально высочайшей (80) диэлектрической проницаемостью. Вспомните, как стреляют в микроволновке оставшиеся на посуде капельки воды.

Но, во-1-х, для настоящего подогрева квартиры либо личного дома зимой необходимо более 20 кВт тепла, при кропотливом утеплении снаружи. 25 А при 220 В дают всего 5,5 кВт (а сколько это электричество стоит по нашим тарифам?) при 100% КПД. Хорошо, пусть мы в Финляндии, где электричество дешевле газа. Но предел употребления на жилище – все равно 10 кВт, а за перебор необходимо платить по увеличенному тарифу. И квартирная проводка 20 кВт не выдержит, необходимо тянуть отдельный фидер от подстанции. Во что такая работа обойдется? Если еще электрикам далековато до перебора мощности по району и они ее разрешат.

Потом, сам теплообменник. Он должен быть либо железным мощным, тогда будет действовать только индукционный нагрев металла, либо из пластика с низкими диэлектрическими потерями (пропилен, меж иным, к таким не относится, годится только дорогой фторопласт), тогда вода конкретно всосет энергию ЭМП. Но в любом случае выходит, что индуктор греет весь объем теплообменника, а воде тепло дает только внутренняя его поверхность.

В конечном итоге, ценой огромных трудов с риском для здоровья, получаем бойлер с КПД пещерного костра.

Индукционный котел отопления промышленного производства устроен совершенно по-иному: просто, но в домашних критериях неосуществимо, см. рис. справа:

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема индукционного водогрейного котла

  • Мощный медный индуктор подключается конкретно к сети.
  • Его ЭМП греет также мощный железный лабиринт-теплообменник из ферромагнитного металла.
  • Лабиринт сразу изолирует индуктор от воды.
 

Стоит таковой бойлер в пару раз дороже обыденного с ТЭНом, и подходящ для установки лишь на пластмассовые трубы, но взамен дает массу выгод:

  1. Никогда не сгорает – в нем нет раскаленной электроспирали.
  2. Мощный лабиринт накрепко экранирует индуктор: ППЭ в конкретной близости от 30 кВт индукционного бойлера – ноль.
  3. КПД – более чем 99,5%
  4. Полностью неопасен: собственная неизменная времени обладающей большой индуктивностью катушки – более 0,5 с, что в 10-30 раз больше времени срабатывания УЗО либо автомата. Его еще ускоряет «отдача» от переходного процесса при пробое индуктивности на корпус.
  5. Сам же пробой вследствие «дубовости» конструкции только маловероятен.
  6. Не просит отдельного заземления.
  7. Безразличен к удару молнии; спалить громоздкую катушку ей не под силу.
  8. Большая поверхность лабиринта обеспечивает действенный термообмен при наименьшем температурном градиенте, что практически исключает образование накипи.
  9. Большущая долговечность и простота использования: индукционный бойлер вместе с гидромагнитной системой (ГМС) и фильтром-отстойником работает без обслуживания более 30 лет.
 

О самодельных котлах для ГВС

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема индукционного водонагревателя для ГВС

Тут на рис. приведена схема маломощного индукционного нагревателя для систем ГВС с накопительным баком. В ее базе – хоть какой силовой трансформатор на 0,5-1,5 кВт с первичной обмоткой на 220 В. Прекрасно подходят сдвоенные трансформаторы от старенькых ламповых цветных телевизоров – «гробов» на двухстержневом магнитопроводе типа ПЛ.

Вторичную обмотку с таких снимают, первичку перематывают на один стержень, увеличив количество ее витков для работы в режиме, близком к КЗ (недлинному замыканию) по вторичке. Сама же вторичная обмотка – вода в U-образном колене из трубы, обхватывающем другой стержень. Пластмассовая труба либо железная – на промчастоте все равно, но железная должна быть изолирована от остальной системы диэлектрическими вставками, как показано на рис, чтоб вторичный ток замыкался только через воду.

В любом случае такая водогрейка небезопасна: вероятная протечка соседствует с обмоткой под сетевым напряжением. Если уж идти на таковой риск, то в магнитопроводе необходимо насверлить отверстие под болт-заземлитель, и сначала наглухо, в грунт, заземлить трансформатор и бак металлической шиной более 1,5 кв. см. (не кв. мм!).

Дальше трансформатор (он должен размещаться конкретно под баком), с присоединенным к нему сетевым проводом в двойной изоляции, заземлителем и водогрейным витком заливают в одну «куклу» силиконовым герметиком, как моторчик помпы аквариумного фильтра. В конце концов, очень лучше весь агрегат подключить к сети через быстродействующее электрическое УЗО.

Видео: «индукционный» котел на базе бытовой плитки

Индуктор на кухне

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Варочная индукционная плита

Индукционные варочные поверхности для кухни стали уже обычными, см. рис. По принципу деяния это та же индукционная печка, исключительно в роли короткозамкнутой вторичной обмотки выступает днище хоть какой железной варочной посудины, см. рис. справа, а не только лишь из ферромагнитного материала, как нередко не знаючи пишут. Просто дюралевая посуда выходит из потребления; врачи обосновали, что свободный алюминий – канцероген, а медная и оловянная издавна уже не в ходу из-за токсичности.

Бытовая индукционная плитка – порождение века больших технологий, хотя мысль ее зародилась сразу с индукционными плавильными печами. Во-1-х, для изоляции индуктора от стряпни пригодился крепкий, стойкий, гигиеничный и свободно пропускающий ЭМП диэлектрик. Подходящие стеклокерамические композиты появились в производстве сравнимо не так давно, и на долю верхней пластинки плиты приходится большая толика ее цены.

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Схема кухонной индукционной плиты

Потом, все варочные посудины различные, а их содержимое изменяет их электронные характеристики, и режимы изготовления блюд тоже различные. Усмотрительным подкручиванием ручек до подходящей моды здесь и спец не обойдется, нужен высокопроизводительный микроконтроллер. В конце концов, ток в индукторе должен быть по санитарным требованиям незапятанной синусоидой, а его величина и частота должны сложным образом изменяться сообразно степени готовности блюда. Другими словами, генератор должен быть с цифровым формированием выходного тока, управляемым тем микроконтроллером.

Делать кухонную индукционную плиту самому нет смысла: на одни только электрические составляющие по розничным ценам средств уйдет больше, чем на готовую неплохую плитку. И управлять этими устройствами еще пока сложно: у кого есть, тот знает, сколько там кнопочек либо детекторов с надписями: «Рагу», «Жаркое» и т.п. Создатель этой статьи видал плитку, где значилось раздельно «Борщ флотский» и «Суп претаньер».

Все же, индукционные плиты имеют массу преимуществ перед иными:

  • Практически нулевая, в отличие от микроволновок, ППЭ, хоть сам на эту плитку садись.
  • Возможность программирования для изготовления самых сложных блюд.
  • Растопка шоколада, вытапливание рыбьего и птичьего жира, изготовление карамели без мельчайших признаков пригорания.
  • Высочайшая экономичность как следствие резвого нагрева и практически полного сосредоточения тепла в варочной посуде.
 

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками - схемы, теория, реализация

Разогрев варочной посуды на индукционной плите и газовой конфорке

К последнему пт: посмотрите на рис. справа, там графики разогрева стряпни на индукционной плите и газовой конфорке. Кто знаком с интегрированием, тот сходу усвоит, что индуктор на 15-20% экономичнее, а с металлическим «блином» его можно и не ассоциировать. Издержки средств на энергоэлемент при изготовлении большинства блюд для индукционной плиты сравнимы с газовой, а на тушение и варку густых супов даже меньше. Индуктор пока уступает газу только при выпечке, когда нужен равномерный прогрев со всех боков.

Видео: неудавшийся индукционный нагреватель из кухонной плиты

В заключение

Итак, индукционные электроприборы для обогрева воды и изготовления еды лучше брать готовые, дешевле и проще выйдет. А вот завести самодельную индукционную тигельную печку в домашней мастерской не помешает: станут доступными тонкие методы плавки и термической обработки металлов. Необходимо только держать в голове о ППЭ с СВЧ и строго соблюдать правила конструирования, производства и эксплуатации.

Также советуем прочитать:

Простейший индукционный нагреватель своими руками

Недавно возникла необходимость создать небольшой индукционный нагреватель своими руками. Бродя по просторам интернета, нашел несколько схем индукционных нагревателей. Многие схемы не устраивали из-за довольно сложной обвязки, некоторые не работали, но попадались и рабочие варианты.

Несколько дней назад пришел к выводу, что индукционный нагреватель можно сделать из электронного трансформатора с минимальными затратами.

Принцип индукционного нагрева заключается в воздействии на металл токами Фуко. Такой нагреватель активно применяется в самых разных сферах науки и техники. По идее токам Фуко безразличны виды и свойства металлов, поэтому индуктор может подогреть или расплавить абсолютно любой металл.

Электронный трансформатор — импульсный блок питания, на базе которого построен наш нагреватель. Это простой полумостовой инвертор, построенный на двух мощный биполярных транзисторах серии MJE13007, которые жутко перегреваются в ходе работы, поэтому им нужен очень хороший теплоотвод.

Для начала с электронного трансформатора нужно выпаять основной трансформатор. Своего рода индуктор мы изготовим на базе ферритовой чашки. Для этого берем чашку 2000НМ (размер чашки особо не важен, но желательно побольше). На каркасе мотаем 100 витков проводом 0,5 мм, с кончиков проводов снимаем лаковое покрытие и залужаем. Затем концы проводов запаиваем на место штатного импульсного трансформатора — все готово!

Получился довольно мощный самодельный индукционный нагреватель (КПД не более 65%), на основе которого, можно собрать даже небольшую индукционную печку. Если взять кусок металла и приблизить этот металл к центру катушки, то через несколько секунд металл нагреется. Таким нагревателем можно плавить провода с диаметром 1,5 мм — мне это удалось всего за 20 секунд, но при этом высоковольтные транзисторы ЭТ так нагрелись, что на них можно было яичницу жарить!

В ходе работы, возможно, будет нужда дополнительного охлаждения для теплоотводов, поскольку опыт показал, что теплоотвод попросту не успевает отводить тепло с транзисторов.

Основа работы такого инвертора довольно проста. Сама схема индукционного нагревателя удобна тем, что не требует никакой настройки (в более сложных схемах часто возникает необходимость подгонки схемы в частоту резонанса, точный расчет количества витков и диаметра провода контура, а также подсчет контурного конденсатора, а тут всего этого нет и схема работает сразу).

Напряжение сети (220 Вольт) сначала выпрямляется диодным выпрямителем, затем поступает на схему. Частоту задает динистор (диак) марки DB3. Сама схема не имеет никаких защит, только ограничивающий резистор на входе питания, который якобы должен работать в качестве сетевого предохранителя, но при малейшей проблеме в первую очередь вылетают транзисторы. Надежность схемы индукционного нагревателя можно поднять, заменив диоды в выпрямителе более мощными, добавив сетевой фильтр на вход схемы и заменив силовые транзисторы на более мощные, скажем на MJE13009.

Вообще не советую включать такой нагреватель на долгое время, если не имеется активного охлаждения, иначе каждые 5 минут будете вынуждены менять транзисторы.

Схема индукционного нагревателя. Как сделать простой индукционный нагреватель своими руками

Индукционный нагреватель – это высокая стадия эволюции электроприборов. Благодаря такому устройству можно значительно экономить потребление энергии. Тепловой генератор, используемый в этом приборе, совершенно безвреден, при работе не выделяет копоти. Например, по эффективности преобразования электрической энергии в тепловую отопительный котел (схема индукционного нагревателя приведена ниже) уступает лишь инфракрасному обогревателю. Однако в отличие от ИК-приборов, которые продаются лишь в специализированных магазинах, индукционные нагреватели можно не только купить, но и собрать своими руками.

Такие устройства бывают нескольких уровней сложности и назначения, например, для воды и металла. Их устройства, конечно, отличаются, однако принцип работы идентичный. На фото ниже изображена схема индукционного нагревателя металла, по ней достаточно легко собрать данный прибор.

схема индукционного нагревателя

Итак, в этой статье мы рассмотрим процесс сборки индукционного нагревателя из подручных средств, которые можно найти в «закромах» любого домашнего мастера.

Как работает индукционный нагреватель, сделанный своими руками?

Принцип работы самодельного нагревателя ничем не отличается от заводского прибора. То есть теплоноситель циркулирует в сердечнике, нагреваясь от его стенок или содержимого. Он разогревается благодаря вихревым токам, генерируемым обмоткой.

Важно: полимерные сердечники набивают рубленой проволокой!

В свою очередь, обмотка накручивается на тело сердечника и замыкается на источник тока высокой частоты. Именно такая энергия способна сгенерировать переменное электромагнитное поле – первопричину появления вихревых токов в неподвижном сердечнике (или его наполнителе).

Схема индукционного нагревателя воды, представленная ниже, часто используется в отопительных котлах.

схема индукционного нагревателя своими руками

В роли источника высокочастотного переменного тока может выступать обычный сварочный инвертор или более сложная система на основе трансформатора и частотного преобразователя.

Необходимо отметить, что при правильном подходе к выбору источника и формированию обмотки можно создать действительно эффективный прибор, который будет работать не хуже заводского аналога. Кстати, в его комплекте всегда есть инструкция и схема индукционного нагревателя.

Своими руками собираем индукционный прибор: важные детали

Для сбора такого нагревателя понадобятся:

  • инвертор сварочный;
  • генерирующий сварочный ток силой не менее 15 ампер, с высокочастотным типом и с плавной регулировкой.схема индукционного нагревателя металла

Именно этот прибор будет источником переменного электрического тока высокой частоты, питающего индуктор.

После этого необходимо взять медную проволоку. Намотать ее пружиной на корпус сердечника. Это устройство будет выполнять роль индуктора. Очень важно контакты проволоки соединить с клеммами инвертора, избегая спаек и скруток. Исходя из этого, отрезок данного материала, используемый для формирования сердечника, должен иметь достаточную длину. Количество витков обычно равно 50, а диаметр проволоки, как правило, равен 3 мм. Схема индукционного нагревателя показывает последовательность соединения отдельных составляющих.

Делаем сердечник

В роли сердечника выступает обычная полимерная труба, изготовленная из сшитого полиэтилена или полипропилена. Эти сорта пластмасс выдерживают максимально высокую температуру. Пропускной диаметр трубы-сердечника должен равняться 50 мм, а толщина стенок не может быть меньше 2,5-3 мм. Тогда эту деталь можно использовать в роли калибра, на который навивают медную проволоку, формируя индуктор.

Приблизительная схема индукционного нагревателя отображена на этой картинке.

схема индукционного нагревателя воды

Нагревательным элементом такого котла будет наполнитель полимерного сердечника – рубленые отрезки нержавеющей проволоки диаметром 7 мм. Причем длина их не может быть менее 5 см.

Сборка устройства на примере отопительного индукционного котла

Сам процесс сборки всех этих компонентов в единую систему выглядит следующим образом:

  • Вначале берете отрезок полимерной трубы, фиксируете его и наматываете поверх будущего сердечника 50 витков 3-миллиметровой медной проволоки.
  • Далее обрезаете торцы сердечника, оставляя по 7-10 см от края проволоки на отводы.

Важно: Схема индукционного нагревателя своими руками выполняется в несколько этапов, последовательность которых нарушать ни в коем случае нельзя. Во избежание ошибок необходимо в точности следовать инструкции.

  • На следующем этапе монтируете на нижнем отводе уголок. Причем боковое ответвление этого фитинга будет использовано в роли патрубка для обратки разводки системы. Причем на сгоне нужно установить шаровой вентиль, перекрыв который можно демонтировать сердечник без слива теплоносителя.
  • После установки нижнего фитинга заполняете сердечник рубленой проволокой, стараясь уложить ее максимально плотно. Ведь в роли водонагревателя выступает именно она.
  • Далее монтируете на верхнем патрубке тройник. Этот фитинг используют для отвода разогретого теплоносителя в напорный контур разводки. Причем отвод можно реализовать и по верхнему, и по боковому ответвлению, используя свободный патрубок тройника под монтаж предохранительного клапана. И разумеется, подключение тройника к напорной ветви разводки реализуется посредством шарового вентиля.
  • После этого можно смонтировать всю конструкцию в корпусе (металлическом или полимерном шкафу), установив в его нижней части сварочный инвертор. Причем для доступа к панели управления инвертором в корпусе шкафа вырезают особое окно.
  • Перепроверяете, соответствует ли схема индукционного нагревателя источнику.
  • Если все подключено правильно, то в финале нужно прикрепить проволоку на клеммы инвертора и залить воду в сердечник.схема простого индукционного нагревателя

Безопасность индукторных нагревателей: советы профессионалов

Изготавливая индукционный нагреватель собственными руками, необходимо побеспокоиться о безопасности устройства. Для этого требуется руководствоваться следующими правилами, повышающими уровень надежности общей системы:

  1. В верхний тройник стоит врезать предохранительный клапан, стравливающий лишнее давление. Иначе при выходе из строя циркуляционного насоса сердечник попросту лопнет под воздействием пара. Как правило, схема простого индукционного нагревателя предусматривает такие моменты.
  2. Инвертор включается в сеть только через УЗО. Это устройство срабатывает в критических ситуациях и поможет избежать короткого замыкания.
  3. Сварочный инвертор нужно заземлить, выводя кабель на особый металлический контур, смонтированный в грунте за стенами сооружения.
  4. Корпус индукционного нагревателя нужно размещать на высоте 80 см над уровнем пола. Причем расстояние до потолка должно быть не менее 70 см, а до других предметов меблировки – более 30 см.
  5. Индукционный нагреватель – это источник очень сильного электромагнитного поля, поэтому такую установку нужно держать подальше от жилых помещений и вольеров с домашними животными.

Подведение итогов

Индукционный нагреватель, изготовленный своими руками, будет работать не хуже заводского прибора. Он не уступает в производительности, эффективности и безопасности, конечно же, если были соблюдены все правила.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *