Зміст

Сьогодні електроенергія коштує споживачам зовсім недешево, але працюючі на такому ресурсі опалювальні приладикористуються у населення певною популярністю. Великий інтерес викликають устрою, що функціонують на принципі електромагнітної індукції. У статті описано, як працює подібний пристрій, де використовується, і як зробити індукційний нагрівачсвоїми руками. Але насамперед – трохи історії.

Вихровий індукційний нагрівач

На початку дев'ятнадцятого століття вчений з Англії Фарадей проводив експерименти, переслідуючи мету перетворити магнетизм на електроенергію. У нього вийшло отримати потік енергії в первинній обмотці, що складається з дроту, накрученого на сердечник, виготовлений із заліза. У такий спосіб стала відкрита електромагнітна індукція. Сталося це 1831 р.

Першу плавильню, яка використовує потужний водонагрівач, що працює за принципом індукції, відкрили в Англії, у тридцятих роках минулого століття. У вісімдесятих минулого століття принцип індукції застосовувався активніше. Фахівці розробили вихрові нагрівачі. Ними обігрівали заводські цехи та різні виробничі приміщення. Через деякий час почали виробляти побутові пристрої.

Принцип роботи індуктора

Вихрові нагрівачі зазвичай використовуються для опалювальних котлів. Вони користуються великим попитому населення за рахунок своєї потужності та простої конструкції. Функціонування їх ґрунтується на передачі теплоносія енергії магнітного поля. Вода, що подається до апарату, нагрівається шляхом подачі енергії. Далі вона подається до опалювальної системи. Щоб з'явився тиск, застосовується насос. Вода циркулює та захищає елементи від перегріву. Теплоносій вібрує, що запобігає появі накипу на стінках обладнання.

Якщо вивчити зсередини індукційний обігрівач, там можна виявити металевий корпус, ізоляцію та сердечник. Основна відмінність такого нагрівача від промислових - обмотка мідними провідниками. Остання знаходиться між двома звареними сталевими трубами.

Принцип електромагнітної індукції

Саморобний індукційний нагрівач мало важить, має гарний ККД і компактні розміри. Як осердя, тут використовується труба з обмоткою. Друга труба необхідна для нагрівання. Струм, що генерується магнітним полем, гріє воду. За таким принципом функціонують саморобні пристрої та частина сучасних нагрівачів.

Пристрій нагрівального приладу

Прилад складається з таких елементів:

1. Пластикова трубка.
2. Сітка з нержавіючої сталі.
3. Дріт із сталі.
4. Мідний дріт.
5. Зварювальний інвертор.

Одна з головних переваг даного пристрою- це проста конструкція. Схема індукційного нагрівача приблизно така. У круглому корпусі знаходиться котушка – індуктор. Усередині останнього знаходиться відрізок сталевої трубиз двома патрубками на кінцях. Вони потрібні для приєднання приладу до опалювальної системи. Після підключення через трубу проходитиме вода. Труба нагріватиметься. Від зіткнення з нею розігрівається теплоносій.

Схема влаштування індукційного нагрівача

В інших видів приладу котушка кріпиться до електричної мережі, однак є інша схема підключення. Відрізняється вона перетворювачем, який підвищує частоту коливань струму, що подається на котушку. Цей перетворювач називається інвертором і складається з 3-х модулів:

1. Випрямляч.
2. Інвертор з двома транзисторами.
3. Схема керування транзисторами.

Процеси, що відбуваються у пристрої, схожі на роботу трансформатора. Різниця у вторинній обмотці, яка тут короткозамкнена і розташована всередині первинної. Ще одна відмінність у тому, що у випадку з трансформатором нагрівання - побічний ефектйого намагаються уникнути.

Цікавий факт: обслуговування індукційника обійдеться набагато дешевше, ніж якщо використовувати газовий котел або бойлер. Апарат складається з мінімуму деталей, що практично не виходять з ладу. Ломатися в нагрівачі нема чому. Воду гріє звичайна трубка, яка на відміну від того ж Тена не може перегоріти або зіпсуватися.

Сфера застосування

Сьогодні застосування індукційного нагрівання використовується дуже часто. Основні сфери застосування:

• плавлення металу, одержання нових сплавів;
• виробництво металевого дроту;
• ювелірна справа;
• виробництво опалювальних котлів;
• термічна обробка запчастин для транспортних засобів;
• медична галузь (дезинфекція інструментів, лікарського обладнання);
• машинобудування, обігрів автосервісу;
• промислових печей.

Недоліки та переваги

Розглянемо позитивні характеристикита переваги індукційного обладнання:

1. Нагрів проводиться у будь-якому середовищі.
2. Можливість виготовлення надчистих сплавів.
3. Швидке нагрівання та плавка будь-якого матеріалу, який проводить струм.
4. Елементи приладу монтуються зовні, відсутні врізки. Це гарантує виключення протікання.
5. Індукційний водонагрівач не забруднює довкілля.
6. Зручний при необхідності нагрівання певної ділянки поверхні.
7. Площа контакту теплоносія з поверхнею нагрівача набагато більше, ніж в апаратах з трубчастими електронагрівачами. Завдяки цьому середовище гріється дуже швидко.
8. Компактні розміри приладу.
9. Устаткування легко налаштовується на потрібний режимроботи і легко регулюється.
10. Є можливість виготовлення приладу будь-якої форми (зокрема самостійно). Це запобігає локальному нагріванню та сприяє рівномірному розподілу тепла.

Простий нагрівач індукційного типу

Проточний нагрівачтакого типу практично не має мінусів, якщо порівнювати з приладами, що працюють за іншими принципами. Єдина складність експлуатації в тому, що потрібно порівняти індуктор із заготівлею. Інакше нагрівання буде недостатнім та малопотужним.

Процес виготовлення своїми руками

Для роботи стануть у нагоді наступні інструменти:

• зварювальний інвертор;
• зварювальний струм, що генерує, силою від 15 ампер.

Ще знадобиться дріт із міді, що намотується на корпус сердечника. Пристрій виконуватиме роль індуктора. Контакти дроту з'єднуються з клемами інвертора так, щоб не утворилося скручування. Відрізок матеріалу, необхідний для збирання сердечника, повинен бути необхідної довжини. У середньому число витків дорівнює 50 діаметр дроту - 3-м міліметрам.

Мідний дріт різного діаметру для обмотки

Тепер перейдемо до сердечника. У його ролі буде полімерна труба, виготовлена ​​з поліетилену. Такий вид пластмаси витримує досить високу температуру. Діаметр сердечника – 50 міліметрів, товщина стінок – мінімум 3 мм. Ця деталь використовується як калібр, на який навивається дріт із міді, формуючи індуктор. Зібрати найпростіший індукційний нагрівач води може практично будь-яка людина.

На відео побачите спосіб - як самостійно організувати індукційне нагрівання води для опалення:

Перший варіант

На 50-міліметрові відрізки рубається дріт, їй заповнюється пластикова трубка. Щоб вона не висипалася з труби, слід закупорити торці дротяною сіткою. На кінцях ставляться перехідники від труби, там, де підключається нагрівач.

На корпус останнього мідним дротом намотується обмотка. Для цього потрібно приблизно 17 метрів дроту: потрібно зробити 90 витків, діаметр труби - 60 міліметрів. 3,14 60 90 = 17 м.

Важливо знати! Під час перевірки функціонування пристрою слід ретельно впевнитись, що в ньому є вода (теплоносій). Інакше корпус пристрою швидко розплавиться.

Труба врізається у трубопровід. Нагрівач підключається до інвертора. Залишилося заповнити пристрій водою та увімкнути. Все готове!

Другий варіант

Цей варіант набагато простіше. Вибирається пряма ділянка метрового розміру на вертикальній частині труби. Його слід ретельно очистити від фарби, використовуючи наждачку. Далі ця ділянка труби покривається трьома шарами електротехнічної тканини. Мідним дротом намотується індукційна котушка. Вся система підключення добре ізолюється. Тепер можна підключити зварювальний інвертор і процес складання повністю завершений.

Індукційна котушка, обмотана мідним дротом

Перед тим як розпочинати виготовлення водонагрівача своїми руками, бажано ознайомитися з характеристиками заводських виробів та вивчити їх креслення. Це допоможе розібратися з вихідними даними саморобного обладнаннята уникнути можливих помилок.

Третій варіант

Щоб зробити нагрівач цим складнішим способом, потрібно використовувати зварювання. Для роботи ще знадобиться трифазний трансформатор. Один в одного потрібно вварити дві труби, які виконуватимуть роль нагрівача та сердечника. На корпус індукційника накручується обмотка. Таким чином, підвищується продуктивність приладу, який має компактні розміри, що дуже зручно при його експлуатації в домашніх умовах.

Обмотка на корпусі індукційника

Для підведення та відведення води, в корпус індукційника вварюються 2 патрубки. Щоб не втрачати тепло і запобігти можливим витокам струму, потрібно зробити ізоляцію. Вона позбавить проблем, описаних вище, і повністю виключить появу шуму при роботі котла.

Техніка безпеки повинна дотримуватися завжди. Особливо коли роблять щось самостійно. Тут нагрівачі використовуються для систем, що мають примусову циркуляцію. Теплоенергія виробляється дуже швидко і може виникнути перегрів теплоносія.

Не можна забувати про запобіжний клапан. Він кріпиться на нагрівачі. У разі коли циркулярний насосперестане працювати, то повністю відбудеться перегрів теплоносія. Якщо клапан не буде встановлений заздалегідь, відбудеться розрив системи. Остання повинна з обережності оснащуватися термостатом. Якщо нагрівач укладено у металевий корпус, він обов'язково заземляється.

Нагрівач в металевому корпусі

Так як у саморобної конструкціїнемає нормального екранування, то індукційник встановлюється як мінімум за 80 сантиметрів від горизонтальних поверхонь. Відстань до стіни – від 30 сантиметрів.

Порада: потужність саморобних нагрівачів може сприяти поширенню електромагнітного випромінювання. Пристрій бажано екранувати оцинкованою сталлю та не встановлювати в житловому приміщенні! Електромагнітне змінне поле є всередині та зовні котушки. Воно нагріватиме всі металеві поверхні, розташовані поруч.

Так, без глобальних фінансових витрат, неважко власноруч зробити цей нехитрий прилад. Схема складання проста, і впоратися з роботою зі складання нагрівача власноруч зможе практично кожен. Тут не потрібно профільних технічних знань. Завершити роботу можна за кілька годин.

Сучасним і найбільш економічним приладомдля нагріву води є індукційний водонагрівач. На відміну від аналогів, він повністю екологічний, не сушить і не випалює повітря, відповідає сучасним вимогамбезпеки. Може застосовуватися як як проточного водонагрівача, і виконувати роль котла для опалення приміщення. Пристрій зазвичай купують у магазині, пропонуємо альтернативу – самостійне виготовлення. В останньому випадку прилад, може, і не матиме такого привабливого зовнішнього вигляду, але обійдеться набагато дешевше.

Плюси та мінуси індукційних пристроїв для нагрівання води

Прилад має досить просту конструкціюі не вимагає спеціальних документів, що дозволяють використання та встановлення. Індукційне нагріванняатель води має високий рівень ефективності та оптимальну для користувача надійність. При використанні його в якості опалювального котла можна навіть не встановлювати насос, так як вода тече по трубах завдяки конвекції (при нагріванні рідина практично перетворюється на пару).

Також пристрій має низку переваг, що вигідно відрізняє його серед інших видів водонагрівачів. Отже, індукційний нагрівач:

В індукційних нагрівачах вода стає гарячою за рахунок труби якою тече, а остання нагрівається за рахунок індукційного струму, створюваного котушкою.

• набагато дешевше від своїх аналогів, такий пристрій можна без проблем зібрати самостійно;
• повністю безшумний (хоча котушка і вібрує під час роботи, але ця вібрація не відчутна для людини);
• під час роботи вібрує, завдяки чому бруд і накип не прилипає до його стінок, тому і чищення не потребує;
• має теплогенератор, який можна легко зробити герметичним завдяки принципу роботи: теплоносій знаходиться всередині нагрівального елемента та енергія передається нагрівачу за допомогою електромагнітного поля, ніяких контактів не потрібно; тому не знадобляться ущільнювальні гумки, сальники та інші елементи, здатні швидко зіпсуватись або протікати;
• ламатися в теплогенераторі просто нема чому, оскільки воду нагріває звичайна труба, яка нездатна зіпсуватися чи перегоріти, на відміну Тена;

Не варто забувати і про те, що обслуговування індукційного нагрівача вийде набагато дешевше, ніж бойлер або газового котла. Пристрій має мінімум деталей, які практично ніколи не виходять із ладу.

Незважаючи на величезна кількістьпереваг, індукційний водонагрівач має і ряд недоліків:

• перший та найболючіший для власників – це рахунок за електрику; прилад не можна назвати економічним, тому доведеться викладати порядну суму разів за його використання;
• друге - пристрій сильно гріється і нагріває не тільки себе, але і навколишній простір, тому краще не торкатися корпусу теплогенератора під час його роботи;
• третє – прилад має вкрай високу ефективністьта тепловіддачу, тому при його використанні обов'язково встановлюйте датчик температури, інакше може вибухнути система.

Індукційний водонагрівач своїми руками: схема

Прилад є трансформатором, що має дві обмотки: первинну і вторинну. Перший контур перетворює електричну енергіювихрові струми, тим самим створює індукційне поле спрямованої дії, що забезпечує індукційне нагрівання . На вторинному контурі перетворена енергія передається теплоносію (у разі – це вода).

Важливо враховувати тип матеріалу, з якого виготовлена ​​обмотка. Так, у побутових моделях найчастіше використовується мідний провід. Такий матеріал добре підійде для нагрівання води у котлах.

Крім трансформатора у пристрої є генератор і насос (необов'язково).

Схема простого індукційного водонагрівача. Як видно, прилад має досить просту конструкцію та малу кількість елементів.

Вузли та деталі теплогенератора

Пристрій включає:

• генератор змінного струму, що збільшує частоту струму;
• індуктор, що трансформує електроенергію в магнітну енергію, є котушкою з мідного дроту;
• нагрівальний елемент, Найчастіше його роль грає металева труба.

Завдяки такій конструкції передача енергії здійснюється практично без втрат. ККД досягає 98%.

Принцип роботи

Індукційний водонагрівач складається з генератора, котушки та сердечника, останній нагрівається за рахунок електромагнітної енергії.

Прилад перетворює електричну енергію на електромагнітну. Остання, своєю чергою, впливає на сердечник (трубу), який нагрівається і передає воді теплову енергію. Перетворює всі ці енергії індуктор, що складається з котушки та сердечника. Генератор використовується для підвищення частоти струму, оскільки зі стандартною частотою 50 Гц складно досягти високого нагріву.

У заводських моделях частота струму сягає 1 кГц.

Проточний індукційний водонагрівач своїми руками

Перш ніж приступати до монтажу, вам необхідно запастись необхідними деталями. Так, найкращим варіантомбуде зварювальний високочастотний інвертор, що плавно змінюється діапазон сили струму. Такий пристрій обійдеться найдешевше. Найдорожчим варіантом стане трифазний трансформатор, що є джерелом живлення змінного струму для індуктора водонагрівача. У такому випадку варто використовувати котушку на 50-90 витків, а як матеріал взяти мідний дріт з діаметром 3 або більше міліметрів.

Як сердечник можна використовувати як металеву, так і полімерну трубу разом з дротом (використовується як нагрівальний елемент). В останньому випадку товщина стінок не повинна бути менше 3 мм, щоб спокійно витримувати високі температури.

Для збирання водонагрівача вам знадобляться: кусачки, викрутки, паяльник і зварювальний апарат, якщо використовується металева труба.

Монтаж індукційного нагрівача води

Обмотайте трубу мідним дротом, зробивши близько 90 витків.

Варіантів збирання пристрою існує безліч. Пропонуємо спробувати зібрати прилад за наступною схемою:

1. Підготуйте робоче місце, матеріали та інструменти.
2. Зафіксуйте невеликий відрізок полімерної труби(Не забувайте, що мінімальна товщинастінки має становити 3 мм).
3. Обріжте торці осердя, щоб залишилося 10 см у запасі дроту для відводів.
4. На нижньому відводі змонтуйте куточок. Надалі сюди слід підключити обернення від опалення (якщо нагрівач використовується як казан).
5. Щільно покладіть рубаний провід навколо труби. Необхідно зробити щонайменше 90 витків.
6. Встановіть на верхньому патрубку трійник, через який виходитиме гаряча вода.
7. Змонтуйте захисний контурпристрої. Його можна виготовити як із полімеру, так і з металу.
8. Підключіть до клем водонагрівача мідний дріт, потім заповніть сердечник водою.
9. Перевірте працездатність індуктора.

Поради. На всіх висновках краще встановлювати кульові кранидля зручності та простоти демонтажу водонагрівача у разі поломки. А ось заповнювати металевими шматочками трубу необов'язково, оскільки належного ефекту це не дає. Не забудьте залишити віконце в корпусі для доступу до панелі керування зварювального приладу.

Індукційні нагрівачі води для опалення

Схема опалення, де в ролі нагрівача теплоносія є індукційний котел.

Подібний пристрій добре зарекомендував себе не тільки як проточний водонагрівач, але і опалювальний котел. Правда, у такому випадку зварювальний апарат у ролі генератора вже не підійде, доведеться використовувати трансформатор, що має дві обмотки. Останній трансформує вихрові струми, що виникають на первинній обмотці електромагнітне поле, яке створюється на вторинному контурі.

У системі опалення теплоносієм може бути не лише вода, а й олія чи антифриз. Тобто будь-яка рідина, здатна проводити електричний струм.

Котел із індукційного водонагрівача потрібно оснастити двома патрубками для гарячої та холодної води. З нижнього буде надходити холодна вода, його потрібно монтувати на вступній ділянці лінії, а зверху необхідно розташувати патрубок, який подаватиме гарячу водуу систему опалення. Через війну циркуляція води здійснюється природним шляхом під впливом конвекції без насоса.

Що потрібно знати про безпеку

Не забувайте, що ми маємо справу з джерелом підвищеної небезпеки– електричним нагрівальним приладом, тому при його складанні та використанні необхідно дотримуватися деяких правил:

Обов'язково використовуйте окрему електричну лінію для підключення індукційного котла, а також устаткуйте його групою безпеки.

1. Якщо в котлі циркуляція води здійснюється природним шляхом, обов'язково оснащуйте його датчиком температури, щоб при перегріві пристрій відключався автоматично.
2. Не підключайте саморобний водонагрівач до розетки, краще проведіть для цього окрему лінію зі збільшеним перетином кабелю.
3. Усі відкриті ділянкипроводів потрібно заізолювати, щоб убезпечити людей від удару струмом чи опіку.
4. У жодному разі не включайте індуктор, якщо труба не заповнена водою. В іншому випадку труба розплавиться, а прилад замкне або він може взагалі спалахнути.
5. Пристрій необхідно монтувати на висоті 80 см від підлоги, але так, щоб до стелі залишалося близько 30 см. Також не варто встановлювати його в житловому приміщенні, оскільки електромагнітне поле погано впливає на здоров'я людей.
6. Не забудьте зробити заземлення індуктора.
7. Обов'язково підключайте прилад через автомат, щоб у разі аварії останній відключив живлення від водонагрівача.
8. У систему трубопроводу потрібно вмонтувати запобіжний клапан, який знижуватиме тиск у системі автоматично.

Висновок

Індукційний водонагрівач має високий ККД, може виступати в ролі котла для системи опалення, також допускається самостійне складанняі установка, яке використання не регламентується законом РФ. Але все ж таки перш ніж його використовувати, варто зважити всі за і проти. Незважаючи на високу ефективність, прилад споживає велика кількістьенергії, вважається небезпечним (особливо саморобним) і погано впливає на здоров'я людини. Тому рекомендуємо монтувати індуктор у приватному будинку чи на дачі.

Перш ніж ми поговоримо про те, як зібрати саморобний індукційний нагрівач, потрібно дізнатися, що це за яким принципом працює.

Історія індукційних нагрівачів

У період з 1822 по 1831 рік найвідоміший англійський вчений Фарадей провів серію експериментів, метою яких було добитися перетворення магнетизму на електричну енергію. Він проводив багато часу у своїй лабораторії. Поки одного прекрасного дня, в 1831 році, Майкл Фарадей все-таки не досяг свого. У вченого нарешті вийшло отримати електричний потік у первинній обмотці з дроту, що була намотана на залізний сердечник. Так було відкрито електромагнітну індукцію.

Сила індукції

Це відкриття стали застосовувати в промисловості, трансформаторах, різних моторах і генераторах.

Однак по-справжньому це відкриття стало популярним та необхідним лише через 70 років. У часи підйому та розвитку металургійної промисловості були потрібні нові, сучасні методиплавки металів за умов металургійних виробництв. До речі, першу плавильню, яка використовувала вихровий індукційний нагрівач, запустили 1927 року. Завод розташовувався у невеликому англійському містечку Шеффілд.

І в хвіст, і в гриву

У 80-х принцип індукції вже почали застосовувати за повній програмі. Інженери зуміли створити нагрівачі, які працювали на основі того самого принципу індукції, що й металургійна піч для плавки металів. Такими приладами обігрівали цехи заводів. Трохи згодом стали випускати побутові пристрої. А деякі умільці не купували їх, а збирали індукційні нагрівачі своїми руками.

Принцип дії

Якщо розібрати котел індукційного типу, то там ви знайдете сердечник, електричну та теплову ізоляціюпотім корпус. Відмінність цього нагрівача від тих, що використовуються в промисловості, - це тороїдальна обмотка мідними провідниками. Вона розташована між двома звареними між собою трубами. Ці труби виготовляються із феромагнітної сталі. Стінка такої труби – понад 10 мм. В результаті такої конструкції нагрівач має набагато меншу вагу, вищий ККД, а також невеликі розміри. Як осердя тут працює труба з обмоткою. А інша служить безпосередньо для нагрівання теплоносія.

Струм індукції, який генерується магнітним полем високої частоти із зовнішньої обмотки на трубу, нагріває теплоносій. Цей процес викликає вібрацію стін. Завдяки чому на них не відкладається накип.

Нагрівання відбувається за рахунок того, що в процесі роботи нагрівається сердечник. Його температура підвищується через вихрові струми. Останні утворюються з допомогою магнітного поля, яке, своєю чергою, генерується струмами високої напруги. Так працює індукційний нагрівач води та багато сучасних котлів.

Сила індукції своїми руками

Нагрівальні прилади, які в якості енергії використовують електрику, максимально зручні та комфортні у використанні. Вони набагато безпечніші, ніж обладнання, що працює на газу. До того ж у цьому випадку немає ні кіптяви, ні сажі.

Один із недоліків такого нагрівача - висока витрата електрики. Щоби якось економити, народні умільці навчилися збирати індукційні нагрівачі своїми руками. У результаті виходить чудовий апарат, якому для роботи потрібно набагато менше електричної енергії.

Процес виготовлення

Щоб зробити такий пристрій самостійно, не потрібно мати серйозні знання в електротехніці, і зі складання конструкції впорається будь-яка людина.

Для цього нам знадобиться шматок товстостінної пластикової труби. Вона працюватиме як корпус нашого агрегату. Далі потрібний сталевий дріт діаметром не більше 7 мм. Також, якщо необхідно підключати нагрівач до опалення у будинку чи квартирі, бажано придбати перехідники. Ще потрібна сітка з металу, яка повинна утримувати сталевий дріт усередині корпусу. Звичайно, необхідний мідний дріт, щоб створити котушку індуктивності. Також практично у кожного у гаражі знайдеться високочастотний інвертор. Ну вже в приватному секторі таке обладнання можна знайти легко. Дивно, але з підручних засобів можна без особливих витрат робити індукційні нагрівачі своїми руками.

Спочатку необхідно провести підготовчі роботидля дроту. Її нарізаємо шматками довжиною 5-6 см. Дно частини труби потрібно закрити сіткою, а насипати всередину шматки порізаного дроту. Зверху трубу треба також закрити сіткою. Потрібно сипати стільки дроту, щоб знизу догори заповнити трубу.

Коли деталь буде готова, необхідно встановити її в систему опалення. Потім можна підключати котушку до електроенергії через інвертор. Вважається, що індукційний нагрівач з інвертора - дуже простий і максимально бюджетний прилад.

Не варто проводити випробування апарату, якщо немає подачі води чи антифризу. Ви просто розплавите трубу. Перед тим, як запускати цю систему, бажано зробити заземлення для інвертора.

Сучасний нагрівач

Це другий варіант. Він передбачає застосування продуктів сучасних електронних приладів. Такий індукційний нагрівач, схема якого представлена ​​нижче, не потрібно налаштовувати.

Ця схема має на увазі принцип послідовного резонансу і може розвивати пристойну потужність. Якщо використовувати потужніші діоди та конденсатори більшої ємності, то можна підвищити показники агрегату до серйозного рівня.

Збираємо вихровий індукційний нагрівач

Для того, щоб зібрати даний апарат, знадобиться дросель. Його можна знайти, якщо відкрити блок живлення звичайного комп'ютера. Далі потрібно намотати провід із феромагнітної сталі, мідний дріт 1,5 мм. Залежно від необхідних параметрів може знадобитися від 10 до 30 витків. Потім потрібно підібрати польові транзистори. Їх вибирають з максимального опору відкритого переходу. Що стосується діодів, то їх потрібно брати під зворотну напругу не менше ніж 500 В, при тому що струм буде десь 3-4 А. Також знадобляться стабілітрони, розраховані на 15-18 В. А потужність їх має бути близько 2-3 Вт. Резистори – до 0,5 Вт.

Далі потрібно зібрати схему та виготовити котушку. Це основа, де базується весь індукційний нагрівач ВІН. Котушка складатиметься з 6-7 витків мідного дроту 1,5мм. Потім деталь потрібно включити у схему та підключити до електрики.

Пристрій здатний гріти болти до жовтого кольору. Схема дуже проста, проте в роботі система виділяє багато тепла, тому краще встановити радіатори на транзистори.

Більш складна конструкція

Для того щоб зібрати даний агрегат, потрібно вміти працювати зі зварюванням, а також знадобиться трифазний трансформатор. Конструкція представлена ​​у вигляді двох труб, які необхідно вварити одна в одну. Одночасно вони виконуватимуть роль сердечника та нагрівача. Обмотка намотується на корпус. Так можна значно підвищити продуктивність і при цьому досягти невеликих габаритних розмірівта малої ваги.

Щоб виконати підведення та відведення теплоносія, необхідно в корпус пристрою вварити два патрубки.

Рекомендується, щоб максимально унеможливити можливі втрати тепла, а також убезпечити себе від ймовірних витоків струму, зробити для котла ізоляцію. Вона дозволить унеможливити виникнення зайвих шумів, особливо під час інтенсивної роботи.

Подібними системами бажано користуватися у закритих опалювальних контурах, у яких є примусова циркуляція теплоносія Дозволяється застосовувати такі агрегати для пластикових трубопроводів. Котел потрібно встановлювати таким чином, щоб відстань між ним та стінами, іншими електричними приладамибуло не менше 30 см. Від підлоги та стелі бажано теж дотримуватися дистанції в 80 см. Також рекомендують змонтувати за вихідним патрубком систему безпеки. Для цього підійде манометр, пристрій скидання повітря, також підривний клапан.

Ось так легко та без великих витратможна збирати індукційні нагрівачі власноруч. Це обладнання цілком може служити вам довгі рокиі гріти ваш будинок.

Отже, ми з'ясували, як робиться власноруч індукційний нагрівач. Схема складання не дуже складна, так що впоратися можна за лічені години.

Індукційні печі застосовуються для виплавки металів і відрізняються тим, що нагрівання в них відбувається електричним струмом. Порушення струму відбувається в індукторі, а точніше у не змінному полі.

У подібних конструкціях енергія перетворюється кілька разів (в даній послідовності):

• електромагнітну;
• електричну;
• теплову.

Подібні печі дозволяють використовувати тепло з максимальною ефективністю, що не дивно, адже вони – найдосконаліші з усіх. існуючих моделей, що працюють на електроенергії.

Зверніть увагу! Індукційні конструкції бувають двох типів – із сердечником або без нього. У першому випадку метал міститься в трубчастий жолоб, який розташовується навколо індуктора. Сердечник розміщений у самому індукторі. Другий варіант називають тигельним, тому що в ньому метал з тиглем знаходяться вже всередині індикатора. Зрозуміло, ні про яке сердечнику в даному випадку мови бути не може.

У сьогоднішній статті мова йтиме про те, як виготовляєтьсяіндукційна піч своїми руками.

Серед численних перевагварто виділити такі:

• екологічну чистоту та безпеку;
• підвищену однорідність розплаву завдяки активному переміщенню металу;
• швидкодія - піч можна використовувати практично відразу після включення;
• зонну та фокусовану спрямованість енергії;
• високу швидкість плавлення;
• відсутність чаду від легуючих речовин;
• можливість регулювання температури;
• чисельні технічні можливості.

Але є свої мінуси.

1. Шлак нагрівається від металу, внаслідок чого має низьку температуру.
2. Якщо шлак холодний, то з металу дуже складно видалити фосфор та сірку.
3. Між котушкою і металом, що плавиться, магнітне поле розсіюється, тому знадобиться зменшення товщини футування. Це незабаром призведе до того, що саме футування вийде з ладу.

Відео - Піч індукційна

Промислове застосування

Обидва варіанти конструкції використовуються при виплавці чавуну, алюмінію, сталі, магнію, міді та дорогоцінних металів. Корисний обсяг подібних конструкцій може становити кілька кілограмів, так і кілька сотень тонн.

Печі промислового призначенняділяться кілька типів.

1. Конструкції середньої частоти зазвичай використовуються в машинобудуванні та металургії. З їх допомогою плавиться сталь, а при використанні графітових тиглів та кольорові метали.
2. Конструкції промислової частоти використовуються при виплавці чавуну.
3. Конструкції опору призначаються для плавлення алюмінію, алюмінієвих сплавів, цинку.

Зверніть увагу! Саме технологія індукції лягла в основу популярніших приладів – мікрохвильових печей.

Побутове застосування

З огляду очевидних причиніндукційна піч для плавки нечасто використовують у побуті. Натомість технологія, що описується у статті, зустрічається практично у всіх сучасних будинкахта квартирах. Це і згадані вище мікрохвильові печі, і індукційні плити, і електродуховки.

Розглянемо, наприклад, плити. Вони нагрівають посуд за рахунок вихрових індукційних струмів, внаслідок чого розігрів відбувається практично миттєво. Характерно, що включити конфорку, де немає посуду, неможливо.

ККД індукційних плитсягає 90%. Для порівняння: у електроплит він становить приблизно 55-65%, а у газових – не більше ніж 30-50%. Але задля справедливості варто зауважити, що для експлуатації описуваних плит потрібен спеціальний посуд.

Саморобна індукційна піч

Нещодавно вітчизняні радіоаматори наочно продемонстрували, що індукційну піч можна зробити самому. Сьогодні існує маса різних схемі технологій виготовлення, ми ж привели лише найпопулярніші з них, а отже, найефективніші та найпростіші у виконанні.

Індукційна піч із високочастотного генератора

Нижче наведено електрична схемадля виготовлення саморобного приладуіз високочастотного (27,22 мегагерца) генератора.

Крім генератора, при складанні знадобляться чотири електролампочки високої потужності та важка лампа для індикатора готовності до роботи.

Зверніть увагу! Головною відмінністю печі, зробленої за цією схемою, є ручка конденсатора - в даному випадку вона знаходиться зовні.

Крім того, метал, що знаходиться в котушці (індукторі), розплавиться в приладі незначної потужності.

При виготовленні необхідно пам'ятати про деякі важливих моментах, що впливають швидкість правління металу.Це:

• потужність;
• частота;
• вихрові втрати;
• інтенсивність теплопередачі;
• втрати на гістерезі.

Пристрій буде живитися від стандартної мережі 220 В, але з попередньо встановленим випрямлячем. Якщо піч призначається для обігріву приміщення, рекомендується використовувати ніхромову спіраль, а якщо для плавки, то графітові щітки. Ознайомимося з кожною з конструкцій детальніше.

Відео – Конструкція із зварювального інвертора

Суть конструкції в наступному: встановлюється пара графітових щіток, а між ними засипається порошковий граніт, після чого здійснюється підведення до понижуючого трансформатора. Характерно, що при виплавці можна не побоюватися удару струмом, тому що немає необхідності використання 220 В.

Технологія збирання

Крок 1. Збирається основа – бокс із шамотної цеглирозміром 10х10х18 см, покладений на вогнетривку плитку.

Крок 2. Бокс обробляється азбестокартоном. Після змочування водою матеріал пом'якшується, що дозволяє надавати йому будь-якої форми. За бажання конструкцію можна обмотати сталевим дротом.

Зверніть увагу! Розміри боксу можуть змінюватись в залежності від потужності трансформатора.

Крок 3 Оптимальний варіантдля печі на графіті – трансформатор зварювального апарату потужністю 0,63 кВт. Якщо трансформатор розрахований на 380 В, його можна перемотати, хоча багато досвідчених електриків стверджують, що можна залишити все як є

Крок 4. Трансформатор обмотується тонким алюмінієм – так конструкція не сильно грітиметься при експлуатації.

Крок 5. Встановлюються графітові щітки, на дно боксу встановлюється глиняна підкладка – так розплавлений метал не розтікатиметься.

Основною перевагою такої печі є висока температура, яка підходить навіть для плавки платини або паладію. Але серед мінусів - швидке нагрівання трансформатора, невеликий об'єм (за один раз можна виплавити не більше 10 г). Тому для плавки великих обсягів буде потрібна інша конструкція.

Отже, для виплавки великих обсягів металу потрібно пекти з ніхромовим дротом. Принцип роботи конструкції досить простий: електричний струм подається на ніхромову спіраль, що нагрівається і плавить метал. У Мережі є маса різних формул до розрахунку довжини дроту, але вони, у принципі, однакові.

Крок 1. Для спіралі використовується ніхром ø0,3 мм завдовжки близько 11 м.

Крок 2. Дріт необхідно намотати. Для цього знадобиться пряма мідна трубкаø5 мм – на неї намотується спіраль.

Крок 3. Як тигль використовується невелика керамічна трубаø1,6 см і довжиною 15 см. Один кінець труби затикається азбестовою ниткою – так розплавлений метал не витікатиме.

Крок 4. Після перевірки працездатність та спіраль укладається навколо труби. При цьому між витками кладеться та сама азбестова нитка – вона запобіжить замиканню та обмежить доступ кисню.

Крок 5. Готова котушка міститься в патрон від лампи високої потужності. Такі патрони зазвичай керамічні та мають необхідний розмір.

Переваги подібної конструкції:

• висока продуктивність (до 30 г за один захід);
• швидке нагрівання (близько п'яти хвилин) і тривале охолодження;
• зручність в експлуатації – метал зручно розливати у формочки;
• оперативна заміна спіралі у разі перегорання.

Але є, зрозуміло, і мінуси:

• ніхром перегорає, особливо якщо спіраль погано ізольована;
• небезпека – пристрій підключається до електромережі 220 В.

Зверніть увагу! Не можна додавати в грубку метал, якщо там уже розплавлено попередню порцію. В іншому випадку, весь матеріал розлетиться по приміщенню, більше того, він може травмувати очі.

Як висновок

Як бачимо, індукційну піч все ж таки можна зробити самотужки. Але якщо бути відвертим, описана конструкція (як і всі наявні в Інтернеті) – це не зовсім піч, а лабораторний інвертор Кухтетського. Зібрати повноцінну індукційну конструкцію в домашніх умовах просто неможливо.

Прилади, що здійснюють нагрівання за рахунок електрики, а не газу, безпечні та зручні. Такі нагрівачі не виробляють кіптяви і неприємного запахуАле споживають велику кількість електроенергії. Відмінний вихід – зібрати індукційний нагрівач своїми руками. Це і економія коштів, і внесок у бюджет сім'ї. Існує багато простих схем, якими індуктор можна зібрати самостійно.

Для того, щоб було легше розібратися в схемах і правильно зібрати конструкцію, незайвим буде зазирнути в історію електрики. Способи нагрівання металевих конструкцій електромагнітним струмомкотушки широко використовуються в промислове виготовлення побутових приладів- котлів, нагрівачів та плит. Виявляється, можна зробити робочий та довговічний індукційний нагрівач своїми руками.

Принцип роботи пристроїв

Принцип роботи пристроїв

Знаменитий британський вчений ХІХ століття Фарадей протягом 9 років проводив дослідження, щоб перетворити магнітні хвилі на електрику. У 1931 році нарешті було здійснено відкриття, що отримало назву електромагнітна індукція. Дротова обмотка котушки, в центрі якої знаходиться сердечник з металу, що магнітиться, створює магнітне поле під силою змінного струму. Під дією вихрових потоків осердя нагрівається.

Важливий нюанс – нагрівання відбудеться, якщо змінний струм, що живить котушку, змінюватиме вектор і знак поля на високих частотах.

Відкриття Фарадея стали застосовувати як у промисловості, так і при виготовленні саморобних двигунів та електронагрівачів. Першу плавильню на основі вихрового індуктора відкрили 1928 року в Шеффілді. Пізніше за тим же принципом обігрівали цехи заводів, а для нагрівання води, металевих поверхоньзнавці збирали індуктор своїми руками.

Схема тогочасного пристрою дійсна і сьогодні. Класичний приклад- індукційний котел, у складі якого є:

• металевий сердечник;
• корпус;
• теплової ізоляції.

Менша вага, розмір і вищий ККД здійснюються за рахунок тонких сталевих труб, що служать основою сердечника. У кухонних плиткахіндуктором виступає сплющена котушка, розташована поблизу варильної панелі.

Особливості схеми для прискорення частоти струму такі:

• промислова частота 50 Гц не підходить для саморобних приладів;
• пряме підключення індуктора до мережі призведе до гулу та слабкого нагрівання;
• ефективне нагрівання здійснюється за частоти 10 кГц.

Складання за схемами

Зібрати індуктивний нагрівач своїми руками може будь-яка людина, знайома із законами фізики. Складність пристрою варіюватиметься від ступеня підготовленості та досвідченості майстра.

Існує безліч відеоуроків, дотримуючись яких можна створити ефективний пристрій. Практично завжди необхідно використовувати такі основні складові:

• сталевий дріт діаметром 6-7 мм;
• мідний дріт для котушки індуктивності;
• сітка з металу (для утримання дроту усередині корпусу);
• перехідники;
• труби для корпусу (з пластику чи сталі);
• Високочастотний інвертор.

Цього буде достатньо для збирання індукційної котушкисвоїми руками, а саме вона знаходиться в основі проточного водонагрівача. Після підготовки необхідних елементів можна підходити безпосередньо до процесу виготовлення апарату:

• нарізати дріт на відрізки 6-7 см;
• металевою сіткою покрити внутрішню частинутруби і засипати дріт догори;
• аналогічно закрити отвір труби ззовні;
• намотати на пластиковий корпус мідний дріт не менше 90 разів для котушки;
• вставити конструкцію у систему опалення;
• за допомогою інвертора підключити котушку до електрики.

Бажано заземлити інвертор і приготувати антифриз або воду.

За схожим алгоритмом можна легко зібрати індукційний котел, навіщо слід:

• нарізати заготовки із сталевої труби 25 на 45 мм зі стінкою не товщі за 2 мм;
• зварити їх один з одним, з'єднуючи меншими діаметрами між собою;
• приварити залізні кришкидо торців та просвердлити отвори для патрубків з різьбленням;
• зробити кріплення для індукційної пічки, приваривши з одного боку два куточки;
• вставити варильну панельу кріплення з куточків та підключити до електромережі;
• внести в систему теплоносія та включити нагрівання.

Багато індукторів працюють на потужності не вище 2 – 2,5 кВт. Такі обігрівачі розраховані на приміщення 20 – 25 м². Якщо генератор використовують у автосервісі, можна підключити його до зварювального апарату, але важливо враховувати певні нюанси:

• Необхідний змінний струм, а не постійний як інвертор. Зварювальний апаратдоведеться досліджувати наявність точок, де напруга немає прямої спрямованості.
• Кількість витків до дроту більшого перерізу підбирається математичним обчисленням.
• Потрібно охолодження працюючих елементів.

Створення ускладнених приладів

Зробити нагрівальну встановлення ТВЧсвоїми руками складніше, але це підвладне радіоаматорам, адже для її збору буде потрібна схема мультивібратора. Принцип роботи аналогічний - вихрові струми, що виникають із взаємодії металевого наповнювача в центрі котушки та її власного високомагнітного поля, нагрівають поверхню.

Конструювання ТВЧ-установок

Бо навіть невеликого розмірукотушки виробляють струм близько 100 А, разом з ними потрібно підключити ємність, що резонує, для врівноважування індукційної тяги. Існує 2 види робочих схем для нагрівальної ТВЧ в 12 В:

• підключена до мережі.

• цілеспрямована електрична;
• підключена до мережі.

У першому випадку міні ТВЧ-установку можна зібрати за годину. Навіть за відсутності мережі в 220 В можна використовувати такий генератор будь-де, але за наявності автомобільних акумуляторівяк джерела харчування. Звичайно, вона недостатньо потужна, щоб плавити метал, але здатна нагрітися до високих температур, необхідні для дрібної роботи, наприклад, нагрівання ножів та викруток до синього кольору. Для її створення необхідно придбати:

• польові транзистори BUZ11, IRFP460, IRFP240;
• автомобільний акумулятор від 70 А/год;
• Високовольтні конденсатори.

Струм джерела живлення 11 А в процесі нагрівання знижується до 6 А через опір металу, але необхідність у товстих проводах, що витримують струм 11-12 А, зберігається, щоб уникнути їх перегріву.

Друга схема для індукційної установки нагріву пластиковому корпусіскладніша, на основі драйвера IR2153, але по ній зручніше вибудувати резонанс по регулятору в 100к. Керувати схемою необхідно через адаптер мережі з напругою від 12 В. Силову частину можна підвести безпосередньо до основної мережі 220 В, використовуючи діодний міст. Частота резонансу виходить 30 кГц. Потрібні такі елементи:

• феритовий сердечник 10 мм та дросель 20 витків;
• мідна трубка як котушка ТВЧ в 25 витків на оправлення 5-8 см;
• конденсатори 250 V.

Вихрові нагрівачі

Більш потужну установку, здатну гріти болти до жовтого кольору, можна зібрати за простою схемою. Але під час роботи виділення тепла буде досить великим, тому рекомендується встановлювати радіатори на транзистори. Також буде потрібно дросель, запозичити який можна з блоку живлення будь-якого комп'ютера, і такі допоміжні матеріали:

• сталевий феромагнітний провід;
• мідний дріт 1,5 мм;
• польові транзистори та діоди під зворотну напругу від 500 В;
• стабілітрони потужністю 2-3 Вт з розрахунком на 15 В;
• прості резистори.

Залежно від бажаного результату, намотування дроту на мідну основу становить від 10 до 30 витків. Далі йде складання схеми та підготовка котушки-основи нагрівача приблизно з 7 витків мідного дроту 1,5 мм. Вона підключається до схеми, та був до електрики.

Умільці, знайомі зі зварюванням та керуванням трифазним трансформатором, здатні ще більше підвищити ККД пристрою при одночасному зниженні ваги та розміру. Для цього потрібно зварити основи двох труб, які послужать як сердечником, так і нагрівачем, а в корпус після обмотки вварити два патрубки для здійснення підведення та відведення теплоносія.

Орієнтуючись на схеми, можна досить швидко зібрати індуктори різної потужності для нагрівання води, металів, обігріву будинку, гаража та автосервісу. Необхідно пам'ятати і про правила безпеки для ефективної служби нагрівачів такого типу, адже витік теплоносія з саморобного пристроюможе закінчитись пожежею.

Є певні умови організації роботи:

• відстань між індукційним котлом, стінами, електроприладами має бути не менше 40 см, а від підлоги та стелі краще відступити 1 м;
• за допомогою манометра та пристрою зі скидання повітря забезпечується система безпеки за вихідним патрубком;
• користуватися пристроями бажано у закритих контурах з примусовою циркуляцієютеплоносія;
• можливе застосування у пластикових трубопроводах.

Самостійне складання індукційних генераторівобійдеться недорого, але й не безкоштовно, адже потрібні комплектуючі достатньо гарної якості. Якщо у людини немає спеціальних знань та досвіду в радіотехніці та зварюванні, то не варто самостійно збирати обігрівач для великої площіадже потужність нагріву не перевищить 2,5 кВт.

Однак самостійне складання індуктора може розглядатися як самоосвіта та підвищення кваліфікації господаря будинку на практиці. Можна почати з невеликих приладів по простим схемам, а оскільки принцип дії в більш складних пристроях той самий, тільки додаються додаткові елементиі перетворювачі частоти, і освоїти його поетапно буде легко і цілком бюджетно.