Электромеханические нагреватели собственными руками: подробная инструкция
Многих влечет электроотопление тем, что оно не прекращает работу независимо и не нужно за ним регулярно присматривать. Отрицательной стороной подобных котлов отопления считается стоимость и требования в техническом плане.
В определенных местах их просто нельзя применить. Но многих хозяев это не пугает, и они считают, что именно легкость эксплуатации закрывает все минусы.
Тем более тогда, когда на рынках сбыта возникли новые типы электробойлеров, имеющих индуктивные катушки, а не Трубчатые нагревательные элементы. Они с мгновенной скоростью подогревают тепловой носитель и практично обогревают здание, по мнению хозяев агрегатов. Новый вид котлов называют индукционным.
Новый вид нагревателей удобный в работе. Считаются не опасными, по сравнению с нагревателями газового типа, нет сажи и копоти, что не скажешь о приборах с твёрдым топливом. И основное преимущество – нет необходимости заготовлять твёрдое горючее (уголь, дрова, топливные гранулы).
И как только возникли электромеханические нагреватели, сразу нашлись умельцы, которые чтобы сэкономить, пытаются создать данную установку собственными руками.
В данной заметке мы поможем вам соорудить прибор для нагрева собственными силами.
Устройство, где происходит нагревание металла и продуктов ему аналогичных без контакта, называют индукционным нагревателем. Работой управляет переменое индукционное поле, воздействующее на металл, и токи изнутри создают тепло.
Токи высокой частоты влияют на изделие кроме изоляции, благодаря чему конструкция считается особенной перед остальными видами нагрева.
В сегодняшних индукционных нагревателях присутствуют полупроводниковые редукторы частоты. Подобный тип нагревания повсеместно применяется в термообработке поверхности из стали и самых разных соединений, сплавов.
Компактность оборудования применяются в новаторских технологиях, при этом, есть очень большой финансовый эффект. Разные модели помогают внедряться гибким и автоматическим комбинированиям, включающие в себя транзисторные редукторы частот всестороннего типа и соединительные блоки, когда предпочитается индукционная система.
В состав стандартного элемента нагрева входят следующие узлы:
- ТЕН в виде прутка или железной трубки.
- Индуктор – это проволока из меди, обрамляющая виточками катушку. Во время работы он выполняет роль генератора.
- Генератор электрического тока. Отдельная конструкция, где происходит переустройство типового тока в величину с большой частотой.
В работе, электромеханические установки применяются не так давно. Теоретические изучения гораздо превосходят. Такое вполне объясним одной преградой – получение высокой частоты магнитных полей. А дело все в том, что применить установки с невысокой частотой считается малоэффективным. Как только возникли резервные электростанции токов с большой частотой, проблема разрешилась.
Резервные электростанции ТВЧ прошли собственный эволюционный период; от ламповых, до самых новых моделей, выполняющихся на базе IGBT. Сейчас они намного лучше, имеют небольшой вес и размеры. Частотное ограничение их 100 кГц за счёт динамических потерь транзисторов.
Рабочий принцип и область использования
Генератором увеличивается частота тока и передаёт собственную энергию катушке. Индуктором ведётся переустройство высокочастотного тока в переменое электромагнитное поле. С большой частотой меняются электромагнитные волны.
Нагревание происходит за счёт разогрева вихревых токов, которые провоцируются переменными вихревыми векторами электромагнитного поля. Практически без потерь передаётся энергия с большим коэффициентом полезного действия и энергии достаточно на подогрев носителя тепла а то и более.
Аккумуляторная энергия передаётся на тепловой носитель, находящимся внутри трубы. Тепловой носитель, со своей стороны, считается охладителем элемента нагрева. За счёт чего, становится больше эксплуатационный период.
Промышленность считается наиболее энергичным потребителем индукционных нагревателей, так как многие проектирования предполагают вести с высокой термообработкой. С их применением увеличивается крепость продукции.
В высокочастотных кузницах ставятся приборы с большой мощностью.
Кузнечно-прессовые компании, применяя подобные агрегаты, увеличивают продуктивность труда и делают меньше износ штампов, уменьшают расход металла. Установки со сквозным нагревом способны охватывать сразу определенное количество заготовок.
При поверхностном упрочнении деталей, использование подобного нагрева позволяет расширить во много раз устойчивость к износу и получить существенный финансовый эффект.
Плюсы и минусы
Плюсы:
- Хорошее качество нагрева.
- Большая точность управления и гибкость.
- Прочность. Будет работать независимо, имея автоматику.
- Греет любую жидкость.
- КПД прибора 90%.
- Большой служебный срок (до тридцати лет).
- Простота монтирования.
- Прибор для нагрева не собирает накипь.
- За счёт автоматики, экономия электрической энергии.
Минусы:
- Большая цена моделей с автоматикой.
- Зависимость от электрического снабжения.
- Многие модели шумят.
Как выполнить собственными руками?
Предположим, вы решили сделать персонально индукционный нагреватель, для этого готовим трубу, в неё сыпем маленькие куски проволоки из стали (9 см по длине).
Труба может быть пластиковой или железной, основное, с толстенными стенками. После, она закрывается специализированными переходниками с каждой стороны.
Дальше, на неё накручиваем медную проволоку до 100 витков и располагаем по центральной части трубки. В результате выйдет индуктор. К данной обмотке подключаем выходную часть преобразователя напряжения. Как помощник прибегаем к термостату.
В качестве нагревателя выступает труба.
Готовим генератор и всю конструкцию собираем.
Сопутствующие материалы и инструменты:
- проволока из нержавейки или катанка (диаметр 7 мм);
- вода;
- инверторный сварочный аппарат;
- провод из эмалированной меди;
- металлическая сетка, имеющая небольшие отверстия;
- переходники;
- труба с толстыми стенами из пластика;
Подробное руководство:
- Режим проволоку на кусочки, длиною 50 мм.
- Готовим оболочку для нагревателя. Применяем толстостенную трубу (диаметр 50 мм).
- Днище и верх корпуса закрываем сеткой.
- Готовим индукционную катушку. Медным проводом делаем намотку на корпус 90 витков и располагаем их в самом центре оболочки.
- Из трубопровода вырезаем часть трубы и устанавливаем индукционный котёл.
- Катушку объединяем с преобразователем напряжения и заполняем котёл водой.
- Заземляем получившуюся конструкцию.
- Проверяем систему в работе. Без воды задействовать нельзя, так как может расплавиться труба из пластика.
Из инверторного сварочного аппарата
Незамысловатым экономным вариантом считается изготовление индукционного нагревателя, применяя инверторный сварочный аппарат:
- Для этого берём полипропиленовую трубу, стены её обязаны быть толстыми. С торцов собираем 2 вентиля и подключаем разводку.
- Засыпаем в трубу кусочки (диаметр 5 мм) проволоки из металла и собираем верхний вентиль.
- Дальше, делаем 90 витков вокруг трубы медной проволокой, приобретаем индуктор. Элементом нагрева считается труба, генератором применяем инверторный аппарат.
- Прибор должен стоять в режиме электрического тока с большой частотой.
- Подключаем медную проволоку к полюсам инверторного аппарата и проверяем работу.
- Открытые участки конструкции, для безопасности, необходимо изолировать.
- Использование индукционного нагревателя рекомендовано только в закрытых отопительных системах, где обустроен насос для циркуляции носителя тепла.
- Конструкцию с индукционным нагревателем устанавливают на 800 мм от поверхности потолка, 300 – от мебели и стен.
- Установка прибора для определения величины давления обезопасит вашу конструкцию.
- Нагревательное устройство неплохо бы оборудовать системой автоматического управления.
- Прибор для нагрева к электрической сети следует подключать специализированными переходниками.
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
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.
