Электрический нагреватель можно установить в любой квартире. Причем согласие на установку дает лишь собственник жилья. Мнение всяческих «контролирующих органов», в данном случае, никого не интересует. А проект подключения нужен лишь в теории. Поэтому, несмотря на довольно затратную эксплуатацию, современные электрические нагреватели, все же, пользуются популярностью.
Мы рассмотрим высокоэффективную разновидность современного обогревателя — индукционный отопительный котел. И в этом обзоре мы не только изучим его достоинства и недостатки, но и дадим рекомендации по самостоятельному изготовлению подобных отопительных приборов.
Типовой индукционный нагреватель состоит из следующих деталей и узлов:
- Генератора переменного тока — в этой роли выступает особый прибор, преобразующий стандартные 50 Гц бытовой электросети в ток с более высокой частотой.
- Индуктор – цилиндрическая катушка из медной проволоки, работающая генератором электромагнитного поля.
- Нагревательного элемента – металлической трубы (или прутка), вводимой в электромагнитное поле.
Причем все эти компоненты взаимодействуют между собой следующим образом:
|
|
- Генератор повышает частоту тока и транслирует модифицированную энергию на катушку.
- Индуктор принимает высокочастотный ток и преобразует его в переменной электромагнитное поле, меняющее вектор (направление потока электромагнитных волн) с очень высокой частотой.
- Нагреватель приближается к катушке или вводится в нее и разогревается вихревыми токами, появление которых провоцирует переменный вектор электромагнитного поля.
Причем передача энергии происходит практически без потерь. Поэтому КПД индукционных нагревателей достигает максимума, а энергии хватает не только на разогрев теплоносителя – электромагнитную индукцию используют даже в металлургии.
Дальнейшее использование аккумулируемой энергии тривиально – ее расходуют на разогрев теплоносителя, циркулирующего внутри трубчатого нагревателя. Причем теплоноситель работает еще и как охладитель нагревательного элемента, обеспечивая котлу очень долгую «жизнь» даже при очень жестком режиме эксплуатации.
Как видите: схема такого отопительного прибора очень проста. В итоге, индукционный нагреватель своими руками может собрать любой человек, знающий с какой стороны держаться за паяльник. Но стоит ли этот нагреватель усилий, затраченных на его изготовление? Давайте разбираться.
Достоинства и недостатки индукционных нагревателей
К достоинствам индукционных электронагревателей относятся следующие эксплуатационные характеристики и свойства:
- Вихревые токи генерируют не только тепло, но и вибрацию. Поэтому на стенках нагревательного элемента не оседает накипь. Следовательно, индукционные котлы не нуждаются в чистке.
- Нагревательный элемент у такого котла – это обычная труба, разогреваемая вихревыми токами. И при постоянной циркуляции теплоносителя по требе она не может перегореть физически, в отличие от нагревательной спирали традиционного ТЭНа. То есть, о замене или ремонте нагревательного элемента можно даже не задумываться.
- Даже самодельный вихревой теплогенератор герметичен изначально. Ведь разогрев теплоносителя осуществляется внутри цельнометаллического нагревательного элемента. Причем энергия передается нагревателю дистанционно – посредством электромагнитного поля. Поэтому, ввиду отсутствия разъемных соединений, протечек в индукционных котлах не может быть в принципе.
- Котел не шумит, хотя нагревательный элемент может вибрировать. Но частота этой вибрации далека от диапазона звуковых волн. Поэтому индукционный нагреватель работает беззвучно.
- Вся конструкция собирается из дешевых, легкодоступных деталей. Поэтому индукционный нагреватель дешев просто до неприличия.
Словом, такая схема нагрева теплоносителя надежна, долговечна и очень эффективна. Причем при использовании индукционного котла можно отказаться даже от циркуляционного насоса – теплоноситель «пойдет» по трубам под влиянием тепловой конвекции, разогреваясь на старте практически до парообразного состояния.
А в перечень недостатков индукционных нагревателей следует включить такие факты:
- Во-первых, переменно электромагнитное поле разогревает не только нагревательный элемент, но и все окружающее пространство, в том числе и ткани тела человека. Поэтому от такого устройства нужно держаться подальше.
- Во-вторых, нагревательный прибор работает на электричестве. А это не самый дешевый источник энергии.
- В-третьих, прибор очень эффективен, а теплоотдача нагревателя просто колоссальна, поэтому риск детонации котла от перегрева теплоносителя есть всегда. Впрочем, этот дефект устраняет обычный датчик давления.
Однако, если вы готовы мириться с недостатками, то это отопительный прибор был создан специально для вас. И ниже по тексту мы предложим вам схему самостоятельной сборки такого котла.
Вихревой индукционный нагреватель своими руками: обзор конструкции
Элементарный индукционный нагреватель создается следующим образом:
- Берется полимерная труба с очень толстыми стенками. На торцы трубы монтируют два вентиля – к ним подсоединяют разводку (обратка – внизу).
- Перед монтажом верхнего вентиля в трубу засыпают рубленную металлическую проволоку, заполняющую всю внутреннюю полость. Диаметр проволоки – 5-6 миллиметров, длина рубленых элементов – произвольна.
- Вокруг трубы наматывают медную проволоку, делая не менее 90 оборотов (витков).
В итоге у нас есть индуктор – пружина из медной проволоки, и нагревательный элемент – полимерный корпус, который забит стальными стержнями. Остается только найти генератор и все заработает.
Причем самое доступное и дешевое решение – это сварочный инвертор. Медную проволоку попросту подключают к его полюсам, переводя прибор в режим переменного тока высокой частоты. И после включения инвертора система начинает работать: индуктор излучает электромагнитное поле, рубленая проволока раскаляется от вихревых токов и вода в полимерной трубе вскипает за считанные секунды, провоцируя тепловую циркуляцию в разводке.
Разумеется, создавая индукционный нагреватель из сварочного инвертора и полимерной трубы с рубленой проволокой вместо нагревательного элемента, не стоит рассчитывать на сверхэффективную работу. Однако, даже такое подобие промышленного нагревательного прибора может отапливать достаточно большое помещение. Правда, с самоделками нужно обращаться очень осторожно. Поэтому далее последуют рекомендации по технике безопасности.
Самодельный индукционный нагреватель и безопасность
Самодельный котел нельзя включать вне разводки, без заполнения рабочей камеры (полимерной трубы) теплоносителем. Иначе полимерный корпус расплавится, а раскаленный металл упадет прямо на пол.
Самодельный котел нужно включать в отдельную линию – энергопотребление инвертора очень велико и при постоянной работе «домашняя» линия на 2,5 мм2 попросту сгорит. Для таких систем нужен кабель сечением 4-6 мм2.
Самодельный котел нельзя оставлять без напорной циркуляции – вскипевший теплоноситель может разорвать полимерный корпус. Поэтому на выходе, за вентилем, ставят клапан избыточного давления.
Словом, перед тем как сделать индукционный нагреватель своими руками – подумайте, а нужен ли в вашем доме «самопальный» прибор такой мощности, который даже не оснащен предохранительными датчиками и хотя бы элементарным блоком контроля. Возможно, что лучшим выбором, в данном случае, был бы «заводской» индукционный котел, оборудованный всеми предохранителями.
Приборы, осуществляющие нагрев за счет электричества, а не газа, безопасны и удобны. Такие нагреватели не производят копоти и неприятного запаха, но потребляют большое количество электроэнергии. Отличный выход - собрать индукционный нагреватель своими руками. Это и экономия средств, и вклад в бюджет семьи. Существует много простых схем, по которым индуктор можно собрать самостоятельно.
Для того чтобы было легче разобраться в схемах и правильно собрать конструкцию, нелишним будет заглянуть в историю электричества. Способы нагрева металлических конструкций электромагнитным током катушки широко используются в промышленном изготовлении бытовых приборов - котлов, нагревателей и плит. Оказывается, можно сделать рабочий и долговечный индукционный нагреватель своими руками.
Принцип работы устройств
Принцип работы устройств
Знаменитый британский ученый XIX века Фарадей в течение 9 лет проводил исследования, чтобы преобразовать магнитные волны в электричество. В 1931 году наконец было совершено открытие, получившее название электромагнитная индукция. Проволочная обмотка катушки, в центре которой находится сердечник из магнитящегося металла, создает магнитное поле под силой переменного тока. Под действием вихревых потоков сердечник нагревается.
Важный нюанс - нагревание произойдет, если переменный ток, питающий катушку, будет менять вектор и знак поля на высоких частотах.
Открытие Фарадея стали применять как в промышленности, так и при изготовлении самодельных моторов и электронагревателей. Первую плавильню на основе вихревого индуктора открыли в 1928 году в Шеффилде. Позже по тому же принципу обогревали цеха заводов, а для нагрева воды, металлических поверхностей знатоки собирали индуктор своими руками.
Схема устройства того времени действительна и сегодня. Классический пример - индукционный котел, в составе которого имеются:
- металлический сердечник;
- корпус;
- тепловая изоляция.
Меньший вес, размер и более высокий КПД осуществляются за счет тонких стальных труб, служащих основой сердечника. В кухонных плитках индуктором выступает сплющенная катушка, расположенная вблизи варочной панели.
Особенности схемы для ускорения частоты тока следующие:
- промышленная частота в 50 Гц не подходит для самодельных приборов;
- прямое подключение индуктора к сети приведет к гулу и слабому нагреву;
- эффективное нагревание осуществляется при частоте 10 кГц.
Сборка по схемам
Собрать индуктивный нагреватель своими руками может любой человек, знакомый с законами физики. Сложность устройства будет варьироваться от степени подготовленности и опытности мастера.
Существует множество видеоуроков, следуя которым можно создать эффективное устройство. Практически всегда необходимо использовать такие основные составляющие:
- стальная проволока диаметром 6−7 мм;
- медная проволока для катушки индуктивности;
- сетка из металла (для удержания проволоки внутри корпуса);
- переходники;
- трубы для корпуса (из пластика или стали);
- высокочастотный инвертор.
Этого будет достаточно для сборки индукционной катушки своими руками, а ведь именно она находится в основе проточного водонагревателя. После подготовки необходимых элементов можно подходить непосредственно к процессу изготовления аппарата:
- нарезать проволоку на отрезки в 6−7 см;
- металлической сеткой покрыть внутреннюю часть трубы и засыпать проволоку доверху;
- аналогично закрыть отверстие трубы снаружи;
- намотать на пластиковый корпус медную проволоку не менее 90 раз для катушки;
- вставить конструкцию в систему отопления;
- с помощью инвертора подключить катушку к электричеству.
Желательно предварительно заземлить инвертор и приготовить антифриз или воду.
По похожему алгоритму можно легко собрать индукционный котел, для чего следует:
- нарезать заготовки из стальной трубы 25 на 45 мм со стенкой не толще 2 мм;
- сварить их друг с другом, соединяя меньшими диаметрами между собой;
- приварить железные крышки к торцам и просверлить отверстия для патрубков с резьбой;
- сделать крепление для индукционной печки, приварив с одной стороны два уголка;
- вставить варочную панель в крепление из уголков и подключить к электросети;
- внести в систему теплоноситель и включить нагрев.
Многие индукторы работают на мощности не выше 2 - 2,5 кВт. Такие обогреватели рассчитаны на помещение 20 - 25 м². Если генератор используют в автосервисе, можно подключить его к сварочному аппарату, но важно учитывать определенные нюансы:
- Необходим переменный ток, а не постоянный как у инвертора. Сварочный аппарат придется исследовать на наличие точек, где напряжение не имеет прямой направленности.
- Количество витков к проводу большего сечения подбирается математическим вычислением.
- Потребуется охлаждение работающих элементов.
Создание усложненных приборов
Сделать нагревательную установку ТВЧ своими руками сложнее, но это подвластно радиолюбителям, ведь для ее сбора потребуется схема мультивибратора. Принцип работы аналогичен - вихревые токи, возникающие из взаимодействия металлического наполнителя в центре катушки и ее собственного высокомагнитного поля, нагревают поверхность.
Конструирование ТВЧ-установок
Поскольку даже небольшого размера катушки вырабатывают ток около 100 А, вместе с ними потребуется подключить резонирующую емкость для уравновешивания индукционной тяги. Существует 2 вида рабочих схем для нагревательной ТВЧ в 12 В:
- подключенная к питанию сети.
- целенаправленная электрическая;
- подключенная к питанию сети.
В первом случае мини ТВЧ-установку можно собрать за час. Даже при отсутствии сети в 220 В можно использовать такой генератор где угодно, но при наличии автомобильных аккумуляторов как источников питания. Конечно, она недостаточно мощная, чтобы плавить металл, но способна нагреться до высоких температур, необходимых для мелкой работы, например, нагрев ножей и отверток до синего цвета. Для ее создания необходимо приобрести:
- полевые транзисторы BUZ11, IRFP460, IRFP240;
- автомобильный аккумулятор от 70 А/ч;
- высоковольтные конденсаторы.
Ток источника питания 11 А в процессе нагревания снижается до 6 А из-за сопротивления металла, но необходимость в толстых проводах, выдерживающих ток 11−12 А, сохраняется, чтобы избежать их перегрева.
Вторая схема для индукционной установки нагрева в пластиковом корпусе более сложная, на основе драйвера IR2153, но по ней удобнее выстроить резонанс по регулятору в 100к. Управлять схемой необходимо через адаптер сети с напряжением от 12 В. Силовую часть можно подвести напрямую к основной сети в 220 В, используя диодный мост. Частота резонанса получается 30 кГц. Потребуются следующие элементы:
- ферритовый сердечник 10 мм и дроссель 20 витков;
- медная трубка в качестве катушки ТВЧ в 25 витков на оправку 5−8 см;
- конденсаторы 250 V.
Вихревые нагреватели
Более мощную установку, способную греть болты до желтого цвета, можно собрать по простой схеме. Но при работе выделение тепла будет довольно большим, поэтому рекомендуется устанавливать радиаторы на транзисторы. Также потребуется дроссель, позаимствовать который можно из блока питания любого компьютера, и следующие вспомогательные материалы:
- стальной ферромагнитный провод;
- медная проволока в 1,5 мм;
- полевые транзисторы и диоды под обратное напряжение от 500 В;
- стабилитроны мощностью 2−3 Вт с расчетом на 15 В;
- простые резисторы.
В зависимости от желаемого результата, намотка провода на медную основу составляет от 10 до 30 витков. Далее идет сборка схемы и подготовка катушки-основы нагревателя примерно из 7 витков медной проволоки в 1,5 мм. Она подключается к схеме, а затем к электричеству.
Умельцы, знакомые со сваркой и управлением трехфазным трансформатором, способны еще больше повысить КПД устройства при одновременном снижении веса и размера. Для этого нужно сварить основания двух труб, которые послужат как сердечником, так и нагревателем, а в корпус после обмотки вварить два патрубка для осуществления подвода и отвода теплоносителя.
Ориентируясь на схемы, можно достаточно быстро собрать индукторы различной мощности для нагрева воды, металлов, обогрева дома, гаража и автосервиса. Необходимо помнить и о правилах безопасности для эффективной службы нагревателей такого типа, ведь утечка теплоносителя из самодельного устройства может закончиться пожаром.
Есть определенные условия организации работы:
- расстояние между индукционным котлом, стенами, электроприборами должно быть не меньше 40 см, а от пола и потолка лучше отступить 1 м;
- с помощью манометра и устройства по сбросу воздуха обеспечивается система безопасности за выходным патрубком;
- пользоваться устройствами желательно в закрытых контурах с принудительной циркуляцией теплоносителя;
- возможно применение в пластиковых трубопроводах.
Самостоятельная сборка индукционных генераторов обойдется недорого, но и не бесплатно, ведь нужны комплектующие достаточно хорошего качества. Если у человека нет специальных знаний и опыта в радиотехнике и сварке, то не стоит самостоятельно собирать обогреватель для большой площади, ведь мощность нагрева не превысит 2,5 кВт.
Однако самостоятельная сборка индуктора может рассматриваться как самообразование и повышение квалификации хозяина дома на практике. Можно начать с небольших приборов по простым схемам, а поскольку принцип действия в более сложных устройствах тот же, только добавляются дополнительные элементы и преобразователи частоты, то и освоить его поэтапно будет легко и вполне бюджетно.
Вконтакте
Данное устройство было собрано только для демонстрационных целей, оценить воздействие на людей и окружающую среду пока не удалось.
Устройство представляет из себя
,
высокочастотный преобразователь напряжения, который был использован для индукционного нагрева.
Задающий генератор может быть любым, частота генератора подбирается 20-100кГц, можно использовать как однотактные, так и двухтактные преобразователи напряжения. Хочу сразу предупредить, что устройство достаточно капризное, настройка у меня отняла немало времени, хотя этого времени хватило для разгадки всех "тайн" схемы.
Генератор желательно помощнее , как показала практика, со слабым генератором схема может вообще не заработать. В качестве задающего генератора можно использовать ШИМ контроллер на UC3845. На этой микросхеме можно собрать отличный однотакт с приличной мощностью и нужно частоты, поскольку рабочая частота микросхемы (до 1мГц) вполне подходит для наших целей.
Трансформаторов в нашей схеме два. Первый трансформатор нужен для "раскачки" более мощных транзисторов. Этот трансформатор мотается на кольце со внутренним диаметром 15мм (от 10 до 40мм). Первичная обмотка содержит 16 витков. Мотается сразу двумя жилами провода 0,5мм. Вторичных обмоток две, они полностью идентичны и содержат по 25 витков провода 0,4-0,7мм. Мотать нужно одновременно две обмотки (для максимальной схожести). Для этого берем провод 0,5мм и мотаем сразу двумя жилами.
После намотки первого трансформатора приступаем ко второму. Этот трансформатор намотан на ферритовом кольце от электронного трансформатора на 150 ватт. Общий диаметр кольца 35мм. Первичная обмотка мотается сразу 3-я жилами провода 0,5см каждая жила. Вторичная обмотка (шина) мотается 10-ю жилами провода 0,5мм и содержит всего 2 витка.
Трансформатор имеет также одну независимую обмотку, к которой подключен светодиод (через ограничитель в 100 Ом). Этот светодиод будет уведомлять о правильной работе схемы, он покажет наличие генерации напряжение на втором трансформаторе.
Индуктор состоит из 5 витков одножильного алюминиевого (желательно медного) провода с диаметром 3,5мм. Провод мотается на батарейку типа АА, внутренний диаметр индуктора 10-12мм.
Индуктор подключается к обмотке через конденсатор с емкостью 1,5 мкФ. Если под рукой нет такого конденсатора, то можно использовать блок из нескольких конденсаторов, суммарная емкость которых будет 1,3-1,6мкФ. Конденсаторы можно использовать с напряжением 63-630 вольт.
Транзисторы в в моем случае использованы отечественные КТ819, но с успехом можно заменить к примеру на КТ805 или другие аналогичные. Теплоотвод транзисторам нужен обязательно, поскольку перегрев будет довольно сильный.
Базовые резисторы с мощностью 0,25 ватт, можно вообще 0,125 ставить.
Источником питания может служить любой стабилизированный БП (в моем случае аккумулятор от бесперебойника с емкостью 7 А) с напряжением 9-14 вольт.
Данный нагреватель может нагревать буквально все металлы, но в основном предназначен для плавки железа.
Настройка
Что делать , если схема не работает , или работает, но не так , как должна?
1) Если схема вообще отказывается работать, то меняем местами выводы обмоток базы транзисторов,. Сначала меняем местами начало-конец обмотки одного из транзисторов, если не помогло, то возвращаем на место и пробуем тоже самое с обмоткой другого транзистора.
2) Если
схема работает, но потребление очень малое, то нужно смотреть в сторону генератора, возможно он слишком слабый.
3) Если генератор работает, но на втором трансформаторе нет генерации, то причин две - неправильная фазировка базовых обмоток или испорченные транзисторы.
4) Если схема работает нормально, но металлический предмет не нагревается, то скорее всего генератор работает на более низких или высоких частотах.
Перед запуском устройства тщательно проверяйте монтаж именно из-за неправильного монтажа , бывают основные проблемы с работой устройства.
Пару слов о генераторе.
Были опробованы несколько схем задающей части , но как всегда выручила старая и добрая схема на одноканальном ШИМ контроллереUC3845. Преобразователь работает на частотах 45-50кГц, мощность более 50 ватт. Транзистор IRF3205 может быть заменен на любой полевой с током более 40 Ампер обязательно на теплоотводе.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Преобразователь | |||||||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | КТ819 | 2 | В блокнот | |||
| Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | Пленочный | В блокнот | |||
| Конденсатор | 1.3-1.6 мкФ | 1 | Пленочный | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 10-15 Ом | 2 | В блокнот | |||
| Генератор | |||||||
| ШИМ контроллер | UC3845 | 1 | В блокнот | ||||
| T1 | Транзистор | IRF3207 | 1 | В блокнот | |||
| VD1 | Выпрямительный диод | UF4007 | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R2 | Резистор | 6.8 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R3 | Резистор | 10 Ом | 1 | В блокнот | |||
| R4 | Резистор | ||||||
Вот проект индукционного нагревателя металлов простейшей конструкции, он собран по схеме мультивибратора и часто выступает как первый нагреватель, который делают радиолюбители.
Принцип действия ТВЧ установки
Катушка создает высокочастотное магнитное поле, и в металлическом предмете в середине катушки возникают вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже маленькие катушки раскачивают ток около 100 A, поэтому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая компенсирует ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.
ТВЧ катушка самодельная
Схема принципиальная электрическая
Схема индукционного нагревателя от 12В
Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.
Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.
Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.
Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧ
Нагрев ножа ТВЧ
Второй вариант схемы — с питанием от сети
Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм.
Схема индукционного нагревателя от сети 220В
Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.
Отопительная система – важная составляющая любого дома. Её можно назвать «сердцем» жилища, ведь именно тепло формирует уют и атмосферу.
Рынок изобилует различными видами газовых котлов, потому что они считаются самыми эффективными. Однако газовая магистраль может быть расположена довольно далеко, поэтому в данном случае электрическое оборудование выходит на первый план. Довольно популярны индукционные котлы. Достоинством этого типа обогрева является то, что индукционная печь из сварочного инвертора без проблем изготавливается своими руками. На основе вихревых током можно сконструировать также индукционный нагреватель для металла, взяв за источник тока сварочный инвертор.
Нагревательный элемент представлен набором трёх элементов:
- Нагревательный элемент – трубка (обычно металлическая или полимерная). Находится в индукторном элементе. Внутри него имеется теплоноситель.
- Генератор переменного тока (альтернатор) увеличивает показатели частоты бытовой сети (делает их выше стандарта в 50 Гц).
- Индуктор – медная цилиндрическая катушка из проволоки, являющаяся генератором электромагнитного поля.
Принцип конструирования нагревателя ТВЧ
Теория применения индукционных нагревателей значительно опережала практику по той причине, что использование устройств с низкой частотой не приносило бы адекватной пользы. Однако после решения проблемы о выработке высокой частоты магнитного поля, индукционные элементы стали широко использоваться.
Чтобы понять, как сделать индукционный нагреватель, сначала нужно рассмотреть, как он работает. Принципы работы довольно прост:
- Генератор оперирует токами высокой частоты (ТВЧ). В индуктор передаётся высокочастотный ток из генератора.
- Катушка принимает ток. Она является преобразователем, так как на выходе получается уже электромагнитное поле.
- Повышается температура нагревательного элемента, благодаря вихревым потокам, возникающим от смены вектора поля. Энергия передаётся практически без потерь.
- Также нагревается теплоноситель, расположенный внутри трубы, а энергия передаётся в систему отопления.
Плюсы и минусы
Индукционные электронагреватели выделяются рядом важных преимуществ, выраженных в следующих характеристиках:
- На нагревательном элементе исключено образование накипи, так как создаётся вибрация посредством воздействия вихревых токов. Отсюда следует, что траты на чистку котлов отсутствуют.
- Теплогенератор вихревого типа герметичен, даже самодельный. Поэтому протечки в котлах стопроцентно исключены. Это достигается за счёт принципа работы теплогенератора: теплоноситель разогревается внутри металлической трубы, а энергия передаётся на расстоянии через электромагнитное поле. Разъёмные соединения отсутствуют.
- Нагревательный элемент не нужно ремонтировать или заменять, так как это металлическая трубка. А вот нагревательная спираль ТЭНа вполне может перегореть, так что конструкция для нагрева металла из сварочного инвертора безопасна в это отношении.
- Индукционный нагреватель из сварочного инвертора беззвучен, хоть он и вибрирует. Частота вибрации попросту мала по сравнению со слышимыми звуковыми волнами.
- Немаловажное достоинство – это низкие затраты на сборку.
Несмотря на важные преимущества, у индукционных нагревателей есть ряд недостатков:
- Нахождение в непосредственной близости от нагревателя может быть опасно, так как разогревается не только нагревательный элемент, то и ближайшее к нему пространство.
- Обогревание дома на электричестве обходится дороже по сравнению с газом. Поэтому перед тем, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, неплохо подсчитать будущие затраты.
- Присутствует опасность детонации котла по причине перегрева теплоносителя. Чтобы избежать этой проблемы, обычно устанавливают датчик давления.
Конструирование электронагревателя
Чтобы начать создание индукционного нагревателя своими руками, необходимо подготовить детали:
- Корпус устройства –труба из полимера диаметром 50 мм, которая должна выдерживать высокие температуры.
- Нагреваемый элемент – проволока из нержавеющего металла.
- Держатель для кусков проволоки – металлическая сетка с маленькими отверстиями.
- Составляющая индуктора – проволока из меди.
- Прибор для подачи воды – циркуляционный насос.
- Устройство для контроля температуры – терморегулятор.
- Подключение к отоплению – шаровые краны и переходники.
- Кусачки.
Инвертор от устройства для сварки.
Формирование электромагнитного поля за пределами индуктора требует мощной катушки с большим количеством витков, да и согнуть трубу тоже дело не из лёгких. Поэтому мастера рекомендуют сделать из трубы подобие сердечника, поместив её в индукционную катушку.
Вообще, корпус устройства задумывался металлическим, но, в силу малых размеров индуктора, трубу заменяют на полимерную с металлической проволокой внутри.
После сбора необходимых деталей можно приступить к изготовлению индукционного котла по приведённой ниже схеме. Нужно обратить внимание на последовательность шагов, так как от соблюдения этапов зависит результат.
Сначала нужно закрепить металлическую сетку на один из концов полимерной трубы, чтобы нагревательные кусочки проволоки не проваливались во время эксплуатации.
С этого же конца трубы закрепляется переходник для дальнейшего соединения с отоплением.
Далее нужно нарезать проволоку, используя кусачки. Длина кусочков варьируется от 1 до 6 см.
Потом эти кусочки нужно максимально плотно уложить в трубу так, чтобы в ней не оставалось свободного пространства.
Второй конец трубы проходит те же 2 начальных этапа: установка металлической сетки и переходника.
Далее начинается этап изготовления индуктора: нужно намотать медную проволоку, при этом норма витков составляет 80-90 штук.
К полюсам инвертора нужно подключить концы медной проволоки.
Важно: Необходимо изолировать все электрические соединения. Этот этап лучше перепроверить несколько раз.После этого нужно подключить обогреватель к отоплению.
Нужно монтировать в систему отопления циркуляционный насос (если он отсутствовал).
И, наконец, подключается терморегулятор. Он обеспечивает автоматизированную работу нагревателя.
Индуктор начинает создавать электромагнитное поле после запуска инвертора. Появляются вихревые потоки, нагревающие проволоку внутри трубы, и как итог – весь теплоноситель.
Так, создание индукционного нагревателя на базе сварочного инвертора довольно несложное дело. Тем более, у данного типа обогревания есть множество плюсов, которые вытекают в эффективность, долговечность оборудования и низкие финансовые затраты. Однако нужно помнить о мерах предосторожности, чтобы не пришлось переделывать всю работу заново, подбирать качественные детали и сохранять поэтапность сборки нагревателя.
