Схема створення індукційного нагрівача своїми руками

1. Переваги та переваги
2. Сфера застосування: опалення приміщень
3. Принцип дії
4. Реалізація в побутових умовах
5. На базі трансформатора
6. З використанням високочастотного зварювального інвертора
7. Правила безпеки

Принцип роботи індукційного нагрівача заснований на двох фізичних ефектах: перший полягає в тому, що при русі проводить контуру в магнітному полі в провіднику виникає індукований струм, а другий заснований на виділенні тепла металами, через які пропускають струм. Перший індукційний нагрівач був реалізований в 1900 році, коли був знайдений спосіб безконтактного нагрівання провідника - для цього використовували струми високої частоти, які індуковані за допомогою змінного магнітного поля.

Переваги та переваги

Індукційний нагрів знайшов застосування в різних сферах діяльності людини завдяки:

• швидкому розігріву;
• можливості роботи в різних за фізичними властивостями середовищах (газ, рідина, вакуум);
• відсутності забруднень продуктами горіння;
• можливості виборчого нагріву;
• формами та розмірами індуктора - вони можуть бути будь-якими;
• можливості автоматизації процесу;
• високому відсотку ККД - до 99%;
• екологічності - немає шкідливих викидів в атмосферу;
• тривалого терміну служби.

Сфера застосування: опалення приміщень

У побуті схема індукційного нагрівача була реалізована для котлів опалення і плит. Перші отримали особливо велику популярність і визнання у користувачів за рахунок відсутності нагрівальних елементів, які знижують працездатність в котлах з іншим принципом дії, і рознімних з'єднань, що дає економію на обслуговуванні систем індукційного опалення.

Примітка: Схема пристрою настільки проста, що може бути створена в домашніх умовах, і своїми руками можна створити саморобний нагрівач.

На практиці використовуються кілька варіантів, де використовується різного типу індуктори:

• нагрівачі з електронним управлінням для створення струмів потрібного виду в котушці;
• вихрові індукційні нагрівачі.

Електрична схема індукційного нагрівача

Принцип дії

Останній варіант, найбільш часто використовуваний в котлах опалення, став затребуваний за рахунок простоти його реалізації. Принцип роботи установки індукційного нагріву заснований на передачі енергії магнітного поля теплоносія (води). Магнітне поле формується в індукторі. Змінний струм, проходячи через котушку, створює вихрові потоки, які трансформують енергію в тепло.

Принцип роботи установки індукційного нагріву

Вода, що подається через нижній патрубок в котел, прогрівається за рахунок передачі енергії, і виходить через верхній патрубок, потрапляючи далі в систему опалення. Для створення тиску використовують вбудований насос. Постійно циркулює в котлі вода не дозволяє елементам перегріватися. Крім того, під час роботи відбувається вібрація теплоносія (при низькому рівні шуму) за рахунок чого неможливо відкладення накипу на внутрішніх стінках котла.

Індукційні нагрівачі можуть бути реалізовані різними способами.

Реалізація в побутових умовах

Индукционное опалення ще не завоювало в достатній мірі ринок через високу вартість самої системи обігріву. Так, наприклад, для промислових підприємств подібна система обійдеться в 100 000 рублів, для побутового використання - від 25 000 руб. і вище. Тому цілком зрозумілий інтерес до схем, які дозволяють створити саморобний індукційний нагрівач своїми руками

Індукційний котел опалення

На базі трансформатора

Основним елементом системи індукційного опалення з трансформатором стане сам пристрій, у якого є первинна і вторинна обмотки. Вихрові потоки будуть формуватися в первинній обмотці і створять електромагнітне індукційне поле. Це поле буде впливати на вторинну, яка і є, по суті, індукційний нагрівач, реалізований фізично у вигляді корпусу котла опалення. Саме вторинна короткозамкнутая обмотка передає енергію теплоносія.

Вторинна короткозамкнутая обмотка трансформатора

Головними елементами установки індукційного нагріву є:

• сердечник;
• обмотка;
• два види ізоляції - тепло- і електроізоляція.

Сердечник - це дві феррімагнітниє трубки різного діаметру з товщиною стінок не менше 10 мм, уварені один в одного. Тороїдальна обмотка з мідного дроту проводиться по зовнішній трубці. Необхідно накласти від 85 до 100 витків з рівною відстанню між витками. Змінний струм, змінюючись в часі, створює вихрові потоки в замкнутому контурі, які і нагрівають сердечник, отже, і теплоносій, здійснюючи індукційний нагрів.

З використанням високочастотного зварювального інвертора

Індукційний нагрівач може бути створений з використанням зварювального інвертора, де головними компонентами схеми служать генератор змінного струму, індуктор і нагрівальний елемент.

Генератор використовується для перетворення стандартної частоти в мережі електроживлення 50 Гц в в ток з більш високою частотою. Цей модульований струм подається на циліндричну котушку-індуктор, де в якості обмотки використовується мідний дріт.

Мідний дріт для обмотки

Котушка створює змінне магнітне поле, вектор якого змінюється із заданою генератором частотою. Створені вихрові струми, індуковані магнітним полем, роблять нагрівання металевого елемента, який передає енергію теплоносія. Таким чином реалізується ще одна схема індукційного опалення, виконана своїми руками.

Нагрівальний елемент теж може бути створений своїми руками з нарізаною металевого дроту довжиною близько 5 мм і відрізка полімерної труби, в яку поміщається метал. При установці вентилів зверху і знизу труби слід перевірити щільність наповнення - не повинно залишатися вільного простору. Згідно зі схемою поверх труби накладається близько 100 витків мідного проводки, яка і є індуктором, що підключається до клем генератора. Індукційний нагрів мідного дроту відбувається за рахунок вихрових струмів, що формуються змінним магнітним полем.

Примітка: Індукційні нагрівачі своїми руками можуть виконані по будь-якій схемі, головне пам'ятати про те, що важливо здійснити надійну теплоізоляцію, в іншому випадку ККД системи опалення значно впаде.

Правила безпеки

Для систем опалення, де використовується індукційний нагрів, важливо дотримуватися кількох правил, щоб уникнути витоків, втрат ККД, витрачання електроенергії, нещасних випадків.

1. У системах індукційного опалення необхідна наявність запобіжного клапана для скидання води і пара на випадок виходу з ладу насоса.
2. Манометр і УЗО обов'язкові для безпечної роботи опалювальної системи, зібраної своїми руками.
3. Наявність заземлення та електроізоляції всієї системи індукційного опалення попередить ураження електричним струмом.
4. Щоб уникнути згубного впливу електромагнітного поля на організм людини подібні системи краще виносити за межі житлової зони, де слід дотримуватися правил монтажу, згідно з якими пристрій індукційного нагріву повинна розміщуватись на відстані 80 см від горизонтальних (підлоги і стелі) і 30 см від вертикальних поверхонь.
5. Перед включенням системи слід обов'язково перевіряти наявність теплоносія.
6. Для запобігання збоїв в роботі електромережі рекомендується підключення котла з індукційним нагріванням, виконаного своїми руками за запропонованими схемами, до окремої лінії живлення, перетин кабелю якої буде становити не менше 5 мм 2. Звичайна проводка може не витримати необхідну енергоспоживання.