Индукционный нагреватель своими руками: расчет, сборка и применение

Содержание

Принцип функционирования прибора

Индукционная плита не сможет функционировать без трех основных компонентов, к которым относятся:

  • Индуктор.
  • Генератор.
  • Нагревательный элемент.


indukchionnyj-nagrevatel-4.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-89.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-1-1.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-3.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-4-1.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-9.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-11.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-12.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-37.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-38.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-75.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-81.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-84.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-46.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-47.jpg

Из школьной физики мы знаем, что индуктор — это простая катушка, состоящая из множества витков обычной медной проволоки. Индуктор используется для создания магнитного поля.

Еще одним устройством, необходимым для правильной работы прибора, является генератор переменного тока. Легко догадаться, что генератор используется для выработки тока со стандартной частотой 50 Гц.

Нагревательным элементом является практически любая металлическая поверхность, способная поглощать тепловое излучение, создаваемое генерацией магнитного поля.

При наличии всех этих трех элементов несложно сделать индукционный нагреватель своими руками, способный без особых проблем справиться с задачей нагрева жидкого тепла. Таким образом, индукционный нагреватель может стать инструментом для обогрева многоквартирного дома или дачи.

Принцип работы устройства очень прост: ток, получаемый от генератора, подается на катушку, которая генерирует магнитное излучение, нагревающее металлический предмет.

Виды нагревателей

Радиаторы широко распространены в нашей стране, и конкретная шкала приборов варьируется от потребителя к потребителю. Известно, что самостоятельно собрать высокотехнологичный индукционный нагреватель маловероятно, поэтому в статье предлагаются альтернативные варианты.

Самодельные устройства, такие как:

  • Печи для плавки металла.
  • Электрические плиты, используемые для приготовления пищи.
  • Устройства для нагрева теплоносителя в системе отопления.

Обратите внимание, что производство индукционных нагревателей должно осуществляться строго в соответствии со всеми стандартами и правилами, установленными национальными нормами охраны труда и техники безопасности.

Прочитайте ГОСТы и другие документы и ознакомьтесь с ПУЭ перед началом работы с прибором. Помните, что устройство, напряжение которого превышает указанное на контейнере, небезопасно и не должно использоваться.

Основной материал

Одной из самых больших проблем при изготовлении собственной индукционной плитки является выбор правильного материала. Материал, составляющий основу будущей плитки, должен соответствовать определенным критериям.

Для создания индукционной плитки используются материалы, соответствующие следующим требованиям:

  • Кондуктивные ограничения на электромагнитное излучение.
  • Полное отсутствие проводящих свойств.
  • Высокая устойчивость к высоким температурам.

Как правило, варочные панели популярных производственных марок имеют поверхности из дорогой керамики. Такой материал трудно найти самостоятельно, поэтому возникает вопрос, из чего может быть изготовлена индукционная конфорка.

Составляющие

Для устройства вам понадобятся:

1. пластиковая трубка;
2. решетка из нержавеющей стали;
3. стальная проволока;
4. медная проволока;
5. сварочный инвертор.

Схема индукционного нагревателя, созданного своими руками, будет очень простой, отсюда малый вес и компактность устройства.

Схема основана на катушке, которая будет действовать как индуктор. Он помещен в пластиковый корпус. Внутри змеевика необходимо поместить кусок стальной трубы, на которой должны быть сделаны две обоймы (входная и выходная). Они понадобятся для циркуляции воды в системе отопления. Катушка, в свою очередь, должна быть подключена к электричеству, чтобы устройство работало.

Промышленная сфера

Он используется для плавления металлов, получения определенных типов сплавов, которые затем используются в широком спектре применений. Производство металлической проволоки осуществляется путем создания сплавов.

Различные модификации индукционного нагревателя используются в автомобильной промышленности для термообработки запасных частей. Фактически, эта технология используется с той же целью в медицине, при термической обработке медицинских приборов, мебели и оборудования.

Частная

Реже, чем в других отраслях, этот тип нагревателя используется в ювелирной промышленности для производства ювелирных изделий. В большом количестве жилых домов установлены индукционные котлы отопления

Плюсы технологии

Используются во многих отраслях промышленности благодаря низкой себестоимости (в зависимости от типа и модификации) и высокой эффективности. В основном он применяется в производстве сплавов, где использование индукционного нагревателя позволяет получать сверхчистые сплавы.

Это экологически чистая технология, которая никак не загрязняет окружающую среду и дешева в производстве.

Практически любая форма возможна, что позволяет равномерно распределять тепло по всей поверхности, избегая локального перегрева.

На самом деле, если сравнивать эту технологию с аналогичными, то у нее нет недостатков. Кроме одного: необходимость соединения индуктора и заготовки. Если этого не сделать, то в большинстве случаев отопление будет недостаточным.

Описание самодельного индукционного нагревателя

Нагревательные приборы, работающие по принципу индукции, быстро набирают популярность. Это объясняется их практически бесшумной работой, эффективным нагревом окружающей среды и повышенной безопасностью по сравнению с системами на топливе.
самодельный индукционный нагреватель

Устройство самоделки

Самодельное устройство состоит из следующих частей:

  1. Нагревательный элемент. Металлическая или пластиковая трубка, спрятанная в индукторном элементе, содержит охлаждающую жидкость.
  2. Альтернатор (генератор). Устройство необходимо для усиления частот от домашней сети. Это делает их выше, чем стандартная частота 50 Гц.
  3. Индуктор. Индуктор — это цилиндрическая катушка проволоки, которая создает электромагнитное поле.

Сфера применения

Принцип индукции широко используется в таких областях человеческой деятельности:

  1. Металлургия. Эта технология используется для плавки металлических изделий.
  2. В бытовой сфере. Приготовление пищи, нагрев воды или обогрев частной собственности с помощью обогревателей.
  3. В некоторых отраслях. Этот метод используется при эксплуатации индукционных высокоскоростных нагревателей.

Преимущества самодельного устройства

Обогреватели имеют несколько важных преимуществ. К ним относятся следующие пункты:

  1. На поверхности прибора не появляется накипь, так как образование вихревых токов вызывает вибрация. Это исключает необходимость дорогостоящей очистки котла.
  2. Теплогенератор характеризуется максимальной герметичностью, даже если он изготовлен вручную. В котлах отсутствует риск утечек, поскольку теплоноситель нагревается внутри трубы, а тепловая энергия передается с помощью электромагнитного поля. В конструкции системы нет разъемных соединений.
  3. Нагревательный элемент не требует ремонта или обслуживания, поскольку представляет собой медную трубу. Для сравнения, спираль нагревательного элемента часто перегорает и требует замены.
  4. Во время работы инверторных блоков отсутствует чрезмерный шум. Устройство действительно генерирует вибрацию, но она настолько низкая по частоте, что едва заметна.
  5. Система недорога в установке и обслуживании. Обогреватель можно легко установить в доме, не затрачивая много средств.

Недостатки нагревателя

Наряду с положительными характеристиками, нагреватели индукционного типа имеют и недостатки. При размещении в непосредственной близости от оборудования они могут вызвать ожоги, поскольку нагревают не только теплоноситель, но и окружающее пространство. По сравнению с газовыми котлами, индукционные системы более дороги в эксплуатации.

Изготавливаем нагревательный элемент из трубы

Если вы плотно искали информацию на эту тему, то, скорее всего, наткнулись на этот проект, потому что мастер опубликовал его монтаж на популярном видеоресурсе YouTube. После этого на многих сайтах появились текстовые версии конструкции этого индуктора в виде пошаговых инструкций. Вкратце, нагреватель изготавливается следующим образом:

  1. Металлические щетки для мытья посуды (можно нарезать проволоку — пруток) заталкиваются внутрь полипропиленовой трубы диаметром 40 мм и длиной 50 см. Они должны притягиваться магнитом.
  2. Краны с резьбой для подключения к отопительной сети припаиваются к трубе.Индукция самодельного водонагревателя
  3. Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4-5 стержней текстолита. На них наматывается провод со стеклянной изоляцией сечением 1,7-2 мм², используемый при сварке трансформаторов.
  4. Нагревательная пластина снимается, а «родной» индуктор плоской формы удаляется. Вместо него подключается самодельный трубчатый нагреватель.

Важная деталь. Длина и сечение провода для намотки катушки должны определяться оригинальным индуктором нагревателя, чтобы соответствовать емкости полевых транзисторов в электрической цепи. Если взять больше проволоки, мощность нагрева снизится, меньшая будет перегреваться и транзисторы выйдут из строя. Как это выглядит визуально, смотрите на видео:

Как нетрудно догадаться, роль нагревательного элемента здесь играют металлические щетки в переменном магнитном поле катушки. Если включить варочную панель на максимум, пропуская при этом воду через импровизированный бойлер, то, как показали испытания устройства, она может нагреться на 15-20°C.

Поскольку мощность большинства индукционных плит находится в диапазоне 2-2,5 кВт, теплогенератор может обогреть помещение общей площадью не более 25 м². Есть способ увеличить нагрев, подключив индуктор к сварочному аппарату, но это имеет свои трудности:

  1. Индуктор обеспечивает постоянный ток, а вам нужен переменный. Чтобы подключить индукционный нагреватель, необходимо разобрать машину и отметить на схеме точки, где напряжение еще не выпрямлено.
  2. Используйте проволоку большего калибра и рассчитайте количество витков. В качестве альтернативы — медный провод Ø1,5 мм в эмалевой изоляции.
  3. Необходимо организовать охлаждение компонента.

Автор демонстрирует функциональность индукционного водонагревателя в своем видео ниже. Испытания показали, что устройство требует модификации, но конечный результат, к сожалению, неизвестен. Похоже, что мастер оставил проект незавершенным.

Как собрать индукционный котел

В этом случае дешевую китайскую плиту не нужно разбирать. Идея заключается в том, чтобы сварить бак котла в соответствии с его размерами, следуя пошаговым инструкциям:

  1. Возьмите стальную профильную трубу 20 x 40 мм с толщиной стенки 2 мм и нарежьте из нее заготовки по ширине панели.
  2. Сварить трубки вместе по всей длине, соединяя меньшие стороны.
  3. Прочно приварите железные колпачки к концам сверху и снизу. Сделайте в них отверстия и установите резьбовые муфты.
  4. Приварите два угловых кронштейна с одной стороны, чтобы создать полку для индукционной плиты.
  5. Покрасьте устройство термостойкой аэрозольной эмалью. Более подробную информацию о сборке смотрите в видеоролике.

Окончательный монтаж и ввод в эксплуатацию включает в себя установку котла на стену и подключение его к системе отопления. Термостат вставляется в угловое гнездо на задней стенке резервуара и подключается к электросети. Остается только заполнить систему теплоносителем, стравить воздух и включить индукционный нагрев.

Здесь возникает та же проблема, что и в предыдущей модели. Индукционный обогрев, несомненно, будет работать, но 2,5 кВт обогреют лишь несколько небольших комнат в холодную погоду. Осенью и весной, когда температура не опускается ниже нуля, бытовой котел сможет обогреть площадь в 35-40 м². Смотрите в видео ниже, как правильно его подключить:

Схема индукционного простого нагревателя мощностью 1600 Вт

Представленная здесь схема должна рассматриваться скорее как экспериментальный вариант. Однако это вполне осуществимое решение. Основными преимуществами такой схемы являются:

  • относительная простота,
  • наличие запчастей,
  • простота сборки.

Схема индукционного нагревателя (фото ниже) работает по принципу «двойного полумоста», дополненного четырьмя силовыми транзисторами с изолированным затвором серии IGBT (STGW30NC60W). Транзисторы управляются схемой IR2153 (самозажимной полумостовой драйвер).

Схематическое изображение упрощенного маломощного индукционного нагревателя, конструкция которого подходит для использования в частных домах

Двойной полумост может обеспечить ту же мощность, что и полный мост, но полумостовой драйвер затвора проще по конструкции и поэтому легче в использовании. Мощный двойной диод, такой как STTH200L06TV1 (2x 120A), работает в антипараллельном расположении диодов.

Достаточно диодов гораздо меньшей мощности (30A). Если используются транзисторы серии IGBT со встроенными диодами (например, STGW30NC60WD), от этой опции можно отказаться.

Рабочая частота резонанса регулируется с помощью потенциометра. Наличие резонанса определяется по наибольшей яркости светодиодов.

Электронные компоненты простого индукционного нагревателя, сделанного своими руками: 1 — мощный двойной диод типа STTH200L06TV1; 2 — транзистор со встроенными диодами типа STGW30NC60WD.

Конечно, всегда есть возможность создать более сложный контроллер. В целом, автонастройка представляется оптимальным решением.

Это обычно используется в профессиональных схемах индукционных нагревателей, но нынешняя схема при такой модернизации явно теряет фактор простоты.

Регулировка частоты, катушка индуктивности, мощность

Система индукционного нагревателя позволяет регулировать частоту в диапазоне примерно от 110 до 210 кГц. Однако для работы схемы управления требуется вспомогательное напряжение 14-15 В, которое получают от небольшого адаптера (переключатель позволяет использовать коммутируемое или обычное исполнение).

Выход схемы индукционного нагревателя подключен к рабочей цепи катушки через согласующий дроссель L1 и разделительный трансформатор. Дроссель имеет 4 витка провода на сердечнике диаметром 23 см, разделительный трансформатор состоит из 12 витков двухжильного провода, намотанного на сердечнике диаметром 14 см.

Выходная мощность индукционного нагревателя с указанными выше параметрами составляет примерно 1 600 Вт. Однако не исключена возможность увеличения производительности до более высоких значений.

Экспериментальная конструкция самодельного индукционного нагревателя. Эффективность устройства достаточно высока, несмотря на низкую мощность

Рабочая катушка индукционного нагревателя изготовлена из проволоки диаметром 3,3 мм. Лучшим материалом для змеевика являются медные трубки, которые можно охлаждать с помощью простой системы водяного охлаждения. Индукционная катушка имеет:

  • 6 витков обмотки,
  • диаметр 24 мм,
  • высота 23 мм.

Характерным явлением для этого элемента схемы является то, что индуктор значительно нагревается по мере работы установки в активном режиме. Это следует учитывать при выборе материала для изготовления.

Модуль резонансного конденсатора

Резонансный конденсаторный модуль выполнен в виде батареи маленьких конденсаторов (модуль собран из 23 маленьких конденсаторов). Общая емкость батареи составляет 2,3 мкФ. Конструкция позволяет использовать конденсаторы 100 нФ (~ 275 В, полипропилен ICP, класс X2).

Этот тип конденсатора не предназначен для таких целей, как использование в цепи индукционного нагревателя. Однако этот тип конденсатора оказался вполне удовлетворительным для работы на резонансной частоте 160 кГц. Рекомендуется использовать фильтр электромагнитных помех.

Фильтр электромагнитных помех. Примерно такие же показатели рекомендуются для конструкции индукционного нагревателя для минимизации шума

Можно заменить регулируемый трансформатор схемой плавного пуска. Например, можно порекомендовать простую схему ограничения тока:

  • обогреватели,
  • галогенные лампы,
  • другие приборы,

ок. 1 кВт, подключается последовательно с индукционным нагревателем при первоначальном вводе в эксплуатацию.

Предупреждение о мерах безопасности

При конструировании индукционного нагревателя по приведенной схеме важно помнить, что цепь индукционного нагревателя электрически связана с источником питания и находится под высоким напряжением. Настоятельно рекомендуется использовать в конструкции изолированный потенциометр.

Высокочастотное электромагнитное поле несет в себе вредный потенциал, который может повредить электронные устройства и носители информации. Представленная схема, благодаря своей простой реализации, генерирует значительные электромагнитные помехи. Этот фактор может привести к различным случайным последствиям:

  • поражение электрическим током
  • ожоги,
  • огонь.

Поэтому перед тем, как решиться на строительство и эксперименты с индукционным нагревателем, необходимо обеспечить полную безопасность для конечного пользователя и окружающих.

Видео: индукционный нагреватель сварочным инвертором

Видео выше — это демонстрация работы устройства для нагрева металла. Это устройство было создано путем переделки сварочного инвертора и, как отмечает автор, работает достаточно эффективно:

Заключительный штрих

Итак, построить индукционный нагреватель своими руками для плавки металла в домашних условиях — идея не фантастическая, но вполне осуществимая. Если у кого-то есть желание, наличие соответствующей информации и компонентов, то вполне возможно собрать работающий обогреватель.

Пошаговое руководство по изготовлению нагревателя

Вся работа по изготовлению индукционного нагревателя делится на несколько этапов, на каждом из которых обрабатывается одна из основных частей.

Далее мы подробно расскажем, как собрать индукционный нагреватель для автомастерской своими руками, используя все вышеперечисленные наборы.

Что понадобится

В работе придется использовать довольно много инструментов, которые, впрочем, легко найдет любой мастер-кустарь. Некоторые специфические элементы, возможно, придется приобретать в специализированных строительных и электротехнических магазинах.

  • Паяльная станция.
  • Паяльник.
  • Текстолит.
  • Небольшая дрель.
  • Радиокомпоненты.
  • Термопаста.
  • Химикаты для изготовления текстолитовой плиты.

Как уже упоминалось выше, все товары из приведенного списка легко доступны в специализированных супермаркетах.

indukchionnyj-nagrevatel-100.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-88.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-93.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-94.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-96.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-95.jpg

Изготовление катушки

Как упоминалось ранее, катушка изготавливается из готовой трубы определенной длины и диаметра. Чтобы сделать катушку, нужно накрутить трубку на круглый предмет диаметром пять сантиметров.

Обратите внимание, что катушка имеет ровно семь окружностей. Сверху и снизу трубки, используя паяльную станцию, установите монтажные кольца, предназначенные для теплоотводов. Такая катушка поможет собрать индукционный нагреватель своими руками.

Формирование печатной платы

На этом этапе следует уточнить, что полипропиленовые конденсаторы являются лучшим выбором для изготовления печатной платы, так как они характеризуются высоким уровнем потерь и стабильностью при высоких мощностях.

Это сделает функцию переключения индукционной плиты более стабильной. Обратите внимание, что конденсаторы должны быть установлены параллельно для создания колебательного контура.

Нагревательный элемент

Как мы уже знаем, явление нагрева поверхности металла происходит, когда собранная цепь подключена к источнику переменного тока.

Важно помнить, что при нагреве проводника необходимо предотвратить короткое замыкание, которое возникнет при соприкосновении витков катушки. Если обмотки соприкоснутся друг с другом, устройство выйдет из строя, и почти все транзисторы сразу же откажут.

Качественно изготовленная катушка обладает достаточной прочностью и жесткостью, что позволяет полностью избежать ситуаций поломки.

indukchionnyj-nagrevatel-83.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-2-1.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-10.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-22.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-34.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-36.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-73.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-13.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-16.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-6.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-43.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-44.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-48.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-50.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-51.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-52.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-53.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-57.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-58.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-62.jpg
indukchionnyj-nagrevatel-63.jpg

Простое изделие на основе сварочного инвертора

Простой, но эффективный нагреватель можно изготовить с помощью сварочного инвертора. Процесс прост:

  1. Сначала нужно взять толстостенную полимерную трубку.
  2. На конце трубы нужно установить трубу и 2 вентиля, а внутрь поместить куски стальной проволоки небольшого диаметра и размера (5 мм).
  3. Закрепите верхний клапан.
  4. Сделайте 90 витков медной проволоки, чтобы собрать индуктор.

В качестве осциллятора использовался сварочный аппарат, а в качестве нагревателя — трубка из проволоки. Машина настроена в режиме переменного тока с повышенной частотой.

Чтобы система работала правильно, остается подключить медный провод к плюсовому значению сварного шва и оценить работу конструкции.

В процессе нагрева излучается магнитное поле и нагревает проволоку с помощью вихревых токов. Это приводит к закипанию жидкости.

Экспериментальная модель нагревателя мощностью 1600 Вт

Чтобы собрать экспериментальный нагреватель мощностью 1,6 кВт, необходимо подготовить металлическую трубу с толстыми стенками. Поскольку змеевик может нагревать любой материал без особых проблем, вы можете модернизировать нагреватель.

Корпус может быть изготовлен из пластиковой трубки большего диаметра, чем нагревательный элемент. Оптимальная длина составляет 1 м, а внутреннее сечение — 50-80 мм.

Для подключения нагревателя к оборудованию необходимо установить адаптеры в верхней и нижней части корпуса. Нижняя часть закрывается сеткой, а затем внутрь корпуса помещается наполнитель из мелких металлических частиц.

Длина секций может быть отрегулирована индивидуально без существенных ограничений. Чем выше значение магнитного сопротивления стали, тем быстрее будет происходить нагрев.

Для намотки подходит изолированный медный провод с сечением 1-1,5 мм. Использование более толстой проволоки не оправдано, так как это затруднит плотное размещение катушки.

Узлы и детали теплогенератора

Устройство включает в себя:

  • Генератор переменного тока, который повышает частоту тока;
  • Индуктор, преобразующий электрическую энергию в магнитную, представляет собой катушку из медной проволоки;
  • Нагревательный элемент, обычно металлическая трубка.

Благодаря такой конструкции энергия передается практически без потерь. Коэффициент полезного действия достигает 98%.

Печь для нагрева металла

Метод индукционного нагрева используется в производстве металлов благодаря его высокой пожаробезопасности. Вы можете собрать нагреватель для обработки металлических предметов из подручных средств. Чтобы работа была выполнена, необходимо подготовиться:

  1. Аккумулятор 12 В.
  2. Медная проволока.
  3. Пленочные конденсаторы.
  4. Транзисторы и диоды.
  5. Кольца питания для персональных компьютеров.
    индукционная плита
    Индукционная печь от сварочного инвертора.

Дальнейший монтаж осуществляется в соответствии с данной инструкцией:

  1. Транзисторы установлены на теплоотводах. Во время работы устройство интенсивно нагревается, поэтому лучше подготовить большие теплоотводы.
  2. Дроссели собраны. Для их сборки используются медные провода и силовые кольца из ПК. Важно, чтобы расстояние между прядями было одинаковым на каждой секции.
  3. Конденсаторная батарея собрана. Емкость батареи должна составлять 4,7 мкФ.
  4. Происходит намотка. Диаметр медной проволоки должен составлять 2 мм. Вам нужно сделать 8 оборотов, чтобы все заготовки поместились во внутреннем пространстве.

В качестве последнего шага подключается аккумулятор. Ток регулируется во время строительства печи. Для этого просто измените количество витков.

Если планируется частое и интенсивное использование, лучше подготовить блок питания с большей мощностью.

Кроме того, необходимо предусмотреть систему теплоотвода и вентиляции, так как печь сильно нагревается во время работы.

Фото индукционных нагревателей своими руками

Установка индукционного нагревателя

Чтобы предотвратить перегрев индукционного нагревателя и деформацию пластиковой трубы, необходимо установить термостат и связать его с системой аварийного отключения.

Профессионалы используют для этой цели термостаты с реле и датчиками. Эти компоненты способны отключать контур, когда теплоноситель достигает необходимой температуры.

Способы подключения

Существует несколько способов монтажа и подключения индукционного нагревателя, рассмотрим некоторые из них.

Первый

Разрежьте проволоку на куски длиной около 5 см. Заполните сердцевину этими полосками и уплотните ее проволочной сеткой. Поместите кусок переходника от трубы, где радиатор будет подключен к отопительному прибору. Затем намотайте около 16 м провода вокруг нагревателя.

Затем сердечник подключается к нагревателю, а сам нагреватель — к инвертору. Примечание: перед тестированием убедитесь, что внутри устройства есть вода. Если вы включите его без воды, он перегреется и очень быстро расплавится.

Второй

По сравнению с первым вариантом, этот вариант намного проще, но требует дополнительных затрат. В качестве основы берется длинная труба. С его поверхности необходимо удалить около одного метра краски. После удаления краски очищенную поверхность следует покрыть 3-4 слоями электрической ткани. Затем поверх ткани наматывается медная проволока, образуя катушку.

Собранное устройство изолировано и требует только подключения к инвертору.

Проточный индукционный водонагреватель своими руками

Перед сборкой необходимо найти необходимые детали. Поэтому лучшим вариантом будет высокочастотный сварочный инвертор, который изменяет диапазон тока. Такое устройство будет стоить дешевле всего. Более дорогим вариантом может быть трехфазный трансформатор, который является источником переменного тока для индуктора водонагревателя. В этом случае следует использовать катушку в 50-90 витков, а в качестве материала взять медную проволоку диаметром 3 миллиметра и более.

В качестве сердечника может использоваться металлическая или полимерная трубка вместе с проволокой (используется в качестве нагревательного элемента). В последнем случае толщина стенок должна быть не менее 3 миллиметров, чтобы надежно выдерживать высокие температуры.

Для сборки водонагревателя вам понадобятся кусачки, отвертки, паяльник и сварочный аппарат, если используется металлическая труба.

Монтаж индукционного нагревателя воды

Индукционный нагреватель мощностью 4 кВт с руками
Существует множество возможностей для сборки устройства. Мы предлагаем вам попробовать собрать устройство в соответствии с приведенной ниже схемой:

  1. Подготовьте рабочее пространство, материалы и инструменты.
  2. Прикрепите небольшой кусок полимерной трубы (не забудьте, что минимальная толщина стенки должна составлять 3 мм).
  3. Отрежьте концы сердцевины, чтобы оставить 10 см запасной проволоки для ответвлений.
  4. Установите кронштейн на нижний изгиб. Подключите сюда обратную трубу от системы отопления (если вы используете нагреватель в качестве бойлера).
  5. Плотно уложите нарезанную проволоку вокруг трубы. Необходимо не менее 90 катушек.
  6. Установите тройник на верхнем патрубке, через который будет поступать горячая вода.
  7. Соберите защитную цепь прибора. Он может быть изготовлен из полимера или металла.
  8. Подсоедините медный провод к клеммам водонагревателя, а затем заполните сердечник водой.
  9. Проверьте работу индуктора.

Рекомендации. Желательно установить шаровые краны на всех клеммах для удобства и простоты демонтажа водонагревателя в случае поломки. Не стоит заполнять трубу кусками металла, так как это не даст желаемого эффекта. Не забудьте оставить окно в корпусе, чтобы обеспечить доступ к панели управления сварочного аппарата.

Преимущества оборудования

Индукционный обогреватель помещений имеет следующие преимущества

  • требует минимальных инвестиций;
  • имеет высокую эффективность;
  • Такое оборудование можно собрать самостоятельно в домашних условиях;
  • коэффициент полезного действия составляет почти сто процентов. Прибор почти не теряет тепло при нагревании;
  • Обычно нагревательные элементы, или бойлеры, создают накипь в системе. С этим типом нагревателя такой проблемы не существует;
  • При нагревании он не выделяет вредных веществ, что означает его экологичность;
  • В систему можно заливать не только воду, но и антифриз и масло;
    Ручной индукционный нагреватель 4 кВт

Индукционный нагреватель: принцип работы

  • не требуется постоянного обслуживания;
  • с установкой справится даже непрофессионал, а эксплуатация не требует специальных знаний;
  • котел очень хорошо защищен с точки зрения пожарной безопасности. Электрический компонент достаточно надежен и не выходит из строя;
  • Этот тип нагревателя может использоваться в комбинации с другими;
  • Он может питаться как постоянным, так и переменным током;
  • Его можно использовать в течение двадцати лет;
  • Прибор очень хорошо подходит для дачных домиков или частных зданий.

Однако, даже при таком количестве преимуществ, у котла есть и недостатки:

  1. Цена такого устройства достаточно высока. И вряд ли она окупится в течение одного-двух отопительных сезонов;
  2. существует потребность в постоянном снабжении электроэнергией;
  3. прибор весит довольно много;
  4. устанавливается только с закрытой системой отопления.

Но если вы решите заменить свою дровяную плиту или котел на обогреватель такого типа, вы сразу же избавитесь от нескольких проблем:

  • в квартире больше нет запаха гари;
  • больше никакой копоти при розжиге котла;
  • нет необходимости удалять сажу и пепел;
  • нет необходимости покупать дрова или уголь.

Особенности безопасного использования

Следует помнить, что индукционный нагреватель является электроприбором и имеет свой класс опасности. Правила, необходимые для производства этого устройства, следующие:

  1. Установите на устройство датчик температуры. Если система перегреется, сработает датчик температуры и устройство отключится;
  2. Для самодельной системы требуется отдельная электропроводка с достаточной мощностью перегрузки;
  3. Оголенные провода должны быть изолированы, чтобы защитить себя и свою семью от нежелательного поражения электрическим током;
  4. Перед включением прибора убедитесь, что в трубе есть вода. Несоблюдение этого требования может привести к повреждению нагревательного прибора;
  5. Никогда не устанавливайте прибор в квартире. Знайте о вредном воздействии электромагнитных волн;
  6. При установке индукционного котла соблюдайте ограничения по установке — 80 см от пола и 30 см от потолка;
  7. убедитесь, что котел заземлен;
  8. После установки подключите автоматический переключатель сброса. В случае перегрузки сети он отключится;
  9. Установите предохранительный клапан для снижения давления.
    Ручной индукционный нагреватель 4 кВт

Из этого нетрудно сделать вывод:

  • Эффективность нагревателя очень высока и составляет почти сто процентов;
  • Устройство используется для нагрева воды и в качестве нагревателя в бытовых системах отопления;
  • Такое устройство несложно собрать самостоятельно, так как сборка очень проста и понятна даже непрофессионалу.

Рассматривая все преимущества, не стоит забывать, что решение об установке является сугубо личным и индивидуальным. Поэтому к этому вопросу следует подойти как можно серьезнее:

  1. Помните, что это оборудование потребляет много электроэнергии;
  2. Индукционный нагреватель не является на 100% надежным с точки зрения безопасности.

Он излучает электромагнитные волны, которые вредны для живых существ. По этой причине его не следует размещать в доме, лучше выделить для него отдельное помещение.

Рекомендации по изготовлению

Сделать индукционный нагреватель своими руками, рабочая схема которого приведена ниже, будет очень просто. Работа по его изготовлению не займет много времени, а также не потребует больших финансовых вложений

Приступая к строительству устройства, необходимо обратить внимание на несколько моментов:

Конструкция устройства основана на мощном мультивибраторе.
Резистор позволяет избежать перегрева полупроводника и должен быть выбран тщательно.
Индуктор представляет собой катушку, состоящую из медной проволоки с необходимым количеством витков.

Поскольку транзисторы быстро выходят из строя из-за перегрева, их необходимо устанавливать на специально разработанные теплоотводы. Использование сварочного инвертора позволит снизить стоимость бытового прибора, но можно использовать и трехфазный трансформатор. Ниже приведена простейшая схема индукционного нагревателя металла. Собрать такое устройство своими руками можно довольно быстро.
Ручной индукционный нагреватель 4 кВт
Это трансформатор с двумя обмотками:

  • Первая цепь необходима для преобразования электричества в вихревые токи.
  • Вторая обмотка позволяет передавать преобразованную энергию на теплоноситель.

В качестве корпуса можно использовать кусок пластиковой трубы с толщиной стенки не менее трех миллиметров. В этом случае его диаметр должен быть больше по сравнению с тепловой трубой. Длина обсадной трубы определяется индивидуально, но обычно достаточно одного метра. Внутренний диаметр трубы составляет от 50 до 80 миллиметров. Затем трубка должна быть обмотана медной проволокой, а количество витков должно быть около 90.

Для установки индукционного нагрева необходимо выполнить следующие действия:

  • Полимерная трубка закреплена.
  • Концы сердечника необходимо обрезать, оставив около 10 см в запасе для изготовления отводов.
  • Если устройство должно быть установлено в бойлере, на нижнее колено необходимо установить кронштейн для подключения обратного трубопровода.
  • Предварительно нарезанная медная проволока диаметром 50 мм вставляется в трубу и затем покрывается с обеих сторон экраном.
  • Установлен защитный контур для прибора.
  • Нагреватель подключается к сети, после чего сердцевина заполняется водой.

Самостоятельная сборка печи

В интернете и журналах можно найти множество технологий и схематических описаний процесса, но при выборе стоит остановиться на той модели, которая наиболее эффективна в работе, недорога и проста в изготовлении.

Самодельные плавильные печи имеют довольно простую конструкцию и обычно состоят всего из трех основных частей, размещенных в прочном корпусе. К ним относятся:

  • высокочастотный генерирующий элемент переменного тока;
  • спиралевидная деталь из медной трубки или толстой проволоки, называемая индуктором
  • Тигель — сосуд из огнеупорного материала, в котором происходит прокаливание или плавление.

Конечно, такое оборудование не часто используется в повседневной жизни, так как не всем мастерам нужны подобные агрегаты. Но технология, используемая в этих устройствах, присутствует в бытовой технике, с которой многие люди имеют дело практически ежедневно. Сюда входят микроволновые печи, электрические духовки и индукционные варочные панели. Если у вас есть необходимые знания и навыки, вы можете сделать все виды оборудования своими руками по схемам.

В этом видео вы узнаете, из чего состоит духовка

Нагрев в этом типе технологии осуществляется за счет индукционных вихревых токов. Повышение температуры происходит мгновенно — в отличие от других подобных приборов.

Индукционные варочные панели, например, имеют коэффициент полезного действия 90%, чем не могут похвастаться газовые и электрические варочные панели — 30-40% и 55-65% соответственно. Однако у галогенных плит есть недостаток: для их использования необходимо подготовить специальную посуду.

Необходимые знания

Электромагнитные поля влияют на все живые существа. Примером может служить мясо в микроволновой печи. Поэтому стоит принять меры предосторожности. И неважно, собираете ли вы и тестируете печь или эксплуатируете ее. Существует нечто, называемое плотностью потока энергии. Это зависит от электромагнитного поля. И чем выше частота излучения, тем хуже оно для человеческого организма.

Во многих странах приняты меры безопасности, учитывающие плотность потока энергии. Существуют разработанные ограничения. Это значения 1-30 мВт на м² человеческого тела. Эти значения действительны, если воздействие не превышает одного часа в день. Кстати, установленный оцинкованный экран снижает плотность потолка в 50 раз.



Конструкция из транзисторов

Существует множество различных схем установки индукционных плавильных печей в доме. Простая и проверенная печь на полевом транзисторе собирается довольно легко, и многие умельцы, знакомые с основами радиотехники, сумеют собрать ее по схеме, показанной на рисунке. Для сборки набора требуются следующие материалы и детали:

  • два транзистора IRFZ44V;
  • один медный провод (для обмотки) в эмалевой изоляции, толщиной 1,2 и 2 мм (по одной штуке);
  • два дроссельных кольца, их можно снять со старого компьютерного блока питания;
  • один резистор 470 Ом на 1 Ватт (можно последовательно соединить два резистора по 0,5 Ватт);
  • два диода UF4007 (легко заменяются на UF4001);
  • Пленочные конденсаторы мощностью 250 Вт, один 330 нФ, четыре 220 нФ, три 1 мкФ, один 470 нФ.

Прежде чем собрать такую плиту, не забудьте об инструментах

Обратитесь к схематическому рисунку и следуйте пошаговым инструкциям, чтобы избежать ошибок и повреждения компонентов. Строительство индукционной плавильной печи своими руками происходит по следующему алгоритму:

  1. Транзисторы размещаются на довольно больших теплоотводах. Идея заключается в том, что схемы могут сильно нагреваться во время работы, поэтому важно выбрать правильный размер деталей. Все транзисторы также можно разместить на одном радиаторе, но в этом случае их необходимо изолировать от металлического контакта. В этом могут помочь пластиковые и резиновые шайбы и прокладки. Правильная распиновка транзисторов показана на рисунке.
  2. Затем сделайте дроссели, их нужно два. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 1,2 миллиметра и намотать ее на кольца, взятые из источника питания. Эти элементы содержат ферромагнитное железо в виде порошка, поэтому необходимо сделать не менее 7-15 витков, оставляя между ними небольшой зазор.
  3. Вы собираете полученные модули в одну батарею 4,6 мкФ, конденсаторы соединяются параллельно.
  4. Для намотки индуктора используется медный провод толщиной 2 мм. Его наматывают 7-8 раз вокруг любого цилиндрического предмета, диаметр которого должен соответствовать размеру тигля. Излишки проволоки отрезаются, но оставляются довольно длинные концы: они нужны для соединения с другими деталями.
  5. Все детали подключены к плате, как показано на фото.

Для питания рекомендуется использовать аккумулятор 12 В, 7,2 А/ч. Величина потребляемого тока во время работы составит 10 А, а источника питания хватит примерно на 30-50 минут.

При необходимости можно изготовить корпус устройства, для этого используются только термостойкие материалы, например, текстолит. Мощность устройства можно регулировать, просто изменяя количество витков провода на индукторе и их диаметр.

Существует несколько разновидностей индукционных печей, которые могут быть собраны

Канальная

канальный нагреватель
Одним из вариантов изготовления индукционной печи своими руками является канальная печь.

Для его изготовления можно использовать обычный сварочный трансформатор, работающий на частоте 50 Гц.

В этом случае вторичную обмотку трансформатора следует заменить кольцевым тиглем.

В такой печи можно расплавить до 300-400 г цветных металлов, при этом она будет потреблять 2-3 кВт электроэнергии. Такая печь будет иметь высокую производительность и позволит выплавлять высококачественный металл.

Основная сложность при изготовлении индукционной печи канального типа своими руками заключается в приобретении подходящего тигля.

Тигель должен быть изготовлен из материала с высокими диэлектрическими свойствами и высокой прочностью. Тигель должен быть изготовлен из материала с высокими диэлектрическими свойствами и высокой прочностью, например, из электрофарфора. Но этот материал нелегко найти и еще труднее работать с ним в домашних условиях.

Тигельная

Наиболее важными компонентами индукционной тигельной печи являются.

  • индуктор;
  • генератор питающего напряжения.

Индуктором в тигельной печи мощностью до 3 кВт может быть медная трубка или проволока диаметром 10 мм или медный стержень с поперечным сечением 10 мм². Диаметр индуктора может составлять около 100 мм. Количество витков составляет от 8 до 10.

Существует множество разновидностей индукторов. Индуктор может иметь форму восьмерки, трилистника или любую другую форму.

тигельный нагреватель
Во время работы индуктор обычно сильно нагревается. В промышленных моделях используется водяное охлаждение индуктора.

В домашних условиях использовать этот метод сложно, но индуктор может нормально работать в течение 20-30 минут, что вполне достаточно для домашнего использования.

Однако такой режим работы индуктора приводит к появлению окалины на его поверхности, что резко снижает эффективность работы печи. Поэтому необходимо время от времени заменять индуктор на новый. Некоторые эксперты советуют покрывать индукционную катушку термостойким материалом, чтобы защитить ее от перегрева.

Другим важным компонентом индукционной печи является высокочастотный генератор переменного тока. Существует несколько типов генераторов, которые следует рассмотреть:

  • Транзисторный генератор;
  • Тиристорный генератор;
  • Альтернатор с транзисторами MOSFET.

Простейший генератор переменного тока для питания индукционной катушки — это генератор с самовозбуждением с одним транзистором типа КТ825, двумя резисторами и катушкой обратной связи. Такой генератор может вырабатывать до 300 Вт мощности, а мощность генератора можно регулировать, изменяя постоянное напряжение источника питания. Источник питания должен обеспечивать ток до 25 А.

Генератор, предлагаемый для тигельной печи, содержит тиристор типа Т122-10-12, диод КН102Е, массив диодов и импульсный трансформатор. Тиристор работает в импульсном режиме.

Наш анализ схемы показал, что в такой системе существуют достаточно сильные паразитные колебания на частотах, близких к 120 МГц.

Предварительная индукционная печь

Такие сверхвысокочастотные излучения могут оказывать негативное влияние на здоровье человека. Согласно российским нормам безопасности с высокочастотными вибрациями допускается работа при плотности потока электромагнитной энергии не более 1-30 мВт/м². Для данного генератора расчеты показали, что это излучение на расстоянии 2,5 м от источника достигает 1,5 Вт/м². Это значение неприемлемо.

Схема генератора на основе MOSFET содержит четыре MOSFET типа IRF520 и IRFP450 и представляет собой push-pull генератор с независимым возбуждением и индуктором, включенным в мостовую схему. В качестве основного генератора используется схема типа IR2153. Для охлаждения транзисторов необходим радиатор площадью не менее 400 см² и обдув воздухом.
Этот генератор может выдавать мощность до 1 кВт и имеет диапазон частот от 10 кГц до 10 МГц. Это означает, что плита, использующая данный тип генератора, может работать как в режиме плавления, так и в режиме поверхностного нагрева.

Долговечная плита может работать от 10 до 20 часов на одной зарядке. При изготовлении плиты своими руками необходимо учитывать особенности конструкции, чтобы она производила максимум тепла при минимальном потреблении энергии. О том, как правильно собрать плиту, читайте на нашем сайте.

Возможно, вам будет интересно узнать о газовых обогревателях для гаража. Какой она должна быть, чтобы обеспечить тепло и безопасность, читайте в этом материале.

Индуктор

Самой важной частью индукционного нагревателя является нагревательная катушка, или индуктор. Для самодельных плит мощностью до 3 кВт индуктор изготавливается из голой медной трубки диаметром 10 мм или медной шины с сечением не менее 10 квадратных миллиметров. Внутренний диаметр индуктора составляет 80-150 мм, количество витков — 8-10. Витки не должны касаться друг друга, расстояние между ними — 5-7 мм. Кроме того, никакая часть индуктора не должна касаться его экрана; минимальное расстояние составляет 50 мм. Поэтому в экране должно быть предусмотрено окно для прохода проводов катушки к генератору, чтобы не мешать извлечению/вставке.

Индукторы промышленных печей охлаждаются водой или антифризом, но при мощности до 3 кВт описанный выше индуктор не требует принудительного охлаждения при работе до 20-30 минут. Однако она сильно нагревается, и накипь на меди быстро снижает эффективность печи вплоть до потери КПД. Невозможно сделать индуктор с жидкостным охлаждением, поэтому его придется время от времени заменять. Не используйте принудительное воздушное охлаждение: пластиковый или металлический корпус вентилятора вблизи змеевика будет «притягивать» ЭМП, перегреваться, и эффективность печи снизится.

Примечание: для сравнения, индуктор для 150-килограммовой сталеплавильной печи согнут из медной трубки с внешним диаметром 40 мм и внутренним диаметром 30 мм. Количество витков — 7, диаметр катушки с внутренней стороны — 400 мм, высота — также 400 мм. Вам потребуется 15-20 кВт, чтобы раскачать его в нулевом режиме, с замкнутым контуром охлаждения дистиллированной водой.

Генератор

Второй основной частью печи является генератор переменного тока. Сделать индукционную печь без знания основ радиоэлектроники, хотя бы на уровне среднего квалифицированного радиолюбителя, не стоит даже пытаться. Кроме того, если плита не управляется компьютером, ее можно настроить, только почувствовав контур.

Схема генератора для индукционной печи, генерирующей паразитные микроволны

Схема генератора для индукционной плиты, дающей паразитные микроволны

При выборе схемы генератора следует всячески избегать решений, дающих резкий спектр тока. В качестве примера можно привести довольно распространенную схему тиристорного переключателя, см. рисунок выше. Расчеты, доступные специалисту, на основе осциллограммы, прилагаемой автором, показывают, что SPE на частотах выше 120 МГц от индуктора, запитанного таким образом, превышает 1 Вт/кв.м на расстоянии 2,5 м от установки. Убийственная простота, это невозможно отрицать.

Схема трубчатого генератора для индукционной печи

Схема трубчатого генератора для индукционной плиты

Для любителей ностальгии приводим еще одну схему старого лампового генератора, см. фото справа. Они были изготовлены в 1950-х годах советскими радиолюбителями, показаны справа. Его режим настраивается воздушным конденсатором переменной емкости C, с зазором между пластинами не менее 3 мм. Он работает только в нулевом режиме. Индикатор настройки — неоновая лампочка L. Особенностью схемы является очень мягкий, «ламповый» спектр излучения, поэтому использовать этот генератор можно без особых мер предосторожности. Но — к сожалению! — Но — ламп накаливания для него сейчас нет, а при мощности индуктора около 500 Вт потребляемая от сети мощность составляет более 2 кВт.

Примечание: частота 27,12 МГц, показанная на схеме, не является оптимальной, она была выбрана из соображений ЭМС. В СССР это была свободная («нежелательная») частота, на которую не требовалось разрешения, если устройство никому не мешало. И действительно, C может быть настроен в довольно широком диапазоне осцилляторов.

Самодельная тигельная индукционная печь 1950-х годов.

Бытовая индукционная плита с тиглем 1950-х годов.

На рисунке слева внизу показан простейший самовозбуждающийся осциллятор. L2 — индуктор; L1 — катушка обратной связи, 2 витка эмалированного провода диаметром 1,2-1,5 мм; L3 — манекен или заряд. Собственная емкость индуктора используется в качестве емкости контура, поэтому эта схема не требует настройки, она автоматически переходит в нулевой режим. Спектр мягкий, но неправильная фазировка L1 приведет к немедленному сгоранию транзистора, поскольку он находится в активном режиме с коротким постоянным током в цепи коллектора.

Схема элементарного осциллятора для индукционной печи

Схема простого осциллятора для индукционной печи

Кроме того, транзистор может перегореть от простого изменения температуры окружающей среды или от саморазогрева кристалла — никаких средств для стабилизации его режима не предусмотрено. В общем, если у вас где-то есть старый KT825 или аналогичный, вы можете начать свои эксперименты с индукционным нагревом с помощью этой схемы. Транзистор должен быть установлен на теплоотвод площадью не менее 400 квадратных сантиметров с потоком воздуха от компьютерного вентилятора или аналогичного устройства. Можно регулировать емкость индуктора, вплоть до 0,3 кВт — изменяя напряжение питания в пределах 6-24 В. Его источник должен обеспечивать ток не менее 25 А. Мощность, рассеиваемая через резисторы делителя напряжения базы, должна быть не менее 5 Вт.

Мульти осциллятор для индукционной печи

Мультивибраторный генератор для индукционной печи

Генератор, показанный справа, представляет собой вибратор с индуктивной нагрузкой, использующий мощные FET (450 В Uk, мин. 25 A Ik). Он имеет довольно мягкий спектр из-за использования емкости в колебательном контуре, но вне режима, поэтому подходит для нагрева деталей весом до 1 кг для закалки/отверждения. Основным недостатком схемы является высокая стоимость компонентов, мощных полюсных переключателей и быстродействующих (не менее 200 кГц) высоковольтных диодов в их базовых цепях. Биполярные силовые транзисторы в этой схеме не работают, они перегреваются и сгорают. Теплоотвод здесь такой же, как и в предыдущем шасси, но его не нужно обдувать.

Следующая схема уже претендует на универсальность, до 1 кВт. Это генератор переменного тока с независимым возбуждением и индуктивным мостовым включением. Он позволяет работать в 2-3 режимах или в режиме нагрева поверхности; частота регулируется переменным резистором R2, а диапазоны частот переключаются конденсаторами C1 и C2, от 10 кГц до 10 МГц. Для первого диапазона (10-30 кГц) емкость конденсаторов C4-C7 следует увеличить до 6,8 мкФ.

Многоосцилляторная схема для индукционной печи

Схема универсального осциллятора для индукционной печи

Трансформатор между ступенями — на ферритовом кольце с площадью поперечного сечения магнитопровода 2 кв. м. Обмотки — из эмалированного провода 0,8-1,2 мм. Теплоотвод транзистора — 400 кв.см на четыре с обдувом воздухом. Ток индуктора практически синусоидальный, поэтому спектр излучения мягкий и не требуется дополнительных мер защиты на всех рабочих частотах, при условии работы до 30 мин в день, после 2 дней при 3.

С графитовыми щётками

Основной компонент этой конструкции собран с помощью графитовых щеток, а пространство между ними заполнено гранитом, измельченным до состояния порошка. Затем готовый модуль подключается к понижающему трансформатору. При работе с этим типом оборудования можно не опасаться поражения электрическим током, поскольку ему не требуется напряжение 220 В.

Технология изготовления индукционной печи из графитовых щеток:

  1. Сначала собирается коробка, для этого огнеупорный (шамотный) кирпич размером 10×10×18 см укладывается на плиту, способную выдерживать высокие температуры. Готовая коробка покрыта асбестовой плитой. Чтобы придать форму этому материалу, просто смочите его небольшим количеством воды. Размер основания напрямую зависит от мощности трансформатора, используемого в конструкции. При необходимости коробку можно заключить в стальную проволоку.
  2. Трансформатор мощностью 0,063 кВт от сварочного аппарата — хороший выбор для графитовых плит. Если он рассчитан на работу при напряжении 380 В, то в целях безопасности его можно подвергнуть обмотке, хотя многие опытные радиоинженеры считают, что без этой процедуры можно обойтись без всякого риска. Однако рекомендуется обернуть трансформатор тонким алюминием, чтобы готовое устройство не нагревалось во время работы.
  3. На дно ящика укладывается глиняная подложка для предотвращения распространения жидкого металла, после чего в ящик помещаются графитовые щетки и гранитный песок.


Основным преимуществом таких устройств является высокая температура плавления, которая может изменить физическое состояние даже палладия и платины. К недостаткам можно отнести слишком быстрый нагрев трансформатора и небольшую площадь печи, которая не позволяет расплавить более 10 г металла за один раз. Поэтому каждый мастер должен понимать, что если устройство будет использоваться для обработки больших объемов, то лучше сделать печь другой конструкции.

Плавить латунь в таких печах не рекомендуется. Этот материал имеет высокое содержание цинка, который при высоких температурах начинает выгорать и выделяет вяжущий, очень вредный дым.

Прибор на лампах

Мощная плавильная печь может быть построена с использованием электронных лампочек. Как показано на схеме, для получения высокочастотного тока пучковые трубки должны быть соединены параллельно. Вместо индуктора в нем используется медная трубка диаметром 10 мм. Кроме того, конструкция оснащена подстроечным конденсатором, позволяющим регулировать мощность печи. Для сборки требуется некоторая подготовка:

  • Четыре трубки L6, 6P3 или G807 (тетроды);
  • Подстроечный конденсатор;
  • четыре дозы по 100-1000 мкг;
  • Неоновая сигнальная лампа;
  • Четыре конденсатора емкостью 0,01 мкФ.


Для начала форме медной трубки, которая будет индуктором устройства, придается спиральная форма. Расстояние между витками должно быть не менее 5 мм, а диаметр — 8-15 см. Концы спирали обрабатываются, чтобы прикрепить ее к контуру. Толщина полученного индуктора должна быть на 10 мм больше толщины тигля (в который он помещен).

Готовый компонент помещается в корпус. Для его изготовления необходимо использовать материал, обеспечивающий электро- и теплоизоляцию начинки устройства. Затем собирается каскад из трубок, дросселей и конденсаторов, как показано на рисунке, причем последние соединяются в прямую линию.

Теперь пришло время подключить неоновый индикатор: он нужен для того, чтобы мастер знал, когда устройство готово к работе. Эта сигнальная лампочка вводится в корпус печи вместе с держателем переменного конденсатора.

Правила использования

Опытные радиотехники могут легко собрать индукционную печь своими руками, поэтому устройство будет готово довольно быстро, а мастеру захочется попробовать свое творение в действии. Стоит помнить, что при работе с самодельным устройством важно помнить о технике безопасности, то есть об основных опасностях, которые могут возникнуть при эксплуатации индукционной плиты:

  1. Жидкий металл и нагревательные элементы светильника могут вызвать серьезные ожоги.
  2. Цепи лампы состоят из высоковольтных деталей, поэтому при сборке устройства поместите его в закрытую коробку, чтобы избежать возможности случайного контакта с этими компонентами.
  3. Электромагнитное поле может воздействовать даже на то, что находится за пределами монтажной коробки. Поэтому перед включением устройства снимите все технические устройства, такие как мобильные телефоны, цифровые камеры, MP3-плееры и любые металлические украшения. Люди с кардиостимуляторами также находятся в группе риска: они никогда не должны использовать такое оборудование.

Эти печи можно использовать не только для плавки, но и для быстрого нагрева металлических предметов для формовки и лужения. Изменяя выходной сигнал устройства и параметры индуктора, можно сконфигурировать устройство для конкретного применения.

Для плавки небольшого количества железа подходят бытовые плиты; эти мощные устройства могут работать от обычных розеток. Устройство не занимает много места и может быть размещено на верстаке в мастерской или гараже. Если человек умеет читать простые электрические схемы, ему не нужно покупать такое оборудование в магазине, так как он сможет собрать небольшую плиту своими руками всего за несколько часов.

Радиолюбители уже давно обнаружили, что можно сделать индукционные плиты для плавки металла своими руками. Эти простые схемы помогут вам сделать блок tvh для домашнего использования. Однако эти схемы правильнее было бы назвать лабораторными инверторами Кухтецкого, поскольку самостоятельно собрать полноценную печь Кухтецкого такого типа просто невозможно.

Охлаждение схемы

Промышленные плавильные печи имеют систему принудительного охлаждения с использованием воды или антифриза. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях предполагает дополнительные расходы, сопоставимые по цене со стоимостью самого плавителя.

Охлаждение воздуха с помощью вентилятора возможно, если вентилятор расположен достаточно далеко. В противном случае металлическая обмотка и другие компоненты вентилятора будут служить дополнительной петлей для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность установки.

Компоненты электронных схем и лампы также могут активно нагреваться. Для их охлаждения предусмотрен теплоотвод.

Процесс сборки

Индукционная печь состоит из индуктора, который представляет собой катушку из медной трубки с водяным охлаждением, и тигля, который может быть изготовлен из керамических материалов, а иногда из стали, графита и других. В таком устройстве можно выплавлять чугун, сталь, драгоценные металлы, алюминий, медь и магний. Индукционные печи изготавливаются вручную с тиглем емкостью от нескольких килограммов до нескольких тонн. Это могут быть вакуумные, газовые, мартеновские и компрессорные печи. Печи питаются токами высокой, средней и низкой частоты.

Итак, если вас интересует индукционная печь своими руками, схема предполагает использование таких основных узлов: плавильной ванны и индукционного блока, в который входят очажный камень, индуктор и магнитопровод. Канальная печь отличается от тигельной печи тем, что электромагнитная энергия преобразуется в тепловую в тепловом канале, в котором постоянно должно присутствовать электропроводящее тело. Для первоначального запуска канальной печи в нее заливается расплавленный металл или вставляется шаблон из материала, который может быть расплавлен в печи. После завершения плавки металл полностью не сливается, остается «болото», предназначенное для заполнения теплового канала для будущего ввода в эксплуатацию. Если индукционная печь собирается своими руками, ее делают съемной, чтобы облегчить замену очага оборудования.

Мини индукционная печь ручной работы



Меры безопасности при работе

  • Основной опасностью при работе с самодельным агрегатом является опасность получения ожогов от нагретых компонентов агрегата и расплавленного металла.
  • Схема лампы содержит высоковольтные компоненты и поэтому должна быть помещена в герметичный корпус для предотвращения случайного контакта с этими компонентами.
  • Электромагнитное поле может воздействовать на объекты за пределами корпуса. Поэтому лучше носить одежду без металлических деталей и избегать работы со сложными устройствами, такими как телефоны или цифровые камеры.

Бытовая печь для плавки металла может также использоваться для быстрого нагрева металлических деталей, например, при их лужении или формовке. Производительность представленных установок может быть адаптирована к конкретной задаче путем изменения параметров индуктора и выходного сигнала генераторных установок — таким образом можно достичь максимальной эффективности.

Некоторые особенности систем индукционного отопления дома

Эффективность индукционного оборудования, как и любого электронагревательного прибора, в немалой степени зависит от того, сколько тепла выделяется на нагрев хладагента и сколько рассеивается вокруг прибора. Очевидно, что чем меньше рассеиваемая мощность, тем выше эффективность. Поэтому цена тепла, вырабатываемого индукционным нагревом, напрямую зависит от качества устройства.

Скорость, с которой нагревается теплоноситель, и, соответственно, скорость распространения тепла по дому, зависит от эффективности нагревательного элемента. Чем мощнее катушка, генерирующая электромагнитное поле, тем быстрее нагревается стальной сердечник и, соответственно, теплоноситель. Этот принцип также применим не только к индукционному водонагреву, но и ко всем электрическим нагревательным приборам. Потери тепла, например, на нагрев самого змеевика, не критичны, поскольку все тепло в любом случае остается внутри помещения, в котором установлен прибор, а не отводится через дымоход, как в случае с плитами. Однако, как упоминалось выше, необходимо убедиться, что теплоноситель всегда присутствует в системе. В противном случае возможен перегрев и даже расплавление самого нагревательного оборудования. Эта проблема особенно актуальна при установке бытового индукционного нагрева.

Несомненным преимуществом этой системы является ее долговечность. Действительно, сердечник подвержен износу, который ухудшается тем быстрее, чем агрессивнее окружающая среда и чем чаще колебания температуры. Медная обмотка имеет достаточно большой запас прочности, и в системе нет движущихся частей, подверженных механическому износу. Фактический гарантийный срок зависит от срока службы транзисторов, контролирующих ток в цепи. Обычно гарантийный срок составляет 10 лет, но на практике индуктивное оборудование может прослужить без проблем в 2-3 раза дольше.

Схема универсального генератора


Современные индукционные печи работают на более совершенных компонентах, таких как микрочипы и транзисторы. Большим успехом пользуется универсальная схема нажимного генератора мощностью до 1 кВт. Принцип работы основан на генераторе независимого возбуждения, при этом индуктор включается в мостовом режиме

Преимущества толкающих генераторов переменного тока в этой схеме:

  1. Возможность работы во 2-м и 3-м режимах в дополнение к основному режиму.
  2. Прибор имеет режим поверхностного нагрева.
  3. Диапазон регулирования 10-10000 кГц.
  4. Спектр мягкого излучения во всем диапазоне.
  5. Дополнительная защита не требуется.

Регулировка частоты осуществляется с помощью переменного резистора R2. Диапазон рабочих частот определяется конденсаторами C1 и C2. Межкаскадный согласующий трансформатор должен иметь сердечник из ферритового кольца площадью не менее 2 кв. м. Трансформатор намотан эмалированным проводом диаметром 0,8-1,2 мм. Транзисторы должны быть установлены в термоусадочной оболочке на общий радиатор площадью не менее 400 кв. см.

Канальное плавильное устройство

Индукционная плавильная печь канального типа имеет в своей конструкции электромагнитный сердечник. Принцип работы заключается в том, что через магнитопровод движется переменный магнитный поток. В жидком металлическом кольце возникает электрический ток, который нагревает заряд до заданной температуры. Эта технология используется в литейном производстве, миксерах и дозаторах пищевых продуктов. Для увеличения магнитного потока используется магнитопровод замкнутого типа, изготовленный из трансформаторной стали.

Канальные печи получили свое название благодаря наличию двух отверстий в пространстве аппарата, причем канал образует замкнутый контур. По своей конструкции устройство не может работать без петли, которая поддерживает жидкий алюминий в постоянном движении. Если не соблюдать инструкции производителя, устройство самопроизвольно отключится, прервав процесс плавления.

Жидкая бронза заливается через сифон, расположенный на торцевой стенке, добавки и шлак загружаются и удаляются через специальные отверстия. Готовый продукт выгружается через V-образное отверстие, сделанное в футеровке с помощью шаблона, который расплавляется в процессе. Обмотка и сердечник охлаждаются массой воздуха, а температура тела регулируется водой.

Достоинства плавления

Индукционный нагрев — это прямой, бесконтактный нагрев, принцип работы которого позволяет наиболее эффективно использовать выделяемое тепло. Коэффициент полезного действия (COP) этого процесса приближается к 90%. В процессе плавления жидкий металл движется термически и электродинамически, создавая однородную температуру по всему материалу.

Технологический потенциал этих устройств создает преимущества:

  • быстрое управление — сразу после включения вы можете использовать
  • высокая скорость процесса плавления;
  • можно регулировать температуру расплавленного материала;
  • зону и концентрированную энергию;
  • однородность расплавленного металла;
  • Отсутствие потери легирующих элементов;
  • Экологичность и безопасность.

Реализация в бытовых условиях

Индукционное отопление еще не достигло достаточной доли рынка из-за высокой стоимости самой системы отопления. Например, для промышленных предприятий такая система стоит до 100 000 рублей, а для жилых помещений — от 25 000 рублей и выше. Поэтому понятен интерес к схемам, позволяющим создать домашний индукционный нагреватель своими руками

На базе трансформатора

Основным компонентом системы индукционного нагрева с трансформатором будет само устройство, которое имеет первичную и вторичную обмотки. В первичной обмотке возникнут вихревые токи, которые создадут поле электромагнитной индукции. Это поле будет действовать на вторичную обмотку, которая, по сути, является индукционным нагревателем, физически реализованным в виде корпуса отопительного котла. Именно короткозамкнутая вторичная обмотка передает энергию теплоносителю.


Основными компонентами системы индукционного нагрева являются:

  • ядро;
  • обмотка;
  • Два типа изоляции — тепловая и электрическая.

Сердечник состоит из двух ферромагнитных труб разного диаметра с толщиной стенки не менее 10 мм, сваренных вместе. Вокруг внешней трубки выполнена тороидальная обмотка из медной проволоки. Следует использовать от 85 до 100 витков с регулярным шагом. Меняющийся во времени ток создает вихревые токи в замкнутом контуре, которые нагревают сердечник и, соответственно, теплоноситель, производя индукционный нагрев.

Нюансы

Самодельный индукционный нагреватель

  1. Во время экспериментов по нагреву и закалке металла температура внутри индукционной катушки может быть значительной и достигать 100 градусов Цельсия. Этот тепловой эффект может быть использован для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
  2. Схема нагревателя, рассмотренная выше (рис. 3), при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки, равной 500 Вт. Это недостаточная мощность для нагрева большого объема воды, а создание индукционной катушки большой мощности потребовало бы создания схемы, в которой пришлось бы использовать очень дорогие радиочастотные компоненты.
  3. Бюджетным решением для индукционного нагрева жидкостей является использование нескольких устройств, как описано выше, расположенных последовательно. В этом случае спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
  4. В качестве теплообменника используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. Несколько индукционных катушек нанизаны на трубку так, чтобы катушка находилась в центре и не соприкасалась с ее витками. При одновременном включении 4 таких устройств мощность нагрева составит около 2 кВт, что уже достаточно для нагрева жидкости в потоке с небольшой циркуляцией воды, до значения, позволяющего использовать данную конструкцию в горячем водоснабжении небольшого дома.
  5. Если объединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, расположенным над нагревателем, то получится бойлерная система, в которой жидкость нагревается внутри трубы из нержавеющей стали, нагретая вода поднимается вверх, а на ее место поступает более холодная жидкость.
  6. Если площадь дома значительна, количество индукционных катушек может быть увеличено до 10.
  7. Мощность такого котла можно легко регулировать, выключая и включая катушки. Чем больше секций включено одновременно, тем мощнее будет нагреватель.
  8. Для питания такого устройства потребуется мощный источник питания. Если имеется инверторный сварочный аппарат постоянного тока, на его основе можно изготовить преобразователь напряжения с требуемым выходом.
  9. Поскольку схема работает на постоянном токе, напряжение которого не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна. Самое главное — предусмотреть блок предохранителей в цепи питания генератора, который в случае короткого замыкания отключит питание цепи, тем самым исключив возможность возгорания.
  10. Таким образом можно организовать «бесплатное» отопление дома при условии установки батарей для питания индукционного оборудования, которые будут заряжаться за счет энергии солнца и ветра.
  11. Батареи должны быть соединены последовательно по 2 штуки. При этом напряжение питания такого соединения будет не менее 24 В, что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме того, последовательное соединение уменьшит ток в цепи и увеличит срок службы батарей.

Несколько слов о безопасности

Бытовые индукционные котлы обычно не оснащены системами контроля и защиты, что делает их небезопасными. Поэтому перед включением устройства убедитесь, что полость корпуса заполнена жидким хладагентом.

Если полимерный корпус нагревателя подвергается непрерывному нагреву без ванны с теплоносителем, он просто расплавится, что иногда приводит не только к деформации нагревателя, но и к его полному выходу из строя.

Как работает индукционный нагреватель
Агрегаты этого типа часто используются для накаливания и плавления металлов. Высокие температуры индукционного нагревателя требуют особой осторожности.

Также может быть опасно выпадение раскаленного металлического присадочного материала из расплавленного корпуса. В этом случае придется почти полностью разобрать прибор и изготовить для него новый нагревательный элемент.

Подключение к источнику питания должно осуществляться через отдельный кабель от распределительного щита. Разумеется, все контакты должны быть тщательно изолированы. Сварочный инвертор также должен быть заземлен, что является важным условием безопасности.

Вам понадобится кабель с минимальным сечением четыре миллиметра. Некоторые эксперты рекомендуют использовать кабель длиной шесть миллиметров. Чтобы предотвратить перегрев домашнего индукционного нагревателя из-за недостатка воды в системе, рекомендуется установить клапан сброса давления на входе в нагреватель.

Индукционный нагреватель
Индукционный нагреватель занимает относительно мало места, но его необходимо размещать на определенном расстоянии от потолка, стен, мебели и т.д.

Бытовой прибор такого типа, не оснащенный специальными средствами безопасности, является потенциально опасным объектом, требующим постоянного контроля. Поэтому стоит потратить немного больше денег, но приобрести необходимое оборудование.

Не помешает оценить стоимость, возможно, покупка готового индукционного котла обойдется не намного дороже. Промышленные агрегаты обычно оснащены всеми необходимыми средствами безопасности.

Здесь приведены особенности и пошаговая технология изготовления еще одного варианта бытового индукционного котла для системы отопления.

Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector