Индукционный нагреватель своими руками — простые схемы, чертежи и инструкции для начинающих

Принцип работы

Сам принцип работы индукционного нагревателя не так сложен, как может показаться. В качестве примера рассмотрим нагреватели вихревого типа. Они широко используются в отопительных котлах, и большинство людей знакомы с ними. Судя по названию, энергия рождается из магнитного поля, которое передается нагреваемой среде.

Вода, поступающая в устройство, нагревается за счет подаваемой энергии и затем поступает в систему отопления. Для создания давления используется простой насос.

Таким образом, вода циркулирует внутри системы, защищая ее от перегрева. В то же время нагревательная среда постоянно вибрирует, что защищает от образования накипи. Фактически, это вся рабочая схема данного устройства.

Применение

Сегодня спектр применения таких нагревателей очень велик. Также учитывайте тот факт, что существует большое количество модификаций и модернизаций радиатора.

Промышленная сфера

Он используется для плавки металлов, получения определенных типов сплавов, которые затем используются в различных работах. Производство металлической проволоки осуществляется путем создания сплавов.

Различные модификации индукционного нагревателя используются в автомобильной промышленности для термообработки запасных частей. Фактически, эта технология используется с той же целью в медицине, при термической обработке медицинских приборов, мебели и оборудования.

Частная

Реже, чем в других отраслях, этот тип нагревателя используется в ювелирной промышленности для производства ювелирных изделий. В большом количестве жилых домов установлены индукционные котлы отопления

Плюсы технологии

Используются во многих отраслях промышленности благодаря низкой себестоимости (в зависимости от типа и модификации) и высокой эффективности. В основном он используется в производстве сплавов, где с помощью индукционного нагревателя можно получить сверхчистые сплавы.

Примечание.

Экологически чистая технология, она никак не загрязняет окружающую среду и дешева в производстве.

Практически любая форма возможна, что позволяет равномерно распределять тепло по всей поверхности, избегая локального перегрева.

На самом деле, если сравнивать эту технологию с аналогичными, то у нее нет недостатков. Кроме одного: необходимость соединения индуктора и заготовки. Если этого не сделать, то в большинстве случаев отопление будет недостаточным.

Схема

Упрощенная система, рассчитанная на 1600 Вт. На практике это рабочая версия, но требующая доработки и улучшения.

Система индукционных нагревателей имеет свои преимущества:

• элементарные процедуры сборки и установки;
• Компоненты схемы можно приобрести.

Этот экспериментальный высокочастотный индукционный нагреватель работает по принципу “двойного полумоста”. Схема завершается 4 транзисторами с изолированными затворами. Стандартная модель этого компонента – IGBT. Управление реализовано на интегральной схеме IR2153.

Конструкция позволяет вырабатывать мощность, равную мощности полной мостовой схемы. При работе на основе тактируемого полумостового драйвера затвора базовая конструкция устройства упрощается как при проектировании, так и при изготовлении и сборке. Представленный диод двойного типа мощности имеет обозначение STTH200L06TV1 (2x 120A).

Для данного применения будет приемлемо использовать в цепи диод пониженной мощности – примерно 30А. В транзисторы IGBT встроены диоды – это еще больше упростит схему.

Показания рабочей частоты регулируются потенциометром. О наступлении резонанса свидетельствует максимальная яркость светодиодов.

Индукционные агрегаты профессионального класса имеют усовершенствованную схему с автоматической регулировкой основных показателей системы. Для самых простых проектов, таких как самодельный индукционный водонагреватель, простота схемы будет главным критерием. Тогда, в случае ошибок при сборке или проектировании, можно быстро устранить недостатки.

Как сделать своими руками

Рассмотрим второй способ изготовления мощного индукционного нагревателя своими руками. В отличие от первого способа, компонентов будет намного меньше, но мощность будет выше, за счет использования немного других компонентов и типа соединения.

Нам понадобятся:

1. сварочный инвертор;
2. генератор сварочного тока (15A и выше);
3. медная проволока.

В качестве сердечника рекомендуется использовать полимерные материалы. Это связано с тем, что при нагревании они могут выдерживать довольно высокие температуры. В нашем случае это будет полимерная трубка диаметром 50 мм.

Провод должен быть намотан на сердечник и подключен к клеммам преобразователя таким образом, чтобы он не был перекручен.

Материалы

• Транзисторы 50N06 – 2 шт. – http://ali.pub/5coyjc
• Резисторы 10 кОм – 2 шт; резисторы 2 Вт 220 Ом – 2 шт. – http://ali.pub/5cozok
• Выпрямительные диоды 1N4007 – 2 шт. – http://ali.pub/5coyp6
• Катушка 100 мкГн – http://ali.pub/5cozji
• алюминиевый теплоотвод;
• 0,33 мкФ 1200 В индуктивный пластинчатый конденсатор – http://ali.pub/5coyyb
• Источник питания 12 В

Регулировка частоты

Рабочая частота устройства находится в диапазоне от 110 до 210 кГц. Поэтому самодельный экспериментальный индукционный нагреватель должен иметь устройство регулировки частоты. Напряжение питания около 15 В подается на схему управления для регулирования. В качестве источника используется маломощный источник питания в обычном или импульсном исполнении.

Магнитный нагреватель подключается к рабочей цепи катушки через ее выходные контакты. В качестве промежуточного звена используются оконечный дроссель L1 и трансформатор. Дроссель выполнен в виде 4-путного кабеля, жила имеет сечение 23 см. Разделительный трансформатор формируется из 12 витков двухжильного провода сечением 16 мм². Поперечное сечение сердечника составляет 14 см.

Можно использовать разделительный трансформатор производства компании Magnetics, Inc. Эта компания, а также Adams Magnetics производят высококачественное оборудование, особенно ферритовые торроиды.

Мощность домашнего индукционного нагревателя составляет около 1,6 кВт.

Катушка индуктивности

Система индукционного нагрева имеет в своей конструкции катушку. В качестве обмотки используется проволока диаметром 3,3 мм. В качестве основания используется медная трубка. В конструкции змеевика может быть использовано простое водяное охлаждение. Особенности конструкции:

• количество витков – 6;
• площадь поперечного сечения – 24 мм;
• высота элемента – 23 мм.

Во время работы схемы будет происходить значительный нагрев металла. Поэтому к качеству изготовления и выбранным материалам следует относиться особенно серьезно.

Модуль конденсатора

Резонансный конденсатор в примере выполнен в виде блока из нескольких емкостных элементов. Можно использовать один блок с емкостью 2,3 мкФ. В примере используется 23 единицы конденсаторов. Характеристики используемых элементов следующие:

• Емкость – 100 нФ;
• напряжение – 275 В;
• Материал корпуса – полипропилен ICP;
• X2 класс.

Этот тип конденсатора не является целевым для таких устройств. Аппараты индукционной сварки и нагрева обычно имеют в своей цепи фильтр ЭМИ. Однако на практике использованные емкостные элементы показали стабильную работу в условиях, когда частота составляла 160 кГц, выше нежелательно.

Как сделать нагревательный элемент

Нагревательным элементом в конструкции является индуктор, или катушка. Поэтому, чтобы создать зону нагрева внутри индуктора, рассмотрим несколько случаев.

1. Установка индукционного нагрева для отопления. В этом случае внутри змеевика размещается медная или стальная труба, которая имеет герметичное соединение для теплоносителя. В связи с быстрым нагревом от змеевика, нагреватель должен быть способен пропускать через себя большое количество теплоносителя. Циркуляционный насос обязателен для систем такого типа. Объем охлаждающего контура зависит от объема и размера индуктора.
2. Индукционная сварка. Размер рулона и трубы, в которых будет происходить процесс сварки, зависит от технологического применения.
3. Индукционная печь для нагрева, плавки металла своими руками. Нагревательная камера должна быть адаптирована к размерам размещаемых форм, полуфабрикатов.

Независимо от назначения устройства, особое внимание нужно будет уделить не только дизайну. Отвод тепла и электрическая защита компонентов, находящихся под напряжением, имеют большое значение.

Варианты по изготовлению индукционного нагревателя

Чтобы переоборудовать сварочное оборудование в индукционный нагреватель, необходимо подготовить расходные материалы и инструменты. Также важно подготовить чертежи и следовать инструкциям по сборке.

Простое изделие на основе сварочного инвертора

Простой, но эффективный нагреватель можно сделать из сварочного инвертора. Процесс строительства прост:

1. Сначала нужно взять толстостенную полимерную трубку.
2. На конце трубы нужно установить трубу и 2 вентиля, а в середину поместить куски стальной проволоки небольшого диаметра и размера (5 мм).
3. Закрепите верхний клапан.
4. Сделайте 90 витков медной проволоки, чтобы собрать индуктор.

В качестве осциллятора использовался сварочный аппарат, а в качестве нагревателя – трубка из проволоки. Машина настроена в режиме переменного тока с повышенной частотой.

Чтобы система работала правильно, остается подключить медный провод к плюсовому значению сварного шва и оценить работу конструкции.

В процессе нагрева излучается магнитное поле и нагревает проволоку с помощью вихревых токов. Это приводит к закипанию жидкости.

Самодельный индукционный нагреватель металла из микроволновки

Как плавить металл в микроволновке

Как расплавить металл в микроволновой печи

В обычной микроволновой печи свинец, олово, стекло, алюминий медь, золото могут быть расплавлены без проблем после небольшой модификации. Модификация предполагает удаление поворотной плиты и сооружение муфельной печи из двух половинок жаропрочного кирпича.

Как известно, микроволновая печь содержит магнетрон, который генерирует электромагнитную волну с частотой 2,450 ГГц. Микроволновая печь использует эту волну для нагрева пищи до нужной температуры. Типичная выходная мощность микроволновой печи составляет 800 Вт. Для микроволновых печей выпускаются магнетроны мощностью до 1450 Вт; при этом расплавление будет происходить гораздо быстрее.

Для микроволновых волн, генерируемых микроволновым магнетроном, воздух, стекло, пластик прозрачны, металлы, графит отражают микроволновую волну. Некоторые материалы поглощают микроволновые волны и преобразуются в тепло. Теоретически температура может быть очень значительной, но для наших целей достаточно 1200 – 1500 градусов. Чтобы расплавить 50 граммов бронзы или золота в микроволновой печи, требуется 30 минут.

Изготовление муфеля

Для изготовления муфелей нам понадобится огнеупорный кирпич и специальный тигель из карбида кремния, в котором будет плавиться металл. Огнеупорный кирпич прозрачен для микроволновой волны и не передает тепло, нагревается сам тигель.

Определение огнеупорного кирпича

Разделите кирпич на 2 равные половины. С помощью диагонали отметьте центры отверстий. Просверлите два отверстия Ø70 мм в кирпиче. Для этой цели подходит перковое или форстнеровое сверло необходимого диаметра. Сверление можно производить с помощью дрели или сверла на низкой скорости, так как материал хрупкий. Для хорошей теплоизоляции минимальная толщина стен составляет 15-20 мм.

Возможно изготовление муфеля из ЦКС. Шамотные плиты выдерживают температуру 1350 градусов и гораздо легче поддаются механической обработке.

Для плавления металлов можно использовать лабораторный тигель.

Графитовые тигли не подходят для микроволновых печей, низкая эффективность, очень медленный нагрев.

Для получения хорошего КПД вам понадобится тигель из карбида кремния. Карбид кремния или карборунд, SiC, имеет температуру плавления 2700°. Он используется в промышленных нагревательных элементах и абразивных материалах. Карбид кремния обладает высокой стойкостью к кислотам, но не к щелочам. Он подходит для плавления цветных металлов и растворяется в расплавленном железе.

Изготовление тигля

Для изготовления тигля потребуется форма.

Добавьте в производственную смесь около 7-10% бентонита, он придает пластичность.

Бентонит можно заменить сухой глиной. Разведите смесь водой до состояния густой глины и вдавите ее в форму, используя тиски или домкрат, добавляя небольшое количество в 3-4 приема. Затем тигель следует вынуть и оставить на один день для высыхания.

Вторая слева изготовлена по этой инструкции, первая слева – с использованием той же формы, но с огнеупорной керамикой. Второй справа – заводской тигель из карбида кремния, край справа – огнеупорная керамика, не подходит для микроволновых печей.

После сушки в течение суток при температуре не выше 90 градусов можно проверить тигель, поместив его в муфту и включив духовку на 15 минут, если все сделано правильно, он нагреется примерно до 1000 градусов (как нить накаливания слабой лампочки).

Модель нагревателя мощностью 1600 Вт

Чтобы собрать эксперимент мощностью 1,6 кВт, подготовьте металлическую трубку с толстыми стенками. С помощью змеевика можно легко нагреть любой материал, поэтому вы можете сделать обогреватель еще лучше.

Корпус может быть изготовлен из пластиковой трубки большего диаметра, чем нагревательный элемент. Оптимальная длина изделия составляет 1 м, а внутреннее сечение – 50-80 мм.

Для подключения нагревателя к оборудованию необходимо установить адаптеры в верхней и нижней части корпуса. Нижняя часть закрывается сеткой, а затем внутрь корпуса помещается наполнитель из мелких металлических частиц.

Длина секций может быть отрегулирована индивидуально без существенных ограничений. Чем выше значение магнитного сопротивления стали, тем быстрее будет происходить нагрев.

Для намотки подходит изолированный медный провод с сечением 1-1,5 мм. Использование более толстой проволоки не оправдано, так как это затруднит плотное выравнивание витков.

Изготавливаем нагревательный элемент из трубы

Если вы тщательно искали информацию на эту тему, то, вероятно, наткнулись на этот проект, потому что мастер опубликовал его монтаж на популярном видеоресурсе YouTube. После этого на многих сайтах появились текстовые версии конструкции этого индуктора в виде пошаговых инструкций. Вкратце, нагреватель изготавливается следующим образом:

• Металлические щетки для мытья посуды (можно нарезать проволоку – пруток) заталкиваются внутрь полипропиленовой трубы диаметром 40 мм и длиной 50 см. Они должны притягиваться магнитом.
• Краны с резьбой для подключения к отопительной сети припаиваются к трубе.

• Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4-5 стержней текстолита. На них наматывается стеклоизолированный провод сечением 1,7-2 мм², используемый в сварочных трансформаторах.
• Нагревательная пластина снимается, а “родной” индуктор плоской формы удаляется. Вместо него подключается самодельный трубчатый нагреватель.

Важная деталь. Длина и сечение провода для намотки катушки должны определяться обычным индуктором нагревателя, чтобы соответствовать емкости полевых транзисторов в электрической цепи. Если взять больше проволоки, мощность нагрева снизится, меньшая будет перегреваться и транзисторы выйдут из строя. Как это выглядит визуально, смотрите на видео:

Как нетрудно догадаться, роль нагревательного элемента здесь играют металлические щетки в переменном магнитном поле катушки. Если включить варочную панель на максимум, пропуская при этом воду через импровизированный бойлер, то, как показали испытания устройства, она может нагреться на 15-20°C.

Поскольку мощность большинства индукционных плит находится в диапазоне 2-2,5 кВт, теплогенератор может обогреть помещение общей площадью не более 25 м². Есть способ увеличить нагрев, подключив индуктор к сварочному аппарату, но это имеет свои трудности:

1. Индуктор обеспечивает постоянный ток, а вам нужен переменный. Чтобы подключить индукционный нагреватель, необходимо разобрать машину и отметить на схеме точки, где напряжение еще не выпрямлено.
2. Используйте проволоку большего калибра и рассчитайте количество витков. В качестве альтернативы – медный провод Ø1,5 мм в эмалевой изоляции.
3. Необходимо организовать охлаждение компонента.

Автор демонстрирует функциональность индукционного водонагревателя в своем видео ниже. Испытания показали, что устройство требует модификации, но конечный результат, к сожалению, неизвестен. Похоже, что мастер оставил проект незавершенным.

Нагреватель для воды

Использование такого устройства в частном доме позволит обеспечить бесперебойную подачу ГВС или обогрев помещений. Система потребляет много электроэнергии, но имеет простую схему установки и не сложна в обслуживании. Процесс предварительной сборки начинается с подготовки:

1. Сварочный инвертор.
2. Теплоизолятор (хорошо подходит керамзит).
3. Медная и стальная проволока.
4. Кусок толстостенной пластиковой трубки.
5. Трубки различных диаметров.

Первый этап – это строительство котла. Его можно сконструировать из 2 труб разного сечения, которые вставляются друг в друга с зазором 20-25 мм.

Затем концы колец свариваются вместе и подключаются к системе отопления. Выпускные и впускные трубы должны быть приварены к наружной стене.

Затем змеевик изготавливается таким образом, чтобы точно повторять форму котла. Всего необходимо сделать 35-40 витков, соблюдая равное расстояние между витками.

На последнем этапе собирается защитный корпус, изготовленный из диэлектрического материала, и подключается блок инвертора и нагревательная среда.

Правильно собранная конструкция может прослужить 20-25 лет без ремонта и замены изнашивающихся частей.

Как собрать индукционный котел

В этом случае нет необходимости разбирать дешевую китайскую плиту. Идея заключается в том, чтобы сварить бак котла в соответствии с его размерами, следуя пошаговым инструкциям:

1. Возьмите стальную профильную трубу 20 x 40 мм с толщиной стенки 2 мм и нарежьте из нее заготовки по ширине панели.
2. Сварить трубки вместе по всей длине, соединяя меньшие стороны.
3. Прочно приварите железные колпачки к концам сверху и снизу. Сделайте в них отверстия и установите резьбовые муфты.
4. Приварите два угловых кронштейна с одной стороны, чтобы создать полку для индукционной плиты.
5. Покрасьте устройство термостойкой аэрозольной эмалью. Более подробную информацию о сборке смотрите в видеоролике.

Окончательный монтаж и ввод в эксплуатацию включает в себя установку котла на стену и подключение его к системе отопления. Термостат вставляется в угловое гнездо на задней стенке резервуара и подключается к электросети. Остается только заполнить систему теплоносителем, стравить воздух и включить индукционный нагрев.

Здесь возникает та же проблема, что и в предыдущей модели. Индукционный обогрев, несомненно, будет работать, но 2,5 кВт обогреют лишь несколько небольших комнат в холодную погоду. Осенью и весной, когда температура не опускается ниже нуля, бытовой котел сможет обогреть площадь в 35-40 м². Как правильно его подключить, вы узнаете из этого видео:

Действительно ли можно сэкономить на индукционном нагреве

Индукционное отопление в доме популярно, потому что оно экономит много энергии. Если вы установите на кухне индукционную плиту, вам не нужно будет включать вентиляцию, потому что окружающее тепло очень низкое. Нагревательную поверхность легко чистить, так как она сделана из стекла.

Более высокая скорость нагрева означает более короткое время работы, что также экономит расходы на электроэнергию.

Нюансы

1. Для экспериментов, связанных с нагревом и закалкой металлов, температура внутри индукционной катушки может быть значительной – до 100 градусов Цельсия. Этот тепловой эффект может быть использован для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
2. Рассмотренная выше схема нагревателя (рис. 3) при максимальной нагрузке способна излучать внутри катушки магнитную энергию, равную 500 Вт. Это недостаточная мощность для нагрева большого объема воды, а создание индукционной катушки большой мощности потребовало бы создания схемы, в которой пришлось бы использовать очень дорогие радиочастотные компоненты.
3. Бюджетным решением для индукционного нагрева жидкостей является использование нескольких устройств, как описано выше, расположенных последовательно. В этом случае спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве теплообменника используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. Несколько индукционных катушек нанизаны на трубку таким образом, чтобы катушка находилась в центре и не соприкасалась с витками. При одновременном включении 4 таких устройств мощность нагрева составит около 2 кВт, что уже достаточно для нагрева жидкости в потоке с небольшой циркуляцией воды, до значения, позволяющего использовать данную конструкцию в горячем водоснабжении небольшого дома.
5. Если объединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, расположенным над нагревателем, то получится бойлерная система, в которой жидкость нагревается внутри трубы из нержавеющей стали, нагретая вода поднимается вверх, а на ее место поступает более холодная жидкость.
6. Если размеры дома значительны, количество индукционных катушек может быть увеличено до 10.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать, выключая и включая катушки. Чем больше секций включено одновременно, тем мощнее будет нагреватель.
8. Для питания такого устройства потребуется мощный источник питания. Если имеется инверторный сварочный аппарат постоянного тока, на его основе можно изготовить преобразователь напряжения с требуемым выходом.
9. Поскольку схема работает на постоянном токе, напряжение которого не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна. Самое главное – предусмотреть блок предохранителей в цепи питания генератора, который в случае короткого замыкания отключит питание цепи, тем самым исключив возможность возгорания.
10. Таким образом можно организовать “бесплатное” отопление дома при условии установки батарей для питания индукционного оборудования, которые будут заряжаться за счет энергии солнца и ветра.
11. Батареи должны быть соединены последовательно по 2 штуки. Благодаря этому напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В, что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме того, последовательное соединение уменьшит ток в цепи и увеличит срок службы батарей.

Техника безопасности

Индукционная сварка и ее установка являются очень опасными аппаратами. Электрическая цепь машины подключена к сети переменного тока, напряжение может быть очень вредным для здоровья. Поэтому все токоведущие части должны быть собраны с учетом изоляции. Сборку необходимо проверить с помощью потенциометра или мультиметра.

Детали, подверженные воздействию тепла – индукционная катушка и подключенные к ней детали схемы могут вызвать ожоги, опасность возгорания. Индукционная сварка и нагрев металла должны выполняться только под наблюдением. Помещение, в котором работает индукционная установка, должно быть оборудовано огнетушителями. С расплавленным металлом, даже в тигле, нужно обращаться осторожно, пока он не остынет.

Высокочастотные электромагнитные поля могут повредить электронику и носители информации, такие как hdd. Электромагнитные помехи могут вызывать сбои в работе гаджетов и бытовой техники.

Для обеспечения безопасности и защиты от перегрева электросети необходимо оснастить цепь индуктора для hdh автоматическим выключателем остаточного тока, рассчитанным на данную установку.

Источники

• https://podelki.expert/indukcionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami/
• https://MrMetall.ru/induktsionnyy-nagrevatel-svoimi-rukami/
• https://SdelaySam-SvoimiRukami.ru/8746-instrukcija-po-izgotovleniju-indukcionnogo-nagrevatelja-dlja-novichkov-v-jelektronike.html
• https://svarkaved.ru/oborudovanie/kak-samomu-sdelat-induktsionnyy-nagrevatel-iz-svarochnogo-invertora
• https://kamuflyzh.ru/o-materialah/indukcionnaya-pech-iz-mikrovolnovki.html
• https://otivent.com/indukcionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami
• https://housetronic.ru/otoplenie/obogrevateli/elektroobogrevateli/indukcionnye-svoimi-rukami.html

Иван Миров

Главный редактор , masterkin.ru

• Об авторе
• Хотите связаться со мной?

Об авторе

Уже лет 20 работаю своими руками. Пробовал и сантехнику, монтаж конструкций, есть свое маленькое производство. Друзья постоянно спрашиваю как сделать разные вещи. Вот и делюсь я с вами своими идеями в интернете.

[email protected]

Ваше сообщение отправлено