Индукционные нагреватели своими руками – как сделать? Простая схема и инструкция

Принцип функционирования прибора и основные виды нагревателей. Индукционный нагреватель своими руками – основной материал и пошаговое руководство по изготовлению нагревателя. Изготовление катушки и нагревательного элемента.

Устройство и принцип работы оборудования

Прежде, чем заняться самостоятельной сборкой индукционного котла, предстоит разобраться с его устройством и принципом работы. И только уяснив эти моменты можно приступать к изготовлению самоделки.

Как работает индукционный котел?

Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, нужно познакомиться с принципом его действия. А потому вспомним школьный курс физики.

Когда через токопроводящий материал проходит электрический ток, он выделяет тепло. При этом количество полученного тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эту закономерность открыли Джоуль и Ленц, в честь которых и назван физический закон.

Галерея изображений

Фото из

Принцип действия индукционных нагревателей и котлов

Преимущества отсутсвия прямого нагрева

Стандартные компоненты индукционного котла

Вариант самодельного индукционного нагревателя

Но электрический ток может появиться в проводнике не только при непосредственном подключении его к источнику питания. Есть еще один способ, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, не предполагающий взаимодействия источника питания с проводником.

Суть его заключается в том, что когда изменяются параметры магнитного поля, которое пересекает проводник, в нем появляется ЭДС или электродвижущая сила.

Это явление было названо электромагнитной индукцией. Именно оно используется в работе индукционного котла. Получается, что если присутствует ЭДС, значит, будет и электрический ток, соответственно, будет и нагрев проводника.

В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, при помощи наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.

Получить электромагнитную индукцию можно двумя способами. В первом случае для получения индукции вращают или перемещают проводник внутри постоянного магнитного поля. Этот способ используется в электрогенераторах.

Еще один способ получения индукции – проводник остается неподвижным, при этом параметры магнитного поля, в котором он находится, а именно направление силовых линий и интенсивность, постоянно изменяются.

Индукционный котел отопления своими руками

В основу действия любого индукционного котла заложено явление электромагнитной индукции

Сделать это было бы достаточно сложно, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если на катушку намотать провод, то при подключении источника питания она превращается в электромагнит. При изменении направления и силы тока будет изменяться и магнитное поле, которое генерирует это устройство.

Если же внутрь поля поместить проводник, в нем возникнет электрический ток, что сопровождается нагревом.

Именно по такому принципу и устроен индукционный котел. Конструкция его очень проста. Она включает в себя корпус, обязательно теплоизолированный и экранированный. Внутри него помещается труба. Лучше всего, если она будет и сплава, но можно использовать и сталь.

Правда, в последнем случае эксплуатационные характеристики устройства немного пострадают. Трубу устанавливают в гильзу из диэлектрического материала.

Индукционный котел отопления своими руками

Теплоноситель в котлах индукционного типа нагревается от расположенного внутри стального сердечника, нагрев которого производится вихревыми токами, возникающими в электромагнитном поле

Поверх гильзы по принципу катушки наматывается медная шина. Ее подключают к источнику питания. Для врезки в систему отопления используются два патрубка, по которым будет двигаться теплоноситель.

При подаче питания ток проходит по катушке и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит вихревые токи внутри трубы. Они разогревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.

Существую вариации индукционного котла с несколькими трубками малого диаметра, установленными параллельно. Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости разогрева устройства.

В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропускать через катушку высокочастотный электрический ток. Поэтому оборудование обязательно дополняется инвертором и выпрямителем.

Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла. Поэтому он подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянный.

После чего направляется в инвертор, который представляет собой электронный модуль с управляющей схемой и два ключевых транзистора. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.

Надо признать, что использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, работающие без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет увеличить его эффективность. Приборы с инвертором более компактны.

Индукционный котел отопления своими руками

Наведенные вихревые токи очень быстро разогревают теплообменник и жидкость, находящуюся внутри него

Основные элементы отопительного оборудования

Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:

  • Индуктор. Основная деталь устройства. Представляет собой своего рода трансформатор с двум обмотками. Первичная наматывается на сердечник. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи. Корпус котла выступает в роли вторичной обмотки. Она принимает на себя вихревые токи, разогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
  • Нагревательный элемент. Это сердечник катушки. Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких параллельно соединенных труб меньшего сечения.
  • Патрубки. Предназначены для врезки устройства в тепловую сеть. По одному внутрь устройства поступает теплоноситель, по второму жидкость выходит из котла и подается в отопительный контур.
  • Инвертор. Это устройство – инвертор – преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который потом подается на индуктор.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется изготавливать самому, а некоторые можно купить.

К примеру, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он будет с возможностью регулировки мощности.

Индукционный котел отопления своими руками

Инвертор преобразует постоянный ток в высокочастотный. Для изготовления самодельных устройств можно использовать стандартный инвертор для сварки

Мы перечислили основные элементы индукционного котла.

Принцип действия

В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.

2 Собираем простейший индукционный котел

Самый незамысловатый нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления. Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Самодельный

Очевидно, что самодельный простейший индукционный нагреватель будет весить мало, однако будет иметь относительно хороший КПД, при компактных размерах.

В качестве сердечника будет использоваться труба с обмоткой. Также понадобится вторая, аналогичная труба. Ее функция будет заключаться в нагревании.

Виды нагревателей

Нагреватели широко распространены на территории нашей страны, а конкретный масштаб устройств варьируется от потребителя к потребителю. Понятно, что самостоятельно собрать высокотехнологичный индукционный нагреватель вряд ли получится, поэтому в статье предлагаются альтернативные варианты.

Своими руками изготавливаются такие приборы, как:

  • Печки для расплавления металла.
  • Электрические плитки, использующиеся для приготовления еды.
  • Устройства для подогрева теплоносителя отопительной системы.

Обратите внимание на то, что изготовление индукционных нагревателей должно производиться строго в соответствии со всеми нормами и правилами, установленными государственными регламентами, касающимися безопасности жизнедеятельности.

Перед началом работы над прибором следует ознакомиться с Гостами и прочими документами, а также пролистать ПУЭ. Помните, что устройство, за контейнер которого выходит напряжение, является не безопасным и запрещенным к эксплуатации.

Действительно ли можно сэкономить на индукционном нагреве

Популярность использования оборудования в быту обусловлена неплохой экономией электроэнергии. При установке на кухне плит, работающих по методу индукции, у владельца исчезает необходимость включения вентиляции, т.к. окружающее пространство практически не прогревается. Нагревательная поверхность не требует сложной очистки, поскольку она выполнена из стекла.

Из-за увеличенной скорости нагрева продолжительность работы системы сокращается, что тоже позволяет сэкономить на электричестве.

Составляющие

Для прибора понадобится:

1. Труба пластиковая;
2. Сетка из нержавеющей стали;
3. Стальная проволока;
4. Медная проволока;
5. Инвертор сварочный.

Схема индукционного нагревателя созданного своими руками будет очень просто, отсюда малый вес и компактность устройства.

За основу берется катушка, которая будет играть роль индуктора. Она располагается в пластиковом корпусе. Внутри самой катушки нужно расположить отрезок стальной трубы, на которой нужно сделать 2 патрубка (входной и выходной). Они будут нужны для циркуляции воды в системе отопления. Катушка, в свою очередь, должна соединяться с электричеством, чтобы прибор функционировал.

В случае, если есть инвертор, можно использовать несколько иной способ подключения. К тому же это повысит частоту тока, и как следствие кпд прибора.

Сам преобразователь, за счет которого возможен другой тип подключения, состоит из 3 составляющих:

1. Схема управления транзисторами;
2. Выпрямитель;
3. Двухтранзисторный инвертор.

Отличительная особенность этого способа состоит во вторичной обмотке проволоки. Она короткозамкнута, при этом располагается в первой обмотке. Фактически, принцип работы можно сравнивать с трансформатором, однако желаемый итог совершенно разный.

В трансформаторе нагревания стараются избежать, в то время как в индукционном нагревателе наоборот. Скачать схему можно бесплатно.

Достать такой инвертор можно из сварочного аппарата, однако схема подключения будет несколько сложнее. Таким образом, можно собрать индукционный нагревать своими руками из сварочного аппарата.

Схема принципиальная электрическая

Схема самодельного индукционного нагревателяСхема индукционного нагревателя от 12В

Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.

Схема самодельного индукционного нагревателя

Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Схема самодельного индукционного нагревателя

Схема самодельного индукционного нагревателя

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.

Схема самодельного индукционного нагревателяНагрев отвертки до синего цвета ТВЧСхема самодельного индукционного нагревателяНагрев ножа ТВЧ

Применение

На сегодняшний день область применения нагревателей такого типа очень большая. Необходимо учитывать так же тот факт, что существует большое количество модификаций и возможностей модернизации нагревателей.

3 Какие условия обязательны для безопасной работы котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых корректной его работы мы не добьемся. Такой нагревательный агрегат не будет функционировать, если в вашей отопительной системе нет принудительной циркуляции теплоносителя. То есть, это должна быть закрытая сеть с насосом, который и будет гонять воду по контуру. Также у вас должна быть возможность заземлить инвертор, иначе пожарная безопасность окажется под вопросом. В сеть этот агрегат нужно включать через устройство защитного отключения (УЗО).

Индукционный котел своими руками чертежи

Инвертор индукционного котла отопления

Крайне важно, чтобы в системе была вода. Без нее включать котел категорически запрещено. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая неспособна выдержать температуру раскаленной металлической проволоки. Поэтому корпус попросту расплавится, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К материалу самого домашнего трубопровода. куда врезается котел, особых требований нет. Это может быть и пластик, и металл. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение катушки из соображений пожарной безопасности должно находиться в 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если поблизости должны быть еще какие-то приборы или мебель, то расстояние до них тоже желательно выдержать около 30 см.

Индукционный котел своими руками чертежи

Подключение индукционного котла к жесткой конструкции трубопровода

Также не помешает на выходе из котла установить автоматический клапан с манометром, чтобы при необходимости он стравливал нарастающее давление, от которого может треснуть наш корпус. Это понадобится, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно сломается. Если эта идея вам нравится, тогда переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности отвода воды в разных направлениях, третий – для клапана). Корпус индукционного нагревателя можно обтянуть изолирующим материалом. Это снизит потери тепла и исключит возможность касания катушки по неосторожности, которая ударит током. Эту рекомендацию мы бы перевели в статус обязательного условия.

Что понадобится

В работе предстоит использовать достаточно большое количество инструментов, которые, впрочем, с легкостью найдутся у каждого мастера. Возможно, некоторые специфичные наименования придется докупать в специализированных строительных и электротехнических магазинах.

  • Паяльная станция.
  • Припой.
  • Текстолит.
  • Дрель небольшого размера.
  • Радиодетали.
  • Термопаста.
  • Химикаты для создания платы из текстолита.

Как уже говорилось ранее, все предметы из вышеприведенного списка без особых проблем приобретаются в специализированных супермаркетах.

Модернизация индукционного отопления

У индукционных систем отопления зачастую одобрительные отзывы. Беззвучность, эффективность и долголетие, являются бесспорным плюсом системы отопления. Одна из разновидностей системы – эксплуатация индукционного водонагревателя для отопления. Индукционный водонагреватель можно купить, и вмонтировать в систему трубопровода.

Можно подобрать схему индукционного отопления своими руками. В этом случае можно хорошо сэкономить свои средства.

Перед использованием индукционного котла следует прочитать инструкцию

Но, для более эффективной работы индукционной системы, важно знать некоторые нюансы. Устанавливая индукционную плиту в конструкцию, ее подключают к зарядному устройству, аккумуляторам и инвертору. Инвертор – прибор, который переводит постоянный ток в переменный. Его применение сводит количество потребляемой электроэнергии для системы отопления фактически к нулю.

Для меньшего потребления энергии, нужно:

  • Инвертор на 4 кВт;
  • 2 аккумулятора 250 А*ч;
  • Устройство для заряда аккумуляторов.

Подключаем синхронно 2 аккумулятора, и к ним зарядку. В них генерируется постоянный ток, и подается на инвертор. Инвертор конвертирует постоянный ток в переменный. Затем инвертор передает ток на индукционную плиту, а зарядка непрерывно заряжает аккумуляторы. Тем самым, расход устройства зарядки в 24 В и есть потребление энергии индукционного отопления дома. Затраты на насос считаем отдельно. Индукционные нагреватели применяют только модификациях с принудительной циркуляцией.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, как самому сделать отопительный котел индукционного типа.

Второй вариант схемы — с питанием от сети

Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм.

Схема самодельного индукционного нагревателяСхема индукционного нагревателя от сети 220В

Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.

Примеры конструкций самодельных вариантов

Самодельные обогреватели монтируют на небольших радиаторах, которые можно при необходимости переносить, им даже не требуется циркуляционный насос.

Другой вариант – индукционный котел, смонтированный параллельно основному котлу отопления. В системе уже предусмотрен циркуляционный насос. Устанавливается вертикально.

Водонагреватель индукционныйМетод электромагнитной индукции широко применяется в промышленности. Постепенно технология перешла и в бытовую сферу. Приборы, работающие на принципе индукции, можно встретить в магазинах все чаще. Индукционный водонагреватель – конструктивные особенности, преимущества и недостатки, читайте далее.

Возможно, вам интересно будет узнать о том, что такое кварцевые обогреватели и чем они хороши. Об этом читайте тут.

Несмотря на то что газ вытесняет все остальные виды источников отопления, дровяные печи все же остаются востребованными. В этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/pechi/drovyanye-dlya-doma.html вы узнаете, какая дровяная печь лучше – металлическая или кирпичная. Разберем также плюсы и минусы печного отопления.

Пошаговое руководство по изготовлению нагревателя

Вся работа по изготовлению индукционного нагревателя подразделяется на несколько этапов, на протяжении каждого из которых выполняется обработка одной из основных деталей.

Далее мы подробно расскажем о том, как собрать индукционный нагреватель для автосервиса своими руками, используя все вышеприведенные наборы.

Необычная модель индукционного прибора

Эта модификация индукционного котла может показаться очень необычной, тем не менее, вполне имеет право на существование.

Более того, практика показывает, что такое устройство намного экономичнее стандартного ТЭНового котла. На обогрев стандартной «трешки» будет уходить порядка 1,8-2,5 кВт в час, тогда как электрокотел потратит как минимум 6 кВт.

Индукционный котел отопления своими руками

При изготовлении самодельных индукционных котлов для намотки на сердечник используется только специальная обмоточная медная проволока

Собственно, котел представляет собой врезанный в отопительную систему теплообменник, который нагревается от индукционной электроплитки.

Важное звено конструкции – теплообменник, он должен быть компактным, надежным и по возможности дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройства, работающего с 40 л теплоносителя.

То есть понадобится плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость вполне можно изготовить самостоятельно, сварив из профильных труб 50х50.

Работы выполняются в следующей последовательности:

  • Труба 50х50 нарезается на отрезки длиной 600 мм. Всего должно получиться 9-10 штук.
  • Полученные отрезки привариваются один к другому по принципу «стенка к стенке» так, чтобы получился сплошной ряд из труб.
  • От трубы отрезается еще два отрезка так, чтобы их длина была равна ширине получившейся заготовки.
  • Из обоих полученных фрагментов трубы отрезается одна стенка.
  • Деталь устанавливается срезанной частью на сваренные вместе трубы так, чтобы получилась заготовка, напоминающая коллектор. Фрагмент приваривается к теплообменнику.
  • Аналогично устанавливается второй отрезок трубы с противоположной стороны.
  • В противоположные по диагонали участки теплообменника ввариваются патрубки для соединения с отопительной системой.
  • Конструкция тщательно обваривается, поскольку должна быть полностью герметичной.

Теплообменник готов, его можно устанавливать на место и подводить под него источник тепла. Практика показывает, что лучше всего установить такую систему в санузле, выполнив вертикальный монтаж.

Индукционная плитка Китфорт

Обычная индукционная плитка может стать источником тепла для обогрева квартиры

Теплообменник вваривается в отопительную систему, а плитка располагается между ним и стеной.

Домашние мастера утверждают, что если подключить к такому устройству инвертор, его энергопотребление существенно уменьшится.

После прочтения инструкций вам изготовление самодельных котлов кажется сложным и опасным занятием? Вы сомневаетесь, что самоделка будет экономнее расходовать электроэнергию для подогрева теплоносителя в системе отопления? В таком случае покупка готового нагревательного агрегата станет лучшим решением.

На нашем сайте есть полезные материалы по выбору лучшего электрокотла и рейтинг самых популярных среди покупателей моделей. А также рекомендуем ознакомиться с особенностями расчетов энергопотребления котлом и другими вариантами электрического отопления в доме:

  • Электрокотел для отопления частного дома: обзор десятки лучших моделей электрических котлов
  • Сколько потребляет электроэнергии электрический котел: правила расчетов
  • Электрическое отопление в частном доме: обзор видов систем для загородного дома

Расходы

Затраты на изготовление котла будут складываться из стоимости материалов и инструментов (хорошо, если большая их часть уже есть в наличии):

  • Трубы на основу прибора.
  • Проволоки для обмотки индукционной катушки.
  • Паяльника для пластиковых труб.
  • Сварочный трансформатор.

Индукционные котлы относят к «элитным» отопительным приборам.

Оплачивать их ежемесячное потребление под силу не всем. Конечно, многое зависит от:

  • размеров дома;
  • мощности котла;
  • утеплённости помещений;
  • желаемой температуры и погоды за окном;
  • стоимости электроэнергии в регионе.

Примерные подсчёты говорят, что котёл в 2 кВт израсходует около 4000 руб. в месяц.

5 кВт мощности обойдётся около 10 тыс. руб.

Дополнительные советы по изготовлению

При изготовлении системы необходимо изолировать открытые элементы для повышения безопасности. Рекомендуется предусмотреть автоматическую систему управления системой и подключать прибор к электрической сети с помощью подходящих переходников. Такие действия повысят безопасность нагревателя и продлят срок его службы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...