Индукционные нагреватели своими руками — как сделать? Простая схема и инструкция

Индукционные нагреватели работают по принципу “получение тока из магнетизма”. В специальной катушке генерируется переменное магнитное поле высокой мощности, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая разогревается вихревыми электрическими токами. В общем, принцип работы таких приборов не сложен, и при наличии небольших познаний в физике и электрике, собрать индукционный нагреватель своими руками не составит большого труда.

Самостоятельно могут быть изготовлены следующие приборы:

1. Приборы для нагрева теплоносителя в котле отопления.
2. Мини-печи для плавки металлов.
3. Плиты для приготовления пищи.

Индукционная плита своими руками, должна быть изготовлена с соблюдением всех норм и правил для эксплуатации данных приборов. Если за пределы корпуса в боковых направлениях будет выделяться опасное для человека электромагнитное излучение, то использовать такой прибор категорически запрещается.

Кроме этого большая сложность при конструировании плиты заключается в подборе материала для основания варочной поверхности, которое должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Идеально проводить электромагнитное излучение.
2. Не являться токопроводящим материалом.
3. Выдерживать высокую температурную нагрузку.

В бытовых варочных индукционных поверхностях используется дорогая керамика, при изготовлении в домашних условиях индукционной плиты, найти достойную альтернативу такому материалу – довольно сложно. Поэтому, для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Инструкция по изготовлению

Чертежи

Рисунок 1. Электрическая схема индукционного нагревателя

Рисунок 2. Устройство.

Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

• паяльник;
• припой;
• текстолитовая плата.
• мини-дрель.
• радиоэлементы.
• термопаста.
• химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

1. Для изготовления катушки, которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
4. При работе такого индукционного прибора, полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
5. Диоды, которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Нюансы

1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов, внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3), при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости, является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве теплообменника используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
6. Если площадь дома значительна, то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе, который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
10. Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома, при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

Блиц-советы

1. Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева, не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
2. Обязательно при работе с электричеством следует соблюдать правила техники безопасности, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
3. В качестве эксперимента можно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.

Как сделать индукционный нагреватель воды своими руками

Каждый владелец загородного дома или коттеджа, в первую очередь, заботится о том, чтобы в его жилище всегда было тепло и уютно.

Достичь такого комфорта помогает правильно подобранное отопительное оборудование, которое бы эффективно обогревало дом и, в тоже время, затраты на него были минимальными. На сегодняшний день наиболее эффективными отопительными системами считают те, в которых для обогрева используют электрическое оборудование. Мы предлагаем рассмотреть альтернативный вариант электрического отопления.

Современный полет технической мысли позволил создать новый вид электрического оборудования для отопления, который называется вихревой индукционный нагреватель воды. В этой статье мы попытаемся подробно рассказать о том, что собой представляет этот агрегат и какими преимуществами он обладает, а также опишем технологию его изготовления своими руками. (Об особенностях индукционного отопления Вы можете почитать эту статью).

Из чего состоит и как работает

Любой индукционный нагреватель состоит из основных трех компонентов:

• инвертор, который преобразует бытовую электроэнергию в высокочастотный ток;
• индуктор, который создает электромагнитное поле;
• нагревательный элемент, с помощью которого непосредственно нагревается вода.

Принцип же действия нагревателя этого вида заключается в последовательном взаимодействии всех его основных компонентов. Иначе говоря:

• инвертор вырабатывает высокочастотный ток и подает его непосредственно на индуктор;
• катушка из определенного количества витков медной проволоки, которая и является индуктором, создает магнитное поле, считающееся причиной появления вихревых потоков;
• нагревательный элемент, который находится внутри индуктора, под воздействием вихревых токов хорошо разогревается;
• и как следствие, теплоноситель, который находится внутри теплообменника, одновременно с ним также разогревается, и в горячем виде непосредственно передается в отопительную систему.

Как видим, принцип работы агрегата этого вида достаточно простой, поэтому, можно смело допустить предположение, что индукционный нагреватель воды обладает целым рядом достоинств.

Преимущества

К числу позитивных характеристик индукционного агрегата можно отнести следующие важные моменты:

1. Долговечность использования. Благодаря не слишком замысловатой конструкции, индукционный нагреватель можно бесперебойно использовать в течение более 30 лет
2. Экономичность. Коэффициент полезного действия агрегата этого вида приближается к 100%. Иначе говоря, все электричество полностью перерабатывается в тепловую энергию, практически без потерь.
3. Удобство. Обслуживание индукционного нагревателя не требует постоянного технического обслуживания. Достигается это благодаря тому, что электромагнитное поле, помимо создания нагрева, образует вибрации, которые не дают возможности появлению накипи на внутренних стенках теплообменника.
4. Компактность. Нагреватели этого вида имеют небольшие габаритные размеры, что способствует их установке в помещениях любого типа.
5. Бесшумность. Индукционные агрегаты, благодаря своей конструкции, функционируют достаточно тихо.
6. Экологичность. Котел этого вида не производит выброс вредных продуктов сгорания, поэтому не требуется оборудования дымохода и системы вентиляции.

По анализу отзывов, основным недостатком такого агрегата является его высокая стоимость. Но существует оптимальный выход – сконструировать индукционный нагреватель воды своими руками.

Необходимые инструменты и материалы

Надумав сделать индукционный агрегат своими руками, прежде всего, нужно приготовить все необходимые материалы и инструменты.

Их перечень выглядит следующим образом:

• кусачки;
• плоскогубцы;
• циркуляционный насос;
• нержавеющая проволока;
• медная проволока;
• отрезок трубы из пластика;
• шаровые краны и переходники;
• тиристоры.

Схема и порядок сборки

Электрическая схема индукционного нагревателя воды. (Для увеличения нажмите)Конструирование индукционного нагревателя своими руками должно происходить согласно следующим последовательным этапам:

1. Нагревательный элемент. Один из торцов пластиковой трубы фиксируется металлической сеткой. Затем нержавеющая проволока нарезается кусачками на небольшие отрезки, которые плотно помещаются внутри трубы. При этом очень важно не допускать пустот. Второй торец трубы также фиксируется металлической сеткой.
2. Индуктор. Поверх пластиковой трубы наматывается медная проволока, которая будет создавать вихревые потоки. При этом очень важно знать, что количество витков должно быть не менее 90.
3. Инвертор. Этот прибор конструируется на тиристорах, которые позволяют эффективно преобразовывать обычную электроэнергию в высокочастотный ток. Тиристорный инвертор является самым важным компонентом индукционного нагревателя. Стоит также отметить, что у тиристорного преобразователя электронное управление, которое позволяет плавно регулировать подачу тока, а также надежно защищает от аварийных ситуаций.
4. Подключение. Когда индукционный нагреватель воды полностью смонтирован, то с помощью шаровых кранов и переходников он непосредственно подключается к отопительной системе.

Придерживаясь всех указанных рекомендаций, вы без особых усилий сконструируете индукционный нагреватель своими руками.

Смотрите видео, в котором специалист подробно показывает процесс сборки индукционного нагревателя воды своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Самодельный индукционный нагреватель своими руками: схема и устройство

Принцип индукционного нагрева пришел в наш быт относительно недавно и сразу завоевал большую популярность. Причина – бесконечный поиск человеком недорогих и экономичных источников тепла для обогрева своего жилища. Многие даже решились попробовать сделать индукционный нагреватель своими руками с целью присоединить его к системе отопления частного дома. Попытаемся разобраться, что из этого получилось и оправдывают ли себя затраченные усилия и время.

Схема индукционного нагревателя

Благодаря открытию М. Фарадеем в 1831 году явления электромагнитной индукции в нашей современной жизни появилось множество устройств, нагревающих воду и другие среды. Мы каждый день пользуемся электрочайником с дисковым нагревателем, мультиваркой, индукционной варочной панелью, поскольку реализовать это открытие для быта удалось только в наше время. Ранее оно использовалось в металлургической и других отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Заводской индукционный котел использует в своей работе принцип воздействия вихревых токов на металлический сердечник, помещенный внутрь катушки. Вихревые токи Фуко имеют поверхностную природу, поэтому есть смысл задействовать в качестве сердечника полую металлическую трубу, сквозь которую протекает нагреваемый теплоноситель.

Принцип действия индукционного нагревателя

Возникновение токов обусловлено подачей на обмотку переменного электрического напряжения, вызывающего появление переменного электромагнитного поля, меняющего потенциалы 50 раз в секунду при обычной промышленной частоте 50 Гц. При этом индукционная катушка выполнена таким образом, чтобы ее можно было подключить к сети переменного тока напрямую. В промышленности для такого нагрева используют токи высокой частоты – до 1 МГц, поэтому добиться работы устройства при частоте 50 Гц достаточно непросто.

Толщина медной проволоки и количество витков обмотки, которую используют индукционные нагреватели воды, рассчитано отдельно для каждого агрегата по специальной методике под требуемую тепловую мощность. Изделие должно работать эффективно, быстро нагревать протекающую по трубе воду и при этом не перегреваться. Предприятия вкладывают немалые средства в разработку и внедрение подобных продуктов, поэтому все задачи решены успешно, а показатель КПД нагревателя составляет 98%.

Помимо высокой эффективности особо привлекает скорость, с которой происходит нагрев протекающей через сердечник среды. На рисунке представлена схема работы индукционного нагревателя, сделанного в заводских условиях. Такая схема применена в агрегатах известной торговой марки «ВИН», выпускаемых Ижевским заводом.

Схема работы нагревателя

Долговечность работы теплогенератора зависит только от герметичности корпуса и целостности изоляции витков провода, а это получается достаточно большой период, производители декларируют – до 30 лет. За все эти достоинства, которыми в действительности обладают данные аппараты, надо выложить немалые деньги, индукционный нагреватель воды – самый дорогой из всех видов отопительных электроустановок. По этой причине некоторые умельцы взялись за изготовление самодельного прибора с целью задействовать его в отоплении дома.

Самодельные индукционные котлы

Самая простая схема устройства, которую собирают, состоит из отрезка пластиковой трубы, в полость которую закладываются различные металлические элементы с целью создать сердечник. Это может быть тонкая нержавеющая проволока, скатанная шариками, нарубленная мелкими кусочками проволока – катанка диаметром 6—8 мм или даже сверло диаметром, соответствующим внутреннему размеру трубы. Снаружи к ней приклеиваются палочки из стеклотекстолита, а на них наматывается провод толщиной 1.5—1.7 мм в стеклоизоляции. Длина провода – порядка 11 м. Технологию изготовления можно изучить, просмотрев видео:

Затем самодельный индукционный нагреватель испытали, заполнив его водой и подключив к индукционной варочной панели заводского изготовления ORION мощностью 2 кВт вместо штатного индуктора. Результаты испытаний показаны на следующем видео:

Другие мастера рекомендуют в качестве источника принять сварочный инвертор небольшой мощности, подключив клеммы вторичной обмотки к выводам катушки. Если внимательно изучить проделанную автором работу, то напрашиваются выводы:

• Автор хорошо потрудился и его изделие, несомненно, работает.
• Никаких расчетов по толщине провода, числу и диаметру витков катушки не производилось. Параметры обмотки были приняты по аналогии с варочной панелью, соответственно, индукционный водонагреватель получится мощностью не выше 2 кВт.
• В лучшем случае самодельный агрегат сможет нагревать воду для двух радиаторов отопления по 1 кВт каждый, этого хватит на обогрев одной комнаты. В худшем случае нагрев будет слабым или вообще пропадет, ведь испытания проводились без протока теплоносителя.

Более точные выводы сделать трудно из-за недостатка информации о дальнейших испытаниях прибора. Другой способ, как самостоятельно организовать индукционный нагрев воды для отопления, показан на следующем видео:

Сваренный из нескольких металлических труб радиатор выполняет роль внешнего сердечника для вихревых токов, создаваемых катушкой той же индукционной варочной панели. Выводы следующие:

• Тепловая мощность получившегося отопителя не превышает электрической мощности панели.
• Количество и размер труб были выбраны случайно, но обеспечили достаточную поверхность для передачи тепла, возникающего от вихревых токов.
• Данная схема индукционного нагревателя оказалась успешной для конкретного случая, когда квартира окружена помещениями других отапливаемых квартир. Кроме того, автор не показывал работу установки в холодное время года с фиксацией температуры воздуха в комнатах.

В подтверждение сделанных выводов предлагается просмотреть видео, где автор пытался применить подобный нагреватель в условиях отдельно стоящего утепленного здания:

Заключение

Конструирование и изготовление индукционных котлов – процесс непростой и требующий серьезного подхода. Представленные примеры показывают, что на данный момент пока не удалось создать надежный и работоспособный в каждой системе отопления самодельный агрегат. Экспериментальные модели нельзя предложить домовладельцам, которые хотели бы своими руками изготовить подобный индукционный нагреватель в домашних условиях.

Хорошая статья в тему: Как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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:

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

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

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.

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.

 

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:

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.

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.

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.

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.

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.

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.