Індукційні нагрівачіпрацюють за принципом "отримання струму з магнетизму". У спеціальній котушці генерується змінне магнітне поле високої потужності, яке породжує вихрові електричні струми у замкнутому провіднику.

Замкнутим провідником в індукційних плитах є металевий посуд, який розігрівається вихровими електричними струмами. Загалом принцип роботи таких приладів не складний, і за наявності невеликих знань у фізиці та електриці, зібрати індукційне нагріванняатель своїми руками не складе великої праці.

Самостійно можуть бути виготовлені такі прилади:

1. Приладидля нагрівання в опалювальному котлі.
2. Міні-печідля плавки металів.
3. Плитидля приготування їжі.

Індукційна плита своїми руками має бути виготовлена ​​з дотриманням усіх норм і правил для експлуатації даних приладів. Якщо за межі корпусу у бокових напрямках виділятиметься небезпечне для людини електромагнітне випромінювання, то використовувати такий прилад категорично забороняється.

Крім цього, велика складність при конструюванні плити полягає в підборі матеріалу для основи варильної поверхні, яке повинно задовольняти наступним вимогам:

1. Ідеально проводити електромагнітне випромінювання.
2. Не бути струмопровідним матеріалом.
3. Витримувати високе температурне навантаження.

У побутових варильних індукційних поверхняхвикористовується дорога кераміка, при виготовленні в домашніх умовах індукційної плити, Знайти гідну альтернативу такому матеріалу - досить складно. Тому для початку слід сконструювати щось простіше, наприклад, індукційну піч для гарту металів.

Інструкція з виготовлення

Креслення

Для виготовлення печі знадобляться такі матеріали та інструменти:

• припій;
• Текстолітова плата.
• міні дриль.
• радіоелементи.
• термопасти.
• хімічні реагенти травлення плати.

Додаткові матеріали та їх особливості:

1. Для виготовлення котушки, яка випромінюватиме необхідне для нагрівання змінне магнітне поле, необхідно приготувати відрізок мідної трубкидіаметром 8 мм і довжиною 800 мм.
2. Потужні силові транзисториє найдорожчою частиною саморобної індукційної установки. Для монтажу схеми частотного генератора необхідно приготувати 2 таких елементи. Для цього підійдуть транзистори марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При виготовленні схеми використовуються 2 однакових із перелічених польових транзисторів.
3. Для виготовлення коливального контурузнадобляться керамічні конденсатори ємністю 0,1 mF і робочою напругою 1600 В. Для того, щоб у котушці утворився змінний струм високої потужності, знадобиться 7 таких конденсаторів.
4. При роботі такого індукційного приладу, польові транзистори будуть сильно розігріватись і якщо до них не будуть приєднані радіатори з алюмінієвого сплаву, то вже через кілька секунд роботи на максимальній потужності, ці елементи вийдуть з ладу. Ставити транзистори на тепловідведення слід через тонкий шар термопасти, інакше ефективність такого охолодження буде мінімальною.
5. Діоди, які використовуються в індукційному нагрівачі, обов'язково мають бути ультрашвидкої дії. Найбільш підходящими для даної схеми діоди: MUR-460; UF-4007; HER - 307.
6. Резистори, які використовуються у схемі 3: 10 ком потужністю 0,25 Вт - 2 шт. та 440 Ом потужністю – 2 Вт. Стабілітрони: 2 шт. з робочою напругою 15 В. Потужність стабілітронів повинна становити не менше ніж 2 Вт. Дросель для приєднання до силових висновків котушки використовується з індукцією.
7. Для живлення всього пристрою знадобиться блок живлення потужністю до 500 Вт. та напругою 12 – 40 В.Запитати пристрій можна від автомобільного акумулятора, але отримати найвищі показники потужності при такій напрузі не вийде.

Сам процес виготовлення електронного генератора та котушки займає небагато часу і здійснюється в такій послідовності:

1. З мідної труби робиться спіраль діаметром 4 см. Для виготовлення спіралі слід мідну трубку накрутити на стрижень з рівною поверхнею діаметром 4 см. Спіраль повинна мати 7 витків, які не повинні стикатися. На 2 кінці трубки припаюються кільця кріплення для підключення до радіаторів транзистора.
2. Друкована плата виготовляється за схемою.Якщо є можливість поставити поліпропіленові конденсатори, то завдяки тому, що такі елементи мають мінімальні втрати і стійку роботу при великих амплітудах коливання напруг, пристрій буде працювати набагато стабільніше. Конденсатори у схемі встановлюються паралельно утворюючи з мідною котушкою коливальний контур.
3. Нагрівання металувідбувається всередині котушки, після того, як схема буде підключена до блока живлення або акумулятора. При нагріванні металу необхідно стежити, щоб не було короткого замикання обмоток пружини. Якщо торкнутися металом, що нагрівається 2 витка котушки одночасно, то транзистори виходять з ладу моментально.

Нюанси

1. При проведенні дослідів з нагрівання та загартування металів, Всередині індукційної спіралі температура може бути значною і становить 100 градусів Цельсія. Цей теплонагрівальний ефект можна використовувати для нагрівання води для побутових потреб або опалення будинку.
2. Схема нагрівача розглянутого вище (рис. 3), При максимальному навантаженні здатна забезпечити випромінювання магнітної енергії всередині котушки рівне 500 Вт. Такої потужності недостатньо для нагрівання великого об'єму води, а спорудження індукційної котушки високої потужності вимагатиме виготовлення схеми, в якій необхідно використовувати дуже дорогі радіоелементи.
3. Бюджетним рішенням організації індукційного нагрівання рідини, є використання декількох пристроїв, описаних вище, розташованих послідовно. При цьому спіралі повинні знаходитися на одній лінії і не мати спільного металевого провідника.
4. В якостівикористовується труба з нержавіючої сталідіаметром 20 мм.На трубу «нанизуються» кілька індукційних спіралей, таким чином, щоб теплообмінник опинився в середині спіралі і не торкався її витків. При одночасному включенні 4 таких пристроїв, потужність нагріву складатиме близько 2 КВт, що вже достатньо для проточного нагрівання рідини при невеликій циркуляції води, до значень, що дозволяють використовувати дану конструкціюу постачанні теплою водоюневеликий будинок.
5. Якщо з'єднати такий нагріваючий елементз добре ізольованим баком, який буде розташований вище нагрівача, то в результаті вийде бойлерна система, в якій нагрівання рідини буде здійснюватися всередині нержавіючої труби, нагріта вода підніматиметься вгору, а її місце займатиме холодніша рідина.
6. Якщо площа будинку значнакількість індукційних спіралей може бути збільшена до 10 штук.
7. Потужність такого котла можна легко регулюватишляхом відключення чи включення спіралей. Чим більше одночасно включених секцій, тим більше буде потужність опалювального пристрою, що працює таким чином.
8. Для живлення такого модуля знадобиться потужний блок живлення.Якщо є інверторний зварювальний апарат постійного струму, то з нього можна виготовити перетворювач напруги необхідної потужності.
9. Завдяки тому, що система працює на постійному електричному струмі , Який не перевищує 40 В, експлуатація такого пристрою відносно безпечна, головне забезпечити в схемі живлення генератора блок запобіжників, які у разі короткого замикання знеструмлять систему, виключивши там можливість виникнення пожежі.
10. Можна таким чином організувати "безкоштовне" опалення будинку, за умови встановлення для живлення індукційних пристроїв акумуляторних батарей, зарядка яких здійснюватиметься за рахунок енергії сонця та вітру.
11. Акумулятори слід об'єднати у секції по 2 шт., підключені послідовно.В результаті напруга живлення при такому підключенні буде не менше 24 В, що забезпечить роботу котла на високій потужності. Крім цього, послідовне підключеннядозволить знизити силу струму в ланцюзі та збільшити термін експлуатації акумуляторів.

1. Експлуатація саморобних пристроїв індукційного нагрівання, не завжди дозволяє виключити поширення шкідливого для людини електромагнітного випромінювання, тому індукційний котел слід встановлювати в нежитлове приміщеннята екранувати оцинкованою сталлю.
2. Обов'язково під час роботи з електрикою слід дотримуватися правил техніки безпекиі особливо це стосується мереж змінного струму напругою 220 В.
3. Як експеримент можна виготовити варильну поверхнюдля приготування їжіза схемою зазначеною у статті, але експлуатувати даний приладпостійно не рекомендується через недосконалість самостійного виготовленняекранування даного пристрою, через це можлива дія на організм людини шкідливого електромагнітного випромінювання, здатного негативно позначитися на здоров'ї.

Принцип індукційного нагріву прийшов у наш побут відносно недавно і одразу завоював велику популярність. Причина – нескінченний пошук людиною недорогих та економічних джерел тепла для обігріву свого житла. Багато хто навіть зважився спробувати зробити індукційний нагрівач своїми руками з метою приєднати його до системи опалення приватного будинку. Спробуємо розібратися, що з цього вийшло і чи виправдовують себе витрачені зусилля та час.

Схема індукційного нагрівача

Завдяки відкриттю М. Фарадеєм у 1831 році явища електромагнітної індукції у нашій сучасного життяз'явилося безліч пристроїв, що нагрівають воду та інші середовища. Ми щодня користуємося електрочайником з дисковим нагрівачем, мультиваркою, індукційною панеллю, оскільки реалізувати це відкриття для побуту вдалося тільки в наш час. Раніше воно використовувалося у металургійній та інших галузях металообробної промисловості.

Заводський індукційний котел використовує у своїй роботі принцип впливу вихрових струмів на металевий осердя, поміщений усередину котушки. Вихрові струми Фуко мають поверхневу природу, тому є сенс задіяти в якості осердя порожнисту металеву трубу, крізь яку протікає теплоносій, що нагрівається.

Принцип дії індукційного нагрівача

Виникнення струмів обумовлено подачею на обмотку змінної електричної напруги, що викликає появу змінної електромагнітного поля, Що змінює потенціали 50 разів на секунду при звичайній промисловій частоті 50 Гц. При цьому індукційна котушка виконана таким чином, щоб її можна було підключити безпосередньо до мережі змінного струму. У промисловості для такого нагріву використовують струми. високої частоти- до 1 МГц, тому досягти роботи пристрою при частоті 50 Гц досить складно.

Товщина мідного дроту та кількість витків обмотки, яку використовують індукційні нагрівачі води, розраховано окремо для кожного агрегату за спеціальною методикою під необхідну теплову потужність. Виріб повинен працювати ефективно, швидко нагрівати воду, що протікає по трубі, і при цьому не перегріватися. Підприємства вкладають чималі кошти у розробку та впровадження подібних продуктів, тому всі завдання вирішено успішно, а показник ККД нагрівача становить 98%.

Крім високої ефективності особливо приваблює швидкість, з якою відбувається нагрівання протікає через сердечник середовища. На малюнку представлено схему роботи індукційного нагрівача, зробленого в заводських умовах. Така схема застосована в агрегатах відомої торгової марки "ВІН", що випускаються Іжевським заводом.

Схема роботи нагрівача

Довговічність роботи теплогенератора залежить лише від герметичності корпусу та цілісності ізоляції витків дроту, а це виходить досить великий період, виробники декларують – до 30 років. За всі ці переваги, які насправді мають дані апарати, треба викласти чималі гроші, індукційний нагрівач води - найдорожчий з усіх видів опалювальних електроустановок. З цієї причини деякі умільці взялися за виготовлення саморобного приладуз метою задіяти його у опаленні будинку.

Саморобні індукційні казани

Найпростіша схема пристрою, яку збирають, складається з відрізка пластикової труби, в порожнину якої закладаються різні металеві елементи з метою створити сердечник. Це може бути тонкий нержавіючий дріт, скачати кульками, нарубаний дрібними шматочками дріт – катанка діаметром 6-8 мм або навіть свердло діаметром, що відповідає внутрішнього розмірутруби. Зовні до неї приклеюються палички зі склотекстоліту, а на них намотується провід завтовшки 1.5-1.7 мм у склоізоляції. Довжина дроту – близько 11 м. Технологію виготовлення можна вивчити, переглянувши відео:

Потім саморобний індукційний нагрівач випробували, заповнивши його водою і підключивши до варильної індукційної панелі заводського виготовлення ORION потужністю 2 кВт замість штатного індуктора. Результати випробувань показані на наступному відео:

Інші майстри рекомендують як джерело прийняти зварювальний інвертор невеликої потужності, підключивши клеми вторинної обмотки до котушки. Якщо уважно вивчити виконану автором роботу, то напрошуються висновки:

• Автор добре попрацював і його виріб, безперечно, працює.
• Жодних розрахунків по товщині дроту, числу та діаметру витків котушки не проводилося. Параметри обмотки були прийняті за аналогією з варильною панеллю, відповідно індукційний водонагрівач вийде потужністю не вище 2 кВт.
• У найкращому випадку саморобний агрегатзможе нагрівати воду для двох радіаторів опалення по 1 кВт кожен, цього вистачить на обігрів однієї кімнати. У гіршому випадку нагрівання буде слабким або взагалі пропаде, адже випробування проводилися без протоки теплоносія.

Точніші висновки зробити важко через брак інформації про подальші випробування приладу. Інший спосіб, як самостійно організувати індукційне нагрівання води для опалення, показаний на наступному відео:

Зварений із кількох металевих трубрадіатор виконує роль зовнішнього сердечника для вихрових струмів, що створюються котушкою тієї ж індукційної панелі варильної. Висновки такі:

• Теплова потужність обігрівача не перевищує електричної потужностіпанелі.
• Кількість і розмір труб були обрані випадково, але забезпечили достатню поверхню передачі тепла, що виникає від вихрових струмів.
• Дана схема індукційного нагрівача виявилася успішною для конкретного випадку, коли квартира оточена приміщеннями інших квартир. Крім того, автор не показував роботу установки в холодну пору року з фіксацією температури повітря в кімнатах.

На підтвердження зроблених висновків пропонується переглянути відео, де автор намагався застосувати подібний нагрівач в умовах утепленої будівлі, що окремо стоїть:

Висновок

Конструювання та виготовлення індукційних котлів – процес непростий, що потребує серйозного підходу. Наведені приклади показують, що на даний момент поки що не вдалося створити надійний і працездатний у кожній системі опалення саморобний агрегат. Експериментальні моделі не можна запропонувати домовласникам, які хотіли б своїми руками виготовити такий індукційний нагрівач у домашніх умовах.

Плавка металу методом індукції широко застосовується у різних галузях: металургії, машинобудуванні, ювелірній справі. Просту піч індукційного типуДля плавки металу в домашніх умовах можна зібрати своїми руками.

Нагрів та плавлення металів в індукційних печах відбуваються за рахунок внутрішнього нагріву та зміни кристалічних ґратметалу під час проходження крізь них високочастотних вихрових струмів. В основі цього процесу лежить явище резонансу, при якому вихрові струми мають максимальне значення.

Щоб викликати протікання вихрових струмів через метал, що розплавляється, його поміщають в зону дії електромагнітного поля індуктора - котушки. Вона може мати форму спіралі, вісімки або трилисника. Форма індуктора залежить від розмірів і форми заготівлі, що нагрівається.

Котушка індуктора підключається до джерела змінного струму. У виробничих плавильних печах використовують струми промислової частоти 50 Гц, для плавки невеликих обсягів металів у ювелірній справі використовують високочастотні генератори як ефективніші.

Види

Вихрові струми замикаються за контуром, обмеженим магнітним полеміндуктор. Тому нагрівання струмопровідних елементів можливе як усередині котушки, так і із зовнішнього боку.

Тому індукційні печі бувають двох типів:
• канальні, у яких ємністю для плавки металів є канали, розташовані навколо індуктора, а всередині нього розташований сердечник;
• тигельні, в них використовується спеціальна ємність- Тигель, виконаний з жароміцного матеріалу, зазвичай знімний.

Канальна пічнадто габаритна та розрахована на промислові обсяги плавки металів. Її використовують при виплавці чавуну, алюмінію та інших кольорових металів.
Тигельна пічдосить компактна, їй користуються ювеліри, радіоаматори, таку піч можна зібрати своїми руками та застосовувати в домашніх умовах.

Пристрій

Саморобна піч для плавки металів має досить просту конструкціюі складається з трьох основних блоків, поміщених у загальний корпус:
• генератор змінного струму високої частоти;
• індуктор - спіралеподібна обмотка із мідного дроту або трубки, виконана своїми руками;
• тигель.

Тигель поміщають індуктор, кінці обмотки підключають до джерела струму. При протіканні струму обмоткою навколо неї виникає електромагнітне поле зі змінним вектором. У магнітному полі виникають вихрові струми, спрямовані перпендикулярно до його вектора і проходять по замкнутому контуру всередині обмотки. Вони проходять через метал, покладений в тигель, нагріваючи його до температури плавлення.

Переваги індукційної печі:

• швидке і рівномірне нагрівання металу відразу після включення установки;
• спрямованість нагрівання - гріється лише метал, а чи не вся установка;
• висока швидкість плавлення та однорідність розплаву;
• відсутня випаровування легуючих компонентів металу;
• установка екологічно чиста та безпечна.

Як генератор індукційної печі для плавки металу може бути використаний зварювальний інвертор. Також можна зібрати генератор за наведеними нижче схемами своїми руками.

Пекти для плавки металу на зварювальному інверторі

Ця конструкція відрізняється простотою та безпекою, тому що всі інвертори обладнані внутрішніми захистами від перевантажень. Все збирання печі в цьому випадку зводиться до виготовлення своїми руками індуктора.

Виконують його зазвичай у формі спіралі з мідної тонкостінної трубки діаметром 8-10 мм. Її згинають за шаблоном потрібного діаметра, розташовуючи витки з відривом 5-8 мм. Кількість витків - від 7 до 12, залежно від діаметра та характеристик інвертора. Загальний опір індуктора має бути таким, щоб не викликати перевантаження струмом в інверторі, інакше він відключатиметься внутрішнім захистом.

Індуктор можна закріпити в корпусі з графіту або текстоліту і встановити тигель. Можна просто поставити індуктор на термостійку поверхню. Корпус не повинен проводити струм, інакше замикання вихрових струмів проходитиме через нього, і потужність установки знизиться. З цієї причини не рекомендується розташовувати у зоні плавлення сторонні предмети.