Индукционный нагреватель

Преимущества и недостатки прибора

“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.

Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.

Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.

Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен

Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.

Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.

Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.

Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.

Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.

Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.

Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока.

Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность

При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв

Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.

Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.

В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают.

Принцип работы индукционного нагревателя

Основной элемент индукционного нагревателя — спиральная деталь

Когда переменный электрический ток протекает по спирали дросселя, вокруг него формируется электромагнитное поле. При помещении в середину катушки сердечника из металла, обладающего магнитными свойствами, его температура повышается. Это индукционный нагрев – явление, возникающее под действием вихревых токов. Наблюдается оно только при питании дросселя переменным электротоком, обладающим достаточной частотой изменений знака и направления. Когда на индуктивную деталь поступает постоянный ток, изменения температуры сердечника не происходит.

На этом принципе основано функционирование индуктора для нагрева заготовок. Основным компонентом агрегата в большинстве случаев является спиральная конфигурация из металла. В плитах для приготовления пищи в этой роли задействован уплощенный элемент, находящийся на малом расстоянии от варочной панели. В отопительном котле роль индуктора выполняет трубка из стали, наполненная теплоносителем (его функцию выполняет жидкость).

Важными составляющими рассматриваемого агрегата являются генератор переменного тока и нагревательный элемент. Первый применяют для получения питания достаточно высокой частоты из типовой квартирной электросети в 50 Гц. Второй представляет собой конструкцию из металла, способную к поглощению теплоты при нахождении в полевом пространстве. Генератор направляет на индуктор (спиральный элемент) электроток, приведенный к нужным параметрам. При этом через катушку идет поток заряженных частиц, создающий поле. Металл, помещенный в зону его действия, разогревается под действием токов Фуке без прямого соприкосновения с индуктором. Для подогрева воды в таком агрегате необходимо наличие ее контакта с нагревательным элементом. Самым простым примером такой конструкции будет труба из металла, по которой проходит водный поток. В процессе жидкость охлаждает стенки, что продлевает срок службы конструкции.

Постепенные инструкции по сборке устройства

Для создания индукционного нагревателя из микроволновки вам потребуются следующие материалы и инструменты:

• Микроволновка. Выберите старую или ненужную микроволновку, которую вы готовы использовать в качестве основы для индукционного нагревателя.
• Никхромовая проволока. Тонкая никхромовая проволока будет использоваться для создания индукционной катушки.
• Деревянная или пластиковая основа. Это нужно для создания базы для катушки и электронных компонентов.
• Электронные компоненты. Вам также понадобятся конденсаторы, диоды и другие компоненты для подключения и управления индукционным нагревателем.
• Инструменты. Для сборки вам потребуются паяльник, проводники, пинцеты и другие инструменты.

Шаг 1: Разберите микроволновку и удалите все ненужные детали, оставив только основу с магнетроном.

Шаг 2: Создайте индукционную катушку, обмотав никхромовую проволоку вокруг деревянной или пластиковой основы. Учтите, что количество витков и размеры катушки могут варьироваться в зависимости от ваших потребностей.

Шаг 3: Подключите индукционную катушку к электронным компонентам, используя проводники и паяльник. Обратитесь к схеме подключения для правильного подключения.

Шаг 4: Установите электронные компоненты на базу и закрепите их с помощью паяльника, проводников и пинцетов. Убедитесь, чтобы ничего не коротило и все компоненты были правильно закреплены.

Шаг 5: Проверьте собранное устройство на наличие ошибок и дефектов. Убедитесь, что все соединения правильно подключены и никакие провода не пересекаются.

Шаг 6: Соберите микроволновку обратно, установив все детали на свои места. Убедитесь в правильности сборки и крепления всех компонентов.

Шаг 7: Подключите устройство к источнику питания и проверьте его работоспособность. Убедитесь, что индукционный нагреватель нагревает предметы, помещенные внутрь.

Шаг 8: Внимательно следите за температурой устройства во время работы, чтобы избежать перегрева или повреждений. При необходимости произведите регулировку мощности и температуры.

Шаг 9: Воспользуйтесь вашим новым индукционным нагревателем для различных задач, таких как плавление металла, нагрев воды или приготовление пищи.

Создание индукционного нагревателя из микроволновки может быть сложной задачей, поэтому будьте внимательны и при необходимости проконсультируйтесь с профессионалом.

Что собой представляет индукционное отопление

В основе работы лежит явление электромагнитной индукции. Внутри котла создаётся электромагнитное поле, которое нагревает сердечник из ферромагнетика. Он-то и отдаёт тепло воде в системе вместо привычного ТЭНа.

Когда продавцы и производители ВИНов (вихревых индукционных нагревателей) говорят о его экономичности, имеют в виду скорость нагревания элемента и передача тепла в систему.

Если ТЭН нагреет воду в системе отопления в лучшем случае через 20, а то и 30—40 минут, то индукционный элемент на 10—15 минут быстрее.

Важно! В индукционном отоплении выбор теплоносителя довольно широк: это может быть не только вода, но и масло, этиленгликоль и любой антифриз

Принцип работы и устройство индукционного электрокотла

Подобны трансформатору.Генератор индукционного тока состоит из первичной и вторичной короткозамкнутых обмоток. Первичная обмотка превращает электрическую энергию в вихревой ток, а вторичная обмотка служит корпусом индуктора.

Ещё проще объяснит работу устройства индукционного нагревателя следующий пример:

1. На трубу из диэлектрического материала (непроводящего электроток) наматывается катушка.
2. Внутрь помещается сердечник из мартенситной или ферритной стали (ферромагнетик).
3. Катушка под воздействием электричества создаёт магнитное поле.
4. Магнитное поле нагревает сердечник (до 750 °С).
5. Сердечник нагревает воду, проходящую через трубу.

Справка. Несмотря на то, что индукционный котёл может нагреть быстро большое количество теплоносителя, а явление индукции само создаёт конвекционное движение носителя в системе, чтобы без проблем отопить двухэтажный дом, нужно поставить в систему насос.

Чаще всего индукционный котёл представляет собой довольно компактный, не слишком высокий (40 см), но увесистый (до 23—30 кг) широкий баллон-трубу. Поэтому, чтобы он не обрушился, его ставят на прочные дополнительные крепления. Иногда для усиления эффекта используют спаянную секцию из нескольких таких баллонообразных труб-котлов.

Фото 1. Индукционный котёл, подключенный к отопительному контуру. Представляет из себя баллон небольшого размера.

Реже встречаются конструкции в форме шкафчика.

Но в любом случае индукционный котёл состоит из:

1. Корпуса, состоящего из диэлектрического металла.
2. Электроизоляционного слоя.
3. Сердечника из ферромагнита (толщина до 7 мм).
4. Температурного датчика в корпусе котла.
5. Входного и выходного патрубков соединения с системой труб и радиаторов.
6. Автовыключателей (в пульте управления).
7. Терморегулятора (электроника в пульте управления).

А вот так может выглядеть система отопления, где:

• Насосдля циркуляции теплоносителя.
• Отопительные батареи.
• Индукционный котёл.
• Мембранный расширительный бак (для регулировки давления).
• Шкаф пульта управления.
• Запорный шаровой кран.

Внимание! Индукционный котёл годится только для закрытого контура отопления

Схема индукционного простого нагревателя мощностью 1600 Вт

Представленную схему следует рассматривать, скорее, как экспериментальный вариант. Тем не менее, этот вариант является вполне работоспособным. Главные преимущества схемы:

• относительная простота,
• доступность деталей,
• лёгкость сборки.

Схема индукционного нагревателя (картинка ниже) работает по принципу «двойного полумоста», дополненного четырьмя силовыми транзисторами с изолированным затвором из серии IGBT (STGW30NC60W). Транзисторы управляются посредством микросхемы IR2153 (самостоятельно тактируемый полумостовой драйвер).

НАГРЕВАТЕЛИ

Схематически представленный упрощённый индукционный нагреватель малой мощности, конструкция которого допускает применение в условиях частных хозяйств

Двойной полумост способен обеспечить ту же мощность, что и полный мост, но тактируемый полумостовой драйвер затвора проще в исполнении и, соответственно, в применении. Мощный двойной диод типа STTH200L06TV1 (2x 120A) работает как схема антипараллельных диодов.

Гораздо меньших по мощности диодов (30А) будет вполне достаточно. Если предполагается использовать транзисторы серии IGBT со встроенными диодами (например, STGW30NC60WD), от этого варианта вполне можно отказаться.

Рабочая частота резонанса настраивается с помощью потенциометра. Наличие резонанса определяется по наиболее высокой яркости светодиодов.

ТРАНЗИСТОР IGBT

Электронные компоненты простого индукционного нагревателя, создаваемого своими руками: 1 — Мощный двойной диод типа STTH200L06TV1; 2 – транзистор со встроенными диодами тип STGW30NC60WD

ДИОДЫ STTH

Конечно, всегда остаётся возможность построения более сложного драйвера. Вообще, оптимальным видится решение использовать автоматическую настройку. Таковая, как правило, используется в схемах профессиональных индукционных нагревателей, но текущая схема, в случае такой модернизации, явно утрачивает фактор простоты.

Регулировка частоты, катушка индуктивности, мощность

Схемой индукционного нагревателя предусматривается регулировка частоты в диапазоне, примерно, 110 — 210 кГц. Однако схема управления требует вспомогательного напряжения 14-15В, получаемого от небольшого адаптера (коммутатор допускает коммутируемое исполнение или обычное).

Выход схемы индукционного нагревателя подключается к рабочей цепи катушки через согласующий дроссель L1 и трансформатор изолирующего действия. Дроссель имеет 4 витка провода на сердечнике диаметром 23 см, изолирующий трансформатор состоит из 12 витков двухжильного кабеля, намотанного на сердечнике диаметром 14 см.

Выходная мощность индукционного нагревателя  с указанными параметрами составляет около 1600 Вт. Между тем не исключаются возможности наращивания мощности до более высоких значений.

КОНДЕНСАТОРЫ

Экспериментальная конструкция индукционного нагревателя, изготовленная своими руками в домашних условиях. Эффективность устройства достаточно высокая, несмотря на малую мощность

Рабочая катушка индукционного нагревателя изготовлена из проволоки диаметром 3,3 мм. Лучшим материалом исполнения катушки видится медная труба, для которой допускается применить простую систему водяного охлаждения. Катушка индуктивности имеет:

• 6 витков намотки,
• диаметр 24 мм,
• высоту 23 мм.

Для этого элемента схемы характерным явлением видится существенный нагрев по мере работы установки в активном режиме. Этот момент следует учитывать, выбирая материал для изготовления.

Модуль резонансного конденсатора

Резонансный конденсатор сделан в виде батареи небольших конденсаторов (модуль собран из 23 малых конденсаторов). Общая ёмкость батареи равна 2,3 мкФ. В конструкции допускается использование конденсаторов ёмкостью 100 нФ (~ 275В, полипропилен МКП, класс X2).

Этот тип конденсаторов не предназначен для таких целей, как применение в схеме индукционного нагревателя. Однако, как показала практика, отмеченный тип элементов ёмкости вполне удовлетворяет работой на резонансной частоте 160 кГц. Рекомендуется использовать ЭМИ фильтр.

ЭМИ ФИЛЬТРЫ

Фильтр электромагнитного излучения. Примерно такой рекомендуется использовать в конструкции индукционного нагревателя с целью минимизации помех

Регулируемый трансформатор допускается заменить схемой «мягкого» старта. Например, можно рекомендовать прибегнуть к использованию схемы простого ограничителя тока:

• нагреватели,
• галогенные лампы,
• другие приборы,

мощностью около 1 кВт, подключаемые последовательно с индукционным нагревателем при первом включении.

Порядок работы и техническое обслуживание.

4.1. Магнитную плиту прямоугольную расконсервировать, ознакомиться с паспортом на изделие.

4.2. Разместить плиту магнитную на столе станка или на верстаке.

4.3. При необходимости, поверхность плиты магнитной может быть перешлифована в соответствии с производственными требованиями

4.4. После проверки правильности крепления можно перейти к работе на станке.

4.5. Заготовку из ферромагнитного материала разместить на плите в требуемом положении и повернуть рычаг на 180 градусов. Проверить надежность крепления. После этого можно переходить к обработке заготовки.

4.6. Стружку на магнитной плите, образующуюся при обработке заготовки можно удалить щеткой-сметкой после поворота рукоятки на 180 градусов, и после обратно зафиксировать заготовку, повернув рукоятку плиты.

4.7. По окончании работ повернуть рукоятку и снять заготовку с магнитной плиты.

4.8. Недопустимо воздействие ударной нагрузки на заготовку, закрепленную на магнитной плите, т.к. это приводит к снижению намагниченности отдельных магнитных элементовмагнитной плиты и соответственно к снижению сил притяжения плиты в целом.

4.9. При возникновении грубых забоин на зеркале рабочей поверхности магнитной плиты и вследствие этого, снижения точностных характеристик базирования заготовки, допускается перешлифовка рабочего зеркала плиты магнитной.

4.10. Удельная сила притяжения проверяется испытательным образцом Ø 50 мм и высота 20 мм на расстоянии более 40 мм от всех краев зеркала рабочей поверхности плиты. Допускается в 10% контрольных точек, измеренных по диагонали плиты с шагом 10 мм,

снижения силы притяжения не менее 1,0 кгс/см2.

4.11. При перешлифовке зеркала рабочей поверхности плиты допускается снятие общего припуска не более 5,0 мм. В состоянии поставки зеркало рабочей поверхности плиты и основание предварительно шлифованы. Допуск на шлифовку согласно ТУ 2-024-2773-82 не более 1,5 мм. Окончательная шлифовка производится потребителем на собственном станке.

Этапы сборки нагревателя

Изготовить простейший индукционный нагреватель металла своими руками не составит особого труда. Для такой работы потребуются следующие инструменты:

1. Радиоэлементы.
2. Мини-дрель.
3. Текстолитовые платы.
4. Паяльник и припой.
5. Химические реагенты для пайки.
6. Термопаста.

Для изготовления катушки, которая используется для излучения переменного магнитного поля, потребуется подготовить отрезок медной трубки с длиной 800 миллиметров и диаметром 8 миллиметров.

Из используемых компонентов самыми дорогими являются мощные силовые транзисторы, которых необходимо установить по меньшей мере два. Для такой работы подойдут IRFP 150, IRFP260 или IRFP460.

Изготовить колебательный контур водонагревателя можно при помощи керамических конденсаторов напряжением в 1600 Вольт и ёмкостью 0,1 mF. Для образования в катушке переменного тока с высокой мощностью потребуется использовать не менее 7 таких конденсаторов на 12 В.

В процессе работы полевые транзисторы могут сильно нагреваться. Без использования качественных алюминиевых радиаторов они расплавятся буквально через несколько секунд после подачи напряжения на трансформатор. Теплоотводы и радиаторы ставят на транзисторы через термопасту, в противном случае эффективность охлаждения будет не слишком высока.

Диоды для индукционных вин нагревателей используют ультрабыстрого действия. Лучше всего для такой схемы подходят модели HER 307, UF 4700, MUR 460.

Также потребуется приобрести два резистора емкостью 10 кОм и мощностью приблизительно 0,25 Вт, один резистор мощностью 2 Ватт ёмкостью 440 Ом. Понадобится использовать два стабилитрона с напряжением в 15 Вольт. Оптимальная их мощность — не меньше 2 Ватт. К силовым проводам, которые подводят напряжение к катушке, устанавливают стандартный дроссель.

Электроснабжение нагревателя выполняется за счет блока питания с напряжением 12-40 Вольт и мощностью не более 500 Вт. Можно использовать автомобильные аккумуляторы или блок питания от старого компьютера.

Из медной трубы по имеющемуся шаблону выполняется спираль с диаметром около 4 сантиметров. Она должна иметь не менее 7 витков, которые не соприкасаются друг с другом. На конце второй трубки приваривают ферромагнитные крепежные кольца, которые потребуются для подключения транзисторов к радиатору.

Печатную плату изготавливают по схеме, которая позволяет реализовать преобразование стандартного тока в мощный и высокочастотный. При больших амплитудах напряжения изготовленный самостоятельно нагреватель будет стабильно работать, потребляя минимум электроэнергии и обеспечивая качественный нагрев. Конденсаторы устанавливаются на печатной плате параллельно, образуя с катушкой колебательный контур.

Выполняется пробный запуск, во время которого следят за отсутствием коротких замыканий у обмоток пружины. При наличии замыканий и соприкосновения витков катушки друг с другом транзисторы моментально выйдут из строя, а изготовленный своими руками индукторный нагреватель потребует дорогостоящего ремонта.

Внутри индукционной катушки можно установить через изоляцию корпус теплообменника, внутри которого будет циркулировать нагреваемая жидкость. Благодаря высокой эффективности технология индукционного нагрева даже при минимальном расходе электричества обеспечивает выделение большого количества тепловой энергии, что позволяет качественно обогревать помещение.

Теплообменник изготавливают из трубы с диаметром в 20 миллиметров, которая сделана из нержавеющей стали. На такую трубу нанизывают одну или несколько индукционных спиралей, при этом металлические элементы не должны соприкасаться с витками улитки, которая находится под напряжением. При показателях мощности в 2 кВт эффективности такого прибора будет достаточно для обеспечения проточного нагрева жидкости с ее последующим использованием в технических целях или для обогрева помещения.

Индукционные нагреватели — это перспективная технология, которая сегодня активно используется при изготовлении котлов автономного обогрева. Простота схемы реализации таких электроприборов позволяет выполнять их самостоятельно. Сделав такой индуктивный нагреватель своими руками, можно сэкономить на покупке дорогостоящей техники, при этом по своему функционалу самодельные приборы не будут уступать дорогостоящим заводским моделям отопителей.

Сборка индукционного нагревателя и его настройка

Для сборки индукционного нагревателя из микроволновки потребуется следующее оборудование:

• Старая микроволновка
• Теплоизолирующий материал
• Медные или алюминиевые провода
• Металлическая катушка из провода
• Твердотельное реле
• Транзисторы и диоды
• Конденсаторы
• Регулятор мощности
• Распределительные платы, резисторы и монтажные элементы

Когда все необходимые компоненты собраны, можно приступать к сборке индукционного нагревателя:

Отсоедините микроволновку от электросети и полностью разоберите ее, обратив внимание на металлический кожух и магнетрон.
Удалите все ненужные детали и элементы, сохраняя только плату с электронными компонентами.
Подготовьте теплоизолирующий материал и покройте им все высоковольтные детали, чтобы предотвратить возможные удары током.
Соберите катушку из провода, обмотав его на кусок трубы или другую не проводящую поверхность. Подключите катушку к плате микроволновки.
Присоедините остальные компоненты, следуя схеме сборки их на плате

Убедитесь, что все провода соединены надежно и правильно.
Установите твердотельное реле и регулятор мощности. Эти элементы позволят управлять температурой нагрева для различных типов продуктов.
Проверьте собранное устройство на наличие обрывов, короткого замыкания и ошибок в подключении.

После завершения сборки индукционного нагревателя необходимо приступить к его настройке:

• Подключите индукционный нагреватель к источнику электропитания.
• Установите выбранную температуру нагрева с помощью регулятора мощности.
• Разместите предметы, которые необходимо нагреть, в катушке индукционного нагревателя.
• Включите индукционный нагреватель и наблюдайте за процессом нагрева.
• После достижения нужной температуры, выключите нагреватель и аккуратно извлеките нагретые предметы.

Теперь у вас есть индукционный нагреватель, который можно использовать для различных целей, таких как нагрев пищи или разогрев веществ

Важно помнить о безопасности и правильном использовании устройства

Схема индукционного нагревателя

Благодаря открытию М. Фарадеем в 1831 году явления электромагнитной индукции в нашей современной жизни появилось множество устройств, нагревающих воду и другие среды. Мы каждый день пользуемся электрочайником с дисковым нагревателем, мультиваркой, индукционной варочной панелью, поскольку реализовать это открытие для быта удалось только в наше время. Ранее оно использовалось в металлургической и других отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Заводской индукционный котел использует в своей работе принцип воздействия вихревых токов на металлический сердечник, помещенный внутрь катушки. Вихревые токи Фуко имеют поверхностную природу, поэтому есть смысл задействовать в качестве сердечника полую металлическую трубу, сквозь которую протекает нагреваемый теплоноситель.

Принцип действия индукционного нагревателя

Возникновение токов обусловлено подачей на обмотку переменного электрического напряжения, вызывающего появление переменного электромагнитного поля, меняющего потенциалы 50 раз в секунду при обычной промышленной частоте 50 Гц. При этом индукционная катушка выполнена таким образом, чтобы ее можно было подключить к сети переменного тока напрямую. В промышленности для такого нагрева используют токи высокой частоты – до 1 МГц, поэтому добиться работы устройства при частоте 50 Гц достаточно непросто.

Толщина медной проволоки и количество витков обмотки, которую используют индукционные нагреватели воды, рассчитано отдельно для каждого агрегата по специальной методике под требуемую тепловую мощность. Изделие должно работать эффективно, быстро нагревать протекающую по трубе воду и при этом не перегреваться. Предприятия вкладывают немалые средства в разработку и внедрение подобных продуктов, поэтому все задачи решены успешно, а показатель КПД нагревателя составляет 98%.

Помимо высокой эффективности особо привлекает скорость, с которой происходит нагрев протекающей через сердечник среды. На рисунке представлена схема работы индукционного нагревателя, сделанного в заводских условиях. Такая схема применена в агрегатах известной торговой марки «ВИН», выпускаемых Ижевским заводом.

Схема работы нагревателя

Долговечность работы теплогенератора зависит только от герметичности корпуса и целостности изоляции витков провода, а это получается достаточно большой период, производители декларируют – до 30 лет. За все эти достоинства, которыми в действительности обладают данные аппараты, надо выложить немалые деньги, индукционный нагреватель воды – самый дорогой из всех видов отопительных электроустановок. По этой причине некоторые умельцы взялись за изготовление самодельного прибора с целью задействовать его в отоплении дома.

Изготовление индукционных нагревателей

Индукционное отопление еще не столь популярно, как газовые и твердотопливные котлы. Подобное можно объяснить высокой стоимостью таких систем обогрева частных домов. Для бытового использования котёл, построенный на технологии индукции, обойдется в 30 000 рублей и выше. Поэтому неудивительно, что многие домовладельцы отказываются от покупки заводской техники и изготавливают ее самостоятельно. При наличии соответствующей схемы, недорогих комплектующих и умения читать техническую документацию можно буквально за несколько часов выполнить эффективный и полностью безопасный нагреватель на индукции для отопительного котла.

На основе трансформатора

Выполнить качественные нагревательные индукционные элементы можно на базе трансформатора с первичной и вторичной обмоткой. Необходимые для работы такого оборудования вихревые токи формируются в первичной обмотке и создают индукционное поле. Мощное электромагнитное поле воздействует на вторичную обмотку, которая является, по сути, индукционным нагревателем и испускает большое количество тепла, используемого для обогрева теплоносителя.

Конструкция самодельного индукционного нагревателя на базе трансформатора будет включать следующие элементы:

1. Сердечник трансформатора.
2. Обмотка.
3. Тепло и электроизоляция.

Сердечник выполняется в виде двух ферромагнитных трубок с различным диаметром. Они ввариваются друг в друга, после чего выполняется тороидальная обмотка из прочного медного провода. Делается не менее 85 витков с обязательным выдерживаем равного расстояния между ними. При пропускании электричества через сердечник и обмотку в замкнутом контуре создаются вихревые потоки, которые нагревают сердечник и вторичную обмотку. В последующем полученное тепло используется для нагрева теплоносителя.

Из высокочастотного сварочного аппарата

В схеме индуктора своими руками с использованием высокочастотного инвертора основными элементами является генератор переменного тока, нагревательные элементы и индукторы. Генератор будет необходим для преобразования стандартного напряжения с частотой в 50 Герц в высокочастотный электроток. После модулирования ток подается в катушку индуктора, имеющую цилиндрическую форму. Обмотка катушки выполняется из медной проволоки, что позволяет генерировать магнитное переменное поле, создающее нужные вихревые токи, за счёт появления которых происходит нагрев металлического корпуса водяной рубахи. Полученное тепло передаётся теплоносителю.

Выполнить качественный нагреватель на базе высокочастотного сварочного инвертора не составит труда. Необходимо лишь позаботиться о качественной и надежной теплоизоляции, что позволит обеспечить максимально высокие показатели КПД. В противном случае при отсутствии надежной теплоизоляции эффективность системы отопления существенно снижается, что приводит к значительному расходу электроэнергии на работу оборудования.

Есть как минимум 3 основных элемента, которые должны быть в рабочем состоянии в нагревателе

Что из себя представляют электрические индукционные котлы отопления

Для чего нужны и как применяются

Индукционные электрокотлы преобразовывают электрическую энергию в тепловую, еще с начала 80-х годов их начали использовать в промышленных целях. Относительно недавно их стали пропагандировать как экономичные и компактные котлоагрегаты для индивидуальных систем отопления в частных домах, что не совсем так.

КПД практически всех современных электрокотлов более 99%, не зависимо от их вида, что подразумевает практически одинаковую эффективность преобразования электроэнергии в тепло. Кроме того, автоматика, действительно позволяющая сэкономить за счет грамотного управления мощностью, в индукционных котлах не является выдающейся и уступает ТЭНовым, а иногда и электродным.

На практике преимущества в виде компактных размеров, большей надежности, более высокой скорости нагрева теплоносителя и более простого обслуживания несущественны для бытового использования и оправданы лишь в промышленной сфере, где необходимы котельные установки больших мощностей или того требуют определенные технологические процессы.

Устройство и принцип работы

В компактный металлический корпус помещена индукционная катушка, внутри которой находится сердечник из ферромагнетика (металлическая труба). С одной стороны в сердечник подается холодная вода (обратка), с другой стороны, обычно сверху, находится подача котла.

Принцип действия индукционных электрокотлов.

Поэтапно принцип работы электроиндукционного котла отопления выглядит так:

1. На индукционную катушку подается переменный ток (220 В или 380 В в зависимости от мощности котла), вследствие чего вокруг катушки образовывается магнитное поле.
2. Магнитное поле воздействует на сердечник посредством вихревых токов Фуко и разогревает сердечник до определенной температуры (в зависимости от подаваемого напряжения)
3. Разогретый сердечник отдает тепло протекающему по нему теплоносителю.

Существующие типы

Всего существует два типа индукционных электрокотлов: стандартные индукционные (SAV) и вихревые (ВИН). Принцип действия первых описан выше, все они идут с маркировкой SAV.

Вихревые индукционные котлы (ВИН) более современные, в них используется инвертор, преобразовывающий стандартную частоту переменного тока 50 Гц в сверхчастоты от 25 кГц и выше. Помимо сердечника теплоноситель омывает и ферромагнитный корпус (который также нагревается), что существенно увеличивает скорость нагрева и позволяет уменьшить размеры котлоагрегата с сохранением прежней мощности. За счет более сложной конструкции и более дорогого металла корпуса, вихревые котлоагрегаты в 1,5-2 раза дороже.

Преимущества и недостатки прибора

В качестве жидкости можно использовать машинное масло или антифриз

Индукционный нагрев может предоставить ряд выгод, которые не способно дать применение электродных приспособлений. Поскольку нагрев жидкости осуществляется металлическим элементом, не принимающим участия в электрохимических реакциях, долговечность устройства зависит только от катушки. Продолжительностью ее эксплуатации определяется продолжительность функционирования устройства. Некоторые индукторы сохраняют работоспособность более 10 лет. С этим же связана совместимость агрегата с разными типами жидкостей-теплоносителей. Помимо простой воды для этой роли пригодны машинные масла и незамерзающие составы.

Внутренние части агрегата в процессе использования не покрываются скоплениями накипи. Благодаря постоянному соприкосновению с жидкостью снижается вероятность перегрева деталей, что также способствует продлению срока эксплуатации. Конвекция в устройстве обычно достигает достаточного уровня, чтобы не потребовалось устанавливать циркуляционный насос. Нет необходимости и в шумоизоляционных мероприятиях – аппарат работает достаточно тихо.

Для аварийного отключения самодельного устройства необходим датчик температуры датчик

Однако индукционный нагреватель имеет и слабые стороны:

1. Для функционирования устройства требуется электрическая энергия. В помещении, где не проведено электричество или нет возможности обеспечить к нему доступ, котел работать не сможет. В местах с регулярными сетевыми перебоями он не будет работать эффективно.
2. При чрезмерном повышении температуры переносящая тепло жидкость переходит в газообразное состояние. Это провоцирует сильное повышение давления в конструкции, в результате чего может случиться разрыв труб. Чтобы это не произошло, потребуется оборудовать установку средствами контроля давления и температуры. Это могут быть манометр, термодатчик, приспособление для аварийного отключения при выходе параметров за рамки заданного диапазона.

Потребность в дополнительных оснастках может поспособствовать серьезному увеличению расходов на оборудование самодельного индукционного обогревателя.