Вихревой индукционный нагреватель питается от инверторного преобразователей напряжения
Меня больше всего интересовал сам источник электроэнергии, от которого будет питаться вихревой нагреватель, т.к. различных конструктивных вариантов “вихревых нагревателей” в Интернете описано большое количество! Правда, заниматься экспериментами с изготовлением тороидальных и других видов нагревателей не было времени, и за основу было взято описание небольшой автономной самодельной батареи отопления, где в качестве нагревателя использован ТЭН. Вместо ТЭНа был вмонтирован индукционный нагреватель, и вопрос был решен!
Оставалось самое главное: “Чем нагреть воду в трубе?”. “Порывшись в Интернете”, было выбрано несколько принципиальных схем преобразователей напряжения инверторного типа. Сначала выбор остановили на инверторе Кухтецкого, но отсутствие в наличии высоковольтных “мосфетов” в нашем творческом объединении и в моих “личных запасах” приостановило изготовление данного аппарата.
Идея изготовить инвертор Кухтецкого, обладающий очень неплохими техническими характеристиками при его относительно не сложной схеме, будет обязательно осуществлена на занятиях нашего творческого объединения! (Думаем, изготовив его, подарить автомодельной лаборатории, которая очень нуждается в аппарате для плавки металла при изготовлении самодельных деталей для автомоделей!).
Преимущества
Как было сказано выше, преимущества технологии индукционного нагрева обеспечили ее стремительное распространение. Общепризнанными достоинствами данного метода являются:
- Производительность. Подготовку к запуску аппарата и нагрев детали можно выполнить за короткий промежуток времени. Данное обстоятельство повышает производительность выполняемых работ, по сравнению с прочими методами нагрева, которые требуют длительного времени на достижение рабочей температуры.
- Качество. Промышленное применение характеризуется минимальным количеством брака. Эффект достигается благодаря направленному действию тепловой энергии. Для повышения качества готового изделия применяют специальные вакуумные камеры, которые исключают агрессивное воздействие атмосферного воздуха.
- Энергетическая эффективность. Высокая скорость работы позволяет экономить электроэнергию – нагрев поверхности происходит практически мгновенно, что отражается на себестоимости продукции.
- Автоматизация. Современное оборудование оснащают программно-вычислительными комплексами, которые позволяют добиться точных результатов работы.
- Экологичность. Технологический процесс не несет угрозы окружающей среде – отсутствуют токсичные выбросы в атмосферу либо другие вредные факторы.
Сборка и монтаж системы
В первую очередь следует определиться с сферой использования будущего устройства. Требования к простому лабораторному инвертору для индукционного нагрева и прибору для обогрева домашнего помещения, будут отличаться.
Печь для металла
Среди прочих положительных качеств метода следует отметить высокий уровень пожарной безопасности, а также простоту конструкции – сборку индукционного нагревателя своими руками из сварочного инвертора может выполнить специалист средней квалификации, разумеется, при условии наличия рабочей схемы.
Конструкция индукционной печи не отличается особой сложностью. Для сборки устройства понадобятся:
- аккумулятор на 12 В,
- обмоточный медный провод,
- конденсаторы пленочного типа,
- диоды,
- полевые транзисторы,
- радиаторы,
- кольца блока питания ПК.
Как сделать индукционный нагреватель самому?
Простейший индукционный нагреватель своими руками делается так:
- На один конец отрезка толстостенной полипропиленовой трубы необходимо наварить муфту, предварительно закрепив на торце трубы капроновую мелкоячеистую сетку.
- Перевернув трубу сеткой вниз, необходимо заполнить ее рубленой нержавеющей проволокой диаметром 5 – 7 мм (длина обрезков – около 5 см).
- Свободный конец трубы также нужно закрыть с помощью муфты и сетки. Благодаря этому стальная засыпка, играющая роль сердечника, будет удерживаться внутри.
- С наружной стороны в каждую муфту вваривается переходник на нужный диаметр (соответствует диаметру отопительного контура.).
- На трубу следует намотать 90 витков медного провода.
- Получившуюся катушку нужно подключить к инвертору от самого дешевого сварочного аппарата, рассчитанный на ток сварки до 20А и оснащенный функцией его плавной настройки.
- Остается подсоединить нагреватель к системе отопления, заполнить ее теплоносителем и подать ток на катушку.
Для удобства обслуживания на входе и выходе из нагревателя можно установить шаровые краны – это даст возможность демонтировать устройство без дренирования отопительного контура.
Чтобы избежать разрыва системы из-за перегрева теплоносителя, с одной стороны к нагревателю через тройник следует подсоединить предохранительный клапан.
При наличии 3-фазной сети нагреватель можно усовершенствовать, установив вместо одной катушки три.
Блиц-советы
- Работа самодельных устройств индукционного нагрева, не всегда дает возможность исключить распространение опасного для человека электромагнитного излучения, благодаря этому индукционный котёл следует ставить в помещении не для жилья и экранировать оцинковкой.
- В первую очередь во время работы с электротокомнужно выполнять правила техники безопасности, тем более это касается сетей электрического тока напряжением 220 В.
- В качестве экспериментаможно сделать электроплиту для готовки пищи по схеме указанной в публикации, но использовать этот прибор регулярно не рекомендуется из-за причины недоработки самостоятельного изготовления экранирования такого устройства, благодаря этому возможно действие на человеческий организм плохого электромагнитного излучения, способного плохо отразиться на здоровье.
Как сделать высокочастотный индукционный нагреватель своими руками – схема простого индуктивного горна для нагрева металла электричеством
Сейчас мы узнаем как сделать своими руками индукционный нагреватель, который можно использовать для разных проектов или просто для удовольствия. Вы сможете мгновенно плавить сталь, алюминий или медь. Вы можете использовать её для пайки, плавления и ковки металлов. Вы можете использовать самодельный индуктивный нагреватель и для литья.
Мое учебное пособие охватывает теорию, компоненты и сборку некоторых из важнейших компонентов.
Инструкция большая, в ней мы рассмотрим основные шаги, дающие вам представление о том, что входит в такой проект, и о том, как его спроектировать, чтобы ничего не взорвалось.
Для печи я собрал очень точный недорогой криогенный цифровой термометр. Кстати, в тестах с жидким азотом он неплохо себя показал против брендовых термометров.
Шаг 2: Схема инвертора
Это схема для инвертора. Схема на самом деле не такая сложная. Инвертированный и неинвертированный драйвер повышает или понижает напряжение 15В, чтобы настроить переменный сигнал в трансформаторе (GDT). Этот трансформатор изолирует чипы от мосфетов. Диод на выходе мосфета действует для ограничения пиков, а резистор минимизирует колебания.
Конденсатор C1 поглощает любые проявления постоянного тока. В идеале, вам нужны самые быстрые перепады напряжения на цепи, так как они уменьшают нагрев. Резистор замедляет их, что кажется нелогичным. Однако если сигнал не угасает, вы получаете перегрузки и колебания, которые разрушают мосфеты. Больше информации можно получить из схемы демпфера.
Диоды D3 и D4 помогают защитить МОП-транзисторы от обратных токов. C1 и C2 обеспечивают незамкнутые линии для проходящего тока во время переключения. T2 — это трансформатор тока, благодаря которому драйвер, о котором мы поговорим далее, получает обратный сигнал от тока на выходе.
Индукционный нагреватель: достоинства и недостатки
У индукционных электронагревателей имеются следующие сильные стороны:
| Вихревые токи помимо тепла генерируют еще и вибрацию, которая препятствует оседанию накипи на стенках нагревательного элемента. Вследствие этого индукционные котлы не требуют очистки. | |
| Нагревательный элемент такого котла представляет собой обычную трубу, которая разогревается вихревыми токами. В условиях перманентной циркуляции теплоносителя по трубе, она физически не может перегореть. В отличие, например, от традиционного электрического ТЭНа. Как следствие, ремонт или замена нагревательному элементу вряд ли потребуются. | |
| Даже сделанный своими руками вихревой генератор тепла герметичен. Подогрев теплоносителя происходит внутри цельнометаллического нагревательного элемента. При этом энергия транслируется нагревателю дистанционно через электромагнитное поле. Благодаря отсутствию разъемных соединений в индукционных котлах полностью исключены протечки. | |
| Индукционный котел практически бесшумный, хотя нагревательный элемент при работе может вибрировать. Но частота таких вибраций очень далека от диапазона воспринимаемых человеческим ухом звуковых волн. | |
| Конструкция обогревателя собирается из доступных и недорогих деталей, поэтому готовый прибор имеет очень низкую себестоимость. | |
| Индукционная схема нагрева воды очень эффективна, долговечна и надежна. Она позволяет даже отказаться от установки в систему циркуляционного насоса: теплоноситель будет циркулировать по трубам под действием тепловой конвекции, нагреваясь на выходе из котла практически до парообразного состояния. |
Однако, индукционный нагреватель не лишен и недостатков:
| Электромагнитное поле увеличивает температуру не только нагревательного элемента, но и других объектов окружающего пространства, в том числе и тканей тела человека. Поэтому для собственной безопасности нужно держаться от такого устройства как можно дальше. | |
| Прибор во время работы потребляет электричество, а это достаточно дорогой источник энергии. | |
| Теплоотдача нагревателя столь высока, что всегда сохраняется риск детонации прибора вследствие перегрева теплоносителя. Снизить риск подобного развития событий можно установкой датчика давления. |
Как сделать вихревой индукционный нагреватель своими руками
Порядок сборки индукционного нагревателя такой:
| 1. Берется толстостенная полимерная труба, к торцам корой монтируются два вентиля для присоединения разводки. При этом обратка должна оказаться снизу. | |
| 2. Перед установкой верхнего вентиля в трубу засыпается рубленая металлическая проволока, которая заполняет все внутреннее пространство. Рекомендуемый диаметр проволоки — 5-6 мм, длина рубленых отрезков произвольная. | |
| 3. Вокруг трубы наматывается медная проволока (не менее 90 витков). |
Вот и все, два компонента системы готовы: это индуктор — катушка из медной проволоки, и нагревательный элемент — полимерная труба, заполненная обрезками проволоки. Дело за малым — подключить их к генератору и наслаждаться результатом.
Самый доступный и дешевый генератор для индукционного нагревателя — сварочный инвертор. Медная проволока просто соединяется с его полюсами, и котел начинает работать в режиме высокочастотного переменного тока. При этом индуктор излучает электромагнитное поле, вихревые токи раскаляют обрезки проволоки, и вода в полимерной трубе закипает буквально за секунды, давая старт тепловой циркуляции в разводке.
Безусловно, индукционный нагреватель, собранный из сварочного инвертора и полимерной трубы, заполненной обрезками проволоки, вряд ли будет работать очень эффективно. Однако даже с помощью такого нагревательного прибора можно отапливать достаточно большие площади
Учитывая, что агрегат самодельный, обращаться с ним нужно очень осторожно, строго следуя рекомендациям по безопасному использованию
Пошаговые схемы сборки
Выбору экономичного и эффективного варианта уделяют достаточно времени, чтобы потом не пришлось разочароваться. Сама сборка электрообогревателя своими руками не столь сложна, чтобы с ней не мог справиться начинающий мастер. Принцип сборки почти всех конструкций похож, поэтому, освоив изготовление одного прибора, легко перейти на другой.
Масляная батарея
Большой популярностью пользуются масляные обогреватели. Принцип действия их очень простой: масло, находящееся внутри труб, нагревается вставленным внутрь тэном. Такой прибор очень прост в изготовлении, имеет хорошие показатели КПД и безопасности.
Сделать собственноручно масляный обогреватель несложно, нужно лишь следовать инструкции
- Берут нагревательный ТЭН (мощность — 1 кВт) и электропровод с вилкой для розетки. Некоторые умельцы устанавливают тепловое реле для автоматического управления. Его тоже приобретают в магазине.
- Готовят корпус. Для этого сгодится старая батарея водоотопления или радиатор автомобиля. Можно сварить корпус аппарата из труб самостоятельно, если есть навыки сварщика.
- Делают два отверстия в корпусе: внизу — для вставки ТЭНа, вверху — для заливки масла и его замены.
- Вставляют ТЭН в нижнюю часть корпуса и хорошо герметизируют место крепления.
- Заливают масло из расчёта 85% от внутреннего объёма корпуса.
- Подсоединяют приборы контроля и автоматики, хорошо изолируют электросоединения.
Инфракрасный обогреватель своими руками;
Мини-обогреватель для гаража
Иногда требуется очень компактный обогреватель для определённых целей. В таких ситуациях может выручить мини-тепловентилятор, сделанный из обычной консервной банки.
Чтобы его изготовить, делают следующие шаги:
- Готовят большую жестяную банку из-под кофе или других продуктов, вентилятор от компьютера, трансформатор на 12 Вт, проволоку из нихрома сечением 1 мм, диодный выпрямитель.
- Из текстолита вырезают рамку по диаметру банки и проделывают в ней два маленьких отверстия для натяжения спирали накаливания.
- Вставляют в отверстия концы нихромовой спирали и припаивают их к зачищенным электропроводкам. Для вариативности режимов и надёжности подсоединяют несколько спиралей параллельно и устанавливают регулятор мощности.
- Собирают электрооснастку обогревателя. Хорошо пропаивают и изолируют все соединения.
- Монтируют вентилятор внутрь банки болтами и кронштейном.
- Хорошо закрепляют электропровода, чтобы они не перегревались и не попадали в полости вентилятора при перемещениях обогревателя.
- Для доступа воздуха просверливают около 30 отверстий в дне банки.
- Для безопасности спереди надевают металлическую решётку или крышку с отверстиями.
- Для устойчивости делают из толстой проволоки специальную подставку.
- Включают в сеть и проверяют устройство.
Инфракрасная панель для обогрева
В последнее время всё большей популярностью пользуются инфракрасные керамические обогреватели. Своими руками такое устройство сделать намного сложнее, если не покупать готовые термопанели, но вполне возможно.
Сделать подобный современный инфракрасный обогреватель можно в домашних условиях
Для этого делают следующее:
- Готовят материалы: мелкий графитный порошок, эпоксидный клей, 2 металлопластиковые или керамические пластины по 1 м², 2 медные клеммы, деревянные заготовки для рамки, электропровода и выключатель, может быть регулятор мощности при более сложном варианте.
- Расчерчивают на обеих пластинах зеркально схему расположения спиралей на внутренней стороне. Расстояние от края около 20 мм, между витками и клемами — не менее 10 мм.
- Графит перемешивают с эпоксидной смолой 1 к 2.
- Кладут на стол плиты со схемой, гладкой стороной вниз.
- Наносят тонким слоем смесь графита и клея по схеме.
- Один из листов кладут сверху на второй лист, гладкой стороной к себе. Крепко прижимают их друг к другу.
- Вставляют клемы в обозначенных заранее местах вывода.
- Дают просохнуть.
- Присоединяют электрические провода и проверяют работоспособность.
- Делают деревянную рамку для устойчивости.
- Оснащают устройство терморегулятором.
Самодельный обогреватель своими руками;
Составляющие
Для прибора понадобится:
1. Труба пластиковая; 2. Сетка из нержавеющей стали; 3. Стальная проволока; 4. Медная проволока; 5. Инвертор сварочный.
Схема индукционного нагревателя созданного своими руками будет очень просто, отсюда малый вес и компактность устройства.
За основу берется катушка, которая будет играть роль индуктора. Она располагается в пластиковом корпусе. Внутри самой катушки нужно расположить отрезок стальной трубы, на которой нужно сделать 2 патрубка (входной и выходной). Они будут нужны для циркуляции воды в системе отопления. Катушка, в свою очередь, должна соединяться с электричеством, чтобы прибор функционировал.
Обратите внимание!
-
Пушка гаусса своими руками: ТОП-130 фото лучших способов создания своими руками. Особенности конструкции + мастер-класс для начинающих
-
Струбцины своими руками — поэтапный мастер-класс для начинающих. Схемы изготовления разных конструкций + 170 фото
-
Электросамокат своими руками — мастер-класс с пошаговыми инструкциями работы своими руками. Советы и простые схемы для начинающих + лучшие фото-обзоры
В случае, если есть инвертор, можно использовать несколько иной способ подключения. К тому же это повысит частоту тока, и как следствие кпд прибора.
Сам преобразователь, за счет которого возможен другой тип подключения, состоит из 3 составляющих:
1. Схема управления транзисторами; 2. Выпрямитель; 3. Двухтранзисторный инвертор.
Отличительная особенность этого способа состоит во вторичной обмотке проволоки. Она короткозамкнута, при этом располагается в первой обмотке. Фактически, принцип работы можно сравнивать с трансформатором, однако желаемый итог совершенно разный.
Достать такой инвертор можно из сварочного аппарата, однако схема подключения будет несколько сложнее. Таким образом, можно собрать индукционный нагревать своими руками из сварочного аппарата.
Обратите внимание!
-
Кресло-качалка своими руками: ТОП-120 фото лучших вариантов изготовления. Мастер-класс по созданию кресла-качалки в домашних условиях
-
Коптильня из газового баллона — лучший мастер-класс по изготовлению самодельной коптильни с пошаговыми фото-схемами для начинающих
- Компрессор своими руками: ТОП-130 фото-обзоров готовых компрессоров. Пошаговая инструкция + схемы и чертежи
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
Что же такое индукционный котел?
Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.
Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.
Простейшая схема принципа работы индукционного нагревателя
Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.
А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.
Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.
Вместо сердечника, в современных котлах для теплообмена задействован целый лабиринт каналов и труб. Их стенки, выполненные из ферримагнитного сплава, обеспечивают большую площадь контакта с водой и оттого — очень интенсивный нагрев циркулирующего по ним теплоносителя
Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.
Один индукционный котел правильно выбранной мощности способен обеспечить нагретым теплоносителем несколько контуров разветвленной системы отопления. Естественно, при грамотной расстановке коллекторов и циркуляционных насосов.
В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.
Устройство нагревательного прибора
Прибор состоит из таких элементов:
- Пластиковая трубка.
- Сетка из нержавейки.
- Проволока из стали.
- Медная проволока.
- Сварочный инвертор.
Одно из главных достоинств данного устройства — это простая конструкция. Схема индукционного нагревателя примерно такова. В круглом корпусе находится катушка — индуктор. Внутри последнего находится отрезок стальной трубы с 2-мя патрубками на концах. Они нужны для присоединения прибора к отопительной системе. После подключения через трубу будет проходить вода. Труба будет нагреваться. От соприкосновения с ней разогревается теплоноситель.
Схема устройства индукционного нагревателя
У других видов прибора катушка крепится к электрической сети, однако имеется и другая схема подключения. Отличается она преобразователем, который повышает частоту колебаний тока, подаваемого на катушку. Этот преобразователь называется инвертором и состоит их 3-х модулей:
- Выпрямитель.
- Инвертор с 2-мя транзисторами.
- Схема управления транзисторами.
Процессы, происходящие в устройстве, похожи на работу трансформатора. Разница во вторичной обмотке, которая тут короткозамкнута и расположена внутри первичной. Еще одно отличие в том, что в случае с трансформатором нагрев — побочный эффект, его стараются избежать.
Механизм действия отопления из индукционной плитки
Конструкция котла основана на электрических индукторах, в состав которых входят 2 обмотки короткозамкнутые. Внутренняя обмотка преобразует поступающую электроэнергию в вихревые токи. Внутри агрегата возникает электрическое поле, поступающее после на второй виток.
Вторичный элемент функционирует как нагревательное звено агрегата отопления и корпуса котла.
Передаёт образовавшуюся энергию на теплоноситель отопительной системы. В роли теплоносителей, предназначенных для подобных котлов, применяют специальное масло, очищенную воду или незамерзающую жидкость.
На внутреннюю обмотку нагревателя воздействует электроэнергия, которая способствует появлению напряжения и образования вихревых токов. Полученная энергия передаётся вторичной обмотке, после чего нагревается сердечник. Когда произошёл нагрев всей поверхности теплоносителя, он передаст поток тепла радиаторам.
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.
Принцип действия индукционного нагревателя
После открытия Фарадеем электромагнитной индукции в 1831 году, силу индукции стали использовать в промышленности, различных моторах и генераторах, в трансформаторных устройствах. Были созданы нагреватели, которые работали на основе того же принципа индукции, что и печь для плавки металла. Чуть позже стали изготавливать бытовые приборы.
Итак, электромагнитная индукция возникает в обмотке из проволоки, намотанной на железный сердечник.
При разборке индукционного котла можно увидеть, что в его конструкцию входят: сердечник, электро- и теплоизоляция, и кроме этого непосредственно корпус. Данный обогреватель отличается от промышленных, главным образом, наличием тороидальной обмотки с медными проводниками. Ее расположение находится между двух сваренных между собой труб.
Материалом для изготовления этих труб служит ферримагнитная сталь. Стенки таких труб имеют толщину более 10 мм. Благодаря данному типу конструкции нагреватель весит гораздо меньше, его габариты более компактные, а КПД гораздо выше.
Сердечником здесь служит труба с обмоткой. Другая, необходима для непосредственного нагрева теплоносителя. Индукционный ток, генерируемый высокочастотным магнитным полем с внешней обмотки на трубу, служит для нагрева теплоносителя. Данный процесс вызывает вибрацию стенок, из-за чего на них не может отложиться накипь.
Из-за нагрева сердечника при работе происходит и нагрев теплоносителя. Температура сердечника увеличивается благодаря вихревым токам. Они образуются из-за магнитного поля, генерируемого токами высокого напряжения. Это является основным принципом индукционных нагревателей воды, а также большинства современных котлов.
Особенности эксплуатации
Как уже говорилось выше, в печах тигельного типа используются источники питания высокой частоты.
При этом, генераторы, изготовленные своими руками, могут излучать паразитные высокочастотные колебания, которые могут принести определенный вред здоровью человека.
Поэтому при эксплуатации индукционной печи индуктор необходимо располагать вертикально, перед включением печи на индуктор надо надевать заземленный экран. При включенной печи необходимо наблюдать за происходящими в тигле процессами на расстоянии, а после выполнения работ немедленно выключать ее.
При эксплуатации изготовленной своими руками индукционной печи необходимо:
- Принимать меры для защиты пользователя печью от возможного высокочастотного излучения.
- Учитывать возможность ожога индуктором.