Как собрать индукционный нагреватель своими руками. Индукционные нагреватели своими руками. Самодельный индукционный нагреватель: схема. Индукционный водонагреватель своими руками: схема

Обновлено:

2016-09-12

Создать индукционный нагреватель своими руками просто. Это устройство, которое способно нагревать металл методом воздействия вихревым током Фуко. К достоинствам можно отнести следующее:

• он герметичный и обеспечивает бесконтактную передачу данных;
• бесшумный;
• небольшая стоимость деталей;
• экологически безопасный;
• очень быстро нагревается;
• на нем не появляется накипь вследствие вибрации индукционных действий;
• долговечный.

Среди недостатков выделяют:

• высокую стоимость потребляемого электричества;
• электромагнитные поля отрицательно влияют на человека;
• есть риск детонации отопительной системы по причине избытка давления.

Обратите внимание на схему нагревателя. Чтобы изготовить нагреватель, потребуется отрезок толстостенной трубы из пластика. Она послужит корпусом данного устройства. Затем нужно подготовить проволоку из стали, диаметр которой не составляет более 7 мм. Еще, если нужно будет подключить нагреватель к отопительной системе, то рекомендуется запастись переходниками. Также потребуется металлическая сетка. Она будет удерживать проволоку внутри корпуса. Обязательно потребуется проволока из стали для создания катушки индуктивности. Еще нужно найти высокочастотный инвертор, который имеется почти в любом гараже.

Теперь о самом процессе изготовления. Вначале проводятся предварительные действия для проволоки. Проволоку нужно нарезать отрезками, длина которых 5-6 см. Затем дно отрезка трубы накрывается сеткой, а внутрь насыпаются отрезки нарезанной проволоки. В верхней части трубу тоже потребуется накрыть сеткой. Проволоки требуется насыпать такое количество, чтобы до самого верха заполнилась вся труба.

Теперь, как показывает схема, делается катушка. Основа — это пластиковый корпус. На него следует намотать 90 медных витков.
Когда элемент будет сделан, потребуется его монтировать в отопительную систему. Потом можно подсоединить катушку к сети через инвертор. Считают, что такой нагреватель является достаточно простым и максимально бюджетным.
Не следует испытывать агрегат, если отсутствует подача жидкости либо антифриза. В ином случае труба расплавится. Перед запуском системы рекомендуется выполнить заземление для инвертора.

Сборка вихревого индукционного нагревателя

Итак, теперь разберем, как собрать самодельный индукционный нагреватель. Для выполнения сборки агрегата нужен дроссель. Данный элемент можно отыскать, если открыть блок питания компьютера. Затем наматывается провод из ферромагнитной стали, проволока 1,5 мм из меди. В зависимости от требуемых параметров может быть необходимо 10-30 витков. Потом подбираются полевые транзисторы. Они выбираются исходя из самого большого сопротивления открытого перехода. Диоды подбираются под обратное напряжение не менее 500 В, ток должен быть около 3-4 А. Еще потребуются стабилитроны, которые рассчитаны на 15-18 А. Их мощность должна составлять около 2-3 Вт. Резисторы — не более 0,5 Вт.

Затем схема собирается, и делается катушка. Это будет основой, на которой будет базироваться нагреватель. Катушка должна иметь 6-7 витков провода 1,5 мм из меди. Потом элемент включается в схему и подключается к сети. Агрегат может осуществлять нагрев болтов до желтого цвета.

Хоть схема и является простой, но в работе системой будет выделяться большое количество тепла, по этой причине желательно сделать установку радиаторов на транзисторы.

Теперь ясно, как собрать агрегат, осуществляющий индукционный нагрев металла.

Ознакомьтесь с видео о том, как самостоятельно сделать индукционный нагреватель (см. видео).

Нормы безопасности

При использовании и сборке своими руками нагревателя нужно соблюдать следующее:

• необходима обязательная установка предохранительного клапана в целях уменьшения давления при выходе из строя насоса;
• нужно заземлить индукционную обмотку: вывести провод на металлический контур, который находится в грунте;
• не нужно включать систему без теплоносителя, иначе полимерные детали расплавятся;
• открытые части из меди нужно изолировать в целях исключения ожогов либо удара током.

Вот теперь вам стало известно о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками. Надеемся, инструкция и схема вам очень помогли. Еще очень полезным для выполнения самодельного нагревателя может стать для вас приложенное видео. Желаем успехов в выполнении работ.

Невиданная экономия, суперэффективность, неимоверный срок службы и даже новый принцип передачи энергии. Именно так характеризуют продавцы индукционных котлов свой товар. Пора и нам приобщиться к высоким технологиям будущего и узнать, на самом ли деле оно так прекрасно, это индукционное отопление.

Индукционный нагрев, мухи и котлеты

Наша задача в этой статье - отделить мух от котлет, рекламные хитрости маркетологов от суровой правды жизни. Начнём с того, что ставшее популярным в народном интернете выражение «индукционное отопление», намеренно вынесенное нами в заголовок статьи - нонсенс. Речь, конечно же, будет идти об электрических индукционных водонагревателях, которые используются в привычных системах водяного отопления. Постараемся дать им объективную оценку, рассказать о реальных плюсах и минусах этих ещё достаточно новых для нашего рынка отопительных приборов.

Как работает индукционный водонагреватель

Специально для тех, кто считал ворон на уроках физики в 9-м классе:

Видео для любознательных чайников: что такое электромагнитная индукция простыми словами

Конструктивно водонагревательная часть индукционного котла похожа на трансформатор. Первый, наружный её контур - катушки обмотки, подключенные к источнику электропитания. Второй, внутренний - теплообменное устройство, в котором циркулирует теплоноситель. При подаче напряжения катушка генерирует переменное магнитное поле, в результате чего в теплообменнике индуцируются токи, вызывающие его нагрев. От металла тепловая энергия передаётся воде либо незамерзающей жидкости.

Устройство индукционного водонагревателя просто, как пять копеек. В связи с этим умельцы, имеющие доступ к дешёвой элементной базе, собирают индукционное отопление своими руками в домашних условиях. Тем, кто недостаточно знаком с техникой безопасности в энергетике, не рекомендуем повторять их опыт: напряжение высокое, опасно!

На том же принципе базируется работа кухонных индукционных плит, только там вторичным контуром служит сама посуда, которая должна быть изготовлена из специально подобранного металла. Такие электроплиты раза в два экономичнее обычных «блинчиков» за счёт того, что отсутствуют потери на передачу тепловой энергии от нагревательных элементов к кастрюлям и сковородкам. Высокая экономичность подобной кухонной техники настолько привлекает граждан, что на форумах всерьёз обсуждают темы наподобие «отопление с помощью индукционной плиты». Да и некоторые наши читатели задают вопрос, как организовать отопление индукционной плитой частного дома. Отвечаем: теоретически это даже возможно, однако крайне неудобно: придётся постоянно бегать и подливать в кастрюлю воду, чтобы она не выкипела. К тому же нагреется только кухня, пара будет много, посуду жалко.

Чтобы водонагреватель превратился в полноценный отопительный котёл, он должен быть оснащён управляющими устройствами, позволяющими поддерживать температуру теплоносителя на заданном уровне. Нехитрую автоматику предлагают многие производители индукционных котлов, но грамотный электрик сможет и самостоятельно собрать схему.

Электрическая схема управления для индукционного котла, подключенного к линии 220 В

То же, для 380 В

Кто его придумал

Оставим в стороне тех продавцов, которые говорят о «новом принципе передачи энергии», который якобы используется в индукционных котлах. Эти люди вопиюще безграмотны либо бессовестно лгут, глядя на покупателей невинными глазами. Посмотрим, сколько в этом устройстве инновационного и кто может считаться его создателем.

Честь открытия электромагнитной индукции принадлежит Майклу Фарадею, произошло это в 1831 году. За пределы лабораторий индуктивные нагреватели вышли в 1900 году, когда в Швеции была запущена первая промышленная индукционная сталеплавильная печь. С тех пор и по сей день подобные нагреватели и печи широко применяются в производстве, однако до недавнего времени не применялись для отопления. Разумеется, именитые компании-производители отопительной техники исследовали возможность нагрева теплоносителя за счёт электромагнитной индукции, но использование этой технологии было признано нецелесообразным. Так что небольшие отечественные предприятия, наладившие мелкосерийный выпуск подобных устройств - «впереди планеты всей». Но можно уверенно утверждать: никаких новых технических идей индуктивный котел отопления в себе не несёт.

Насколько экономичен суперэкономный котёл

Для начала скажем, что отопление электричеством - изначально самое дорогое. По стоимости расходов электроотопление не может конкурировать не только с дешёвым природным газом и твёрдым топливом, но даже с газом сжиженным и дизельным топливом. Единственный способ снизить издержки - установить в доме теплоаккумулятор и топить в основном ночью, когда действует льготный тариф на электроэнергию.

Если упрощённо, теплоаккумулятор - это большой, хорошо утеплённый резервуар с жидкостью, который днём будет хранить запасы «дешёвой» ночной энергии

Продавцы утверждают, что индукционные нагреватели воды для отопления имеют фантастически высокий КПД - 100%. И это чистая правда. Однако следует заметить, что точно такой же КПД имеют все нагревательные электрические приборы, независимо от их типа. Потребляемая электрическая мощность полностью преобразуется в тепловую. Однако следует учитывать, что не вся энергия передаётся теплоносителю, часть её от теплообменника рассеивается в помещении котельной. Что, в общем-то, не беда, ведь в топочной тоже должно быть тепло. Но в обычных электрических котлах нагревательный элемент полностью погружён в жидкость и энергия ТЭНа используется более полно.

Если уж углубляться в тему экономии, следует сказать, что самым экономичным видом электроотопления являются тёплые кабельные либо плёночные полы. Большая эффективность достигается за счёт оптимального распределения температуры в помещении и отсутствия потерь на работу механических устройств. В отличие от водяного отопления, здесь нет циркуляционных насосов.

При обогреваемых полах температура в помещении распределяется оптимально: ноги в тепле, голова в холоде. Радиаторы дают обратную картину. В комнате с тёплыми полами можно поддерживать меньшую среднюю температуру (и тратить меньше энергии), при этом человек будет чувствовать себя даже комфортней обычного

Вывод: индукционный водонагреватель в плане экономичности ничем не лучше и не хуже других электроприборов, предназначенных для отопления, обладает стандартными характеристиками.

Сколько прослужит индукционный котёл отопления

Производители утверждают, что индукционный котёл прослужит не менее четверти века. И это вполне может оказаться правдой. Движущихся деталей в устройстве нет, отсутствует механический износ. Если медная обмотка и катушка изготовлены как положено, они могут прослужить многие десятилетия. Сердечник теплоносителя будет постоянно подвергаться эрозии со стороны теплоносителя, но, будучи изготовленным из хорошей стали и имея достаточную толщину, также способен проработать очень долго. Правда, обязательным условием «долголетия» водонагревателя является его эксплуатация в рекомендованном температурном режиме, а за это отвечает автоматика. Можно сказать, что потенциально индукционный котёл может служить своим хозяевам без поломок заметно дольше других типов генераторов тепла для отопления, а реальные цифры зависят лишь от уровня качества, на котором он изготовлен. Производят и устанавливают такие водонагреватели у нас не так давно, поэтому долговременной статистики по оборудованию ещё не наработано.

Привычные электрокотлы не могут похвастаться такой надёжностью. При постоянной эксплуатации ТЭН или анод прослужит лет 10-15. Их несложно заменить, но это дополнительные расходы и хлопоты.

Вариант схемы отопления частного дома на основе индукционного котла. 1 – шкаф с автоматикой управления и защиты; 2 – индукционный водонагреватель; 3 – блок гидравлической безопасности (манометр, клапаны); 4 – запорные вентили; 5 – циркуляционный насос; 6 – фильтр; 7 – мембранный расширительный бак; 8 – контур отопления; 9 – линия подпитки и слива

Покупать или нет

Так всё же, имеет ли смысл приобретать индукционный котёл для отопления? Увы, мы не можем дать однозначного ответа на этот вопрос. Рассказы о его сверхэкономичности оказались мифом, надёжность может быть высокой. А может и не быть. Бесшумность, о которой говорят, присуща всем электронагревателям, звук может издавать насос. Компактность весьма спорна.

На первый взгляд, индукционный котёл (справа) намного компактнее ТЭНового котла (слева). Однако в корпусе последнего размещена куча всякого необходимого оборудования, которое понадобится для индукционного тоже. И не факт, что расположенное вразнобой, оно не займёт на стене больше места

В остальном преимуществ у индукционного котла перед обычными мы не видим. Но есть недостаток: он дороже стоит. Или, если быть точнее, больше просят денег. Причём хороший ТЭНовый котёл за свои деньги представляет собой сбалансированное, полностью готовое к установке и эксплуатации устройство. А индукционный нагреватель ещё нужно комплектовать дополнительным оборудованием. На наш взгляд, маркетологи и продавцы, представляя нам ординарный товар в качестве эксклюзива, пытаются «снять стружку». Получить прибыль большую, чем на других изделиях. Хотя, тенденция к снижению цен уже наметилась и можно ожидать, что в течение нескольких ближайших лет на индукционные котлы установятся справедливые цены. Либо их просто перестанут выпускать.

Если вы рассматриваете возможность приобретения индукционного водонагревателя для отопления собственного дома, рекомендуем пообщаться с профессиональными теплотехниками, как проектировщиками, так и практиками. Опытные специалисты отслеживают тенденции, имеют возможность давать оценки по новым видам техники на основе собственного из практического опыта. Поставщиков оборудования тоже стоит послушать, но сказанное ими следует воспринимать критически.

Видео: индукционный котел

Когда перед человеком встает необходимость нагреть металлический объект, ему на ум обязательно приходит огонь. Огонь – старомодный, неэффективный и медленный способ нагреть металл. Он тратит львиную долю энергии на тепло, и от огня всегда идет дым. Как было бы здорово, если бы всех этих проблем можно было избежать.

Сегодня я покажу вам как собрать индукционный нагреватель своими руками с ZVS-драйвером. Это приспособление нагревает большинство металлов с помощью ZVS-драйвера и силы электромагнетизма. Такой нагреватель высокоэффективен, не производит дыма, а нагрев таких небольших металлических изделий, как, допустим, скрепка — вопрос нескольких секунд. Видео демонстрирует нагреватель в действии, но инструкция там представлена другая.

Шаг 1: Принцип работы

Многие из вас сейчас задаются вопросом – что такое этот ZVS-драйвер? Это высокоэффективный трансформатор, способный создавать мощное электромагнитное поле, нагревающее металл, основа нашего нагревателя.

Чтобы стало понятно, как работает наш прибор, я расскажу о ключевых моментах. Первый важный момент — источник питания 24 В. Напряжение должно быть 24В при максимальной силе тока 10А. У меня будут два свинцово-кислотных аккумулятора, соединенных последовательно. Они запитывают плату ZVS-драйвера. Трансформатор дает установившийся ток на спираль, внутрь которой помещается объект, который надо нагреть. Постоянное изменение направления тока создает переменное магнитное поле. Оно создает внутри металла вихревые токи, преимущественно высокой частоты. Из-за этих токов и низкого сопротивления металла выделяется тепло. Согласно закону Ома, сила тока, трансформируемая в тепло, в цепи с активным сопротивлением, будет P=I^2*R.

Очень важен металл, из которого состоит объект, который вы хотите нагреть. У сплавов на основе железа более высокая магнитная проницаемость, они могут использовать больше энергии магнитного поля. Из-за этого они быстрее нагреваются. Алюминий имеет низкую магнитную проницаемость и нагревается, соответственно, дольше. А предметы с высоким сопротивлением и низкой магнитной проницаемостью, например, палец, вообще не нагреются. Сопротивление материала очень важно. Чем выше сопротивление, тем слабее ток пройдет по материалу, и тем, соответственно, меньше выделится тепла. Чем ниже сопротивление, тем сильнее будет ток, и согласно закону Ома, меньше потеря напряжения. Это немного сложно, но из-за связи между сопротивлением и выдачей мощности, максимальная выдача мощности достигается, когда сопротивление равно 0.

Трансформатор ZVS самая сложная часть прибора, я объясню, как он работает. Когда ток включен, он идет через два индукционных дросселя к обоим концам спирали. Дроссели нужны, чтобы убедиться, что устройство не выдаст слишком сильный ток. Далее ток идет через 2 резистора 470 Ом на затворы МДП-транзисторов.

Из-за того, что идеальных компонентов не существует, один транзистор будет включаться раньше, чем другой. Когда это происходит, он принимает на себя весь входящий ток со второго транзистора. Он также будет коротить второй на землю. Из-за этого не только ток потечет через катушку в землю, но и через быстрый диод будет разряжаться затвор второго транзистора, тем самым блокируя его. Из-за того, что параллельно катушке подключен конденсатор, создается колебательный контур. Из-за возникшего резонанса, ток поменяет свое направление, напряжение упадет до 0В. В этот момент затвор первого транзистора разряжается через диод на затвор второго транзистора, блокируя его. Этот цикл повторяется тысячи раз за секунду.

Резистор 10К призван уменьшить избыточный заряд затвора транзистора, действуя как конденсатор, а зенеровский диод должен сохранять напряжение на затворах транзисторов 12В или ниже, чтобы они не взорвались. Этот трансформатор высокочастотный преобразователь напряжения позволяет нагреваться металлическим объектам.
Пришло время собрать нагреватель.

Шаг 2: Материалы

Для сборки нагревателя материалов нужно немного, и большую их часть, к счастью, можно найти бесплатно. Если вы видели где-то валяющуюся просто так электронно-лучевую трубку, сходите и заберите ее. В ней есть большая часть нужных для нагревателя деталей. Если вы хотите более качественных деталей, купите их в магазине электрозапчастей.

Вам понадобятся:

Шаг 3: Инструменты

Для этого проекта вам понадобятся:

Шаг 4: Охлаждение полевых транзисторов

В этом приборе транзисторы выключаются при напряжении 0 В, и нагреваются не очень сильно. Но если вы хотите, чтобы нагреватель работал дольше одной минуты, вам нужно отводить тепло от транзисторов. Я сделал обоим транзисторам один общий поглотитель тепла. Убедитесь, что металлические затворы не касаются поглотителя, иначе МДП-транзисторы закоротит и они взорвутся. Я использовал компьютерный теплоотвод, и на нем уже была полоса силиконового герметика. Чтобы проверить изоляцию, коснитесь мультиметром средней ножки каждого МДП-транзистора (затвора), если мультиметр запищал, то транзисторы не изолированы.

Шаг 5: Конденсаторная батарея

Конденсаторы очень сильно нагреваются из-за тока, постоянно проходящего через них. Нашему нагревателю нужна емкость конденсатора 0,47 мкФ. Поэтому нам нужно объединить все конденсаторы в блок, таким образом, мы получим требуемую емкость, а площадь рассеивания тепла увеличится. Номинальное напряжение конденсаторов должно быть выше 400 В, чтобы учесть пики индуктивного напряжения в резонансном контуре. Я сделал два кольца из медной проволоки, к которым припаял 10 конденсаторов 0,047 мкФ параллельно друг другу. Таким образом, я получил конденсаторную батарею совокупной емкостью 0,47 мкФ с отличным воздушным охлаждением. Я установлю ее параллельно рабочей спирали.

Шаг 6: Рабочая спираль

Это та часть прибора, в которой создается магнитное поле. Спираль сделана из медной проволоки – очень важно, чтобы была использована именно медь. Сначала я использовал для нагревания стальную спираль, и прибор работал не очень хорошо. Без рабочей нагрузки он потреблял 14 А! Для сравнения, после замены спирали на медную, прибор стал потреблять только 3 А. Я думаю, что в стальной спирали возникали вихревые токи из-за содержания железа, и она тоже подвергалась индукционному нагреву. Не уверен, что причина именно в этом, но это объяснение кажется мне наиболее логичным.

Для спирали возьмите медную проволоку большого сечения и сделайте 9 витков на отрезке ПВХ-трубы.

Шаг 7: Сборка цепи

Я сделал очень много проб и совершил много ошибок, пока правильно собрал цепь. Больше всего трудностей было с источником питания и со спиралью. Я взял 55А 12В импульсный блок питания. Я думаю, этот блок питания дал слишком высокий начальный ток на ZVS-драйвер, из-за чего взорвались МДП-транзисторы. Возможно, это исправили бы дополнительные индукторы, но я решил просто заменить блок питания на свинцово-кислотные аккумуляторы.
Потом я мучился с катушкой. Как я уже говорил, стальная катушка не подходила. Из-за высокого потребления тока стальной спиралью взорвались еще несколько транзисторов. В общей сложности у меня взорвались 6 транзисторов. Что ж, на ошибках учатся.

Я переделывал нагреватель множество раз, но здесь я расскажу, как собрал его самую удачную версию.

Шаг 8: Собираем прибор

Чтобы собрать ZVS-драйвер, вам нужно следовать приложенной схеме. Сначала я взял зенеровский диод и соединил с 10К резистором. Эту пару деталей можно сразу припаять между стоком и истоком МДП-транзистора. Убедитесь, что зенеровский диод смотрит на сток. Потом припаяйте МДП-транзисторы к макетной плате с контактными отверстиями. На нижней стороне макетной платы припаяйте два быстрых диода между затвором и стоком каждого из транзисторов.

Убедитесь, что белая линия смотрит на затвор (рис.2). Затем соедините плюс от вашего блока питания со стоками обоих транзисторов через 2 220 Ом резистора. Заземлите оба истока. Припаяйте рабочую спираль и конденсаторную батарею параллельно друг другу, затем припаяйте каждый из концов к разным затворам. Наконец, подведите ток к затворам транзисторов через 2 50 мкгн дросселя. У них может быть тороидальный сердечник с 10 витками проволоки. Теперь ваша схема готова к использованию.

Шаг 9: Установка на основание

Чтобы все части вашего индукционного нагревателя держались вместе, им нужно основание. Я взял для этого деревянный брусок 5*10 см. плата с электросхемой, конденсаторная батарея и рабочая спираль были приклеены на термоклей. Мне кажется, агрегат выглядит круто.

Шаг 10: Проверка работоспособности

Чтобы ваш нагреватель включился, просто подсоедините его к источнику питания. Потом поместите предмет, который вам нужно нагреть, в середину рабочей спирали. Он должен начать нагреваться. Мой нагреватель раскалил скрепку до красного свечения за 10 секунд. Предметы крупнее, как гвозди, нагревались примерно за 30 секунд. В процессе нагревания потребление тока выросло приблизительно на 2 А. Этот нагреватель можно использовать не только для развлечения.

После использования прибора не образуется сажи или дыма, он воздействует даже на изолированные металлические объекты, например, газопоглотители в вакуумных трубках. Также прибор безопасен для человека – с пальцем ничего не случится, если поместить его в центр рабочей спирали. Однако, можно обжечься о предмет, который был нагрет.

Спасибо за чтение!

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.

Индукционные нагреватели работают по принципу “получение тока из магнетизма”. В специальной катушке генерируется переменное магнитное поле высокой мощности, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая разогревается вихревыми электрическими токами. В общем, принцип работы таких приборов не сложен, и при наличии небольших познаний в физике и электрике, собрать индукционный нагреватель своими руками не составит большого труда.

Самостоятельно могут быть изготовлены следующие приборы:

1. Приборы для нагрева в котле отопления.
2. Мини-печи для плавки металлов.
3. Плиты для приготовления пищи.

Индукционная плита своими руками, должна быть изготовлена с соблюдением всех норм и правил для эксплуатации данных приборов. Если за пределы корпуса в боковых направлениях будет выделяться опасное для человека электромагнитное излучение, то использовать такой прибор категорически запрещается.

Кроме этого большая сложность при конструировании плиты заключается в подборе материала для основания варочной поверхности, которое должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Идеально проводить электромагнитное излучение.
2. Не являться токопроводящим материалом.
3. Выдерживать высокую температурную нагрузку.

В бытовых варочных индукционных поверхностях используется дорогая керамика, при изготовлении в домашних условиях индукционной плиты, найти достойную альтернативу такому материалу – довольно сложно. Поэтому, для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Инструкция по изготовлению

Чертежи

Рисунок 1. Электрическая схема индукционного нагревателя
Рисунок 2. Устройство. Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

• припой;
• текстолитовая плата.
• мини-дрель.
• радиоэлементы.
• термопаста.
• химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

1. Для изготовления катушки , которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
4. При работе такого индукционного прибора , полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
5. Диоды , которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Нюансы

1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов , внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3) , при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости , является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком , который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
6. Если площадь дома значительна , то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе , который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
10. Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома , при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

1. Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева , не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
2. Обязательно при работе с электричеством следует соблюдать правила техники безопасност и, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
3. В качестве эксперимента можно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.