Простой, но мощный индукционный нагреватель

2 Преимущества и недостатки

Разобравшись с принципом работы индукционного нагревателя, можно рассмотреть его положительные и отрицательные стороны. Учитывая высокую популярность теплогенераторов этого типа, можно предположить, что преимуществ у него значительно больше, чем недостатков. Среди наиболее значимых плюсов можно выделить:

  • Простота конструкции.
  • Высокий показатель КПД.
  • Длительный срок эксплуатации.
  • Небольшие риски поломки устройства.
  • Существенная экономия электроэнергии.

Так как показатель производительности индукционного котла находится в широком диапазоне, то можно без особых проблем подобрать агрегат под конкретную систему обогрева здания. Эти устройства способны быстро нагревать теплоноситель до заданной температуры, что сделало их достойным конкурентом традиционным котлам.

Если во время монтажа индукционного котла не было допущено ошибок, то протечки практически исключены. Этот связано с бесконтактной передачей теплоэнергии нагревателю. Использование индукционной технологии нагрева воды позволяет довести его практически до газообразного состояния. Таким образом достигается эффективное движение воды по трубам, и в некоторых ситуациях можно даже обойтись без использования циркуляционных насосных установок.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

К сожалению, идеальных устройств сегодня не существует. Вместе с большим количеством преимуществ, индукционные нагреватели имеют и ряд недостатков. Так как для работы агрегата требуется электроэнергия, то в регионах с частыми перебоями в подаче электричества он не сможет работать с максимальной эффективностью. При перегреве теплоносителя резко возрастает давление в системе и трубы может разорвать. Чтобы этого избежать, индукционный нагреватель нужно оснастить устройством аварийного отключения.

Преимущества индукционных нагревателей

Индукционный нагреватель обладает несомненными преимуществами и является лидером среди всех типов приборов. Это преимущество складывается в следующим:

  • Он потребляет меньше электроэнергии и не загрязняет окружающее пространство.
  • Удобный в управлении, он обеспечивает высокое качество работы и позволяет контролировать процесс.
  • Нагревание через стенки камеры обеспечивает особую чистоту и возможность получить сверхчистые сплавы, при этом плавку можно производить в разной атмосфере, в том числе в инертных газах и в вакууме.
  • С его помощью возможен равномерный нагрев деталей любой формы или избирательный нагрев
  • Наконец, индукционные нагреватели универсальны, что позволяет их использовать повсеместно, вытесняя устаревшие энергозатратные и неэффективные установки.

Простой, но мощный индукционный нагревательПростой, но мощный индукционный нагреватель

Производители

  • Популярны котлы «Галан». Оборудование российского производства. Применяются комплектующие, которые поставляются из-за рубежа. Приборы обладают автоматическим управлением, доступные.
  • «Невский». Применяют в закрытых отопительных системах. Автоматикой задаются необходимые температурные параметры, устройство обеспечивает комфортные условия. Когда установленная температура будет достигнута, прибор отключается до небольшого остывания. Котел от компании «Невский» имеет надежную сборку, комплектующие.
  • Импортный производитель Dakon (Чехия). Агрегатов с нагревателями от компании Dakon, насчитывается около 30 моделей. Возможны модели с дополнительным оборудованием – циркуляционный насос, расширительный бачок.
  • Котел Kospel (Польша). Применяется в одноконтурных системах отопления.

Создание индукционной катушки

Наматываем проволоку на трубку так, чтобы между витками оставался небольшой промежуток.

Основой всей конструкции является пластиковая труба. Вокруг нее мы будем наматывать катушку. А для того чтобы труба не расплавилась под воздействием горячей катушки (да, она будет греться), мы будем наматывать проволоку не прямо на трубу, а на текстолитовые полоски. Стеклотекстолит можно заменить на асбестовую ткань, которой оборачивается пластиковая труба.

Набивной сердечник необходим для нагрева теплоносителя. Для этого берем стальную проволоку небольшого диаметра, нарезаем ее на мелкие кусочки, скручиваем, после чего набиваем ею пластиковую трубу. С обеих сторон труба закрывается металлической сеткой – она пропустит воду, но не даст вывалиться нашей набивке. Поверх пластиковой трубы (защищенной стеклотекстолитом или асбестом) наматываем медный провод, длина которого составляет примерно 11 м. Сечение провода – 1,5 мм. Провод наматываем не внавалку, а как бы виток к витку, но оставляя небольшое расстояние между витками.

Наматывая медную проволоку будущей индукционной катушки, уделите внимание качеству намотки и сделайте так, чтобы намотка была равномерной. Отдельные витки не должны касаться друг друга

Количество витков составляет 90-100.

Что мы получили в конечном итоге? У нас получился нагревательный элемент в виде катушки. На него нужно подать электроэнергию, которая создаст в сердечнике вихревые токи. Протекающий через сердечник теплоноситель будет нагреваться, передавая свое тепло подключенным к отопительной системе радиаторам.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

У применяемых в отопительных контурах индукционных водонагревателей имеются как общие для всех электронагревателей достоинства, так и присущие только им. Начнем с первой группы:

  1. По удобству использования электронагреватели опережают даже газовое оборудование, так как обходятся без розжига. К тому же они являются намного более безопасными: владельцу можно не опасаться утечки топлива или продуктов его сгорания.
  2. Электрооборудованию не нужны дымоход и обслуживание в виде удаления нагара и копоти.
  3. КПД электронагревателя не зависит от его мощности. Его можно установить на самый минимум, и при этом КПД агрегата останется на уровне 99%, в то время как КПД газового или твердотопливного котла в таких условиях окажется значительно ниже паспортного.
  4. При наличии электрического теплогенератора система отопления может работать в самом низкотемпературном режиме, что весьма актуально в периоды межсезонья. В случае применения газового или твердотопливного котла падение температуры «обратки» ниже 50 градусов не допускается, так как при этом на теплообменнике образуется конденсат (при использовании твердого топлива он содержит кислоту).
  5. Ну и последнее: при использовании электрообогрева можно обойтись без жидкостного теплоносителя, правда, к индукционным нагревателям это не относится.
Популярные статьи  Идеи поделок из картонных коробок

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой индукционный нагреватель

Перейдем к достоинствам непосредственно «индукционников»:

  1. Площадь контакта теплоносителя с горячей поверхностью в индукционных нагревателях в тысячи раз больше, чем в приборах с трубчатыми электронагревателями. Поэтому среда прогревается гораздо быстрее.
  2. Все элементы «индукционника» монтируются только снаружи, без каких-либо врезок. Соответственно, и протечки полностью исключаются.
  3. Поскольку нагрев осуществляется бесконтактным способом, нагреватель индукционного типа может работать с абсолютно любым теплоносителем, включая все виды антифризов (для ТЭНового электрокотла понадобился бы специальный). При этом вода может содержать сравнительно большое количество солей жесткости – переменное магнитное поле препятствует образованию накипи на стенках теплообменника.

На всякую бочку меда, как известно, найдется своя ложка дегтя. Здесь без этого тоже не обошлось: мало того, что сама по себе электроэнергия стоит достаточно дорого, так еще и индукционные нагреватели относятся к наиболее дорогому типу электроотопительного оборудования.

Правда ли, что индукционные нагреватели энергосберегающие?

Экономичность данной разновидности котла достигается только первоначальной форой в 5—15 минут скорости нагрева. И то, по сравнению с ТЭНами. Потому что самая экономичная среди электрических систем отопления — «тёплый пол». Все рассужденияо 99 или даже 100% КПД — лукавство и расчёт на массовую безграмотность. Такое же КПД имеют все электронагреватели.

А утверждение, что часть тепла из системы рассеивается, не доходя до теплоносителя одинаково справедливо и для ТЭНовых, и для индукционных котлов. Учитывая высокую стоимость котла и обязательное дополнительное оборудование к индукционной системе за отдельную сумму, экономия в 30—50% на электроэнергии — не больше чем легенда и торговая уловка.

Долговечность.Как и всё на свете, сердечник тоже подвержен разрушению, но делать он это будет, в отличие от ТЭНа, намного дольше — лет 30. Остальные составляющие также имеют хороший запас прочности. Производители дают 10-летнюю гарантию на службу индукционного котла, и они не врут. Если его оснастить качественными европейскими электронными контроллерами, свободно прослужит и до 30—40 лет.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Фото 2. Индукционный котёл, подключенный к закрытой системе отопления. Дополнительно оснащается контроллером, расширительным бачком и насосом.

Учитывая вышесказанное, владелец индукционного котла обнаружит экономию по сравнению с ТЭновым только в длительной перспективе — после пяти лет пользованиясистемой. Но, по сравнению с первоначальными затратами на установку, она может оказаться несущественной.

Что понадобится

Для создания нагревателя металла своими руками, помимо рабочих инструментов также следует озаботиться подготовкой целого ряда вещей, приобрести которые следует отдельно:

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Обратите внимание!

  • Усилитель звука своими руками: подбор материалов и инструментов для изготовления в домашних условиях + пошаговая инструкция по созданию и сборке своими руками

  • Ветрогенератор своими руками: пошаговая инструкция изготовления устройства в домашних условиях, выбор материалов и типа конструкции
  • Инкубатор своими руками: поэтапный мастер-класс по постройке своими руками, выбор строительных материалов и типа конструкции

Восьмисот миллиметровый отрезок медной трубы, с диаметром в 8-10 мм. С помощью медной проволоки в дальнейшем изготавливается индукционная катушка, излучающая магнитное поле, которое, впоследствии, нагревает металлическую емкость.

Высокомощные силовые транзисторы, приобретение которых станет основной тратой для всех желающих собрать индукционную плиту

Обратите внимание на то, что схема создания частотного генератора предусматривает наличие сразу двух силовых транзисторов

В качестве основного материала, предназначенного для создания колебательного контура, используется обыкновенный керамический конденсатор с характеристиками 0,1мФ и 1600В.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Также следует озаботиться созданием теплоотводов, собрать которые можно из радиаторов, изготовленных из алюминиевых сплавов. Дело в том, что при включении индукционной плиты обычные полевые транзисторы попросту не выдержат высокой температуры и сломаются. Монтаж транзисторов также следует производить с задействованием термопасты, для того, чтобы КПД подобного охлаждения был максимальным.

Диоды, применяемые в качестве рабочих элементов, согласно схеме, должны обладать высокой скоростью срабатывания. Индукционная печь своими руками, схема изготовления которой расположена в руководстве, является требовательным устройством на высокоскоростных диодах.

Обратите внимание!

  • Циклон своими руками: способы сборки устройства в домашних условиях, подготовка материалов и инструментов + пошаговая инструкция
  • Сабвуфер своими руками: типы устройств, функции, способы сборки и установки в домашних условиях + пошаговая инструкция и схемы для начинающих

  • Блютуз колонка своими руками — пошаговый мастер-класс изготовления и установки своими руками, необходимые материалы и инструменты

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Резисторы: пара штук на 10кОм и 0,25Вт, и еще пара 440Ом и 2Вт. Также следует приобрести стабилитроны с характеристикой рабочего напряжения в 2Вт.

В качестве основного элемента питания используется стандартный блок на 500 ватт. Характеристика рабочего напряжения блока питания должна колебаться в промежутке от двенадцати до сорока ватт.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Используя все вышеприведенные материалы инструменты можно с легкостью собрать индуктор своими руками, схема которого рассматривается в статье.

Популярные статьи  Открытка «Божьи коровки»

Реализация в бытовых условиях

Индукционное отопление ещё не завоевало в достаточной степени рынок из-за высокой стоимости самой системы обогрева. Так, например, для промышленных предприятий подобная система обойдётся в 100 000 рублей, для бытового использования – от 25 000 руб. и выше. Поэтому вполне понятен интерес к схемам, которые позволяют создать самодельный индукционный нагреватель своими руками

Простой, но мощный индукционный нагревательИндукционный котел отопления

На базе трансформатора

Основным элементом системы индукционного отопления с трансформатором станет само устройство, у которого есть первичная и вторичная обмотки. Вихревые потоки будут формироваться в первичной обмотке и создадут электромагнитное индукционное поле. Это поле будет воздействовать на вторичную, которая и есть, по сути, индукционный нагреватель, реализованный физически в виде корпуса котла отопления. Именно вторичная короткозамкнутая обмотка передает энергию теплоносителю.

Простой, но мощный индукционный нагревательВторичная короткозамкнутая обмотка трансформатора

Главными элементами установки индукционного нагрева являются:

  • сердечник;
  • обмотка;
  • два вида изоляции – тепло- и электроизоляция.

Сердечник – это две ферримагнитные трубки разного диаметра с толщиной стенок не менее 10 мм, вваренные друг в друга. Тороидальная обмотка из медного провода производится по внешней трубке. Необходимо наложить от 85 до 100 витков с равным расстоянием между витками. Переменный ток, изменяясь во времени, создаёт вихревые потоки в замкнутом контуре, которые и нагревают сердечник, следовательно, и теплоноситель, осуществляя индукционный нагрев.

 С использованием высокочастотного сварочного инвертора

Индукционный нагреватель может быть создан с использованием сварочного инвертора, где главными компонентами схемы служат генератор переменного тока, индуктор и нагревательный элемент.

Генератор используется для преобразования стандартной частоты в сети электропитания 50 Гц в в ток с более высокой частотой. Этот модулированный ток подаётся на цилиндрическую катушку-индуктор, где в качестве обмотки используется медная проволока.

Простой, но мощный индукционный нагревательМедная проволока для обмотки

Катушка создаёт переменное магнитное поле, вектор которого меняется с заданной генератором частотой. Созданные вихревые токи, индуцированные магнитным полем, производят нагрев металлического элемента, который передаёт энергию теплоносителю. Таким образом реализуется ещё одна схема индукционного отопления, выполненная своими руками.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Нагревательный элемент тоже может быть создан своими руками из нарезанной металлической проволоки длиной около 5 мм и отрезка полимерной трубы, в которую помещается металл. При установке вентилей сверху и снизу трубы следует проверить плотность наполнения – не должно оставаться свободного пространства. Согласно схеме поверх трубы накладывается около 100 витков медной проводки, которая и является индуктором, подключаемым к клеммам генератора. Индукционный нагрев медной проволоки происходит за счёт вихревых токов, формируемых переменным магнитным полем.

Сила индукции

Для того чтобы было легче разобраться в схемах и правильно собрать конструкцию, нелишним будет заглянуть в историю электричества. Способы нагрева металлических конструкций электромагнитным током катушки широко используются в промышленном изготовлении бытовых приборов — котлов, нагревателей и плит. Оказывается, можно сделать рабочий и долговечный индукционный нагреватель своими руками.

Принцип работы устройств

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Принцип работы устройств

Знаменитый британский ученый XIX века Фарадей в течение 9 лет проводил исследования, чтобы преобразовать магнитные волны в электричество. В 1931 году наконец было совершено открытие, получившее название электромагнитная индукция. Проволочная обмотка катушки, в центре которой находится сердечник из магнитящегося металла, создает магнитное поле под силой переменного тока. Под действием вихревых потоков сердечник нагревается.

Открытие Фарадея стали применять как в промышленности, так и при изготовлении самодельных моторов и электронагревателей. Первую плавильню на основе вихревого индуктора открыли в 1928 году в Шеффилде. Позже по тому же принципу обогревали цеха заводов, а для нагрева воды, металлических поверхностей знатоки собирали индуктор своими руками.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Схема устройства того времени действительна и сегодня. Классический пример — индукционный котел, в составе которого имеются:

  • металлический сердечник;
  • корпус;
  • тепловая изоляция.

Особенности схемы для ускорения частоты тока следующие:

  • промышленная частота в 50 Гц не подходит для самодельных приборов;
  • прямое подключение индуктора к сети приведет к гулу и слабому нагреву;
  • эффективное нагревание осуществляется при частоте 10 кГц.

Сборка по схемам

Собрать индуктивный нагреватель своими руками может любой человек, знакомый с законами физики. Сложность устройства будет варьироваться от степени подготовленности и опытности мастера.

Существует множество видеоуроков, следуя которым можно создать эффективное устройство. Практически всегда необходимо использовать такие основные составляющие:

Простой, но мощный индукционный нагреватель

  • стальная проволока диаметром 6−7 мм;
  • медная проволока для катушки индуктивности;
  • сетка из металла (для удержания проволоки внутри корпуса);
  • переходники;
  • трубы для корпуса (из пластика или стали);
  • высокочастотный инвертор.

Этого будет достаточно для сборки индукционной катушки своими руками, а ведь именно она находится в основе проточного водонагревателя. После подготовки необходимых элементов можно подходить непосредственно к процессу изготовления аппарата:

Простой, но мощный индукционный нагреватель

  • нарезать проволоку на отрезки в 6−7 см;
  • металлической сеткой покрыть внутреннюю часть трубы и засыпать проволоку доверху;
  • аналогично закрыть отверстие трубы снаружи;
  • намотать на пластиковый корпус медную проволоку не менее 90 раз для катушки;
  • вставить конструкцию в систему отопления;
  • с помощью инвертора подключить катушку к электричеству.

По похожему алгоритму можно легко собрать индукционный котел, для чего следует:

  • нарезать заготовки из стальной трубы 25 на 45 мм со стенкой не толще 2 мм;
  • сварить их друг с другом, соединяя меньшими диаметрами между собой;
  • приварить железные крышки к торцам и просверлить отверстия для патрубков с резьбой;
  • сделать крепление для индукционной печки, приварив с одной стороны два уголка;
  • вставить варочную панель в крепление из уголков и подключить к электросети;
  • внести в систему теплоноситель и включить нагрев.
Популярные статьи  Мыло со свирлами из основы

Простой, но мощный индукционный нагреватель

  • нарезать заготовки из стальной трубы 25 на 45 мм со стенкой не толще 2 мм;
  • сварить их друг с другом, соединяя меньшими диаметрами между собой;
  • приварить железные крышки к торцам и просверлить отверстия для патрубков с резьбой;
  • сделать крепление для индукционной печки, приварив с одной стороны два уголка;
  • вставить варочную панель в крепление из уголков и подключить к электросети;
  • внести в систему теплоноситель и включить нагрев.

Многие индукторы работают на мощности не выше 2 — 2,5 кВт. Такие обогреватели рассчитаны на помещение 20 — 25 м²

Если генератор используют в автосервисе, можно подключить его к сварочному аппарату, но важно учитывать определенные нюансы:

  • Необходим переменный ток, а не постоянный как у инвертора. Сварочный аппарат придется исследовать на наличие точек, где напряжение не имеет прямой направленности.
  • Количество витков к проводу большего сечения подбирается математическим вычислением.
  • Потребуется охлаждение работающих элементов.

Устройство и принцип работы

Термовоздушная паяльная станция

Индукционная паяльная станция состоит из следующих элементов:

  • Электронный блок с понижающим трансформатором и генератором;
  • Паяльник с нагревателем-индуктором, соединенный с блоком при помощи длинного гибкого кабеля и специального разъема.

Рабочим органом такого оборудования является паяльник с установленным внутри него индуктором – катушкой из медной проволоки, намотанной вокруг гнезда, в которое вставляется хвостовик сменной насадки с ферромагнитным напылением.

Простой, но мощный индукционный нагреватель
Устройство нагревательного элемента индукционной станции для пайки

Процесс нагрева жала индуктором происходит следующим образом:

  1. Генератор подает по питающему кабелю на катушку индуктора высокочастотный ток с напряжением 36 Вольт;
  2. Ток, проходящий через витки индуктора, порождает переменное магнитное поле, силовые линии которого пересекают находящийся внутри индуктора хвостовик жала с ферромагнитным напылением на поверхности;
  3. Магнитное поле при взаимодействии с ферромагнитным напылением на хвостовике жала приводит к его перемагничиванию и образованию вихревых токов. Данный процесс сопровождается выделением большого количества тепла и очень быстрым нагревом хвостовика, следом и всего жала до высокой температуры.

Регулировка тока (его частоты, следовательно, и температуры жала) производится при помощи регулировочных энкодеров на электронном блоке.

Схема ZVC драйвера

Стандартный вариант генератора

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Усиленный вариант схемы

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Но видно мне войти в их число не судьба.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Были куплены все необходимые детали – новые полевые транзисторы, новые фаст диоды и стабилитроны. Всё перед пайкой было испытано на транзистор-тестере, в том числе для определения правильной цоколёвки.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Была собрана шикарная катушка из чистой меди диаметром 5 мм. Но работать сей девайс упорно отказывался.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Подозрение пало на дросселя, которые большинство радиолюбителей рекомендует мотать на желтых порошковых кольцах от БП АТХ.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Добыча искомых и установка также оказалась безрезультативной – индукционный нагреватель металлов как не работал раньше, так и не собирался работать дальше. Подключение различных вариантов катушек совместно с конденсаторами разной емкости картину не изменили – «открывает рыба рот, но не слышно что поёт», то есть транзисторы открываются, ток тянут, а генерации не происходит.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

В конце концов всё это изрядно надоело, многодневные танцы с бубном закончились, и пришлось с поклоном идти к китайцам на ихний Алиэкспресс, заказывать за 7 долларов готовый модуль генератора.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Спустя 2 недели эта штука была доставлена курьером прямо на дом и после подключения к компьютерному блоку питания на 12 В успешно заработала.

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Причём она работала и от 5-ти вольт, и с маленькой штатной катушкой, и с большой самодельной, в общем генерировала мощное электромагнитное поле во всех позах (с теми же деталями и схемой). Раскаляет 3 мм штырь до красна за 20 секунд. С железкой 6 мм возится несколько минут, при этом жутко греется само (в основном транзисторы и катушка).

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Простой, но мощный индукционный нагреватель

Принцип работы индукционного нагревателя

Перед самостоятельным сбором индукционного нагревателя нужно сначала ознакомиться с общим принципом работы техники подобного типа. Такие агрегаты во многом схожи с оборудованием, которое снабжено ТЭНами. В них так же происходит преобразование электричества в тепло, которое необходимо для обогрева помещений дома.

Нагревание устройства происходит за счет энергии электромагнитного поля, создаваемом в индукторе. В его качестве выступает катушка в виде цилиндра с обмоткой. Электричество, проходя через эту катушку, создает напряжение. В результате действия переменного тока образуются вихревые потоки. Затем энергия электромагнитного поля забирается теплоносителем, в качестве которого выступает вода. После происходит генерация этой энергии в тепло. За короткий срок вода при таком нагреве достигает достаточно высоких температур.

Простой, но мощный индукционный нагревательСхема индукционного нагревателя

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий