Монтажна схема індукційного нагрівача. Простий індукційний нагрівач

Умільці вигадали багато способів для опалення будинку. Один з них - індукційний нагрівач. Як і будь-який інший, він має свої переваги та недоліки.

Принцип дії

В основі роботи лежить закон Джоуля-Ленца, який відбиває пряму залежність теплової віддачі провідника від напруженості електричного поля. Всім відомий взаємозв'язок магнетизму та електрики, які просто не можуть існувати одне без іншого. Якщо на котушку подати струм високої частоти, навколо неї утворюється магнітне поле. Його потік пронизуватиме струмопровідний сердечник, вставлений у котушку. Магнітна індукція, що виникла, постійно змінюватиметься за напрямом і часом, що спричинить появу вихрових струмів, що рухаються по замкнутому колу. А це перетворює електромагнітну енергію на теплову. Така в загальних рисахсхема індукційного нагрівача

Індукційні нагрівачі блискуче зарекомендували себе в різних областях застосування. З їх допомогою можна проводити поверхневе загартування металевих виробів, надчисте, безконтактне зварювання, точковий прогрів і навіть плавлення струмопровідних матеріалів. Виробничі індуктори обладнані потужним трансформатором, здатним подавати ними великі струми.

Індуктор у побуті

Оскільки схема такого нагрівача не відрізняється складністю, а ККД такого пристрою дуже високий (до 98%), вихровий індукційний нагрівач не міг не зацікавити народних умільців.

Дуже часто у багатьох виникає ідея щодо використання принципу індукції для опалення будинку. Адже індукційний обігрівач здатний нагрівати воду майже миттєво. Тому існує цілий ряд конструкцій, що є саморобним індукційним нагрівачем.

У фізиці багато законів, оминути які ніколи не вийде. Енергія не береться з нізвідки, а тому кількість споживаної електрики не може бути меншою, ніж потрібно теплової енергії.

Іншими словами, якщо для прогріву приміщення потрібно 5 кВт/год, то не вдасться зробити це, споживаючи всього 2 кВт/год електроенергії, якою б чудовою була конструкція нагрівача. Якщо планується опалюватись за допомогою індуктора, потрібно бути готовим до підвищення виплат за електрику.

Найпопулярнішим варіантом серед майстрів-умільців є індукційний нагрівач із зварювального інвертора. Тому є низка причин:

Інвертор видає струм підвищених частот, що значно підвищує напруженість електричного поля, а це сприятливо позначається на тепловіддачі.
Зварювальний інвертор здатний на подачу високих струмів. З усіх приладів, доступних для побутового застосування, інвертор найкраще підходить для використання як блок живлення індукційного нагрівача.

Елементи конструкції

Індукційний нагрівач своїми руками робиться так:

Шматок пластикової труби з товщиною стін не менше 3 мм заповнюється шматками металевого дроту. Довжина їх приблизно 5 см.
Обидва краї цього відрізка труби закриваються металевою сіткою, щоб вона утримувала ці шматки дома. Труба має бути заповнена дротом повністю.
Після цього вона має бути акуратно обмотана товстим мідним дротом- близько 90 витків. Бажано вибирати провід із діаметром не нижче 3 мм.
За допомогою перехідників та фітингів труба приєднується до опалювальної системи, яка після цього заповнюється водою.
Кінці дроту приєднуються до клем зварювального інвертора.
Необхідно забезпечити виконання всіх заходів пожежної та електробезпеки.

Після включення пристрою металеві шматки дроту миттєво нагріються і почнуть віддавати тепло воді, що проходить через них.

Особливо варто звернути увагу на те, що вода обов'язково повинна безперервно циркулювати.

В іншому випадку температура труби підніметься настільки, що з'явиться загроза її розплавлення.

Це є одним з найсерйозніших недоліків подібних нагрівачів. У разі частої відсутності господарів необхідна система автоматичного комп'ютерного контролю над роботою нагрівача.

Індукційний нагрівач цілком придатний для опалення, але має свої недоліки. Вони цілком виправні і при грамотному опрацюванні деталей ця конструкція здатна конкурувати з іншими.

Використання індукційних котушок замість традиційних ТЕН опалювальне обладнаннядозволило значно збільшити ККД агрегатів за меншого споживання електроенергії. Індукційні нагрівачі з'явилися у продажу відносно недавно, до того ж, за досить високими цінами. Тому народні умільціне залишили цю тему поза увагою та придумали, як зробити індукційний нагрівач із зварювального інвертора.

Індукційні нагрівачі з кожним днем набирають популярність у споживача завдяки наступним перевагам:

високий показник ККД;
агрегат працює практично безшумно;
індукційні котли та нагрівачі вважаються досить безпечними порівняно з газовим обладнанням;
нагрівач працює повністю в автоматичному режимі;
обладнання не потребує постійного обслуговування;
завдяки герметичності апарат, виключаються протікання;
через вібрації електромагнітного поля утворення накипу стає неможливим.

Також до переваг даного типунагрівача можна віднести простоту його конструкціїта доступність матеріалів для збирання апарату своїми руками.

Схема роботи індукційного нагрівача

Нагрівач індукторного типу містить такі елементи.

Генератор струму. Завдяки даному модулю змінний струмпобутової електромережі перетворюється на високочастотний.
Індуктор. Виготовляється з мідного дроту, скрученого у вигляді котушки, для утворення магнітного поля.
. Є металевою трубою, розміщеною всередині індуктора.

Усі перелічені елементи, взаємодіючи між собою, працюють за таким принципом. Вироблений генератором високочастотний струм надходить на котушку індуктора, виготовлену з мідного провідника. Струм високої частоти перетворюється індуктором на електромагнітне поле. Далі, металева труба, що усередині індуктора, розігрівається завдяки впливу неї вихрових потоків, що у котушці. Теплоносій (вода), що проходить через нагрівач, забирає теплову енергіюі переносить її в опалювальну систему. Також теплоносій виступає в ролі охолоджувача нагрівального елемента, що продовжує "життя" опалювального котла.

Нижче надана електрична схемаіндукційного нагрівача

На наступному фото показано, як працює індукційний нагрівник металу.

Важливо! Якщо доторкнутися деталі, що розігрівається, до двох витків індуктора, то відбудеться міжвиткове замикання, від якого миттєво вигорять транзистори.

Складання та монтаж системи

Підключати індуктор до клем зварювального апарату, призначених для приєднання зварювальних кабелів, не можна. Якщо це зробити, то агрегат просто вийде з ладу. Щоб пристосувати інвертор під роботу з індукційним нагрівачем, знадобиться досить складна переробка апарату, що вимагає, в першу чергу, знань у радіоелектроніці.

Двома словами, ця переробка виглядає так: котушку, а саме її первинну обмотку, потрібно під'єднати після перетворювача високої частоти інвертора замість вбудованої індукційної котушки останнього. Крім цього, потрібно видалити діодний міст та спаяти конденсаторний блок.

Як відбувається переробка зварювального інвертора в індукційний нагрівач, можна дізнатися з цього відео.

Індукційна піч для металу

Щоб зробити індукційний нагрівач із зварювального інвертора, потрібні такі матеріали.

Інверторний зварювальний апарат . Добре, якщо в агрегаті буде реалізовано функцію плавного регулювання струму.
Мідна трубкадіаметром близько 8 мм і довжиною, достатньою, щоб зробити 7 витків навколо заготовки 4-5 см у діаметрі. Крім цього, після витків повинні залишитись вільні кінці трубки довжиною близько 25 см.

Для збирання печі виконайте наведені нижче дії.

Підберіть будь-яку деталь діаметром 4-5 см, яка буде шаблоном для намотування котушки з мідної трубки. Це може бути дерев'яна кругла деталь, металева або пластикова труба.
Візьміть мідну трубку та заклепайте один її кінець молотком.
Щільно заповніть трубку сухим піскомі заклепайте другий її кінець. Пісок не дасть трубці зламатися під час скручування.
Зробіть 7 витків трубки навколо шаблону, після чого спиляйте її кінці та висипте пісок.
Приєднайте котушку до переробленого інвертора.

Порада! Якщо передбачається, що індукційна піч працюватиме тривалий часна великій потужності, то до трубки рекомендується підвести водяне охолодження.

Індукційний нагрівач для води

Для монтажу опалювального котла потрібні такі конструктивні елементи.

Інвертори.Апарат вибирається такою потужністю, яка потрібна для опалювального казана.
Товстостінна труба(пластикова), можна марки PN Її довжина має бути 40-50 см. Крізь неї проходитиме теплоносій (вода). Внутрішній діаметр труби повинен бути не менше 5 см. У такому разі зовнішній діаметр дорівнюватиме 7,5 см. Якщо внутрішній діаметрбуде менше, то продуктивність котла буде невисокою.
Сталевий дріт. Також можна взяти пруток із металу діаметром 6-7 мм. З дроту або дроту нарізаються невеликі шматки (4-5 мм). Ці відрізки виконуватимуть роль теплообмінника (сердечника) індуктора. Замість сталевих відрізків можна використовувати суцільнометалеву трубку меншого діаметра або сталевий шнек.
Палички або стрижні із текстоліту, на які намотуватиметься індукційна котушка Застосування текстоліту убереже трубу від нагрітої котушки, оскільки даний матеріалстійкий до високих температур.
Ізольований кабельперетином 1,5 мм 2 та довжиною 10-10,5 метрів. Ізоляція кабелю повинна бути волокнистою, емалевою, скловолоконною або азбестовою.

Порада! Замість сталевого дроту допускається використовувати металеву губку з нержавіючої сталі. Але перед покупкою їх перевіряють магнітом: якщо мочалка притягується магнітом, то її можна використовувати як нагрівач.

Індукційний опалювальний котел збирається за наступним алгоритмом. Заповніть корпус теплообмінника виробами з металу, про які йшлося вище. На кінці труби, що є корпусом, припаяйте перехідники, що підходять по діаметру до труб опалювального контуру.

При необхідності до перехідників можна припаяти куточки. Також слід припаяти муфти-американки. Завдяки їм нагрівач буде легко демонтувати для проведення ремонту або профілактичного огляду.

На наступному етапі на корпус теплообмінника необхідно наклеїти текстолітові смужкина які намотуватиметься котушка. Також слід зробити з того ж текстоліту пару стійок заввишки 12-15 мм. На них будуть розташовані контакти для підключення нагрівача до переробленого інвертора.

Поверх смужок із текстоліту намотайте котушку. Між витками має бути відстань щонайменше 3 мм. Намотування має складатися з 90 витків провідника. Кінці кабелю необхідно закріпити на підготовлених стійках.

Вся конструкція міститься в кожух, який з метою безпеки виконуватиме роль ізоляції.Для кожуха підійде пластикова труба діаметром більшим, ніж котушка. У захисному кожусі необхідно зробити 2 отвори для виведення електричного кабелю. У торці труби можна встановити заглушки, після чого слід проробити отвори під патрубки. Через останній котел приєднуватиметься до опалювальної магістралі.

Важливо! Випробовувати нагрівач можна лише після наповнення його водою. Якщо включити його на суху, то пластикова труба розплавиться, і доведеться збирати нагрівач заново.

Схема підключення складається з таких елементів.

Джерело високочастотного струму. В даному випадку це видозмінений інвертор.
Елементи безпеки. У цю групу можуть входити термометр, запобіжний клапан, манометр і т.д.
Кульові крани. Використовуються для зливу або заправки системи водою, а також для перекриття подачі води на певній ділянці контуру.
Циркуляційний насос. Завдяки йому вода зможе рухатися опалювальною системою.
Фільтр.Застосовується для чищення теплоносія від механічних забруднень. Завдяки очищенню води продовжується термін служби всього обладнання.
Розширювальний бачок мембранного типу.Застосовується компенсації теплового розширення води.
Радіатор опалення. Для індукційного опаленнякраще використовувати алюмінієві радіатори, або біметалічні, оскільки вони при невеликих габаритах мають високу тепловіддачу.
Шланг,через який можна заповнювати систему або зливати з неї теплоносій.

Як видно з описаного вище методу, самостійно виготовити індукційний нагрівач цілком можливо. Але краще за покупне він не буде. Навіть якщо ви маєте необхідними знаннямив електротехніці слід задуматися, наскільки буде безпечною експлуатацієютакого апарату, оскільки не обладнаний ні спеціальними датчиками, ні блоком контролю. Тому рекомендується віддати перевагу готового обладнання, Виготовлений в заводських умовах.

Індукційний нагрівання (Induction Heating) - метод безконтактного нагрівання струмами високої частоти (RFH - radio-frequency heating, нагрівання хвилями радіочастотного діапазону) електропровідних матеріалів.

Опис методу.

Індукційне нагрівання - це нагрівання матеріалів електричними струмами, які індукуються змінним магнітним полем. Отже - це нагрівання виробів із провідних матеріалів (провідників) магнітним полем індукторів (джерел змінного магнітного поля). Індукційне нагрівання проводиться наступним чином. Електропровідна (металева, графітова) заготівля поміщається в так званий індуктор, що є один або кілька витків дроту (найчастіше мідного). У індукторі з допомогою спеціального генератора наводяться потужні струми різної частоти (від десятка Гц до кількох МГц), у результаті навколо індуктора виникає електромагнітне поле. Електромагнітне поле наводить у заготівлі вихрові струми. Вихрові струми розігрівають заготівлю під дією джоулева тепла (див. закон Джоуля-Ленца).

Система «індуктор-заготівля» є безсердечниковим трансформатором, в якому індуктор є первинною обмоткою. Заготівля є вторинною обмоткою, замкненою коротко. Магнітний потікміж обмотками замикається повітрям.

На високій частоті вихрові струми витісняються утвореним ними магнітним полем в тонкі поверхневі шари заготовки Δ (Поверхневий-ефект), внаслідок чого їх щільність різко зростає, і заготовка розігрівається. Нижчерозташовані шари металу прогріваються за рахунок теплопровідності. Важливим є не струм, а велика щільність струму. У скін-шарі Δ щільність струму зменшується в e раз щодо щільності струму на поверхні заготівлі, при цьому в скін-шарі виділяється 86,4 % тепла (від загального тепловиділення. Глибина скін-шару залежить від частоти випромінювання: чим вища частота, тим тонше скін-шар Також вона залежить від відносної магнітної проникності μ матеріалу заготівлі.

Для заліза, кобальту, нікелю та магнітних сплавів при температурі нижче точки Кюрі має величину від декількох сотень до десятків тисяч. Для інших матеріалів (розплави, кольорові метали, рідкі легкоплавкі евтектики, графіт, електроліти, електропровідна кераміка і т. д.) приблизно дорівнює одиниці.

Наприклад, при частоті 2 МГц глибина скін-шару для міді близько 0,25 мм для заліза ≈ 0,001 мм.

Індуктор сильно нагрівається під час роботи, оскільки сам поглинає власне випромінювання. До того ж, він поглинає теплове випромінювання від розпеченої заготовки. Роблять індуктори з мідних трубок, що охолоджуються водою. Вода подається відсмоктуванням - цим забезпечується безпека у разі пропалювання чи іншого розгерметизації індуктора.

Застосування:
Надчиста безконтактна плавка, паяння та зварювання металу.
Отримання дослідних зразківсплавів.
Гнучка та термообробка деталей машин.
Ювелірна справа.
Обробляє дрібні деталі, які можуть пошкодитися при газополум'яному або дуговому нагріванні.
Поверхневе загартування.
Загартування та термообробка деталей складної форми.
Знезараження медичного інструменту.

Переваги.

Високошвидкісний розігрів або плавлення будь-якого електропровідного матеріалу.

Можливий нагрівання в атмосфері захисного газу, в окисному (або відновлювальному) середовищі, у непровідній рідині, у вакуумі.

Нагрів через стінки захисної камери, виготовленої зі скла, цементу, пластмас, дерева - ці матеріали дуже поглинають електромагнітне випромінювання і залишаються холодними при роботі установки. Нагрівається тільки електропровідний матеріал - метал (у тому числі розплавлений), вуглець, кераміка, електроліти, рідкі метали тощо.

За рахунок виникаючих МГД зусиль відбувається інтенсивне перемішування рідкого металу, аж до утримання його у підвішеному стані у повітрі або захисному газі - так отримують надчисті сплави у невеликих кількостях (левітаційна плавка, плавка в електромагнітному тиглі).

Оскільки розігрів ведеться за допомогою електромагнітного випромінювання, відсутнє забруднення заготівлі продуктами горіння факела у разі газополум'яного нагріву, або матеріалом електрода у разі дугового нагріву. Поміщення зразків в атмосферу інертного газу та висока швидкістьнагрівання дозволять ліквідувати окалиноутворення.

Зручність експлуатації рахунок невеликого розміру індуктора.

Індуктор можна виготовити особливої форми - це дозволить рівномірно прогрівати по всій поверхні деталі складної конфігурації, не призводячи до їх жолоблення або локального непрогріву.

Легко провести місцеве та виборче нагрівання.

Так як найбільш інтенсивно розігрів йде в тонких верхніх шарахзаготівлі, а нижчі шари прогріваються м'якше рахунок теплопровідності, метод є ідеальним щодо поверхневої загартування деталей (серцевина у своїй залишається в'язкою).

Легка автоматизація обладнання - циклів нагрівання та охолодження, регулювання та утримання температури, подача та знімання заготовок.

Установки індукційного нагрівання:

На установках із робочою частотою до 300 кГц використовують інвертори на IGBT-складаннях або MOSFET-транзисторах. Такі установки призначені для розігріву великих деталей. Для розігріву дрібних деталей використовують високі частоти (до 5 МГц, діапазон середніх і коротких хвиль), установки високої частоти будуються на електронних лампах.

Для розігріву дрібних деталей будуються установки підвищеної частоти на MOSFET-транзисторах на робочі частоти до 1,7 МГц. Управління транзисторами та їх захист на підвищених частотах є певними труднощами, тому установки підвищеної частоти поки що досить дорогі.

Індуктор для нагрівання дрібних деталей невеликі розміриі невелику індуктивність, що призводить до зменшення добротності робочого коливального контуру на низьких частотах і зниження ККД, а також становить небезпеку для генератора, що задає (добротність коливального контуру пропорційна L/C, коливальний контурз низькою добротністю занадто добре «накачується» енергією, утворює коротке замикання по індуктору і виводить з ладу генератор, що задає). Для підвищення добротності коливального контуру використовують два шляхи:
- підвищення робочої частоти, що призводить до ускладнення та подорожчання установки;
- Застосування феромагнітних вставок в індукторі; обклеювання індуктора панельками із феромагнітного матеріалу.

Оскільки найефективніше індуктор працює на високих частотах, промислове застосування індукційний нагрівання отримав після розробки та початку виробництва потужних генераторних ламп. До першої світової війни індукційне нагрівання мало обмежене застосування. Як генератори тоді використовували машинні генератори підвищеної частоти (роботи В. П. Вологдіна) або іскрові розрядні установки.

Схема генератора може бути в принципі будь-який (мультивібратор, RC-генератор, генератор з незалежним збудженням, різні релаксаційні генератори), що працює на навантаження у вигляді котушки-індуктора і має достатню потужність. Необхідно також, щоб частота коливань була досить високою.

Наприклад, щоб «перерізати» за кілька секунд сталевий дріт діаметром 4 мм, необхідна коливальна потужність щонайменше 2 кВт при частоті щонайменше 300 кГц.

Вибирають схему за такими критеріями: надійність; стабільність коливань; стабільність потужності, що виділяється в заготівлі; простота виготовлення; зручність налаштування; мінімальна кількість деталей зменшення вартості; застосування деталей, у сумі дають зменшення маси та габаритів, та ін.

Протягом багатьох десятиліть як генератор високочастотних коливань застосовувалася індуктивна триточка (генератор Хартлі, генератор з автотрансформаторною зворотним зв'язком, Схема на індуктивному дільнику контурної напруги). Це схема, що самозбуджується, паралельного живлення анода і частотно-виборчим ланцюгом, виконаним на коливальному контурі. Вона успішно використовувалася і продовжує використовуватися в лабораторіях, ювелірних майстернях, промислових підприємствах, а також у аматорській практиці. Наприклад, під час Другої світової війни на таких установках проводили поверхневе загартування котків танка Т-34.

Недоліки трьох крапок:

Низький ККД (менше 40% при застосуванні лампи).

Сильне відхилення частоти в момент нагрівання заготовок з магнітних матеріалів вище точки Кюрі (≈700С) (змінюється μ), що змінює глибину скін-шару та непередбачено змінює режим термообробки. При термообробці відповідальних деталей може бути неприпустимо. Також потужні твч-установки повинні працювати у вузькому діапазоні дозволених Россвязьохранкультурой частот, оскільки при поганому екрануванні є фактично радіопередавачами і можуть перешкоди телерадіомовленню, береговим і рятувальним службам.

При зміні заготовок (наприклад, дрібнішою на більшу) змінюється індуктивність системи індуктор-заготівля, що також призводить до зміни частоти та глибини скін-шару.

При зміні одновиткових індукторів на багатовиткові, більші або більш малогабаритні частота також змінюється.

Під керівництвом Бабата, Лозинського та інших вчених були розроблені дво- і триконтурні схеми генераторів, що мають вищий ккд (до 70%), а також краще утримують робочу частоту. Принцип їхньої дії полягає в наступному. За рахунок застосування пов'язаних контурів та послаблення зв'язку між ними, зміна індуктивності робочого контуру не тягне за собою сильну зміну частоти частотозадаючого контуру. За таким же принципом конструюються радіопередавачі.

Сучасні твч-генератори - це інвертори на IGBT-складання або потужних MOSFET-транзисторах, зазвичай виконані за схемою міст або напівміст. Працюють на частотах до 500 кГц. Затвори транзисторів відкриваються за допомогою мікроконтролерної системи керування. Система керування залежно від поставленого завдання дозволяє автоматично утримувати

а) постійну частоту
б) постійну потужність, що виділяється у заготівлі
в) максимально високий ККД.

Наприклад, при нагріванні магнітного матеріалу вище точки Кюрі товщина скін-шару різко збільшується, щільність струму падає, і заготівля починає грітися гірше. Також пропадають магнітні властивостіматеріалу і припиняється процес перемагнічування - заготівля починає грітися гірше, опір навантаження стрибкоподібно зменшується - це може призвести до "рознесення" генератора та виходу його з ладу. Система управління відстежує перехід через точку Кюрі і автоматично підвищує частоту при стрибкоподібному зменшенні навантаження (або зменшує потужність).

Зауваження.

Індуктор по можливості необхідно розташовувати якомога ближче до заготівлі. Це не тільки збільшує густину електромагнітного поля поблизу заготовки (пропорційно квадрату відстані), але й збільшує коефіцієнт потужності Cos(φ).

Збільшення частоти різко зменшує коефіцієнт потужності (пропорційно до куба частоти).

При нагріванні магнітних матеріалів додаткове тепло також виділяється за рахунок перемагнічування, їхнє нагрівання до точки Кюрі йде набагато ефективніше.

При розрахунку індуктора необхідно враховувати індуктивність шин, що підводять до індуктора, яка може бути набагато більше індуктивності самого індуктора (якщо індуктор виконаний у вигляді одного витка невеликого діаметра або навіть частини витка - дуги).

Є два випадки резонансу в коливальних контурах: резонанс напруг та резонанс струмів.
Паралельний коливальний контур – резонанс струмів.
У цьому випадку на котушці та на конденсаторі напруга така сама, як у генератора. При резонансі опір контуру між точками розгалуження стає максимальним, а струм (I заг) через опір навантаження Rн буде мінімальним (струм всередині контуру I-1л і I-2с більше ніж струм генератора).

В ідеальному випадку повний опір контуру дорівнює нескінченності - схема не споживає струму від джерела. При зміні частоти генератора у будь-який бік від резонансної частоти повний опір контуру зменшується і лінійний струм (I заг) зростає.

Послідовний коливальний контур – резонанс напруги.

Головною рисоюпослідовного резонансного контуру є те, що його повний опір є мінімальним при резонансі. (ZL + ZC – мінімум). При налаштуванні частоти на величину, що перевищує або лежить нижче резонансної частоти, повний опір зростає.
Висновок:
У паралельному контурі при резонансі струм через висновки контуру дорівнює 0 а напруга максимально.
У послідовному контурі навпаки - напруга прагне нулю, а струм максимальний.

Стаття взята з сайту http://dic.academic.ru/ і перероблена на зрозуміліший для читача текст, компанією ТОВ «Проміндуктор».

Сьогодні при організації нагрівання води велике поширення набув індукційний водонагрівач. Ця потреба забезпечена тим, що прилад є повністю екологічно безпечним, не сушить і не перепалює повітря. Використання такого приладу може бути реалізовано для проточного нагрівання води або як нагрівальний казан. Купити індукційний водонагрівач можна як у магазині, так і виготовити своїми руками. Варто зазначити, що по технічним характеристикамвін не поступиться купованої моделі, правда, буде виглядати не так привабливо, але варто набагато менше.

Застосування такого приладу в домашніх умовах дозволяє отримати максимальну продуктивність та надійність в експлуатації. При цьому агрегат не потрібно супроводжувати особливою документацією та дозволом для встановлення, наприклад, як газовий бойлер. Застосовуючи індукційний нагрівач у ролі традиційного опалювального котла, у деяких випадках не потрібно використовувати насос. Рух теплоносія досягається шляхом процесів конвекції: вода при великому нагріванні перетворюється на пару.

Варто зазначити, що індукційний водонагрівач має масу переваг, які виділяють його серед конкурентів.

Вартість такого пристрою незначна.
Можна зібрати нагрівач самостійно.
Чи не видає стороннього шуму. Котушка в процесі роботи досить сильно вібрує, але вона практично не відчутна.
Через постійну вібрацію бруд і накип не встигає прикріплюватися до функціональних елементів, тому прилад не потребує регулярного чищення.
У складі має тепловий генератор, який дуже легко робиться герметичним. Вода, що виступає теплоносієм, поміщена в нагрівальний елементзавдяки чому енергія передається через магнітне поле. Тут не потрібне використання контактів, а відповідно сальників і різних гумок ущільнювачів, які мають особливість швидко виходити з ладу.
Рідко ламається, тому що за нагрівання води відповідає проста трубка, в якій просто нема чому зламатися або перегоріти.

Вибираючи індукційний водонагрівач, господар отримує прилад з мінімальним експлуатаційним обслуговуванням, оскільки складається з невеликої кількості складових. А вони, у свою чергу, дуже рідко виходять із ладу.

Принцип роботи індукційного казана

Але й без недоліків не можна обійтись. Як і у будь-якому виді техніки, вони є.

Високе споживання електроенергії, що виллється великими рахунками світла;
Пристрій дуже сильно нагрівається, причому гарячим стає все навколо, тому не торкайтеся приладу під час його роботи.
Індукційний водонагрівач має сильну тепловіддачу, тому необхідна установка датчика температури, щоб запобігти перегріву приладу, і відповідно вибух.

Види індукційних водонагрівачів

Всі прилади такого типу, які можуть бути виготовлені своїми руками, можна розділити на дві групи:

Вихрові нагрівачі індукторного типу, які найчастіше використовуються в будинках для виконання функцій опалення. Саме їхній процес виготовлення буде розглянутий нижче.
Обігрівачі, конструкція яких передбачає застосування різних видівелектронних вузлів та деталей.

При створенні вихрового індукційного нагрівача(або скорочено ВІН) своїми руками, слід передбачити такі конструкційні вузли:

елемент, який відповідає за перетворення електроенергії в струм високочастотного типу;
індуктор (найчастіше виконується у вигляді циліндричного елемента з мідного дроту), що при використанні виконує функцію трансформатора, що відповідає за утворення поля магнітного характеру;
елемент, який гратиме роль нагрівального, розташовується всередині самого індуктора.

Робота ВІН виглядає так.

Високочастотний струм із перетворювача передається на індуктор.
У індукторі утворюється магнітне полещо у свою чергу створює потоки вихрового характеру.
Теплообмінник під дією вихрових потоківдосить швидко досягає високої температури та, відповідно, нагріває теплоносій, який поширює тепло далі.

Схема сучасного водонагрівача

Одним із найголовніших компонентів є індукційна котушка, до виготовлення якої варто поставитися з особливою уважністю. Мідний дрітдуже акуратно намотується на трубу із пластику, причому число мотків не повинно бути менше 100.

З наведеного опису можна зробити висновок, що виготовити індукційний водонагрівач самостійно не складно.

Особливості виготовлення

Індукційний нагрівач своїми руками можна виготовити двома способами. Коротко варто розглянути кожен із них.

Варіант 1

Найбільш простий прилад (при цьому він матиме високу потужність) можна виготовити на основі друкованої схеми. Серед особливостей схеми, яка використовуватиметься у приладі, слід виділити такі моменти:

вся конструкція по суті представлена мультивібратором з організацією високої потужності;
особливу увагу варто приділити опору, тому що саме воно запобігатиме перегріву транзисторів;
індуктор у такому приладі має бути виконаний у вигляді спіралі з 6-8 витків мідного дроту;
як регулятор можна використовувати відповідний елемент з блоку живлення комп'ютера і не замислюватися над його контракцією.

Вихровий індукційний нагрівач

Варіант 2

В основу виготовлення такого приладу своїми руками покладено використання електронний трансформатор.

Суть такого способу виготовлення індукційного водонагрівача ось у чому.

Дві труби з використанням зварювання варто з'єднати так, щоб візуально вони були схожі на бублик. Цей елемент буде грати роль як елемента для нагрівання, так і провідника.
На корпус потрібно намотати дріт із міді.
Щоб забезпечити якісний та швидкий рух води, в основний корпус приварюють 2 патрубки. В один із них вода надходитиме, а з другого виходитиме вже в саму систему.

Ось і всі поради щодо того, як зібрати такий нагрівальний прилад своїми руками та забезпечити в будинку якісне опалення та постійну присутність гарячої води.

Оновлено:

2016-09-12

Створити індукційний нагрівач своїми руками легко. Це пристрій, який здатний нагрівати метал методом впливу вихровим струмом Фуко. До переваг можна віднести наступне:

він герметичний та забезпечує безконтактну передачу даних;
безшумний;
невелика вартість деталей;
екологічно безпечний;
дуже швидко нагрівається;
на ньому не з'являється накип унаслідок вібрації індукційних процесів;
довговічний.

Серед недоліків виділяють:

високу вартість споживаної електрики;
електромагнітні поля негативно впливають на людину;
є ризик детонації опалювальної системи через надлишок тиску.

Зверніть увагу на схему нагрівача. Щоб виготовити нагрівач, знадобиться відрізок товстостінної труби із пластику. Вона послужить корпусом даного пристрою. Потім потрібно підготувати дріт зі сталі, діаметр якої не перевищує 7 мм. Ще, якщо потрібно буде підключити нагрівач до опалювальної системи, рекомендується запастися перехідниками. Також потрібно металева сітка. Вона утримуватиме дріт усередині корпусу. Обов'язково знадобиться дріт із сталі для створення котушки індуктивності. Ще потрібно знайти високочастотний інвертор, який є майже будь-якому гаражі.

Тепер про сам процес виготовлення. Спочатку проводяться попередні дії для дроту. Дріт потрібно нарізати відрізками, довжина яких 5-6 см. Потім дно відрізка труби накривається сіткою, а насипаються всередину відрізки нарізаного дроту. У верхній частині трубу також потрібно накрити сіткою. Дріт потрібно насипати таку кількість, щоб до самого верху заповнилася вся труба.

Тепер, як показує схема, робиться котушка. Основа – це пластиковий корпус. На нього слід намотати 90 мідних витків.
Коли елемент буде зроблено, його потрібно вмонтувати в опалювальну систему. Потім можна приєднати котушку до мережі через інвертор. Вважають, що такий нагрівач є досить простим та максимально бюджетним.
Не слід відчувати агрегат, якщо відсутня подача рідини чи антифризу. Інакше труба розплавиться. Перед запуском системи рекомендується заземлення для інвертора.

Складання вихрового індукційного нагрівача

Тепер розберемо, як зібрати саморобний індукційний нагрівач. Для виконання збирання агрегату потрібен дросель. Цей елементможна знайти, якщо відкрити блок живлення комп'ютера. Потім намотується провід із феромагнітної сталі, дріт 1,5 мм із міді. Залежно від необхідних параметрів може знадобитися 10-30 витків. Потім підбираються польові транзистори. Вони вибираються з найбільшого опору відкритого переходу. Діоди підбираються під зворотну напругу не менше 500 В, струм повинен бути близько 3-4 А. Ще потрібні стабілітрони, які розраховані на 15-18 А. Їхня потужність повинна становити близько 2-3 Вт. Резистори – не більше 0,5 Вт.

Потім схема збирається і робиться котушка. Це буде основою, на якій базуватиметься нагрівач. Котушка повинна мати 6-7 витків дроту 1,5 мм із міді. Потім елемент входить у схему і підключається до мережі. Агрегат може здійснювати нагрів болтів до жовтого кольору.

Хоч схема і є простою, але у роботі системою виділятиметься велика кількістьтепла, тому бажано зробити установку радіаторів на транзистори.

Тепер ясно, як зібрати агрегат, який здійснює індукційне нагрівання металу.

Ознайомтеся з відео про те, як зробити індукційний нагрівач самостійно (див. відео).

Норми безпеки

При використанні та збиранні своїми руками нагрівача потрібно дотримуватися наступного:

необхідна обов'язкова установка запобіжного клапаназ метою зменшення тиску при виході з експлуатації насоса;
потрібно заземлити індукційну обмотку: вивести провід на металевий контур, що у грунті;
не потрібно включати систему без теплоносія, інакше полімерні деталі розплавляться;
відкриті частини з міді необхідно ізолювати з метою виключення опіків чи удару струмом.

Ось тепер вам стало відомо про те, як зробити індукційний нагрівач власноруч. Сподіваємося, інструкція та схема вам дуже допомогли. Ще дуже корисним для виконання саморобного нагрівача може стати вам додане відео. Бажаємо успіхів у виконанні робіт.