nagrzewnica indukcyjna- urządzenie do podgrzewania metali pod wpływem prądów Foucaulta. Sama zasada działania takiej nagrzewnicy jest znana od dawna, a obecnie nagrzewnice indukcyjne są aktywnie wykorzystywane w wielu dziedzinach przemysłu. Nasz domowy induktor jest łatwy w użyciu, ma stosunkowo prostą konstrukcję i nie wymaga żadnej regulacji. Jednocześnie grzejnik jest dość mocny.

Obwód cewki działa na zasadzie rezonansu szeregowego. Sposobów na zwiększenie mocy urządzenia jest kilka - dobierając mocniejsze przełączniki polowe, stosując większy kondensator w obwodzie oraz zwiększając napięcie zasilania.

Zmontowałem taką cewkę własnymi rękami, wyłącznie z ciekawości, aby sprawdzić działanie obwodu.

Przepustnica - pobrałem ją z zasilacza komputerowego. Jest nawinięty na pierścień ze sproszkowanego żelaza i zawiera 10-25 zwojów drutu 1,5 mm.

Tranzystory polowe - wybór jest duży, w moim przypadku zastosowano N-kanałowe wysokonapięciowe tranzystory polowe z serii IRF740, jednak wskazane jest stosowanie tranzystorów polowych bazujących na minimalnej rezystancji przejścia otwartego, gdyż a także maksymalny dopuszczalny prąd. W wersja standardowa zaleca się stosowanie wyłączników mocy serii IRFP250.

Parametry tego tranzystora:

• Struktura N-kanałowa
• Maksymalne napięcie dren-źródło Us: 200 V
• Maksymalny prąd dren-źródło przy 25 şС Isi max.: 30 A
• Maksymalne napięcie bramka-źródło Uz max: ±20 V
• Rezystancja kanału w stanie otwartym Rsi on: 85 mOhm
• Maksymalne rozproszenie mocy Psi maks.: 190 W
• Nachylenie: 12000 mA/V
• Obudowa: TO247AC
• Napięcie progowe bramki: 4 V

Bardzo mocny i dość drogi tranzystor, ale dzięki niemu można uzyskać dużą moc, a zużycie może wynosić około 20-40 amperów !!!

Kontur został nawinięty na ramkę o średnicy 4,5 cm i składa się z 2x3 zwojów. Radzę nawinąć 6 zwojów na raz, a następnie usunąć lakier z 3 zwojów mały obszar i w tym samym miejscu przylutuj drut, który będzie kranem, przykłada się do niego moc plus. W moim przypadku do nawinięcia obwodu użyto drutu o średnicy 1,5 mm, ale idealnie potrzebny jest drut o średnicy 3-5 mm, nawinięty jest on według tej samej zasady.

Diody Zenera 12-15 woltów, najlepiej o mocy 1-2 watów, wszystkie użyte rezystory mają moc 0,5 wata.

Diody - na pewno potrzebujesz szybkich o napięciu wstecznym co najmniej 400 woltów, możesz zainstalować tanie ultraszybkie UF4007, w moim przypadku zastosowano diody z serii HER305 - o napięciu wstecznym 400 woltów i dopuszczalnym prądzie 3 amperów .

Zwiększenie mocy obwodu oznacza zwiększenie prądu w obwodzie. Im większa pojemność kondensatora C1, tym większy prąd. W moim przypadku zastosowano folie 250 woltów 6 szt. 0,33 uF, ale liczba kondensatorów w wersji standardowej wynosi 15-20 sztuk o tej samej pojemności, napięcie kondensatorów wynosi 250-400 woltów.

Główna wada programu- niewyobrażalna ilość rozpraszania ciepła na tranzystorach, przy moich całkiem niezłych przełącznikach, musiałem chłodzić obwód dwoma chłodnicami, ale nawet one nie miały czasu, aby odpowiednio odprowadzić ciepło, więc pomyślę o chłodzeniu wodą...

Domowy induktor jest w stanie dość szybko podgrzać standardowe śruby M6 do żółtego odcienia.

Zasada działania ogrzewanie indukcyjne tel opiera się na dwóch efektach fizycznych: pierwszy polega na tym, że gdy obwód przewodzący porusza się w polu magnetycznym, w przewodniku pojawia się indukowany prąd, a drugi polega na wydzielaniu ciepła przez metale, przez które przepływa prąd. Pierwsza nagrzewnica indukcyjna została wdrożona w 1900 roku, kiedy to wynaleziono metodę bezdotykowego nagrzewania przewodnika – w tym celu wykorzystano prądy o wysokiej częstotliwości, które indukowano za pomocą prądu przemiennego pole magnetyczne.

Nagrzewanie indukcyjne znalazło zastosowanie w różnych dziedzinach działalności człowieka ze względu na:

• szybkie nagrzewanie;
• możliwości pracy w różnych właściwości fizyczne media (gaz, ciecz, próżnia);
• brak zanieczyszczeń produktami spalania;
• selektywne opcje ogrzewania;
• kształty i rozmiary cewki indukcyjnej - mogą być dowolne;
• możliwość automatyzacji procesów;
• wysoki procent wydajności - do 99%;
• przyjazność dla środowiska - brak szkodliwych emisji do atmosfery;
• długa żywotność.

Zakres zastosowania: ogrzewanie pomieszczeń

W życiu codziennym obwód nagrzewnicy indukcyjnej został wdrożony dla pieców i pieców. Te pierwsze zyskały szczególnie dużą popularność i uznanie wśród użytkowników ze względu na brak elementów grzejnych, które zmniejszają wydajność w kotłach o innej zasadzie działania oraz rozłączne przyłącza, co pozwala zaoszczędzić na konserwacji indukcyjnych systemów grzewczych.

Notatka: Schemat urządzenia jest tak prosty, że można go stworzyć w domu, a domowy grzejnik można stworzyć własnymi rękami.

W praktyce stosuje się kilka opcji, gdzie jest to stosowane inny rodzaj cewki indukcyjne:

• elektronicznie sterowane grzejniki do wytwarzania prądów żądanego typu w cewce;
• wirowe nagrzewnice indukcyjne.

Zasada działania

Ta ostatnia opcja, najczęściej stosowana w kotłach grzewczych, stała się popularna ze względu na prostotę jej wdrożenia. Zasada działania nagrzewnicy indukcyjnej opiera się na przekazywaniu energii pola magnetycznego do chłodziwa (wody). Pole magnetyczne powstaje w cewce indukcyjnej. Prąd przemienny przepływający przez cewkę wytwarza prądy wirowe, które przekształcają energię w ciepło.

Woda dostarczana dolną rurą do kotła jest podgrzewana poprzez transfer energii i wypływa górną rurą, przedostając się dalej do instalacji grzewczej. Do wytworzenia ciśnienia służy wbudowana pompa. Stale krążąca woda w kotle nie pozwala na przegrzanie elementów. Dodatkowo podczas pracy nośnik ciepła wibruje (przy niskim poziomie hałasu), dzięki czemu niemożliwe jest osadzanie się kamienia na wewnętrznych ściankach kotła.

Nagrzewnice indukcyjne można realizować na różne sposoby.

Realizacja w domu

Ogrzewanie indukcyjne nie podbiło jeszcze dostatecznie rynku ze względu na wysoki koszt samego systemu grzewczego. Na przykład dla przedsiębiorstw przemysłowych taki system będzie kosztować 100 000 rubli, do użytku domowego - od 25 000 rubli. i wyżej. Dlatego zainteresowanie obwodami, które pozwalają na stworzenie domowej nagrzewnicy indukcyjnej własnymi rękami, jest całkiem zrozumiałe.

Oparta na transformatorze

Głównym elementem indukcyjnego systemu grzewczego z transformatorem będzie samo urządzenie, które ma uzwojenie pierwotne i wtórne. W uzwojeniu pierwotnym utworzą się przepływy wirowe, które wytworzą pole indukcji elektromagnetycznej. Pole to będzie oddziaływać na element wtórny, czyli w rzeczywistości nagrzewnicę indukcyjną, fizycznie zrealizowaną w postaci korpusu kotła grzewczego. Jest to uzwojenie wtórne zwarte, które przekazuje energię do chłodziwa.

Głównymi elementami instalacji ogrzewania indukcyjnego są:

• rdzeń;
• meandrowy;
• dwa rodzaje izolacji - izolacja termiczna i elektryczna.

Rdzeń stanowią dwie zespawane ze sobą rurki ferrimagnetyczne o różnych średnicach i grubości ścianki co najmniej 10 mm. Wzdłuż rury zewnętrznej wykonano toroidalne uzwojenie z drutu miedzianego. Konieczne jest nałożenie od 85 do 100 zwojów przy równej odległości między zwojami. Zmieniający się w czasie prąd przemienny wytwarza w obwodzie zamkniętym przepływy wirowe, które nagrzewają rdzeń, a tym samym chłodziwo, poprzez nagrzewanie indukcyjne.

Korzystanie z falownika spawalniczego wysokiej częstotliwości

Nagrzewnicę indukcyjną można utworzyć za pomocą falownika spawalniczego, gdzie głównymi elementami obwodu są alternator, cewka indukcyjna i element grzejny.

Generator służy do konwersji standardowej częstotliwości sieciowej 50 Hz na prąd o wyższej częstotliwości. Ten modulowany prąd jest doprowadzany do cylindrycznej cewki indukcyjnej, której uzwojeniem jest drut miedziany.

Cewka wytwarza zmienne pole magnetyczne, którego wektor zmienia się wraz z częstotliwością zadaną przez generator. Wytworzone prądy wirowe, indukowane przez pole magnetyczne, nagrzewają metalowy element, który przekazuje energię do chłodziwa. W ten sposób wdrożono kolejny schemat ogrzewania indukcyjnego typu „zrób to sam”.

Element grzejny można również wykonać własnymi rękami z wyciętego metalowego drutu o długości około 5 mm i kawałka rurki polimerowej, w którą umieszczony jest metal. Instalując zawory na górze i na dole rury, sprawdź gęstość wypełnienia - nie powinna być wolna przestrzeń. Zgodnie ze schematem na rurę, która jest cewką podłączoną do zacisków generatora, nakłada się około 100 zwojów miedzianego drutu. Nagrzewanie indukcyjne drutu miedzianego następuje w wyniku prądów wirowych wytwarzanych przez zmienne pole magnetyczne.

Notatka: Nagrzewnice indukcyjne typu „zrób to sam” można wykonać według dowolnego schematu, najważniejsze jest, aby pamiętać, że ważne jest wykonanie niezawodnej izolacji termicznej, w przeciwnym razie wydajność systemu grzewczego znacznie spadnie.

Zasady bezpieczeństwa

W przypadku systemów grzewczych wykorzystujących nagrzewanie indukcyjne ważne jest przestrzeganie kilku zasad, aby uniknąć wycieków, utraty wydajności, zużycia energii i wypadków.

1. Indukcyjne systemy grzewcze wymagają zaworu bezpieczeństwa, który uwalnia wodę i parę w przypadku awarii pompy.
2. Manometr i RCD są niezbędne do bezpiecznej pracy System grzewczy zmontowane ręcznie.
3. Obecność uziemienia i izolacji elektrycznej całego systemu ogrzewania indukcyjnego zapobiegnie porażeniu prądem.
4. Aby uniknąć szkodliwego wpływu pola elektromagnetycznego na organizm ludzki, lepiej jest przenieść takie systemy poza teren zamieszkania, gdzie należy przestrzegać zasad montażu, zgodnie z którymi nagrzewnica indukcyjna powinna być umieszczona w odległości 80 cm od poziomu (podłoga i sufit) i 30 cm od powierzchni pionowych.
5. Przed włączeniem systemu należy sprawdzić obecność płynu chłodzącego.
6. Aby zapobiec awariom prądu, zaleca się podłączenie indukcyjnego kotła grzewczego typu „zrób to sam” zgodnie z proponowanymi schematami do osobnej linii zasilającej, której przekrój kabla będzie wynosić co najmniej 5 mm2. Zwykłe okablowanie może nie wytrzymać wymaganego zużycia energii.

Oto projekt metalowej nagrzewnicy indukcyjnej najprostszy projekt, jest montowany zgodnie z obwodem multiwibratora i często działa jako pierwsza grzałka wytwarzana przez radioamatorów.

Zasada działania instalacji HDTV

Cewka wytwarza pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości, a w metalowym przedmiocie znajdującym się pośrodku cewki pojawiają się prądy wirowe, które ją nagrzewają. Nawet małe cewki pompują prąd o natężeniu około 100 A, więc pojemność rezonansowa jest połączona równolegle z cewką, co kompensuje jej indukcyjny charakter. Obwód cewka-kondensator musi działać przy częstotliwości rezonansowej.

schemat obwodu elektrycznego

Tutaj oryginalny obwód generator nagrzewnicy indukcyjnej, a poniżej nieco zmodyfikowana wersja, według której zmontowano projekt instalacji mini HDTV. Tutaj nie ma niczego rzadkiego - wystarczy kupić tranzystory polowe, można zastosować BUZ11, IRFP240, IRFP250 lub IRFP460. Kondensatory są specjalnego wysokiego napięcia, a zasilanie będzie pochodziło z akumulatora samochodowego 70 A/h - bardzo dobrze utrzyma prąd.

Projekt okazał się zaskakująco udany - wszystko zadziałało, choć zmontowano go „na kolanie” w godzinę. Szczególnie ucieszyło mnie to, że nie wymaga sieci 220 V – akumulatory samochodowe pozwalają zasilić go nawet w terenie (swoją drogą, czy można z niego zrobić kuchenkę mikrofalową kempingową?). Można poeksperymentować w kierunku zmniejszenia napięcia zasilania do 4-8 V jak z akumulatorów litowych (w celu miniaturyzacji) przy zachowaniu dobrej wydajności grzewczej. Oczywiście nie sprawdzi się przy topieniu masywnych metalowych przedmiotów, ale przy drobnych pracach wystarczy.

Pobór prądu z zasilacza wynosi 11 A, jednak po nagrzaniu spada do około 7 A, gdyż rezystancja metalu zauważalnie wzrasta po nagrzaniu. I nie zapomnij użyć tutaj grubych drutów, które wytrzymują prąd większy niż 10 A, w przeciwnym razie przewody nagrzeją się podczas pracy.

Druga wersja obwodu - z zasilaniem sieciowym

Aby wygodniej było regulować rezonans, można złożyć bardziej zaawansowany obwód ze sterownikiem IR2153. Częstotliwość pracy jest dostosowywana przez regulator 100k do rezonansu. Częstotliwości można regulować w zakresie około 20 - 200 kHz. Obwód sterujący wymaga napięcia pomocniczego 12-15 V z adaptera sieciowego, a część zasilającą można podłączyć bezpośrednio do sieci 220 V poprzez mostek diodowy Cewka indukcyjna ma około 20 zwojów po 1,5 mm na przekroju 8 × 10 mm rdzeń ferrytowy.

Cewka robocza telewizora HDTV powinna być wykonana z grubego drutu lub lepszego niż rurka miedziana i ma około 10-30 zwojów na trzpieniu 3-10 cm.Kondensatory 6 x 330n 250V. Obydwa po pewnym czasie stają się gorące. Częstotliwość rezonansowa wynosi około 30 kHz. Ta domowa nagrzewnica indukcyjna jest zmontowana w plastikowej obudowie i działa od ponad roku.

System ogrzewania jest ważną częścią każdego domu. Można go nazwać „sercem” domu, bo to ciepło tworzy komfort i atmosferę.
Rynek jest obfity różne rodzaje kotły gazowe, ponieważ są uważane za najbardziej wydajne. Gazociąg może jednak znajdować się dość daleko, więc w tym przypadku na pierwszy plan wysuwa się sprzęt elektryczny. Kotły indukcyjne cieszą się dużą popularnością. Zaletą tego rodzaju ogrzewania jest to, że piec indukcyjny z falownika spawalniczego wykonany jest ręcznie, bez żadnych problemów. W oparciu o prądy wirowe można także zaprojektować nagrzewnicę indukcyjną do metalu, wykorzystując jako źródło prądu falownik spawalniczy.

Element grzejny jest reprezentowany przez zestaw trzech elementów:

1. Elementem grzejnym jest rurka (zwykle metalowa lub polimerowa). Znajduje się w elemencie indukcyjnym. Wewnątrz znajduje się płyn chłodzący.
2. Alternator (alternator) zwiększa częstotliwość sieci domowej (czyni ją wyższą od standardowej 50 Hz).
3. Cewka indukcyjna to miedziana cewka cylindryczna z drutu, która jest generatorem pola elektromagnetycznego.

Zasada projektowania grzejnika HDTV

Teoria stosowania nagrzewnic indukcyjnych znacznie wyprzedziła praktykę z tego powodu, że zastosowanie urządzeń o niskiej częstotliwości nie przyniosłoby odpowiednich korzyści. Jednak po rozwiązaniu problemu generowania pola magnetycznego o wysokiej częstotliwości, elementy indukcyjne stały się powszechnie stosowane.
Aby zrozumieć, jak wykonać nagrzewnicę indukcyjną, należy najpierw zastanowić się, jak ona działa. Zasady działania są dość proste:

1. Generator pracuje z prądami o wysokiej częstotliwości (HF). Prąd o wysokiej częstotliwości jest przekazywany do cewki indukcyjnej z generatora.
2. Cewka odbiera prąd. Jest to konwerter, ponieważ na wyjściu jest już pole elektromagnetyczne.
3. Temperatura elementu grzejnego wzrasta w wyniku przepływów wirowych powstających na skutek zmiany wektora pola. Energia jest przekazywana niemal bez strat.
4. Nagrzewa się również czynnik chłodzący znajdujący się wewnątrz rury, a energia przekazywana jest do systemu grzewczego.

Zalety i wady

Indukcyjne nagrzewnice elektryczne wyróżniają się szeregiem istotnych zalet, które wyrażają się w następujących cechach:

1. Tworzenie się kamienia na elemencie grzejnym jest wykluczone, ponieważ wibracje powstają w wyniku działania prądów wirowych. Wynika z tego, że nie ma wydatków na czyszczenie kotłów.
2. Generator ciepła typu wirowego jest szczelny, nawet wykonany w domu. Dlatego nieszczelności w kotłach są całkowicie wykluczone. Osiąga się to dzięki zasadzie działania generatora ciepła: nośnik ciepła jest podgrzewany wewnątrz metalowa rura, a energia jest przesyłana na odległość poprzez pole elektromagnetyczne. Nie ma odłączalnych połączeń.
3. Element grzejny nie wymaga naprawy ani wymiany, ponieważ jest to metalowa rurka. Ale cewka grzejna elementu grzejnego może się przepalić, więc konstrukcja ogrzewania metalu z falownika spawalniczego jest pod tym względem bezpieczna.
4. Nagrzewnica indukcyjna z falownika spawalniczego jest cicha, choć wibruje. Częstotliwość wibracji jest po prostu niewielka w porównaniu do słyszalnych fal dźwiękowych.
5. Ważną zaletą są niskie koszty montażu.

Pomimo ważnych zalet nagrzewnice indukcyjne mają szereg wad:

1. Przebywanie w pobliżu grzejnika może być niebezpieczne, ponieważ nagrzewa się nie tylko element grzejny, ale także najbliższa mu przestrzeń.
2. Ogrzewanie domu prądem jest droższe niż ogrzewanie gazem. Dlatego przed wykonaniem nagrzewnicy indukcyjnej z falownika spawalniczego warto obliczyć przyszłe koszty.
3. Istnieje niebezpieczeństwo detonacji kotła na skutek przegrzania chłodziwa. Aby uniknąć tego problemu, zwykle instaluje się czujnik ciśnienia.

Projekt grzejnika elektrycznego

Aby rozpocząć tworzenie nagrzewnicy indukcyjnej własnymi rękami, musisz przygotować szczegóły:

1. Korpus urządzenia stanowi rura polimerowa o średnicy 50 mm, która musi wytrzymywać wysokie temperatury.
2. Elementem grzejnym jest drut ze stali nierdzewnej.
3. Uchwyt na kawałki drutu to metalowa siatka z małymi otworami.
4. Elementem cewki jest drut miedziany.
5. Urządzeniem do zaopatrzenia w wodę jest pompa obiegowa.
6. Urządzenie do kontroli temperatury - termostat.
7. Przyłącze grzewcze - zawory kulowe i adaptery.
8. Nożyce do drutu.

Falownik z urządzenia do spawania.

Wytworzenie pola elektromagnetycznego na zewnątrz cewki wymaga mocnej cewki o dużej liczbie zwojów, a zginanie rury również nie jest łatwym zadaniem. Dlatego mistrzowie zalecają wykonanie pozoru rdzenia z rury, umieszczając go w cewce indukcyjnej.
Ogólnie rzecz biorąc, korpus urządzenia został pomyślany jako metalowy, ale ze względu na mały rozmiar induktora rurę zastąpiono rurą polimerową z metalowym drutem w środku.
Po zebraniu niezbędnych części możesz rozpocząć produkcję kotła indukcyjnego zgodnie ze schematem poniżej. Należy zwrócić uwagę na kolejność kroków, ponieważ wynik zależy od przestrzegania kroków.

Najpierw należy przymocować metalową siatkę do jednego końca rury polimerowej, aby kawałki drutu grzejnego nie spadły podczas pracy.

Na tym samym końcu rury przymocowany jest adapter do dalszego podłączenia do ogrzewania.

Następnie musisz przeciąć drut za pomocą przecinaków do drutu. Długość kawałków waha się od 1 do 6 cm.
Następnie kawałki te należy ułożyć jak najściślej w rurze, aby nie było w niej wolnej przestrzeni.

Drugi koniec rury przechodzi przez te same 2 początkowe etapy: montaż metalowej siatki i adaptera.
Następnie rozpoczyna się etap produkcji cewki indukcyjnej: należy nawinąć drut miedziany, a szybkość zwojów wynosi 80-90 sztuk.
Podłącz końce drutu miedzianego do biegunów falownika.

Ważne: konieczne jest odizolowanie wszystkiego połączenia elektryczne. Lepiej kilkakrotnie sprawdzić ten etap, a następnie podłączyć grzejnik do ogrzewania.

Konieczne jest zainstalowanie pompy obiegowej w systemie grzewczym (jeśli jej nie było).
I wreszcie termostat jest podłączony. Zapewnia zautomatyzowaną pracę grzejnika.

Cewka zaczyna wytwarzać pole elektromagnetyczne po uruchomieniu falownika. Pojawiają się przepływy wirowe, które podgrzewają drut wewnątrz rury, a w rezultacie cały płyn chłodzący.

Stworzenie nagrzewnicy indukcyjnej w oparciu o falownik spawalniczy jest więc sprawą dość prostą. Co więcej, o godz tego typu ogrzewanie ma wiele zalet, które skutkują wydajnością, trwałością sprzętu i niskimi kosztami finansowymi. Należy jednak pamiętać o środkach ostrożności, aby nie musieć powtarzać wszystkich prac od nowa, wybierać części wysokiej jakości i utrzymywać etapowy montaż grzejnika.

Prosta nagrzewnica indukcyjna składa się z potężnego generatora wysokiej częstotliwości i obwodu cewki o niskiej rezystancji, który jest obciążeniem generatora.

Generator samowzbudny generuje impulsy w oparciu o częstotliwość rezonansowa kontur. W rezultacie w cewce pojawia się silne zmienne pole elektromagnetyczne o częstotliwości około 35 kHz.
Jeśli w środku tej cewki zostanie umieszczony rdzeń z materiału przewodzącego, wówczas w jej wnętrzu nastąpi indukcja elektromagnetyczna. W wyniku częstych zmian indukcja ta będzie powodować prądy wirowe w rdzeniu, co z kolei będzie prowadzić do wytwarzania ciepła. Jest to klasyczna zasada przekształcania energii elektromagnetycznej w energię cieplną.
Nagrzewnice indukcyjne są stosowane od bardzo dawna w wielu obszarach produkcji. Za ich pomocą można wykonać hartowanie, spawanie bezkontaktowe, a co najważniejsze - nagrzewanie punktowe, a także topienie materiałów.
Pokażę Ci schemat prostej nagrzewnicy indukcyjnej niskiego napięcia, która stała się już klasyką.

Wykonanie prostej nagrzewnicy indukcyjnej 12V