Индукционный нагреватель своими руками из микроволновки. Индукционный нагреватель своими руками: подробное руководство по изготовлению

Как сделать индукционный нагреватель в домашних условиях. Какие компоненты потребуются для сборки. На каких принципах основана работа индукционного нагревателя. Какие меры безопасности нужно соблюдать при изготовлении и использовании.

Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель работает на основе явления электромагнитной индукции. Его основные компоненты:

• Генератор высокой частоты
• Индукционная катушка
• Нагреваемый объект (обычно металлический)

Принцип действия индукционного нагревателя заключается в следующем:

1. Генератор создает переменный ток высокой частоты (обычно от 10 кГц до 1 МГц)
2. Этот ток подается на индукционную катушку, создавая вокруг нее переменное магнитное поле
3. Магнитное поле индуцирует вихревые токи в нагреваемом металлическом объекте
4. Вихревые токи вызывают нагрев объекта за счет его электрического сопротивления

Таким образом, нагрев происходит непосредственно внутри металла, что обеспечивает высокую эффективность и скорость нагрева по сравнению с другими методами.

Необходимые компоненты для сборки индукционного нагревателя

Для изготовления простого индукционного нагревателя своими руками потребуются следующие основные компоненты:

• Источник питания (12-24В постоянного тока)
• Высокочастотные транзисторы (например, IRFP250N)
• Драйвер транзисторов (например, IR2153)
• Высоковольтные конденсаторы (0.33-0.47 мкФ)
• Индукционная катушка (медная трубка или провод)
• Радиаторы для охлаждения транзисторов
• Печатная плата или макетная плата

Также понадобятся различные резисторы, диоды, провода и крепежные элементы. Точный список компонентов зависит от конкретной схемы нагревателя.

Пошаговая инструкция по сборке индукционного нагревателя

Процесс сборки индукционного нагревателя своими руками включает следующие основные этапы:

1. Изготовление печатной платы по выбранной схеме
2. Монтаж электронных компонентов на плату
3. Изготовление индукционной катушки
4. Установка силовых транзисторов на радиаторы
5. Подключение источника питания
6. Проверка и настройка работы схемы

При сборке следует строго соблюдать полярность компонентов и правила монтажа высокочастотных схем. Особое внимание нужно уделить качеству пайки и надежности соединений.

Меры безопасности при изготовлении и использовании

Индукционный нагреватель является потенциально опасным устройством. При его изготовлении и эксплуатации необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использовать качественные компоненты с соответствующими характеристиками
• Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей
• Использовать защитные устройства (предохранители, автоматы)
• Не прикасаться к работающей индукционной катушке и нагретым деталям
• Работать только в хорошо проветриваемом помещении
• Использовать защитные очки при нагреве до высоких температур

Несоблюдение правил безопасности может привести к поражению электрическим током, ожогам и другим травмам. Сборку сложных схем лучше доверить опытным специалистам.

Области применения самодельных индукционных нагревателей

Индукционные нагреватели, изготовленные своими руками, могут применяться в различных областях:

• Плавка небольших объемов металлов
• Пайка и распайка электронных компонентов
• Термообработка металлических деталей
• Нагрев болтов и гаек для облегчения демонтажа
• Изготовление ювелирных изделий
• Нагрев посуды для приготовления пищи

Однако следует помнить, что самодельные устройства обычно имеют ограниченную мощность и функциональность по сравнению с промышленными аналогами. Их использование требует осторожности и соблюдения техники безопасности.

Преимущества и недостатки самодельных индукционных нагревателей

Изготовление индукционного нагревателя своими руками имеет ряд преимуществ и недостатков:

Преимущества:

• Относительно низкая стоимость
• Возможность подстроить характеристики под свои нужды
• Получение опыта в электронике и физике
• Удовлетворение от создания рабочего устройства

Недостатки:

• Ограниченная мощность и функциональность
• Отсутствие гарантии и сертификации
• Риски при неправильной сборке или эксплуатации
• Необходимость специальных знаний и навыков

Перед началом изготовления следует тщательно взвесить все за и против, оценить свои возможности и реальную необходимость в таком устройстве.

Настройка и оптимизация работы индукционного нагревателя

После сборки индукционного нагревателя может потребоваться его настройка для достижения оптимальной работы. Основные параметры, которые можно регулировать:

• Рабочая частота (подбором емкости конденсаторов)
• Мощность нагрева (регулировкой напряжения питания)
• Размер и форма индукционной катушки

Для настройки могут потребоваться измерительные приборы — осциллограф, частотомер, мультиметр. Важно добиться стабильной работы схемы без перегрева компонентов.

Оптимальные параметры зависят от конкретной задачи и свойств нагреваемых объектов. Экспериментальным путем подбираются наилучшие настройки для каждого случая применения.

Возможные проблемы при изготовлении и их решение

При самостоятельном изготовлении индукционного нагревателя могут возникнуть различные проблемы. Вот некоторые распространенные трудности и способы их решения:

• Схема не запускается: Проверить правильность подключения компонентов, качество пайки, напряжение питания
• Слабый нагрев: Увеличить напряжение питания, оптимизировать форму катушки, проверить настройку частоты
• Перегрев транзисторов: Улучшить охлаждение, уменьшить мощность, проверить режим работы транзисторов
• Нестабильная работа: Проверить качество компонентов, устранить паразитные связи на плате

При возникновении сложных проблем рекомендуется обратиться за консультацией к специалистам или на тематические форумы. Важно не пренебрегать безопасностью в попытках устранить неполадки.

Индукционный нагреватель своими руками из микроволновки

Индукционный нагреватель своими руками

Индукционный нагреватель незаменимая вещь для кузнецов, токарей, слесарей и домашних мастеров. С его помощью всегда легко и быстро можно нагреть и даже расплавить металл, вам не нужны дорогие теплоносители, такие, как уголь и газ, достаточно подключить к прибору электричество. Происходит бесконтактный нагрев металла токами высокой частоты, по научному волнами радиочастотного диапазона. Прибор широко применяют для термообработки, закалки и гибки деталей, бесконтактной плавки, пайки и сварки, металлов. В ювелирном деле для термической обработки мелких деталей. В медицине для дезинфекции медицинского инструмента. В автосервисе слесаря нагревают заржавевшие гайки. Так же индуктор устанавливают в индукционных котлах, применяемых для отапливания жилых помещений.

На этом рисунке изображена рабочая схема индукционного нагревателя, который вы легко можете сделать своими руками.

Схема индукционного нагревателя

Устройство состоит из задающего генератора высокой частоты собранного на двух мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение генератора зависит от мощности установленных полевых транзисторов. С транзисторами IRFP250 устройство можно питать напряжением от 12 до 30 вольт. А если установить транзисторы IRFP260, тогда напряжение питания можно поднять от 12 до 60 вольт.

Мощность индуктора заметно возрастет, температура нагрева металла поднимется более 1000 градусов, что позволит плавить металлы. В процессе работы транзисторы будут очень сильно нагреваться, поэтому их надо установить на большие радиаторы и поставить мощный вентилятор. На холостом ходу индуктор потребляет не менее 10А, а в рабочем состоянии не менее 15А, соответственно требуется очень мощный блок питания минимум на 20А.

На этом рисунке изображена печатная плата индукционного нагревателя.

Так же вам понадобятся резисторы R1, R2 на 10К мощностью 0.25 Ватт. Резисторы R3, R4 с сопротивлением 470 Ом не менее 2 Ватт. Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 или другие аналогичные на максимальный ток до 1А. Стабилитроны VD1, VD2 мощностью не менее 5 Ватт с напряжением стабилизации 12В например 1N5349 и другие. Дроссели L1, L2 размером 27х14х11 мм желтого цвета с белой полосой я вытащил из компьютерных блоков питания. На каждый дроссель надо намотать 25 витков медного провода диаметром 1 мм желательно в лаковой изоляции, если не найдете, подойдет одножильный провод в полихлорвиниловой изоляции на скорость сильно не влияет.

Конденсаторы С1-С16 металлоплёночные 0.33 мкФ 630В, соединяются параллельно рядами 4х4, в блоке всего шестнадцать штук. С меньшим рабочим напряжением лучше не ставить, будут сильно греться. Между конденсаторами оставляйте небольшое расстояние для хорошего охлаждения потоком воздуха.

Дроссели решил приклеить силиконовым герметиком, чтобы не болтались.

Важную деталь нагревателя, индуктор я сделал из медной трубки диаметром 6 мм длинною 1 метр. Купить такую можно в любом автомагазине типа «Газовщик» и там где торгуют газо-балонным оборудованием для автомобилей. Медную трубку наматываем на кусок полипропиленовой трубы внешним диаметром 40 мм, такая труба используется в пластиковом отоплении. Делаем пять витков, расстояние между верхним краем первого витка и нижним краем пятого витка должно быть 40 мм. Концы трубы изгибаем, как на рисунке и прикрепляем к радиаторам с помощью двух клемных колодок для провода сечением 16 мм?.

В процессе работы индуктор будет сильно нагреваться от раскаленной детали, что может привести к повреждению медной трубки, поэтому надо сделать охлаждение. На концы медной трубки я одел силиконовые трубки и подключил насос омывателя лобового стекла автомобиля. Насос от ВАЗ 2114 и силиконовые трубки купил в автомагазине. Получилась нормальная водяная система охлаждения.

Чтобы охлаждать радиаторы и блок конденсаторов поставил мощный вентилятор от процессора. Для питания от 12 вольт такого охлаждения вполне достаточно. Если захотите поднять напряжение от 12 до 60 вольт, чтобы получить максимальную мощность от индукционного нагревателя, поставьте более мощные радиаторы и более производительный вентилятор, например от отопителя салона ВАЗ 2107. Желательно сделать металлическую шторку оберегающую нагреваемую деталь и медный индуктор от потока нагнетаемого вентилятором холодного воздуха.

Поскольку индукционный нагреватель потребляет большой ток около 20А, все дорожки на печатной плате следует усилить медной проволокой, напаянной сверху.

А теперь самое интересное… Испытания индукционного нагревателя я проводил от двенадцати вольтового автомобильного аккумулятора. Другого источника питания способного выдавать большие токи у меня просто нет. Лезвие от канцелярского ножа нагрелось до красна за 10 секунд. А это хороший результат, если учесть, что индуктор запитан всего от двенадцати вольт!

Друзья! Если хотите собрать индукционный нагреватель своими руками. Мой вам совет… Сразу ставьте полевые транзисторы IRFP260, большие радиаторы и мощный вентилятор от отопителя салона ВАЗ 2107, для питания индуктора обязательно используйте мощный источник питания лучше всего начиная от 24В до 60В с силой тока минимум на 20А.

Радиодетали для сборки индукционного нагревателя

• Транзисторы Т1, Т2 IRFP250 лучше IRFP260 2 шт.
• Резисторы R1, R2 10K 0.25W 2 шт. R3, R4 470R 2W 2 шт.
• Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 2 шт. или аналогичные
• Стабилитроны VD1, VD2 на 12V 1W 1N5349 или аналогичные 2 шт.
• Конденсаторы C1-C16 0.33mf 630V 16 шт.
• Дроссели от компьютерного БП желтые с белой полосой, размер 27х14х11 мм 2 шт.
• Колодка клемная для провода сечением 16 мм? 2 шт.
• Провод медный в лаковой изоляции d=1 мм длина 2 метра
• Трубка медная d=6 мм, длина 1 метр
• Радиатор чем больше, тем лучше 2 шт.
• Насос омывателя лобового стекла от ВАЗ 2114 1 шт.
• Трубка силиконовая 2 метра
• Вентилятор чем мощнее, тем лучше. Рекомендую от отопителя салона ВАЗ 2107 1 шт.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема самодельного индукционного нагревателя

Вот проект индукционного нагревателя металлов простейшей конструкции, он собран по схеме мультивибратора и часто выступает как первый нагреватель, который делают радиолюбители.

Принцип действия ТВЧ установки

Катушка создает высокочастотное магнитное поле, и в металлическом предмете в середине катушки возникают вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже маленькие катушки раскачивают ток около 100 A, поэтому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая компенсирует ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.

ТВЧ катушка самодельная

Схема принципиальная электрическая

Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.

Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.

Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ

Нагрев ножа ТВЧ

Второй вариант схемы — с питанием от сети

Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8?10 мм.

Схема индукционного нагревателя от сети 220В

Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.

индукционная печь из микроволновки

О сервисе MosCatalogue.net

MosCatalogue.net — это сервис, который предоставляет вам возможность быстро, бесплатно и без регистрации скачать видео с YouTube в хорошем качестве. Вы можете скачать видео в форматах MP4 и 3GP, кроме того можно скачать видео любого типа.

Ищите, смотрите, скачивайте видео — все это бесплатно и на большой скорости. Вы даже можете найти фильмы и скачать их. Результаты поиска можно сортировать, что упрощает поиск нужного видео.

Скачать бесплатно можно фильмы, клипы, эпизоды, трейлеры, при этом вам не нужно посещать сам сайт Youtube.

Скачивайте и смотрите океан бесконечного видео в хорошем качестве. Все бесплатно и без регистрации!

Индукционный нагреватель своими руками – принципиальная схема

Индукционный нагреватель – изобретение давнее. Первый прототип появился еще в конце 19 века – в 1887 году, а уже в 1890 году машина была установлена на фирме Benedicks Bultfabrik. Несмотря на ряд преимуществ таких установок использовались они нечасто, так как действительно эффективная схема индукционного нагревателя на тот момент не могла быть создана по причине неразвитости электроники.

Содержание

1. Прорыв индукции
2. Как действует индукция?
3. Виды индукционных печей
4. Канальная печь
5. Тигельные печи
6. Индукция в быту
7. Немного важной теории
8. Заключение

Прорыв индукции

Индукционные нагреватели металлов

Настоящий прорыв индукционного оборудования произошел относительно недавно. Индуктивный метод стал использоваться не только в промышленности, но и в быту. Такому быстрому развитию послужило появление современных микроконтроллеров с большой вычислительной мощностью. Второй фактор, ставший базой для появления эффективных моделей печей – разработка недорогих, но мощных транзисторов. Возможность использовать нагрев с помощью индукции в жилых помещениях породила еще одно явление – многочисленные самоделки. Схемы печи, созданной своими руками, могут иметь свои отличия, но в их основе всегда лежит принцип индукции.

Сделать своими руками индукционный котел несложно, но решившись на такую работу, стоит помнить об опасности электричества. Неграмотно разработанная и созданная конструкция, в лучшем случае, просто не будет работать. В худшем она может стать источником серьезнейшей опасности для жизни и здоровья домочадцев. Разговор об использовании индукции начнем с рассмотрения разных видов печей, работающих по этому принципу.

Как действует индукция?

В основе действия индукционного нагревателя лежит магнитная или электрическая индукция. Основная часть, как промышленных моделей, так и печных самоделок лежит в области использования катушки индуктивности, создающей магнитное поле. Несмотря на некоторые ограничения в применении, они более распространены, чем электрические изделия. Процессы, происходящие во время работы установки, в обобщенном виде выглядят следующим образом.

Индукционная катушка создает переменное магнитное поле, замыкаемое на ферромагнитный сердечник или находящееся в свободном пространстве. Поле, в свою очередь, создает магнитный поток. Далее образуется вторичный или вихревой ток – в зависимости от того, какая схема лежала в основе установки. Вихревые токи отдают полученную энергию, обеспечивая нагрев.

В ходе действия такой печи осуществляется многоступенчатое преобразование разных видов энергии. Результатом этого является почти 100%-ное КПД установки. Причина этого кроется в том, что электромагнитное взаимодействие отличается высокой мощностью.

Виды индукционных печей

Индуктивный нагреватель – понятие обширное. Эта схема лежит в основе разных видов печей и котлов, работающих на электромагнитном преобразовании энергии. Как уже отмечалось выше, впервые индукционный нагреватель был использован в промышленности. Долгое время промышленная сфера была единственной для использования подобных печей. Несмотря на то, что сегодня ситуация в корне изменилась, и магнитная индукция вошла в жизнь людей, рассматривать виды таких печей лучше именно с производственных моделей, применяемых для плавки материалов.

Канальная печь

Калорифер или канальный нагреватель

По своей конструкции канальный индукционный котел напоминает обычный трансформатор. Основная область его применения – сталелитейная и металлургическая промышленность. Именно в таких печах осуществляется плавка цветных сплавов, дюраля, получение чугуна высокого качества. Для того чтобы в канальной печи произошел нагрев, требуется затравка расплавом. Его наливают в тигель перед пуском установки. Часть расплава обязательно должна сохраняться в остаточной емкости после окончания плавки.

Несмотря на то, что канальные конструкции относятся к промышленным, их взяли на вооружение и домашние мастера. Популярность канальных установок среди «самоделкиных» обеспечила и достаточная простота сооружения индукционного котла своими руками. В качестве основы установки для домашней мастерской можно взять обычный сварочный трансформатор. Подобный агрегат позволяет плавить цветные металлы, сплавы. В отличие от промышленных печей, у домашнего индукционного плавильного оборудования отсутствует существенная проблема – необходимость остаточной емкости. Причиной этого является незначительная мощность созданного своими руками прибора.

Не стоит думать, что самодельная канальная печь – конструкция идеальная, лишенная проблем или недостатков. В ней возникает проблема кольцевого тигля.  Для его создания годится только один материал – электрофарфор. Другие огнеупорные материалы для этой цели не подходят. Именно это и стало причиной малого распространения канальных печей у «самоделкиных».

Тигельные печи

Плавильное оборудование

Подобные конструкции были разработаны в 20-е годы прошлого столетия. Причиной их появления стала необходимость отказа от остаточной емкости канальных печей. Идея была проста – отказаться от использования магнитопровода и установить тигель непосредственно в индуктор. Уже в процессе разработки проявилась основная проблема такой конструкции – необходимость изменения частоты во время плавки. Несмотря на это тигельные агрегаты нашли свое применение. Не оставили их без внимания и домашние мастера.

Индукционный тигельный агрегат осуществляет свою работу в нескольких режимах:

• Режим основного резонанса. Он позволяет расплавить до 500 г стали, но нагрев заготовки займет немало времени, увеличивая потребление электроэнергии и сокращая КПД.
• Работа на гармониках. В таком режиме агрегаты отличаются большей мощностью. Нагрев происходит быстро – буквально за несколько секунд. Плавка может вестись в режиме быстрой шахты. При этом получаются сплавы, недоступные для выплавления в других печах.
• Работа на частоте в 5-6 раз больше основной. В этом режиме печи применяются не для плавки, а для закалки заготовок.

Индукция в быту

Уже не раз упоминалось, что индукционный нагрев сегодня широко используется не только в промышленности, но и в быту. Это явление все больше распространяется, несмотря на то, что обладающие большой мощностью установки никак не подходят для подключения к обычной бытовой электросети. Чем так привлекательные индукционные печи? Почему на них обратили внимание домашние мастера?

• Магнитная левитация позволила использовать индукцию для очистки металлов.
• Закалка металлических заготовок.
• Равномерный или точно дозированный нагрев заготовки и т. д.

Немного важной теории

Прежде чем использовать индукционные нагревательные приборы, стоит ознакомиться с основными теоретическими выкладками.  В таких печах нагрев происходит за счет электромагнитного поля, оказывающего воздействие на человека. В целом, его можно сравнить с воздействием микроволновой печи на кусок мяса. Не хочется ощущать себя бифштексом во время работы? Нужно соблюдать технику безопасности.

Индукция в быту

Сила воздействия электромагнитного поля зависит от плотности потока его энергии (ППЭ). Этот показатель будет увеличиваться при росте частоты излучения. Допустимые значения ППЭ не должны превышать 30 мВт на 1 кв. м поверхности тела при условии постоянного воздействия. Из курса физики мы знаем, что ППЭ будет падать при удалении от источника. Снизить этот показатель примерно в 50 раз позволяет даже однослойная экранировка установки оцинкованной сеткой с мелкой ячейкой.

Сложнее снизить вредное воздействие сверхвысоких частот (СВЧ), начинающихся примерно со 120 МГц. Попадание под действие СВЧ приводи к долговременным последствиям. Люди отличаются разной восприимчивостью к сверхвысоким частотам, но, получив такое воздействие в 10-30 мВт в течение примерно 30 минут, можно легко подорвать состояние здоровья и репродуктивной системы.

Обычная индукционная печь не работает в режимах сверхвысокого излучения, и, казалось бы, его воздействие не является серьезной причиной отказа от использования таких установок в домашних мастерских. Это абсолютно справедливо, если речь идет о моделях, представленных на рынке разными производителями. Совершенно иначе обстоит дело, если агрегат был смоделирован и сконструирован самостоятельно. Малейшая ошибка во время его изготовления может стать причиной того, что печь входит в режим, имеющий паразитное СВЧ.

Заключение

Этот рассказ об индукционных печах – всего лишь короткий экскурс в масштабную тему. Сегодня основное направление использования индукции – обработка материалов, что будет завтра – покажет время. Такие агрегаты перспективны и интересны, в том числе и для домашних мастеров.

Читайте далее:

Мой первый индукционный нагреватель: много уроков и конечный успех | Детали

Я хочу начать с создания обогреваемой трубки с поршнем и отверстием. Таким образом, я могу почувствовать, что нужно, чтобы расплавить пакет и выдавить пластик через отверстие, прежде чем я приложу слишком много усилий к остальной части дизайна. Для этого я приобрел пару стальных труб с внутренней гладкостью и принялся за работу по изготовлению обогревателя.

First , исследовательские индукционные нагреватели. Есть много руководств и видео о обогревателях, сделанных своими руками. Один из них показался мне особенно полезным: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/diy-induction-heater.htm. Я основывал свой дизайн на их дизайне и даже скопировал части их схемы, так что я должен отдать им должное. Вот моя схема.

Второй , сохраните необходимые компоненты и просто попробуйте. Блок питания состоит из тяжелого трансформатора, спасенного от чего-то не помню, выпрямителя от микроволновой печи и большого конденсатора. Диоды Шоттки рассчитаны на 100 В и 1 А, а МОП-транзисторы — на 100 В и 18 А. Сначала я просто взял несколько высокочастотных/напряженных конденсаторов для генераторной части схемы и собрал все вместе, не слишком задумываясь о частоте или мощности. Я решил, что настрою эти детали, как только у меня что-то заработает. Вот несколько фотографий после удаления большинства конденсаторов генератора, как я объясню ниже.

Третий , пусть работает хорошо. Когда я впервые подключил его, у меня были конденсаторы на 18 мкФ и где-то около 1 мкГн индуктивности. Не было ни дыма, ни взрывов, ни явных проблем, поэтому я попытался воткнуть отвертку в катушку. Я сразу понял, что нужно что-то менять, потому что почувствовал вибрацию в ручке, а через пару секунд перегорел предохранитель. Я сел вычислить свою частоту, что, как я знаю, должен был сделать в самом начале, и обнаружил, что она составляет около 37 кГц без нагрузки и ниже при нагрузке. Не так уж неразумно для нагревателя большой мощности, но для этого проекта бесполезно.

Итак, я удалил большую часть колпачков, оставив 4,5 мкФ, что должно удвоить частоту. Это работало намного лучше. Он был тихим, без вибраций и не перегорел предохранитель. Но все сильно грелось (выпрямитель, мосфеты, катушка). Я измерил ток и нашел это. 3,6А без нагрева, 6,5А с подогревом, нужно было еще настроить. Я уменьшил емкость до 0,3 мкФ, что должно дать частоту где-то около 290 кГц, что является очень грубой оценкой. Результат был хорошим. 0,86 А без нагрева, 2,9 А с подогревом, и компоненты были слегка теплыми. А как насчет мощности? Для моего приложения мне не нужно много энергии. Мне нужно взять короткий отрезок тонкой стальной трубки до 180С и подержать его там. Эта схема легко сделает это. Отвертка дымилась менее чем через 5 секунд, а скрепка светилась красным через одну или две секунды после того, как ее вставили в катушку.

Температуру буду регулировать воткнув на выход питания еще один мосфет и коммутируя его микроконтроллером. Это не должно быть чем-то вычурным. Он может выключаться при температуре выше 180°С и снова включаться при температуре ниже 175°С или около того. Конечно, мне придется позаботиться о том, чтобы не переключиться слишком быстро. Возможно, минимальный интервал между переключениями может составлять секунду или около того.

Теперь мне нужно прикрепить его к трубе и придумать, как измерять температуру в этой шумной среде.

Основы индукционного нагрева. Часть 1: Введение

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

Очень распространенной задачей проектирования для многих инженеров является управление и рассеивание избыточного тепла, производимого внутри или воздействующего на систему, таким образом, чтобы температура этой системы или некоторых ее компонентов не превышала заданного предела. Тем не менее, существуют конструкции, инженерная цель которых состоит в том, чтобы выделять тепло (часто в большом количестве) и доставлять это тепло к нагрузке.

Существует несколько способов генерирования тепла и передачи его от этого источника к нагрузке с помощью различных комбинаций классических режимов передачи тепла и энергии конвекции, теплопроводности и излучения (рис. 1) .

Рис. 1. Существует три способа передачи тепловой энергии от источника к нагрузке, но в индукционном нагреве используется подход, при котором нагрузка вызывает самонагрев за счет магнитной энергии, а не передачи тепла. (Изображение: Амазонка).

Исторический и очевидный способ — использовать открытое пламя (топление дровами, углем, мазутом, газом или другим топливом), но это имеет низкую эффективность и очевидные проблемы с безопасностью физического устройства. Другой способ — полностью электрический, с использованием резистивных электрических потерь — обычно считающихся плохими — в источнике тепла. При любом из этих подходов создаваемое тепло должно быть направлено на нагрузку.

Непрямой подход заключается в использовании микроволновой энергии для стимулирования вибрации молекул в нагрузке и создания тепла, но он не подходит для использования со многими типами материалов, особенно с электропроводящими. Кроме того, микроволновая энергия должна быть заключена в корпус с радиочастотным экраном для безопасности пользователя, поскольку микроволны могут оказывать неблагоприятное воздействие на живые клетки и ткани, а также на неодушевленные материалы.

Есть еще один подход, поначалу кажущийся почти «волшебным»: индукционный (или индукционный) нагрев. Это основано на электромагнитных принципах и классическом трансформаторе переменного тока, впервые исследованном Майклом Фарадеем в 1830-х годах, до того, как электроника и даже элементарное электричество в том виде, в каком мы их знаем, стали устоявшимися идеями.

Индукционный нагрев использует потери, вызванные потоком магнитной энергии, а не резистивные потери из-за потока электрического тока, для создания тепла в целевой нагрузке. В отличие от резистивного нагрева, при котором тепло создается в источнике, а затем передается к нагрузке за счет различной комбинации теплопроводности, конвекции и излучения, тепло, создаваемое индукцией, создается на самой нагрузке.

Это осуществляется за счет взаимодействия переменного тока (AC), который создает магнитное поле, которое, в свою очередь, взаимодействует с сосудом, в котором находится нагреваемый груз (материал), или с самим материалом.

Индукционный нагрев — это еще один пример искусной инженерной мысли, в которой обычно отрицательные характеристики — в данном случае сопротивление и потери — используются с пользой.

В этой статье будут рассмотрены принципы и применение индукционного нагрева. Благодаря своим многочисленным благоприятным характеристикам, таким как бесконтактный подход, чистота, относительная безопасность и управляемость, он часто используется в коммерческих и промышленных условиях для основного нагрева, а также для плавления больших количеств металлических веществ.

Он также используется в системах испытания материалов для нагревания образца металла (рис. 2) . Я видел индукционный нагрев в действии, когда твердый стальной тестовый стержень длиной около 5 см и диаметром 1 см за несколько секунд стал светиться вишнево-красным цветом — это драматическая демонстрация, которую вы не забудете.

Рис. 2: Индукционный нагрев часто используется в системах испытания материалов как быстрый и эффективный способ локального нагрева образца даже до экстремальных температур, но без необходимости в большой печи. (Изображение: ZwickRoell LP)

Индукционный нагрев не является новой разработкой. Как отмечалось ранее, это началось с Майкла Фарадея и его исследования индукции токов в проводах при включении и выключении батареи — грубом способе создания потока непостоянного тока (рис. 3) . Фундаментальные принципы индукционного нагрева позже были установлены и развиты Джеймсом К. Максвеллом в его единой теории электромагнетизма, а Джеймс П. Джоуль первым описал нагревательный эффект тока, протекающего через проводящий материал.

Рис. 3: Открытие Фарадеем принципа магнитной индукции и трансформаторов лежит в основе индукционного нагрева. (Источник изображения: Engineering Timelines) промышленное применение индукционного нагрева. Первая полнофункциональная индукционная печь была представлена ​​в 1891 году Ф. А. Эдвином Ф. Нортрупом, реализованным Кьеллином, а первая высокочастотная печь применила индукционный нагрев в 1916.

Некоторые потребители знакомы с индукционным нагревом, если не с принципами, поскольку он используется в некоторых бытовых плитах.