Закрыть

Индуктивный котел отопления своими руками: Индукционный котел отопления своими руками: как соорудить самодельный агрегат

Содержание

Индукционный котел своими руками: устройство, схема, чертежи, монтаж

Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.

Принцип действия

В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.

Данная статья рассказывает о том, как сложить печи для дачи на дровах своими руками.
Об особенностях эксплуатации дровяного котла с водяным контуром можно узнать здесь
Об особенностях и преимуществах конструкции кирпичной печи с водяным контуром можно смотрите: https://gidpopechkam.ru/pechki/kirpichnaya-vodyanym-konturom.html

Устройство

Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.

Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.

Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.

Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.

Внешняя оболочка — металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!

Достоинства:

  • Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
  • Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение ~220 В или трехфазное ~380 В;
  • Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
  • Могут работать с любым теплоносителем;
  • Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
  • Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
  • Срок службы, заявленный производителями — от 25 до 30 лет.

Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых — высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.

Котел с питанием от сварочного инвертора

Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники — высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

Кроме этого для монтажа потребуются:

  • медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
  • изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
  • обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
  • мелкая сетка из нержавейки;
  • отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина — 1 м;
  • переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
  • полосы текстолита для крепления обмотки;
  • эпоксидный клей для изоляции обмотки;
  • корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.

Последовательность сборки и монтажа элементов:

  1. На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
  2. Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
  3. При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
  4. Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки — она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
  5. На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
  6. Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
    Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
  7. Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
  8. Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
  9. Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
  10. В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.
Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

Из индукционной плитки

Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.

Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.

Однако, этот способ имеет существенные недостатки:

  • Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
  • Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
  • Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.

Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:

Более простой вариант использования индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.

При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

Нагреватель сухого типа

Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.

Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.

Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.

Индукционный котел отопления своими руками – сборка, установка + Видео

Сегодня уже с трудом верится, что отопление может быть экономным. Мы либо платим за электричество и газ, либо сжигаем огромное количество природного сырья. Но есть конструкция, способная спасти наш кошелек – индукционный котел отопления, своими руками который сделать тоже окажется дешевле.

Сложно ли понять схему его работы?

Для работы такого котла электроэнергия все-таки понадобится, но счет уже не будет столь пугающим. Главное достоинство таких обогревателей в их устройстве. Они очень выгодно преобразуют электричество в тепло (рабочая среда забирает почти 97%). Это дает быстрый нагрев при минимальных затратах. Рабочей средой или теплоносителем для индукционного котла чаще всего выступает неочищенная вода, которая нагревается и разносится по системе отопления дома. Но для этой цели вполне подойдет масло или антифриз.

Работа индукционного котла отопления

Система преобразования электроэнергии состоит из двух обмоток. Первая принимает ток из сети, создает вихревые потоки, которые становятся причиной электромагнитного поля. Оно направляется на внешнюю обмотку, которая по совместительству еще и корпус котла. Именно здесь и происходит нагревание теплоносителя, который идет по трубам.

Индукционный агрегат должен иметь патрубок для входа холодной воды и выхода горячей. Обычно снизу корпуса приваривается ввод, а сверху вывод. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и уходит через верхнее отверстие в отопительную систему. Основная трудность при создании собственного котла – это правильно расположить внешнюю обмотку и сердечник, чтобы вихревые потоки и создаваемое поле эффективно разогревали котел. Для этого важно разобрать приведенную схему, доступную для понимания человека со средними знаниями физики.

Индукционный агрегат отопления

Кроме выгодного преобразования электроэнергии такие котлы еще и реже ломаются, потому что нет индивидуального статичного нагревательного элемента. Не оседает и накипь на корпусе, потому что система обмоток постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Работает индукционный котел негромко и вредных выбросов не производит. Также протечки такой системы маловероятны, потому что сварных швов минимальное количество, а то и вовсе нет. Главным минусом индукционного нагревателя будет его цена, поэтому появляется все больше самодельных схем, одну из них мы и рассмотрим. Также его нельзя располагать вблизи постоянного пребывания людей, потому что это источник ЭМИ, значит, потребуется отдельная комната в дальнем углу дома.

Собираем простейший индукционный котел

Самый незамысловатый нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления. Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Как собрать индукционный котел своими руками - пошаговая схема

Шаг 1: Выбираем преобразователь энергии

На входе электроэнергию будет встречать сварочный инвертор. Изготавливать его самостоятельно могут только очень продвинутые пользователи, так как мы назвали эту схему простейшей, предполагаем, что вы его просто приобретете в соответствующем магазине. Какой из предложенных там взять? Это зависит от мощности, которую вы ожидаете получить от будущего индукционного нагревателя. В среднем для небольшого дома подойдет высокочастотный сварочный инвертор на 15 А. Желательно наличие функции плавного изменения тока.

Шаг 2: Тело нагревателя

Сложного внутри нашего котла мастерить не будем, пустим воду через нагретую стальную проволоку. Для этого берем прокат с диаметром не менее 7 мм. Нарезаем кусочки по 5 см длиной. Количество определяется размером корпуса, куда мы их будем засыпать. Его мы сделаем из пластиковой трубы с толстыми стенками, на нее в дальнейшем будем наматывать индукционную катушку. Естественно, пластик должен быть термоустойчивым. Нежелательно, чтобы диаметр трубы превышал 50 мм. Длину ее мы узнаем после того, как намотаем катушку, поэтому возьмите с запасом.

Индукционная катушка для самодельного котла отопления

Шаг 3: Индукционная катушка и подключение

Для создания катушки нужен медный провод, им равномерно обматывается наша пластиковая труба. Достаточно сделать 90–100 витков. Важно выдерживать между ними одинаковые отступы. Когда вы получили желаемый результат, отступите от крайних витков по 10 см и обрежьте трубу.

Шаг 4: Переходники

Теперь организуем подвод и выход теплоносителя. Для этого нужно прикрепить соответствующие переходники. С двух сторон трубы располагаем металлическую сетку, она предотвратит высыпание кусочков проволоки. Снизу крепим вводной переходник, через который вода будет поступать. Затем плотно и полностью засыпаем корпус проволокой и закрываем сверху выводным переходником. Вход и выход желательно снабдить шаровым вентилем на случай, если вы решите демонтировать котел, тогда воду из трубопровода сливать будет не нужно.

Шаровой вентиль для самодельного индукционного котла

Шаг 5: Подключение

Концы катушки выводятся на инвертор, но пока подключать еще рано. Сначала полученный агрегат нужно врезать в систему отопления. Для этого отпиливаем в подходящем месте часть трубопровода такого размера, чтобы расположенный вместо него самодельный котел стал без зазоров. Через переходники фиксируем входное и выходное отверстие. Теперь-то можно катушку присоединить к инвертору переменного тока. Остается пустить воду в систему и включить в сеть наш котел.

Какие условия обязательны для безопасной работы котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых корректной его работы мы не добьемся. Такой нагревательный агрегат не будет функционировать, если в вашей отопительной системе нет принудительной циркуляции теплоносителя. То есть, это должна быть закрытая сеть с насосом, который и будет гонять воду по контуру. Также у вас должна быть возможность заземлить инвертор, иначе пожарная безопасность окажется под вопросом. В сеть этот агрегат нужно включать через устройство защитного отключения (УЗО).

Инвертор индукционного котла отопления

Крайне важно, чтобы в системе была вода. Без нее включать котел категорически запрещено. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая неспособна выдержать температуру раскаленной металлической проволоки. Поэтому корпус попросту расплавится, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К материалу самого домашнего трубопровода, куда врезается котел, особых требований нет. Это может быть и пластик, и металл. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение катушки из соображений пожарной безопасности должно находиться в 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если поблизости должны быть еще какие-то приборы или мебель, то расстояние до них тоже желательно выдержать около 30 см.

Подключение индукционного котла к жесткой конструкции трубопровода

Также не помешает на выходе из котла установить автоматический клапан с манометром, чтобы при необходимости он стравливал нарастающее давление, от которого может треснуть наш корпус. Это понадобится, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно сломается. Если эта идея вам нравится, тогда переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности отвода воды в разных направлениях, третий – для клапана). Корпус индукционного нагревателя можно обтянуть изолирующим материалом. Это снизит потери тепла и исключит возможность касания катушки по неосторожности, которая ударит током. Эту рекомендацию мы бы перевели в статус обязательного условия.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Индукционный котел отопления своими руками: описание и видео

С темой об эффективности и экономичности индукционных котлов, чем дальше, тем все непонятнее. Обсуждение идет активно, и на многих форумах в том числе. Но вот открытыми и доступными остаются только те, в которых доказывается что экономия эта — выдумки нечистоплотных продавцов. Другие же становятся недоступными.

Основной довод противников использования индукционных котлов — закон сохранения энергии. Причем трактуется он так: на какой бы нагреватель не подали 1 кВт электроэнергии, выработать он может только чуть меньше 1 кВт тепловой энергии. Чуть меньше — за счет потерь и не стопроцентного КПД. Потому что ТЭН, что индукционный нагреватель потратит на выработку одного количества тепла одинаковое (или почти) количество электроэнергии. А так как индукционные котлы намного дороже, то и покупать их — тратить впустую деньги.

Экономит индукционный котел электроэнергию или нет? Вот в чем вопрос…

Нашлись и оппоненты. Их мало, но они есть. Теория эта не относится к разряду простых, и нужны глубокие знания. Но суть возражения такова:  нагреватель при потреблении 1 кВт электроэнергии производит 1 кВт энергии, но не вся эта энергия тепловая. А по производству именно тепловой энергии индукционные нагреватели оказываются намного более продуктивными, чем традиционные ТЭНы. И прямое тому подтверждение  — бытовые индукционные плитки. В них на нагрев того же количества воды требуется меньше электроэнергии. Это легко проверяется: берете две плитки одинаковой мощности — индукционную и со спиралью. Потом ставите две одинаковые кастрюли с водой, включаете и засекаете, сколько времени при одинаковой мощности уходит у каждого из агрегатов. Чем меньше время до закипания — тем меньше потрачено электроэнергии.

Подробнее о принципе работы индукционного котла читайте тут.

Как самому сделать индукционный котел

Теперь о том, как сделать индукционный котел своими руками. Если все делать самостоятельно, нужны немалые познания. Например, два электронщика возились больше полугода, перевели множество запчастей, истратили на них кучу денег. Рабочую установку, в конце концов, собрали, результатом очень довольны, но выложили только фото.

Вот что сотворили два электронщика

На сайтах производителей имеется только общая информация с демонстрацией принципов работы и никаких схем. Оно, в общем-то, и понятно.

Те модели, которые предлагают сделать: пластиковую трубу заполнить отрезками проволоки и сверху намотать проволоку, может, и работают, но явно недоделаны. Необходима серьезная защита: витки катушки оказываются сверху, а по ним бежит ток. Причем из сети 220 В. К тому же нет никакого контроля температуры, что чревато: пластик ведь плавится. Требуется также  расчет скорости движения теплоносителя и еще много чего. В общем, небезопасно это.

Это вся схема элементарного индукционного котла, который предлагают сделать своими руками

Ниже расположено видео, в котором представлен один из вариантов такого самодельного индукционного котла отопления. В исполнении он несложен:

По словам самого автора этого котла, вода греется слабо. Требуется большая мощность (у него порядка 1,8 кВт а нужно 3 кВт).

Котел отопления из индукционной плитки или панели

Но тем, кто хочет сделать индукционный котел, совсем необязательно собирать нагреватель самостоятельно. Все что нужно — купить индукционную бытовую плитку. Стоит она от 50$ и выше. Дальше идут варианты:

  • Если есть металлический или чугунный радиатор (алюминиевые не подходят) можно просто прислонить плитку к радиатору и включить ее. Радиатор начинает греться, распространяя тепло по помещению. В комнате 20 м2 работала плитка, выставленная на 0,8 кВт. При -20оС в комнате было +25оС. Это не самый эффективный способ, но довольно неплохой. И проверить его работу проще простого. Особенной тем, у кого плитка есть.

    Нельзя сказать, что это котел, но отапливает комнату хорошо, а электричества «тянет» мало

  • Второй простой вариант — сварить «котел» из металла. Подавать с одной стороны холодную воду, с другой забирать нагретую, поставить циркуляционный насос. В видео ниже представлен пример с использованием индукционной варочной панели и двух металлических емкостей из металла толщиной 5 мм.

Такой вариант котла из индукционной плиты может сделать действительно любой. Только еще раз обращаем внимание — чтобы  жидкость или поверхность нагревалась, металл должен магнититься. Хорошая нержавейка (немагнитная) или алюминий не подходят: в них токи Фуко не распространяются. Кроме того, что и делать ничего почти не нужно, такой вариант хорош тем, что на плитке есть система контроля и безопасности, которая в случае перегрева отключит устройство.

Прочитайте об индукционных котлах «Галан» и отзывы о них.

Итоги

Из представленных трех вариантов самодельных индукционных котлов отопления два — это не совсем котлы (или совсем не котлы — как посмотреть). Но при этом отапливать с их помощью помещения можно. Способы с индукционной плиткой проверяется элементарно, особенно это просто для тех, у кого такая плитка имеется. Для повышения теплоотдачи в варианте плитка + радиатор можно устроить обдув вентилятором (если нужно). Но насколько это работает нужно проверять на собственном опыте.

алгоритм создания и преимущества оборудования

У владельцев частных домов есть немало вариантов оборудования системы отопления. Но чаще всего выбор падает на индукционные котлы. И это неудивительно, ведь подобная установка имеет ряд преимуществ. Внешне индукционный электрокотел чем-то напоминает трансформаторную установку. Нагревательные элементы отсутствуют. Нагрев воды происходит посредством электромагнитной индукции.

О том, что представляют собой котлы отопления электрические индукционные, какие они имеют достоинства и как изготовить их своими руками, и будет рассказано в данной статье.

Основные преимущества индукционных котлов

Высокая популярность котлов индукционного типа обусловлена их достоинствами. Среди основных можно назвать экономичность. Установка позволяет экономить электрическую энергию. Оборудовав систему обогрева с электрическим котлом, можно забыть о необходимости регулярного пополнения запасов топлива. Что не скажешь о системах с жидкотопливными и твердотопливными котлами.

Работают электрокотлы индукционные бесшумно. Прибор во время работы не выделяет вредных веществ и является экологически чистым. Достоинством можно назвать и то, что электрическая катушка изолирована и с теплоносителем не соприкасается. Это означает, что возможность возникновения протечки исключена.

Индукционный прибор отличается долговечностью и безопасностью.

К тому же такое оборудование можно довольно просто сделать своими силами.

Что нужно для изготовления котла?

Таким образом, преимуществ у котлов индукционного типа предостаточно. Но есть и один недостаток – высокая стоимость. Но этот недостаток можно легко исправить. Ведь сделать индукционный котел своими руками несложно.

Затраты на установку индукционного оборудования быстро окупаются за счет высокого КПД и электробезопасности.

Изготовив на индукционный котел своими руками чертежи можно без труда и в короткие сроки создать экономную и эффективную систему теплоснабжения дома.

Для того чтобы соорудить котел индукционного типа потребуются такие инструменты и материалы:

  1. Инвертор сварочный. Он необходим для варки корпуса генератора теплоты. С его помощью также будут соединены подающие и отводящие трубопроводы.
  2. Катанка либо проволока из стали для нагрева в электромагнитном поле. Диаметр — 7 мм. Длина должна быть 5 см.
  3. Пластиковая труба для создания корпуса котла. Стенки трубы должны быть толстые.
  4. Переходники. Они нужны для того, чтобы присоединить самодельный индукционный котел отопления к системе теплоснабжения.
  5. Проволока из меди.
  6. Сетка металлическая.

Таким образом, никаких специальных и дорогостоящих инструментов и материалов для создания индукционного прибора не требуется. Все необходимое оборудование и материалы наверняка есть у каждого хозяина. Изготовив на индукционный котел отопления своими руками чертежи, можно в итоге получить достаточно экономный в работе и дешевый в создании и установке теплогенератор.

Алгоритм создания индукционного котла

Подготовив все инструменты, материалы можно приступать к работе. Сначала может показаться, что изготовить индукционный котел самостоятельно непросто. Но на самом деле это совсем не сложно. Главное придерживаться алгоритма и соблюдать правила.

Для того чтобы изготовить котел на базе индукционной печки необходимо выполнить следующие работы:

  • Взять трубу из пластика. Заполнить ее кусочками из нержавеющей стальной проволоки.
  • Установить сетки на концах трубы. Это позволит избежать выхода проволоки из трубы.
  • Равномерно намотать по всей длине трубы эмалированную медную проволоку. Необходимо сделать девяносто витков.
  • Полученный котел установить в отопительную систему. Для этого использовать переходники. Нужно вырезать часть трубы обогревательной системы и в разрез установить индуктор. Приварить первый переходник к корпусу.
  • Концы медной проволоки следует подключить к заранее приобретенному высокочастотному инвертору.
  • Заполнить систему водой и включить готовый агрегат.

Чтобы работа оборудования была более безопасной, открытые участки медной катушки лучше изолировать. Выбирая изолятор, следует учитывать тепло- и электропроводность. О других самоделках для отопления можно прочитать здесь.

Самодельный индукционный котел — реальная действительность

Таким образом, индукционные котлы отопления своими руками изготавливаются очень просто. К тому же цена самодельного котла копеечная. Единственный недостаток такого агрегата – неказистый внешний вид и малые размеры. Но установив такой котел, можно сразу же почувствовать положительный эффект от его работы, скорость нагрева теплоносителя в отопительной сети существенно повышается.

Индукционный котел отопления своими руками: выбор и монтаж

Электрический котел, без всякого сомнения, прекрасная альтернатива газовому или твердотопливному оборудованию. Но есть у него существенный минус – большое потребление электроэнергии. В процессе поиска способов сократить расход электричества, был изобретен индукционный котел.

Справедливости ради стоит отметить, что принцип индукционной печи был придуман довольно давно, еще в 1887 году, и применялись они только в промышленности. Развитие технологического процесса позволило создать компактные модели нового поколения, пригодные для бытового применения, например, отопления частного дома.

Устройство и принцип действия

Основной элемент индукционного котла – трансформатор с тороидальной обмоткой. Само устройство такого котла состоит из таких элементов:

  • Корпус агрегата, который изготовлен из металла.
  • Слой электрозащиты и теплоизоляции.
  • Сердечник, представляющий собой ферримагнитные трубки.

Обмотка сердечника выступает в роли первичной обмотки, а вторичной является корпус котла. В комплекте также идут:

  • Автоматические выключатели.
  • Температурный датчик, который встраивается в корпус котла.
  • Электронный терморегулятор.

В роли теплоносителя в такой системе может выступать не только обычная вода и антифриз, но и масло.

Принцип действия

В названии индукционный электрокотел, заложен принцип его действия – электромагнитная индукция. При подаче напряжения происходят следующие процессы:

  • Создается электромагнитное поле.
  • Сердечник нагревается до температуры 750 °C.
  • Теплоноситель поступает через специальные патрубки и, проходя через сердечник, нагревается, передавая затем тепло радиаторам отопления дома.

Такой способ нагрева позволяет нагреть большой объем теплоносителя за короткий отрезок времени. При этом создающиеся конвекционные потоки позволяют обходиться без циркуляционного насоса.

Совет! Отсутствие циркуляционного насоса оправдано в небольших системах отопления. При отоплении индукционным котлом двухэтажного дома, его наличие обязательно.

Преимущества и недостатки индукционных котлов

Сначала рассмотрим положительные характеристики индукционных котлов:

  • Высокий и постоянный КПД: до 99%.
  • Такой котел не нуждается в обустройстве дымохода.
  • Отсутствие подвижных и нагревательных элементов способствует высокой надежности и долговечности систем нового поколения.
  • Бесшумность работы.
  • Низкая инерционность системы позволяет экономить энергоноситель.
  • Для установки индукционного котла не требуется отдельное помещение.
  • Высокочастотная вибрация сердечника препятствует образованию накипи.
  • Доступный монтаж не требует особых знаний и навыков.
  • Высокий уровень пожаробезопасности в связи с отсутствием открытого огня и нагревательных элементов.

Как и все оборудование, индукционный котел отопления имеет не только плюсы, но и минусы, к которым относятся:

  • На первом месте, конечно же, высокая стоимость таких котлов. Более привычный электрический тэновый котел стоит в 1,5 раза дешевле.
  • Подключение производится только в закрытую систему отопления дома. При этом давление в ней нужно контролировать и держать ниже 0,3 Мпа.
  • Значительный вес при малом размере. Этот факт следует учитывать при креплении котла на стену.
  • Генерация помех во всем радиодиапазоне в радиусе нескольких метров (в зависимости от мощности котла). Такие помехи для человека абсолютно безопасны.

Совет! Основное преимущество аппаратов индукционного типа – быстрый и экономичный нагрев большого объема теплоносителя, для чего другим видам котлов понадобилось бы значительно больше времени. Именно это качество нашло свое применение в индукционных проточных водонагревателях.

Помощь в выборе котла

В связи с новизной такого оборудования, на отечественном рынке представлено всего два бренда:

  1. ВИН – производитель ООО «Альтернативная энергия». Этот вихревой нагреватель (именно так расшифровывается аббревиатура) потребляет преобразованное высокочастотное напряжение. На выходе из катушки это дает резкий скачек напряженности ЭМП и усиление поверхностных токов Фуко. Это позволяет корпусу и всем внутренним деталям, которые специально сделаны из особого ферримагнитного сплава, практически мгновенно разогреваться и передавать тепловую энергию теплоносителю. Можно сказать, что все узлы конструкции агрегата выступают как один теплообменник, это объясняет его высокую эффективность.
  2. SAV – производитель ЗАО «НПК «ИНЭРА». Этот индукционный котел состоит из короткозамкнутого лабиринта труб с теплоносителем, который выступает в роли вторичной обмотки. Переменный ток, сгенерированный в этой обмотке, дает возможность быстрого разогрева поверхности теплообменника. Благодаря разветвленному лабиринту труб в теплообменнике, теплоноситель, проходя через него, быстро нагревается, что объясняет высокий КПД этого вида котла. Благодаря закону самоиндукции, аппарат нового поколения позволяет катушке самостоятельно индуцировать необходимую реактивную мощность. Это позволяет использовать этот вид индукционных котлов в энергосетях с пониженным напряжением, что дает ощутимый результат при работе в сельской местности со слабыми электрическими подстанциями.

Все индукционные электрокотлы различаются по мощности и количества фаз подключения:

  • Однофазные: мощность 2,5–7 кВт.
  • Трехфазные: мощность 7–60 кВт.

Помимо стандартной автоматики (автоматических размыкателей), индукционный котел может комплектоваться электронным программатором. Этот прибор позволяет устанавливать режим работы котла на всю неделю, а при необходимости, осуществлять регулировку дистанционно – по GSM-каналу.

Расчет мощности котла

Чтобы рассчитать мощность системы максимально точно, необходимо приглашать специалистов. Но легко можно произвести приблизительный расчет, которого будет вполне достаточно. Для этого на каждый квадратный метр отапливаемой площади должно приходиться 60 Вт мощности котла.

Такой мощности вполне достаточно, ведь КПД очень высок и не снижается в процессе эксплуатации.

Совет! При выборе индукционного котла, необходимо уточнять толщину стенок сердечника. Оптимальная толщина – 10 мм. Такой сердечник гарантирует долгую и бесперебойную работу системы отопления дома.

Установка и подключение

Установка котлов такого типа довольно проста, но требует соблюдения определенной технологии:

  • Монтаж производится только в закрытую отопительную систему.
  • Обязательно оборудование такой системы расширительным баком типа экспанзомат.
  • Целесообразность наличия циркуляционного насоса зависит от системы наклона труб отопления дома. В некоторых случаях при соблюдении правильного уклона, можно обойтись естественной циркуляцией.
  • Необходимо выставить индукционный котел вертикально. При этом крепление к стене происходит через специальные «уши» или обычными хомутами, в зависимости от модели.
  • При этом важно выдержать свободное расстояние между котлом и стенами: по бокам – не менее 30 см, сверху и снизу – не менее 80 см.
  • Закрепляя агрегат, следует учитывать его солидный вес и выбирать для монтажа надежную несущую стену.

Подключение котла к системе отопления

Особенностью индукционного котла является тот факт, что выполнять обвязку из металлических труб нет необходимости. Можно выполнять подключение сразу металлопластиковыми или пластиковыми трубами:

  • Патрубок, расположенный в верхней части корпуса, подсоединяется к подаче горячего теплоносителя в систему отопления дома.
  • Затем к патрубку, расположенному в нижней части котла, подсоединяется труба отопления обратной подачи.
  • На отрезке не более 80 см от выходного патрубка необходимо установить группу безопасности агрегата. Набор приборов, присутствующих в этой группе стандартный для всех видов котлов: автоматический предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик.
  • После группы безопасности можно, но необязательно, сделать замыкание контура (соединение горячей подачи с обраткой). В некоторых аварийных случаях наличие малого контура предохраняет индукционный электрокотел от перегрева.
  • В любом случае установка запорной арматуры происходит после смонтированной группы безопасности.

Далее, переходим к установке вспомогательных приборов на трубу обратной подачи. На малом контуре или перед запорной арматурой на обратку последовательно монтируются следующие приборы:

  1. Расширительный бачок.
  2. Фильтр-отстойник.
  3. Бронзовый фильтр грубой очистки.
  4. Циркуляционный насос.
  5. Датчик потока. Наличие в системе этого датчика позволяет контролировать циркуляцию теплоносителя и отключать котел в случае ее прекращения.

Более детальная схема подключения содержится в прилагаемой производителем инструкции, которую необходимо изучить перед началом установочных работ.

Электрическое подключение

Выполняя электрические подключения, необходимо использовать провода указанного в инструкции сечения. Электронные системы управления подключаются при помощи специальных разъемов, идущих в комплекте с оборудованием.

Совет! Важным моментом монтажа индукционного аппарата является подключение заземления. Его необходимо выполнить отдельным проводом (оптимально шиной) и подсоединить к существующему заземлению дома.

Обслуживание индукционных котлов

Как такового обслуживания индукционный котел не требует. Единственное, что можно порекомендовать в этом вопросе, это периодически проверять надежность заземления и электрические соединения.

В заключение стоит отметить, что индукционные котлы нового поколения идеально подходят для отопления дома, где хозяева подолгу отсутствуют или бывают наездами. Экономичность, автономность и безопасность такого вида отопительного оборудования вполне оправдывают его довольно высокую стоимость. А если использовать в такой системе в качестве теплоносителя антифриз, то заморозка ей точно не грозит.

принцип работы и изготовление своими руками

Технологии, по которым сконструирован и работает индукционный котел, помогают снизить затраты на электричество. Сделать его можно самостоятельно. Для этого следует предварительно изучить принцип работы и подготовить нужные материалы для сборки агрегата. Есть разные виды самодельных индукционных нагревателей. Мастера в автосервисах используют свойства явления индукции для ремонта машин.

Содержание

Индукционный котел в системе отопления

Принцип действия котла с индукционной катушкой основан на преобразовании электрической энергии в тепловую.

Катушка индуктивности находится в герметичном металлическом корпусе — сердечнике, который накаляется под воздействием токов Фуко. Магнитная напряженность и наводимые вихревые токи усиливаются путем преобразования тока сети 50 Гц в высокочастотный перед тем, как он поступает на первичную обмотку индукционной катушки. Это позволяет увеличить температуру нагрева.

Устройство и принцип работы

Теплообменник представляет собой лабиринт с утолщенными стенками. Такая форма позволяет лучше нагревать теплоноситель из-за увеличения площади теплоотдачи. Корпус и вторичную обмотку в вихревых нагревателях изготавливают из ферромагнетиков для ускорения нагрева теплоносителя. Дополнительная реактивная мощность генерируется катушкой, потому что проводник расположен в переменном поле.

Схема системы

Вода приходит в котел, где прогревается до выставленной температуры при контакте с сердечником, и расходится по трубам и батареям системы отопления. При стремительном нагреве в воде появляются конвекционные потоки. Расширяясь при прогреве, теплоноситель стремится вверх, создается перепад давления. Для небольшого контура этого хватает, если нужно, чтобы жидкость двигалась быстрее, ставят циркуляционный насос.

Нагрев жидкости в индукционном котле

Создание системы индукционного отопления сокращает расходы на потребление электроэнергии. У котлов с индукцией много положительных сторон, благодаря которым их стали все чаще устанавливать в домах без газификации. Правда, стоят такие агрегаты недешево.

Индукционный котел с автоматикой

Плюсы использования электрических индукционных котлов ↑

Как и все новинки техники, это оборудование имеет немало преимуществ:

  • С помощью автоматики устанавливается нужный режим температуры жидкости в системе отопления. Датчики температуры и реле поддерживают заданные цифры, это делает индукционные котлы отопления автономными и безопасными.
  • Индукционные котлы могут нагревать любую жидкость — воду, этиленгликоль, масло и другие.
  • КПД всех электрокотлов с индукцией превышает 90%.
  • Простая конструкция делает эти приборы очень надежными. Они могут прослужить до 30 лет при правильной эксплуатации.
  • Благодаря небольшим размерам, необязательно делать отдельное помещение, агрегаты можно легко установить в любой части постройки и самостоятельно ввести в отопительную систему.
  • Из-за постоянной вибрации сердечника и замкнутой системы на нагревателе не образуется накипь.
  • Индукционный котел экономичный. Он включается, только если температура теплоносителя упала. Автоматика доводит ее до заданных цифр и отключает прибор. Все это происходит очень быстро. Работая «вхолостую», он потребляет немного энергии из-за малоинерционности системы.

Прибор не занимает много места

Отрицательные и слабые стороны ↑

Недостатки тоже присутствуют:

  • Высокие цены на эти относительно новые приборы. Львиная доля стоимости заложена в автоматику, но чем лучше она работает, тем больше энергии экономится.
  • Прекращение подачи электроэнергии приводит к отключению отопления в доме. Вариантом решения проблемы является дизельный или бензиновый генератор.
  • Некоторые модели издают сильный шумовой фон при работе. Такие ставят в технических кладовых.
  • Если произойдет прорыв системы, и вода не будет охлаждать сердечник, он расплавит корпус и крепление котла. Если такое случается, отключение проводит автоматика.

Типичная отопительная система

Разные требования к эксплуатации котлов с индукцией и обычных агрегатов обусловлены их отличиями.

  1. Котел нужно подключать через выделенный кабель, соединенный непосредственно с электрощитком. К этой линии нельзя подключать другие приборы.
  2. При установке электрокотла с индукцией нужно обезопасить электросети в доме и исключить риск возгорания проводки. Для этого характеристики кабеля должны превышать суммарную мощность всех электроприборов в доме на 20%.
  3. Индукционные котлы можно монтировать только в системы теплоснабжения с замкнутым контуром. Чтобы улучшить циркуляцию жидкости устанавливают дополнительный насос.
  4. Если теплоноситель перегреется, в системе возникнет избыточное давление. Для его компенсации устанавливают расширительный бак. Внутренняя температура в индукционном котле может доходить до значения в 110°С.
  5. Для безопасного использования электрокотла с индукцией необходимо установить на него датчики давления и температуры. Если возникнет опасность перегрева теплоносителя и последующего нарушения герметичного контура системы отопления, блок управления котла на основе показателей датчиков отключит отопительный прибор.
  6. Чтобы в процессе использования трубы отопления не провисли и не деформировались, температуру теплоносителя выставляют не выше допустимых значений, которые должны быть предварительно рассчитаны перед монтажом системы.
  7. Для системы отопления в доме необходимо резервное питание. Для этого устанавливают аварийный генератор.

Подключенный к отдельной линии котел с индукцией

Если вы решили сделать индукционное отопление частного дома своими руками, то, чтобы во всех помещениях было тепло, нужно рассчитать мощность котла. Это же относится и к производственным помещениям.

Мощность индукционных котлов варьируется от 2 до 1500 кВт. Площадь в 10 кв. м. может отопить 1 кВт мощности. Для дома или административного здания ее можно рассчитывать по площади помещения. Цеха, склады и другие помещения должны обсчитываться по объему.

При расчете учитывают и теплопотери здания, хорошо утепленный дом не потребует установки котла высокой мощности, а в производственное здание без должной теплоизоляции понадобится мощный агрегат. Также учтите, что котел не должен постоянно работать на предельных значениях.

При желании индукционный нагреватель можно собрать дома своими силами. И если для отопления дома такой прибор нельзя назвать идеальным, то для обогрева гаража или хозяйственных построек он вполне сгодится.

Электрическая схема самодельного котла

Виды домашних самоделок ↑

Линейка «хэндмейд» конструкций экономных теплогенераторов постоянно пополняется новыми изобретениями домашних мастеров. Из проверенных вариантов можно выделить следующие:

  • индукционный котел из пластиковой трубы и сварочного инвертора;
  • нагреватель из индукционной плиты;
  • котел из двух труб и трехфазного инвертора.

Возьмите за основу чертежи индукционного котла, своими руками изготовленного другими мастерами. Вам нужно продумать не только расположение составляющих общей системы обогрева, но и непосредственную конструкцию и электросхему. Пример такой схемы на фото.

Сборка водонагревателя из пластиковой трубы ↑

Для изготовления корпуса подготовьте пластиковую трубу с толстыми стенками и внутренним диаметром 5 см. Также понадобится проволока с сечением 7 мм. Запаситесь переходниками для соединения входного и выходного отверстий котла с системой труб отопления. Для питания нужен сварочный инвертор с мощностью от 15 А.

  1. Возьмите пластиковую трубу и на одном конце зафиксируйте мелкоячеистую металлическую сетку, чтобы нагревательные элементы из кусочков проволоки не проваливались.
  2. Тут же приварите переходник для монтажа котла к системе отопления.
  3. Нарежьте проволоку на кусочки длиной от 1 до 6 см.
  4. Уложите получившиеся отрезы в трубу, избегая свободного пространства.

    Заполнение трубы проволокой

  1. Зафиксируйте свободный конец трубы металлической сеткой.
  2. Смонтируйте второй штуцер для подключения к системе обогрева.
  3. Намотайте на трубу от 80 до 90 витков медной проволоки, соблюдая одинаковое расстояние между каждым кругом обмотки.

    Изготовление катушки из пластиковой трубы

  1. Подключите концы обмотки импровизированной катушки к полюсам инвертора сварочного аппарата.
  2. Заизолируйте все электрические соединения.
  3. Подключите нагреватель к отоплению дома так, чтобы вода поступала в импровизированный котел снизу-вверх.
  4. Установите насос для обеспечения круговорота теплоносителя в системе.
  5. Подключите к инвертору терморегулятор для автоматизации работы.

Видео: Сердечник для индукционного котла своими руками

Создание прибора отопления из индукционной плитки ↑

Этот вариант немного сложнее, от вас потребуется умение обращаться с УШМ и сваркой. Перед стартом работы подготовьте квадратную трубу 50х50 из металла толщиной в 2 мм и индукционную плиту.

Обрезанный П-образный профиль

Для нагрева объемного помещения, потребуется модель с большой мощностью.

  1. Разрежьте болгаркой профильную трубу на 5–6 кусков по 50 см, их количество определите по размеру плитки.
  2. Сделайте два отрезка по 25 или 30 см, в зависимости от количества трубок в шаге 1.
  3. Расположите длинные части вертикально и сварите их между собой, хорошо проваривая все стыки.
  4. Короткие заготовки сделайте П-образной формы, отрезав у них один край.
  5. Сделайте общий контур, приварив к ранее сварной конструкции из 5-ти трубок вырезанные профили.
  6. Заварите все имеющиеся отверстия для создания герметичного изделия.
  7. Выполните врезку 2-х штуцеров, через которые будет входить и выходить теплоноситель, расположив их диагонально сверху и снизу. Дополнительно приварите к трубе резьбовые отводы для дальнейшего монтажа в отопительную систему.
  8. Обработайте швы болгаркой, зашлифуйте и покрасьте готовый корпус.

    Покраска корпуса

  1. Поставьте аппарат в систему обогрева на заранее подготовленное место.
  2. Установите плиту впритык к задней стенке котла и включите ее.

Готовая конструкция

Такая система потребует обязательной установки расширительного бачка и насоса для постоянного движения теплоносителя.

Видео: Изготовление котла из плиты

Самодельный котел из двух металлических труб и инвертора ↑

Подготовьте две трубы по 500 мм длиной, диаметр первой должен быть 160 мм, второй – 25 мм. Еще понадобится медная проволока, эпоксидная смола, огнеупорная ткань и преобразователь тока.

  1. Закупорьте кусок трубы с меньшим диаметром. Можете надрезать окружность, завернуть внутрь и проварить или надеть наконечник.
  2. В большой трубе сделайте распорные ребра и приварите к ним изготовленную в предыдущем шаге конструкцию.

    Самодельный котел в разрезе

  1. Наварите заглушки с предварительно вставленными в них штуцерами ввода и вывода на большую гильзу.
  2. Зашлифуйте, очистите и обезжирьте получившуюся систему.
  3. Разведите эпоксидную смолу и пропитайте ею огнеупорную ткань.
  4. Оберните трубу тканью и дайте полностью застыть.
  5. На верх и низ котла намотайте по 54 витка медной проволоки на одинаковом расстоянии и покройте весь проводник эпоксидкой.

    Намотка проволоки

  1. Обмотайте корпус термоустойчивым скотчем.
  2. Параллельно подключите получившиеся катушки к высокочастотному преобразователю.
  3. Обязательно сделайте защитный кожух, чтобы проводники не повредились.
  4. Установите изделие в отопительный контур.

Котел в защитном кожухе

Подобно ситуации с другими самодельными котлами, потребуется установить насос.

Индукционные приборы применяют не только для обогрева жилья. Они станут хорошими помощниками в нагреве металлов в автосервисе. Чтобы не тратиться на дорогой агрегат, индукционный нагреватель для автосервиса можно сделать своими руками.

С помощью такого нагревателя можно удалить любой клей и приклеенные части с машины и снять антигравийную защиту.

Нагрев болтов и гаек позволяет легко открутить их, вопреки тому, что метизы закисли. Также инверторный нагреватель помогает убирать мелкие вмятины на корпусе автомобиля без повреждения краски.

Видео: Сборка индукционного нагревателя для автосервиса

Современные электрокотлы с индукцией отлично справляются с задачей поддержания тепла в помещении. Индукционное отопление, сделанное своими руками, позволит сэкономить приличную сумму денег. Главным условием долгой и беспроблемной работы самодельных агрегатов является соблюдение требований их правильной эксплуатации и безопасной установки.

Индукционный котёл отопления своими руками — ВикиСтрой

О том, что такое вихревой индукционный водонагреватель известно давно. Исчерпывающую информацию вы можете получить из нашей статьи.

Заводские изделия всегда привлекают покупателя аккуратным внешним видом и удобством исполнения. Однако эти достоинства приходится щедро оплачивать из собственного кармана. Домашние мастера реагируют мгновенно, копируя магазинную продукцию в гаражах и на дому. В результате они достигают тех же показателей эффективности, но в несколько раз дешевле.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) своими руками

Главная проблема любой системы с разностью температур — нагревательный элемент или реактор. Это место образования избытка энергии, которая передаётся напрямую (как в случае с электрическими тэнами) или преобразовывается (как в случае с ВИН).

Теоретически котёл можно собрать из большой герметичной кастрюли, к которой будут подключены две трубы (подача и обратка), насос и расширительный бак. Трубы мы мысленно соединяем с цепочкой радиаторов, а кастрюлю ставим на газовую плиту. Заполняем систему водой (или антифризом), включаем насос и поджигаем газ — котёл готов. Разумеется, КПД его будет относительно низок, поэтому стоит подумать над более дешёвым источником энергии, т. к. сама система вполне рабочая.

Для этой цели нам и пригодится микроволновый эффект, на котором основано действие индукционной плиты. Он хорош тем, что нагревает агент очень быстро, безвредно и безопасно. Теперь, если установить не гипотетическую, а реальную чугунную или стальную ёмкость на такую плиту, включить её в цепь отопления, можно греть трёхкомнатную квартиру, потребляя 1,8–2,5 кВт/час (мощность плитки). Для сравнения, начальная мощность электрокотла с тэнами — 6 кВт.

Стоимость индукционных электроплит

Название Производитель Количество конфорок Мощность, Вт Цена, у. е.
Kitfort Кт-101 Китай/Россия 1 2000 65
Philips HD4959/40 Нидерланды 1 2200 115
Haus Muller 453 Китай/Швеция 1 750 100
Hendi (239780) KITCHEN LINE 3500 (проф. ) Нидерланды 1 3500 385
INDOKOR IN3500 Южная Корея 1 3500 231
ENERGY EN-914 Китай/Китай 1 1100 58
Oursson IP2310T/BL Китай 2 2400/1800 215
KROMAX Endever Швеция 2 2200/1750 285

Совершенствуем теплообменник

Разумеется, теоретическая кастрюля — лишь промежуточный вариант теплообменника. На практике он должен быть надёжным, дешёвым и компактным, ведь речь идёт об отоплении квартиры (небольшой площади — до 50 кв.  м). Количество агента не должно превышать 40 литров. Под все вышеперечисленные требования более всего подходит плоский металлический бак размерами примерно 500х600х50 мм. Такую ёмкость можно сварить из профильной трубы 50х50.

Порядок работы:

  • Нарезать трубу 50х50 по 600 мм — всего 9–10 шт.
  • Сварить отрезки между собой стенка к стенке, чтобы получился ряд трубок.
  • Отрезок длиной в поперечный размер прорезать вдоль, изъять одну стенку из трубы.
  • Установить и приварить поперечный отрезок на манер коллектора гребёнки.
  • Аналогичным образом установить противоположную стенку.
  • Вварить в противоположные по диагонали плоскости фитинги на 1–1,5 дюйма.
  • Тщательно обварить конструкцию — она должна быть герметичной и все камеры должны свободно сообщаться.
  • Индукционный теплообменник своими руками, видео

    Теплообменник готов. Теперь осталось включить его в систему и «поставить на огонь». Подвести трубы в нужное место домашнему мастеру не составит труда, но где найти это место в квартире? На наш взгляд оптимальный вариант — вертикальная установка в санузле. При этом плитку достаточно просто установить между стеной и теплообменником. Кстати, сам теплообменник тоже будет немного нагреваться, и этого будет достаточно для обогрева ванной комнаты.

    Экономия на потреблении электричества

    Потребление 2,5 кВт вместо 4–5 — прекрасный результат. Но его оказалось недостаточно для амбициозных и бережливых домашних мастеров. Но где взять дешёвую электроэнергию для плиты? Оказывается, ответ известен давно. Этот прибор называется инвертор, и он преобразовывает постоянный ток в переменный. С его помощью можно свести потребление тока для отопления практически к нулю.

    Для уменьшения расхода энергии нам понадобится следующее:

  • Два аккумулятора не менее 190 А•час (лучше 250 А•час).
  • Инвертор на 4 кВт.
  • Зарядное устройство для аккумуляторов (24 В).
  • Трубы магистрали должны быть выполнены из немагнитного материала (пластик, алюминий, медь).
  • Аккумуляторы подключаем параллельно и ставим на постоянную «зарядку». Процесс, который происходит в электроцепи:

  • В аккумуляторах образуется постоянный ток, который подаётся на инвертор.
  • Инвертор преобразует постоянный ток в переменный 220 В.
  • Ток с инвертора подаётся на индукционную печь, которая работает в обычном режиме (расход).
  • Зарядное устройство постоянно подзаряжает аккумуляторы.
  • Видео — схема отопления с индукционным котлом

    Таким образом, отопление квартиры обходится в оплату потребления зарядного устройства на 24 вольт, не считая расходов на работу циркуляционного насоса, который будет задействован в любом варианте.

    Техника безопасности при установке индукционного котла и энергосберегающей цепи

    Безопасных реакторов, энергоносителей, генераторов энергии не существует. Газ взрывоопасен, электричество может поразить человека или стать причиной пожара (КЗ). Микроволны минимально сказываются на здоровье человека: они активируют молекулы жидких веществ, нарушая естественные процессы в организме. Несколько простых правил помогут вам избежать даже минимального дискомфорта при использовании самодельного индукционного котла:

  • Микроволновые импульсы могут быть вредны для человека, если он продолжительное время находится ближе 50 см от работающего прибора. Если теплообменник установлен в ванной, отключайте плиту на время водных процедур.
  • Изолировать до 70% микроволнового излучения поможет сетчатый (ячеистый) экран из магнитного материала.
  • Аккумуляторы не следует держать в жилых помещениях и вообще внутри квартиры. Оборудуйте для этой цели место на балконе.
  • Стоимость деталей энергосберегающего блока

    Название Производитель Показатель Цена, у.  е.
    Зарядное устройство 24 В
    NEVATRONIC 24 Telwin, Италия 15 А 90
    ЗУ1-24-8(5) «СибКонтакт», Россия 15-18 А 135
    Fubag SMART 130/24 027985 Fubag, Германия 12-25 А 150
    «СанЭнерджи» «СанЭнерджи», Россия 12-15 А 250
    KARCHER Charge 24v Karcher, Германия 25А 1685
    Аккумулятор
    Batbear 6СТ-190LA «Алькор», Россия 190 А·час 190
    Titan Standart 6СТ-190 Titan, Китай 190 А·час 225
    MUTLU MegaCalcium MUTLU, Турция 190 А·час 262
    Mutlu Blue Silver 6СТ-190 евро MUTLU, Турция 250 А·час 405
    Инвертор
    RDI 3000 ВА 24/230 В RDI, Китай/Россия 2200 Вт 145
    AcmePower AP-DS4000/12DC12V/AC WMT Limited, Китай 4000 Вт 325
    DMD-4000W 12 В GuangzhouDemuda LTD, Китай 4000 Вт 345
    «СОЮЗ» PI-4500W «СОЮЗ», Китай/Россия 4500 Вт 490
    UNIV-4200 12, 24VDC Suzhou Universal-Power Co. , Ltd, Китай 4200 Вт 475
    ИС1-24-4000 DC-AC «СибКонтакт», Россия 4000 Вт 855

    Носителю тепла (агенту) «всё равно», чем его нагреют, но для хозяина дома это имеет огромное значение, и выбор делается всегда в пользу экономии текущих расходов. В случае с индукционными приборами нагревание происходит при колебании магнитных волн. При этом тепло не передаётся от более нагретой поверхности к менее нагретой (как в тэнах), а образуется непосредственно в агенте — жидкости. Это и обеспечивает колоссальную экономию при отоплении.

    Виталий Долбинов, рмнт.ру

    Индукционный нагреватель DIY: 10 шагов (с изображениями)

    Многие из вас, читающие это, могут спросить: «Что такое драйвер ZVS»? Что ж, это чрезвычайно эффективная схема генератора, способная создавать чрезвычайно мощное электромагнитное поле, которое нагревает металл. Это руководство показывает вам, как делать это основа индукционного нагревателя.

    Чтобы понять, как работает этот блок питания, я объясню его различные разделы. Первая секция - это блок питания на 24 вольта.Блок питания должен выдавать 24 вольта при токе 10 ампер. В качестве источника питания я буду использовать две герметичные свинцово-кислотные батареи, соединенные последовательно. Затем питание подается на плату драйвера ZVS. Генератор ZVS проталкивает и пропускает ток через катушку вокруг нагреваемого объекта. Это постоянное изменение направления тока создает флуктуирующее магнитное поле. Это вызывает множество небольших вихревых токов в металле (см. Диаграмму выше). Все эти токи относительно велики, и из-за низкого сопротивления целевого металла выделяется тепло.2 * Р.

    Теперь очень важен тип металла нагреваемого объекта. Черные металлы обладают более высокой магнитной проницаемостью, поэтому они могут использовать больше энергии магнитного поля. Это позволяет нагревать их быстрее, чем другие материалы. Металлы, такие как алюминий, имеют более низкую магнитную проницаемость, поэтому им требуется больше времени для нагрева. Вещи, обладающие высоким сопротивлением и низкой магнитной проницаемостью, например человеческий палец, вообще не будут нагреваться индукционным нагревателем.Прочность материала также очень важна. Если у вас есть более высокое сопротивление в целевом металле, тогда будет протекать меньший ток, поэтому мощность, преобразованная в тепло, станет экспоненциально меньше. Если у вас металл с меньшим сопротивлением, то ток будет выше, но потери мощности будут меньше из-за закона Ома. Это немного сложно, но из-за взаимосвязи между сопротивлением и выходной мощностью максимальная выходная мощность достигается, когда сопротивление объекта приближается к 0.

    Генератор ZVS - самая сложная часть этой схемы, поэтому я собираюсь объяснить, как он работает. Прежде всего, когда ток включен, он проходит через 2 индуктивных дросселя с каждой стороны катушки. Дроссель предназначен для того, чтобы цепь не потребляла слишком много силы тока при запуске. Ток также течет через два резистора 470 Ом на затворы двух МОП-транзисторов. Теперь, поскольку ни один компонент не идеален, первым включается один Mosfet. Когда это происходит, он забирает весь ток затвора от другого МОП-транзистора.Он также потянет сток того Mosfet, который находится на земле. Это не только позволит току течь через катушку на землю, но также позволит току течь через один из быстрых диодов, формирующих другой затвор другого МОП-транзистора, блокируя его. Поскольку параллельно катушке установлен конденсатор, он создает резонансный контур резервуара, который начинает колебаться. Из-за этого резонансного действия сток другого МОП-транзистора будет колебаться взад и вперед по своему напряжению, в конечном итоге достигая 0 вольт. Как только это напряжение будет достигнуто, заряд затвора от включенного МОП-транзистора разрядится через быстрый диод в сток противоположного МОП-транзистора, эффективно отключив его.Когда этот Mosfet выключен, у другого Mosfet есть возможность включиться. После этого цикл повторяется тысячи раз в секунду. Резистор 10 кОм предназначен для истощения любого избыточного заряда затвора на МОП-транзисторе, потому что он похож на конденсатор, а стабилитрон предназначен для поддержания на затворе МОП-транзистора напряжения 12 В или ниже, чтобы они не взорвались. Этот высокочастотный генератор большой мощности позволяет нагревать металлические предметы.

    Пришло время построить эту штуку!

    Простая схема самодельного индукционного нагревателя

    Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и способы изготовления индукционного нагревателя.Схема очень проста в сборке и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Кончик отвертки нагревается докрасна примерно за 30 секунд!

    Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, который обеспечивает эффективную передачу энергии. В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS.Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора. Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть индукционный нагреватель. Возможно, вы все еще захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов по правильной работе вашей системы.

    Как работает индукционный нагрев?

    Когда магнитное поле изменяется около металла или другого проводящего объекта, в материале индуцируется поток тока (известный как вихревой ток), который генерирует тепло.Вырабатываемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжений во всех видах приборов. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них наведены вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют разные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев - это просто пустая трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот нагревательный эффект и постараемся максимизировать нагревательный эффект, создаваемый вихревыми токами.

    Если мы приложим непрерывно изменяющийся ток к катушке с проволокой, у нас будет постоянно изменяющееся магнитное поле внутри нее. На более высоких частотах индукционный эффект довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.

    ОПАСНО: Данное устройство может создавать очень высокие температуры!

    Схема

    Используемая схема представляет собой тип коллекторного резонансного генератора Ройера, который имеет преимущества простоты и саморезонансной работы.Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания люминесцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они приводят в действие трансформатор с центральным ответвлением, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания фонарей. В этой схеме самодельного индукционного нагревателя трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.

    Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с отводом по центру, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с отводом по центру необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа.Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки поочередно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь вперед и назад в обоих направлениях.

    Сила тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.

    Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он на самом деле прост. Всего несколько основных компонентов - это все, что нужно для создания рабочего индукционного нагревателя.

    R1 и R2 - стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, насколько быстро МОП-транзисторы могут включиться, и должно быть достаточно низким. Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет заземлен через диод при включении противоположного транзистора.

    Диоды D1 и D2 используются для разряда затворов MOSFET. Это должны быть диоды с низким прямым падением напряжения, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью выключился, когда другой включен.Рекомендуются диоды Шоттки, такие как 1N5819, поскольку они имеют низкое падение напряжения и высокую скорость. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдерживать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение выросло до 70 В.

    Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но при работе с указанными здесь уровнями мощности они почти не нагревались. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за их низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.

    Катушка индуктивности L2 используется как дроссель для предотвращения попадания высокочастотных колебаний в источник питания и для ограничения тока до приемлемого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но оно также должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы пропускать весь ток питания. Если дроссель не используется или у него слишком малая индуктивность, цепь может перестать колебаться. Необходимое точное значение индуктивности будет зависеть от используемого блока питания и настройки катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат.Показанный здесь был сделан путем наматывания около 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам понадобится намного больше витков провода, чтобы получить такую ​​же индуктивность, как у тороидального ферритового сердечника. Вы можете увидеть пример этого на фото слева. В нижнем левом углу вы можете увидеть болт, намотанный на множество витков провода оборудования. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и все спаять вместе.

    Поскольку компонентов было так мало, мы спаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для выполнения соединений для сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является выводом коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.

    Конденсатор C1 и индуктор L1 образуют резонансный контур резервуара индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ. Более подробная информация об этих компонентах представлена ​​ниже.

    Индукционная катушка и конденсатор

    Катушка должна быть сделана из толстой проволоки или трубы, так как в ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как токи высокой частоты в любом случае будут проходить в основном по внешним частям.Вы также можете прокачать по трубе холодную воду, чтобы она оставалась прохладной.

    Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке для создания резонансной цепи резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой цепь управления будет работать автоматически. Используемая здесь комбинация катушка-конденсатор резонирует на частоте около 200 кГц.

    Важно использовать конденсаторы хорошего качества, которые могут выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое в них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушат вашу схему привода. Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке с использованием толстой проволоки или трубы. Большая часть тока будет течь между катушкой и конденсатором, поэтому этот провод должен быть самым толстым. При желании провода, соединяющие цепь и источник питания, можно сделать немного тоньше.

    Этот змеевик здесь сделан из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начал деформироваться из-за чрезмерного нагрева. Затем повороты касаются друг друга, замыкаясь и делая его менее эффективным.Поскольку во время использования контур управления оставался относительно холодным, казалось, что его можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…

    Продвигая дальше

    Основным ограничением описанной выше установки было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагрелась из-за больших токов. Для того, чтобы в течение длительного времени иметь большие токи, мы сделали еще одну катушку, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться, когда она работает.Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед сгибанием трубы необходимо было засыпать ее мелким песком, так как это предотвращает защемление на крутых изгибах. Затем он был очищен сжатым воздухом.

    Индукционная катушка состоит из двух частей, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ использовался для соединения центральных труб, чтобы вода могла протекать через весь змеевик.

    В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи.Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. Всего было использовано шесть конденсаторов по 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.

    Кабели, соединяющиеся с катушкой, были просто припаяны к трубе возле концов, оставляя место для установки трубы из ПВХ.

    Этот змеевик можно охладить, просто пропустив воду прямо из крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос для аквариума был помещен в ящик с водой, и к выходному патрубку прилегала труба.Эта труба поступала на модифицированный кулер компьютерного процессора, в котором для отвода тепла использовались три тепловые трубы.

    Кулер был преобразован в радиатор путем отрезания концов тепловых трубок и последующего соединения их с трубами PCV, чтобы вода протекала через все 3 тепловые трубки перед выходом и возвращением в насос.

    Если вы все-таки перерезаете тепловые трубки самостоятельно, делайте это в хорошо вентилируемом помещении, а не в помещении, поскольку они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы избежать контакта с кожей.

    Этот модифицированный кулер для процессора был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться довольно прохладной.

    Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокие напряжения. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре наблюдалось большее повышение напряжения. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтый график осциллографа), что также очень близко к номинальному значению транзисторов 100 В.

    Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому необходимо было также подавать напряжение на затворы транзистора через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А. Когда был добавлен болт на фотографии, он поднялся до 10 А, а затем постепенно снова упал, когда он нагрелся до температуры выше Кюри. С более крупными объектами он, безусловно, будет выше 10А, но используемый блок питания имеет предел 10А. Вы можете найти подходящий блок питания на 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.

    Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, разогрелся примерно за 30 секунд.Отвертка на первом изображении теперь может нагреться докрасна примерно за 5 секунд.

    Чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо использовать другие конденсаторы или их массив большего размера, чтобы ток распределялся между ними в большей степени. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты могут значительно нагревать конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY необходимо выключить, чтобы они могли остыть.Также необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.

    Во всем этот проект был вполне удовлетворительным, так как давал хороший результат от простой и недорогой схемы. Как бы то ни было, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили создать собственный проект индукционного нагревателя, разместите свои фотографии ниже. Пожалуйста, ознакомьтесь с другими комментариями, прежде чем делать свои собственные, так как это может сэкономить ваше время позже.

    Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование самодельного индукционного нагревателя (щелкните правой кнопкой мыши, Сохранить как)

    Насколько жарко станет?

    Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как есть много параметров, которые необходимо учитывать. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как нагревание или отвод тепла в атмосферу.

    Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые расчеты по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это за вас. Эта форма включает в себя материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она по-прежнему полезна, если вы пытаетесь определить, например, мощность, необходимую для нагрева поддона с водой с помощью индукционного нагревателя.

    ПРИМЕР: Насколько сильно нагреются 20 г стали за 30 секунд при нагревании с помощью нагревателя мощностью 300 Вт? (при условии, что 100 Вт потеряно для окружающей среды)

    Формулы:
    Q = m x Cp x ΔT
    ΔT = Q ÷ m ÷ Cp

    Рабочий:
    (300Вт - 100Вт) x 30с = 6000Дж
    6000Дж ÷ 20г ÷ 0.466Дж / г ° C = 643,78 ° C

    Результат:
    20 г стали повысится температура на 643,78 ° C при нагревании нагревателем мощностью 300 Вт в течение 30 секунд.

    Поиск и устранение неисправностей

    Если у вас возникли проблемы с тем, чтобы это заработало, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….

    PSU (блок питания)
    Если ваш блок питания не может обеспечить большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет колебаться. В этот момент напряжение источника питания упадет (хотя блок питания может этого не отображать), и это помешает правильному переключению транзисторов. Чтобы решить эту проблему, вы можете разместить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они смогут подавать в вашу цепь большой импульсный ток. Хорошим мощным источником питания будет наш БП на 24 В 15 А постоянного тока.

    Дроссель (индуктор L2)
    Это ограничивает мощность вашего индукционного нагревателя. Если ваш не колеблется, вам может потребоваться дополнительная индуктивность, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания. Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой вам индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность нагревателя.Слишком мало может означать, что это вообще не сработает. Если сердечник катушки индуктивности слишком мал, сильный ток приведет к его насыщению и приведет к протеканию слишком большого тока и потенциально повредит вашу схему.

    Электропроводка
    Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш кабель питания на 30 А отлично подходит для этого.

    Компоненты
    Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление в открытом состоянии, в противном случае они перегреются или даже предотвратят колебания системы.Вероятно, IGBT не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными характеристиками должны подойти. Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.

    Включение питания
    При включении не допускайте попадания металла в нагревательную спираль.Это может привести к более сильным скачкам тока, что может помешать возникновению колебаний, как упомянуто выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем импульсного модулятора мощности. Подробности смотрите в публикации 5108 ниже.

    Мозг
    Для безопасного выполнения этого проекта вам понадобится разумно работающий мозг. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это.Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, что используемые компоненты не неисправны, проверьте правильность подключений, прочтите всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете ни одного из терминов, или прочитайте наш раздел «Обучение электронике». Помните: горячее обожжет вас и может поджечь; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Безопасность превыше всего.

    DIY Индукционный нагреватель с плоской катушкой BIFILAR

    Самый простой и дешевый способ построить такой обогреватель - использовать электрическую схему, называемую драйвером Mazzilli ZVS, который является модифицированной версией генератора Ройера.
    В отличие от моего предыдущего индукционного нагревателя, в этом используется плоская катушка с бифилярной обмоткой, запатентованная Николой Тесла 9 января 1894 года. Таким образом, магнитное поле, создаваемое одной обмоткой, равно и противоположно полю, создаваемому другой, в результате чего суммарное магнитное поле ноль (это нейтрализует любые негативные эффекты в катушке). В электрических терминах это означает, что самоиндукция катушки равна нулю.

    Этот проект спонсировался NextPCB. Вы можете помочь мне поддержать, просмотрев их по одной из этих ссылок:
    Зарегистрируйтесь, чтобы получить купон на 5 долларов:
    https: // www. nextpcb.com?code=Mirko
    Надежные многослойные платы Производитель:
    https://www.nextpcb.com?code=Mirko
    4-х слойные платы PCB 10 шт. всего за 12 долларов:
    https://www.nextpcb.com/pcb-quote ? act = 1
    Скидка 10% - Заказы на печатные платы и SMT:
    СКИДКА 20% - Заказы на печатные платы и 15% на SMT: https: //www.nextpcb.com/activity/supp ...

    Самый простой и дешевый способ построить такой нагреватель можно с помощью электрической схемы, называемой драйвером Mazzilli ZVS, который является модифицированной версией генератора Ройера.
    В отличие от моего предыдущего индукционного нагревателя, в этом используется плоская катушка с бифилярной обмоткой, запатентованная Николой Тесла 9 января 1894 года. Таким образом, магнитное поле, создаваемое одной обмоткой, равно и противоположно полю, создаваемому другой, в результате чего суммарное магнитное поле ноль (это нейтрализует любые негативные эффекты в катушке). В электрических терминах это означает, что самоиндукция катушки равна нулю.

    Устройство состоит из двух или четырех мощных МОП-транзисторов, установленных на больших радиаторах с вентиляторами для охлаждения.В моем случае МОП-транзисторы SW3205. Также очень важной частью является емкостная батарея, состоящая из нескольких конденсаторов, соединенных параллельно. В данном конкретном случае это шесть качественных конденсаторов MKP емкостью 1 микрофарад каждый и напряжением 400 В. Две тороидальные катушки служат для ограничения тока. Рабочая катушка представляет собой плоскую (блинную) катушку с двойной намоткой.

    НА САМОМ ДЕЛЕ ЦЕЛЬ ДАННОГО ПРОЕКТА СОСТОЯЛАСЬ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТАКОЙ БИФИЛЯРНОЙ КАТУШКИ СО СТАНДАРТНОЙ.

    Конечным результатом стало отсутствие существенной разницы между двумя катушками индукционного нагревателя этого типа.Скажу лишь, что бифирли-катушку сделать намного сложнее. Интересно, что нагревательная спираль после этого не нагревается и мы можем свободно положить на нее руку. Это связано с тем, что в катушке используется медный провод с силиконовой изоляцией, устойчивый к температуре, а также очень плохой проводник тепла.

    Устройство питается от блока питания 12 В от старого серверного компьютера. Блок питания должен обеспечивать ток не менее 10 А.

    Кузня лося

    Индукционная кузница


    Эта информация
    взята verbatem
    из Википедии
    (написано на оригинальном английском
    )

    Индукционная печь - это электрическая печь, в которой тепло подается за счет индукционного нагрева металла.Преимущество индукционной печи - это чистый, энергоэффективный и хорошо контролируемый процесс плавления по сравнению с большинством других способов плавки металлов. Большинство современных литейных предприятий используют этот тип печи, и теперь все больше литейных предприятий заменяют вагранки индукционными печами для плавления чугуна, поскольку первые выделяют много пыли и других загрязняющих веществ. Производительность индукционных печей составляет от менее одного килограмма до ста тонн, и они используются для плавки чугуна и стали, меди, алюминия и драгоценных металлов. Поскольку не используется дуга или горение, температура материала не выше, чем требуется для его плавления; это может предотвратить потерю ценных легирующих элементов. [1] Одним из основных недостатков использования индукционных печей в литейном производстве является недостаточная мощность рафинирования; шихтовые материалы должны быть очищены от продуктов окисления и иметь известный состав, а некоторые легирующие элементы могут быть потеряны из-за окисления (и должны быть повторно добавлены в расплав).

    Рабочие частоты варьируются от рабочей частоты (50 или 60 Гц) до 400 кГц или выше, обычно в зависимости от плавящегося материала, мощности (объема) печи и требуемой скорости плавления.Как правило, чем меньше объем расплавов, тем чаще используется печь; это происходит из-за глубины скин-слоя, которая является мерой расстояния, на которое переменный ток может проникнуть под поверхность проводника. При той же проводимости более высокие частоты имеют небольшую толщину скин-слоя, т.е. меньшее проникновение в расплав. Более низкие частоты могут вызвать перемешивание или турбулентность металла.

    Предварительно нагретый чугун массой 1 тонна может расплавить холодную шихту до готовности к выпуску в течение часа.Блоки питания варьируются от 10 кВт до 15 МВт с размером расплава от 20 кг до 30 тонн металла соответственно.

    Работающая индукционная печь обычно издает гудение или вой (из-за колебаний магнитных сил и магнитострикции), шаг которого может использоваться операторами, чтобы определить, правильно ли работает печь или на каком уровне мощности.

    Индукционная ковка

    Индукционная ковка - это использование индукционного нагревателя для предварительного нагрева металлов перед деформацией с помощью пресса или молотка.Обычно металлы нагревают до температуры от 1100 ° C (2010 ° F) до 1200 ° C (2190 ° F), чтобы повысить их пластичность и улучшить текучесть в штампе для ковки. [1]

    Процесс

    Индукционный нагрев - это бесконтактный процесс, в котором для нагрева детали используется принцип электромагнитной индукции. Помещая проводящий материал в сильное переменное магнитное поле, в материале протекает электрический ток, вызывая тем самым джоулева нагрев. В магнитных материалах из-за гистерезисных потерь выделяется дополнительное тепло ниже точки Кюри.Генерируемый ток протекает преимущественно в поверхностном слое, глубина которого определяется частотой переменного поля и проницаемостью материала [2].

    Потребляемая мощность

    Источники питания для индукционной ковки различаются по мощности от нескольких киловатт до многих мегаватт и, в зависимости от геометрии компонента, могут варьироваться по частоте от 50 Гц до 200 кГц. В большинстве приложений используется диапазон от 1 кГц до 100 кГц. [3]

    Для выбора правильной мощности необходимо сначала рассчитать тепловую энергию, необходимую для нагрева материала до необходимой температуры за отведенное время.Это может быть сделано с использованием теплосодержания материала, которое обычно выражается в киловатт-часах на тонну, веса обрабатываемого металла и временного цикла. После того, как это будет установлено, необходимо учесть другие факторы, такие как излучаемые потери в компоненте, потери в катушке и другие системные потери. Традиционно этот процесс включал длительные и сложные вычисления в сочетании с сочетанием практического опыта и эмпирической формулы. Современные методы используют анализ методом конечных элементов [4] и другие методы компьютерного моделирования, однако, как и в случае со всеми такими методами, по-прежнему требуется доскональное знание процесса индукционного нагрева.

    Выходная частота

    Второй важный параметр, который необходимо учитывать, - это выходная частота источника питания. Поскольку тепло преимущественно генерируется на поверхности компонента, важно выбрать частоту, которая обеспечивает максимальную практическую глубину проникновения в материал без риска потери тока. [5] Следует понимать, что, поскольку нагревается только оболочка, потребуется время, чтобы тепло проникло в центр компонента, и что, если слишком большая мощность приложена слишком быстро, можно расплавить поверхность компонента, оставляя ядро круто. Используя данные теплопроводности материала [6] и требования к однородности (физике), указанные заказчиком, относительно поперечного сечения ∆T, можно рассчитать или создать модель для определения необходимого времени нагрева. Во многих случаях время для достижения приемлемого ∆T будет превышать время, которое может быть достигнуто при нагревании компонентов по одному. Для облегчения нагрева нескольких компонентов при одновременной доставке отдельных компонентов оператору в требуемом временном цикле используется ряд решений по перемещению, включая конвейеры, линейные питатели, системы толкания и питатели с шагающими балками.

    Преимущества

    Управляемость процесса - в отличие от традиционной газовой печи, индукционная система не требует цикла предварительного нагрева или контролируемого отключения. Тепло доступно по запросу. В дополнение к преимуществам быстрой доступности в случае прерывания производства на последующих этапах, питание может быть отключено, что позволяет экономить энергию и сокращать масштабирование компонентов.

    • Энергоэффективность - Благодаря теплу, выделяемому внутри компонента, передача энергии чрезвычайно эффективна.Индукционный нагреватель нагревает только часть, а не атмосферу вокруг него.
    • Быстрый рост температуры - Высокая удельная мощность гарантирует, что компонент очень быстро нагревается. Снижается окалина, дефекты поверхности и нежелательные воздействия на металлургию поверхности.
    • Стабильность процесса - процесс индукционного нагрева обеспечивает чрезвычайно равномерное равномерное нагревание, что повышает точность поковки и может в крайних случаях уменьшить припуски на обработку после ковки и положительно сказаться на сроке службы штампа.

    Типы

    Обогрев конца стержня

    Нагрев конца прутка обычно используется там, где должна быть кована только часть прутка. Типичные области применения нагрева концов прутков:

    • Горячая высадка болтов
    • Стабилизаторы поперечной устойчивости
    • Горный инструмент

    В зависимости от требуемой пропускной способности, системы манипулирования могут варьироваться от простых двух- или трехпозиционных пневматических толкающих систем до шагающих балок и конвейеров.

    Нагрев заготовки

    В индукционном нагревателе заготовки нагревается вся заготовка или заготовка.Обычно для коротких заготовок или заготовок используется бункер или чаша, чтобы автоматически подавать заготовки в линию для прижимных роликов, тягачей с цепным приводом или, в некоторых случаях, пневматических толкателей. Затем заготовки проходят через змеевик одна за другой по рельсам с водяным охлаждением или через отверстие змеевика используются керамические вкладыши, которые уменьшают трение и предотвращают износ. Длина рулона зависит от требуемого времени выдержки, времени цикла на компонент и длины заготовки. В больших объемах работы с большим поперечным сечением нет ничего необычного в том, что 4 или 5 катушек последовательно соединяют, чтобы получить 5 м (16 футов) катушки или более.[8]

    Типовые детали, обрабатываемые поточным нагревом заготовок: [9]

    • Малые коленчатые валы
    • Распредвалы
    • Фитинги пневматические и гидравлические
    • Головки молотковые
    • Клапаны двигателя
    • Одноступенчатый

    Для длинных заготовок можно использовать однократный нагрев. В этом процессе используются аналогичные системы для нагрева концов прутков, за исключением того, что вся заготовка превращается в отдельные витки. Как и в случае нагрева концов стержня, количество витков зависит от требуемого ∆T и тепловых свойств нагреваемого материала.

    Типовые детали, обработанные однократным нагревом заготовок: [10]

    • Оси легковые
    • Распредвалы для судостроения

    Индукционная закалка - это форма термической обработки, при которой металлическая деталь нагревается индукционным нагревом, а затем закаляется. Закаленный металл претерпевает мартенситное превращение, повышая твердость и хрупкость детали. Индукционная закалка используется для выборочного упрочнения участков детали или сборки, не влияя на свойства детали в целом.[1]

    Процесс

    Индукционный нагрев - это процесс бесконтактного нагрева, в котором используется принцип электромагнитной индукции для выработки тепла внутри поверхностного слоя детали. Помещая проводящий материал в сильное переменное магнитное поле, электрический ток может протекать в стали, тем самым создавая тепло из-за потерь I2R в материале. В магнитных материалах из-за гистерезисных потерь выделяется дополнительное тепло ниже точки Кюри. Генерируемый ток протекает преимущественно в поверхностном слое, причем глубина этого слоя определяется частотой переменного поля, поверхностной плотностью мощности, проницаемостью материала, временем нагрева и диаметром стержня или толщиной материала.При закалке этого нагретого слоя в воде, масле или закалке на основе полимера поверхностный слой изменяется с образованием мартенситной структуры, которая тверже, чем основной металл. [2]

    Определение

    Широко используемый процесс поверхностного упрочнения стали. Компоненты нагреваются с помощью переменного магнитного поля до температуры в пределах или выше диапазона превращения с последующей немедленной закалкой. Сердцевина детали не подвергается воздействию обработки, и ее физические свойства аналогичны свойствам прутка, из которого она была изготовлена, в то время как твердость корпуса может находиться в диапазоне 37/58 HRC. Углеродистые и легированные стали с эквивалентным содержанием углерода в диапазоне 0,40 / 0,45% наиболее подходят для этого процесса [1].

    Источник высокочастотного электричества используется для пропускания большого переменного тока через катушку. Прохождение тока через эту катушку создает очень интенсивное и быстро меняющееся магнитное поле в пространстве внутри рабочей катушки. Нагреваемая деталь помещается в это интенсивное переменное магнитное поле, в котором внутри детали возникают вихревые токи, а сопротивление приводит к джоулева нагреву металла.

    Эта операция чаще всего используется для стальных сплавов. Многие механические детали, такие как валы, шестерни и пружины, перед поставкой подвергаются поверхностной обработке, чтобы улучшить износостойкость. Эффективность этих обработок зависит как от изменения свойств материалов поверхности, так и от введения остаточных напряжений. Среди этих обработок индукционная закалка - одна из наиболее широко используемых для повышения долговечности компонентов. Он определяет в заготовке прочный сердечник с остаточными напряжениями при растяжении и твердый поверхностный слой с напряжением сжатия, которые оказались очень эффективными для увеличения усталостной долговечности и износостойкости компонентов.[3]

    Низколегированные среднеуглеродистые стали с индукционной поверхностной закалкой широко используются для ответственных автомобильных и машинных применений, требующих высокой износостойкости. Износостойкость деталей, подвергнутых индукционной закалке, зависит от глубины закалки, а также величины и распределения остаточного напряжения сжатия в поверхностном слое. [2]

    История

    Основа всех систем индукционного нагрева была открыта в 1831 году Майклом Фарадеем. Фарадей доказал, что, наматывая две катушки провода вокруг общего магнитного сердечника, можно создать мгновенную ЭДС во второй обмотке, включая и выключая электрический ток в первой обмотке.Он также заметил, что если ток поддерживался постоянным, во второй обмотке не возникала ЭДС, и что этот ток протекал в противоположных направлениях в зависимости от того, увеличивался или уменьшался ток в цепи [4].

    Фарадей пришел к выводу, что электрический ток может создаваться изменяющимся магнитным полем. Поскольку не было физического соединения между первичной и вторичной обмотками, считалось, что ЭДС во вторичной катушке индуцирована, и так родился закон индукции Фарадея.После открытия эти принципы использовались в течение следующего столетия или около того в конструкции динамо-машин (электрических генераторов и электродвигателей, которые являются вариантами одного и того же) и в форме электрических трансформаторов. В этих приложениях любое тепло, выделяемое в электрических или магнитных цепях, считалось нежелательным. Инженеры пошли на многое и использовали многослойные сердечники и другие методы, чтобы минимизировать последствия. [4]

    В начале прошлого века эти принципы были исследованы как средство плавления стали, и был разработан двигатель-генератор, обеспечивающий мощность, необходимую для индукционной печи.После всеобщего принятия методологии плавки стали инженеры начали изучать другие возможности использования процесса. Уже было понятно, что глубина проникновения тока в сталь является функцией ее магнитной проницаемости, удельного сопротивления и частоты приложенного поля. Инженеры Midvale Steel и Ohio Crankshaft Company использовали эти знания для разработки первых систем индукционного нагрева с упрочнением поверхности с использованием двигателей-генераторов [5].

    Потребность в быстрых, легко автоматизированных системах привела к значительному прогрессу в понимании и использовании процесса индукционной закалки, и к концу 1950-х годов многие системы, в которых использовались двигатели-генераторы и триодные генераторы с термоэлектронной эмиссией, стали регулярно использоваться во многих отраслях промышленности.В современных установках индукционного нагрева используются новейшие полупроводниковые технологии и цифровые системы управления для развития диапазона мощностей от 1 кВт до многих мегаватт.

    Основные методы

    Закалка однократным выстрелом

    В однокомпонентных системах компонент удерживается статически или вращается в змеевике, и вся обрабатываемая область одновременно нагревается в течение заданного времени с последующей закалкой потоком или системой закалки каплей. Одиночный выстрел часто используется в тех случаях, когда никакой другой метод не позволяет достичь желаемого результата, например, при упрочнении плоской поверхности молотков, упрочнении кромок инструментов сложной формы или производстве малых шестерен.[6]

    В случае упрочнения вала дополнительным преимуществом метода однократной закалки является время производства по сравнению с методами упрочнения с постепенным поперечным перемещением. Кроме того, возможность использовать катушки, которые могут создавать продольный ток в компоненте, а не диаметральный поток, может быть преимуществом при определенной сложной геометрии.

    У метода одиночного выстрела есть недостатки. Конструирование змеевика может быть чрезвычайно сложным и трудоемким процессом. Часто требуется использование феррита или ламинированных загрузочных материалов, чтобы влиять на концентрацию магнитного поля в определенных областях, тем самым улучшая получаемый тепловой узор.Другой недостаток состоит в том, что требуется гораздо больше мощности из-за увеличенной площади нагреваемой поверхности по сравнению с подходом с поперечным расположением. [7]

    Поперечная закалка

    В системах поперечной закалки заготовка постепенно пропускается через индукционную катушку и используется последующий закалочный спрей или кольцо. Упрочнение траверсы широко используется при производстве таких компонентов вала, как полуоси, пальцы ковша экскаватора, компоненты рулевого управления, валы электроинструментов и приводные валы.Компонент подается через индуктор кольцевого типа, который обычно имеет один виток. Ширина поворота определяется скоростью траверсы, доступной мощностью и частотой генератора. Это создает движущуюся полосу тепла, которая при закалке создает твердый поверхностный слой. Закалочное кольцо может быть либо составной частью следующей конструкции, либо их комбинацией в зависимости от требований применения. Изменяя скорость и мощность, можно создать вал, закаленный по всей длине или только на определенных участках, а также закалку валов со ступенями по диаметру или шлицами.При закалке круглых валов нормально вращать деталь во время процесса, чтобы гарантировать удаление любых отклонений из-за соосности спирали и детали.

    Методы поперечного перемещения

    также используются при производстве кромочных элементов, таких как ножи для бумаги, ножи для кожи, нижние ножи газонокосилок и ножовочные полотна. В этих типах применений обычно используется шпилька или катушка с поперечным потоком, которая находится над краем компонента. Компонент продвигается через змеевик и последующую закалку распылением, состоящую из сопел или просверленных блоков.

    Многие методы используются для обеспечения поступательного движения через катушку, и используются как вертикальные, так и горизонтальные системы. Обычно в них используются цифровой энкодер и программируемый логический контроллер для позиционного управления, переключения, мониторинга и настройки. Во всех случаях необходимо тщательно контролировать и согласовывать скорость перемещения, поскольку изменение скорости будет влиять на глубину твердости и достигаемое значение твердости.

    Оборудование

    Требуемая мощность

    Источники питания для индукционной закалки различаются по мощности от нескольких киловатт до сотен киловатт в зависимости от размера нагреваемого компонента и используемого метода производства i. е. однократная закалка, поперечная закалка или закалка под флюсом.

    Для выбора правильного источника питания необходимо сначала рассчитать площадь поверхности нагреваемого компонента. Как только это будет установлено, можно использовать различные методы для расчета необходимой плотности мощности, времени нагрева и рабочей частоты генератора. Традиционно это было сделано с использованием серии графиков, сложных эмпирических расчетов и опыта. Современные методы, как правило, используют анализ методом конечных элементов и автоматизированные производственные технологии, однако, как и в случае со всеми такими методами, по-прежнему требуется доскональное знание процесса индукционного нагрева.

    Для однократных применений необходимо рассчитать общую обогреваемую площадь. В случае упрочнения поперечным сечением длина окружности детали умножается на ширину лицевой поверхности бухты. При выборе ширины лицевой поверхности катушки необходимо проявлять осторожность, чтобы было практично построить катушку выбранной ширины и чтобы она работала с мощностью, необходимой для применения.

    Частота

    Системы индукционного нагрева для закалки доступны в различных рабочих частотах, обычно от 1 кГц до 400 кГц.Доступны более высокие и более низкие частоты, но обычно они используются для специализированных приложений. Зависимость между рабочей частотой и глубиной проникновения тока и, следовательно, глубиной твердости обратно пропорциональна. т.е. чем ниже частота, тем глубже корпус.

    Глубина корпуса [мм] Диаметр стержня [мм] Частота [кГц]
    0,8 - 1,5 от 5 до 25 от 200 до 400
    1.5 до 3,0 от 10 до 50 от 10 до 100
    > 50 от 3 до 10
    3,0 - 10,0 от 20 до 50 от 3 до 10
    от 50 до 100 от 1 до 3
    > 100 1
    Примеры частот для различной глубины корпуса и диаметра материала

    Приведенная выше таблица является чисто иллюстративной, хорошие результаты могут быть получены за пределами этих диапазонов путем балансировки плотностей мощности, частоты и других практических соображений, включая стоимость, которая может повлиять на окончательный выбор, время нагрева и ширину катушки. Так же, как плотность мощности и частота, время нагрева материала будет влиять на глубину, на которую тепло будет течь за счет теплопроводности. Время в катушке может зависеть от скорости перемещения и ширины катушки, однако это также будет влиять на общую потребляемую мощность или пропускную способность оборудования.

    Из приведенной выше таблицы видно, что выбор правильного оборудования для любого приложения может быть чрезвычайно сложным, поскольку для получения определенного результата можно использовать более одной комбинации мощности, частоты и скорости.Однако на практике многие варианты сразу становятся очевидными, исходя из предыдущего опыта и практичности.


    Мама, посмотри, что еще я нашла!


    Мудрость моего отца: «Человеку нужно больше, чтобы уйти от битвы, чем остаться и сражаться».

    эффективных конструкций индукционного нагрева - Технические статьи

    Сковорода, разрезанная пополам, стоит на варочной поверхности, в ее центре осторожно разбито яйцо. Половина на сковороде имеет идеально приготовленную, блестящую белизну, а оставшаяся половина - прозрачная и сырая. Это мощный имидж, который со всей очевидностью демонстрирует, насколько эффективнее индукционные плиты по сравнению с альтернативными технологиями приготовления пищи. Сообщение: индукционный нагрев направляет энергию туда, где она необходима.

    Полупроводниковая промышленность отреагировала на спрос на приборы для индукционного нагрева путем непрерывной настройки и улучшения технологии переключения, необходимой для ее оптимальной реализации.Таким образом, индукционная технология обычно используется в рисоварках, вспенивателях молока и плитах.

    Использование индукционного нагрева в системах отопления

    Принципы обычного трансформатора составляют основу приложений индукционного нагрева. Однако, в то время как трансформатор индуцирует ток во вторичной катушке от первичной катушки, индукционный нагреватель использует первичную катушку для индукции тока в самой посуде для приготовления пищи. Это гарантирует, что результирующий эффект нагрева будет сконцентрирован именно там, где это необходимо.Именно вихревые токи индуцируются в материале посуды для приготовления пищи, что приводит к тепловому эффекту, известному как джоулев нагрев. Высокое сопротивление обеспечивают сосуды, изготовленные из магнитных материалов, таких как нержавеющая сталь и железо, тогда как немагнитные материалы, такие как алюминий и медь, обеспечивают меньшее сопротивление.

    Из-за используемых высоких частот ток в первичной катушке протекает в основном по поверхности проводника, и это свойство известно как скин-эффект. В змеевиках индукционного нагрева используется особый тип медной проволоки, известной как литц-проволока, которая состоит из множества тонких отдельных жил.Это приводит к увеличению площади поверхности катушки, тем самым уменьшая сопротивление переменному току.

    Выбор топологии и их функции

    Существует несколько подходов к выбору топологии, но из-за ценового давления на многих рынках, на которые ориентированы эти приложения, наиболее распространенным выбором является схема одностороннего параллельного резонанса (SEPR) (рис. 1). В этой топологии программного переключения используется резонансная сеть резервуаров, состоящая из конденсатора Cr и литц-катушки Lr.БТИЗ, работающий в условиях переключения при нулевом напряжении (ZVS), вместе с параллельным диодом завершают конструкцию. Вместо того, чтобы реализовывать дискретный подход, диод обычно интегрируется в IGBT, причем характеристики диода оптимизируются в соответствии с потребностями этого типа схемы. Частоты переключения 20–30 кГц гарантируют, что любой шум выходит за пределы слышимого диапазона, что делает эту схему подходящей для магнитной посуды. Более высокие частоты также могут использоваться как часть функции плавного пуска.

    Рисунок 1: Несимметричный параллельный резонансный контур (SEPR) обычно используется для цепей с резонансным напряжением.

    Работа цепи резонанса напряжения разбита на четыре периода времени (рисунок 3) и применима для случая, когда процесс запуска был завершен (т. е. Cr полностью заряжен):

    1. T1 - Цикл начинается с включения Q1, позволяя току течь от Cm через Lr и Q1 и заставляя текущий ток линейно увеличиваться, пока не достигнет желаемого уровня.В это время напряжение на Cr ограничивается напряжением на Cm.

    2. T2 - Следующий Q1 отключается, в результате чего Lr и Cr входят в резонанс. Достигнутое пиковое резонансное напряжение увеличивается пропорционально времени включения T1.

    3. T3 - Резонансный ток изменяет направление, в результате чего напряжение над Cr уменьшается.

    4. T4 - Теперь меняется полярность напряжения на Cr.Когда оно превышает напряжение на Cm, ток начинает течь через диод, возвращая полярность и напряжение Cr к значению Cm.

    Рис. 2: Четыре фазы работы в конструкции с резонансным напряжением SEPR.

    Номинал IGBT будет зависеть от пика напряжения, который видит Q1, который для источников питания 100 В переменного тока потребует номинального значения VCES от 900 до 1200 В или от 1350 до 1800 В для источников питания 220 В переменного тока.

    По мере увеличения требований к мощности обычно используется подход полумостового токового резонанса с использованием двух IGBT со встроенными диодами (рисунок 3). Такие конструкции могут также поддерживать использование «полностью из металла», где частота переключения от 80 до 100 кГц может даже поддерживать использование немагнитных посуды для приготовления пищи. Резонансный контур выполнен в виде последовательной конструкции LC или LCR.

    Рисунок 3: Полумостовая схема индукционного нагревателя с токово-резонансной последовательностью LC.

    Работа этой схемы также может быть описана в четыре этапа (рисунок 4) после завершения процесса запуска следующим образом:

    1. T1 - Включен верхний переключатель Q1, в результате чего ток, протекающий от конденсатора Cm, течет в цепь резонансного тока Cr-Lr.

    2. T2 - Переключатель Q1 выключается, оставляя Cr заряжаться из-за тока, протекающего от Lr через диод нижнего переключателя.

    3. T3 - Переключатель Q2 включен, позволяя резонансному току течь от Cr через Q2 в Lr. В этот момент VCE Q2 ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, тем самым активируя ZVS.

    4. T4 - Переключатель Q2 выключен, позволяя свободному току течь от Lr через Cr, диод параллельно Q1 и Cm. В этот момент VCE Q1 аналогичным образом ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, обеспечивая ZVS для следующей фазы, T1.

    Рис. 4. Четыре фазы работы полумостовой токово-резонансной конструкции.

    В результате, пиковое напряжение ограничивается суммой пикового входного напряжения переменного тока, что позволяет устанавливать IGBT с VCES от 600 до 650 В для входов 220 В переменного тока. Более высокие токи не позволяют использовать эту конструкцию с входами 100 В переменного тока.

    Выбор подходящих IBGT для использования в устройствах индукционного нагрева

    Очевидно, что правильное понимание напряжений, генерируемых на VCES, является критическим фактором при выборе IGBT. Напряжение управления затвором, VGES, также требует проверки. Обычно он работает при 18 В для уменьшения потерь мощности в IGBT. Однако колебания в электроснабжении на многих рынках, иногда до 20%, означают, что проектировщикам необходимо обеспечить, чтобы в таблице данных был указан достаточный запас для этих параметров. Тепловые параметры, такие как Rth (j-c), дают представление о требуемой концепции охлаждения, в то время как следует проводить испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС), особенно на отключение при более низких частотах испытаний.

    Другим важным аспектом для рассмотрения является рейтинг IC (sat), параметр, который важен во время токов короткого замыкания, протекающих для заряда Cr при начальном включении питания, пока его напряжение не будет соответствовать напряжению на Cm. Наконец, следует проверить максимально допустимый ток коллектора VCE в зоне безопасной эксплуатации с прямым смещением (FBSOA) для различных значений длительности импульса.

    Punch-through (PT) IGBT - это предпочтительное устройство в таких приложениях, поскольку они поддерживают более высокие частоты переключения, чем ранее использовавшиеся типы без PT. Последние достижения позволили уменьшить толщину слоя коллектора P для создания структур, известных как IGBT с ограничителем поля (FS). Это позволяет создать слой N для включения обратнопроводящего (RC) основного диода, что приводит к RC-IGBT. Благодаря пониженному хвостовому току они хорошо подходят для схем софт-коммутации. Последний RC-IGBT от Toshiba, GT20N135SRA, представляет собой новое поколение устройств с поддержкой 20 А при 100 ° C и 1350 В. Это идеальное решение для индукционного нагрева 220 В переменного тока для приборов средней мощности мощностью 2200 Вт.

    По сравнению с устройствами предыдущего поколения, ток короткого замыкания IC (sat) ограничен примерно 150 А при 100 ° C. Во время фазы запуска схемы, когда Cr заряжается, это помогает снизить ток насыщения коллектора и подавить колебания напряжения (рисунок 5). Более широкий FBSOA также означает, что могут протекать более высокие токи, но это должно быть сбалансировано с учетом того, что некоторые потери преобразуются в тепло. GT20N135SRA имеет максимальное значение Rth (j-c) 0,48 ° C / Вт, поэтому, если предположить, что IGBT должен рассеивать 35 Вт в реализации устройства, температура корпуса будет примерно на 6 ° C ниже, чем у устройств предыдущего поколения (GT40RR21 - 0.65 ° C / Вт).

    Рисунок 5: Насыщение коллектора короткого замыкания, когда Cr не заряжен, значительно улучшено в GT20N135SRA (справа) по сравнению с IGBT предыдущего поколения (слева) и приводит к уменьшению колебаний (красный кружок)

    Улучшенный слой N также привел к снижению прямого напряжения VF на 0,5 В по сравнению с устройствами предыдущего поколения. При заданном типичном значении 1,75 В при 25 ° C это снижает потери и повышает эффективность.Операция выключения IGBT может затруднить соответствие стандарту CISPR, требуя резистора в тракте затвора для снижения скорости переключения. Однако это приводит к увеличению потерь. В том же настольном приложении с GT20N135SRA теперь достигается запас примерно на 10 дБ на частоте 30 МГц без такого резистора, что обеспечивает лучший компромисс между излучаемыми излучениями и рассеиваемой мощностью (рисунок 6).

    Рис. 6. Улучшенное отключение приводит к увеличению запаса по CISPR на 10 дБ на 30 МГц для того же устройства.

    Сводка

    Хотя индукционные нагревательные приборы обеспечивают большую эффективность и лучший контроль по сравнению со многими альтернативными технологиями, ответственность за их реализацию ложится на инженера-конструктора. Полупроводниковая промышленность отреагировала на это коммутационными устройствами IGBT, которые на протяжении нескольких поколений продолжали улучшать характеристики, критически важные для оптимальной производительности, от рассеивания тепла и электромагнитной совместимости до характеристик напряжения и тока, а также улучшенных обратнопроводящих корпусных диодов.

    GT20N135SRA, последнее поколение RC-IGBT от Toshiba, упрощает вывод на рынок продуктов, которые проходят испытания на излучение, а также являются более эффективными. Будучи оптимизированными для приложений с резонансным током 220 В переменного тока, будущие продукты будут расширяться, чтобы покрыть более высокие потребности в токе для больших кухонных сосудов и более высокие напряжения, возникающие в приборах на 100 В переменного тока.

    Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

    Индукционный нагреватель Diy, Производители индукционного нагревателя Diy

    Home Промышленные нагреватели Индукционный нагреватель своими руками


    Технические характеристики

    Тип Детали электрического водонагревателя
    Номер модели W1245
    Фирменное наименование Никсон
    Место происхождения Гуандун, Китай (материк)
    Напряжение (В) 100–380 В
    Цена FOB US $ 2 - 6 / Штука
    Возможности поставки 50000 шт / штук в месяц
    Диаметр трубки 8 мм
    Вт 1000-8000 Вт
    Материал трубки Нержавеющая сталь
    Толщина стенки трубы 0. 42 мм

    Дополнительная информация

    Мин. Кол-во для заказа 10 шт. / Шт.
    Порт ZHAOQING OR GUANGZHOU
    Условия оплаты аккредитив, D / A, D / P, T / T, Western Union, MoneyGram
    Срок поставки 10-25 ДНЕЙ в зависимости от количества
    Детали упаковки 1шт / полиэтиленовый пакет, затем в картонной упаковке или по требованию заказчика

    Мы - известный производитель, экспортер и поставщик высококачественного индукционного нагревателя Diy из Гуандуна, Китай.Высококачественный материал 304 / 316L / 321 / медь / инколой используется для изготовления трубок диаметром от 6,5 до 10 мм и толщиной 0,42 мм. Проволока термостойкости изготавливается в соответствии с требованиями заказчика. Оплата производится через / C, D / A, D / P, T / T, Western Union, Money Gram. Гарантируем своевременную доставку с оптимальными вариантами упаковки.


    Информация о продукте

    Материал трубки 304 / 316L / 321 / медь / инколой
    Диаметр трубки 6.5-10мм
    Толщина стенки трубы 0,42 мм
    Вт Индивидуальные
    Напряжение 100–380 В
    Размер Индивидуальные
    Гарантия Три года
    Тест на высокий взрыв 1500 В / 2 мА / 1 с
    Сопротивление изоляции 100 МОм мин.
    Ток утечки 0.5 мА макс
    Обработка поверхности Электролит / полировка / черный отжиг или по запросу заказчика
    Гидравлические испытания 8 кг
    Материал фланца Нержавеющая сталь / Медь
    Техника приварки фланцев Никель / аргонная дуговая пайка


    Ищете "Индукционный нагреватель своими руками"?


    VapCap DIY Индукционный нагрев: биты и штук

    Автоматический выбор входной мощности .

    «Автоматическая» версия
    « Альтернативный выключатель ВКЛ / ВЫКЛ для моделей IH с батарейным питанием» мод.

    Все, что для этого нужно, - это реле Double Pole -Double Throw ** 12 В постоянного тока, номинальное напряжение 10 A или 12 A
    и два диода: 1x 1N4148 и 1x 1N4001 .


    -------------------------------------------------- ------------------------------------
    **
    Double Pole
    означает, что реле может Включите / выключите две отдельные и изолированные друг от друга линии / пути, как два разных переключателя.

    Double Throw означает, что каждый из этих «переключателей» имеет 3 контакта
    вместо двух классических.

    Средний контакт - " дворник ", подвижный контакт реле.
    Один из двух оставшихся контактов - это контакт реле, на который опирается стеклоочиститель
    (таким образом, соединяясь), пока реле не активировано.
    Это называется « нормально замкнутый » / NC (потому что он замыкает цепь).

    Другой называется « Normally Open » / NO
    , и стеклоочиститель закорачивает / соединяется с этим контактом после активации реле.
    На схеме внутри серого прямоугольника (реле DPDT):
    Обозначены как 1 и 2 - это контакты входного питания реле (+ 12 В постоянного тока и заземление)

    C1 - дворник выключателя №1.
    Он находится на контакте C2 (NC), в то время как в действительности неактивен
    , и как только реле активируется, стеклоочиститель C1 контактирует с C3 (который является NO).

    То же самое с «переключателем №2» и его контактами: C4 (стеклоочиститель), C5 (NC) и C6 (NO).
    ------------------------------------------------- ------------------------------------------
    Как работает схема:

    Если зарядное устройство не подключено, реле остается неактивным.
    Итак, контакты остаются такими, как на схеме.
    Начиная с BMS (как источник питания) из P + (как ВЫХОД) , мощность
    достигает точек C4 и C3 .

    C3 (NO) является «тупиком» / «слепой точкой», так как не подключен ни к какой схеме.

    От C4 питание переходит к C5 (нормально замкнутый контакт реле), а оттуда к переключателю ВКЛ / ВЫКЛ ,
    , позволяющему нам включать или выключать устройство IH.

    Но в случае подключения зарядного устройства Li-ion Cell, мощность
    достигает входа питания №1 реле, и реле немедленно активируется.

    Стеклоочиститель C1 перемещается с C2 на C3 ,
    , также как и дворник C4 перемещается с C5 на C6 .

    C4 , который питал переключатель MOSFET через контакт C5 , теперь
    контактирует с «слепой точкой» C6 контакт.
    Переключатель MOSFET, а также драйвер ZVS IH фактически отменены
    - «выброшены» из линии питания.
    Их больше нельзя запитать.

    Стеклоочиститель C1 , который подключен к + 12,6 В постоянного тока зарядного устройства , теперь подключается к C3 ,
    , который подключается к P + (как INPUT) BMS , таким образом заряжая батареи.
    ------------------------------------------------- ---------------------------------------
    Диод 1N4001 предназначен для сброса 12.6 В постоянного тока от литий-ионного зарядного устройства до ~ 11,8 В постоянного тока ,
    , таким образом защищая катушку реле от перегрева во время зарядки литий-ионных элементов.

    Внимание:
    Линия электропитания от зарядного устройства до BMS должна быть 12,6 В постоянного тока , поэтому C1 должен быть
    подключен к розетке зарядного устройства постоянного тока перед диодом 1N4001 -
    , как показано на схеме
    .

    1N4148 - это высокоскоростной диод, защищающий зарядное устройство от
    индуктивных токов отдачи от катушки реле.

    Дополнительно : Резистор номиналом 1K ,
    также может быть подключен последовательно с диодом 1N4148 ,
    для принятия нагрузки «индуктивного тока кикбака» и превращения ее в тепло
    ,
    в противном случае эта работа выполняется катушкой реле, которая, конечно, также имеет сопротивление.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *