Как сделать индукционный нагреватель собственными руками
Индукционный нагреватель можно ставить в квартире, для этого не надо никаких согласований и связанных с ними затрат и забот. Достаточно желания хозяина. Проект подсоединения требуется исключительно в теории. Это и стало одной из причин популярности индукционных нагревателей, даже не обращая внимания на большую стоимость электрической энергии.
Индукционный способ нагрева
Индукционный нагрев — это нагрев переменным электрополем проводника, помещенного в это поле. В проводнике появляются вихревые токи (токи Фуко), которые и греют его. По существу дела — это преобразователь электрической энергии, первичная обмотка — это катушка, именуемая индуктором, а вторичная обмотка — это вкладка или короткозамкнутая обмотка. Тепло не подводится к вкладке, а создается в ней самой блуждающими токами. Все, окружающее ее, остается холодным, что считается некоторым преимуществом устройств подобного рода.
Тепло во вкладке делится неодинаково, а исключительно в поверхностных ее слоях и дальше по объему распространяется за счёт теплопроводимости материала вкладки. Причем с повышением частоты переменного магнитного поля глубина проникновения уменьшается, а интенсивность становится больше.
Для работы индуктора с частотой большей, чем в сети (50Гц), используются транзисторные или тиристорные частотные преобразователи. Тиристорные преобразователи разрешают получать частоты до 8 КГц, транзисторные — до 25КГц. Схемы их подсоединения можно отыскать легко.
Намечая установку отопительных систем в своем доме или на дачном участке, помимо прочих вариантов на жидком или твёрдом топливе, следует рассмотреть вариант с использованием индукционного нагрева котла. с подобным теплоснабжением экономить на электрической энергии не получится, но отсутствуют вредные для здоровья вещества.
Рабочий принцип индуктора
Главное назначение индуктора — выработка энергии тепла за счёт электрической без применения теплоэлектронагревателей принципиально еще одним вариантом.
Стандартной индуктор состоит из таких важных деталей и устройств:
- генератор электрического тока — устройство для изменения сетевой частоты в очень высокую, которая транслируется на катушку;
- индуктор — катушка, в которой индуцируется переменое магнитное поле;
- ТЕН — предмет из металла, в котором под влиянием электромагнитного поля появляются вихревые токи, которые и греют проводник.
Устройство прибора нагрева
Важные элементы индукционного нагревателя для системы для отопления.
- Проволока из стали диаметром 5-7 мм.
- Труба из пластика с толстой стенкой. Диаметр внутри не меньше 50 мм и длина выбирается по месту установки.
- Медная эмалированная проволока для катушки. Размеры выбираются в зависимости от мощности прибора.
- Сетка из нержавейки.
- Инверторный сварочный аппарат.
Порядок изготовления индукционного котла
Первый вариант
Проволоку из стали порубить на отрезки длиной не больше 50 мм. Рубленой проволокой заполнить трубу из пластика. Торцы заглушить проволочной сеткой для устранения высыпания проволки.
На концах трубы установить переходники от пластиковой трубы к размеру трубы в месте подсоединения нагревателя.
Медным эмалированным проводом накрутить обмотку на корпусе нагревателя (пластиковой трубе). Для этого потребуется порядка 17 метров провода: кол-во витков — 90, внешний трубный диаметр порядка 60 мм: 3,14 х 60 х90 = 17 (метров). Длину уточните дополнительно, когда будет точно известен внешний трубный диаметр.
Трубку из пластика, а сейчас уже индукционный котел, врезать в провод труб вертикально.
При проверке работоспособности индукционного нагревателя удостоверьтесь, что в котле есть тепловой носитель. В другом случае корпус (труба из пластика) расплавится в сжатые сроки.
Присоединить котел к преобразователю напряжения, нужно заполнить систему тепловым носителем и можно включать.
Второй вариант
Конструкция индукционного нагревателя из инверторного сварочного аппарата по этому варианту более трудна, просит конкретных способностей и способностей работать собственными руками, однако, она более эффективна. Смысл тот же — индукционный нагрев носителя тепла.
Для начала необходимо сделать сам индукционный нагреватель — котел. Для этого будут нужны две трубки разнообразного диаметра, которые ставятся одна в одну с зазором между ними порядка 20 мм. Длина трубок от 150 до 500 мм, в зависимости от планируемой мощности индукционного нагревателя. Необходимо вырезать два кольца исходя из этого зазору между трубками и прикрепить их плотно по торцам. Вышла емкость тороидальной формы.
Остается вварить в наружную стенку входную (нижнюю) трубку по касательной к корпусу и верхнюю (выходную) трубку параллельно входной на другой стороне тороида. Размер трубок — по размерам труб системы для отопления. Размещение входного и выходного патрубков по касательной, обеспечит циркуляцию носителя тепла по всему объему котла без образования застойных зон.
Второй шаг — создание обмотки. Эмалированный провод из меди необходимо накручивать вертикально, пропуская его вовнутрь и поднимая наверх по внешнему контуру корпуса. И так 30-40 витков, организуя тороидальную катушку. В этом варианте разогреваться будет одновременно вся поверхность котла, подобным образом, существенно увеличивая его продуктивность и результативность.
Сделать внешний корпус обогревательного прибора из непроводящих материалов, применив, к примеру, трубу из пластика крупного диаметра или стандартное ведро из пластика, если достаточно будет его высоты. Диаметр наружного корпуса должен давать выход патрубков котла с боковой стороны. Обеспечить выполнение правил электрической безопасности по всей схеме подсоединения.
Корпус котла разделить от наружного корпуса утеплителем, можно применять как сыпучий материал для термоизоляции (керамзитобетон), так и плиточный (изовер, минплита и так далее). Этим предотвращаются теплопотери в атмосферу от конвекции.
Остается заполнить систему собственным тепловым носителем и присоединить индукционный нагреватель из инверторного сварочного аппарата.
Подобный котел совсем не просит вмешательства и будет работать 25 и более лет без ремонта, потому как в конструкции отсутствуют двигающиеся детали, а в схеме подсоединения рассчитано применение автоматизированного управления.
Третий вариант
Это, наоборот, упрощенный вариант обогревания дома, осуществляемый собственными руками. На вертикальной части трубы системы обогрева необходимо подобрать прямой участок длиной не меньше метра и почистить его от краски наждачкой. После этот трубный участок изолировать 2-3 слоями электротехнической ткани или плотной стеклоткани. После чего эмалированным медным проводом накрутить индукционную катушку. Тщательно изолировать всю схему включения.
Остается лишь присоединить инверторный сварочный аппарат и наслаждаться теплом в собственном жилье.
Внимание свое обратите на пару моментов.
- Нежелательно ставить такой обогревательный прибор в комнатах для жилья, где очень часто находятся люди. А дело все в том, что электромагнитное поле распространяется не только изнутри катушки, но также и в окружающем пространстве. Чтобы быть увереным в этом, нужно только воспользоваться обычным магнитом. Необходимо взять его в руку и подойти к катушке (котлу). Магнит начнет ощутимо вибрировать и тем крепче, чем ближе катушка. Благодаря этому лучше применять котел в нежилой части дома или квартиры.
- Устанавливая катушку на трубе, удостоверьтесь, что на этом месте системы обогрева тепловой носитель по настоящему протекает вверх, чтобы не создавать противотока, иначе система вообще не захочет работать.
Можно посоветовать много вариантов использования индукционного нагрева в жилье. К примеру, в системе горячего водообеспечения можно вообще отказаться от подачи горячей воды, подогревая ее на выходах из каждого крана. Но, это тема для отдельного рассматривания.
Пару слов про безопасность при эксплуатации индукционных нагревателей со инверторным сварочным аппаратом:
- для оснащения электрической безопасности следует внимательно изолировать токопроводящие детали конструкций по всей схеме подсоединения;
- индукционный нагреватель рекомендуется исключительно для закрытых отопительных систем, в которых циркуляция обеспечивается насосом для воды;
- рекомендуется разместить индукционную систему на расстоянии не меньше 30 см от стен и мебели и в 80 сантиметрах от потолка либо пола;
- чтобы уберечь работу системы необходимо оборудовать систему прибором для определения величины давления, аварийным клапаном и устройством автоматизированного регулирования.
- установить устройство для стравливания воздуха из системы обогрева чтобы не было образования воздушных пробок.
КПД индукционных котлов и нагревателей близка к 100%, при этом необходимо брать во внимание, что потери электрической энергии в инверторных сварочных аппаратах и проводке, так или по другому, возвращаются к потребителю в виде тепла.
Перед тем как приступить к изготовлению индукционной системы, взгляните технические данные промышленных образцов. Это поможет определиться с отправными данными самодельной системы.
Желаем успехов в творчестве и труде на самого себя!
Как устроен и не прекращает работу индукционный нагреватель
Рабочий принцип индукционного нагревателя состоит в разогреве электропроводящей заготовки сделанной из металла индуцированным в ней замкнутым вихревым током. В качестве индуктора в индукционном нагревателе выступает катушка с электрическим током, которая предназначена для создания переменного электромагнитного поля высокой частоты.
Переменое магнитное поле высокой частоты, со своей стороны, действует на электропроводящий материал, наводя в нем закрытый ток большой плотности, и благодаря этому разогревая заготовку аж до ее расплавления. Это явление известно давно, и объясняется во времена Майкла Фарадея, описавшего явление электромагнитной индукции еще в первой половине 30-ых годов двадцатого века.
Изменяющееся во времени магнитное поле наводит переменную ЭДС в проводнике, который оно при этом собственными силовыми линиями пересекает. Таким проводником может как правило быть обмотка блока питания, сердечник блока питания, или сплошной кусок какого-либо металла.
Если ЭДС наводится в обмотке, то выходит преобразователь электрической энергии или приемник, а если прямо в магнитопроводе или в накоротко замкнутой обмотке — выходит индукционный нагрев магнитопровода или обмотки.
В плохо спроектированном трансформаторе, к примеру, нагрев сердечника токами Фуко был бы определенно событием вредным, однако в индукционном нагревателе аналогичное явление служит для достижения полезной цели.
С точки зрения характера нагрузки, индукционный нагреватель с разогреваемой в нем проводящей заготовкой — это как преобразователь электрической энергии с закороченной вторичной обмоткой из одного витка. Потому как сопротивление изнутри заготовки очень мало, то даже маленького наведенного вихревого электрического поля достаточно, чтобы создать ток такой большой плотности, чтобы его тепловое действие (см. Закон Джоуля-Ленца) оказалось бы очень выразительным и функциональным.
Первая канальная печь подобного рода возникла в Швеции в 1900 году, она питалась током частотой 50-60 Гц, применялась для канальной плавки стали, а металл подавался в тигель, разместившийся на манер короткозамкнутого витка вторичной обмотки блока питания. Проблема экономности, конечно, присутствовала, так как КПД был менее 50%.
Сегодня индукционный нагреватель — это преобразователь электрической энергии без сердечника, который состоит из нескольких либо одного витков относительно толстой медной трубки, по которой с помощью насоса пропускается охлаждающая жидкость системы энергичного охлаждения. В электропроводящее тело трубки, как в катушку индуктивности, подается электрический ток частотой от нескольких килогерц до единиц мегагерц, в зависимости от показателей отделываемого образца.
А дело все в том, то при высоких частотах происходит вытеснение вихревого тока из нагреваемого самим вихревым током образца, так как магнитное поле этого самого вихревого тока вытесняет породивший себя ток на поверхность.
Это вырисовывается как скин-эффект, когда самая большая плотность тока оказывается в результате приходящейся на тоненький слой поверхности заготовки, и чем выше частота и ниже удельное электрическое сопротивление разогреваемого материала — тем скин-слой тоньше.
Для меди, к примеру, на частоте 2 МГц скин-слой составляет всего четверть миллиметра! Это означает, что слои внутри медной заготовки разогреваются не вихревыми токами конкретно, а путем теплопроводимости от тонкого наружного ее слоя. Но все таки, эффективности технологии достаточно, дабы получить быстрый подогрев или плавление почти что любого электропроводящего материала.
Современные электромеханические нагреватели сооружаются на основе колебательного контура (катушка-индуктор и батарея конденсаторов), питаемого резонансным преобразователем напряжения на IGBT или MOSFET – транзисторах, разрешающих добиться рабочих частот до 300 кГц. Для более высоких частот используют электронные лампы, которые разрешают добиться частот в 5 МГц и выше, к примеру для плавки в ювелирном деле нужны очень большие частоты, так как размер заготовки чрезвычайно мал. С целью увеличения добротности рабочих контуров, прибегают к одному из 2-ух путей: либо увеличивают частоту, либо делают больше индуктивность контура, путем добавки в его конструкцию ферромагнитных вставок.
Индукционный нагрев – что это, его принцип
Тут вы будете знать:
Электроотопление обладает одним главным преимуществом – очень высокой безопасностью. Не обращая внимания на возможность ударов электротоком и наличие в системе воды, котлы работающие от электричества остаются популярным оборудованием для отопления (при правильной установке и подсоединении они не принесут ущерба). В определенных электрических котлах применяется индукционный нагрев, считающийся еще намного безопасным. На чем возведен этот принцип нагрева и как он применяется в отопительном оборудовании?
Что такое индукционный нагрев
В традиционных электрических котлах, вроде котлов Протерм, стоят самые простые Трубчатые нагреватели, погруженные в тепловой носитель. На них подается электрическая энергия, Трубчатые нагреватели греются и начинают подогревать воду в системе отопления. Подобная схема нагрева владеет рядом недостатков:
- образование накипи – во время эксплуатации ТЭНовых котлов на нагревательных элементах появляется накипь, снижающая рабочую эффективность оборудования;
- наличие непосредственного контакта с водой – Трубчатые нагреватели находятся прямо в водной массе, благодаря этому электрический пробой может привести к удару током (при отсутствии нормального заземления);
- невысокая надежность ТЕНОВ – не обращая внимания на наличие очень стойких Нагревательных элементов трубчатого типа, в подавляющем большинстве котлов стоят старые Трубчатые нагреватели, не выделяющиеся надежностью.
Индукционный нагрев воды дает возможность освободится от указанных выше минусов. Оборудование для отопления выходит более сложным, но и более практичным и хорошим.
Элементом нагрева в подобных котлах считается катушка.
Схема индукционного нагрева в электрических отопительных котлах учитывает наличие таких элементов – это управляющая и производящая электроника, индукторы и труба с тепловым носителем. Конкретно из таких элементов состоит простой индукционный котел (схематически). Тепловой носитель поступает в трубу, проходящую через индукторы, нагревается до конкретной температуры и отправляется назад в систему отопления.
В чем заключаются плюсы индукционного нагрева?
- Отсутствует образование накипи – тут нет прямого контакта элемента нагрева с тепловым носителем, благодаря этому накипь тут на самом деле отсутствует.
- Долговечность оборудования – сам процесс происходит благодаря токов высокой частоты, генерируемых электроникой. Не обращая внимания на очень высокую сложность оборудования, оно считается достаточно хорошим.
- Минимум протечек – тепловой носитель течет по цельной трубе, которая проходит через индукторы. Благодаря этому протечки возможны разве что за границами индукционных котлов, но совсем не в них.
- Возможность непрерывной эксплуатации в самом интенсивном режиме – аналогичный рабочий принцип выполняет котлы работающие от электричества очень выносливыми.
Индукционный нагрев проявил себя с самой лучшей стороны, но всецело сменить ТЭНовые котлы пока не выходит – проявляется большая цена оборудования и его массивность. Но вы сможете выполнить индукционный котел собственными силами.
Принцип индукционного нагрева
Эта технология повсюду используется в металлургии.
Индукционному нагреву больше ста лет, благодаря этому его не назовешь новинкой. Он используется в большинстве отраслей, тем более в промышленных. Установки индукционного нагрева широко применяются в металлообрабатывающих цехах. Раньше для плавки металлов употреблялся уголь или сетевой газ, сейчас же этим занимаются токи высокой частоты. Эта технология в отношении металлов позволяет уменьшить размеры печей и достигнуть их большой производительности.
Как вообще не прекращает работу индукционный нагрев? Рабочий принцип нагревателей максимально прост – нагрев проводится за счёт генерации токов высокой частоты, питающих индукторы. Сами индукторы собой представляют мощные катушки, изнутри которых формируется переменое магнитное поле. Катушки не имеют сердечников – взамен них тут работают разогреваемые материалы. К примеру, индукционная печь для плавки металлов собой представляет большую катушку, вовнутрь которой помещаются железные заготовки для последующей отделки.
Включение генератора приводит к созданию мощных потоков вихря магнитной индукции, благодаря чему расположенные изнутри индукторов металлы начинают прогреваться. Что же касается котлов отопления, то тут сердечником индуктора считается железная труба, через какую течет тепловой носитель – под влиянием вихревых токов труба и тепловой носитель разогреваются, отправляя тепло в систему отопления.
Проходя через катушку, тепловой носитель нагревается и передает тепло в батареи отопления.
Методика индукционного нагрева не сложная и эффективна. На ее основании делаются современные котлы отопления, не просящие постоянного обслуживания и обладающие длительным служебным сроком. Правда, их положительные качества принято завышать, благодаря чему у людей формируется масса ложных впечатлений. Вот пару примеров.
- Продавцы нередко говорят об экономности котлов с индукционным нагревом – частично это так, но экономия как правило не будет больше несколько процентов. В то же время торговые марки говорят об экономности до 20-30%.
- Быстрота нагрева – электромеханические котлы греют тепловой носитель чуть быстрее ТЭНовых заменителей. Но эту скорость не назовешь революционной.
- Новизна технологии – как мы уже рассказывали, эта технология известен уже свыше сотни лет.
Теплоснабжение основанное на такой технологии радует длительным служебным сроком, отсутствием надобности в добавочном обслуживании и отсутствием накипи – в данном отношении они готовы состязаться с любыми остальными электробойлерами.
