неудавшийся индукционный нагреватель из кухонной плиты

Электрическая энергия обходится сегодня достаточно дорого, однако работающее на этом ресурсе отопительное оборудование не теряет популярности.

Это объясняется тем, что электроотопление является наиболее удобным способом обогреть жилище.

Особый интерес пользователей вызывают приборы, работающие на принципе электромагнитной индукции.

Главным образом потому, что такое устройство легко можно собрать самостоятельно. В этой статье мы поговорим об особенностях этих агрегатов, изучим их сильные и слабые стороны, а также научимся делать индукционный нагреватель своими руками.

Работа всех электронагревателей, как обычных, так и индукционных, основана на одном и том же принципе: при пропускании электрического тока через некий проводник последний начнет нагреваться.

Количество выделяемого за единицу времени тепла зависит от силы тока и величины сопротивления данного проводника – чем больше эти показатели, тем сильнее будет греться материал.

Весь вопрос в том, каким образом вызвать протекание электротока? Можно подсоединить проводник непосредственно к источнику электрической энергии, что мы и делаем, втыкая в розетку шнур от электрочайника, масляного обогревателя или, к примеру, бойлера. Но можно применить и другой способ: как оказалось, протекание электротока можно спровоцировать воздействием на проводник переменного (именно переменного!) магнитного поля. Это явление, открытое в 1831-м году М. Фарадеем, получило название электромагнитной индукции.

Тут есть одна хитрость: магнитное поле может быть и постоянным, но тогда положение находящегося в нем проводника нужно постоянно менять. При этом будет меняться количество проходящих через проводник силовых линий и их направление относительно него.

Проще всего проводник в поле вращать, что и делается в современных электрогенераторах.

Принцип электромагнитной индукции

Но можно менять и параметры самого поля. С постоянным магнитом такой фокус, конечно, не пройдет, а вот с электромагнитом – вполне. Работа электромагнита, кто забыл, основана на обратном эффекте: протекающий через проводник переменный ток генерирует вокруг него магнитное поле, параметры которого (полярность и напряженность) зависят от направления тока и его величины. Для более ощутимого эффекта провод можно уложить в виде катушки.

Таким образом, меняя параметры электротока в электромагните, мы будем менять все параметры наводимого им магнитного поля, вплоть до изменения местоположения полюсов на противоположное.

И тогда это магнитное поле, действительно являющееся переменным, будет наводить электроток в любом токопроводящем материале, расположенном в его пределах. И материал при этом, понятно, будет нагреваться. На этом и основан принцип работы современных индукционных нагревателей.

Хотите подобрать самый экономичный электрический бойлер? Тогда присмотритесь . О преимуществах и недостатках прибора читайте в статье.

Решили установить электрический котел в качестве резервного теплогенератора? О том, какую модель лучше выбрать, читайте .

Индукционная печь – многофункциональное устройство. Ее можно приобрести в магазине, но интереснее и дешевле изготовить ее своими руками. По этой ссылке вы найдете схему сборки прибора и узнаете об особенностях эксплуатации печи.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

У применяемых в отопительных контурах индукционных водонагревателей имеются как общие для всех электронагревателей достоинства, так и присущие только им. Начнем с первой группы:

1. По удобству использования электронагреватели опережают даже газовое оборудование, так как обходятся без розжига. К тому же они являются намного более безопасными: владельцу можно не опасаться утечки топлива или продуктов его сгорания.
2. Электрооборудованию не нужны дымоход и обслуживание в виде удаления нагара и копоти.
3. КПД электронагревателя не зависит от его мощности. Его можно установить на самый минимум, и при этом КПД агрегата останется на уровне 99%, в то время как КПД газового или твердотопливного котла в таких условиях окажется значительно ниже паспортного.
4. При наличии электрического теплогенератора система отопления может работать в самом низкотемпературном режиме, что весьма актуально в периоды межсезонья. В случае применения газового или твердотопливного котла падение температуры «обратки» ниже 50 градусов не допускается, так как при этом на теплообменнике образуется конденсат (при использовании твердого топлива он содержит кислоту).
5. Ну и последнее: при использовании электрообогрева можно обойтись без жидкостного теплоносителя, правда, к индукционным нагревателям это не относится.

Простой индукционный нагреватель

Перейдем к достоинствам непосредственно «индукционников»:

1. Площадь контакта теплоносителя с горячей поверхностью в индукционных нагревателях в тысячи раз больше, чем в приборах с трубчатыми электронагревателями. Поэтому среда прогревается гораздо быстрее.
2. Все элементы «индукционника» монтируются только снаружи, без каких-либо врезок. Соответственно, и протечки полностью исключаются.
3. Поскольку нагрев осуществляется бесконтактным способом, нагреватель индукционного типа может работать с абсолютно любым теплоносителем, включая все виды антифризов (для ТЭНового электрокотла понадобился бы специальный). При этом вода может содержать сравнительно большое количество солей жесткости – переменное магнитное поле препятствует образованию накипи на стенках теплообменника.

На всякую бочку меда, как известно, найдется своя ложка дегтя. Здесь без этого тоже не обошлось: мало того, что сама по себе электроэнергия стоит достаточно дорого, так еще и индукционные нагреват

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками — схемы, теория, реализация

Индуктор

Важная часть индукционной печи – ее нагревательная катушка, индуктор. Для самодельных печей на мощность до 3 кВт пойдет индуктор из нагой медной трубки поперечником 10 мм либо медной же нагой шины сечением более 10 кв. мм. Внутренний поперечник индуктора – 80-150 мм, количество витков – 8-10.

Витки не должны соприкасаться, расстояние меж ними – 5-7 мм. Также никакая часть индуктора не должна касаться его экрана; малый зазор – 50 мм. Потому для прохождения выводов катушки к генератору необходимо предугадать окно в экране, не мешающее его снимать/ставить.

Индукторы промышленных печей охлаждают водой либо антифризом, но на мощности до 3 кВт описанный чуть повыше индуктор при работе его в продолжении до 20-30 мин принудительного остывания не просит. Но он сам при всем этом очень греется, а окалина на меди резко понижает КПД печи прямо до утраты ею работоспособности. Сделать самому индуктор с жидкостным остыванием нереально, потому его придется временами поменять. Использовать принудительное воздушное остывание нельзя: пластмассовый либо железный корпус вентилятора поблизости катушки «притянут» к для себя ЭМП, перегреются, а КПД печи свалится.

Примечание: для сопоставления – индуктор для плавильной печи на 150 кг стали согнут из медной трубы 40 мм внешним поперечником и 30 внутренним. Число витков – 7, поперечник катушки по снутри 400 мм, высота тоже 400 мм. Для его раскачки на нулевой моде необходимо 15-20 кВт при наличии замкнутого контура остывания дистиллированной водой.

Генератор

2-ая основная часть печи – генератор переменного тока. Сделать индукционную печь, не владея основами радиоэлектроники хотя бы на уровне радиолюбителя средней квалификации, не стоит и пробовать. Эксплуатировать – тоже, ведь, если печка не под компьютерным управлением, настроить ее в режим можно, только чувствуя схему.

Схема генератора для индукционной печи, дающая паразитное СВЧ

При выборе схемы генератора следует всячески избегать решений, дающих жесткий диапазон тока. В качестве антипримера приводим достаточно всераспространенную схему на тиристорном ключе, см. рис. выше. Доступный спецу расчет по прилагаемой к ней создателем осциллограмме указывает, что ППЭ на частотах выше 120 МГц от индуктора, запитанного таким макаром, превосходит 1 Вт/кв. м. на расстоянии 2,5 м от установки. Убийственная простота, ничего не скажешь.

Схема лампового генератора для индукционной печи

В качестве ностальгического курьеза приводим еще схему старого лампового генератора, см. рис. справа. Такие делали русские радиолюбители еще в 50-х годах, рис. справа. Настройка в режим – воздушным конденсатором переменной емкости С, с зазором меж пластинами более 3 мм. Работает лишь на нулевой моде. Индикатор опции – неоновая лампочка Л. Особенность схемы – очень мягенький, «ламповый» диапазон излучения, так что воспользоваться этим генератором можно без особенных мер предосторожности. Но – как досадно бы это не звучало! – ламп для него на данный момент не отыщешь, а при мощности в индукторе около 500 Вт энергопотребление от сети – более 2 кВт.

Примечание: обозначенная на схеме частота 27,12 МГц не оптимальна, она выбрана из суждений электрической сопоставимости. В СССР она была свободной («мусорной») частотой, для работы на которой разрешения не требовалось, только бы устройство помех никому не давало. А вообще-то С можно перестраивать генератор в достаточно широком спектре.

Самодельная тигельная индукционная печь 50-х годов.

На последующем рис. слева – простой генератор с самовозбуждением. L2 – индуктор; L1 – катушка оборотной связи, 2 витка эмалированного провода поперечником 1,2-1,5 мм; L3 – болванка либо шихта. В качестве контурной емкости употребляется собственная емкость индуктора, потому эта схема не просит опции, она автоматом заходит в режим нулевой моды. Диапазон мягенький, но при неверной фазировке L1 одномоментно сгорает транзистор, т.к. он оказывается в активном режиме с КЗ по неизменному току в цепи коллектора.

Схема простого генератора для индукционной печи

Также транзистор может сгореть просто от конфигурации внешней температуры либо саморазогрева кристалла – каких-то мер по стабилизации его режима не предвидено. В общем, если у вас залежались кое-где старенькые КТ825 либо им подобные, то начинать опыты по индукционному нагреву можно с этой схемки. Транзистор должен быть установлен на радиатор площадью более 400 кв. см. с обдувом от компьютерного либо ему подобного вентилятора. Регулировка можности в индукторе, до 0,3 кВт – конфигурацией напряжения питания в границах 6-24 В. Его источник должен обеспечивать ток более 25 А. Мощность рассеивания резисторов базисного делителя напряжения более 5 Вт.

Генератор-мультивибратор для индукционной печи

Схема на след. рис. справа – мультивибратор с индуктивной нагрузкой на массивных полевых тразисторах (450 B Uk, более 25 A Ik). Благодаря применению емкости в цепи колебательного контура дает достаточно мягенький диапазон, но внемодовый, потому подходящ для разогрева деталей до 1 кг для закалки/отпуска. Главный недочет схемы – накладность компонент, массивных полевиков и быстродействующих (граничная частота более 200 кГц) высоковольтных диодов в их базисных цепях. Биполярные массивные транзисторы в этой схеме не работают, перенагреваются и сгорают. Радиатор тут таковой же, как и в прошлом случае, но обдува уже не надо.

Последующая схема уже претендует на звание универсальной, мощностью до 1 кВт. Это – двухтактный генератор с независящим возбуждением и мостовым включением индуктора. Позволяет работать на 2-3 моде либо в режиме поверхностного нагрева; частота регулируется переменным резистором R2, а спектры частот переключаются конденсаторами С1 и С2, от 10 кГц до 10 МГц. Для первого спектра (10-30 кГц) емкость конденсаторов С4-С7 должна быть увеличена до 6,8 мкФ.

Схема универсального генератора для индукционной печи

Трансформатор меж каскадами – на ферритовом кольце с площадью сечения магнитопровода от 2 кв. см. Обмотки – из эмалированного провода 0,8-1,2 мм. Радиатор транзисторов – 400 кв. см. на четырех с обдувом. Ток в индукторе фактически синусоидальный, потому диапазон излучения мягенький и на всех рабочих частотах дополнительных мер защиты не требуется, при условии работы до 30 мин в денек через 2 денька на 3-й.

Видео: самодельный индукционный нагреватель в работе

Индукционные котлы

Индукционные водогрейные котлы, вне сомнения, вытеснят бойлеры с ТЭНами всюду, где электричество обходится дешевле других видов горючего. Но их бесспорные плюсы породили и массу самоделок, от которых у спеца другой раз практически волосы стоймя встают.

Скажем, такая конструкция: пропиленовую трубу с проточной водой окружает индуктор, а он запитан от сварочного ВЧ-инвертора на 15-25 А. Вариант – из теплостойкого пластика делают пустотелый бублик (тор), по патрубкам пропускают через него воду, а для нагрева обкручивают шиной, образующий свернутый в кольцо индуктор.

ЭМП передаст свою энергию воде отлично; та обладает хороший электропроводностью и аномально высочайшей (80) диэлектрической проницаемостью. Вспомните, как стреляют в микроволновке оставшиеся на посуде капельки воды.

Но, во-1-х, для настоящего подогрева квартиры либо личного дома зимой необходимо более 20 кВт тепла, при кропотливом утеплении снаружи. 25 А при 220 В дают всего 5,5 кВт (а сколько это электричество стоит по нашим тарифам?) при 100% КПД. Хорошо, пусть мы в Финляндии, где электричество дешевле газа. Но предел употребления на жилище – все равно 10 кВт, а за перебор необходимо платить по увеличенному тарифу. И квартирная проводка 20 кВт не выдержит, необходимо тянуть отдельный фидер от подстанции. Во что такая работа обойдется? Если еще электрикам далековато до перебора мощности по району и они ее разрешат.

Потом, сам теплообменник. Он должен быть либо железным мощным, тогда будет действовать только индукционный нагрев металла, либо из пластика с низкими диэлектрическими потерями (пропилен, меж иным, к таким не относится, годится только дорогой фторопласт), тогда вода конкретно всосет энергию ЭМП. Но в любом случае выходит, что индуктор греет весь объем теплообменника, а воде тепло дает только внутренняя его поверхность.

В конечном итоге, ценой огромных трудов с риском для здоровья, получаем бойлер с КПД пещерного костра.

Индукционный котел отопления промышленного производства устроен совершенно по-иному: просто, но в домашних критериях неосуществимо, см. рис. справа:

Схема индукционного водогрейного котла

• Мощный медный индуктор подключается конкретно к сети.
• Его ЭМП греет также мощный железный лабиринт-теплообменник из ферромагнитного металла.
• Лабиринт сразу изолирует индуктор от воды.

 

Стоит таковой бойлер в пару раз дороже обыденного с ТЭНом, и подходящ для установки лишь на пластмассовые трубы, но взамен дает массу выгод:

1. Никогда не сгорает – в нем нет раскаленной электроспирали.
2. Мощный лабиринт накрепко экранирует индуктор: ППЭ в конкретной близости от 30 кВт индукционного бойлера – ноль.
3. КПД – более чем 99,5%
4. Полностью неопасен: собственная неизменная времени обладающей большой индуктивностью катушки – более 0,5 с, что в 10-30 раз больше времени срабатывания УЗО либо автомата. Его еще ускоряет «отдача» от переходного процесса при пробое индуктивности на корпус.
5. Сам же пробой вследствие «дубовости» конструкции только маловероятен.
6. Не просит отдельного заземления.
7. Безразличен к удару молнии; спалить громоздкую катушку ей не под силу.
8. Большая поверхность лабиринта обеспечивает действенный термообмен при наименьшем температурном градиенте, что практически исключает образование накипи.
9. Большущая долговечность и простота использования: индукционный бойлер вместе с гидромагнитной системой (ГМС) и фильтром-отстойником работает без обслуживания более 30 лет.

 

О самодельных котлах для ГВС

Схема индукционного водонагревателя для ГВС

Тут на рис. приведена схема маломощного индукционного нагревателя для систем ГВС с накопительным баком. В ее базе – хоть какой силовой трансформатор на 0,5-1,5 кВт с первичной обмоткой на 220 В. Прекрасно подходят сдвоенные трансформаторы от старенькых ламповых цветных телевизоров – «гробов» на двухстержневом магнитопроводе типа ПЛ.

Вторичную обмотку с таких снимают, первичку перематывают на один стержень, увеличив количество ее витков для работы в режиме, близком к КЗ (недлинному замыканию) по вторичке. Сама же вторичная обмотка – вода в U-образном колене из трубы, обхватывающем другой стержень. Пластмассовая труба либо железная – на промчастоте все равно, но железная должна быть изолирована от остальной системы диэлектрическими вставками, как показано на рис, чтоб вторичный ток замыкался только через воду.

В любом случае такая водогрейка небезопасна: вероятная протечка соседствует с обмоткой под сетевым напряжением. Если уж идти на таковой риск, то в магнитопроводе необходимо насверлить отверстие под болт-заземлитель, и сначала наглухо, в грунт, заземлить трансформатор и бак металлической шиной более 1,5 кв. см. (не кв. мм!).

Дальше трансформатор (он должен размещаться конкретно под баком), с присоединенным к нему сетевым проводом в двойной изоляции, заземлителем и водогрейным витком заливают в одну «куклу» силиконовым герметиком, как моторчик помпы аквариумного фильтра. В конце концов, очень лучше весь агрегат подключить к сети через быстродействующее электрическое УЗО.

Видео: «индукционный» котел на базе бытовой плитки

Индуктор на кухне

Варочная индукционная плита

Индукционные варочные поверхности для кухни стали уже обычными, см. рис. По принципу деяния это та же индукционная печка, исключительно в роли короткозамкнутой вторичной обмотки выступает днище хоть какой железной варочной посудины, см. рис. справа, а не только лишь из ферромагнитного материала, как нередко не знаючи пишут. Просто дюралевая посуда выходит из потребления; врачи обосновали, что свободный алюминий – канцероген, а медная и оловянная издавна уже не в ходу из-за токсичности.

Бытовая индукционная плитка – порождение века больших технологий, хотя мысль ее зародилась сразу с индукционными плавильными печами. Во-1-х, для изоляции индуктора от стряпни пригодился крепкий, стойкий, гигиеничный и свободно пропускающий ЭМП диэлектрик. Подходящие стеклокерамические композиты появились в производстве сравнимо не так давно, и на долю верхней пластинки плиты приходится большая толика ее цены.

Схема кухонной индукционной плиты

Потом, все варочные посудины различные, а их содержимое изменяет их электронные характеристики, и режимы изготовления блюд тоже различные. Усмотрительным подкручиванием ручек до подходящей моды здесь и спец не обойдется, нужен высокопроизводительный микроконтроллер. В конце концов, ток в индукторе должен быть по санитарным требованиям незапятанной синусоидой, а его величина и частота должны сложным образом изменяться сообразно степени готовности блюда. Другими словами, генератор должен быть с цифровым формированием выходного тока, управляемым тем микроконтроллером.

Делать кухонную индукционную плиту самому нет смысла: на одни только электрические составляющие по розничным ценам средств уйдет больше, чем на готовую неплохую плитку. И управлять этими устройствами еще пока сложно: у кого есть, тот знает, сколько там кнопочек либо детекторов с надписями: «Рагу», «Жаркое» и т.п. Создатель этой статьи видал плитку, где значилось раздельно «Борщ флотский» и «Суп претаньер».

Все же, индукционные плиты имеют массу преимуществ перед иными:

• Практически нулевая, в отличие от микроволновок, ППЭ, хоть сам на эту плитку садись.
• Возможность программирования для изготовления самых сложных блюд.
• Растопка шоколада, вытапливание рыбьего и птичьего жира, изготовление карамели без мельчайших признаков пригорания.
• Высочайшая экономичность как следствие резвого нагрева и практически полного сосредоточения тепла в варочной посуде.

 

Разогрев варочной посуды на индукционной плите и газовой конфорке

К последнему пт: посмотрите на рис. справа, там графики разогрева стряпни на индукционной плите и газовой конфорке. Кто знаком с интегрированием, тот сходу усвоит, что индуктор на 15-20% экономичнее, а с металлическим «блином» его можно и не ассоциировать. Издержки средств на энергоэлемент при изготовлении большинства блюд для индукционной плиты сравнимы с газовой, а на тушение и варку густых супов даже меньше. Индуктор пока уступает газу только при выпечке, когда нужен равномерный прогрев со всех боков.

Видео: неудавшийся индукционный нагреватель из кухонной плиты

В заключение

Итак, индукционные электроприборы для обогрева воды и изготовления еды лучше брать готовые, дешевле и проще выйдет. А вот завести самодельную индукционную тигельную печку в домашней мастерской не помешает: станут доступными тонкие методы плавки и термической обработки металлов. Необходимо только держать в голове о ППЭ с СВЧ и строго соблюдать правила конструирования, производства и эксплуатации.

Также советуем прочитать:

Киловаттный индукционный нагреватель.

Всем привет! Выбрал модель с активным охлаждением для надежности. Во время тестирования пришлось докупить блок питания на киловатт(оставлю информацию и купон), благодаря чему получилось выжать из модуля 900 Вт, купил медную трубку, залез в интернет почитать как можно модифицировать катушку и приуныл. Оказывается нюансов много, генератор изначально настроен под комплектную и даже небольшие изменения конструкции могут стать фатальными. Под катом подробный процесс тестирования и мысли по поводу переделки, может кто подскажет как ее реализовать )

Характеристики.

Входное напряжение: 12V-48V (рекомендуемый 24 В)
Потребление:
Чем выше напряжение, тем больше ток.
При 12В до 5А
При 15В до 10A
При 48В до 20А
Рабочая частота: 60-80кГц
Размеры: 90 * 150 * 75 мм

Распаковка и внешний вид.

Серый пакет

Плата обернута в пупырчатую пленку, катушка просто рядом в пакете

Вот вся комплектация. Диаметр трубки катушки 6 мм, диаметр катушки 46 мм, 7 витков.

Вход 12-48 Вольт, поверхность платы глянцевая, поэтому фотографировать было не очень удобно.

Выходные клеммы

На вентиляторе закреплена плата для питания этого самого вентилятора

Под ним расположены 6 конденсаторов 0.33 мкф 600В 50 кГц и два транзистора. Маркировкой развернуты вовнутрь, поэтому разглядеть ее не удалось, но обычно используются IRFP260N

С обратной стороны плата чистая, местами можно разглядеть шарики олова.

Собираем модуль и катушку

Функционал.

Форму сигнала снял мультиметром MT8206 при питании 12 Вольт.

Частота «холостого» режима чуть выше 85 кГц

Под нагрузкой упала чуть ниже 80 кГц

Изначально использовал блок питания на 24 Вольта и 20 Ампер.
На небольшой болт при этом выделялось порядка 150Вт или 21 Вольт и 6-8 Ампер

10 мм болт с гайкой на 17 смог разогнать модуль до 250Вт или 21 Вольт, 12 Ампер

Когда впервые увидел подобный нагреватель, вспомнил, что есть модели для сворачивания прикипевших гаек на автомобилях, работающих по тому же принципу — на гайку накидывается катушка, разогревает металл докрасна, после чего шансы сорвать ее с болта увеличиваются

Вот только стоят такие наборы как крыло от самолета, а тут за $30 вроде почти готовый аналог… подумал я и решил посмотреть сколько времени понадобится для нагрева гайки на 17 если задействовать только несколько нижних витков, как это было бы в случае использования во время демонтажа в автомобиле

Начал ждать… 3 с лишним минуты. И тут целых две проблемы — нужно долго держать и с такой скоростью нагрева, успевает прогреться не только гайка, но и болт, что нежелательно.

Катушка нагрелась до 39 градусов на четверти мощности и частично обдуваемая вентилятором

Как вы уже наверное заметили, ток растет вместе с напряжением и при 20 Вольтах максимум составил 15 Ампер или 300 Ватт. Давно хотел прикупить более мощный БП, чтобы выжать всё из модуля DPS5020, но отдавать $50 за киловатт(еще ведь и не факт) было жалко, но нужно ведь тестирование закончить, а тут еще цену чуть скинули и благодаря купону она опустилась до $39, так что жабу удалось уговорить и был куплен вот этот блок. Купон BG-MP16 до сих пор работает если кому надо.

Кому интересен внешний вид и немного начинки, жмите сюда

С ростом напряжения заметно вырос и ток. На тот же болт с гайкой на 17 уже выделялось порядка 800 Ватт, благодаря более быстрому нагреву гайка нагрелась за пол минуты и видно, что она явно горячее болта. Будь болт зажат в какой железяке, контраст был бы еще больше из-за лучшего отвода тепла.

С другого ракурса, чтобы не подумали, что показания были подогнаны с другой нагрузкой )

За 50 секунд раскалился весь металл в рабочей зоне.

Катушка за это время так же заметно нагрелась, пришлось использовать примитивное водяное охлаждение:
— Подсоединил 2 силиконовых трубки
— Один конец опустил в канистру с водой на верхней полке
— Второй в пустую канистру на нижней полке и пустил на самотек
Изначально мне говорили, что при использовании индукционного нагревателя, деталь будет прогреваться в первую очередь изнутри. А я вроде как учил в школе физику и был уверен, что металл не будет себя вести как сосиска в микроволновке и внешний слой нагреется первым. По гифке выше и так видно кто прав, но попробую показать еще нагляднее. С обратной стороны свободно болтается гайка на 19

Невооруженным глазом видно, что внешний слой поглощает основное излучение.

Охлаждение отлично справляется — катушка прохладная, радиаторы мосфетов тоже.

Итоги.

В общем, на этом и остановился. На работе напугали тем, что при подключении даже немного другой катушки, вся конструкция полетит в мусорку сразу после включения. Я ранее дел с такими модулями не имел, поэтому буду благодарен за совет как реализовать нагреватель гаек. Волнуют несколько, возможно глупых вопросов:
1. Можно ли удлинить контакты(проводами с хорошим сечением без изгибов), чтобы не держать на весу довольно массивный корпус с платой? Или нужно будет переносить часть генератора на новую рукоять?
2. Есть ли какой-нибудь калькулятор расчета параметров катушки с учетом данных используемой трубки? Н насколько критичны ошибки в просчете этих данных, если не планируется использовать сабж часами?
3. А может кто-то уже прошел этот путь и есть готовое бюджетное решение?

По традиции нашел скромный купон BGZVS, скидывающий 10% стоимости

В обзорах по п.18 плюсы и минусы не расписываю, есть тесты — опирайтесь на них, они не предвзяты )

Как обычно, приветствуется конструктивная критика в комментариях. Всем добра =)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

⚡️Индукционный нагреватель для отопления своими руками |

Идея создания системы электрического отопления жилого помещения у меня возникла вместе с закладкой фундамента для небольшого индивидуального дома. Используя систему водяного отопления с газовым котлом, мы получаем экономическую выгоду по сравнению с электрическим отоплением, и это всем понятно. Но что делать, если вблизи пока нет газовой магистрали, а пользоваться газовыми баллонами небезопасно?

Вот и появилась идея сконструировать под каждым окном в доме индивидуальный водяной котел https://xn--j1aciq0c.com/ust-kamenogorsk/ (или батарею отопления, как угодно!), вода в котором нагревается электричеством, но без применения ТЭНов и электролизных нагревателей.

Было принято решение в качестве нагревательного элемента для воды использовать вихревой индукционный нагреватель (ВИН). Принцип работы и описание различных вариантов индукционных нагревателей подробно описан в сети Интернет и других источниках информации.

Вихревой индукционный нагреватель работает по принципу электромагнитной индукции. При прохождении электрического переменного тока высокой частоты в индукционной катушке возникает магнитное поле. В качестве сердечника катушки используется металлический сердечник из ферромагнитного материала (в простейшем случае — стальная труба), внутри которой находится нагреваемая жидкость (вода). Вихревыми токами Фуко нагревается металлическая труба, по которой протекает вода.

В данном случае, в качестве оконечного устройства использована замкнутая система, состоящая из двух или трех отрезков толстостенных стальных труб, в которых циркулирует вода. Нагревательным элементом (если можно его так назвать!) служит катушка медного провода в изоляции, которая содержит около 60 витков на стальной трубе, диаметром около 50 миллиметров. На трубу сначала наматывается теплостойкая изоляция (в данном случае, лента ФУМ или стеклоткань), а затем — однослойная катушка.

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!).

Видеообзор индукционный нагреватель

В качестве преобразователя был изготовлен инвертор, который работает на низковольтных полевых транзисторах от мощного источника постоянного тока 12 В. Во время работ по регулировке аппарата применялся кислотный аккумулятор от легкового автомобиля. Первые включения прибора производились от напряжения 6 В (использовались не все банки аккумулятора).

Задающий генератор на микросхеме TL494 был подключен к маломощному регулируемому источнику питания от 0 до 15 В. Затем для его питания использовали компьютерный блок питания. На первом этапе необходимо было обеспечить устойчивую генерацию выходного сигнала генератора. Вопрос о том, что при пониженном питании инвертора не обеспечивается оптимальное согласование выходного трансформатора и т.д., рассчитанного на питание от 12 В, не стоял!

О форме выходных импульсов во время предварительных испытаний инвертора мы просто не думали! Важно было получить одинаковую форму и амплитуду на выходах TL494 и транзисторах драйверов. Большого опыта работы с силовой электроникой ни у меня, ни у моих воспитанников не было, поэтому мы “осторожничали, чтобы не наделать проблем” с выходными транзисторами и трансформаторами.

За основу преобразователя была выбрана принципиальная схема инвертора см. рис. 1. В качестве транзисторов драйверов применялись отечественные кремниевые транзисторы КТ816 и другие, аналогичные по параметрам. Усиленные прямоугольные импульсы формы “меандр” через ограничивающие резисторы поступают на затворы мощных (MOSFET) полевых транзисторов IRF. Мощный двухтактный выходной каскад на полевых транзисторах усиливает прямоугольные импульсы до необходимого уровня.

Нагрузкой выходного каскада является импульсный выходной трансформатор на ферритовом сердечнике. В каждом плече выходного каскада в нашем случае использовалось не более двух транзисторов. Когда добавляли транзисторы, напряжение (входное) на затворах мосфетов уменьшалось, соответственно выходная мощность оставалась на уровне примерно 200…300 Вт. Возможностей подбирать идентичные пары транзисторов драйверов, как и выходных полевых транзисторов, в наших условиях (ввиду отсутствия финансовой поддержки и т.д.) не представляется возможным, поэтому мы остановились на “достигнутых результатах!”.

Выходной трансформатор был использован самодельный. Сердечники — от компьютерных блоков питания. Трансформаторы из БП предварительно были хорошо “прокипячены в воде” (чтобы аккуратно разобрать трансформаторы!). Каркасы использованы от тех же трансформаторов. Для экспериментов изготовили несколько трансформаторов с различным числом витков первичной и вторичной обмоток.

Первичная обмотка состояла из двух половинок по 5… 10 витков ленты, изготовленной из одножильного медного провода диаметром каждой жилы около 0,5 мм, а вторичная — “до полного заполнения” каркаса одножильным проводом. В результате получился трансформатор, на выходе которого присутствовало напряжение около 170…190 В! Под нагрузкой напряжение понижалось до 150…160 В.

Этого напряжения и мощности оказалось достаточно, чтобы вихревой индукционный нагреватель выполнял свою основную функцию — нагревал воду в трубе до 80…90 градусов. Ввиду небольшой протяженности нагревателя (системы труб), дополнительный насос для перемещения воды в трубе не понадобился. После изготовления и настройки инвертора был изготовлен мощный блок питания от сети переменного тока, представляющий обычный,

мостовой двухполупериодный выпрямитель с выходным напряжением около 12В постоянного тока. Определенной проблемой для нас было приобретение мощного, понижающего трансформатора. Ведутся работы по усовершенствованию инвертора. Рабочий образец инвертора вихревого индукционного нагревателя (см. рис. 2-3) экспонировался на региональной выставке “Дети. Техника. Творчество” в городе Белгород и занял второе место среди экспонатов в своем разделе.

Вихревой индукционный нагреватель. Мини. Питание 5 -12V.

Из товаров предоставленных на обзор, выбор пал на этот индукционный нагреватель. Зачем он мне..?

Вихревой индукционный нагреватель. Пару слов теории.
«В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.
Если внутрь индуктора поместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.
Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается.»
«Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является как бы вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.
На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки (скин-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое плотность тока увеличивается в несколько раз относительно плотности тока в заготовке, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла от общего тепло­выделе­ния. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относи­тель­ной магнитной проницаемости материала заготовки.
Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.
Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.»
В нашем случае индуктором является не медная трубка, а кусок медного провода скрученный в спираль.
Для себя, я лично наметил только одно полезное применение такому мисиписечному нагревателю. Разогрев, а потом по возможности закалка переточенных кончиков всяких разных отверточек, шильцев и ковырялок…
Заявленные ТТХ:
— Питание модуля: 5-12V
— Размеры: 5,5 х 4 х 2 см (L * W * H)
— Размер катушки: длина: 7.5cм, диаметр: 2,8 см
— Диаметр провода индуктора:
Комплект:
— модуль: 1 шт.
— катушка: 1шт.
Больше нам о нем пока ничего не известно. Ну что ж, проверим на что он способен и соответствует ли моим ожиданиям…
Приехал модуль в таком виде.


Размеры, чуть больше спичечного коробка, не считая дросселей.
Ширина платки — 37 мм.
Длина платки 55 мм.
Высота от низа кондеров до верха дросселей — 45 мм.

Размеры и диаметр катушки.
Длина катушки — 35 мм.
Диаметр — 22 мм.
Диаметр провода — 2 мм.
Длина катушки с выводами -70 мм.
Вес конструкции в сборе 114 грамм.

На платке есть надписи с рекомендуемым напряжением питания, его полярностью на разъеме.

С обратной стороны платки имеется разъем для подключения катушки.

Снизу кондеры.

Распаиваем модуль.
Сама платка сделана очень неплохо. Снизу шелкография, изображение скорпионов. Наверное какой-то фирменный знак производителя печатных плат. Надписи на транзисторах сточены напильником. :0)

Рисуем схему.
Схема оказалась самой распространенной в интернете. Хотя на данной плате стерта маркировка транзисторов и не удалось расшифровать маркировку стабилитронов, погуглив подобную схему легко найти в интернете. Хотя вполне возможно, что детали стоят несколько другие, но не суть важно. Легко найти аналог на замену при неисправности.

Используемые конденсаторы.

Теперь все собираем, прикручиваем катушку и подаем питание. Загорается синий светодиодик.

Токи на холостом ходу.

Токи под нагрузкой. В качестве «нагрузки» использовал трехгранный надфиль.

Частота генератора на холостом ходу 214 кГц, под нагрузкой падает до 210 кГц.

Маленькое видео нагрева кончика трехгранного надфиля.

Индукционный нагреватель работает, но очень много кушает на холостом ходу.
Транзисторы распаянные на плате довольно прилично греются, плата плоховато рассеивает тепло. Если платку доработать, поставить транзисторы по мощнее да вынести их на радиаторы, может получиться вполне себе нагреватель. Чем я и займусь в ближайшем будущем.
Посоветовал бы я купить? Наверное да, но не как рабочее законченное изделие, а скорее как ознакомительную версию с возможностью небольшого допила. Ну и если деньги лишние. :0)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Индукционный нагреватель металла

Индукционный нагреватель позволяет нагреть металл вплоть до красноты, даже не прикасаясь к нему. Основой такого нагревателя является катушка, в которой создаётся поле высокой частоты, которое и действует на помещённый внутрь металлический объект. В металле наводится ток высокой плотности, который заставляет металл нагреваться. Таким образом, для создания индукционного нагревателя понадобится схема, генерирующая высокочастотные колебания и сама катушка.

Схема

Выше представлена схема универсального ZVS-драйвера, основой которого являются мощные полевые транзисторы. Лучше всего применить IRFP260, рассчитанные на ток более 40 А, но если достать такие не удаётся, можно применить IRFP250, они так же подходят для этой схемы. D1 и D2 – стабилитроны, можно применить любые, на напряжение от 12 до 16 вольт. D3 и D4, ультрабыстрые диоды, можно применить, например, SF18 или UF4007. Резисторы R3 и R4 желательно взять мощностью 3-5 ватт, иначе возможен их нагрев. L1 – катушка индуктивности, можно брать в пределах 10-200 мкГн. Она должна быть намотана достаточно толстым медным проводом, иначе не избежать её нагрева. Изготовить её самим очень просто – достаточно намотать 20-30 витков провода сечением 0,7-1 мм на любом ферритовом колечке. Особое внимание стоит уделить конденсатору С1 – он должен быть рассчитан на напряжение минимум 250 вольт. Ёмкость может варьироваться от 0,250 до 1 мкФ. Через этот конденсатор будет протекать большой ток, поэтому он должен быть массивным, иначе не избежать его нагрева. L2 и L3 – это та самая катушка, внутрь которой помещается нагреваемый предмет. Она представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра. На катушке необходимо сделать отвод от середины и подключить его к катушке L1.

Сборка схемы нагревателя

Схема собирается на кусочке текстолита размерами 60х40 мм. Рисунок печатной платы полностью готов к печати и отзеркаливать его не нужно. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.


После сверления отверстий плату обязательно нужно залудить толстым слоем припоя для лучшей проводимости дорожек, ведь через них будут протекать большие токи. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали, диоды, стабилитроны и резисторы на 10 кОм. Мощные резисторы на 470 Ом для экономии места устанавливаются на плату стоя. Для подключения проводов питания можно использовать клеммник, место под него на плате предусмотрено. После запаивания всех деталей нужно смыть остатки флюса и проверить соседние дорожки на замыкание.

Изготовление индукционной катушки

Катушка представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра, оправка обязательно должна быть диэлектрической. Если провод хорошо держит форму, можно и вовсе обойтись без неё. Я использовал обычный провод 1,5 мм и намотал его на отрезок пластиковой трубы. Для скрепления витков хорошо подходит изолента.

От середины катушки делается отвод, можно просто снять изоляцию с провода и подпаять туда третий провод, как я и сделал. Все провода должны иметь большое сечение, чтобы избежать лишних потерь.

Первый запуск и испытания нагревателя

Напряжение питания схемы лежит в пределах 12-35 вольт. Чем больше напряжение, тем сильнее нагревается металлический объект. Но вместе с этим и возрастает тепловыделение на транзисторах – если при питании 12 вольт они почти не нагреваются, то при 30-ти вольтах им уже может потребоваться радиатор с активным охлаждением. Следует так же следить за конденсатором С1 – если он ощутимо нагревается, значит следует взять более высоковольтный, или собрать батарею из нескольких конденсаторов. При первом запуске понадобится амперметр, включенный в разрыв одного из питающих проводов. На холостом ходу, т.е. при отсутствии металлического объекта внутри катушки, схема потребляет около 0,5 ампер. Если ток в норме, можно помещать металлический объект внутрь катушки и смотреть, как он нагревается буквально на глазах. Удачной сборки.

ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Приветствую пользователей сайта Радиосхемы. Недавно у меня появилась идея сделать индукционный нагреватель. На просторах интернета были найдены несколько схем для построения устройства. Из них выбрал самую, на мой взгляд, простую по сборке и настройке, и главное — реально рабочую.

Схема устройства

Список деталей

1. Полевой транзистор IRFZ44V 2 шт.
2. Диоды ультра быстрые UF4007 или UF4001 2 шт. 
3. Резистор на 470 Ом на 1 или 0.5 Вт 2 шт.
4. Конденсаторы плёночные 
   1) 1 мкФ на 250в 3 шт.
   2) 220 нФ на 250в 4 штуки.
   3) 470 нФ на 250в 
   4) 330 нФ на 250в
5. Провод медный диаметром 1.2 мм.
6. Провод медный диаметром 2 мм.
7. Кольца от дросселей компьютерном блоке питания 2 шт.

Сборка устройства

Задающая часть нагревателя выполнена на полевых транзисторах IRFZ44V. Распиновка транзистора IRFZ44V.

Транзисторы нужно поставить на большой радиатор. Если устанавливать транзисторы на один радиатор то транзисторы нужно установить на резиновые прокладки и пластмассовые шайбочки чтобы не было замыкания между транзисторов.

Дросселя намотаны на кольцах от компьютерных БП. Сделанные из порошкового  железа. Проводом 1,2 мм 7-15 витков.

Батарея конденсаторов должна быть на 4.7 мкФ. Желательно использовать не один конденсатор, а несколько конденсаторов. Конденсаторы должны быть подключены параллельно.

Катушка нагревателя сделана на проводе диаметром 2 мм 7-8 витков.

После сборки устройство работает сразу. Питается устройство от аккумулятора 12 вольт 7.2 А/ч. Напряжение питания устройства 4.8-28 вольт. При продолжительной работе перегреваются: батарея конденсаторов, полевые транзисторы и дросселя. Потребление тока при холостом ходу 6-8 Ампер.

При внесении в контур металлического предмета потребление тока сразу увеличивается до 10-12 А.

Фото готового устройства смотрите далее.

Видео работы индукционного нагревателя

Далее можно оформить прибор в подходящий красивый корпус и использовать для различных опытов. С мощностью и размером катушки лучше поэкспериментировать, чтоб достичь наилучшего эффекта. Автор статьи 4ei3

   Форум

   Обсудить статью ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ