Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Индукционный котел отопления своими руками схема: Делаем индукционный котел отопления своими руками

Содержание

Индукционный котел отопления своими руками: выбор и монтаж

Электрический котел, без всякого сомнения, прекрасная альтернатива газовому или твердотопливному оборудованию. Но есть у него существенный минус – большое потребление электроэнергии. В процессе поиска способов сократить расход электричества, был изобретен индукционный котел.

Справедливости ради стоит отметить, что принцип индукционной печи был придуман довольно давно, еще в 1887 году, и применялись они только в промышленности. Развитие технологического процесса позволило создать компактные модели нового поколения, пригодные для бытового применения, например, отопления частного дома.

Устройство и принцип действия

Основной элемент индукционного котла – трансформатор с тороидальной обмоткой. Само устройство такого котла состоит из таких элементов:

  • Корпус агрегата, который изготовлен из металла.
  • Слой электрозащиты и теплоизоляции.
  • Сердечник, представляющий собой ферримагнитные трубки.

Обмотка сердечника выступает в роли первичной обмотки, а вторичной является корпус котла. В комплекте также идут:

  • Автоматические выключатели.
  • Температурный датчик, который встраивается в корпус котла.
  • Электронный терморегулятор.

В роли теплоносителя в такой системе может выступать не только обычная вода и антифриз, но и масло.

Принцип действия

В названии индукционный электрокотел, заложен принцип его действия – электромагнитная индукция. При подаче напряжения происходят следующие процессы:

  • Создается электромагнитное поле.
  • Сердечник нагревается до температуры 750 °C.
  • Теплоноситель поступает через специальные патрубки и, проходя через сердечник, нагревается, передавая затем тепло радиаторам отопления дома.

Такой способ нагрева позволяет нагреть большой объем теплоносителя за короткий отрезок времени. При этом создающиеся конвекционные потоки позволяют обходиться без циркуляционного насоса.

Совет! Отсутствие циркуляционного насоса оправдано в небольших системах отопления. При отоплении индукционным котлом двухэтажного дома, его наличие обязательно.

Преимущества и недостатки индукционных котлов

Сначала рассмотрим положительные характеристики индукционных котлов:

  • Высокий и постоянный КПД: до 99%.
  • Такой котел не нуждается в обустройстве дымохода.
  • Отсутствие подвижных и нагревательных элементов способствует высокой надежности и долговечности систем нового поколения.
  • Бесшумность работы.
  • Низкая инерционность системы позволяет экономить энергоноситель.
  • Для установки индукционного котла не требуется отдельное помещение.
  • Высокочастотная вибрация сердечника препятствует образованию накипи.
  • Доступный монтаж не требует особых знаний и навыков.
  • Высокий уровень пожаробезопасности в связи с отсутствием открытого огня и нагревательных элементов.

Как и все оборудование, индукционный котел отопления имеет не только плюсы, но и минусы, к которым относятся:

  • На первом месте, конечно же, высокая стоимость таких котлов. Более привычный электрический тэновый котел стоит в 1,5 раза дешевле.
  • Подключение производится только в закрытую систему отопления дома. При этом давление в ней нужно контролировать и держать ниже 0,3 Мпа.
  • Значительный вес при малом размере. Этот факт следует учитывать при креплении котла на стену.
  • Генерация помех во всем радиодиапазоне в радиусе нескольких метров (в зависимости от мощности котла). Такие помехи для человека абсолютно безопасны.

Совет! Основное преимущество аппаратов индукционного типа – быстрый и экономичный нагрев большого объема теплоносителя, для чего другим видам котлов понадобилось бы значительно больше времени. Именно это качество нашло свое применение в индукционных проточных водонагревателях.

Помощь в выборе котла

В связи с новизной такого оборудования, на отечественном рынке представлено всего два бренда:

  1. ВИН – производитель ООО «Альтернативная энергия». Этот вихревой нагреватель (именно так расшифровывается аббревиатура) потребляет преобразованное высокочастотное напряжение. На выходе из катушки это дает резкий скачек напряженности ЭМП и усиление поверхностных токов Фуко. Это позволяет корпусу и всем внутренним деталям, которые специально сделаны из особого ферримагнитного сплава, практически мгновенно разогреваться и передавать тепловую энергию теплоносителю. Можно сказать, что все узлы конструкции агрегата выступают как один теплообменник, это объясняет его высокую эффективность.
  2. SAV – производитель ЗАО «НПК «ИНЭРА». Этот индукционный котел состоит из короткозамкнутого лабиринта труб с теплоносителем, который выступает в роли вторичной обмотки. Переменный ток, сгенерированный в этой обмотке, дает возможность быстрого разогрева поверхности теплообменника. Благодаря разветвленному лабиринту труб в теплообменнике, теплоноситель, проходя через него, быстро нагревается, что объясняет высокий КПД этого вида котла. Благодаря закону самоиндукции, аппарат нового поколения позволяет катушке самостоятельно индуцировать необходимую реактивную мощность. Это позволяет использовать этот вид индукционных котлов в энергосетях с пониженным напряжением, что дает ощутимый результат при работе в сельской местности со слабыми электрическими подстанциями.

Все индукционные электрокотлы различаются по мощности и количества фаз подключения:

  • Однофазные: мощность 2,5–7 кВт.
  • Трехфазные: мощность 7–60 кВт.

Помимо стандартной автоматики (автоматических размыкателей), индукционный котел может комплектоваться электронным программатором. Этот прибор позволяет устанавливать режим работы котла на всю неделю, а при необходимости, осуществлять регулировку дистанционно – по GSM-каналу.

Расчет мощности котла

Чтобы рассчитать мощность системы максимально точно, необходимо приглашать специалистов. Но легко можно произвести приблизительный расчет, которого будет вполне достаточно. Для этого на каждый квадратный метр отапливаемой площади должно приходиться 60 Вт мощности котла.

Такой мощности вполне достаточно, ведь КПД очень высок и не снижается в процессе эксплуатации.

Совет! При выборе индукционного котла, необходимо уточнять толщину стенок сердечника. Оптимальная толщина – 10 мм. Такой сердечник гарантирует долгую и бесперебойную работу системы отопления дома.

Установка и подключение

Установка котлов такого типа довольно проста, но требует соблюдения определенной технологии:

  • Монтаж производится только в закрытую отопительную систему.
  • Обязательно оборудование такой системы расширительным баком типа экспанзомат.
  • Целесообразность наличия циркуляционного насоса зависит от системы наклона труб отопления дома. В некоторых случаях при соблюдении правильного уклона, можно обойтись естественной циркуляцией.
  • Необходимо выставить индукционный котел вертикально. При этом крепление к стене происходит через специальные «уши» или обычными хомутами, в зависимости от модели.
  • При этом важно выдержать свободное расстояние между котлом и стенами: по бокам – не менее 30 см, сверху и снизу – не менее 80 см.
  • Закрепляя агрегат, следует учитывать его солидный вес и выбирать для монтажа надежную несущую стену.

Подключение котла к системе отопления

Особенностью индукционного котла является тот факт, что выполнять обвязку из металлических труб нет необходимости. Можно выполнять подключение сразу металлопластиковыми или пластиковыми трубами:

  • Патрубок, расположенный в верхней части корпуса, подсоединяется к подаче горячего теплоносителя в систему отопления дома.
  • Затем к патрубку, расположенному в нижней части котла, подсоединяется труба отопления обратной подачи.
  • На отрезке не более 80 см от выходного патрубка необходимо установить группу безопасности агрегата. Набор приборов, присутствующих в этой группе стандартный для всех видов котлов: автоматический предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик.
  • После группы безопасности можно, но необязательно, сделать замыкание контура (соединение горячей подачи с обраткой). В некоторых аварийных случаях наличие малого контура предохраняет индукционный электрокотел от перегрева.
  • В любом случае установка запорной арматуры происходит после смонтированной группы безопасности.

Далее, переходим к установке вспомогательных приборов на трубу обратной подачи. На малом контуре или перед запорной арматурой на обратку последовательно монтируются следующие приборы:

  1. Расширительный бачок.
  2. Фильтр-отстойник.
  3. Бронзовый фильтр грубой очистки.
  4. Циркуляционный насос.
  5. Датчик потока. Наличие в системе этого датчика позволяет контролировать циркуляцию теплоносителя и отключать котел в случае ее прекращения.

Более детальная схема подключения содержится в прилагаемой производителем инструкции, которую необходимо изучить перед началом установочных работ.

Электрическое подключение

Выполняя электрические подключения, необходимо использовать провода указанного в инструкции сечения. Электронные системы управления подключаются при помощи специальных разъемов, идущих в комплекте с оборудованием.

Совет! Важным моментом монтажа индукционного аппарата является подключение заземления. Его необходимо выполнить отдельным проводом (оптимально шиной) и подсоединить к существующему заземлению дома.

Обслуживание индукционных котлов

Как такового обслуживания индукционный котел не требует. Единственное, что можно порекомендовать в этом вопросе, это периодически проверять надежность заземления и электрические соединения.

В заключение стоит отметить, что индукционные котлы нового поколения идеально подходят для отопления дома, где хозяева подолгу отсутствуют или бывают наездами. Экономичность, автономность и безопасность такого вида отопительного оборудования вполне оправдывают его довольно высокую стоимость. А если использовать в такой системе в качестве теплоносителя антифриз, то заморозка ей точно не грозит.

Индукционный котел отопления своими руками: как сделать?

Растущие цены на энергоносители толкают потребителей искать новые способы обогрева своих домов. Один из таких вариантов – это индукционная энергия, с помощью которой производится тепло. На сегодняшний день — это самый дешевый вариант. К тому же индукционный котел отопления своими руками сделать не проблема. То есть, выгода двойная.

Конечно, необходимость знания принципов работы индукционных котлов, их устройство и комплектация. Все это будет лежать в основе изготовления теплового агрегата. Но схема установки настолько проста, что при ее создании у потребителя не возникает сложностей. Итак, в этой статье будем говорить об индукционном котле отопления.

Устройство и принцип работы

В основе принципа действия индукционного прибора – переработка электрической энергии в тепловую. По сути, это агрегат из категории «электрические отопительные котлы». Но у него совершенно другой механизм преобразования энергии. И если в обычных электрических котлах используются ТЭНы или электроды, то в индукционном установлен трансформатор (индуктор) отсюда и само название аппарата.

Именно поэтому нагрев теплоносителя происходит гораздо быстрее. Индуктор состоит из двух обмоток: первичной и вторичной:

  • Первичная обмотка располагается внутри трансформатора. По ней протекает электрический ток, который создает вихревые электрические потоки. Они, в свою очередь, образуют электромагнитное поле, которое передает тепло обмотке вторичной.
  • Вторичная обмотка – это сам корпус индуктора. Под действием электромагнитного поля она нагревается и передает тепловую энергию теплоносителю.

Совет! Чтобы увеличить коэффициент полезного действия всей установки, рекомендуется корпус прибора утеплить. Вот почему так важно? чтобы он состоял из так называемой рубашки (двух слоев). Внутри нее и укладывается теплоизоляция. Кстати, именно с ее помощью 98% тепловой энергии уходит на обогрев теплоносителя.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что индукционный отопительный агрегат – достаточно эффективный агрегат, который обладает рядом достоинств:

  1. Небольшими габаритными размерами, а соответственно и весом.
  2. Сокращается время обогрева теплоносителя почти в два раза, если сравнивать с любыми электрическими котлами, в которых установлены ТЭНы.
  3. Магнитная индукция предотвращает появление накипи и внутри самого котла и в трубопроводах, по которым течет теплоноситель. Если вдуматься, то этот аппарат можно считать вечным. Ему не нужно обслуживание.

Самодельный индукционный котел

Как уже было сказано выше, индукционный котел своими руками собрать будет несложно. Здесь не требуется специальное образование или глубокие познания в теплотехнике. Но умение пользоваться сварочным аппаратом вам обязательно пригодиться. Ведь котел придется устанавливать в действующую отопительную систему, приваривая его к подающему и обратному контуру.

Необходимое количество материалов и схема сборки

Что потребуется, чтобы собрать индукционный котел?

  • В качестве корпуса для котла может быть использована пластиковая труба диаметром 100 мм. Толщина трубы 5 мм.
  • Из алюминиевой катанки диаметром 7 мм нарезаются кусочки длиною по 5 см. Ими будет заполняться корпус отопительного агрегата.
  • Чтобы алюминиевые куски проволоки не высыпались из трубы, необходима металлическая сетка, которая крепится к нижнему торцу будущего котла.
  • Для того чтобы котел принял законченный вид, необходимы два специальных переходника. Они устанавливаются с торцов и закрепляются там. Трубные переходники предназначены для одной цели – провести соединение с подающим и обратным трубопроводом.

Совет! Алюминиевые кусочки катанки необходимо засыпать так, чтобы они полностью заполнили все пространство трубной конструкции. То есть, последовательность сборки такова: устанавливается нижний переходник, изнутри укладывается сетка, производится заполнение алюминиевой проволокой, устанавливается верхний переходник.

Теперь необходима медная эмалированная проволока, которую накручивают на внешнюю плоскость пластиковой трубы. Количество витков приблизительно 90. Будьте внимательны при проведении этой операции.

Главное – соблюсти точные размеры пространства между витками, надо добиться того, чтобы участки проволоки не соприкасались. Все надо делать очень аккуратно. По сути, накрученная медная проволока и есть индукционная катушка, то есть, это первичная обмотка:

  • Безопасность любого агрегата – это основа его эксплуатации и обслуживания. Поэтому рекомендуется провести изоляцию самодельного индукционного котла с внешней стороны, где закреплена катушка. Для выбора изоляционного материала обратите внимание на его электро- и гидроизоляционные характеристики. Это наиважнейшие показатели при выборе.
  • Устанавливать сам индукционный прибор можно на любом участке отопительного трубопровода. Он имеет компактные размеры, так что много места занимать не будет.
  • Крепление отопительного агрегата в систему отопления производится с помощью переходников и сварочного аппарата. То есть, вырезается участок трубы, вместо которой и устанавливается котел. Обратите внимание, что диаметр переходника должен совпадать с диаметров трубы отопления.
  • А вот подключение индукционного котла к сети переменного тока можно лишь через высокочастотный трансформатор. Включать же прибор можно лишь при заполненной отопительной системе. В противном случае пластиковая труба под действием высокой тепловой энергии просто расплавиться.

Сооруженный индукционный котел отопления своими руками – это отопительный прибор, который ничего не стоит. Правда, отметим, что у этого варианта есть несколько недостатков:

  • Не очень презентабельный внешний вид.
  • Невысокая эффективность.

Наша же задача показать, как можно сделать этот агрегат своими руками, какие средства на него необходимы, сколько времени все это занимает. Конечно, существуют модели более дорогие и эффективные.

К примеру, конструкция из двух металлических труб разного диаметра, вставленных друг в друга. Но в этой статье нам важно было показать устройство индукционного котла и принцип его работы. Поэтому в качестве примера была выбрана простейшая модель.

Что мы хотели сказать этой статьей? Существует большая разновидность отопительных агрегатов, которые работают на разных видах топлива. И если перед вами стоит задача экономии энергоресурсов, то индукционный котел один из таких вариантов. Тем более есть возможность изготовить его своими руками.

Индукционные котлы для подключения частного дома и помещении

Автор newwebpower На чтение 9 мин. Просмотров 515 Опубликовано Обновлено

Благодаря развивающимся технологиям электрические водонагреватели постоянно совершенствуются, и для нагрева воды в частном доме теперь нередко используются инженерные решения, которые до этого успешно применялись в промышленных масштабах. Ярким примером такой конверсии технологий является индукционный котел отопления, в котором используется явление электромагнитной индукции тока в проводниках.

Чтобы понять принцип действия индукционного котла отопления, нужно освежить школьные знания об электромагнитной индукции и ознакомиться с работой индукторной печи.

Вспоминая школьные знания

Электрический ток, пропускаемый через катушку индуктивности, создает вокруг электромагнитное поле. При помещении магнитного материала вовнутрь катушки, силовые линии магнитного поля будут проходить сквозь материал. При переменном токе полюса электромагнита будут изменяться соответственно частоте подведенного напряжения.

Идентичность магнитного поля катушки и постоянного магнита

При быстром перемагничивании магнитных диполей (атомов и молекул) они будут менять свое направление, то есть совершать тепловые колебания. К тому же, переменное магнитное поле индуцирует вихревые токи в сердечнике, которые тоже разогревают проводник согласно закону Джоуля-Ленца.

В трансформаторах и электродвигателях переменного тока данный эффект является негативным, и с вихревыми токами борются, набирая магнитопровод из шихтованных пластин, изолированных друг от друга.

Изолированные пластины шихтованного магнитопровода трансформатора

В индукторе печи, или в индукционном котле наоборот — данный эффект имеет положительное значение. По сути, наблюдается принцип трансформации тока – на первичную катушку подается переменное напряжение, возбуждающее электромагнитные колебания и вихревые токи в короткозамкнутом сердечнике.

Описание принципа действия индукционного нагрева

Интенсивность колебания магнитных диполей и наведенные токи в замкнутом сердечнике способны разогревать и плавить металл в индукционной печи за весьма короткое время, в зависимости от напряженности и частоты переменного электромагнитного поля.

Нагрев части сердечника индуктивным методом

Очевидно, что если пропускать через сердечник воду, или другой теплоноситель, то тепло будет передаваться жидкости, нагревая ее. Данный принцип используется в индукционных бытовых электроплитах, водонагревателях и котлах.

Наглядность работы индукционной печи

Принцип действия индукционной печи основывается на вихревых токах Фуко и быстром перемагничивании металла, что достигается переменным магнитным полем высокой частоты, порядка 100 кГц. Наглядно оценить эффективность индуктора (печи, индукционного нагревателя) можно посмотрев видео ниже.


Благодаря одному витку, повернутому в обратную сторону, заготовка не выталкивается магнитным полем. Данная конструкция является демонстрационным стендом, иллюстрирующим возможности индукционного нагрева.

Очевидно, что таким способом можно плавить драгоценные и редко встречающиеся металлы в атмосфере инертных газов без контакта расплава со стенками печи, что успешно применяется в производственных и лабораторных установках.

Бесконтактная индукционная плавка металлов

Также разновидностью индукционной печи является нагрев кузнечных заготовок при помощи индукции. Благодаря внутренней схеме устройства происходит подстройка частоты в зависимости от изменения индуктивности катушки, которое происходит при помещении в нее заготовки. Пример промышленной установки на видео:


Возрастающая популярность индукционных котлов

Разумеется, для разогрева кузнечных заготовок потребуется значительное количество энергии, а для работы промышленной плавильной печи требуется мощность, исчисляемая мегаваттами, но в отношении частного дома, для нагрева небольших объемов воды, потребление электроэнергии и сила тока, необходимая для электромагнитной индукции, будет сопоставима с энергопотреблением других мощных домашних электроприборов.

Индукционный котел в системе отопления

Поэтому индукционные электрические котлы уверенно завоевывают свою нишу на рынке, благодаря очевидным преимуществам по сравнению с другими типами электронагревателей для дома или квартиры:

  • Компактность. Поскольку сердечником индуктора, как правило, является металлическая труба ненамного большего диаметра, чем трубопроводы системы отопления, а размеры катушки, слоя изоляции и защитного кожуха также незначительны, то общие габариты водонагревателя выгодно отличаются от других типов котлов.

    Компактный индукционный водонагреватель в ванной комнате

  • Долговечность. По сравнению с ТЭНами, площадь теплообмена внутренней стенки нагревающейся трубы (сердечника) индукционного котла в десятки раз больше. Это означает что слой накипи, распределенный по значительной поверхности, будет мизерным, и не влияющим на эффективность теплопередачи. Тогда как в отношении ТЭНов, загрязненность рабочей поверхности часто имеет критическое значение при недостаточном охлаждении и перегреве внутренней спирали, что приводит к выходу из строя электронагревателя. Чрезвычайно обильная накипь на рабочей поверхности ТЭНа

    Сердечник индукционного водонагревателя имеет свойство самоочищения от накипи из-за кавитации (теплового расширения-сжатия) и вибрации из-за переменного магнитного поля.

  • Безопасность. Данное преимущество очевидно при сравнении с котлами на базе ТЭНов, в которых частой поломкой является электрический пробой вследствие накипи. В индукционном котле даже обильная накипь, скопившаяся за десятилетия, не повлияет сильно на работоспособность нагревателя. При полной закупорке, или потере теплоносителя вследствие разогрева сердечника его индуктивность изменится, на что должна отреагировать электрическая схема. Сама обмотка индукционного котла надежно изолирована и лишь незначительно нагревается из-за активного сопротивления проводника, а прогорание толстостенной трубы и протечка воды практически исключена.

    Металлический лабиринт индукционного котла предотвращает попадание воды на катушку

Мифы и выдумки

Наряду с перечислением достоинств, следует заметить, что имеет место некая мифологизация индукционных котлов, в которой реальные физические факторы дополняются вымыслами недобросовестных менеджеров, подменами понятий, домыслами, и неподтвержденными данными мастеров-любителей.

Существуют, как тенденции преувеличивать достоинства индукционных котлов, так и некоторые предубеждения против их использования.

Например, бытует мнение, что вредное магнитное поле распространяется по трубам водопровода и по воде внутри, оказывая негативное влияние на здоровье человека и работы бытовых приборов дома.

Действительно, интенсивное переменное поле высокой частоты может иметь вредные последствия для организма и влиять на работу различных устройств, но этот недостаток нивелируется экранами индукционного котла (внешними кожухами) и толщиной трубы (сердечника).

Надежная конструкция индукционного котла

Вибрация и гудение в индукционных котлах некачественной сборки также могут создавать неудобства. Учитывая большую индуктивность водонагревателя, его схема должна обеспечивать отсутствие индуктивных всплесков напряжения в сети при включении – выключении котла.

Уловки менеджеров

Но намного чаще можно встретить преувеличенные достоинства индукционных котлов или откровенно неправдивую информацию, направленную на агитацию и увеличение продаж. Например, рекламируется новизна и инновационность данного метода, хотя индукторные печи успешно применяются в металлургии уже почти целое столетие, как и промышленные индукционные котлы.

Промышленный индукционный котел большой мощности

Также, во всех видах рекламы настойчиво муссируется утверждение о небывалой экономичности индукционных котлов (около 30%), в сравнении с водонагревателями для дома, где используются обычные ТЭНы.

С физической точки зрения это в принципе невозможно, так как любой вид энергии, в том числе и электроэнергия, в независимости от принципа преобразования и схемы электронагревателя, в конечном итоге превращается в тепло.

Речь здесь может идти только о качестве теплоизоляции самого водонагревателя и соединительных труб, чтобы тепло не рассеивалось в служебном помещении и полностью направлялось в отопительную систему дома. Учитывая небольшие габариты индукционного котла, можно с уверенностью сказать, что теплопотери будут значительно меньшими, если нагреватель устанавливается где-то вне дома.

Если же индукционных электронагреватель устанавливается внутри отапливаемого помещения, то под экономичностью может подразумеваться только лишь эффективное использование котла при помощи алгоритмов и схем управления.

Компактность и электронный блок индукционного котла действительно увеличивают эффективность системы отопления

То есть, благодаря небольшому объему теплоносителя и большой площади нагревания в индукционном котле, затраты энергии и времени для нагрева воды будут меньшими, после чего включается экономичный режим поддержания необходимой температуры.

Несовершенство приборов учета электроэнергии

Стоит особо упомянуть явление, на котором зиждется утверждение менеджеров о невероятной, с точки зрения термодинамики, экономичности индукционных котлов. Имеется в виду несовершенство электросчетчиков и систем учета потребленной электроэнергии в квартирах и частных домах.

Не углубляясь в электротехническую теорию, следует заметить, что cos α (косинус альфа), часто указываемый в паспортах различных электроприборов, у индукционного котла будет сравнительно небольшим. А это означает, что электроприбор потребляет значительную долю реактивной мощности, которая старыми механическими электросчетчиками с крутящимся диском не учитывалась.

Устаревший дисковый электросчетчик

В этом случае, действительно будет наблюдаться экономия денежных средств, но только вследствие несовершенства схемы учета электроэнергии устаревшими счетчиками. Но современные электрические цифровые счетчики более совершенны и практически лишены подобного недостатка, поэтому, в соответствии с различными нормативными актами, они должны заменить устаревшие аналоги.
Видеосюжет об обязательной замене старых электросчетчиков:



Поскольку технические характеристики современных электросчетчиков, установленных в частных домах, могут различаться в плане учета реактивной мощности, то и счета за одинаковое количество произведенного тепла при помощи индукционных котлов будут варьироваться.

Поэтому, приобретая индукционный водонагреватель для дома с целью получения экономии, необходимо свериться с техническими характеристиками имеющегося электросчетчика, чтобы приблизительно рассчитать, сколько он будет экономить из-за своего несовершенства.

Самодельные индукционные котлы

Будет резонно предположить, что утверждения менеджеров об экономичности их инновационных технологий имеют исторические корни, так как в эпоху распространения механических электросчетчиков многие умельцы делали индукционный котел своими руками, который действительно потреблял значительно меньше электроэнергии, по сравнению с ТЭНами.

Хоть конструкция и схема индукционной печи не является простой, но при наличии деталей, инструментов и навыков, её можно изготовить в домашних условиях, рассчитав сечение, длину, количество витков и диаметр обмотки индуктивности, установив силовые ключи на радиаторы.

Электрическая схема индукционного нагревателя

Катушка индуктивности, в которую помещается сердечник, в совокупности с конденсатором и дросселями являют собой колебательный контур. Через быстродействующие диоды обратной связи сигнал поступает на управляющие выводы силовых ключей, благодаря чему происходит автоматическая генерация высокочастотных колебаний.

На видео ниже мастер объясняет тонкости сборки самодельного индукционного нагревателя и демонстрирует его работу.



При наращивании мощности путем увеличения напряжения и при помощи добавления идентичных модулей, установив в катушки трубку можно добиться приемлемого нагревания потока проточной воды.

Можно найти соответствующие схемы индуктивных котлов в сети, или повторить промышленные образцы. Существуют серийно выпускаемые водонагреватели, которые успешно работают в отопительных системах.

Ознакомиться с обзором различных вариантов самодельного индукционного отопления можно, посмотрев видео внизу.
Первая часть обзора:



Вторая часть
Видео сборки самодельного индукционного котла

Простая схема индукционного нагревателя своими руками

Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и процесс изготовления индукционного нагревателя. Схема очень проста в построении и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Чтобы кончик отвертки стал красным, требуется примерно 30 секунд!

Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, что обеспечивает эффективную передачу энергии. В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS. Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора. Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть схема индукционного нагревателя. Возможно, вы все же захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов о том, как заставить вашу систему работать хорошо.

Как работает индукционный нагрев?

Когда магнитное поле изменяется вблизи металлического или другого проводящего объекта, в материале индуцируется ток (известный как вихревой ток), что приводит к выделению тепла.Выделяемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжения во всевозможных приборах. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них индуцируются вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют различные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев — это просто трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот эффект нагрева и попытаемся максимизировать эффект нагрева, создаваемый вихревыми токами.

Если мы подадим на катушку с проводом постоянно меняющийся ток, внутри нее будет постоянно меняющееся магнитное поле. На более высоких частотах эффект индукции довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.

ОПАСНОСТЬ: Это устройство может создавать очень высокие температуры!

Цепь

Используемая схема представляет собой тип коллекторного резонансного генератора Ройера, который имеет преимущества простоты и саморезонансной работы.Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания флуоресцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они управляют трансформатором с центральным отводом, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания освещения. В этой схеме индукционного нагревателя своими руками трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.

Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с центральным отводом, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с центральным отводом необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа.Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки поочередно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь туда и обратно в обоих направлениях.

Величина тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.

Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он на самом деле прост. Всего несколько основных компонентов — это все, что необходимо для создания рабочего устройства индукционного нагревателя.

R1 и R2 — стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, как быстро МОП-транзисторы могут включаться, и должно быть достаточно низким значением. Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет притянут к земле через диод, когда противоположный транзистор включится.

Диоды D1 и D2 используются для разрядки затворов MOSFET. Это должны быть диоды с низким падением прямого напряжения, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью отключался, когда другой открыт.Рекомендуется использовать диоды Шоттки, такие как 1N5819, так как они имеют низкое падение напряжения и высокое быстродействие. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдержать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение поднялось аж до 70В.

Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но почти не нагревались при работе на указанных здесь уровнях мощности. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.

Катушка индуктивности L2 используется в качестве дросселя для предотвращения высокочастотных колебаний в источнике питания и для ограничения тока до допустимого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но также оно должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы провести весь ток питания. Если дроссель не используется или он имеет слишком маленькую индуктивность, схема может не генерировать. Точное необходимое значение индуктивности зависит от используемого блока питания и настройки вашей катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат.Тот, что показан здесь, был изготовлен путем намотки около 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам потребуется гораздо больше витков провода, чтобы получить ту же индуктивность, что и у тороидального ферритового сердечника. Пример этого вы можете увидеть на фото слева. В левом нижнем углу можно увидеть болт, обмотанный множеством витков аппаратного провода. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и спаять все вместе.

Поскольку задействовано очень мало компонентов, мы припаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для подключения сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является клеммой коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.

Конденсатор C1 и катушка индуктивности L1 образуют резонансный контур индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ. Подробнее об этих компонентах показано ниже.

Индукционная катушка и конденсатор

Катушка должна быть изготовлена ​​из толстой проволоки или трубы, так как в ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как высокочастотные токи в любом случае будут в основном течь по внешним частям.Вы также можете качать холодную воду через трубу, чтобы она оставалась прохладной.

Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке для создания резонансного контура резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой будет автоматически работать схема управления. Используемая здесь комбинация катушки и конденсатора резонировала на частоте около 200 кГц.

Важно использовать конденсаторы хорошего качества, которые могут выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое внутри них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушят вашу схему привода. Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке и с использованием толстой проволоки или трубы. Большая часть тока будет протекать между катушкой и конденсатором, поэтому этот провод должен быть самым толстым. Провода, соединяющие цепь и блок питания, при желании можно сделать немного тоньше.

Эта катушка была сделана из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начинал деформироваться из-за избыточного нагрева. Затем витки соприкасались, замыкая и делая его менее эффективным.Поскольку схема управления оставалась относительно холодной во время использования, казалось, что ее можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо будет использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…

Идем дальше

Основным ограничением описанной выше установки было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагревалась из-за больших токов. Чтобы иметь большие токи в течение более длительного времени, мы сделали еще один змеевик, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться через нее во время работы.Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед изгибом необходимо было заполнить трубу мелким песком, чтобы предотвратить ее защемление в местах резких изгибов. Затем его очистили сжатым воздухом.

Индукционная катушка состоит из двух половин, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ был использован для соединения центральных труб, чтобы вода могла проходить через весь змеевик.

В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи.Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. Всего было использовано шесть конденсаторов по 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.

Кабели, подсоединяемые к катушке, были просто припаяны к трубе ближе к концам, оставив место для установки трубы из ПВХ.

Этот змеевик можно охлаждать, просто подавая воду прямо из-под крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос из аквариума поместили в коробку с водой, а к выпускному патрубку приделали трубу.Эта трубка подводила к модифицированному кулеру процессора компьютера, который использовал три тепловые трубки для отвода тепла.

Кулер был преобразован в радиатор, отрезав концы тепловых трубок, а затем соединив их трубками ПВХ, чтобы вода проходила через все 3 тепловые трубки, прежде чем выйти и вернуться к насосу.

Если вы отрезаете тепловые трубки самостоятельно, делайте это в хорошо проветриваемом помещении, а не в помещении, так как они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы предотвратить контакт с кожей.

Этот модифицированный процессорный кулер был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться достаточно прохладной.

Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокое напряжение. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре росло большее напряжение. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтая кривая), что также очень близко к номинальному напряжению транзисторов 100 В.

Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому необходимо было также подать напряжение на затворы транзисторов через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А от источника питания. Когда был добавлен болт на фотографии, он увеличился до 10 А, а затем снова постепенно упал, поскольку он нагрелся выше температуры Кюри. Он, безусловно, превысит 10 А с более крупными объектами, но используемый блок питания имеет ограничение в 10 А. Вы можете найти подходящий блок питания 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.

Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, достиг максимальной температуры примерно за 30 секунд.Отвертка на первом изображении теперь могла нагреваться докрасна примерно за 5 секунд.

Для того, чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо было бы использовать другие конденсаторы или их больший массив, чтобы ток был более распределен между ними. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты значительно нагревают конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY нужно было выключить, чтобы он мог остыть.Также было бы необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.

В общем, этот проект меня вполне удовлетворил, так как он дал хороший результат, используя простую и недорогую схему. Как таковой, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили сделать свой собственный проект индукционного нагревателя, пожалуйста, разместите свои фотографии ниже. Пожалуйста, прочитайте другие комментарии, прежде чем писать свои собственные, так как это может сэкономить вам время позже.

Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование индукционного нагревателя своими руками (щелкните правой кнопкой мыши, Сохранить как)

Насколько горячим он станет?

Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как нужно учитывать множество параметров. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как они нагреваются или отдают тепло в атмосферу.

Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые расчеты по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это для вас. Эта форма включает материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она все же полезна, если вы пытаетесь, например, выработать мощность, необходимую для нагрева кастрюли с водой с помощью индукционного нагревателя.

ПРИМЕР: Насколько горячими станут 20 г стали за 30 секунд при нагревании с помощью нагревателя мощностью 300 Вт? (при условии, что 100 Вт теряется в окружающей среде)

Формулы: 
Q = m x Cp x ΔT
ΔT = Q ÷ m ÷ Cp 

Рабочий:
(300 Вт – 100 Вт) x 30 с = 6000 Дж
6000 Дж ÷ 20 г ÷ 0.466 Дж/г°C = 643,78°C

Результат:
20 г стали нагреваются на 643,78°C при нагревании нагревателем 300 Вт в течение 30 секунд.

Поиск и устранение неисправностей

Если у вас возникли проблемы с его работой, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….

PSU (блок питания)
Если ваш блок питания не может обеспечить большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет генерировать. Напряжение от источника питания в этот момент упадет (хотя блок питания может этого не отображать) и это помешает корректному переключению транзисторов.Чтобы решить эту проблему, вы можете подключить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они смогут подавать большой импульсный ток в вашу цепь. Хорошим мощным источником питания будет наш блок питания постоянного тока 24 В 15 А.

Дроссель (индуктор L2)
Ограничивает мощность вашего индукционного нагревателя. Если у вас нет колебаний, вам может понадобиться больше индуктивности, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания. Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность обогревателя.Слишком мало может означать, что это не сработает вообще. Если ваш сердечник катушки индуктивности слишком мал, большой ток насытит его, что приведет к протеканию слишком большого тока и потенциально может повредить вашу схему.

Проводка
Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш силовой кабель на 30 А хорошо подходит для этого.

Компоненты
Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление во включенном состоянии, иначе они перегреются или даже препятствуют возникновению колебаний системы.IGBT, вероятно, не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными параметрами должны быть в порядке. Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.

Включение питания
При включении не допускайте наличия металла внутри нагревательного змеевика.Это может привести к большим скачкам тока, которые могут помешать запуску колебаний, как указано выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем модулятора импульсов мощности. Подробнее см. сообщение 5108 ниже.

Мозг
Вам понадобится достаточно хорошо функционирующий мозг, чтобы сделать этот проект безопасным. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это.Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, не неисправны ли используемые компоненты, проверьте правильность соединений, прочитайте всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете какие-либо термины, или прочитайте наш раздел «Изучение электроники». Помните: горячие предметы обожгут вас и могут поджечь вещи; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Ставьте безопасность на первое место.

Индукционный котел

схема отопления частного дома Схема подключения индукционного котла

Котлы различных типов используются в современных системах водяного отопления. Если рассматривать электрические водогрейные котлы, то по способу нагрева теплоносителя они делятся на три основные категории:

Электрические водогрейные котлы в системе отопления

Классификация

  1. ТЭНы. В таких котлах вода или другая жидкость нагревается с помощью ТЭНов – специальных ТЭНов.
  2. Электрод. Теплоноситель нагревается с помощью электродов. Поскольку вода является проводником электричества, в камере котла между двумя электродами создается электрический потенциал, в результате чего происходит нагрев воды.
  3. Индукция. Конструкция этого котла для отопления частного дома напоминает трансформатор, в котором роль нагревателя выполняет металлический сердечник, находящийся в магнитном поле. Это относительно новый вид электрических котлов, которые с каждым днем ​​становятся все более популярными.

Промышленный индукционный котел

Достоинство

Каждый тип электрокотла имеет свои преимущества и недостатки. Если рассматривать индукционные котлы, то здесь можно выделить следующие преимущества:

  1. Вода в таких котлах нагревается намного быстрее, чем в других котлах.Это связано с тем, что не тратится время на нагрев самих ТЭНов или электродов.
  2. Такие котлы имеют почти такой же КПД, как трансформатор: они во много раз больше, чем у котлов других типов. При этом он не меняется на протяжении всего срока службы изделия.
  3. При работе нагревателя ощущается небольшая вибрация, поэтому в таких котлах образуется меньше накипи.
  4. Срок службы такого устройства заводского изготовления составляет примерно 20-30 лет, так как в нем очень мало деталей, которые могут сломаться.

Недостатки

Из недостатков данного устройства можно выделить два: стоимость — такие устройства в настоящее время достаточно дороги, но можно предположить, что в будущем цена упадет. А хороший домашний мастер сможет изготовить такое устройство самостоятельно, удешевив готовое изделие в несколько раз, возле такого котла образуется магнитное поле, влияние этого поля на человека до конца не изучено, поэтому не рекомендуется устанавливать его в жилых помещениях.

Рассмотрев все хорошие и плохие стороны эксплуатации данного типа котлов, можно решиться на установку такого устройства в систему отопления частного дома. Если голова на месте, а тратиться на покупку лишних денег не хочется, то можно сделать ее своими руками.

Изготовление своими руками

Прежде чем делать такое устройство, вы должны сначала понять, как оно работает. Собственно индукционные печи существуют давно и до недавнего времени применялись в производстве для плавки металлов в магнитном поле.Эта печь работает как трансформатор: на первичную обмотку подается ток высокой частоты, порядка 1 МГц. Второй — короткозамкнутый, роль сердечника играет расплавляемый кусок металла. То есть если на диэлектрик, например пластик, попасть в магнитное поле, то оно никак на него не повлияет, металл сразу расплавится. Этим такие печи отличаются от ТЭНов, в которых все плавится.

Принцип работы такого котла показан на рисунке ниже.Стрелки показывают движение магнитных полей внутри и снаружи обмотки.

Принцип работы индукционного котла

При изготовлении индукционного котла можно пойти двумя путями: сердечник представляет собой отрезок трубопровода, в середине которого находится металлический сердечник из кусков провода. На трубопровод наматывают радиальную или тороидальную обмотку, по которой пропускают переменный ток высокой частоты; бойлер представляет собой емкость для воды, которую нагревает промышленная индукционная плита.

Для изготовления устройства первого типа необходимо взять отрезок трубы диаметром 50 мм, у которого с одной стороны впаян переходник, а внутри проход закрыт предварительно вырезанным кругом из металлическая сетка. Затем из металлической проволоки диаметром 5-8 мм нарезаются кусочки длиной 7 см. Эти отрезки укладываются в трубу и накрываются сеткой, чтобы они не попали в систему отопления. С другой стороны к трубопроводу припаивается переходник для врезки котла в систему отопления.На эту трубу наматывают 90 витков медного провода диаметром 1,5-1,7 мм. При этом необходимо следить за тем, чтобы витки располагались ровно и как можно плотнее друг к другу.

Для намотки нужно взять новый провод, так как со старым проводом изделие может прослужить недолго.

На рисунке показан вариант такого котла.

Котел из пластиковых труб

Для питания котла можно использовать либо индукционную плиту, либо сварочный инвертор.При использовании плитки обмотка подключается вместо выходной катушки прибора. Лучше использовать сварочный инвертор с плавным регулированием тока. Если используется сварочный инвертор, выходной ток подбирается опытным путем, чтобы обмотка не перегревалась, а котел работал исправно.

Подключать котел данного типа можно только при наличии воды в системе, так как без теплоносителя такой котел просто расплавится.

Для изготовления котла другого типа в первую очередь необходимо приобрести индукционную плиту необходимой мощности.После этого можно приступать к изготовлению бака котла. Бак выполнен в размере 600×500×50 мм. Для этого берется квадратная труба шириной 5см. Из него вырезают 12 кусков длиной 500 мм. 10 штук свариваются вместе со стенками, чтобы получилась гребенка размерами 500×500×50 мм. В двух оставшихся кусках вырезают по одной стенке и приваривают их отрезанной стороной к выходам гребенчатых труб. После этого завариваются четыре квадрата 5×5 см, и бак готов. С двух сторон впускной и выпускной патрубки приварены по диагонали.К задней стенке получившейся емкости можно прикрутить плитку так, чтобы панель управления выступала из бака.

Перед подключением конфорки и подключением котла к системе отопления сварную конструкцию необходимо проверить на герметичность. Для этого один выход нужно заглушить, а в другой подать воду под напором. Если течи при давлении 5 атмосфер нет, то можно работать дальше, если есть — нужно переваривать.

На рисунке ниже показан один из вариантов такого котла, где на переднем плане видна сварная конструкция, из-за которой выглядывает панель управления индукционной печью.

Печной индукционный котел

При эксплуатации таких устройств, как индукционный котел, необходимо знать следующее:

  1. Такие котлы следует использовать в системах водяного отопления с принудительной циркуляцией, так как вода должна постоянно циркулировать в котле .
  2. Котел лучше устанавливать в нежилых помещениях, так как вокруг него образуется магнитное поле, которое может неблагоприятно воздействовать на организм человека.
  3. В системе отопления должен быть предохранительный клапан, потому что при отказе насоса сердцевина на котле просто разорвется.
  4. Расстояние от пола и потолка дома до котла должно быть не менее 80см, а от близлежащих предметов — 30см.
  5. Сварочный инвертор должен быть заземлен во избежание поражения электрическим током.
  6. В системе подключения инвертора должно присутствовать УЗО, что предотвратит несчастные случаи при работе с котлом.

Не устанавливайте котел в жилом помещении, так как он является небезопасным устройством для человека, так как излучает вредное магнитное поле, а также является электрическим и взрывоопасным устройством.

Индукционный котел в системе отопления домаВидео

Отопительный котел. Видео

Об особенностях монтажа и эксплуатации индукционного котла отопления вы можете узнать из видео ниже.

В заключение можно сказать, что котлы данного типа пока еще являются инновацией в системах отопления, но уже достаточно хорошо зарекомендовали себя на рынке отопительного оборудования. По эффективности они уступают только инфракрасным обогревателям.Однако, в отличие от инфракрасных обогревателей, индукционные котлы можно изготовить самостоятельно, что делает их более доступными для широкого круга потребителей. Причем, если стоит выбор между ТЭНами и индукционными, то, скорее всего, необходимо сделать выбор в пользу последних ввиду их очевидных преимуществ. По надежности, энергоэффективности, экономичности они не уступают ни одному бойлеру с ТЭНом.

В контакте с

На данный момент существует множество методов, позволяющих решить проблему отопления с минимальными затратами. И среди них довольно привлекательным вариантом следует назвать индукционные котлы. Сегодня их можно купить, а также сделать своими руками. Причем второй вариант более предпочтителен, так как позволяет владельцу существенно сэкономить.

Дело в том, что при работе такого устройства наиболее рационально расходуется индукционная энергия электричества. При этом данное устройство имеет такие преимущества, как безопасность и экологичность, так как при его использовании в атмосферу не выбрасывается никаких веществ, способных негативно повлиять на здоровье и окружающую среду.

Как это работает?

По своей конструкции индукционный котел своими руками изготовлен типа электрического индуктора , конструкция которого представлена ​​первичными и вторичными короткозамкнутыми обмотками. Задача внутренней обмотки – создавать вихревые токи от поступающего электричества. Это приводит к возникновению в нем электромагнитного поля, идущего на вторичный короткозамкнутый контур, играющий роль тела и одновременно нагревательного элемента. Что касается вторичной обмотки, то она необходима для передачи полученной энергии теплоносителю. В качестве последних допустимо использовать масло, антифриз и очищенную воду.

Если коротко описать, как именно работает индукционный отопительный котел, то последний должен обеспечивать поступление воды в отопительный прибор.

После этого электричество поступает на внутреннюю обмотку … При создании напряжения вихревые потоки передаются на вторичную обмотку, обеспечивая нагрев сердечника.Когда вся поверхность достигает необходимой температуры, теплоноситель начинает нагреваться, распределяя тепло.

Начало работы

Учитывая, что индукционный котел, используемый для отопления, не содержит сложных элементов, сделать его своими руками под силу любому человеку, которому хоть раз приходилось работать с кусачками и сварочным инвертором .

Результат выполненных работ:

После выполнения всех вышеперечисленных операций у нас будет устройство, которое останется только подключить к системе отопления. .. Чтобы провести установку своими силами, вам потребуется отрезать кусок трубы, а затем вставить туда индукционный котел. После этого змеевик подключается к инвертору, и, наконец, в систему вводится вода. Имейте в виду, что для работы устройства в системе должна быть охлаждающая жидкость.

Если котел начнет работать при отсутствии воды или другого теплоносителя, это может закончиться крайне плачевно. Из-за отсутствия охлаждения пластиковая трубка расплавится, в результате чего придется все переделывать.Кроме того, необходимо уделить внимание заземлению отопительного прибора, который вы сделали своими руками.

Вихревой индукционный котел своими руками

Что необходимо?

Для этого потребуется трехфазный трансформатор и сварочный аппарат, которыми вы должны уметь пользоваться. Важным преимуществом вихревого индукционного котла является то, что в его конструкции отсутствуют стандартные агрегаты, не справляющиеся с интенсивной эксплуатацией. Поэтому меньше шансов, что котел выйдет из строя.

То же самое можно отметить и в отношении разъемных соединений, которые в данном устройстве не используются. Это полностью исключает риск утечки. К другим достоинствам вихревого индукционного котла можно отнести отсутствие сильного шума при работе. Поэтому в плане выбора места для его установки ограничений нет.

Как это работает?

Конструкция вихревого индукционного котла представлена ​​парой труб. Для соединения их в единое изделие используется сварочный аппарат.В результате должен получиться круг. Подобный круг будет использоваться в качестве сердечника и одновременно нагревательного элемента. При создании обмотки ее размещают на пластиковом корпусе. Такое решение поможет увеличить эффективность и производительность инструмента. Устройство желательно оснастить прочным изолирующим кожухом, предохраняющим от потери тепла и утечки тока. При использовании такого теплоносителя последний взаимодействует с упомянутой обмоткой, которая должна быть создана по схеме, используемой в простых индукционных установках.

Как установить и установить?

Не спешите делать вихревой индукционный котел своими руками. Прежде чем приступить к реализации этой концепции, вы должны понять ряд важных моментов:

Стоит ли рисковать?

Естественно процесс изготовления индукционного котла отопления своими руками сопряжен с трудностями … Поэтому стоит сразу подготовиться к тому, что это займет некоторое время и потребует с вашей стороны достаточно сил.Тем не менее, вы все равно можете существенно сэкономить. Дело в том, что ваши расходы на закупку материалов будут небольшими. Все, что вам может понадобиться во время работы, вы без труда найдете в ближайшем строительном магазине. Самое главное здесь то, что при соблюдении всех нюансов изготовления этого устройства, оно сможет успешно справляться с возложенными на него функциями на протяжении 30 лет.

Чтобы конечный результат вас не разочаровал, выполняйте все операции в строго определенной последовательности и не торопитесь. Достаточно один раз попробовать, и впоследствии вы перестанете верить в то, что такая работа, как изготовление индукционного котла для отопления своими руками, не под силу обычному хозяину.

Заключение

Несмотря на то, что на сегодняшний день доступно множество способов , которые способны эффективно решить проблему отопления частного дома, индукционные отопительные котлы могут быть одним из таких вариантов. Тем более, что нет особой необходимости обращаться к специалистам, так как сделать этот утеплитель своими руками может любой желающий.Однако не ждите, что это будет легко. Приходится запасаться необходимыми материалами и инструментами. Также здесь не помешают советы других мастеров, имеющих опыт создания подобного рода устройств.

Особое внимание следует уделить грамотной установке индукционного котла отопления. Ведь иначе вы создадите опасную ситуацию для себя и людей, проживающих в доме, где установлено это устройство. Кроме того, ошибки в выборе места для такого котла отопления не позволят ему продемонстрировать максимальную эффективность. Не бойтесь, что правильно сделать индукционный котел у вас не получится с первого раза.

Если у вас есть вопросы, не бойтесь задавать их более опытным коллегам, ведь сегодня Интернет готов помочь каждому. И бояться этой задачи не нужно, ведь преимущества, заложенные в этом устройстве, полностью окупят время и деньги, затраченные на его изготовление и установку. А самодельный индукционный котел отопления поможет вам сэкономить при его эксплуатации.

Сегодня трудно поверить, что отопление может быть экономичным. Мы либо платим за электричество и газ, либо сжигаем огромное количество природного сырья. Но есть конструкция, способная спасти наш кошелек – индукционный котел отопления, который к тому же будет дешевле сделать своими руками.

Трудно понять, как это работает?

Для работы такого котла по-прежнему нужна электроэнергия, но счет уже не будет таким пугающим. Основное преимущество таких обогревателей заключается в их конструкции.Они очень выгодно преобразуют электроэнергию в тепло (рабочая среда занимает почти 97%). Это позволяет обеспечить быстрый нагрев с минимальными затратами. Рабочей средой или теплоносителем для индукционного котла чаще всего является неочищенная вода, которая нагревается и разливается по системе отопления дома. Но для этой цели вполне подойдет масло или антифриз.

Система преобразования энергии состоит из двух обмоток. Первый берет ток из сети, создает вихревые токи, вызывающие электромагнитное поле.Он направлен на внешнюю обмотку, которая также является корпусом котла. Именно здесь нагревается теплоноситель, который идет по трубам.

Индукционная установка должна иметь вход для холодной воды и выход для горячей воды. Обычно вход приваривается к днищу корпуса, а выход приваривается сверху. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и выходит через верхнее отверстие в систему отопления. Основная сложность при создании собственного котла заключается в правильном расположении внешней обмотки и сердечника, чтобы вихревой поток протекал, а создаваемое поле эффективно нагревало котел. Для этого важно разобрать приведенную выше схему, понятную для человека со средними знаниями физики.

Помимо полезного преобразования электроэнергии, такие котлы еще и реже ломаются, т.к. нет индивидуального статического нагревательного элемента. На корпусе также не оседает накипь, так как система намотки постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Индукционный котел работает тихо и не производит вредных выбросов.Также протечки такой системы маловероятны, ведь количество сварных швов минимально, а то и вовсе отсутствует. Основным недостатком индукционного нагревателя будет его цена, поэтому самодельных схем становится все больше, мы рассмотрим одну из них. Также его нельзя располагать вблизи постоянного проживания людей, потому что это источник ЭМИ, а значит, потребуется отдельное помещение в дальнем углу дома.

Собираем простейший индукционный котел

Самый простой нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления.Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Как собрать индукционный котел своими руками — пошаговая схема

Шаг 1: Выбор преобразователя энергии

Электричество встретит на входе. Сделать его самостоятельно могут только очень продвинутые пользователи, так как мы назвали эту схему самой простой, то предполагаем, что вы просто приобретаете ее в соответствующем магазине. Какой из предложенных там взять? Это зависит от мощности, которую вы ожидаете от будущего индукционного нагревателя.В среднем для небольшого дома подойдет высокочастотный сварочный инвертор на 15 А. Желательно иметь функцию плавного изменения тока.

Шаг 2: Корпус нагревателя

Не будем возиться со сложной внутренней частью нашего котла, пропустим воду через нагретую стальную проволоку. Для этого берем прокат диаметром не менее 7 мм. Нарежьте кусочками длиной 5 см. Количество определяется размерами корпуса, куда мы их будем заполнять. Сделаем его из пластиковой трубы с толстыми стенками, на нее в дальнейшем будем наматывать индукционную катушку. Естественно, пластик должен быть термостойким. Нежелательно, чтобы диаметр трубы превышал 50 мм. Его длину мы узнаем после того, как намотаем катушку, поэтому берите с запасом.

Шаг 3: индукционная катушка и подключение

Для создания катушки нужен медный провод, он равномерно наматывается на нашу пластиковую трубу. Достаточно сделать 90-100 витков. Важно сохранять одинаковый отступ между ними. Когда вы получите желаемый результат, отступите 10 см от крайних витков и обрежьте трубу.

Шаг 4: переходники

Теперь организуем подачу и вывод охлаждающей жидкости. Для этого нужно прикрепить соответствующие переходники. По обеим сторонам трубы размещаем металлическую сетку, она предотвратит высыпание кусков проволоки наружу. Снизу прикрепляем входной переходник, через который будет поступать вода. Затем плотно и полностью заполняем корпус проводом и закрываем его сверху переходником на розетку. Вход и выход желательно оборудовать шаровым краном на тот случай, если вы решите демонтировать котел, тогда не будет необходимости сливать воду из трубопровода.

Шаг 5: Подключить

Концы катушки выведены на инвертор, но подключать еще рано. Сначала полученный агрегат необходимо встроить в систему отопления. Для этого отпиливаем в подходящем месте часть трубопровода такого размера, чтобы расположенный вместо него самодельный котел стал без зазоров. Фиксируем вход и выход через переходники. Теперь вы можете подключить катушку к инвертору переменного тока. Осталось залить воду в систему и включить наш котел.

Какие условия необходимы для безопасной эксплуатации котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так уж и сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых мы не сможем добиться его корректной работы. Такой отопительный агрегат не будет функционировать, если в вашей системе отопления отсутствует принудительная циркуляция теплоносителя. … То есть это должна быть замкнутая сеть с насосом, который будет гонять воду по контуру. Также необходимо иметь возможность заземлить инвертор, иначе пожаробезопасность будет под вопросом. Этот блок должен быть подключен к сети через устройство защитного отключения (УЗО).

Обязательно наличие воды в системе. Категорически запрещается включать котел без него. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая не выдерживает температуры раскаленной металлической проволоки. Поэтому тело просто растает, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К самому материалу, из которого выходит котел, особых требований нет.Он может быть как пластиковым, так и металлическим. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение змеевика по соображениям пожарной безопасности должно быть на расстоянии 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если рядом должны быть какие-то другие приборы или мебель, то расстояние до них также желательно соблюдать около 30 см.

Также не помешает установить автоматический клапан с манометром на выходе из котла, чтобы при необходимости он сбрасывал возрастающее давление, от которого наш корпус может треснуть. Это понадобится в том случае, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно выйдет из строя. Если вам нравится эта идея, то переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности слива воды в разные стороны, третий для клапана). Корпус индукционного нагревателя может быть покрыт изоляционным материалом. Это снизит теплопотери и исключит возможность нечаянного касания змеевика, которое вас ударит током. Мы бы сделали эту рекомендацию обязательным условием.

Индукционные котлы отопления появились на рынке не так давно, но уже успели составить серьезную конкуренцию классическому оборудованию на ТЭНах. Устройства этих типов имеют одинаковые габариты и не отличаются по энергопотреблению. Однако инверторное оборудование имеет ряд преимуществ, например, быстрее прогревает систему отопления. Применив имеющиеся знания, можно создать индукционный котел отопления своими руками.

Принцип работы

В основе всех устройств индукционного типа лежит способность материалов, проводящих электрический ток, нагреваться под действием вихревых токов, которые создаются с помощью электромагнитной индукции. В качестве источника индукции используется переменный электрический ток высокой частоты, проходящий через первую обмотку нагревательного устройства.

Вторичная короткозамкнутая обмотка представлена ​​нагревательным элементом, расположенным внутри катушки. Вихревые токи могут возникать и при стандартной частоте сети 50 Гц. Однако в такой ситуации отопительный прибор не сможет функционировать с максимальной эффективностью, а при его работе будет наблюдаться вибрация и шум. Таким образом, частоту необходимо поднять хотя бы до 10 кГц.

Часть 2. Индукционный котел своими руками – это просто. Выбор индукционной плиты… Изысканность.

Единичное устройство

Отопительный инверторный котел состоит из теплообменника, выполняющего роль сердечника, на который намотана тороидальная обмотка, соединенная с преобразователем частоты. При протекании электрического тока по обмотке возникает переменное магнитное поле, вызывающее появление вихревых токов в теплообменнике.

Частота, необходимая для работы отопительного агрегата, устанавливается с помощью сигналов от блока управления на преобразователь частоты.Все промышленные котлы этого типа оснащены современными системами автоматики, позволяющими обеспечить оптимальную температуру теплоносителя, а также отключить агрегат в случае аварийной ситуации.

Теплоноситель проходит через теплообменник и нагревается вихревыми токами. Поскольку температурные показатели жидкости на входе и выходе разные, непрерывная циркуляция воды в контуре отопления возможна даже без использования насосного оборудования. В качестве носителя можно использовать масло, антифриз, антифриз и воду.

Особое внимание следует обратить на тот факт , что качество жидкости не имеет значения — система находится в состоянии постоянной вибрации, которая не ощущается человеком, и это препятствует образованию накипи на трубах. Внешняя оболочка котла представляет собой металлоконструкцию, оснащенную системами тепло- и электроизоляции. Ниже представлена ​​схема индукционного нагрева своими руками, которую можно реализовать достаточно легко.

Среди достоинств нагревательных приборов индукционного типа стоит отметить следующие:

Однако инверторный блок имеет и ряд недостатков.Самый существенный из них – стоимость. Именно поэтому многие домашние мастера решают сделать индукционный котел своими руками. Чертежи этого устройства можно разработать самостоятельно , а можно использовать уже готовые. При этом самодельная конструкция практически не будет уступать промышленным образцам по эффективности работы.

Часть 4. Индукционный котел своими руками – это просто. Испытания в системе водяного отопления.

Существует несколько вариантов конструкции этого типа агрегата.Однако не все индукционные котлы отопления своими руками просты в изготовлении. Есть две конструкции, на которые стоит обратить внимание.

От инверторного сварочного аппарата

При создании индукционных котлов своими руками самое сложное собрать преобразователь высокой частоты. Для упрощения задачи можно использовать сварочный инвертор, выдающий сигнал с частотой не менее 20 кГц. Также для работы вам потребуются следующие материалы. :

  • Медная жила с эмалевым изоляционным слоем 1-1.5 мм в диаметре.
  • Изолированные провода и клеммы для подключения катушки к инвертору.
  • Отрезки проволоки из нержавеющей стали длиной около 5 см и диаметром 3-5 мм.
  • Труба полиэтиленовая водопроводная длиной 100 см и диаметром 50 мм.
  • Мелкая сетка из нержавеющей стали.
  • Переходники для труб.
  • Тройник для подсоединения предохранительного клапана.
  • Два шаровых крана.
  • Текстолитовые полоски и эпоксидный клей.

В качестве корпуса можно использовать пластиковый или металлический распределительный шкаф.Сначала на полипропиленовую трубу, отступив от ее концов 80-100 мм, необходимо укрепить 4 полоски текстолита шириной 8-10 мм. Затем на них наматывают от 50 до 100 витков провода, покрытого эмалевым защитным слоем. Расстояние между витками должно быть 0,3-0,6 мм.

Точное количество витков зависит от диаметра проводника, его удельного сопротивления и выходных параметров используемого инвертора. Если блок будет монтироваться в жилом помещении, то лучше сделать тороидальную обмотку, чтобы уменьшить силу внешнего электромагнитного поля.

Индукционный котел своими руками часть 1

Сетка из нержавеющей стали должна быть вставлена ​​в один конец трубы, а затем плотно набита кусками проволоки из нержавеющей стали. После этого второй конец трубы также необходимо закрыть сеткой. С обеих сторон полиэтиленовой трубы монтируются переходники, после чего на них устанавливаются шаровые краны. Предохранительный клапан должен быть установлен сбоку от верхнего выходного переходника.

Также необходимо покрыть обмотку эпоксидной смолой.Для изготовления состава нужно взять отвердителя немного больше, чем рекомендовано в инструкции – примерно на 10-15%. После этого остается подключить обмотку к инвертору и установить теплообменник в корпус. Важно помнить, что индукционные нагреватели нельзя запускать без теплоносителя. Перед проверкой системы на работоспособность ее необходимо заполнить водой.

От индукционной плиты

Здесь возможны два варианта исполнения.Для реализации первого решения необходимо разобрать печь и использовать медный сердечник ее нагревательного элемента для изготовления змеевика. Блок управления плиткой можно использовать для питания обмотки. Однако у этого метода есть несколько существенных недостатков:

  • Необходимо пересчитать показатель индуктивности самодельной катушки.
  • Многие модели плит оснащены системой автоматического отключения через определенный промежуток времени с момента начала работы.
  • Плиты индукционные чаще всего имеют мощность не более 2.5 кВт, что делает их пригодными только для изготовления отопительного агрегата небольшой мощности.

Какой отопительный котел лучше? Индукционный электрокотел на 2 кВт против ТЭНа на 2 кВт.

Более простая и эффективная конструкция не требует предварительной разборки плиты. Достаточно установить на это устройство герметичный бак из нержавеющей стали. Этот бак будет выполнять роль котла для системы отопления. Для начала работы самодельного агрегата осталось подключить бак к системе отопления.

Если домашний умелец хорошо разбирается в электронике, то после доработки схемы печки можно сделать хороший индукционный котел. Однако большинство мастеров выбирают более простые способы решения проблемы. Какая бы конструкция в результате не использовалась, это позволит сэкономить на покупке заводского оборудования.

Рейтинг: 1 817

Энергоресурсы, которые обычно используются для отопления частных домов, постоянно дорожают. Обогреть загородное жилье без дополнительных трат поможет отопление.Именно такой способ обогрева с выработкой тепла позволит за небольшие деньги добиться максимального результата.

Устройство не нужно покупать. Любой домохозяин может сам сделать индукционный котел. Причем этот вид отопления жилья можно использовать как в больших загородных домах, так и в небольших загородных домах. Хозяин любой недвижимости останется доволен экономическим результатом.

Принцип работы

Принцип работы высокочастотных индукционных котлов позволяет оставить без изменений старую систему отопления помещения.Это порадует тех, кто любит экономить. Ведь переделать отопление в большом доме точно влетит в копеечку. И это заняло много времени. Установка индукционного котла отопления своими руками не займет много времени и денег. Это доступно даже неопытному мастеру.

Индукционный котел

Индукционный теплогенератор представляет собой трансформатор, работающий по принципу первичной и вторичной обмотки. Так можно описать простейший принцип работы.Первичная обмотка котла преобразует электрическое поле. Вторичная обмотка направляет тепло в воду, масло, антифриз, куда угодно.

Разобраться в принципиальной схеме индукционного котла и воплотить ее в жизнь под силу даже начинающему мастеру. Под корпусом имеются слои теплоизоляционного материала, электроизоляции, двустенного сердечника, а также внешнего контура. Результатом такой конструкции является практически полное отсутствие потерь тепла при передаче теплоносителю.

Фото контура индукционного котла

Что делает высокочастотный аппарат таким высокоэффективным? Секрет в том, что теплоноситель за более короткий период, чем в обычных системах – в два раза быстрее – успевает нагреться в два раза.Все это из-за низкого уровня инерции. Финансовая выгода от такой конструкции очевидна. Есть еще один плюс, благодаря магнитному полю остаются чистыми и без известкового налета.

Другие преимущества индукционного нагрева становятся очевидными при использовании. Срок использования оборудования никак не ограничен. Полученную конструкцию не нужно никак обслуживать, даже чистить. Максимально сотрите пыль с поверхности.

Устройство индукционного котла

Самая простая форма индукционного нагревательного котла может быть успешно реализована в помещениях разной площади.

Создать дешевую систему индукционного отопления в своем доме – дело нехитрое, под силу каждому. Вам не нужно получать специальное образование. Вам также не нужно изучать теорию нагревания. Достаточно иметь под рукой необходимые инструменты и сырье, чтобы воплотить идею в жизнь.

Своими руками это вполне реально. Что для этого нужно? Сварочный инвертор — для быстрой и легкой сборки корпуса и электропроводки. Далее нужно выбрать материалы, которые будут нагреваться с помощью электромагнитного поля.Опыт показал, что наиболее эффективным и недорогим вариантом является стальная проволока. Диаметр не более 7 мм. Его необходимо нарезать кусочками не длиннее 5 см.

В качестве корпуса индукционного электрокотла проще всего использовать обычный, внутренний диаметр которого также не превышает 5 см. В него необходимо поместить основание индукционной катушки. Для этих целей лучше выбирать трубу с толстыми стенками. В этой части устройство будет нагреваться. Это станет участком трубопровода с теплоносителем.

Подключение индукционного котла к системе отопления является одним из ключевых этапов. Для этого используются специальные переходники, которые соединяют трубы отопления с механизмом. Теплоноситель через переходник будет поступать в индукционный котел, нагреваться там, затем нагревать всю систему отопления. Таким образом, переходник необходимо подключить к самому основанию барабана котла.

Дно пластикового корпуса необходимо выложить металлической сеткой. Она будет выполнять роль барьера от выпадения кусков стальной проволоки.При коротких длинах проволоки необходимо заполнить всю полость трубы. Хорошо, если кусочки будут короткими, не более 5 сантиметров. Это позволит заполнить трубу более тщательно.

Пластиковая труба в качестве корпуса

Индукционная катушка является основным нагревательным элементом в этой конструкции. Необходимо изготовить змеевик для котла из эмалированной медной проволоки. На уже подготовленный корпус будущего электроприбора нужно намотать этот медный провод. 90 оборотов.

Важный момент: при намотке нужно следить, чтобы расстояние между витками было как можно равным.Теперь индуктор готов к подключению к системе отопления.

В результате этой работы получается малогабаритное устройство, которое подключается к любой части системы отопления. Нужно только вырезать кусок трубопровода, а вместо него с помощью переходников установить индукционный аппарат. Необходимо помнить, что катушка подключена к высокочастотному инвертору. И использовать его можно только в системах, заполненных теплоносителем: водой, антифризом, маслом и так далее. В противном случае тело не выдержит нагрева и расплавится.

В итоге на изготовление индукционного котла было потрачено очень мало денег. В этом случае скорость нагрева удваивается.

Второй тип котла

Существуют и другие способы создания подобных отопительных устройств. Рассмотрим второй тип котла индукционного типа. Это будет стоить дороже, но результат вас порадует еще больше.

Мастер должен иметь более серьезные навыки. Желателен опыт сварки. Вам понадобится трехфазный стационарный инвертор, дополнительные инструменты.

Этот самодельный индукционный котел включает в себя уже две трубы. Один крепится внутри другого с помощью сварки. Устройство будет выполнять сразу две функции. С одной стороны это сердечник — источник электромагнитного поля, с другой — нагревательный элемент.

Медная проволока наматывается на внешнюю трубу. Результатом является высокая эффективность, компактные размеры и малый вес устройства. Для подачи охлаждающей жидкости используются форсунки.

Наружная трубная обмотка

Достоинство

При самостоятельном изготовлении индукционных котлов необходимо придерживаться некоторых правил.

Устройство индукционного котла можно устанавливать только в. В них необходимо использовать. При этом трубы в системе могут быть любыми, даже пластиковыми.

Необходимо следить, чтобы расстояние между индукционным электрокотлом и другими предметами (мебель, бытовая техника) было не менее 30 см. Во избежание порчи имущества. Не устанавливайте устройство слишком близко к потолку. Расстояние не должно быть меньше 80 см.

Работа над вторым вариантом котла займет немного больше времени.Однако отзывы об индукционном котле говорят о том, что трудозатраты того стоят. Такой прибор будет эффективно обогревать дом не менее четверти века. Дополнительных услуг не требуется.

Фото схемы подключения индукционного котла

Преимущества индукционных котлов:

  • допускается использование как переменного, так и постоянного тока;
  • все элементы устройства прочные;
  • элементарная конструкция;
  • нет необходимости выделять специальное место под котельную;
  • класс пожарной безопасности относится ко 2 группе;
  • КПД бойлера, сделанного своими руками или купленного в магазине, почти 100 процентов;
  • тип охлаждающей жидкости может быть любым;
  • при самостоятельном производстве требуются минимальные затраты.

Очевидно, что индукционный тип — это современный прибор, обладающий всеми качествами техники будущего. Высокоэффективный, недорогой агрегат способен быстро обогреть и загородный коттедж, и дачный участок, и кладовую. При этом никаких сложностей в установке не возникает. И никаких затрат на обслуживание.

Ваши контакты в этой статье от 500 руб в месяц. Возможны другие взаимовыгодные варианты сотрудничества. Напишите нам по телефону [email protected]

Основы индукционного нагрева, Часть 5: Варианты для самостоятельного изготовления

Индукционный нагрев широко используется в промышленности и даже в бытовых приборах как метод бесконтактного нагрева со многими явными преимуществами.

Мы завершаем эту статью рассмотрением того, как продвинутые любители могут построить свою собственную систему индукционного нагрева. Индукционные нагреватели являются одними из многих драматических проектов, созданных экспериментаторами и любителями. В конце концов, впечатляет нагрев этого металлического образца за несколько секунд.

Как и в случае с катушками Теслы, существуют веб-сайты, подробно описывающие, как построить собственную систему индукционного нагрева. В отличие от катушек Теслы, необходимые электронные детали довольно стандартны, как и медные или другие трубки, необходимые для первичной катушки.Кроме того, в отличие от катушек Тесла, используемые напряжения намного ниже, поэтому опасность поражения электрическим током гораздо меньше, а требования к изоляции и размеры зазоров значительно снижены.

Тем не менее, создание собственной системы — амбициозный проект. Всякий раз, когда у вас есть большие токи, как это свойственно индукционному нагреву, значения компонентов имеют решающее значение, и, казалось бы, тривиальные изменения могут повлиять на характеристики и работу усилителя мощности. Кроме того, высокие токи означают, что омические потери на контактах и ​​соединениях являются проблемой, и они могут фактически перегреваться из-за самонагрева I 2 R при больших токах.

Как и в случае с катушкой Тесла, схема индукционного нагревателя довольно проста (рис. 1) . Генератор основан на классической конструкции Ройера (разработанной в 1954 году Джорджем Х. Ройером). В этом релаксационном генераторе используется трансформатор с насыщающимся сердечником, и он создает прямоугольные волны с помощью всего нескольких основных компонентов. (Эта топология генератора также используется в некоторых несвязанных схемах инвертора постоянного/переменного тока.) В большинстве реализаций, включая индукционный нагреватель, выходной сигнал грубой прямоугольной формы часто модифицируется, чтобы быть более синусоидальным, с использованием резонансной схемы выходного резервуара. (С1/Л1).

Рис. 1. Базовая схема цепи индукционного нагревателя относительно проста и обычно основана на классическом генераторе Ройера. (Изображение: RM Cybernetics)

Задача усилителя мощности состоит в том, чтобы подавать большое количество тока заданной частоты на первичную катушку с низким импедансом (замените здесь «катушку» словом «антенна»; сходство между низкочастотным вещанием передатчик и индукционный УМ чистые). Напротив, источник питания с катушкой Теслы должен обеспечивать малый ток, но при очень высоком напряжении.

Типичный источник питания для проектов индукционного нагрева начинается со стандартного источника переменного/постоянного тока скромного уровня, рассчитанного на 15 В постоянного тока/20 А, который затем используется для схемы усилителя мощности/генератора. Предположим, что используется коммерческий источник переменного/постоянного тока, работающий от сети. В этом случае остальная часть цепи находится под относительно низким напряжением (как правило, ниже 100 В), поэтому это опасно, но не так опасно, как катушка Тесла, которая находится под напряжением в тысячи вольт и подвержена всевозможным индуцированным напряжением. поломки материалов.

Большой проблемой является изготовление специальных электромеханических компонентов, таких как первичная катушка, их сборка и соединение.Небольшие изменения и кажущиеся незначительными проблемы могут оказать серьезное влияние, учитывая текущие уровни и повлиять на способность схемы нормально функционировать или вообще работать. Большое значение имеют провода, соединения и крепления, а также прочная конструкция. Вы даже можете купить наборы со всеми или большинством электронных деталей и печатной платой, но многие детали вам все равно придется изготовить самостоятельно.

Во многих промышленных и некоторых любительских конструкциях самонагрев первичной обмотки из-за неизбежных потерь I 2 R (большие токи через постоянное сопротивление катушки в сочетании с теплом, излучаемым от заготовки обратно к первичной обмотке, может привести к перегреву сам материал первичной обмотки.Водяное охлаждение часто используется с водой, прокачиваемой через первичный змеевик, чтобы предотвратить это. Это, очевидно, усложняет физическую конструкцию и сборку (Фиг.2) .

Рис. 2. Даже небольшому индукционному нагревателю может потребоваться охлаждение первичной обмотки, что усложняет физическое устройство; обратите внимание на насос для аквариума слева с прозрачной пластиковой трубкой, идущей к спиральной трубе, которая также электрически связана с усилителем. (Изображение: RM Cybernetics)

Заключение 

Индукционные нагреватели играют важную роль в промышленности и научных исследованиях как бесконтактный, эффективный, электрический и легко контролируемый метод нагрева и даже плавления различных металлов.Он широко используется и анализируется учеными и металлургами, которые исследовали как основную теорию, так и критические детали производительности, а также усилиями инженеров-электриков и инженеров-механиков, которые построили необходимые схемы и системы. Он также подходит для проектов DIY серьезными экспериментаторами, хотя к нему следует подходить с осторожностью из-за связанных с ним токов, напряжений и температур.

Связанное содержимое EE World

Дополнительные ссылки

Профессиональные и промышленные справочники

Потребительские ссылки

Самостоятельные ссылки

Индукционный котел отопления своими руками: самодельный тип

Люди избалованы цивилизацией и не мыслят существования без ее благ. Несомненно, к ним относится отопление зданий. Системы отопления постоянно совершенствуются и становятся все более эффективными и удобными в использовании.

Но этого недостаточно. Согласитесь, совсем неплохо, что отопительное оборудование еще и экономичное. И это желание вполне осуществимо – можно сделать индукционный котел отопления своими руками. Он способен не только обеспечить необходимый уровень обогрева помещений, но и очень экономно экономить энергоресурсы.

Причем такое оборудование при желании соберет даже начинающий мастер.А как это сделать правильно и какие материалы потребуются для изготовления – эти вопросы мы подробно обсудим в нашей статье. Предварительно обдумайте устройство и принцип работы оборудования, а также преимущества его использования.

Содержание статьи:

  • Устройство и работа оборудования
    • Как работает индукционный котел?
    • Основные элементы отопительного оборудования
  • Плюсы самостоятельной сборки отопителя
  • Инструкция по сборке индукционного котла
  • Особенности вихревого индукционного котла
    • Отличительные признаки ВИН
    • Как собрать вихревое индукционное устройство?
  • Необычная модель индукционного аппарата
  • Выводы и полезное видео по теме

Устройство и работа оборудования

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке индукционного котла, вам предстоит разобраться с его устройством и принципом работы. И только разобравшись в этих моментах, можно приступать к изготовлению самоделок.

Как работает индукционный котел?

Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, необходимо ознакомиться с принципом его работы. Так вспомните школьный курс физики.

Когда электрический ток проходит через проводящий материал, он выделяет тепло. В этом случае количество выделяемого тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эту закономерность открыли Джоэл и Ленц, в честь которых и был назван физический закон.

Галерея изображений

Фото

Принцип действия индукционной установки заключается в нагреве теплообменника, который в свою очередь передает энергию протекающему через него теплоносителю

В индукционных схемах отсутствует непосредственный нагрев, что значительно продлевает срок службы оборудования и снижает риск поломок.

Основными конструктивными элементами индукционного котла являются индуктор, собранный из одной или двух обмоток, сердечник в качестве нагревательного элемента и инвертор

В простейшем варианте индукционного агрегата обмотка просто устанавливается на трубу, через которой нагревается теплоноситель

Принцип работы индукционных нагревателей и котлов

Преимущества отсутствия прямого нагрева

Компоненты стандартного индукционного котла

Самодельный вариант индукционного нагревателя

Но электрический ток может появиться в проводнике не только при непосредственном подключении к источнику питания. Есть еще один путь, открытый в девятнадцатом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, который не предполагает взаимодействия источника питания с проводником.

Суть его заключается в том, что при изменении параметров магнитного поля, пересекающего проводник, в нем возникает ЭДС или электродвижущая сила.

Это явление было названо электромагнитной индукцией. Именно он используется в индукционном котле. Получается, что если присутствует ЭДС, то будет и электрический ток, соответственно будет и нагрев проводника.

В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, с использованием наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.

Электромагнитную индукцию можно получить двумя способами. В первом случае для получения индукции проводник вращают или перемещают внутри постоянного магнитного поля. Этот метод используется в электрогенераторах.

Другой способ получения индукции — проводник остается неподвижным, в то время как параметры магнитного поля, в котором он находится, а именно направление силовых линий и напряженность, постоянно меняются.

Действие любого индукционного котла основано на явлении электромагнитной индукции.

Было бы довольно трудно сделать это, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если на катушку намотать провод, то при подключении источника питания он превращается в электромагнит. При изменении направления и силы тока будет меняться и магнитное поле, создаваемое этим устройством.

Если внутрь поля поместить проводник, в нем возникнет электрический ток, который сопровождается нагревом.

Именно по такому принципу сделана индукционная кастрюля. Его конструкция очень проста. Он включает в себя корпус, обязательно изолированный и экранированный. Внутри помещается труба. Лучше всего, если она будет и легированной, но можно использовать и стальную.

Однако в последнем случае производительность устройства немного пострадает. Труба установлена ​​в гильзе из диэлектрического материала.

Теплоноситель в котлах индукционного типа нагревается за счет расположенного внутри стального сердечника, который нагревается за счет вихревых токов, возникающих в электромагнитном поле.

Медная шина намотана на лейнер по принципу катушки. Он подключен к источнику питания. Для врезки в систему отопления используются два штуцера, по которым будет двигаться теплоноситель.

При подаче питания ток проходит через катушку и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает вихревые токи внутри трубы. Они нагревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.

Существуют варианты индукционного котла с несколькими параллельно установленными трубами малого диаметра.Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости нагрева устройства.

В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропустить через катушку электрический ток высокой частоты. Поэтому оборудование необходимо дополнить инвертором и выпрямителем.

Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла.Поэтому он подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянный.

Далее идет инвертор, представляющий собой электронный модуль со схемой управления и двумя ключевыми транзисторами. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.

Правда, использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, которые работают без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет повысить его эффективность.Устройства с инвертором более компактны.

Наведенные вихревые токи очень быстро нагревают теплообменник и жидкость внутри него

Основные элементы отопительного оборудования

Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:

  • Индуктор. Основная часть устройства. Это своего рода трансформатор с двумя обмотками. Первичка намотана на сердечник. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи.Корпус котла выполняет роль вторичной обмотки. Он принимает на себя вихревые токи, прогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
  • Нагревательный элемент. Это ядро ​​катушки. Для котла его делают в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких параллельно соединенных труб меньшего сечения.
  • Форсунки. Предназначен для врезки прибора в тепловую сеть. По одному через внутреннюю часть устройства поступает теплоноситель, по второму жидкость выходит из котла и подается в контур отопления.
  • Инвертор. Это устройство — инвертор — преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который затем подается на индуктор.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется сделать самому, а некоторые можно купить.

Например, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он с возможностью регулировки мощности.

Инвертор преобразует постоянный ток в высокочастотный.Для изготовления самоделки можно использовать стандартный инвертор для сварки

Мы перечислили основные элементы индукционного котла.

Плюсы самостоятельной сборки отопителя

Электрические котлы традиционно считаются неэкономичными. Учитывая, что стоимость электроэнергии постоянно растет, они обходятся своим владельцам «в копеечку». Подробную информацию по отоплению от электрокотла рекомендуем посмотреть в этой статье.

Однако индукционные котлы хоть и работают от электричества, но достаточно экономичны.

Галерея изображений

Фото

Котлы типа Ид — наиболее экономичное по энергопотреблению электрооборудование

Экономное энергопотребление не мешает индукционным котлам лидировать по эксплуатационным параметрам

Благодаря простоте конструкции индукционные котлы редко выходят из строя, исправно служат более 30 лет.

Аккуратная форма и компактные размеры – важные аргументы в пользу индукционных котлов

Индукционное оборудование быстрыми темпами нагревает теплоноситель для отопительных контуров

Однако длинный список достоинств индукционных котлов перевешивает солидный минус – цену оборудования, особенно заметно при установке нескольких технических узлов

Цена не страшна для тех, кто решит сделать эффективный узел своими руками, комплектующие для сборки недорогие

Однако для успеха в реализации идеи стоит досконально разбираться в устройстве индукционного агрегата и принципе его работы.

Эконом вариант электрокотла

Приоритеты высокой производительности

Конструктивная простота

Компактные размеры агрегата

Высокая скорость нагрева теплоносителя

Стоимость как сплошной минус котлов

Самодельный индукционный котел

Особенности устройства и принцип работы

Но это далеко не весь список их достоинств.

Решив установить такое устройство вы можете получить:

  • Быстрый нагрев охлаждающей жидкости.Это занимает в среднем 3-5 минут.
  • КПД близок к 100%, так как почти вся электроэнергия преобразуется в тепло.
  • Высокая температура нагрева жидкости в контуре отопления, не менее — 35°С.
  • Отсутствие накипи на внутренних поверхностях прибора, что объясняется вибрациями, возникающими при работе прибора. Они предотвращают отложения.
  • Долгий срок службы, так как отсутствуют движущиеся и трущиеся механизмы и детали. Соответственно, нет износа оборудования и порчи его компонентов.
  • Нет необходимости отводить продукты сгорания и часто проводить техническое обслуживание.

Недостатков у индукционных котлов не так уж и много. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость оборудования. Кроме того, в процессе работы устройства издают небольшой вибрационный шум.

Еще одним недостатком является достаточно большая масса, что необходимо учитывать при монтаже устройства на стену.

Чтобы получить максимальный эффект от использования индукционного котла, как самодельного, так и серийного, нужно соединить их в группу и использовать по одному или все сразу

Инструкция по сборке индукционного котла

Индукционные нагреватели можно приобрести в магазине, но их стоимость достаточно велика.Поэтому многие самоделки пытаются сделать его своими руками. Для изготовления самодельного индукционного котла необходимо подготовить материалы и инструменты.

Для начала необходимо приобрести сварочный инвертор. Это может быть недорого, но желательно, чтобы устройство было оснащено регулятором силы тока.

Кроме того, следует обратить внимание на ток, с которым работает устройство. Стандартное значение для сварочных инверторов составляет 15А. Этого будет недостаточно. Нужно искать более мощный агрегат.

Кроме того, вам нужно подготовить стержень или проволоку из нержавеющей стали диаметром около 7 мм. Его следует нарезать ломтиками длиной 40-50 мм. Их поместят в электромагнитное поле, где они будут разогреваться.

Нагревательный элемент самодельного индукционного прибора изготовлен из медной проволоки, для намотки которой можно использовать любой цилиндрический предмет подходящего диаметра

Для изготовления корпуса котла берется пластиковая толстостенная труба. Диаметр детали может варьироваться, но, как показывает практика, оптимальным вариантом является внутренний диаметр 50 мм.

Адаптеры используются для подключения оборудования к системе отопления. По одному из них в котел будет поступать холодный теплоноситель, а по другому в систему будет поступать горячий жидкий теплоноситель.

Фрагменты проводов необходимо уложить в корпус. Чтобы они не выпадали, дно детали покрыто мелкоячеистой металлической или нейлоновой сеткой, которая надежно крепится к корпусу. После этого можно прокладывать провод внутрь корпуса.

Теперь верхняя часть детали покрыта той же сеткой, что и нижняя, и закреплена на стенках детали.Переходники одеваются на приклад. Получается заготовка, из которой будет изготовлена ​​индукционная катушка.

Для этого необходимо намотать эмалированный медный провод. В среднем нужно наложить 90 витков. Они должны располагаться ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и плавно, чтобы получилась качественная индукционная катушка.

Полученное устройство можно установить в систему отопления. Это делается следующим образом. Сначала из системы сливается охлаждающая жидкость.

После этого выбирается место, где будет установлен котел. На этом участке труба размечается, после чего из нее вырезается фрагмент, равный по длине нагревателю.

Затем на подготовленное место устанавливается самодельный индукционный котел. Катушка подключается к инвертору, на этом установку можно считать законченной. После этого система снова заполняется охлаждающей жидкостью.

Медная проволока аккуратно намотана на пластиковую трубу с кусочками металлической проволоки внутри

Только после этого можно протестировать новое устройство.Он должен быть жидким.

Если включить индукционный котел «всухую», пластиковый корпус расплавится от высокой температуры. Это приведет к частичному разрушению системы отопления, что недопустимо.

Еще одним важным моментом является правильная организация заземления обогревателя, без которого невозможна его безопасная эксплуатация.

Характеристики вихревого индукционного котла

Мы уже знакомы с принципом работы индукционного нагревательного устройства.Есть его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий немного иначе.

Отличительные признаки VIN

Как и индукционный аналог, работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно комплектуется инвертором. Особенность устройства ВИН в том, что оно не имеет вторичной обмотки.

Все металлические части устройства выполняют свою роль. Они обязательно изготавливаются из материалов, обладающих ферромагнитными свойствами. Таким образом, при протекании тока по первичной обмотке устройства напряженность электромагнитного поля резко возрастает.

Он в свою очередь генерирует ток, мощность которого быстро увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате чего все ферромагнитные поверхности нагреваются очень быстро, практически мгновенно.

Устройства

Vortex достаточно компактны, но из-за использования металла вес их большой. Это дает дополнительное преимущество, так как в теплообмене участвуют все массивные элементы корпуса. Таким образом, КПД агрегата приближается к 100%.

Эту особенность устройства необходимо учитывать, если решено самостоятельно изготовить котел ВИН.Он может быть только из металла, пластик использовать нельзя.

Основное отличие вихревого индукционного котла в том, что его корпус выполняет роль вторичной обмотки. Поэтому он всегда из металла.

Как собрать вихревое индукционное устройство?

Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако сделать его своими руками так же просто. Правда, теперь вам понадобятся навыки сварки, ведь собирать устройство следует только из металлических деталей.

Для работы вам понадобится:

  • Два одинаковых по длине отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
  • Обмоточный (эмалированный) провод медный.
  • Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но самый мощный.
  • Кожух для теплоизоляции котла.

Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла.Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую часть. Их нужно вварить друг в друга так, чтобы между стенками элементов было некоторое расстояние.

Полученная деталь в разрезе будет напоминать руль. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.

В результате получается полый цилиндрический резервуар. Теперь нужно врезать в его стенку патрубки под патрубок подвода холода и отвода горячей жидкости.Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб системы отопления, возможно потребуется использование переходников.

После этого можно приступать к намотке провода. Он аккуратно, под достаточным натяжением, наматывается на корпус котла.

Принципиальная схема самодельного индукционного котла вихревого типа

Собственно нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус прибора желательно закрыть изолирующим кожухом. Так удастся максимально сохранить тепло и, соответственно, повысить КПД устройства и сделать его безопасным.

Теперь нужно врезать котел в систему отопления. Для этого охлаждающую жидкость сливают, необходимый по ее длине участок трубы отрезают и на ее место приваривают устройство.

Осталось только запитать ТЭН и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к работе. Но перед проведением испытаний нужно заполнить магистраль охлаждающей жидкостью.

Не знаете, какую охлаждающую жидкость выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться с характеристиками различных теплоносителей и рекомендациями по выбору оптимального типа жидкости для отопительного контура.

Только после впрыска охлаждающей жидкости в систему проводить пробный запуск.

Сначала нужно запустить аппарат на минимальную мощность и внимательно следить за качеством сварных швов. Если все в порядке, мощность увеличивают до максимума.

На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления. Чтобы ознакомиться с процессом сборки индукционного нагревателя, перейдите по этой ссылке.

Необычная модель индукционного аппарата

Эта модификация индукционного котла может показаться очень необычной, однако она имеет право на существование.

Более того, практика показывает, что такой прибор гораздо экономичнее стандартного котла отопления. На обогрев стандартной «трешки» потребуется около 1,8-2,5 кВт в час, а электрический котел потратит не менее 6 кВт.

При изготовлении самодельных индукционных котлов для намотки на сердечник используется только специальный намоточный медный провод

Собственно котел представляет собой встроенный в систему отопления теплообменник, который нагревается от индукционной плиты.

Важной частью конструкции является теплообменник, он должен быть компактным, надежным и максимально дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройств, работающих на 40 л теплоносителя.

То есть нужен плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость можно сделать самостоятельно, сварив из профильной трубы 50х50.

Работы выполняются в следующей последовательности:

  • Труба 50×50, нарезанная на отрезки по 600 мм. Всего должно быть 9-10 штук.
  • Полученные отрезки сваривают друг с другом по принципу «стенка к стенке» так, чтобы получился непрерывный ряд труб.
  • От трубы отрезают еще два отрезка так, чтобы их длина равнялась ширине полученной заготовки.
  • От обоих полученных фрагментов трубы срезана одна стенка.
  • Деталь устанавливается отрезанной частью на сваренные между собой трубы так, чтобы получилась заготовка, напоминающая коллектор.Фрагмент приварен к теплообменнику.
  • Аналогично устанавливается вторая секция трубы с противоположной стороны.
  • В противоположных диагональных участках теплообменника приварены трубы для подключения к системе отопления.
  • Конструкция тщательно обваривается, т. к. она должна быть полностью герметизирована.

Теплообменник готов, его можно установить на место и подать к нему источник тепла. Практика показывает, что лучше всего такую ​​систему устанавливать в ванной, выполнив вертикальный монтаж.

Обычная индукционная плитка может быть источником тепла для обогрева квартиры.

Теплообменник вварен в систему отопления, а плитка расположена между ним и стеной.

Домашние мастера говорят, что если к такому устройству подключить инвертор, его энергопотребление значительно уменьшится.

После прочтения инструкции вам кажется сложным и опасным изготовление самодельных котлов? Сомневаетесь, что самоделка будет экономичнее использовать электроэнергию для нагрева теплоносителя в системе отопления? В этом случае лучшим решением будет покупка готового отопительного агрегата.

На нашем сайте есть полезные материалы для выбора лучшего электрокотла и рейтинг самых популярных моделей среди покупателей. А также рекомендуем ознакомиться с особенностями расчета энергопотребления котла и других вариантов электроотопления в доме:

  • Электрокотел для отопления частного дома: обзор десятков лучших моделей электрокотлов
  • Сколько электроэнергии потребляет электрический котел? Правила расчета
  • Электрическое отопление в частном доме: обзор видов систем для загородного дома

Выводы и полезное видео по теме

Как самостоятельно собрать котел индукционного типа:

Как работает самодельный индукционный нагреватель:

Что такое индукционный нагрев:

Индукционный котел — самый экономичный и эффективный из всех отопительных приборов, работающих на электричестве. Существует множество модификаций самодельных индукционных приборов, можно выбрать любую, наиболее подходящую к условиям эксплуатации.

Чтобы купить такое устройство в магазине придется потратить значительную сумму, поэтому домашние умельцы научились делать их самостоятельно .

Используете ли вы самодельный индукционный котел как отопительный прибор? Делитесь фото своей самоделки и рекомендациями по сборке в комментариях блока.

А может вы только собираетесь заняться изготовлением котла и у вас остались нерешенные вопросы после прочтения нашей статьи? Не стесняйтесь спрашивать их — мы постараемся вам помочь.

Основы индукционного нагрева. Часть 3. Внедрение

Индукционный нагрев широко используется в промышленности и даже в бытовых приборах в качестве бесконтактного метода нагрева со многими явными преимуществами.

Индукционная катушка и заготовка составляют основу системы, но устройство для индукционного нагрева — это гораздо больше (рис. 1) . Кроме того, есть источник питания и схема резонансного резервуара в качестве усилителя мощности, который создает переменный ток на первичной стороне.Обратите внимание, что катушка первичной стороны является частью этой цепи бака. Резонансный контур усилителя должен быть настроен на рабочую частоту и индуктивность катушки первичной стороны, чтобы обеспечить стабильные колебания и максимальную передачу мощности.

Рис. 1. Функциональная блок-схема системы индукционного нагрева относительно проста и обычно включает устройство бесконтактного измерения температуры для регулирования с обратной связью. (Изображение: AZO Materials)

Из-за высоких уровней мощности в десятки киловатт во многих конструкциях блоку питания или первичной обмотке может потребоваться водяное охлаждение.Существует также бесконтактное измерение температуры с помощью пирометра для получения показаний, которые можно использовать в замкнутом цикле для поддержания желаемой температуры на заготовке.

Усилитель мощности похож на ВЧ-усилитель мощности и сильно отличается от него, и его часто называют ВЧ-усилителем. Это похоже, поскольку он должен производить мощный синусоидальный волнообразный сигнал. Он отличается тем, что частоты, которые он должен производить, находятся в самом нижнем конце электромагнитного спектра.Форма волны, которую он генерирует, не обязательно должна быть чистой синусоидой, и некоторое разумное количество искажений приемлемо, поэтому можно использовать более эффективный усилитель класса B или даже класса C. Но любое несинусоидальное искажение также создает значительные электромагнитные/радиочастотные помехи, что может быть проблемой.

Частота переменного тока в первичной обмотке и, таким образом, индуцированная в заготовку или нагрузку, является критической. Глубина, на которую тепло генерируется напрямую (а не за счет возможной проводимости от поверхности) с использованием индуцированного тока, зависит от того, что называется электрической эталонной глубиной или глубиной скин-слоя (обратите внимание, что это в некоторой степени аналогично «скин-эффекту» в проводниках, несущих РЧ-излучение). сигналы, но происходит по другому механизму).Краткое, но нелинейное уравнение определяет взаимосвязь между ключевыми параметрами материала и частоты (рис. 2) .

Рис. 2. Это базовое уравнение определяет взаимосвязь между ключевыми параметрами материала и частоты и связанную с ними электрическую эталонную глубину (глубину скин-слоя). (Изображение: Bright Hub Engineering)

Ток с более высокой частотой приводит к меньшей электрической эталонной глубине, в то время как ток с более низкой частотой приводит к более глубокой электрической эталонной глубине. Эта глубина также зависит от электрических и физических свойств заготовки.

Частоты от 100 до 400 кГц производят относительно высокоэнергетическое тепло, лучше всего подходящее для быстрого нагрева небольших деталей или поверхности/поверхности более крупных деталей (для сравнения обратите внимание, что стандартный диапазон AM-радиовещания начинается с 550 кГц) . Для глубокого проникающего тепла используются более длительные циклы нагрева на более низких частотах от 5 до 30 кГц. Для более мелких заготовок для эффективного нагрева необходима более высокая частота (> 50 кГц), а в случае более крупных заготовок генерируется более низкая частота (> 10 кГц) и большее проникновение тепла.

Изменение тока, напряжения и частоты с помощью индукционной катушки приводит к точно настроенному и тщательно разработанному нагреву, что делает его пригодным для точных применений, таких как поверхностная закалка, отпуск и отжиг, а также для других форм термообработки. Этот уровень термической и температурной точности имеет решающее значение для многих применений, включая термообработку автомобильных и аэрокосмических деталей, волоконной оптики, соединения боеприпасов, закалки проволоки и отпуска пружинной проволоки.

Индукционный нагрев хорошо подходит для специальных применений металлов, таких как титан, драгоценные металлы и современные композиты.Он не ограничен ни черными, ни цветными металлами, но может использоваться как с соответствующими настройками, так и с настройками. Например, использование одного и того же индукционного процесса для нагрева одинаковых по размеру кусков стали и меди даст очень разные результаты. Причина в том, что сталь (а также углерод, олово и вольфрам) имеет высокое удельное электрическое сопротивление и сильно сопротивляется протеканию тока, вызывая быстрое накопление тепла. Напротив, металлы с низким удельным сопротивлением, такие как медь, латунь и алюминий, нагреваются дольше.В качестве дополнительной сложности удельное сопротивление увеличивается с температурой, поэтому очень горячий кусок стали будет более восприимчив к индукционному нагреву, чем холодный.

Правильно спроектированная и установленная система индукционного нагрева – это точная и полностью контролируемая технология. Все аспекты этой технологии были проанализированы, изучены и проверены в теории и на практике физиками, металлургами и инженерами и хорошо изучены. Вырабатываемое им тепло сильно локализовано в изделии, хотя, конечно, оно будет распространяться за счет внутренней теплопроводности. Он относительно «чистый» в том смысле, что не образует паров, выхлопных газов или остатков. Он даже используется для высокофокусной точечной сварки электрических контактов, а также для сварки непрерывной полосой с параметрами системы, настроенными на очень малую расчетную электрическую глубину.

В следующей части этой статьи индукционный нагрев используется в бытовой технике, а также рассматриваются передовые системы для любителей, которые можно сделать своими руками.

 

Связанное содержимое EE World

Дополнительные ссылки

Профессиональные и промышленные справочники

Потребительские ссылки

Самостоятельные ссылки

Индукционный нагрев — Блог Дэна Workshop

Концептуальный авторезонансный генератор на МОП-транзисторах

Этот дизайн является результатом небольших экспериментов.Изначально я хотел использовать SCR
из-за простоты конструкции. Но
оказывается, что недорогие, легкодоступные SCR не справляются с частотой
, достаточно высокой для нагрева небольших тиглей, наполненных металлом, ничего
выше 10 кГц. Мое приложение для индукции нагрева требует частоты
между 200 кГц и 1 МГц. Поэтому я обратился к устройствам MOSFET, и наиболее разумной была собственная резонансная схема
. Обратите внимание, что эта схема является только концептуальной. Пожалуйста, не пишите мне по электронной почте
, запрашивая номера деталей и стоимость компонентов.Они не сделают вам
никакой пользы! Я экспериментировал с небольшими устройствами, и, поскольку схема
все еще находится в стадии разработки, вам не следует воспринимать эту информацию о
как инструкцию! Эта страница здесь только для того, чтобы подробно описать мои исследования,
экспериментов и наблюдений.

ОБНОВЛЕНИЕ

: октябрь 2011 г. — я нашел этот сайт: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/diy-induction-heater. htm, который очень похож на те же мысли о саморезонансе. Почему я не подумал об этом?? Я помню эти схемы Ройера из наборов для экспериментаторов Radio Shack, они были просты и легки в сборке со многими вариациями и размерами/формами, если хотите.Ссылка выше — это ройер с мосфетами большой мощности вместо транзисторов 2SA, которые были у RS 160-in-1. Отличная идея. Отличная работа, RM Cybernetics.

 

Ниже мое понимание и объяснение работы схемы.
Для тех из вас, кто знает об индукционном нагреве больше, чем я,
, пожалуйста, пришлите мне свои комментарии!

Вот что я наблюдал в аналогичной концептуальной схеме на моем осциллографе Phillips 35 МГц.

Схема

работала от 12 вольт.Верхняя дорожка была снята на выводе стока
на МОП-транзистор (в этот конкретный момент я использовал IRF510)
, который также является соединением между L1 и C2. В основном это
заряд на C2.

Нижняя трасса была получена на соединении между C2 и L2. Это
представляет собой напряжение на L2. Ниже приводится объяснение того, как работает эта схема
.

Когда на схему подается питание, постепенно накапливается заряд времязадающего
конденсатора C1. Когда оно превышает опорное напряжение, установленное VR1, выход усилителя op
замыкается и Q1 закрывается.Это быстрое изменение вызывает «звон»
в резонансном силовом каскаде. Положительная половина этого «кольца»
проводится самим Q1, а отрицательная половина проводится собственным диодом Q1
(должен любить их МОП-транзистор!). На осциллограмме заметка
происходит только один полный цикл.

Во время этого резонансного состояния происходят некоторые другие вещи. Полное напряжение питания
подается на катушку индуктивности L1, в то время как Q1 закрыт. Этот
создает поток в L1, который затем высвобождает всплеск энергии в C2
, когда открывается Q1.Этот всплеск виден на осциллограмме на верхней трассе
как наклонный сигнал.

Кроме того, пока Q1 закрыт, напряжение на C1 сбрасывается, и когда оно
падает ниже опорного значения, установленного VR1, выход операционного усилителя резко возвращается к
низкому уровню, открывая Q1 и позволяя L1 дергать C2 обратно примерно в 1,5 раза по сравнению с
напряжение питания. Это повышение синхронизируется с C1, и цикл повторяется.

В конечном итоге мы хотим получить высокое напряжение, высокую силу тока,
высокочастотный переменный ток («звон») в L2, который является рабочей катушкой
.Это индуцирует токи в массе металла, нагревая его и, в конечном счете, плавя
. Промышленность усовершенствовала этот принцип для промышленного использования
, и моя цель — разработать схему, применимую для домашнего использования
в магазине.

Форма сигнала в собственной резонансной цепи MOSFET

НОВОСТИ!! Для всех вас,
, ожидающих, затаив дыхание, прогресса на этой странице, я пересмотрел свою концептуальную схему
. Сначала я расскажу о фундаментальных различиях
между этой и исходной концептуальной схемой: во-первых, временная развертка R/C получает сигнал от датчика тока
, а не от датчика напряжения.Это главное отличие. Резистор R1
очень низкого сопротивления, в миллиомах, как шунт амперметра. 30-50
ампер на этом резисторе вызовет падение напряжения только около 1 вольта.
Отрицательное питание операционных усилителей, вероятно, будет -5 вольт, чтобы дать
им хороший рабочий запас.

Этот метод измерения тока для зарядки и разрядки времязадающего конденсатора C1
означает, что частота колебаний цепи пропорциональна
(а) индуктивности L1 и L2 и (b) резистивной нагрузке, представленной
на катушке индуктивности L2.

Частоту (читай: потребляемую мощность) можно настроить, регулируя переменный резистор
VR. Перемещение дворника на VR вправо приведет к тому, что частота
будет выше, а энергопотребление уменьшится. Перемещение влево
приведет к тому, что Q1 будет находиться во включенном состоянии дольше, что приведет к более низкой частоте и более высокому энергопотреблению
. R3 и R4 просто устанавливают верхний и нижний пределы
«усиления» каскада предусилителя датчиков схемы. Эти значения
еще не установлены.

Эта схема представляет «удобство» по сравнению с предыдущей: поскольку
зарядка и разрядка RC-конденсатора временной развертки C1 следует среднеквадратичному значению или
«площади под кривой» значения силы тока через (и результирующее напряжение
на) шунтирующего резистора R1, потребляемый ток цепи будет
постоянным независимо от значений индуктивности L1 и L2.Удобство
заключается в возможности работать со схемой с различными индуктивностями и частотами
, а регулировка тока (и до некоторой степени
выходной мощности) будет автоматически регулироваться схемой.

Нет, у меня пока нет фотографии осциллограммы. До этого
еще далеко не дошел. Вот насколько это новинка. Да, я тестировал маломощную версию схемы
с прицелом. Я не знаю, когда будет следующее обновление
, так что наберитесь терпения.Возможно, эта схема некоторое время будет «новой» для
.

Кроме того, я также обнаружил хороший источник «похищенных» катушек индуктивности
. В старых телевизорах есть два ферритовых сердечника хорошего размера. Один из трансформатора обратного хода
, а другой — индуктор ярма. Моим предпочтением
, вероятно, будет индуктор с ярмом из-за его круглой формы
. Тороидальные индукторы, как их называют, отличаются тем, что
удерживают свои магнитные поля ограниченными. А при высоких уровнях мощности
и высоких частотах, присутствующих в этих схемах, это хорошо.

 

Пересмотренная концептуальная схема

Для индукционного нагрева
требуется высокочастотный полупроводник с большой силой тока. Это изображение представляет собой корпус SOT-227, который является обычным выбором
для источников питания индукционного нагрева. Конкретное устройство
, которое я считаю наиболее перспективным для моего приложения, — это IXYS IXFN36N100 .
Это полевой МОП-транзистор на 36 ампер, 1000 вольт с быстродействующим внутренним диодом. У него достаточно быстрое время нарастания и спада
для моей конструкции.Его можно приобрести в Digi-Key примерно за 90 долларов. IXFN44N50 , рассчитанный на 44 ампера, 500 вольт, стоит 33 доллара и может быть достаточным в качестве более дешевой альтернативы.

 

МОП-транзистор большой силы тока для индукционного нагрева

Также необходим выпрямительный модуль хорошего размера для подачи постоянного напряжения на
цепь. Наилучшие варианты упакованы в модуль
«ADD-A-Pak», изображенный на фото. Я собираюсь использовать IRKC71/06 , стандартный восстанавливающий диодный модуль на 70 ампер, 600 вольт, производства International Rectifier. и доступен в Newark Electronics
примерно за 30 долларов.Этот модуль содержит два диода в конфигурации
с общим катодом, идеально подходящей для двухполупериодного выпрямления трехпроводного
источника питания 240 В. Если IRKC71/06 недостаточно большой, может понадобиться IRKC166/08 , но он дороже.

 

Высокоамперный диодный модуль для источника питания

Вот отличный веб-сайт, на котором даются хорошие инструкции по замене тигля
в индукционной плавильной печи. Есть много фотографий
восстанавливаемой небольшой печи.Печь на этих фотографиях кажется такой, в которой можно расплавить около
сотен фунтов железа. Моя печь была бы немного меньше
, я подозреваю, больше около 25 или 30 фунтов.


Ссылка на отличный веб-сайт по индукционному нагреву

Нижеследующее является результатом моего исследования на веб-сайте патентов США по
предмету индукционного нагрева. Я потратил много времени на изучение конструкций на основе SCR
, но технологии SCR немного не хватает на высокочастотных устройствах
, выше 20 кГц.Но вы определенно можете увидеть сходство
между этими запатентованными схемами и моей конструкцией, в которой используются МОП-транзисторы
. ПРИМЕЧАНИЕ. Эти схемы являются фактическими снимками патентов США.
Они НЕ являются моей «интеллектуальной собственностью». Я просто представляю их здесь как
план моих исследований в области электронного индукционного нагрева. Благодаря
администрации Клинтона база данных патентных изображений США открыта для
общественности. Вы можете добраться туда и найти полные
патентов здесь.

Любое использование этой информации регулируется патентным законодательством. Вы,
, должны убедиться, что использование вами любого запатентованного дизайна является законным! (В реальности
все патенты, на которые я ссылаюсь на этой странице, датированы 1974 годом, за исключением
, за исключением последнего, то есть 1981 года. Таким образом, срок их действия, вероятно, истек!)

Схема выше взята из патента № 3,786,222. Нажмите на изображение, чтобы
увидеть всю страницу. Это индукционный нагреватель, который был разработан для нагрева
пищи или других веществ, завернутых в фольгу, путем нагрева самой фольги
. Это фактическая схема, которая нас интересует, обратите внимание на ее простоту
!
Я обыскал Интернет в поисках таких схем, и в патентах
я нашел лучшую информацию. Это не что иное, как схемы индукционной плиты
, но я считаю, что принципы
могут быть применены к термической обработке и плавке металлов.

 

Индукционный нагреватель на основе SCR

В качестве источника питания индукционного нагрева для домашнего магазина на основе SCR наиболее вероятным кандидатом, который я мог предложить, был IRKHF200-12HJ компании International Rectifier.Это 200-амперный, 1200-вольтовый высокоскоростной SCR-модуль MagnaPak с восстанавливающим диодом. Это удивительное устройство, которое действительно может выдерживать номинальную силу тока при
10 кГц! Как вы можете видеть на картинке, это очень прочный блок с основанием радиатора толщиной
и большими клеммами. Цена также немного
надежная. Arrow Electronics оценивает эту малышку в 180 долларов!

Его ограничение
— это частота, при которой его рейтинг достигает пика: 10 кГц. Мое приложение
(маленькие размеры тигля) требует гораздо более высоких частот,
от 200 кГц до 1 МГц.Но принципы остаются прежними.

 

Высокоскоростной модуль SCR для индукционного нагрева

Из патента № 3 786 219. Этот практически идентичен
3,786,222, но показывает источник питания с выпрямлением переменного тока. Также
обратите внимание на «резервуарную» цепь, образованную конденсатором 27 и катушкой индуктивности 31, чьи LC-характеристики
без сомнения задают частоту сигнала индукционного нагрева
.

Еще одна простая схема

Вот что происходит в цепи.Обратите внимание, как срабатывает тринистор и
проводит положительный провод, а затем, когда индуктивные компоненты «пинаются», тогда
параллельный диод занимает отрицательную половину.

 

Форма волны в конструкции с одним тиристором

Из патента № 3814888. Эта схема
принципиально отличается от других тем, что в ней используются тринисторы в полумосте, которые запускают в
чередующейся последовательности для формирования сигнала переменного тока.

 

Полумостовой индукционный нагреватель Twin SCR

Опять же, вот внутренняя работа.Не путайте форму волны и работу
этой схемы с двойной самокоммутирующей схемой в трехфазной схеме
, далее.

 

Форма сигнала в полумостовой конструкции

Из патента № 3814888. В этом используется два SCR, но он работает как
с двумя встречно-параллельными одинарными цепями SCR в патентах 3 786 222 и 3 786 219
, упомянутых ранее. Для осциллограммы нажмите на картинку, и вы сможете
увидеть всю страницу.

 

Трехфазный промышленный индукционный нагреватель

Еще один базовый контур SCR с четырьмя отдельными контурами (предположительно, для 4 конфорок кухонной плиты) и входной фильтрацией
. Итак, у вас есть объем моего патентного исследования схем индукционного нагрева
. Однажды я надеюсь построить небольшую домашнюю индукционную печь
, которая сможет плавить железо и другие металлы, требующие больше тепла, чем моя печь сопротивления, которую я использую для плавки алюминия.

 

Силовая цепь для индукционной плиты

схема и порядок изготовления своими руками

Использование индукционных катушек вместо традиционных ТЭНов в отопительном оборудовании позволило значительно повысить КПД агрегатов при меньшем потреблении электроэнергии.Индукционные нагреватели появились в продаже относительно недавно, к тому же по довольно высоким ценам. Поэтому умельцы не оставили эту тему без внимания и придумали, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Индукционные нагреватели с каждым днем ​​завоевывают популярность у потребителя благодаря следующим преимуществам:

  • высокий КПД;
  • агрегат работает практически бесшумно; индукционные котлы и нагреватели
  • считаются достаточно безопасными по сравнению с газовым оборудованием;
  • обогреватель работает в полностью автоматическом режиме;
  • оборудование не требует постоянного обслуживания;
  • за счет герметичности устройства исключена протечка;
  • из-за колебаний электромагнитного поля образование накипи становится невозможным.

Также к достоинствам данного типа обогревателя можно отнести простоту его конструкции и доступность материалов для сборки устройства своими руками.

Схема работы индукционного нагревателя

Нагреватель индукторного типа содержит следующие элементы.

  1. Генератор тока . Благодаря этому модулю переменный ток бытовой электросети преобразуется в высокочастотный.
  2. Катушка индуктивности .Он сделан из медной проволоки, скрученной в катушку, образующую магнитное поле.
  3. . Это металлическая трубка, помещенная внутрь индуктора.

Все вышеперечисленные элементы, взаимодействуя друг с другом, работают по следующему принципу . Высокочастотный ток, вырабатываемый генератором, подается на катушку индуктора, выполненную из медного проводника. Индуктор преобразует высокочастотный ток в электромагнитное поле. Далее металлическая труба, расположенная внутри индуктора, нагревается за счет воздействия на нее вихревых потоков, возникающих в змеевике. Теплоноситель (вода), проходящий через нагреватель, забирает тепловую энергию и передает ее в систему отопления. Также теплоноситель выступает в роли охладителя ТЭНа, что продлевает «жизнь» отопительного котла.

Ниже приведена электрическая схема индукционного нагревателя.

На следующем фото показано, как работает индукционный металлический нагреватель.

Важно! Если прикоснуться нагретой частью к двум виткам дросселя, то произойдет межвитковое замыкание, от которого моментально сгорят транзисторы.

Сборка и установка системы

Не подключайте индуктор к клеммам сварочного аппарата, предназначенным для подключения сварочных кабелей. Если это сделать, то агрегат просто выйдет из строя. Для адаптации инвертора к работе с индукционным нагревателем потребуется достаточно сложная переделка устройства, требующая, в первую очередь, знаний в области радиоэлектроники.

Вкратце эта переделка выглядит так: катушка, а именно ее первичная обмотка, должна быть подключена после ВЧ преобразователя инвертора вместо встроенной индукционной катушки последнего. Кроме того, потребуется снять диодный мост и припаять блок конденсаторов.

Как сварочный инвертор переделывается в индукционный нагреватель смотрите в этом видео.

Металлическая индукционная печь

Для изготовления индукционного нагревателя из сварочного инвертора вам потребуются следующие материалы.

  1. инверторный сварочный аппарат . Хорошо, если в блоке реализована функция плавной регулировки тока.
  2. Медная трубка диаметром около 8 мм и достаточной длины, чтобы сделать 7 витков вокруг заготовки диаметром 4-5 см.Кроме того, после витков должны остаться свободные концы трубки длиной около 25 см.

Чтобы собрать печь, выполните следующие действия.

  1. Подберите любую деталь диаметром 4-5 см, которая будет служить шаблоном для намотки катушки из медной трубки. Это может быть деревянная круглая деталь, металлическая или пластиковая труба.
  2. Возьмите медную трубку и заклепайте один конец молотком.
  3. Плотно заполните трубу сухим песком и заклепайте другой конец. Песок предотвратит разрыв трубки при скручивании.
  4. Сделайте 7 оборотов трубки вокруг шаблона, затем отрежьте ее концы и высыпьте песок.
  5. Подсоедините получившуюся катушку к переделанному инвертору.

Совет! Если предполагается, что индукционная печь будет работать длительное время на большой мощности, то рекомендуется подавать на трубу водяное охлаждение.

Индукционный водонагреватель

Для сборки отопительного котла потребуются следующие конструктивные элементы.

  1. инвертор. Прибор подбирается такой мощности, какая нужна для котла отопления.
  2. Труба толстостенная (пластиковая), можно марки ПН Ее длина должна быть 40-50 см. Через него будет проходить теплоноситель (вода). Внутренний диаметр трубы должен быть не менее 5 см. В этом случае внешний диаметр будет 7,5 см. Если внутренний диаметр меньше, то производительность котла будет низкой.
  3. стальная проволока . Также можно взять металлический пруток диаметром 6-7 мм.Из проволоки или прутка вырезаются небольшие кусочки (4-5 мм). Эти сегменты будут выступать в роли теплообменника (сердечника) индуктора. Вместо стальных отрезков можно использовать цельнометаллическую трубку меньшего диаметра или стальной винт.
  4. Текстолитовые палочки или стержни , на которые будет намотана индукционная катушка. Использование текстолита защитит трубу от нагретого змеевика, так как этот материал устойчив к высоким температурам.
  5. Кабель изолированный сечением 1.5 мм 2 и длиной 10-10,5 метров. Изоляция кабеля должна быть волокнистой, эмалевой, стекловолоконной или асбестовой.

Совет! Вместо стальной проволоки допускается использовать металлическую губку из нержавеющей стали. Но перед покупкой их проверяют магнитом: если мочалка притягивается магнитом, значит, ее можно использовать как обогреватель.

Индукционный отопительный котел собирается по следующему алгоритму. Заполните корпус теплообменника указанными выше металлическими изделиями.На конец трубы, служащей корпусом, припаяйте переходники, подходящие по диаметру к трубам отопительного контура.

При необходимости к переходникам можно припаять уголки. Также следует пайка муфты-американка . Благодаря им обогреватель будет легко демонтировать, для ремонта или планового осмотра.

На следующем этапе необходимо наклеить на корпус теплообменника текстолитовые полоски , на которые будет наматываться змеевик.Также следует сделать пару стоек высотой 12-15 мм из того же текстолита. На них будут контакты для подключения ТЭНа к переделанному инвертору.

Намотать катушку на текстолитовые полоски. Между витками должно быть расстояние не менее 3 мм. Обмотка должна состоять из 90 витков проводника. Концы кабеля необходимо закрепить на заранее подготовленных стойках.

Вся конструкция помещена в кожух, который по соображениям безопасности будет выполнять роль изоляции. Для кожуха подойдет пластиковая труба диаметром больше змеевика. В защитном кожухе необходимо сделать 2 отверстия для вывода электрического кабеля. На концах трубы можно установить заглушки, после чего в них следует проделать отверстия для труб. Через последний котел будет подключаться к теплотрассе.

Важно! Опробовать водонагреватель можно только после заполнения его водой. Если включить «всухую», то пластиковая труба расплавится, и придется заново собирать ТЭН.

Схема подключения состоит из следующих элементов.

  1. РЧ источник тока . В данном случае это модифицированный инвертор.
  2. Защитные элементы . В эту группу могут входить: термометр, предохранительный клапан, манометр и др.
  3. Краны шаровые . Применяются для слива или заполнения системы водой, а также для перекрытия подачи воды на определенном участке контура.
  4. Циркуляционный насос .Благодаря ему вода сможет двигаться по системе отопления.
  5. Фильтр. Применяется для очистки охлаждающей жидкости от механических примесей. Благодаря очистке воды продлевается срок службы всего оборудования.
  6. Расширительный бак мембранного типа. Используется для компенсации теплового расширения воды.
  7. Радиатор . Для индукционного нагрева лучше использовать либо алюминиевые радиаторы, либо биметаллические, так как они обладают высокой теплоотдачей при небольших габаритах.
  8. Шланг, , через который можно заполнить систему или слить из нее охлаждающую жидкость.

Как видно из вышеописанного способа, индукционный нагреватель вполне реально сделать самостоятельно. Но лучше магазинного не будет. Даже при наличии необходимых знаний в электротехнике следует подумать о том, насколько безопасной будет эксплуатация такого устройства, так как оно не оснащено ни специальными датчиками, ни блоком управления. Поэтому рекомендуется отдавать предпочтение готовому оборудованию, изготовленному в заводских условиях.

Когда человек сталкивается с необходимостью нагреть металлический предмет, на ум всегда приходит огонь. Огонь — старомодный, неэффективный и медленный способ нагревания металла. Львиную долю энергии он тратит на тепло, а от огня всегда идет дым. Было бы здорово, если бы всех этих проблем можно было избежать.

Сегодня я покажу как собрать индукционный нагреватель своими руками с драйвером ЗВС. Этот прибор нагревает большинство металлов с помощью драйвера ZVS и электромагнетизма.Такой обогреватель отличается высокой эффективностью, не выделяет дыма, а нагрев таких небольших металлических изделий, как, скажем, скрепка, — дело нескольких секунд. На видео показан обогреватель в действии, но инструкция другая.

Шаг 1: Как это работает



Многие из вас сейчас задаются вопросом — что это за драйвер ZVS? Это высокоэффективный трансформатор, способный создавать мощное электромагнитное поле, нагревающее металл, основу нашего нагревателя.

Чтобы было понятно, как работает наш девайс, расскажу о ключевых моментах.Первым важным моментом является блок питания 24В. Напряжение должно быть 24В при максимальном токе 10А. У меня будут две свинцово-кислотные батареи, соединенные последовательно. Они питают плату драйвера ZVS. Трансформатор подает постоянный ток на спираль, внутри которой находится предмет, который необходимо нагреть. Постоянное изменение направления тока создает переменное магнитное поле. Он создает внутри металла вихревые токи, преимущественно высокой частоты. За счет этих токов и низкого сопротивления металла выделяется тепло.2 *

р.

Металл, из которого изготовлен предмет, который вы хотите нагреть, очень важен. Сплавы на основе железа имеют более высокую магнитную проницаемость и могут использовать больше энергии магнитного поля. Из-за этого они быстрее нагреваются. Алюминий имеет низкую магнитную проницаемость и соответственно дольше нагревается. А предметы с высоким сопротивлением и низкой магнитной проницаемостью, например палец, вообще не будут нагреваться. Сопротивление материала очень важно. Чем выше сопротивление, тем слабее ток будет проходить через материал, и тем меньше будет выделяться тепла.Чем меньше сопротивление, тем сильнее будет ток и по закону Ома меньше потеря напряжения. Это немного сложно, но из-за соотношения между сопротивлением и выходной мощностью максимальная выходная мощность достигается, когда сопротивление равно 0,

.

Трансформатор ЗВС самая сложная часть устройства, объясню как он работает. Когда ток включен, он проходит через два индукционных дросселя к обоим концам катушки. Дроссели нужны для того, чтобы устройство не выдавало слишком большой ток.Далее ток через резисторы 2 470 Ом поступает на затворы МДП-транзисторов.

Поскольку идеальных компонентов не существует, один транзистор включится раньше другого. Когда это происходит, он принимает на себя весь поступающий ток от второго транзистора. Он также закоротит второй на землю. Из-за этого не только через катушку будет течь ток на землю, но и через быстрый диод будет разряжаться затвор второго транзистора, тем самым блокируя его. За счет того, что параллельно катушке подключен конденсатор, создается колебательный контур. Из-за возникшего резонанса ток изменит свое направление, напряжение упадет до 0В. В этот момент затвор первого транзистора разряжается через диод на затвор второго транзистора, блокируя его. Этот цикл повторяется тысячи раз в секунду.

Резистор 10K предназначен для уменьшения избыточного заряда затвора транзистора, действуя как конденсатор, а стабилитрон должен поддерживать напряжение затвора транзисторов на уровне 12 В или ниже, чтобы они не взорвались.Этот трансформаторный высокочастотный преобразователь напряжения позволяет нагревать металлические предметы.
Пришло время собрать обогреватель.

Шаг 2: Материалы


Материалов для сборки обогревателя нужно немного, и большинство из них, к счастью, можно найти бесплатно. Если вы видите электронно-лучевую трубку, лежащую просто так, идите и поднимите ее. Он содержит большинство деталей, необходимых для обогревателя. Если вам нужны детали получше, купите их в магазине электротоваров.

Вам понадобится:

Шаг 3: Инструменты

Для этого проекта вам понадобится:

Шаг 4: Охлаждение полевого транзистора

В этом приборе транзисторы отключаются при напряжении 0 В, и сильно не греются.Но если вы хотите, чтобы нагреватель работал дольше одной минуты, вам нужно отводить тепло от транзисторов. Я сделал оба транзистора одним общим радиатором. Следите за тем, чтобы металлические затворы не касались поглотителя, иначе МОП-транзисторы закоротит и взорвется. Я использовал компьютерный радиатор, на котором уже был слой силиконового герметика. Для проверки изоляции коснитесь мультиметром средней ножки каждого МДП-транзистора (затвора), если мультиметр подаст звуковой сигнал, то транзисторы не изолированы.

Шаг 5: Блок конденсаторов

Конденсаторы сильно нагреваются из-за постоянно проходящего через них тока. Нашему нагревателю нужен конденсатор 0,47 мкФ. Поэтому нам нужно объединить все конденсаторы в блок, таким образом мы получим требуемую емкость, а площадь рассеивания тепла увеличится. Номинальное напряжение конденсаторов должно быть выше 400 В, чтобы учесть пики индуктивного напряжения в резонансном контуре. Я сделал два кольца из медной проволоки, к которым припаял 10 0.Конденсаторы 047 мкФ параллельно друг другу. Таким образом, я получил конденсаторную батарею общей емкостью 0,47 мкФ с отличным воздушным охлаждением. Я буду устанавливать его параллельно рабочей спирали.

Шаг 6: Рабочая спираль



Это часть устройства, в которой создается магнитное поле. Спираль сделана из медной проволоки — очень важно, чтобы использовалась медь. Сначала я использовал стальной змеевик для нагрева, и устройство работало не очень хорошо.Без нагрузки потреблял 14 А! Для сравнения, после замены катушки на медь прибор потреблял всего 3 А. Я думаю, что в стальной катушке были вихревые токи из-за содержания железа, и она тоже подвергалась индукционному нагреву. Я не уверен, что именно в этом причина, но это объяснение кажется мне наиболее логичным.

Для спирали возьмите большой отрезок медной проволоки и сделайте 9 витков на отрезке трубы из ПВХ.

Шаг 7: Сборка цепи





Я сделал много попыток и сделал много ошибок, пытаясь правильно построить цепочку.Больше всего сложностей было с блоком питания и со спиралью. Взял импульсный блок питания 55А 12В. Я думаю, что этот блок питания дал слишком большой начальный ток драйверу ZVS, что привело к взрыву МДП-транзисторов. Возможно, дополнительные катушки индуктивности исправили бы это, но я решил просто заменить блок питания на свинцово-кислотные аккумуляторы.
Потом помучился с катушкой. Как я уже сказал, стальная катушка не подходила. Из-за большого тока потребления стальной катушки взорвалось еще несколько транзисторов.Всего у меня взорвалось 6 транзисторов. Что ж, они учатся на ошибках.

Обогреватель переделывал много раз, но здесь расскажу, как я собрал самый удачный его вариант.

Шаг 8. Сборка устройства





Для сборки драйвера ZVS необходимо следовать прилагаемой схеме. Сначала я взял стабилитрон и подключил его к резистору 10К. Эту пару деталей можно сразу припаять между стоком и истоком МДП-транзистора.Убедитесь, что стабилитрон обращен к стоку. Затем припаяйте МДП-транзисторы к макетной плате с контактными отверстиями. На нижней стороне макетной платы припаяйте два быстрых диода между затвором и стоком каждого транзистора.

Убедитесь, что белая линия обращена к затвору (рис. 2). Затем подключите плюс от вашего блока питания к стокам обоих транзисторов через резисторы 2220 Ом. Заземлите оба источника. Припаяйте рабочую катушку и батарею конденсаторов параллельно друг другу, затем припаяйте каждый конец к другому затвору.Наконец, подайте ток на затворы транзисторов через дроссель 2,50 мкГн. Они могут иметь тороидальный сердечник с 10 витками провода. Теперь ваша схема готова к использованию.

Шаг 9: Установка на базу

Для того, чтобы все части вашего индукционного нагревателя склеились, им нужна основа. Для этого я взял деревянный брусок 5*10 см. Печатная плата, батарея конденсаторов и рабочая катушка были склеены горячим клеем. Я думаю, что устройство выглядит круто.

Шаг 10: Функциональная проверка





Чтобы включить нагреватель, просто подключите его к источнику питания.Затем поместите предмет, который нужно нагреть, в середину рабочей катушки. Он должен начать нагреваться. Мой обогреватель заставил скрепку загореться красным за 10 секунд. Более крупные предметы, такие как гвозди, нагревались примерно за 30 секунд. В процессе нагрева потребляемый ток увеличился примерно на 2 А. Этот обогреватель можно использовать не только для развлечения.

После использования прибор не выделяет копоти и дыма, воздействует даже на изолированные металлические предметы, например геттеры в вакуумных трубках.Также прибор безопасен для человека – с пальцем ничего не случится, если его поместить в центр рабочей спирали. Однако можно обжечься о предмет, который был нагрет.

Спасибо за прочтение!

Большой популярностью пользуются электрообогреватели

, которые абсолютно безопасны в использовании, функциональны и эффективны. Самодельный индукционный нагреватель может использоваться для нагрева воды или стать основой всей системы отопления в частном доме. Необходимо только выбрать качественную схему изготовления, которая позволит сделать надежное и универсальное оборудование.

Такой нагреватель является эффективным средством для обогрева

Описание и преимущества технологии

Принцип действия индукционных нагревателей основан на выделении тепла металлами при пропускании через них тока. При подаче напряжения на токопроводящую цепь образуются магнитное поле и индукционный ток, который выделяет большое количество тепла. Сегодня по этой технологии изготавливают различные электронагреватели, сочетающие в себе компактные размеры с отличной мощностью.Благодаря простоте конструкции таких установок их несложно изготовить самостоятельно.


Одним из преимуществ данного нагревателя является почти 100% КПД

К преимуществам индукционного нагрева можно отнести следующее:

  1. Высокая мощность.
  2. Способность работать в различных условиях.
  3. Полная экологичность.
  4. Возможность выборочного нагрева.
  5. Полная автоматизация процесса.
  6. Эффективность на уровне 99%.
  7. Долгий срок службы.

В быту технологии индукционного нагрева применяются в плитах и ​​полностью автоматизированных отопительных котлах. Такие установки пользуются популярностью на отечественном рынке, благодаря простоте обслуживания, надежности конструкции, экономичности и универсальности использования.

Схема устройства индукционного нагревателя настолько проста, что собрать его своими руками не составит труда. Все, что вам нужно, это минимальный опыт чтения схем и умение работать с паяльником или подобным оборудованием.Можно сделать как самые простые варианты обогревателей для нагрева воздуха в помещении, так и сделать полноценный котел для загородного дома.

В этом видео вы узнаете, как сделать простой индукционный нагреватель.

Принцип работы оборудования

Технология индукционного нагрева отличается экономичностью и простотой конструкции. На сегодняшний день получили распространение два типа индукционных нагревателей:

  • Вихревые нагреватели.
  • Приборы с электронным управлением и токами в катушке.

При изготовлении самодельных нагревателей применяют вихревые разновидности индукционных, что объясняется простотой их выполнения и отличным КПД. Принцип работы такого оборудования основан на передаче энергии теплоносителю от магнитного поля. Мощное излучение формируется в металлическом токопроводящем индукторе. При прохождении электрического тока через металлическую катушку в нем создаются мощные вихревые потоки с последующим преобразованием их в тепловую энергию.

Теплообменник такого котла может быть выполнен в виде обычной колонны , в которую под давлением снизу поступает вода, а ее индукционный нагрев осуществляется по всей высоте. Нагретый теплоноситель выходит из котла через верхнюю трубу и направляется в замкнутый контур системы отопления. Постоянная циркуляция воды в котле предотвращает перегрев элементов, что обеспечивает максимально возможную безопасность использования такого оборудования.

Образованию накипи препятствует легкая вибрация теплоносителя при прохождении через теплообменник, что исключает появление кальциевых отложений, а домовладельцу отпадает необходимость в какой-либо очистке и другом обслуживании индукционного оборудования.

Производство индукционных нагревателей

Индукционный нагрев пока не так популярен, как газовые и твердотопливные котлы. Это можно объяснить высокой стоимостью таких систем отопления для частных домов. Для бытового использования котел, построенный по индукционной технологии, будет стоить от 30 000 рублей. Поэтому неудивительно, что многие домовладельцы отказываются от покупки заводского оборудования и делают его сами. При наличии соответствующей схемы, недорогих комплектующих и умения читать техническую документацию сделать эффективный и полностью безопасный индукционный нагреватель для котла отопления можно буквально за несколько часов.

На базе трансформатора

На базе трансформатора с первичной и вторичной обмотками можно изготовить качественные индукционные нагревательные элементы. Вихревые токи, необходимые для работы такого оборудования, образуются в первичной обмотке и создают индукционное поле. Мощное электромагнитное поле воздействует на вторичную обмотку, которая, по сути, является индукционным нагревателем и выделяет большое количество тепла, используемого для нагрева теплоносителя.

В конструкцию самодельного индукционного нагревателя на базе трансформатора будут входить следующие элементы:

  1. Сердечник трансформатора.
  2. Обмотка.
  3. Тепловая и электрическая изоляция.

Сердечник выполнен в виде двух ферромагнитных трубок разного диаметра. Их вваривают друг в друга, после чего делают тороидальную обмотку из прочного медного провода. Выполняется не менее 85 витков с обязательным соблюдением равного расстояния между ними. При пропускании электричества через сердечник и обмотку в замкнутом контуре создаются вихревые потоки, нагревающие сердечник и вторичную обмотку. В дальнейшем полученное тепло используется для нагрева теплоносителя.

От высокочастотного сварочного аппарата

В схеме индуктора своими руками с использованием высокочастотного инвертора основными элементами являются генератор переменного тока, нагревательные элементы и индукторы. Генератор понадобится для преобразования стандартного напряжения частотой 50 герц в высокочастотный электрический ток. После модуляции ток подается в катушку индуктора, имеющую цилиндрическую форму. Обмотка катушки выполнена из медного провода, что позволяет генерировать магнитное переменное поле, создающее необходимые вихревые токи, за счет появления которых нагревается металлический корпус водяной рубашки.Полученное тепло передается теплоносителю.

Сделать качественный нагреватель на основе высокочастотного сварочного инвертора несложно. Нужно лишь позаботиться о качественной и надежной теплоизоляции, которая обеспечит максимально возможную эффективность. В противном случае при отсутствии надежной теплоизоляции эффективность системы отопления значительно снижается, что приводит к значительному расходу электроэнергии на работу оборудования.


В нагревателе есть как минимум 3 основных элемента, которые должны быть в рабочем состоянии

Этапы сборки нагревателя

Сделать простейший индукционный металлический нагреватель своими руками несложно. Для этой работы вам понадобятся следующие инструменты:

  1. Радиоэлементы.
  2. Мини-дрель.
  3. Плиты текстолитовые.
  4. Паяльник и припой.
  5. Химические реактивы для пайки.
  6. Термопаста.

Для изготовления катушки, которая используется для излучения переменного магнитного поля, вам потребуется подготовить кусок медной трубки длиной 800 миллиметров и диаметром 8 миллиметров.

Из используемых компонентов самыми дорогими являются мощные силовые транзисторы, которых необходимо установить не менее двух. Для такой работы подойдет IRFP 150, IRFP260 или IRFP460.

Можно изготовить колебательный контур водонагревателя с использованием керамических конденсаторов напряжением 1600 вольт и емкостью 0,1 мФ. Чтобы сформировать мощную катушку переменного тока, вам нужно будет использовать как минимум 7 из этих 12-вольтовых конденсаторов.

Во время работы полевые транзисторы могут сильно нагреваться.Без использования качественных алюминиевых радиаторов они расплавятся всего за несколько секунд после подачи напряжения на трансформатор. Теплоотводы и радиаторы размещены на транзисторах через термопасту, иначе эффективность охлаждения будет не слишком высокой.

Диоды для индукционных винных нагревателей используют сверхбыстрое срабатывание. Лучше всего для такой схемы подходят модели HER 307, UF 4700, MUR 460.

Также потребуется приобрести два резистора емкостью 10 кОм и мощностью примерно 0.25 Вт, один резистор на 2 Вт, емкостью 440 Ом. Вам нужно будет использовать два стабилитрона с напряжением 15 вольт. Их оптимальная мощность составляет не менее 2 Вт. На силовые провода, подающие напряжение на катушку, устанавливается штатный дроссель.

Нагреватель питается от блока питания напряжением 12-40 вольт и мощностью не более 500 ватт. Можно использовать автомобильные аккумуляторы или блок питания от старого компьютера.

Из медной трубы по имеющемуся шаблону изготавливается спираль диаметром около 4 сантиметров.В нем должно быть не менее 7 витков, не соприкасающихся друг с другом. На конец второй трубки привариваются ферромагнитные монтажные кольца, которые потребуются для соединения транзисторов с радиатором.

Печатная плата выполнена по схеме, позволяющей реализовать преобразование стандартного тока в мощный и высокочастотный. При больших амплитудах напряжения самодельный обогреватель будет стабильно работать, потребляя минимум электроэнергии и обеспечивая качественный нагрев.Конденсаторы установлены на печатной плате параллельно, образуя с катушкой колебательный контур.

Выполняется пробный пуск, в ходе которого контролируется отсутствие коротких замыканий в пружинных витках. При коротких замыканиях и соприкосновении витков катушки между собой транзисторы моментально выйдут из строя, а самодельный индукторный нагреватель потребует дорогостоящего ремонта.

Внутри индукционной катушки через изоляцию может быть установлен корпус теплообменника, внутри которого будет циркулировать нагретая жидкость.Благодаря высокому КПД технология индукционного нагрева даже при минимальном потреблении электроэнергии дает большое количество тепловой энергии, что позволяет качественно обогреть помещение.

Теплообменник изготовлен из трубы диаметром 20 миллиметров, которая изготовлена ​​из нержавеющей стали. На такую ​​трубу нанизывают одну или несколько индукционных катушек, при этом металлические элементы не должны соприкасаться с катушками улитки, находящейся под напряжением. При мощности 2 кВт КПД такого устройства будет достаточно для обеспечения проточного нагрева жидкости с последующим ее использованием в технических целях или для обогрева помещений.

Индукционные нагреватели – перспективная технология, которая сегодня активно используется при изготовлении котлов автономного отопления. Простота схемы реализации таких электроприборов позволяет выполнять их самостоятельно. Изготовив такой индукционный нагреватель своими руками, вы сможете сэкономить на покупке дорогостоящего оборудования, при этом по функциональности самодельные устройства не будут уступать дорогим заводским моделям нагревателей.

Индукционный нагрев — метод бесконтактного нагрева токами высокой частоты (англ.RFH — радиочастотный нагрев, нагрев радиочастотными волнами) электропроводных материалов.

Описание метода.

Индукционный нагрев – это нагрев материалов электрическими токами, индуцируемыми переменным магнитным полем. Следовательно, это нагрев изделий из токопроводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля). Индукционный нагрев осуществляется следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода (чаще всего медного).В индукторе с помощью специального генератора индуцируются мощные токи различной частоты (от десятков Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле индуцирует вихревые токи в заготовке. Вихревые токи нагревают заготовку под действием теплоты Джоуля (см. закон Джоуля-Ленца).

Система индуктор-заглушка представляет собой трансформатор без сердечника, в котором индуктор является первичной обмоткой. У заготовки вторичная обмотка короткозамкнута.Магнитный поток между обмотками замыкается в воздухе.

При высокой частоте вихревые токи вытесняются образуемым ими магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (Поверхностный эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка нагревается. Нижележащие слои металла нагреваются за счет теплопроводности. Важен не ток, а высокая плотность тока. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз по сравнению с плотностью тока на поверхности заготовки, при этом в 86 раз.В скин-слое выделяется 4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также зависит от относительной магнитной проницаемости μ заготовки

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температурах ниже точки Кюри μ имеет значение от нескольких сотен до десятков тысяч. Для других материалов (расплавы, цветные металлы, жидкие легкоплавкие эвтектики, графит , электролиты, электропроводящая керамика и др.), µ примерно равно единице.

Например, на частоте 2 МГц толщина скин-слоя для меди составляет около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как поглощает собственное излучение. Кроме того, он поглощает тепловое излучение от горячей заготовки. Индукторы делают из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подается подсосом – это обеспечивает безопасность в случае ожога или другой разгерметизации индуктора.

Применение:
Сверхчистая бесконтактная плавка, пайка и сварка металла.
Получение прототипов сплавов.
Гибка и термическая обработка деталей машин.
Ювелирное дело.
Обработка мелких деталей, которые могут быть повреждены пламенным или дуговым нагревом.
Упрочнение поверхности.
Упрочнение и термическая обработка деталей сложной формы.
Дезинфекция медицинских инструментов.

Преимущества.

Высокоскоростной нагрев или плавление любого электропроводящего материала.

Нагрев возможен в атмосфере защитного газа, в окислительной (или восстановительной) среде, в непроводящей жидкости, в вакууме.

Обогрев через стенки защитной камеры из стекла, цемента, пластика, дерева — эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки. Нагревается только электропроводный материал — металл (в том числе расплавленный), углерод, токопроводящая керамика, электролиты, жидкие металлы и т.п. газ — так получают сверхчистые сплавы в малых количествах (левитационная плавка, плавка в электромагнитном тигле).

Поскольку нагрев осуществляется с помощью электромагнитного излучения, отсутствует загрязнение заготовки продуктами сгорания факела при газопламенном нагреве или материалом электрода при дуговом нагреве. Помещение образцов в атмосферу инертного газа и высокая скорость нагрева предотвратят образование накипи.

Простота использования благодаря небольшому размеру индуктора.

Индуктор может быть выполнен специальной формы — это позволит равномерно прогревать детали сложной конфигурации по всей поверхности, не приводя к их короблению или локальному недогреву.

Локальный и избирательный нагрев легко осуществить.

Поскольку наиболее интенсивный нагрев происходит в тонких верхних слоях заготовки, а нижележащие слои нагреваются более мягко за счет теплопроводности, то метод идеально подходит для поверхностной закалки деталей (сердцевина остается вязкой).

Простая автоматизация оборудования — циклы нагрева и охлаждения, контроль и поддержание температуры, подача и удаление заготовок.

Блоки индукционного нагрева:

На установках с рабочей частотой до 300 кГц применяют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах.Такие установки предназначены для обогрева крупных деталей. Для нагрева мелких деталей применяют высокие частоты (до 5 МГц, диапазон средних и коротких волн), высокочастотные установки строят на электронных лампах.

Также для нагрева мелких деталей строят высокочастотные установки на MOSFET-транзисторах для рабочих частот до 1,7 МГц. Управление и защита транзисторов на более высоких частотах представляет определенные трудности, поэтому более высокочастотные настройки все еще довольно дороги.

Дроссель для нагрева мелких деталей имеет малые габариты и малую индуктивность, что приводит к снижению добротности рабочего резонансного контура на низких частотах и ​​снижению КПД, а также представляет опасность для задающего генератора ( добротность резонансного контура пропорциональна L/C, резонансный контур с низкой добротностью слишком хорошо «накачивается» энергией, образует короткое замыкание в дросселе и выводит из строя задающий генератор). Для повышения добротности колебательного контура применяют два способа:
— увеличение рабочей частоты, что приводит к усложнению и удорожанию установки;
— применение ферромагнитных вставок в индукторе; оклейка индуктора панелями из ферромагнитного материала.

Поскольку индуктор наиболее эффективно работает на высоких частотах, индукционный нагрев получил промышленное применение после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До Первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов в то время использовались высокочастотные машинные генераторы (работы В.П. Вологдина) или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть, в принципе, любая (мультивибратор, RC-генератор, генератор с независимым возбуждением, различные релаксационные генераторы), работающая на нагрузку в виде катушки индуктора и имеющая достаточную мощность.Также необходимо, чтобы частота колебаний была достаточно высокой.

Например, чтобы за несколько секунд «разрезать» стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт на частоте не менее 300 кГц.

Схема выбрана по следующим критериям: надежность; флуктуационная устойчивость; стабильность мощности, выделяемой в заготовке; простота изготовления; простота настройки; минимальное количество деталей для снижения стоимости; использование деталей, которые в сумме дают снижение массы и габаритов и т. д.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний используется индуктивный трехточечный генератор (генератор Хартли, генератор с автотрансформаторной обратной связью, схема на основе индуктивного контурного делителя напряжения). Это самовозбуждающаяся параллельная схема питания анода и частотно-избирательная схема, выполненная на колебательном контуре. Он успешно применялся и продолжает применяться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике.Например, в годы ВОВ на таких установках производилась поверхностная закалка катков танка Т-34.

Недостатки трехточечного:

Низкий КПД (менее 40% при использовании лампы).

Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри (≈700С) (изменения μ), приводящее к изменению глубины скин-слоя и непредсказуемому изменению режима термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть неприемлемо. Также мощные ВЧ установки должны работать в узком диапазоне разрешенных Россвязьохранкультурой частот, так как при слабом экранировании они фактически являются радиопередатчиками и могут создавать помехи теле- и радиовещанию, береговым и спасательным службам.

При смене заготовок (например, с меньших на большие) изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

При замене одновитковых индукторов на многовитковые, на большие или меньшие изменяется и частота.

Под руководством Бабата, Лозинского и других ученых были разработаны схемы двух- и трехконтурных генераторов, которые имеют более высокий КПД (до 70%), а также лучше сохраняют рабочую частоту. Принцип их действия следующий. За счет использования связанных цепей и ослабления связи между ними изменение индуктивности рабочего контура не влечет за собой сильного изменения частоты контура задания частоты. Радиопередатчики устроены по тому же принципу.

Современные высокочастотные генераторы представляют собой инверторы на основе IGBT-сборок или мощных MOSFET-транзисторов, выполненные обычно по мостовой или полумостовой схеме. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления, в зависимости от поставленной задачи, позволяет автоматически поддерживать

а) постоянную частоту
б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке
в) максимальный КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки Кюри резко увеличивается толщина скин-слоя, падает плотность тока, и заготовка начинает хуже нагреваться.Также исчезают магнитные свойства материала и прекращается процесс перемагничивания – заготовка начинает хуже нагреваться, резко снижается сопротивление нагрузки – это может привести к «разносу» генератора и выходу его из строя. Система управления следит за переходом через точку Кюри и автоматически увеличивает частоту при резком снижении нагрузки (или снижении мощности).

Примечания.

Индуктор следует по возможности размещать как можно ближе к заготовке.Это не только увеличивает плотность электромагнитного поля вблизи заготовки (пропорционально квадрату расстояния), но и увеличивает коэффициент мощности Cos(φ).

Увеличение частоты резко снижает коэффициент мощности (пропорционально кубу частоты).

При нагреве магнитных материалов также выделяется дополнительное тепло за счет перемагничивания; их нагрев до точки Кюри намного эффективнее.

При расчете индуктора необходимо учитывать индуктивность шин, ведущих к индуктору, которая может быть значительно больше индуктивности самого индуктора (если индуктор выполнен в виде одиночного витка малый диаметр или даже часть витка — дуга).

В колебательных контурах возможны два случая резонанса: резонанс напряжения и резонанс тока.
Параллельный колебательный контур — резонанс токов.
В этом случае напряжение на катушке и на конденсаторе такое же, как и у генератора. При резонансе сопротивление цепи между точками разветвления становится максимальным, а ток (Iобщий) через сопротивление нагрузки Rн будет минимальным (ток внутри цепи I-1л и I-2с ​​больше тока генератора) .

В идеале импеданс контура равен бесконечности — цепь не потребляет ток от источника. При изменении частоты генератора в любую сторону от резонансной частоты полное сопротивление цепи уменьшается, а линейный ток (Itot) увеличивается.

Серийный колебательный контур — резонанс напряжения.

Главной особенностью последовательного резонансного контура является то, что его импеданс при резонансе минимален. (ZL+ZC — минимум). Когда частота настроена на значение выше или ниже резонансной частоты, импеданс увеличивается.
Вывод:
В параллельной цепи при резонансе ток через выводы цепи равен 0, а напряжение максимально.
В последовательной цепи все наоборот — напряжение стремится к нулю, а ток максимален.

Статья взята с сайта http://dic.academic.ru/ и переработана в более понятный читателю текст компанией ООО «Проминдуктор».

Индукционные нагреватели работают по принципу «получения тока из магнетизма». В специальной катушке создается мощное переменное магнитное поле, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая нагревается вихревыми электрическими токами. В целом принцип работы таких устройств не сложен, и при небольших познаниях в физике и электротехнике собрать индукционный нагреватель своими руками не составит труда.

Следующие устройства могут быть изготовлены самостоятельно:

  1. Устройства для нагрева в отопительном котле.
  2. Мини-печи для плавки металлов.
  3. Тарелки для приготовления пищи.

Плита индукционная своими руками должна быть изготовлена ​​с соблюдением всех норм и правил эксплуатации этих устройств. Если опасные для человека электромагнитные излучения выбрасываются за пределы корпуса в боковых направлениях, то пользоваться таким устройством категорически запрещается.

Кроме того, большая сложность при проектировании печи заключается в подборе материала основания варочной панели, который должен отвечать следующим требованиям:

  1. Идеально подходит для проведения электромагнитного излучения.
  2. Непроводящий.
  3. Выдерживают воздействие высоких температур.

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

Производственные инструкции

Чертежи


Рис. 1.Электрическая схема индукционного нагревателя
Рис. 2. Устройство. Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи потребуются следующие материалы и инструменты:

  • припой;
  • Текстолитовая плата
  • .
  • Мини дрель
  • .
  • радиоэлементов.
  • Термопаста
  • .
  • химические реактивы для травления плат.

Дополнительные материалы и их характеристики:

  1. Для изготовления катушки , которая будет излучать переменное магнитное поле, необходимое для нагрева, необходимо подготовить кусок медной трубки диаметром 8 мм и длиной 800 мм.
  2. Мощные силовые транзисторы — самая дорогая часть самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы генератора частоты необходимо подготовить 2 таких элемента. Для этих целей подходят транзисторы марок: ИРФП-150; ИРФП-260; ИРФП-460. При изготовлении схемы использованы 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
  3. Для изготовления колебательного контура потребуются керамические конденсаторы емкостью 0.1 мФ и рабочее напряжение 1600 В. Чтобы в катушке образовался переменный ток большой мощности, необходимо 7 таких конденсаторов.
  4. При работе такого индукционного устройства полевые транзисторы будут сильно нагреваться и если к ним не прикрепить радиаторы из алюминиевого сплава, то через несколько секунд работы на максимальной мощности эти элементы выйдут из строя. Транзисторы следует размещать на теплоотводах через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальной.
  5. Диоды , которые используются в индукционном нагревателе, должны быть сверхбыстродействующими. Наиболее подходящие для этой схемы диоды: МУР-460; УФ-4007; ГЕР-307.
  6. Резисторы, применяемые в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт — 2 шт. и мощностью 440 Ом — 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна быть не менее 2 Вт. Дроссель для подключения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
  7. Для питания всего устройства потребуется блок питания мощностью до 500. Вт и напряжением 12 — 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но не получится получить самые высокие показания мощности при этом напряжении.


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

  1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см.Для изготовления спирали на стержень с плоской поверхностью диаметром 4 см следует намотать медную трубку. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. К 2 концам трубки припаяны монтажные кольца для соединения с радиаторами транзисторов.
  2. Печатная плата выполнена по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то за счет того, что такие элементы имеют минимальные потери и стабильную работу при больших амплитудах колебаний напряжения, устройство будет работать намного стабильнее.Конденсаторы в цепи установлены параллельно, образуя колебательный контур с медной катушкой.
  3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после подключения схемы к источнику питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания витков пружины. Если коснуться нагретым металлом 2-х витков катушки одновременно, то транзисторы мгновенно выходят из строя.

Нюансы


  1. При проведении экспериментов по нагреву и закалке металлов , внутри индукционной катушки температура может быть значительной и составлять 100 градусов Цельсия. Этот эффект нагрева можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для обогрева дома.
  2. Схема рассмотренного выше нагревателя (рисунок 3) , при максимальной нагрузке он способен обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равной 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объема воды, а конструкция индукционной катушки большой мощности потребует изготовления схемы, в которой придется использовать очень дорогие радиоэлементы.
  3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости является использование нескольких вышеописанных устройств, расположенных последовательно.При этом спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
  4. Как и , используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизывают» несколько индукционных спиралей, так что теплообменник находится в середине спирали и не соприкасается с ее витками. При одновременном включении 4-х таких устройств мощность нагрева составит около 2 кВт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений, позволяющих использовать данную конструкцию в подача теплой воды в небольшой дом.
  5. Если подключить такой нагревательный элемент к хорошо изолированному баку , который будет располагаться над нагревателем, то в результате получится котельная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагреваемая вода поднимется вверх, а ее место займет более холодная жидкость.
  6. Если площадь дома значительная , количество индукционных катушек можно увеличить до 10 шт.
  7. Мощность такого котла легко регулируется путем отключения или включения спирали.Чем больше одновременно включенных секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного прибора.
  8. Для питания такого модуля нужен мощный блок питания. Если в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно сделать преобразователь напряжения необходимой мощности.
  9. В связи с тем, что система работает от постоянного электрического тока , напряжение которого не превышает 40 В, работа такого устройства относительно безопасна, главное предусмотреть в цепи питания генератора блок предохранителей, который, в случае короткого замыкания обесточит систему, тем самым исключив возможность возгорания.
  10. Организовать «бесплатное» отопление дома можно таким способом , при условии установки аккумуляторов для питания индукционных приборов, которые будут заряжаться с помощью энергии солнца и ветра.
  11. Аккумуляторы должны быть объединены в секции по 2, соединенные последовательно. В результате напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на большой мощности. Кроме того, последовательное соединение уменьшит ток в цепи и увеличит срок службы батареи.


  1. Эксплуатация самодельных индукционных нагревательных приборов , не всегда позволяет исключить распространение вредных для человека электромагнитных излучений, поэтому индукционный котел следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
  2. Обязательно при работе с электричеством необходимо соблюдать правила техники безопасности и, особенно для сетей 220 В переменного тока.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.