Индукционные нагреватели своими руками: Как сделать индукционный нагреватель своими руками по схеме?

Самодельный индукционный нагреватель своими руками: схема и устройство

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

Схема индукционного нагревателя

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

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

Принцип действия индукционного нагревателя

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

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

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

Схема работы нагревателя

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

Самодельные индукционные котлы

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

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

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

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

Заключение

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

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

особенности конструкции и пример рабочей схемы устройства

Сегодня для нагрева воды чаще всего используются нагреватели индукционного типа. Популярность этих устройств во многом вызвана их экологической безопасностью и невысокой стоимостью.

  • Преимущества и недостатки
  • Особенности конструкции
  • Рекомендации по изготовлению

Собрав индукционный нагреватель своими руками, можно изготовить прибор для проточного нагрева воды и при этом сэкономить на покупке готового.

Преимущества и недостатки

Благодаря использованию этого устройства в быту можно добиться максимальной производительности и высокой надежности при эксплуатации. Для установки агрегата не нужно брать разрешение, в отличие от газового бойлера. Если устройство используется в отопительных котлах, то в определенных ситуациях вполне можно обойтись без насосной установки, так как движение теплоносителя будет осуществляться путем конвекции. Нагреватель индуктивного типа имеет ряд преимуществ:

  • Невысокая стоимость.
  • Индуктивный нагреватель своими руками собрать достаточно просто.
  • Во время работы устройство не производит шум.
  • Наличие постоянной вибрации делает необязательным регулярный уход.
  • Выходы из строя наблюдаются крайне редко.

Все это и сделало устройство весьма популярным. Однако сегодня не существует приборов, которые были бы полностью лишены недостатков. Среди минусов индукционных нагревателей стоит отметить несколько:

  • Потребляется много электрической энергии.
  • Во время работы выделяется большое количество тепла.
  • Для предотвращения перегрева и последующей поломки агрегата, необходимо устанавливать датчик температуры.

Однако плюсы этого устройства полностью нивелируют его недостатки. В домашних условия чаще всего собирают индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Особенности конструкции

Именно благодаря своей простоте, эти приборы и пользуются большой популярностью. В корпусе находится катушка, внутрь которого вставлен отрезок трубы, с помощью двух патрубков соединенный с системой отопления. Катушку можно присоединить непосредственно к сети электропитания или сделать это через преобразователь. Во втором случае увеличится частота колебаний тока в инверторе. В состав преобразователя входит три элемента:

  • Выпрямитель тока.
  • Двухтранзисторный инвертор.
  • Схема управления полупроводниковыми приборами.

Принцип работы такого устройства во многом напоминает трансформатор.

Главным же отличием является вторичная обмотка — она короткозамкнута и находится внутри первичной.

Рекомендации по изготовлению

Изготовить индукционный нагреватель своими руками, рабочая схема которого приведена ниже, будет очень просто. Работы по его изготовлению не займут много времени, как и не потребуется больших финансовых вложений. Приступая к изготовлению прибора, стоит уделить внимание нескольким моментам:

  • По своей конструкции прибор является мультивибратором высокой мощности.
  • Сопротивление позволяет избежать перегрева полупроводниковых приборов и его подбору следует уделить повышенное внимание.
  • Индуктор представляет собой спираль, состоящую из медной проволоки с требуемым количеством витков.

Так как транзисторы быстро выходят из строя от перегрева, устанавливать их необходимо на радиаторы особой конструкции. Использование сварочного инвертора позволит снизить стоимость самодельного устройства, но также можно применять и трехфазный трансформатор.

Ниже приведена простейшая схема индукционного нагревателя металла. Своими руками такой прибор собрать можно достаточно быстро.

Он представляет собой трансформатор с двумя обмотками:

  • Первый контур необходим для преобразования электроэнергии в вихревые токи.
  • Вторая обмотка позволяет передавать преобразованную энергию теплоносителю.

В качестве корпуса можно использовать кусок пластиковой трубы, толщина стенок которой составляет не менее трех миллиметров. При этом его диаметр должен быть больше в сравнении с трубами отопления. Длина корпуса определяется в каждом конкретном случае индивидуально, но чаще всего достаточно около одного метра. Внутренний диаметр трубы находится в диапазоне от 50 до 80 мм. После этого трубу необходимо обмотать медной проволокой, а количество витков должно составлять около 90.

Для установки индукционного нагрева предстоит выполнить следующие действия:

  • Полимерная труба фиксируется.
  • Торцы сердечника необходимо обрезать, оставив при этом около 10 см в запасе для изготовления отводов.
  • К нижнему отводу крепится уголок для подключения обратки, если прибор будет монтироваться в отопительный котел.
  • Предварительно нарубленная на отрезки длиной в 50 мм медная проволока засыпается в трубу, которая затем с двух сторон закрывается сеткой.
  • Устанавливается защитный контур прибора.
  • Нагреватель подключается к источнику питания, после чего сердечник необходимо заполнить водой.

Заключительным шагом после сборки приора, станет проверка его работоспособности. Для простоты замены водонагревающего устройства, на всех входах стоит установить шаровые краны.

Простое руководство по индукционному нагревателю своими руками. Jadroppingscience | Джеймс Эндрюс

Рисунок 1. Использование моего индукционного нагревателя для нагрева вилки за секунды.

Индукционный нагрев — это так увлекательно. Катушка не горячая, но все же может нагреть любой магнитный и проводящий объект до сотен градусов за секунды! Самое безумное то, что вы можете получить подобное устройство менее чем за 15 долларов. У меня их несколько, и я люблю показывать, какие они крутые на моем YouTube, как показано ниже:

Хотите прочитать эту историю позже? Сохранить в журнале.

Индукционный нагрев широко используется в промышленности. В промышленном мире индукционный нагрев можно использовать для отжига, сварки, ковки и т. д. Кроме того, многие любители велосипедов и автомобилей используют индукционный нагрев для удаления старых ржавых гаек и болтов с помощью устройства для удаления болтов, хотя они несколько дороги.

Лично я считаю, что индукционные нагреватели — это слишком крутая идея, чтобы не получать от нее удовольствие, поэтому я использую свой в основном для разогрева случайных предметов или разрезания продуктов горячим ножом.

Индукционный нагрев довольно сложен, но может быть упрощен для тех, у кого нет глубоких технических знаний. Вам нужно понять четыре основных понятия. Если вы больше визуальный ученик, вы можете посмотреть мое видео на YouTube, где я обсуждаю следующее.

Магнитные и проводящие объекты

Индукционный нагрев работает только с объектами, способными проводить электричество, и намного лучше работает с объектами, которые обладают магнитными свойствами. Чтобы объект был проводящим, в нем должны быть свободные электроны, способные двигаться вокруг объекта. Большинство металлов являются проводящими. Магнитные объекты имеют вокруг себя магнитное поле. Хотя вы не можете видеть магнитное поле визуально, магнитные поля будут взаимодействовать с другими магнитными полями. Например, если вы поместите два магнита рядом друг с другом, они будут притягиваться друг к другу.

Закон Ампера

Когда вы пропускаете ток через провод, вокруг провода создается магнитное поле. Провод изначально не был магнитным, но теперь имеет магнитное поле. Когда вы наматываете катушку из проволоки, а затем пропускаете через нее ток, магнитное поле внутри катушки становится намного сильнее.

Рисунок 2. Закон Ампера

Закон Фарадея/Ленца

Когда вы помещаете два противоположных магнитных поля рядом друг с другом, они влияют друг на друга. Электроны внутри объектов перемещаются, ориентируясь в новом магнитном поле. Это движение (поток) электронов называется током.

Таким образом, изменение магнитного поля проводящего объекта вызовет внутри объекта крошечные токи, известные как вихревые токи. Как только электроны закончат выравнивание с новым магнитным полем, электроны снова станут неподвижными. Тока больше нет. Чтобы непрерывно создавать вихревые токи внутри объекта, вы должны постоянно изменять магнитное поле.

Лучше всего для этого использовать переменный ток (AC). Направление, в котором ток течет через катушку, имеет значение. Вы можете увидеть это, посмотрев на северный и южный полюса индуцированного магнитного поля на предыдущем рисунке выше (рисунок 1). Если вы меняете направление тока, полярность магнитного поля также меняет направление.

Если этот переменный ток имеет высокую частоту, направление тока меняется много раз в секунду, то есть вы меняете магнитное поле много раз в секунду. Поэтому электроны никогда не перестают двигаться, а объект постоянно производит вихревые токи.

Сопротивление производит тепло

Последняя часть головоломки — понимание того, как ток производит тепло. Когда электроны постоянно движутся (ток), возникает сопротивление (например, трение), которое выделяет тепло. Это похоже на то, как трение создает тепло, когда вы потираете руки взад-вперед. Постоянно создавая вихревые токи, вы можете очень быстро нагреть объект.

Доступен на Amazon

На Amazon доступен модуль индукционного нагрева, который обычно стоит менее 15 долларов США. Хотя можно сделать свой собственный, это выходит за рамки данной статьи. Этот модуль индукционного нагрева рассчитан на напряжение от 5 до 12 вольт. Я включил письменные инструкции по технике безопасности, которые производитель предоставляет в нижней части этой статьи. В комплекте с модулем идет катушка, которую необходимо припаять к устройству.

Доступно на Amazon

Вам нужен блок питания, который может обеспечить ток силой не менее нескольких ампер и напряжение от 5 до 12 вольт. Блок питания, который у меня есть, указан выше, обеспечивает максимальную мощность для этого устройства, которая составляет 12 В и 10 А. По словам производителя, устройство не рассчитано на что-то большее.

Раньше я пользовался блоком питания с регулируемым напряжением, пока не приобрел этот хороший блок питания. Если у вас есть источник питания переменного напряжения, вы можете использовать его, но УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВЫ НЕ УСТАНАВЛИВАЕТЕ НАПРЯЖЕНИЕ БОЛЕЕ 12 ВОЛЬТ ДЛЯ ЭТОГО МОДУЛЯ.

Доступно на Amazon

Этот адаптер для розетки подключается непосредственно к источнику питания, поэтому вам не нужно беспокоиться о ненадежных соединениях.

В качестве альтернативы можно использовать зажимы типа «крокодил» и проволоку калибра 18. Зажимы типа «крокодил» требуют меньше усилий, но менее надежны. Я использовал оба, но мне очень нравится, когда гнездовой разъем плотно закреплен.

Паяльник/припой

Вам понадобится паяльник, чтобы припаять катушку к модулю. Вместо них теоретически можно использовать винтовые клеммы, но производитель предупреждает, что пластиковые клеммы могут расплавиться. В результате я решил припаять выводы катушки напрямую.

Сверла/сверла

Вам нужно сделать отверстие, в которое можно будет вставить гнездовой разъем. Хорошо работает сверло 3/8 дюйма.

Дерево/клей для дерева

Это необязательно, но я рекомендую сделать небольшую основу, как я сделал в своем видео, чтобы вы могли перемещать индукционный нагреватель, не касаясь его напрямую.

Суперклей (или лента)

Вам нужно что-то, чтобы прикрепить индукционный нагреватель к деревянной основе.

Отказ от ответственности: Неправильное использование оборудования или несоблюдение надлежащих протоколов безопасности может нанести вред пользователю. Будьте осторожны при работе с электричеством. Не пытайтесь, если у вас нет понимания основных электрических схем и этих компонентов. Попытка на свой страх и риск.

  1. Извлеките спираль индукционного нагрева из упаковки. (Необязательно: согните катушку до новой желаемой формы и ориентации, если вы хотите ее изменить. К вашему сведению: форма катушки влияет на ее работу, поэтому будьте осторожны.)
  2. Припаяйте концы катушки к модулю индукционного нагрева.
Рис. 3. Пример одного конца катушки, припаянного к модулю.

3. Создайте основу (деревянную конструкцию) и прикрепите катушку индукционного нагрева.

4. Возьмите красный (+) и черный (-) провода от гнездового разъема и вкрутите их в винтовые клеммы на задней стороне. Поскольку провод состоит из многих жил, рассмотрите возможность добавления припоя на концы, прежде чем завинчивать его.

Рис. 4. Правильно закрепленные провода.

5. Просверлите отверстие диаметром 3/8 дюйма в середине верхней деревянной части. Посмотрите на изображение ниже, если вы запутались.

6. Запрессуйте разъем-розетку. Убедитесь, что он не выходит легко.

7. Подключите блок питания постоянного тока и подсоедините разъем питания к гнездовому разъему. Синий светодиод на индукционном нагревателе загорится, показывая, что цепь работает. (Для сведения: блоку питания требуется около секунды для включения после подключения)

Рисунок 5. Окончательная конфигурация
  • Если ваш блок питания потребляет всего несколько ампер, устройству может не хватать мощности для крупный металлический предмет. Кроме того, если вы вставите металлический предмет слишком быстро, это также может стать слишком большой нагрузкой для источника питания. Когда это случилось со мной (когда я использовал источник питания, отличный от указанного выше), вы заметите, что светодиод на модуле индукционного нагрева выключается.
  • В то время как саму катушку не нужно нагревать, чтобы нагреть предметы, находящиеся внутри, катушка может начать нагреваться после длительного использования. При использовании устройства всегда обращайтесь с катушкой так, как будто она горячая. Руководство предупреждает, что нельзя использовать более 5 минут, не дав ему остыть.

«Спецификация:
Входное напряжение: 5–12 В пост. тока
Максимальная мощность: 120 Вт
Размер печатной платы: 55 x 37 x 1,6 мм выключение охлаждения. Поскольку ток при индукционном нагреве относительно велик, тепло катушки также относительно велико. При нагреве часть тепла, выделяемого нагретым объектом, передается нагревательному змеевику. В течение длительного времени температура нагревательного змеевика высокая. Если нагревательный змеевик подключен к клемме, пластиковая часть клеммы расплавится. Поэтому при индукционном нагреве лучше всего припаять нагревательную спираль непосредственно к печатной плате 9.0099 2. Эффективно индукционным нагревом можно нагревать только некоторые типы материалов — в основном магнитные материалы, такие как сталь. Такие материалы, как латунь, медь и алюминий, очень трудно нагреть.
3. Большой конденсатор, включенный параллельно источнику питания, может помочь уменьшить падение напряжения/тока, препятствующее запуску устройства.
4. Этот модуль не должен работать без нагрузки, иначе может сгореть цепь.
5. Вы можете проверить, загорается ли синий светодиодный индикатор, чтобы увидеть, подается ли питание или модуль может работать. Когда индикатор тусклый, возможно, недостаточно питания, следует использовать более мощный источник питания. Просто убедитесь, что источник питания находится в пределах 5–12 В постоянного тока.
Примечание: Вы можете припаять нагревательную спираль к плате.

Отказ от ответственности: я получаю небольшую долю от всех продаж по партнерским ссылкам, без дополнительной оплаты для покупателя.

Индукционный нагреватель | Backyard Scientist

Простой индукционный нагреватель

Схема индукционного нагревателя, которую я использую в этом видео, настолько проста, насколько это возможно. В этой статье я расскажу о конструкции и некоторых соображениях по дизайну, если вы хотите построить свой собственный. Но сначала немного предыстории схемы.

Эта схема основана на повсеместно распространенном обратноходовом драйвере mazilli, также известном как драйвер ZVS (переключение при нулевом напряжении). Оказывается, Марко на форумах 4HV был первым, кто изменил конструкцию с целью создания индукционного нагревателя. Самое замечательное в этой конструкции то, что она автоматически начинает колебаться и настраивается на максимальную эффективность. это был огромный успех, и теперь буквально каждая индукционная плата DIY, продаваемая на amazon и ebay, представляет собой точно такую ​​​​же схему. Недостатком является то, что у вас нет контроля мощности или контроля частоты.

Вот список деталей, которые я использовал для изготовления индукционного нагревателя.

Плата высокой мощности (1800-3000 Вт) или плата меньшей мощности (до 1500 Вт)

Блок питания. Чтобы заставить его работать, вам нужно закоротить несколько контактов на задней панели. Или вы можете просто купить любой подходящий блок питания на амазоне. Я рекомендую что-то, что может выдавать не менее 36-48 вольт и не менее 20 ампер.

Вам также необходимо охладить катушку. Самый простой способ — просто пропустить через него воду из раковины, или вы можете использовать ведро на 5 галлонов и насос для пруда или что-то в этом роде. Я использовал этот с амазона. Я также сделал радиатор и систему вентиляторов на Amazon.

Наконец, я рекомендую использовать устройство для контроля потребляемой мощности, это то, что я использовал.

Вот несколько советов и приемов, которые я узнал или прочитал в других местах относительно этого типа индукционного нагревателя.

  • Катушку можно трогать. Вы можете получить легкий удар током, если коснетесь обоих концов катушки одновременно, но это не опасно. Если вы коснетесь его металлом, вы будете в порядке и не почувствуете ударов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *