Как сделать индукционный нагреватель своими руками для нагрева металла из микроволновки.

Как сделать индукционный нагреватель и печь из сварочного инвертора

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.

изготовление индукционного нагревателя из инвертора

Принцип работы

Нагревательный элемент представлен набором трёх элементов:

  1. Нагревательный элемент – трубка (обычно металлическая или полимерная). Находится в индукторном элементе. Внутри него имеется теплоноситель.
  2. Генератор переменного тока (альтернатор) увеличивает показатели частоты бытовой сети (делает их выше стандарта в 50 Гц).
  3. 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:

  1. Генератор оперирует токами высокой частоты (ТВЧ). В индуктор передаётся высокочастотный ток из генератора.
  2. Катушка принимает ток. Она является преобразователем, так как на выходе получается уже электромагнитное поле.
  3. Повышается температура нагревательного элемента, благодаря вихревым потокам, возникающим от смены вектора поля. Энергия передаётся практически без потерь.
  4. 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:

  1. На нагревательном элементе исключено образование накипи, так как создаётся вибрация посредством воздействия вихревых токов. Отсюда следует, что траты на чистку котлов отсутствуют.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Индукционный нагреватель из сварочного инвертора беззвучен, хоть он и вибрирует. Частота вибрации попросту мала по сравнению со слышимыми звуковыми волнами.
  5. Немаловажное достоинство – это низкие затраты на сборку.

Несмотря на важные преимущества, у индукционных нагревателей есть ряд недостатков:

  1. Нахождение в непосредственной близости от нагревателя может быть опасно, так как разогревается не только нагревательный элемент, то и ближайшее к нему пространство.
  2. Обогревание дома на электричестве обходится дороже по сравнению с газом. Поэтому перед тем, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, неплохо подсчитать будущие затраты.
  3. 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:

  1. Корпус устройства –труба из полимера диаметром 50 мм, которая должна выдерживать высокие температуры.
  2. Нагреваемый элемент – проволока из нержавеющего металла.
  3. Держатель для кусков проволоки – металлическая сетка с маленькими отверстиями.
  4. Составляющая индуктора – проволока из меди.
  5. Прибор для подачи воды – циркуляционный насос.
  6. Устройство для контроля температуры – терморегулятор.
  7. Подключение к отоплению – шаровые краны и переходники.
  8. Кусачки.

Принципиальная схема, использующая принцип последовательного резонанса

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.

shema-izgotovlenija-indukcionnogo-nagrevatelja

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.

Читать также:  Как своими руками сделать электропроводку на даче своими руками.

Принципиальная схема работы индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель – изобретение давнее. Первый прототип появился еще в конце 19 века – в 1887 году, а уже в 1890 году машина была установлена на фирме Benedicks Bultfabrik. Несмотря на ряд преимуществ таких установок использовались они нечасто, так как действительно эффективная схема индукционного нагревателя на тот момент не могла быть создана по причине неразвитости электроники.

Прорыв индукции

Настоящий прорыв индукционного оборудования произошел относительно недавно. Индуктивный метод стал использоваться не только в промышленности, но и в быту. Такому быстрому развитию послужило появление современных микроконтроллеров с большой вычислительной мощностью. Второй фактор, ставший базой для появления эффективных моделей печей – разработка недорогих, но мощных транзисторов. Возможность использовать нагрев с помощью индукции в жилых помещениях породила еще одно явление – многочисленные самоделки. Схемы печи, созданной своими руками, могут иметь свои отличия, но в их основе всегда лежит принцип индукции.

Сделать своими руками индукционный котел несложно, но решившись на такую работу, стоит помнить об опасности электричества. Неграмотно разработанная и созданная конструкция, в лучшем случае, просто не будет работать. В худшем она может стать источником серьезнейшей опасности для жизни и здоровья домочадцев. Разговор об использовании индукции начнем с рассмотрения разных видов печей, работающих по этому принципу.

Как действует индукция?

В основе действия индукционного нагревателя лежит магнитная или электрическая индукция. Основная часть, как промышленных моделей, так и печных самоделок лежит в области использования катушки индуктивности, создающей магнитное поле. Несмотря на некоторые ограничения в применении, они более распространены, чем электрические изделия. Процессы, происходящие во время работы установки, в обобщенном виде выглядят следующим образом.

Индукционная катушка создает переменное магнитное поле, замыкаемое на ферромагнитный сердечник или находящееся в свободном пространстве. Поле, в свою очередь, создает магнитный поток. Далее образуется вторичный или вихревой ток – в зависимости от того, какая схема лежала в основе установки. Вихревые токи отдают полученную энергию, обеспечивая нагрев.

В ходе действия такой печи осуществляется многоступенчатое преобразование разных видов энергии. Результатом этого является почти 100%-ное КПД установки. Причина этого кроется в том, что электромагнитное взаимодействие отличается высокой мощностью.

Виды индукционных печей

Индуктивный нагреватель – понятие обширное. Эта схема лежит в основе разных видов печей и котлов, работающих на электромагнитном преобразовании энергии. Как уже отмечалось выше, впервые индукционный нагреватель был использован в промышленности. Долгое время промышленная сфера была единственной для использования подобных печей. Несмотря на то, что сегодня ситуация в корне изменилась, и магнитная индукция вошла в жизнь людей, рассматривать виды таких печей лучше именно с производственных моделей, применяемых для плавки материалов.

Канальная печь

По своей конструкции канальный индукционный котел напоминает обычный трансформатор. Основная область его применения – сталелитейная и металлургическая промышленность. Именно в таких печах осуществляется плавка цветных сплавов, дюраля, получение чугуна высокого качества. Для того чтобы в канальной печи произошел нагрев, требуется затравка расплавом. Его наливают в тигель перед пуском установки. Часть расплава обязательно должна сохраняться в остаточной емкости после окончания плавки.

Несмотря на то, что канальные конструкции относятся к промышленным, их взяли на вооружение и домашние мастера. Популярность канальных установок среди «самоделкиных» обеспечила и достаточная простота сооружения индукционного котла своими руками. В качестве основы установки для домашней мастерской можно взять обычный сварочный трансформатор. Подобный агрегат позволяет плавить цветные металлы, сплавы. В отличие от промышленных печей, у домашнего индукционного плавильного оборудования отсутствует существенная проблема – необходимость остаточной емкости. Причиной этого является незначительная мощность созданного своими руками прибора.

Не стоит думать, что самодельная канальная печь – конструкция идеальная, лишенная проблем или недостатков. В ней возникает проблема кольцевого тигля. Для его создания годится только один материал – электрофарфор. Другие огнеупорные материалы для этой цели не подходят. Именно это и стало причиной малого распространения канальных печей у «самоделкиных».

Тигельные печи

Подобные конструкции были разработаны в 20-е годы прошлого столетия. Причиной их появления стала необходимость отказа от остаточной емкости канальных печей. Идея была проста – отказаться от использования магнитопровода и установить тигель непосредственно в индуктор. Уже в процессе разработки проявилась основная проблема такой конструкции – необходимость изменения частоты во время плавки. Несмотря на это тигельные агрегаты нашли свое применение. Не оставили их без внимания и домашние мастера.

Индукционный тигельный агрегат осуществляет свою работу в нескольких режимах:

  • Режим основного резонанса. Он позволяет расплавить до 500 г стали, но нагрев заготовки займет немало времени, увеличивая потребление электроэнергии и сокращая КПД.
  • Работа на гармониках. В таком режиме агрегаты отличаются большей мощностью. Нагрев происходит быстро – буквально за несколько секунд. Плавка может вестись в режиме быстрой шахты. При этом получаются сплавы, недоступные для выплавления в других печах.
  • Работа на частоте в 5-6 раз больше основной. В этом режиме печи применяются не для плавки, а для закалки заготовок.

Индукция в быту

Уже не раз упоминалось, что индукционный нагрев сегодня широко используется не только в промышленности, но и в быту. Это явление все больше распространяется, несмотря на то, что обладающие большой мощностью установки никак не подходят для подключения к обычной бытовой электросети. Чем так привлекательные индукционные печи? Почему на них обратили внимание домашние мастера?

  • Магнитная левитация позволила использовать индукцию для очистки металлов.
  • Закалка металлических заготовок.
  • Равномерный или точно дозированный нагрев заготовки и т. д.
Читать также:  Как сделать пирамиду своими руками.

Немного важной теории

Прежде чем использовать индукционные нагревательные приборы, стоит ознакомиться с основными теоретическими выкладками. В таких печах нагрев происходит за счет электромагнитного поля, оказывающего воздействие на человека. В целом, его можно сравнить с воздействием микроволновой печи на кусок мяса. Не хочется ощущать себя бифштексом во время работы? Нужно соблюдать технику безопасности.

Сила воздействия электромагнитного поля зависит от плотности потока его энергии (ППЭ). Этот показатель будет увеличиваться при росте частоты излучения. Допустимые значения ППЭ не должны превышать 30 мВт на 1 кв. м поверхности тела при условии постоянного воздействия. Из курса физики мы знаем, что ППЭ будет падать при удалении от источника. Снизить этот показатель примерно в 50 раз позволяет даже однослойная экранировка установки оцинкованной сеткой с мелкой ячейкой.

Сложнее снизить вредное воздействие сверхвысоких частот (СВЧ), начинающихся примерно со 120 МГц. Попадание под действие СВЧ приводи к долговременным последствиям. Люди отличаются разной восприимчивостью к сверхвысоким частотам, но, получив такое воздействие в 10-30 мВт в течение примерно 30 минут, можно легко подорвать состояние здоровья и репродуктивной системы.

Обычная индукционная печь не работает в режимах сверхвысокого излучения, и, казалось бы, его воздействие не является серьезной причиной отказа от использования таких установок в домашних мастерских. Это абсолютно справедливо, если речь идет о моделях, представленных на рынке разными производителями. Совершенно иначе обстоит дело, если агрегат был смоделирован и сконструирован самостоятельно. Малейшая ошибка во время его изготовления может стать причиной того, что печь входит в режим, имеющий паразитное СВЧ.

Заключение

Этот рассказ об индукционных печах – всего лишь короткий экскурс в масштабную тему. Сегодня основное направление использования индукции – обработка материалов, что будет завтра – покажет время. Такие агрегаты перспективны и интересны, в том числе и для домашних мастеров.

Индукционный нагреватель и 3 причины его использования

Особой популярностью на сегодняшний день отличается индукционный нагреватель

Особой популярностью на сегодняшний день отличается индукционный нагреватель Объяснить популярность индукционного нагревателя IR2153 можно тем, что человек все время находится в поисках – бесконечный поиск человеком источников тепла для обогрева своего жилья, которые будут: экономичными, экологичными и функциональными. Многие даже осмелились и не зря сделать индукционный нагреватель своими руками с целью присоединения его к отопительной системе жилища. В статье будет подробно рассказано, как это сделать индуктор обогреватель, чтобы затратить минимум денежных средств и времени.

Схема индукционного нагревателя

Из-за того, что М. Фарадей в далеком 1831 году открыл явление электромагнитной индукции, мир увидел большое количество приспособлений, которые греют воду и прочие среды.

Потому как было реализовано данное открытие люди ежедневно используют в быту:

  • Электрочайник с дисковым нагревателем для нагрева воды,
  • Печь мультиварка,
  • Индукционная варочная панель,
  • Микроволновки (плита),
  • Калорифер,
  • Нагревательная колонка.

Также открытие применяется для экструдера (не механический). Раньше оно широко применялось в металлургии и прочих отраслях промышленности, связанной с обработкой металла. Заводской индуктивный котел функционирует по принципу действия вихревых токов на специальный сердечник, расположенный во внутренне части катушки. Вихревые токи Фуко поверхностные, поэтому лучше брать в качестве сердечника полую трубу из металла, сквозь которую проходит элемент теплоносителя.

Возникновение электротоков происходит из-за подачи на обмотку переменного электронапряжения, вызывающего появление переменного электрического магнитного поля, которое меняет потенциалы 50 раз/сек. при стандартной пром частоте 50 Гц.

При этом индукционная катушка Румкорфа выполнена так, что её можно подключить к электросети переменного тока напрямую. На производстве для такого нагрева применяют высокочастотные электротоки – до 1 МГц, поэтому добиться функционирования устройства при 50 Гц довольно сложно. Толщина проволоки и число обматывающих витков, которую применяет устройство, водонагреватель, рассчитано в отдельности для каждого агрегата по специальному методу под требуемую мощность тепла. Самодельный, мощный агрегат должен функционировать эффективно, быстро греть идущую по трубе воду и при этом не нагреваться.

Организации вкладывают серьезные финансы в разработку и внедрение таких продуктов, поэтому:

Кроме высочайшей эффективности не может не привлекать скорость, с которой идет нагревание идущей через сердечник среды. На рис. предложена схема функционирования индукционного водонагревателя, созданного на заводе. Такую схему имеет агрегат марки «ВИН», которые производит Ижевский завод.

Насколько долго будет работать агрегат, зависит исключительно от того, насколько герметичен корпус и не повреждена изоляции витков провода, а это довольно значительный период, по заявлению изготовителя – до 30 лет.

За все эти плюсы, которыми 100% обладает аппарат, нужно выложить немалые финансы, индукторный, магнитный водонагреватель – самый дорогой из всех видов установок для отопления. Поэтому многие мастера предпочитают собрать сверхэкономичный агрегат для отопления самостоятельно.

Делаем индукционный нагреватель своими руками

Изготовление изобретения не сложное, если есть навыки, получится сделать хорошее устройство. Самый простой агрегат, который собирают вручную, состоит из отреза трубы (пластик), внутрь которой устраиваются разные элементы (металл) чтобы создать сердечник.

Вполне возможно сделать индукционный нагреватель своими руками, если заранее подготовить материалы и инструменты для работы

Вполне возможно сделать индукционный нагреватель своими руками, если заранее подготовить материалы и инструменты для работы

  • Проволока из нержавейки,
  • Скатанная шариками, рубленная небольшими кусками проволока – катанка, диаметр которой 8 мм,
  • Сверло по диаметру трубы.

С наружной стороны к ней наклеиваются палочки из стеклотекстолита, а на них нужно намотать провод толщиной 1,7 мм в изоляции. Длина провода – примерно 11 м. Затем индукционный нагреватель надо испытать, наполнив его водой и подключив, например, к индукционной варочной панели марки ORION мощность которой 2 кВт вместо штатного индуктора. Сваренный из нескольких труб из металла вихревой радиатор выступает в роли внешнего сердечника для вихревых электротоков, которые создает катушка той же панели.

Читать также:  Как сделать открытку своими руками из бумаги и картона на 9 мая.

В результате можно сделать следующий вывод:

  1. Мощность тепла сделанного отопительного устройства выше электромощности панели.
  2. Число и размер трубок были выбраны случайно, но создали достаточную поверхность для подачи тепла, которое возникает от вихревых токов.
  3. Данная схема водонагревателя оказалась удачной для конкретного случая, когда квартирное помещение окружено другими квартирами, которые отапливаются.

Работает прибор правильно, поэтому если есть желания, опыт и знания можно воплотить эту идею в жизнь. Для сложных моделей может понадобиться применение 3-фазного трансформатора.

Высокоточный индукционный нагрев

Такое нагревание имеет самый простой принцип, так как является бесконтактным. Высокочастотный импульсный нагрев дает возможность достигать высочайшего температурного режима, при котором возможно обрабатывать самые сложные в плавке металлы. Чтобы выполнить индукционный нагрев, нужно создать в электромагнитных полях необходимое напряжение 12В (вольт) и частоту индуктивности.

Сделать это возможно в специальном устройстве – индукторе. Питается оно электричеством от промышленной электросети в 50 Гц.

Возможно, для этого применять индивидуальные источники электропитания – преобразователи/генераторы. Наиболее простое устройство прибора малой частоты – спираль (проводник заизолированный), который может размещаться во внутренней части трубы из металла или наматываться на неё. Идущие токи греют трубку, которая, в дальнейшем, дает тепло в жилое помещение.

Использование индукционного нагрева на минимальных частотах явление не частое. Наиболее распространено обрабатывание металлов на более высокой или средней частоте. Такие приспособления отличаются тем, что магнитная волна идет на поверхность, где затухает. Энергия преобразуется в тепло. Чтобы эффект был лучше обе составные части должны иметь схожую форму. Где применяется нагрев?

Сегодня применение высокочастотного нагрева широко распространено:

  • Для плавки металлов, и их пайка бесконтактным методом,
  • Машиностроительная промышленность,
  • Ювелирное дело,
  • Создание небольших элементов (плат), которые могут быть повреждены при использовании других методик,
  • Закалка поверхностей деталей, разной конфигурации,
  • Термическая обработка деталей,
  • Медицинская практика (дезинфекция приборов/инструментов).

С помощью нагрева можно решить множество задач.

Преимущества: индукционный нагрев металла

У нагрева множество преимуществ. При помощи него, возможно, быстро нагреть и расплавить до жидкого состояния любой токопроводимый материал. Дает возможность выполнять нагревание в любой среде, которая не проводит ток, то есть плавильно-рабочую функцию.

Преимущество индукционного нагревателя в том, что он позволяет быстро расплавить токопроводимый материал

Преимущество индукционного нагревателя в том, что он позволяет быстро расплавить токопроводимый материал

Потому как нагревается только проводник, стенки остаются холодными. Этот вид нагрева не загрязняет окружающую среду. Если горелки на газу загрязняют воздух, то индукционный нагрев это исключает, потому как работает электромагнитное излучение. Компактные размеры индуктора. Возможность создания устройства любой формы.

Нагрев незаменим, если нужно нагреть только выбранную область на поверхности. Также устройство настроить такое спецоборудование на требуемый режим и отрегулировать его.

Как сделать индукционный нагреватель из компьютерного блока питания

Нагреватель можно сделать из компьютерного блока питания.

  • Дроссель от компьютерного блока,
  • Паяльник,
  • Сварочный аппарат,
  • Кусачки,
  • Проволока из нержавеющей стали 6 мм,
  • Эмалированный плоский медный провод 2 мм,
  • Трубы из стали 25 мм,
  • Труба из пластика 50 мм,
  • Прочная сантехническая фурнитура,
  • Взрывной клапан,
  • Детали для сборки схемы.

Состоит котел из катушки, теплообменника, клеммной коробки, шкафа управления, входного и выходного патрубков. Установка простая, главное действовать по схеме. Хороший лабораторный блок питания можно разработать за день и реализовать тоже за день. Подключаются устройства через трансформаторный пункт.

Простой индуктор своими руками

В домашнем быту часто может пригодиться индуктор ТВЧ.

Это устройство часто используют для нагревания прикипевших:

Такие приборы можно купить в специализированном магазине, так же, как и любое другое оборудование, например, инверторный китайский кондиционер, сейсмодатчик, но стоят они очень дорого. Однако выход есть, вполне реально создать индукционный нагреватель дома. Для сборки потребуется трансформатор, его возможно сделать из 2-х колец. Марку феррита можно применить М 2000 НМ.

В первичной обмотке должно присутствовать примерно 26 витков провода диаметр, которого 0,75 мм. Первичная обмотка присоединяется там, где выходит инвертор. Вторую обмотку составляет одна петля из медной трубки диаметра 6 мм, она же является и отводом индуктора-трубки, которая проходит через центр кольцевой части трансформатора.

Сам индуктор представляет из себя катушку из нескольких витков трубки из меди – 4 мм.

Конденсатор вместе с устройством выполняет работу контура колебаний, создающего частоту резонанс (резонансный), на которую настроен инвертор. Если в центральной части медной спирали устроить заготовку, то она будет обеспечивать активное сопротивление. В самой катушке возникают ТВЧ, поэтому трубка с витками очень сильно нагревается, а значит, её необходимо в обязательном порядке охладить, для этого возможно использовать обычную воду из трубопроводов.

Для подвода к индуктору необходимо применить диэлектрические трубки, так как в контуре развивается высокое напряжение. За проточной водой, что охлаждает индуктор, нужен постоянный контроль, поэтому в слив устраивается специальная вставка, к которой крепятся термопара и тестер, чтобы контролировать температурный режим. В устройстве следует использовать мощнейший конденсатор, его можно собрать из сорока высоковольтных конденсаторов на 0,033 мкФ каждый.

Индукционный нагреватель своими руками (видео)

Как видите сделать индуктор своими руками несложно, главное следовать схеме, также можно создать индукционный горн или собрать схему на тиристорах или любую другую, к примеру, внутреннее содержимое транзистора.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: