Индукционный нагреватель собственными руками
Индукционный нагреватель очень нужная вещь для кузнецов, токарей, слесарей и домашних умельцев. При его помощи всегда быстро и легко можно подогреть и даже расплавить металл, вам не требуются не дешёвые тепловые носители, такие, как уголь и газ, необходимо только подключить к прибору электричество. Происходит бесконтактный нагрев металла токами высокой частоты, по научному волнами радиочастотного диапазона. Прибор повсеместно используют для термообработки, закалки и гибки деталей, бесконтактной плавки, пайки и сварки, металлов. В ювелирном деле для обработки термическим способом небольших деталей. В медицине для дезинфекции медицинского инструмента. В автомобильном сервисе слесаря греют заржавевшие гайки. Также индуктор устанавливают в индукционных котлах, используемых для отапливания жилищных помещений.
На этом рисунке показана рабочая схема индукционного нагревателя, который вы легко можете выполнить собственными руками.
Схема индукционного нагревателя
Устройство состоит из задающего генератора высокой частоты собранного на 2-ух мощных полевых транзисторах. Напряжение работы генератора зависит от мощности установленных полевых транзисторов. С транзисторами IRFP250 устройство можно питать напряжением от 12 до 30 вольт. А если установить транзисторы IRFP260, тогда напряжение питания можно поднять от 12 до 60 вольт.
Мощность индуктора ощутимо возрастет, температура нагрева металла увеличится более 1000 градусов, что даст возможность плавить металлы. Во время работы транзисторы будут весьма сильно разогреваться, благодаря этому их нужно установить на большие отопительные приборы и установить мощный вентилятор. На холостом ходу индуктор потребляет не меньше 10А, а в исправном состоянии не меньше 15А, исходя из этого требуется высокомощный блок питания минимум на 20А.
На этом рисунке показана монтажная плата индукционного нагревателя.
Также вам потребуются резисторы R1, R2 на 10К мощностью 0.25 Ватт. Резисторы R3, R4 с сопротивлением 470 Ом не меньше 2 Ватт. Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 или остальные такие же на самый большой ток до 1А. Стабилитроны VD1, VD2 мощностью не меньше 5 Ватт с напряжением стабилизации 12В к примеру 1N5349 и иные. Дроссели L1, L2 размером 27х14х11 мм жёлтого цвета с белой полосой я вытащил из компьютерных трансформаторов. На каждый дроссель нужно накрутить 25 витков медного провода диаметром 1 мм неплохо бы в лаковой изоляции, если не найдете, подойдёт одножильный провод в полихлорвиниловой изоляции на скорость особо не оказывает влияние.
Конденсаторы С1-С16 металлоплёночные 0.33 мкФ 630В, соединяются параллельно рядами 4х4, в блоке всего шестнадцать штук. С небольшим рабочим напряжением лучше не устанавливать, будут перегреваться. Между конденсаторами оставляйте маленькое расстояние для отличного охлаждения воздушным потоком.
Дроссели решил наклеить герметиком из силикона, чтобы не болтались.
Основную деталь нагревателя, индуктор я сделал из медной трубки диаметром 6 мм длинною 1 метр. Приобрести такую можно в любом автомобильном магазине типа «Газовщик» и там где торгуют газо-балонным оборудованием для машин. Медную трубку наматываем на кусочек полимерной трубы внешним диаметром 40 мм, подобная труба применяется в пластиковом отоплении. Делаем пять витков, расстояние между верхним краем первого витка и нижним краем пятого витка должно быть 40 мм. Концы трубы изгибаем, как на рисунке и закрепляем к отопительным приборам при помощи 2-ух клемных колодок для провода сечением 16 мм?.
Во время работы индуктор будет сильно разогреваться от раскаленной детали, что может привести к повреждению медной трубки, благодаря этому нужно выполнить охлаждение. На концы медной трубки я одел силиконовые трубки и подключил насос омывателя лобового стекла автомобиля. Насос от ВАЗ 2114 и силиконовые трубки купил в автомобильном магазине. Вышла нормальная гидравлическая система охлаждения.
Чтобы охлаждать отопительные приборы и блок конденсаторов поставил мощный вентилятор от процессора. Для питания от 12 вольт подобного охлаждения более чем достаточно. Если пожелаете поднять напряжение от 12 до 60 вольт, дабы получить самую большую мощность от индукционного нагревателя, выставьте намного мощнее отопительные приборы и очень производительный вентилятор, к примеру от отопителя салона ВАЗ 2107. Неплохо бы выполнить железную шторку оберегающую нагреваемую деталь и медный индуктор от потока нагнетаемого вентилятором холодного воздуха.
Потому как индукционный нагреватель потребляет большой ток около 20А, все дорожки на монтажной плате следует увеличить медной проволокой, напаянной сверху.
А сейчас самое любопытное… Проверки индукционного нагревателя я проводил от двенадцати вольтового аккумулятора для автомобиля. Иного источника питания способного выдавать большие токи у меня попросту нет. Лезвие от ножа для канцелярских работ нагрелось до красна за 10 секунд. А это эффективный результат, если взять во внимание, что индуктор запитан только от двенадцати вольт!
Друзья! По желанию собрать индукционный нагреватель собственными руками. Мой вам совет… Сразу ставьте полевые транзисторы IRFP260, большие отопительные приборы и мощный вентилятор от отопителя салона ВАЗ 2107, для питания индуктора в первую очередь применяйте мощный источник питания прекраснее всего начиная от 24В до 60В с силой тока минимум на 20А.
Радиодетали для сборки индукционного нагревателя
- Транзисторы Т1, Т2 IRFP250 лучше IRFP260 2 шт.
- Резисторы R1, R2 10K 0.25W 2 шт. R3, R4 470R 2W 2 шт.
- Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 2 шт. или подобные
- Стабилитроны VD1, VD2 на 12V 1W 1N5349 или подобные 2 шт.
- Конденсаторы C1-C16 0.33mf 630V 16 шт.
- Дроссели от компьютерного БП жёлтые с белой полосой, размер 27х14х11 мм 2 шт.
- Колодка клемная для провода сечением 16 мм? 2 шт.
- Провод медный в лаковой изоляции d=1 мм длина 2 метра
- Трубка медная d=6 мм, длина 1 метр
- Отопительный прибор если больше, то лучше 2 шт.
- Насос омывателя лобового стекла от ВАЗ 2114 1 шт.
- Трубка силиконовая 2 метра
- Вентилятор чем мощнее, тем лучше. Советую от отопителя салона ВАЗ 2107 1 шт.
Друзья, желаю вам удачи и прекрасного настроения! До встречи в новых статьях!
Советую взглянуть видеоролик о том, как выполнить индукционный нагреватель собственными руками
Как выполнить индукционный нагреватель собственными руками из инверторного сварочного аппарата
Электромеханические котлы отопления — это приборы, которые выделяются очень большим коэффициентом полезного действия. Они разрешают ощутимо сократить затраты на электрическую энергию если сравнивать с классическими устройствами, оснащенными Трубчатыми нагревателями.
Модели товарного производства недешевые, благодаря этому идея выполнить индукционный нагреватель собственными руками смотрится достаточно красиво.
Рабочий принцип индукционного нагревателя
Индукционный нагрев нереален без применения трех важных элементов:
- индуктора;
- генератора;
- элемента нагрева.
Индуктор собой представляет катушку, в большинстве случаев выполненную из проволоки из меди, при ее помощи генерируют магнитное поле. Генератор электрического тока используют для получения высокочастотного потока из типового потока электрической сети в доме с частотой 50 Гц. В качестве элемента нагрева применяется предмет из металла, способный поглощать энергию тепла под влиянием магнитного поля.
Если правильно объединить такие элементы, можно получить высокопроизводительный прибор, который лучше всего подходит для подогрева жидкого носителя тепла и домашнего отопления. При помощи генератора переменный ток с нужными параметрами подается на индуктор, т.е. на медную катушку. При прохождении через нее поток заряженных частиц образовывает магнитное поле.
Характерность поля заключается в том, что оно обладает способностью на высоких частотах менять направление электро-магнитных волн. Если в это поле уместить какой-либо предмет из металла, он начнет разогреваться без непосредственного контакта с индуктором под влиянием созданных вихревых токов.
Отсутствие контакта дает возможность сделать потери энергии при переходе из одного вида в другой ничтожными, чем и поясняется очень высокий КПД индукционных котлов.
Чтобы разогреть воду для контура отопления, достаточно обеспечить ее контакт с нагревателем из металла. Часто в качестве элемента нагрева применяют трубу из металла, через какую просто пропускают водный поток. Вода заодно охлаждает нагреватель, что намного повышает его служебный срок.
Плюсы и минусы прибора
“Достоинств” у вихревого индукционного нагревателя очень много. Это обычная для самостоятельного изготовления схема, очень высокая надежность, большой коэффициэнт полезного действия, сравнительно невысокие расходы на электрическую энергию, большой эксплуатационный период, небольшая вероятность появления неполадок и т.п.
Продуктивность прибора может быть существенной, агрегаты данного типа удачно используются в металлургии. По скорости нагрева носителя тепла устройства данного типа смело соперничают с классическими электробойлерами, температура воды в системе быстро может достигать нужного уровня.
Во время функционирования индукционного котла нагреватель легонечко вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок трубы из металла известковый осадок и иные допустимые загрязнения, благодаря этому в очистке этот прибор нуждается очень нечасто. Разумеется, систему отопления следует обезопасить от таких загрязнений при помощи фильтра механической очистки.
Систематический контакт с водой сводит до минимума и вероятность перегорания нагревателя, что считается очень распространенной проблемой для конвекционных котлов с Трубчатыми нагревателями. Не обращая внимания на вибрацию, котел не прекращает работу исключительно тихо, добавочная звукоизоляция в точке установки прибора не потребуется.
Еще электромеханические котлы тем хороши, что они почти что никогда не протекают, если только процесс установки системы составлен грамотно. Отсутствие протечек вызвано бесконтактным способом теплопередачи нагревателю. Тепловой носитель при помощи технологии которая описана выше можно подогреть едва ли не до парообразного состояния.
Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы активизировать эффектное перемещение носителя тепла по трубам. Во многих случаях систему отопления не придется оснастить циркулярным насосом, хотя все может зависеть от свойств и схемы определенной системы обогрева.
Порой циркулярный насос нужен. Установить прибор сравнительно легко. Хотя для этого будут нужны некоторые умения процесса установки электробытовых приборов и труб отопления.
Однако есть у этого хорошего и хорошего прибора ряд минусов, с которыми также следует считаться. К примеру, котел греет не только тепловой носитель, но и все окружающее его пространство для работы. Необходимо выделить для подобного агрегата индивидуальное помещение и удалить из него все сторонние предметы. Для человека долгое пребывание очень близко от работающего котла тоже может быть небезопасным.
Для работы прибора нужна электрическая энергия. В местах, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются постоянные перебои с электротоком, он покажет низкую результативность. При плохом обращении с прибором может случиться взрыв.
Если перегреть тепловой носитель, он превратится в пар. В результате системное давление резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Благодаря этому для правильной работы системы прибор следует снабдить как минимум прибором для определения величины давления, а самый лучший вариант — устройством непредвиденного отключения, внешним водяным термостатом и т.п.
Все это может ощутимо увеличить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается почти что безвучным, это не все время так. Многие модели в силу различных причин могут все же производить некоторые шумы. Для устройства, сделанного собственными силами, вероятность подобного исхода увеличивается.
Шаги изготовления самоделки
Выполнить данное устройство собственными силами очень просто. Для этого потребуется:
- Сделать ТЕН.
- Выполнить катушку индуктора из проволоки из меди.
- Взять готовый генератор электрического тока.
- Подсоединить нагреватель с катушкой к отопительной системе.
- Присоединить катушку к генератору.
- Подвести электрическое питание к системе.
- Выполнить проверочный пуск, чтобы проверить работу агрегата.
В промышленных моделях в качестве нагревателя применяется железная труба с толстыми стенками, но обеспечить необходимую мощность самодельного устройства, чтобы подогреть подобный элемент, не так просто и большого смысла не имеет. Индукционная катушка способна подогреть любой металл, благодаря этому нагреватель можно изменить.
В качестве корпуса для индукционного нагревателя из инверторного сварочного аппарата применяют отрезок пластиковой трубы. Он обязан быть чуть-чуть больше в диаметре, чем отопительные трубы. Длина трубы для нагревателя может составлять ориентировочно 1 метр, диаметр внутри можно варьировать в границах 50-80 мм.
Для подсоединения нагревателя к системе необходимо установить переходники в верхней и нижней части корпуса. Нижнюю часть трубы необходимо закрыть решёткой, после вовнутрь корпуса укладывают наполнитель, который состоит из маленьких частичек металла. Получить наполнитель можно, пример, из проволки, прутка, не широкой трубы из металла и т.п.
Длину отрезков можно варьировать произвольно. Очень часто чтобы это сделать применяют проволоку из стали диаметром 6-8 мм, которую просто нарезают маленькими кусочками. Некоторые мастера предлагают резать ее длинными прутьями, ориентировочно по 90 см, т.е. практически по длине нагревателя.
Чем выше магнитное сопротивление стали, из которой сделана проволока, тем лучше она будет разогреваться. В зависимости от размеров таких кусочков выбирается и сетка для защиты, которую устанавливают внизу корпуса. Наполнитель засыпают или кладут в трубу до самого верха. После чего часть сверху также закрывают сеткой.
Подобным образом, рукодельный нагреватель для индукционного котла смотрится как толстая труба из пластика, набитая кусочками металла и закрытая с обеих сторон сеткой. Снизу и сверху нагреватель имеет переходники для подсоединения к контуру отопления. Полипропиленовая труба для нагревателя обязана иметь достаточно толстые стены.
Более того, любой пластик под эти цели не сможет подойти, материал должен переносить действие довольно большого нагрева и при этом не выделять в атмосферу или в тепловой носитель никаких загрязняющих веществ. Сейчас следует сделать индукционную решётку. Для этого берут медную проволоку и наматывают ее прямо на корпус нагревателя.
Чем больше витков проволки, тем лучше. Считается, что у индукционной катушки должно быть не меньше 90 витков. Индуктор наматывают на трубу вплотную, между виточками не должно быть никакого зазора. Для обмотки подойдёт медный отделенный провод на 1-1,5 мм. Намного толстый провод тут не требуется, потому как он и работы по обмотке осложнит, тяжелее разместить витки очень плотно.
Наличие щелей может привести к появлению шума из-за вибрации, которой сопровождается работа подобного агрегата. На протяжении какого-то времени подобная ситуация может привести к разрушению изоляции, что вызовет межвитковое замыкание. Снизу и сверху кроме переходников необходимо установить краны запорного типа, чтобы обеспечить возможность если понадобится закрыть воду в контуре отопления.
Во время установки нагревателя необходимо не забывать, что его нижний конец обязан быть направлен к обратке. Наиболее простой способ обзавестись генератором переменного поля — взять преобразователь напряжения от инверторного аппарата. Контакты индукционной катушки присоединяют к полюсам преобразователя напряжения. Как исключительно к агрегату подведут электрическое питание и включат его в сеть, рукодельный индукционный котел начнет работать.
Для производства данного устройства подойдёт даже доступный инверторный аппарат, к примеру, модель азиатского производства, которая дает возможность настраивать силу тока, начав с уровня в 10 А. Возле переходника на подаче необходимо установить измеритель термостата. Подключение инверторного сварочного аппарата делается через этот внешний водяной термостат.
На выходах стоит поставить выпрямительные диоды. Для этого придется вскрыть корпус инверторного аппарата и припаять к выходу проводники, после подсоединить их к диодам. Если сделать подключение без диодов, прямо, то на обмотку поступит ток с выпрямленным напряжением, и катушка будет работать как электромагнит, а не как индуктор.
В определенных современных в инверторных аппаратах есть измеритель касания, который запускает работу в момент, когда электрод касается поверхности для работы. Данный момент следует предусмотреть, чтобы измеритель либо срабатывал в определенный момент, либо не оказывал влияние на работу самодельного котла. Если с переделкой инверторного аппарата у неопытного мастера появляются проблемы, ему лучше обратиться за профессиональной консультацией.
Если все сделано правильно, инверторный аппарат в дальнейшем можно применять по целевому направлению. Необходимо будет отпаять проводники с диодами и сделать обратную сборку. Под влиянием высокочастотного электрического тока индукционная катушка сделает магнитное поле.
Металл, находящийся изнутри полимерного корпуса начнет разогреваться и передавать тепло воде, которая двигается по контуру отопления. На подогрев носителя тепла устройству потребуется всего пару минут. Место для индукционного нагревателя следует выбрать правильно. Аппарат должен размещаться на 800 мм ниже потолочного уровня, а от стен и мебельных изделий его должно отделять минимум 300 мм.
Пару слов про безопасность
Самодельные электромеханические котлы как правило не снабжены системами контроля и защиты, что делает их небезопасными. Благодаря этому перед включением агрегата нужно удостовериться, что полость корпуса заполнена жидким тепловым носителем.
Если полимерный корпус нагревателя будет подвергаться постоянному нагреву без омывания тепловым носителем, он просто расплавится, часто это приводит не только к деформированию нагревателя, но и к его полному повреждению.
Опасным может быть и выпадение раскаленного металлического наполнителя из расплавившегося корпуса. В данном случае придется практически полностью демонтировать устройство и выполнить для него новый ТЕН.
Подключение к электрическому питанию необходимо выполнять по отдельному кабелю, ведущему от щитка. Конечно, следует внимательно закрыть изоляцией все контакты. Преобразователь напряжения инверторного аппарата также нужно заземлить, это принципиальный момент для гарантии безопасности.
При этом потребуется провод сечением как минимум несколько миллиметров. Некоторые эксперты советуют предпочтение отдать шестимиллиметровому кабелю. Чтобы не допустить перегрев самодельного индукционного нагревателя из-за отсутствия в системе воды, рекомендуется установить при входе в нагреватель клапан лишнего давления.
Рукодельное устройство данного типа, не снабженное необходимыми средствами защиты, это опасный объект, который просит строгого контроля. Благодаря этому есть смысл израсходовать чуть-чуть больше денег, но приобрести нужные устройства. При этом не помешает оценить расходы, возможно, приобретение готового индукционного котла обойдется не значительно дороже. Промышленные устройства в большинстве случаев снабжены всей нужной защитой.
Выводы и нужное видео по теме
Обзор принципов индукционного нагрева представлен тут:
В этом ролике можно взглянуть интересный способ изготовления индукционного нагревателя:
Для установки индукционного нагревателя не надо получать разрешение контролирующих органов, промышленные модели подобных устройств вполне не опасны, они подойдут и для приватного дома, и для обыкновенной квартиры. Однако хозяевам самодельных агрегатов нужно всегда помнить о технике безопасности.
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Схема самодельного индукционного нагревателя
Вот проект индукционного нагревателя металлов самой простой конструкции, он собран по схеме мультивибратора и часто выступает как первый нагреватель, который выполняют радиолюбители.
Рабочий принцип ТВЧ установки
Катушка выполняет высокочастотное магнитное поле, и в железном предмете внутри катушки появляются вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже небольшие катушки раскачивают ток около 100 A, благодаря этому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая возмещает ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.
ТВЧ катушка рукодельная
Схема принципиальная электрическая
Вот необычная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного здесь нет — приобрести нужно будет только полевые транзисторы, задействовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специализированные высоковольтные, а питание будет от аккумулятора для автомобиля 70 А/ч — он намного лучше будет держать ток.
Проект на изумление оказался успешным — все заработало, хотя и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не просит сеть 220 В — авто аккумуляторы разрешают питать её хоть в полевых условиях (к слову, может из неё походную СВЧ печь выполнить?). Можно экспериментировать по направлению чтобы уменьшить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) со сбережением хорошей эффективности нагрева. Тяжелые предметы из металла разумеется плавить не выйдет, однако для небольших работ пойдёт.
Ток использования от источника питания 11 А, но после прогрева падает до ориентировочно 7 A, так как сопротивление металла при нагревании ощутимо становится больше. И не забывайте сюда задействовать толстые провода, которые способны выдерживать более 10 А тока, иначе провода во время работы станут горячие.
Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ
Нагрев ножа ТВЧ
Другой вариант схемы — с питанием от сети
Чтобы удобнее настраивать отклик можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраевается регулятором 100к в отклик. Частотами можно управлять в диапазоне ориентировочно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от адаптера сети, а силовая часть через диодный мост может быть подключена прямо к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8?10 мм.
Схема индукционного нагревателя от сети 220В
Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через определенный промежуток времени очень разогревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта рукодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и не прекращает работу уже больше года.
