индукционен нагревател- устройство за нагряване на метали чрез излагане на токове на Фуко. Самият принцип на такъв нагревател е известен отдавна и сега индукционните нагреватели се използват активно в много области на индустрията. Нашият домашен индуктор е лесен за използване, има относително прост дизайн и не изисква никаква настройка. В същото време нагревателят е доста мощен.

Индукторната верига работи на принципа на последователния резонанс. Има няколко начина за увеличаване на мощността на устройството - чрез избор на по-мощни полеви превключватели, използване на по-голям кондензатор във веригата и увеличаване на захранващото напрежение.

Сглобих такъв индуктор със собствените си ръце, чисто от любопитство, за да проверя работата на веригата.

Дросел - взех го готов от компютърно захранване. Навит е на пръстен от прахообразно желязо и съдържа 10-25 навивки от тел 1,5 mm.

Полеви транзистори - има голям избор, в моя случай бяха използвани N-канални полеви транзистори с високо напрежение от серията IRF740, но е препоръчително да се използват полеви транзистори на базата на минималното отворено съпротивление на прехода, т.к. както и максимално допустимия ток. IN стандартна версияпрепоръчително е да използвате превключватели за захранване от серията IRFP250.

Параметри на този транзистор:

• N-канална структура
• Максимално напрежение дрейн-източник Us: 200 V
• Максимален ток drain-source при 25 ºС Isi max.: 30 A
• Максимално напрежение порта-източник Uz max: ±20 V
• Съпротивление на канала в отворено състояние Rsi on: 85 mOhm
• Максимална разсейвана мощност Psi max.: 190 W
• Наклон: 12000 mA/V
• Корпус: TO247AC
• Прагово напрежение на вратата: 4 V

Много мощен и доста скъп транзистор, но с него можете да получите висока мощност, докато консумацията може да бъде в района на 20-40 ампера !!!

Контурът е навит върху рамка с диаметър 4,5 cm и се състои от 2x3 оборота. Съветвам ви да навиете 6 оборота наведнъж, след което да премахнете лака от 3 оборота малка площи на същото място запоете проводника, който ще бъде кран, към него се подава захранващ плюс. В моя случай за навиване на веригата беше използван проводник от 1,5 мм, но в идеалния случай е необходим проводник от 3-5 мм, той се навива по същия принцип.

Стабилитрони 12-15 волта, за предпочитане с мощност 1-2 вата, всички използвани резистори са 0,5 вата.

Диоди - определено се нуждаете от бързи с обратно напрежение от поне 400 волта, можете да инсталирате евтини ултрабързи UF4007, в моя случай бяха използвани диоди от серията HER305 - с обратно напрежение от 400 волта, с допустим ток от 3 ампера .

Да се ​​увеличи мощността на веригата означава да се увеличи тока във веригата. Колкото по-голям е капацитетът на кондензатора C1, толкова по-голям е токът. В моя случай бяха използвани филми от 250 волта 6 бр. 0,33 uF, но броят на кондензаторите в стандартната версия е 15-20 броя със същия капацитет, напрежението на кондензаторите е 250-400 волта.

Основният недостатък на схемата- немислимо количество разсейване на топлина на транзистори, с моите доста добри превключватели, трябваше да охлаждам веригата с два охладителя, но дори те нямаха време да отстранят правилно топлината, така че ще мисля за водно охлаждане ...

Домашният индуктор може доста бързо да загрее стандартните болтове M6 до жълт оттенък.

Принцип на действие индукционно нагряване tel се основава на два физически ефекта: първият е, че когато проводяща верига се движи в магнитно поле, в проводника възниква индуциран ток, а вторият се основава на отделянето на топлина от металите, през които преминава токът. Първият индукционен нагревател е внедрен през 1900 г., когато е открит метод за безконтактно нагряване на проводник - за това са използвани високочестотни токове, които са индуцирани с помощта на променлив магнитно поле.

Индукционното нагряване е намерило приложение в различни области на човешката дейност поради:

• бързо нагряване;
• възможности за работа в различни физични свойствасреда (газ, течност, вакуум);
• липса на замърсяване с продукти на горенето;
• селективни опции за отопление;
• форми и размери на индуктора - те могат да бъдат всякакви;
• възможността за автоматизация на процеса;
• висок процент на ефективност - до 99%;
• екологичност - няма вредни емисии в атмосферата;
• дълъг експлоатационен живот.

Обхват на приложение: отопление на помещения

В ежедневието веригата на индукционния нагревател е внедрена за и печки. Първите придобиха особено голяма популярност и признание сред потребителите поради липсата на нагревателни елементи, които намаляват производителността в котли с различен принцип на работа, и разглобяеми връзки, което спестява поддръжка на индукционни отоплителни системи.

Забележка:Схемата на устройството е толкова проста, че може да се създаде у дома и можете да създадете домашен нагревател със собствените си ръце.

На практика се използват няколко варианта, където се използва различен типиндуктори:

• електронно контролирани нагреватели за създаване на токове от желания тип в намотката;
• вихрови индукционни нагреватели.

Принцип на работа

Последният вариант, най-често използван в отоплителните котли, стана търсен поради простотата на неговото изпълнение. Принципът на работа на индукционния нагревател се основава на прехвърлянето на енергия на магнитното поле към охлаждащата течност (вода). Магнитното поле се образува в индуктора. Променливият ток, преминаващ през намотката, създава вихрови токове, които трансформират енергията в топлина.

Водата, подадена през долната тръба към котела, се нагрява чрез пренос на енергия и излиза през горната тръба, навлизайки по-нататък в отоплителната система. За създаване на налягане се използва вградена помпа. Постоянно циркулиращата вода в котела не позволява елементите да се прегряват. Освен това по време на работа топлоносителят вибрира (при ниско ниво на шум), поради което отлагането на котлен камък по вътрешните стени на котела е невъзможно.

Индукционните нагреватели могат да бъдат изпълнени по различни начини.

Изпълнение у дома

Индукционното отопление все още не е достатъчно завладяло пазара поради високата цена на самата отоплителна система. Така например за промишлени предприятия такава система ще струва 100 000 рубли, за битови нужди - от 25 000 рубли. и по-високи. Следователно интересът към схемите, които ви позволяват да създадете домашен индукционен нагревател със собствените си ръце, е съвсем разбираем.

Базиран на трансформатор

Основният елемент на индукционната отоплителна система с трансформатор ще бъде самото устройство, което има първична и вторична намотка. Вихрови потоци ще се образуват в първичната намотка и ще създадат електромагнитно индукционно поле. Това поле ще повлияе на вторичния, който всъщност е индукционен нагревател, физически изпълнен под формата на тяло на отоплителен котел. Това е вторичната намотка с късо съединение, която предава енергия на охлаждащата течност.

Основните елементи на инсталацията за индукционно отопление са:

• сърцевина;
• навиване;
• два вида изолация - топлоизолация и електроизолация.

Сърцевината представлява две феримагнитни тръби с различен диаметър с дебелина на стената най-малко 10 mm, заварени една в друга. По външната тръба е направена тороидална намотка от меден проводник. Необходимо е да се наложат от 85 до 100 оборота с еднакво разстояние между оборотите. Променливият ток, променящ се във времето, създава вихрови потоци в затворена верига, които загряват сърцевината, а оттам и охлаждащата течност, чрез индукционно нагряване.

Използване на високочестотен заваръчен инвертор

Индукционен нагревател може да бъде създаден с помощта на заваръчен инвертор, където основните компоненти на веригата са алтернатор, индуктор и нагревателен елемент.

Генераторът се използва за преобразуване на стандартната честота на мрежата от 50 Hz в ток с по-висока честота. Този модулиран ток се прилага към цилиндричен индуктор, където като намотка се използва медна жица.

Намотката създава променливо магнитно поле, чийто вектор се променя с честотата, зададена от генератора. Създадените вихрови токове, предизвикани от магнитното поле, нагряват металния елемент, който предава енергия на охлаждащата течност. По този начин се реализира още една схема за индукционно отопление „направи си сам“.

Нагревателен елемент може да се създаде и със собствените си ръце от нарязана метална жица с дължина около 5 мм и парче полимерна тръба, в която е поставен металът. Когато монтирате клапани в горната и долната част на тръбата, проверете плътността на пълнене - не трябва да има свободно пространство. Съгласно схемата, около 100 навивки медни кабели са насложени върху горната част на тръбата, която е индукторът, свързан към клемите на генератора. Индукционното нагряване на медна жица възниква поради вихрови токове, генерирани от променливо магнитно поле.

Забележка:Направи си сам индукционните нагреватели могат да бъдат направени по всяка схема, основното нещо, което трябва да запомните е, че е важно да се извърши надеждна топлоизолация, в противен случай ефективността на отоплителната система ще спадне значително.

Правила за безопасност

За отоплителни системи, които използват индукционно нагряване, е важно да следвате няколко правила, за да избегнете течове, загуба на ефективност, консумация на енергия и аварии.

1. Системите за индукционно отопление изискват предпазен клапан за освобождаване на вода и пара в случай, че помпата се повреди.
2. Манометърът и RCD са от съществено значение за безопасната работа отоплителна системасглобени на ръка.
3. Наличието на заземяване и електрическа изолация на цялата индукционна отоплителна система ще предотврати токов удар.
4. За да се избегнат вредните ефекти на електромагнитното поле върху човешкото тяло, е по-добре да се изнесат такива системи извън жилищната зона, където трябва да се спазват правилата за монтаж, според които индукционното нагревателно устройство трябва да се постави на разстояние 80° см от хоризонтални (под и таван) и 30 см от вертикални повърхности.
5. Преди да включите системата, не забравяйте да проверите наличието на охлаждаща течност.
6. За да се предотвратят прекъсвания на захранването, се препоръчва да свържете индукционен отоплителен котел „направи си сам“ съгласно предложените схеми към отделна захранваща линия, чието напречно сечение на кабела ще бъде най-малко 5 mm2. Обикновеното окабеляване може да не е в състояние да издържи необходимата консумация на енергия.

Ето проекта на метален индукционен нагревател най-простият дизайн, той е сглобен според веригата на мултивибратора и често действа като първия нагревател, който правят радиолюбителите.

Принципът на работа на HDTV инсталацията

Намотката създава високочестотно магнитно поле и в металния предмет в средата на намотката се появяват вихрови токове, които ще я нагреят. Дори малки бобини изпомпват ток около 100 A, така че резонансен капацитет е свързан успоредно с бобината, което компенсира нейния индуктивен характер. Веригата бобина-кондензатор трябва да работи на тяхната резонансна честота.

Принципна електрическа схема

Тук оригинална схемагенератор на индукционния нагревател, а под него е леко модифицирана версия, според която е сглобен дизайнът на мини HDTV инсталацията. Тук няма нищо оскъдно - трябва да закупите само полеви транзистори, можете да използвате BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Кондензаторите са специални високоволтови, а захранването ще е от автомобилен акумулатор 70 A/h - много добре ще държи ток.

Проектът се оказа изненадващо успешен - всичко работи, въпреки че беше сглобено „на коляното“ за час. Бях особено доволен, че не изисква мрежа от 220 V - автоматичните батерии ви позволяват да го захранвате дори на полето (между другото, можете ли да направите микровълнова печка за къмпинг?). Можете да експериментирате в посока намаляване на захранващото напрежение до 4-8 V като от литиеви батерии (за миниатюризация), като същевременно поддържате добра ефективност на отопление. Разбира се, няма да работи за топене на масивни метални предмети, но ще свърши работа за малки работи.

Консумацията на ток от захранването е 11 A, но след загряване пада до около 7 A, тъй като съпротивлението на метала се увеличава значително при нагряване. И не забравяйте да използвате тук дебели проводници, които могат да издържат повече от 10 A ток, в противен случай проводниците ще се нагорещят по време на работа.

Втората версия на веригата - с мрежово захранване

За да направите по-удобно регулирането на резонанса, можете да сглобите по-модерна схема с драйвер IR2153. Работната честота се регулира от регулатора 100k до резонанс. Честотите могат да се контролират в диапазона приблизително 20 - 200 kHz. Веригата за управление се нуждае от спомагателно напрежение от 12-15 V от мрежов адаптер, а захранващата част може да бъде свързана директно към мрежа от 220 V чрез диоден мост.Идукторът има около 20 навивки от 1,5 mm на 8 × 10 mm феритно ядро.

Работната намотка на HDTV трябва да е от дебела тел или по-добре от медна тръба и да има около 10-30 навивки на дорник 3-10 см. Кондензатори 6 x 330n 250V. И двете стават горещи след известно време. Резонансната честота е около 30 kHz. Този домашен индукционен нагревател е сглобен в пластмасова кутия и работи повече от година.

Отоплителната система е важна част от всеки дом. Може да се нарече "сърцето" на дома, защото именно топлината създава уют и атмосфера.
Пазарът изобилства различни видовегазови котли, защото се считат за най-ефективни. Газопроводът обаче може да бъде разположен доста далеч, така че в този случай електрическото оборудване излиза на преден план. Индукционните котли са доста популярни. Предимството на този тип отопление е, че индукционната пещ от заваръчния инвертор се прави на ръка без никакви проблеми. Въз основа на вихрови токове е възможно също да се проектира индукционен нагревател за метал, като се използва заваръчен инвертор като източник на ток.

Нагревателният елемент е представен от набор от три елемента:

1. Нагревателният елемент е тръба (обикновено метална или полимерна). Намира се в индукторния елемент. Вътре има охлаждаща течност.
2. Алтернаторът (алтернатор) увеличава честотата на битовата мрежа (прави ги по-високи от стандартните 50 Hz).
3. Индукторът е медна цилиндрична намотка от тел, която е генератор на електромагнитно поле.

Принцип на проектиране на HDTV нагревател

Теорията за прилагането на индукционните нагреватели беше много по-напред от практиката поради причината, че използването на нискочестотни устройства не би донесло адекватни ползи. Въпреки това, след решаването на проблема с генерирането на високочестотно магнитно поле, индукционните елементи са широко използвани.
За да разберете как да направите индукционен нагревател, първо трябва да разгледате как работи. Принципите на работа са доста прости:

1. Генераторът работи с високочестотни токове (HF). Високочестотният ток се прехвърля към индуктора от генератора.
2. Бобината получава ток. Това е преобразувател, тъй като изходът вече е електромагнитно поле.
3. Температурата на нагревателния елемент се повишава поради вихровите потоци, произтичащи от промяната на вектора на полето. Енергията се предава почти без загуби.
4. Охлаждащата течност, разположена вътре в тръбата, също се нагрява и енергията се прехвърля към отоплителната система.

Предимства и недостатъци

Индукционните електрически нагреватели се отличават с редица важни предимства, изразяващи се в следните характеристики:

1. Образуването на котлен камък е изключено върху нагревателния елемент, тъй като вибрациите се създават от действието на вихрови токове. От това следва, че няма разходи за почистване на котли.
2. Генераторът на топлина от вихров тип е запечатан, дори домашно направен. Следователно течове в котлите са напълно изключени. Това се постига благодарение на принципа на работа на топлогенератора: топлоносителят се нагрява вътре метална тръба, а енергията се предава на разстояние чрез електромагнитно поле. Няма разглобяеми връзки.
3. Нагревателният елемент не се нуждае от ремонт или смяна, тъй като е метална тръба. Но нагревателната намотка на нагревателния елемент може да изгори, така че дизайнът за нагряване на метал от заваръчен инвертор е безопасен в това отношение.
4. Индукционният нагревател от заваръчния инвертор е безшумен, въпреки че вибрира. Честотата на вибрациите е просто малка в сравнение с чуваемите звукови вълни.
5. Важно предимство са ниските разходи за монтаж.

Въпреки важните предимства, индукционните нагреватели имат редица недостатъци:

1. Да бъдеш в непосредствена близост до нагревателя може да бъде опасно, тъй като не само нагревателният елемент се нагрява, но и най-близкото пространство до него.
2. Отоплението на дома с електричество е по-скъпо от използването на газ. Ето защо, преди да направите индукционен нагревател от заваръчен инвертор, е добре да изчислите бъдещите разходи.
3. Има опасност от детонация на котела поради прегряване на охлаждащата течност. За да се избегне този проблем, обикновено се инсталира сензор за налягане.

Дизайн на електрически нагревател

За да започнете да създавате индукционен нагревател със собствените си ръце, трябва да подготвите детайлите:

1. Тялото на устройството е полимерна тръба с диаметър 50 mm, която трябва да издържа на високи температури.
2. Нагревателният елемент е тел от неръждаема стомана.
3. Държачът за парчета тел е метална мрежа с малки отвори.
4. Компонентът на индуктора е медна жица.
5. Устройството за водоснабдяване е циркулационна помпа.
6. Устройство за контрол на температурата - термостат.
7. Връзка за отопление - сферични кранове и преходници.
8. Резачки за тел.

Инвертор от устройство за заваряване.

Образуването на електромагнитно поле извън индуктора изисква мощна намотка с голям брой завои, а огъването на тръбата също не е лесна задача. Затова майсторите препоръчват да направите подобие на сърцевина от тръбата, като я поставите в индукционна намотка.
Като цяло тялото на устройството е замислено като метално, но поради малкия размер на индуктора тръбата е заменена с полимерна с метална жица вътре.
След като съберете необходимите части, можете да започнете да произвеждате индукционен котел съгласно схемата по-долу. Необходимо е да се обърне внимание на последователността на стъпките, тъй като резултатът зависи от спазването на стъпките.

Първо трябва да фиксирате металната мрежа към единия край на полимерната тръба, така че парчетата нагревателен проводник да не падат по време на работа.

От същия край на тръбата е фиксиран адаптер за по-нататъшно свързване към отоплението.

След това трябва да отрежете жицата с ножове за тел. Дължината на парчетата варира от 1 до 6 см.
След това тези парчета трябва да бъдат положени възможно най-плътно в тръбата, така че да няма свободно място в нея.

Вторият край на тръбата преминава през същите 2 начални етапа: монтаж на метална мрежа и адаптер.
След това започва етапът на производство на индуктора: трябва да навиете медната жица, докато скоростта на завъртане е 80-90 броя.
Свържете краищата на медния проводник към полюсите на инвертора.

Важно: Необходимо е да се изолира всичко електрически връзки. По-добре е да проверите този етап няколко пъти.След това трябва да свържете нагревателя към отоплението.

Необходимо е да се монтира циркулационна помпа в отоплителната система (ако е отсъствала).
И накрая, термостатът е свързан. Осигурява автоматизирана работа на нагревателя.

Индукторът започва да създава електромагнитно поле след стартиране на инвертора. Появяват се вихрови потоци, нагряващи жицата вътре в тръбата и в резултат на това цялата охлаждаща течност.

Така че създаването на индукционен нагревател на базата на заваръчен инвертор е доста прост въпрос. Освен това при от този типотоплението има много предимства, които водят до ефективност, издръжливост на оборудването и ниски финансови разходи. Трябва обаче да запомните предпазните мерки, за да не се налага да преработвате цялата работа наново, да изберете висококачествени части и да поддържате поетапното сглобяване на нагревателя.

Един прост индукционен нагревател се състои от мощен високочестотен генератор и намотка с ниско съпротивление, която е натоварването на генератора.

Генератор със самовъзбуждане генерира импулси въз основа на резонансна честотаконтур. В резултат на това в бобината се появява мощно променливо електромагнитно поле с честота около 35 kHz.
Ако сърцевина от проводящ материал се постави в центъра на тази намотка, тогава вътре в нея ще възникне електромагнитна индукция. В резултат на чести промени тази индукция ще предизвика вихрови токове в ядрото, което от своя страна ще доведе до генериране на топлина. Това е класическият принцип на преобразуване на електромагнитната енергия в топлинна енергия.
Индукционните нагреватели се използват от много дълго време в много области на производството. С тяхна помощ можете да извършвате втвърдяване, безконтактно заваряване и най-важното - точково нагряване, както и топене на материали.
Ще ви покажа електрическа схема на обикновен индукционен нагревател с ниско напрежение, който вече се превърна в класика.

Изработка на обикновен 12V индукционен нагревател