Индукционный котел схема своими руками: Индукционный котел своими руками: устройство, схема, чертежи, монтаж
Как сделать индукционный котел
Главная
Котлы, обогреватели
Как сделать индукционный котел
Индукционный электрический котел для дома многие умельцы считают интересной идеей. Индукционный котел обладает следующими достоинствами:
- Нагревательный элемент, который погружен в теплоноситель и непосредственно передает ему тепловую энергию, не перегорает вообще никогда.
- Электрическая обмотка (катушка) аппарата, если только работает в расчетном режиме, также условно вечная, на нее не воздействует агрессивная среда. В результате правильно сделанный индукционный котел сам по себе слишком долговечный.
- Нагреватель может соседствовать с любыми видами теплоносителя.
- Нагревательный элемент не участвует в электрохимических процессах, почти не притягивает ионов, не разлагает непосредственно теплоноситель, не загрязняется.
- КПД на уровне 95 – 98%.
Сделать индукционный котел своими руками не сложно, но только при наличии кое каких запчастей…
Принцип индукционного нагрева
- Если металлический сердечник поместить внутри катушки, по которой пропустить постоянный ток, то получим электромагнит.
Сердечник начнет притягивать металлические предметы. - Если по этой же катушке пропускать переменный ток промышленной частоты 50 Гц, то особо ничего не произойдет, — лишь появится соответствующий низкочастотный гул. Полярность магнита будет меняться 50 раз в секунду, поэтому притянуть он уже ничего не сможет. Но токи Фуко уже начнут понемногу разогревать сердечник.
- Если же это устройство подключить к генератору переменного тока высокой частоты, более чем 10000 Гц, то сердечник из любого металла начнет разогреваться. Вся электрическая мощность катушки будет преобразовываться в тепловую в сердечнике. Если отвод тепла от него будет небольшим, то он очень быстро перегреется и расплавится, при температурах свыше 1000 градусов.
Сердечник начнет притягивать металлические предметы.Как используется в промышленности индукционный нагрев
На принципе индукционного нагрева в мастерских на производствах создаются плавильные приспособления для плавки металла электричеством. Никакой технической сложности в этом нет – немагнитную тугоплавкую чашу с расплавляемым токопроводящим металлом (сталью, медью, алюминием, серебром) помещают внутри катушки из толстой медной проволоки, по которой пропускают ток высокой частоты от генератора.
Получившаяся индукционная печь перегреет металл до нужной температуры, и он расплавится. Подобное устройство мощностью около 2,0 кВт создают в домашних условиях для плавления заготовок минимальных размеров…
Простейший индукционный котел своими руками
Собственно котел умельцы изготавливают очень просто. Нужно взять не магнитящуюся трубу из пластика, и в нее поместить металлический нагревающийся элемент. Вокруг трубы намотать катушку… Точный расчет параметров индукционного нагревателя слишком сложен. Посмотрим, что предлагают умельцы.
Берется полипропиленовая труба от 40 мм диаметром, наполняется несколькими металлическими стержнями. Поверх нее наклеиваются трубки для увеличения диаметра обмотки и лучшей токоизоляции… Наматывается токопроводящая проволока медная сечением около 2 мм кв в изоляции с шагом навивки около 0,5 см. В такой конструкции почти вся энергия от высокочастотного переменного тока будет разогревать металлические стержни.
- Через индукционный котел всегда должен двигаться теплоноситель. Если он остановится или если его не будет, то конструкция перегреется, расплавится. Температурная защита, отключающая подачу энергии в случае отсутствия теплоносителя (воздушная пробка), или в случае его перегрева, должна быть весьма надежной.
Если он остановится или если его не будет, то конструкция перегреется, расплавится. Температурная защита, отключающая подачу энергии в случае отсутствия теплоносителя (воздушная пробка), или в случае его перегрева, должна быть весьма надежной.Это ключевой недостаток, почти перечеркивающий идею самостоятельного изготовления индукционного котла. Другая трудность заключается в сложности создания или приобретения высокочастотного электрического генератора.
Пример аматорства по теме «индукционный нагрев в быту» на видео…
Переменное напряжение высокой частоты
В бытовых условиях применяются индукционные плиты, в которых имеется электрический преобразователь, выдающий напряжение с частотой 10000 Гц. Дешевые китайские индукционные плиты потянут в цене на 70 – 80 у.
е., а это уже не малая, неподходящая стоимость для создания на их основе индукционного нагревателя.
Можно использовать сварочный аргонной сварки с током высокой частоты, но этот аппарат еще дороже. Собрать же схему преобразователя со специальными трансформаторами под силу только опытному электронщику…
- Сложность преобразования 50 Гц в высокочастотное напряжение практически перечеркивает стремления домашних аматоров обзавестись индукционным котлом или плавильной печью, работающей по этому принципу.
Почему индукционные котлы отсутствуют
По сравнению с обычными котлами, в которых используются ТЭНы, индукционные оказываются и дороже и сложнее при сходных потребительских качествах и одинаковом КПД.
- В обычном электрическом котле замена перегоревшегго ТЭНа обойдется копейки, а пожара он устроить не может, так как тен (нагреватель) перегорает в первую очередь и разъединяет тем самым цепь.
Преобразователь напряжения индукционной печи рассчитан на 2,0 кВт мощности.
Таким образом, самодельное изделие, работающее по принципу индукционного нагрева в 2 – 2,5 кВт мощностью годится лишь для эксперимента, с помощью которого можно убедиться, что электромагнитной индукцией нагреть стержень и воду действительно можно…
Дополнительную информацию о индукционных котлах, которые можно приобрести готовыми, сделанными в мастерских, – смотрите видео
Предыдущая запись
Следующая запись
Индукционный котел отопления своими руками: 2 варианта конструкций
Планируя систему отопления на даче, владельцы рассматривают множество технических решений, среди которых – вариант с индукционным котлом.
Его установка позволяет экономить электрическую энергию, он не выделяет опасные для жизни вещества, а значит, экологически чист. Есть возможность создать индукционный котел отопления своими руками и убедиться в его преимуществах, например, перед агрегатами, работающими на газе или твердом топливе.
Внутреннее устройство и принцип работы котла
Главное назначение оборудования – создание тепловой энергии из электрической при помощи специального агрегата. В отличие от ТЭНов, индукционные аппараты быстрее увеличивают температуру теплоносителя благодаря абсолютно другой конструкции.
Индукционные котлы эффективно используют в отопительных системах не только частных домов
Теплоносителем традиционно являются вода или антифриз, но иногда применяют и другие жидкости, обладающие необходимым свойством – проводимостью тока
В основе устройства – индуктор (трансформатор), имеющий два вида обмотки. Внутри возникают токи вихревого характера, следующие на виток (короткозамкнутый), который одновременно является корпусом.
В результате вторичная обмотка восполняется запасом энергии, которую незамедлительно преобразует в тепло, отдающееся теплоносителю.
Устройство необходимо оснастить двумя патрубками: по одному из них будет подаваться охлажденный теплоноситель, по второму – выходить уже горячий.
Перегрева системы не происходит в связи с тем, что горячая вода постоянно отводится, а вместо нее поступает холодная
Схема котла заводского исполнения аналогична схеме самодельного оборудования
Если разбить принцип работы котла на этапы, получится следующая картина:
- Вода (или другой теплоноситель) поступает в котел.
- На внутреннюю обмотку подается электроэнергия.
- Под напряжением нагревается сердечник, а затем – поверхность.
- Теплоноситель нагревается.
Самостоятельно изготовленный индукционный котел, как правило, имеет простую конструкцию, поэтому он редко выходит из строя. Благодаря вибрации, которая сопровождает работу агрегата, исключено появление накипи, также являющейся частой причиной поломок.
По такому же принципу работает заводское устройство:
Примеры конструкций самодельных вариантов
Вариант #1 — Пластиковые трубы+сварочный инвертор
Имея некоторые знания в области физики и владея кусачками, можно собрать элементарную индукционную модель самостоятельно.
Для этого необходимо приобрести уже готовый сварочный инвертор, высокочастотный, с плавной регулировкой тока и мощностью 15 ампер, хотя для обогрева лучше выбрать более мощный аппарат. Катанка из нержавеющей стали или просто отрезки стальной проволоки подойдут в качестве нагреваемого элемента. Длина отрезков – около 50 мм, при диаметре 7 мм.
Медную проволоку можно приобрести в магазине. Обмотку со старых катушек лучше не использовать
Корпус (основа индукционной катушки) будет одновременно частью трубопровода, поэтому для его изготовления подойдет пластиковая труба, обязательно с толстыми стенками, внутренний диаметр которой немного менее 50 мм.
К корпусу крепят два патрубка для поступления холодного и отдачи нагретого теплоносителя.
Внутреннее пространство полностью заполняют отрезками проволоки, с обоих концов закрыв металлической сеткой, чтобы они не рассыпались. Индукционная катушка изготавливается следующим способом: вокруг уже готовой пластиковой трубы аккуратно наматывают эмалированный медный провод – примерно 90 витков.
Самодельное устройство необходимо подключить к сети. Из установленного трубопровода вырезают участок трубы, а вместо него ставят самодельный индукционный котел. Его соединяют с инвертором и запускают воду.
Индукционный отопительный котел располагается вместе с остальным оборудованием — в бойлерной
Важно заметить, что индукционные котлы отопления работают только при наличии в системе теплоносителя, без него пластиковый корпус расплавится.
Вариант #2 — конструкция с трансформатором
Для изготовления данного агрегата потребуется аппарат для сварки, а также трансформатор (трехфазный) с возможностью фиксации.
Необходимо сварить две трубы так, чтобы они в разрезе были похожи на бублик
Данная конструкция выполняет и проводниковую, и нагревательную функции. Затем наматывают обмотку, прямо на корпус котла, чтобы он работал более эффективно, несмотря на малый вес и размеры. Схема нагрева теплоносителя стандартна: он получает тепловую энергию при контакте с обмоткой.
Как и более простой вариант, сложная модель оборудуется двумя патрубками – для входа холодного теплоносителя и выхода нагретого
Наличие защитного кожуха поможет исключить потери тепловой энергии. Кожух также можно сделать самостоятельно.
Особенности установки и эксплуатации
Для монтажа индукционной установки подходит отопительная система закрытого типа, в состав которой входит насос, создающий принудительную циркуляцию воды в трубах.
Распространенные пластиковые трубопроводы также подходят для установки самостоятельно изготовленного котла.
При монтаже следует соблюдать безопасные расстояния до ближайших предметов: до других приборов и стены – 300 мм и более, до пола и потолка – 800 мм и более. Около выводного патрубка разумно разместить группу безопасности (манометр, клапан сброса воздуха).
Заземление – еще одно обязательное условие установки индукционного котла.
Смастерив индукционный котел своими руками, в скором времени можно увидеть результаты своих трудов: он будет исправно работать длительное время, не уступая заводскому исполнению. Сложный в изготовлении, но экономичный в использовании, он не требует дополнительного обслуживания, главное – соблюдать условия эксплуатации.
- Автор: Яна
- Распечатать
Оцените статью:
(11 голосов, среднее: 4.1 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Простая схема индукционного нагревателя своими руками
Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и процесс изготовления индукционного нагревателя. Схема очень проста в построении и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Чтобы кончик отвертки стал красным, требуется примерно 30 секунд!
Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, что обеспечивает эффективную передачу энергии. В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS. Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора.
Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть схема индукционного нагревателя. Возможно, вы все же захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов о том, как заставить вашу систему работать хорошо.
Как работает индукционный нагрев?
При изменении магнитного поля вблизи металлического или другого проводящего объекта в материале индуцируется ток (известный как вихревой ток), который выделяет тепло. Выделяемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжения во всевозможных приборах. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них индуцируются вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют различные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев — это просто трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот эффект нагрева и попытаемся максимизировать эффект нагрева, создаваемый вихревыми токами.
Если мы подадим на катушку с проводом постоянно меняющийся ток, внутри нее будет постоянно меняющееся магнитное поле. На более высоких частотах эффект индукции довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.
ОПАСНО! Это устройство может создавать очень высокие температуры!
Схема
Используемая схема представляет собой коллекторно-резонансный генератор Ройера, преимуществами которого являются простота и саморезонансная работа. Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания флуоресцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они управляют трансформатором с центральным отводом, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания освещения. В этой схеме индукционного нагревателя своими руками трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.
Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с центральным отводом, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с центральным отводом необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа. Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки поочередно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь туда и обратно в обоих направлениях.
Величина тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.
Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он на самом деле прост. Всего несколько основных компонентов — это все, что необходимо для создания рабочего устройства индукционного нагревателя.
R1 и R2 — стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, как быстро МОП-транзисторы могут включаться, и должно быть достаточно низким значением.
Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет притянут к земле через диод, когда противоположный транзистор включится.
Диоды D1 и D2 используются для разрядки затворов MOSFET. Это должны быть диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью отключался, когда другой открыт. Рекомендуется использовать диоды Шоттки, такие как 1N5819, так как они имеют низкое падение напряжения и высокое быстродействие. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдержать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение поднялось аж до 70В.
Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но почти не нагревались при работе на указанных здесь уровнях мощности. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.
Катушка индуктивности L2 используется в качестве дросселя для защиты источника питания от высокочастотных колебаний и ограничения тока до допустимого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но также оно должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы провести весь ток питания. Если дроссель не используется или он имеет слишком маленькую индуктивность, схема может не генерировать. Точное необходимое значение индуктивности зависит от используемого блока питания и настройки вашей катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат. Тот, что показан здесь, был изготовлен путем намотки около 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам потребуется гораздо больше витков провода, чтобы получить ту же индуктивность, что и у тороидального ферритового сердечника. Пример этого вы можете увидеть на фото слева.
В левом нижнем углу можно увидеть болт, обмотанный множеством витков аппаратного провода. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и спаять все вместе.
Поскольку задействовано очень мало компонентов, мы припаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для подключения сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является клеммой коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.
Конденсатор C1 и катушка индуктивности L1 образуют резонансный контур индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ.
Подробнее об этих компонентах показано ниже.
Индукционная катушка и конденсатор
Катушка должна быть изготовлена из толстой проволоки или трубы, так как по ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как высокочастотные токи в любом случае будут в основном течь по внешним частям. Вы также можете качать холодную воду через трубу, чтобы она оставалась прохладной.
Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке для создания резонансного контура резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой будет автоматически работать схема управления. Используемая здесь комбинация катушки и конденсатора резонировала на частоте около 200 кГц.
Важно использовать конденсаторы хорошего качества, способные выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое внутри них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушят схему привода. Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке и с использованием толстой проволоки или трубы.
Эта катушка была сделана из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начинал деформироваться из-за избыточного нагрева. Затем витки соприкасались, замыкая и делая его менее эффективным. Поскольку схема управления оставалась относительно холодной во время использования, казалось, что ее можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо будет использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…
Широкий ассортимент деталей для индукционных нагревателей | ||
| Готовая схема индукционного нагревателя | Медная труба 4 мм | |
| Сборка катушки индукционного нагревателя | Кабель 30 А | |
| Керамическая стойка | Измеритель тока | |
| Блок питания 12 В 15 А | Вольтметр | |
| Водяной насос 12 В | Дроссель | |
| Радиатор охлаждения | Транзисторы 35А 100В | |
| Силиконовая трубка | Радиатор TO-220 | |
| Резисторы 240 Ом | Быстродействующие диоды | |
| Полипропиленовые конденсаторы | Регулятор напряжения 12 В | |
Толкаем дальше
Основным ограничением описанной выше установки было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагревалась из-за больших токов.
Чтобы иметь большие токи в течение более длительного времени, мы сделали еще один змеевик, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться через нее во время работы. Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед изгибом необходимо было заполнить трубу мелким песком, чтобы предотвратить ее защемление в местах резких изгибов. Затем его очистили сжатым воздухом.
Индукционная катушка состоит из двух половин, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ был использован для соединения центральных труб, чтобы вода могла проходить через весь змеевик.
В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи. Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. В общей сложности было использовано шесть конденсаторов емкостью 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.
Кабели, подсоединяемые к катушке, были просто припаяны к трубе ближе к концам, оставив место для установки трубы из ПВХ.
Этот змеевик можно охлаждать, просто подавая воду прямо из-под крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос из аквариума поместили в коробку с водой, а к выпускному патрубку приделали трубу. Эта трубка подводила к модифицированному кулеру процессора компьютера, который использовал три тепловые трубки для отвода тепла.
Кулер был преобразован в радиатор, отрезав концы тепловых трубок, а затем соединив их с трубками ПВХ, чтобы вода проходила через все 3 тепловые трубки, прежде чем выйти и вернуться к насосу.
Если вы отрезаете тепловые трубки самостоятельно, делайте это в хорошо проветриваемом помещении, а не в помещении, так как они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы предотвратить контакт с кожей.
Этот модифицированный процессорный кулер был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться достаточно прохладной.
Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокое напряжение. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре росло большее напряжение. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтая кривая), что также очень близко к номинальному напряжению транзисторов 100 В.
Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому необходимо было также подать напряжение на затворы транзисторов через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А от источника питания. Когда был добавлен болт на фотографии, он увеличился до 10 А, а затем снова постепенно упал, поскольку он нагрелся выше температуры Кюри. Он, безусловно, превысит 10 А с более крупными объектами, но используемый блок питания имеет ограничение в 10 А. Вы можете найти подходящий блок питания 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.
Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, достиг максимальной температуры примерно за 30 секунд. Отвертка на первом изображении теперь могла нагреваться докрасна примерно за 5 секунд.
Чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо было бы использовать другие конденсаторы или их больший массив, чтобы ток был более распределен между ними. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты значительно нагревают конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY нужно было выключить, чтобы он мог остыть. Также было бы необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.
В общем, этот проект меня вполне удовлетворил, так как он дал хороший результат, используя простую и недорогую схему. Как таковой, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили сделать свой собственный проект индукционного нагревателя, пожалуйста, разместите свои фотографии ниже.
Пожалуйста, прочитайте другие комментарии, прежде чем писать свои собственные, так как это может сэкономить вам время позже.
Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование индукционного нагревателя своими руками (щелкните правой кнопкой мыши, «Сохранить как»)
Насколько она будет горячей?
Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как нужно учитывать множество параметров. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как они нагреваются или отдают тепло в атмосферу.
Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые расчеты по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это для вас. Эта форма включает материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она все же полезна, если вы пытаетесь, например, определить мощность, необходимую для нагрева кастрюли с водой с помощью индукционного нагревателя.
Устранение неполадок
Если у вас возникли проблемы с работой, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….
PSU (блок питания)
Если ваш блок питания не может обеспечить большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет генерировать. Напряжение от источника питания в этот момент упадет (хотя блок питания может этого не отображать) и это помешает корректному переключению транзисторов. Чтобы решить эту проблему, вы можете подключить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они смогут подавать большой импульсный ток в вашу цепь. Хорошим мощным источником питания будет наш блок питания постоянного тока 24 В 15 А.
Дроссель (индуктор L2)
Ограничивает мощность индукционного нагревателя. Если у вас нет колебаний, вам может понадобиться больше индуктивности, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания.
Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность обогревателя. Слишком мало может означать, что это не сработает вообще. Если ваш сердечник катушки индуктивности слишком мал, большой ток насытит его, что приведет к протеканию слишком большого тока и потенциально может повредить вашу схему.
Электропроводка
Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш силовой кабель на 30 А хорошо подходит для этого.
Компоненты
Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление в открытом состоянии, в противном случае они перегреются или даже предотвратят колебание системы. IGBT, вероятно, не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными параметрами должны быть в порядке.
Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.
Включение питания
При включении не допускайте наличия металла внутри нагревательного змеевика. Это может привести к большим скачкам тока, которые могут помешать запуску колебаний, как указано выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем модулятора импульсов мощности. Подробнее см. сообщение 5108 ниже.
Мозг
Вам понадобится достаточно хорошо функционирующий мозг, чтобы сделать этот проект безопасным. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это.
Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, не неисправны ли используемые компоненты, проверьте правильность соединений, прочитайте всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете какие-либо термины, или прочитайте наш раздел «Изучение электроники». Помните: горячие предметы обожгут вас и могут поджечь вещи; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Ставьте безопасность на первое место.
как построить самодельный агрегат
Люди избалованы цивилизацией и не представляют существования без ее благ. Несомненно, к ним относится отопление зданий. Системы отопления постоянно совершенствуются и становятся все более эффективными и удобными в использовании.
Но этого недостаточно. Согласитесь, совсем неплохо, чтобы отопительное оборудование было еще и экономичным. И это желание вполне осуществимо – можно сделать индукционный котел отопления своими руками. Он способен не только обеспечить необходимый уровень обогрева помещения, но и очень экономно расходовать энергоресурсы.
Причем такое снаряжение при желании соберет даже начинающий мастер. А как это сделать правильно и какие материалы потребуются для изготовления – эти вопросы мы подробно обсудим в нашей статье. Сначала рассмотрим устройство и принцип работы оборудования, а также преимущества его использования.
Содержание статьи:
- Устройство и принцип работы оборудования
- Как работает индукционный котел?
- Основные элементы отопительного оборудования
- Плюсы самостоятельной сборки нагревателя
- Инструкция по сборке индукционного котла
- Особенности вихревого индукционного котла
- Отличительные особенности ВИН
- Как собрать вихревой индукционный прибор?
- Необычная модель индукционного аппарата
- Выводы и полезное видео по теме
Устройство и принцип работы оборудования
Перед тем, как заняться самостоятельной сборкой индукционного котла, необходимо разобраться в его устройстве и принципе работы.
И только разобравшись с этими моментами, можно приступать к изготовлению самоделок.
Как работает индукционный котел?
Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, необходимо ознакомиться с принципом его действия. Поэтому вспомним школьный курс физики.
Когда электрический ток проходит через проводящий материал, он выделяет тепло. В этом случае количество полученного тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эта закономерность была открыта Джоулем и Ленцем, в честь которых назван физический закон.
Галерея изображений
Фото
Принцип работы индукционных нагревателей и котлов
Преимущества отсутствия прямого нагрева
Стандартные комплектующие индукционного котла проводник не только тогда, когда он напрямую подключен к источнику питания. Есть еще один метод, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, который не предполагает взаимодействия источника питания с проводником.
Суть его в том, что при изменении параметров магнитного поля, которое пересекает проводник, в нем возникает ЭДС или электродвижущая сила.
Это явление получило название электромагнитной индукции. Именно его используют в работе индукционного котла. Получается, что если есть ЭДС, то будет и электрический ток, соответственно будет нагрев проводника.
В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, с использованием наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.
Существует два способа получения электромагнитной индукции. В первом случае для получения индукции проводник вращают или перемещают внутри постоянного магнитного поля. Этот метод 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 напряженности, постоянно меняются.
В основе действия любого индукционного котла лежит явление электромагнитной индукции
Было бы трудно это сделать, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если намотать на катушку проволоку, то при подключении источника питания она превращается в электромагнит.
С изменением направления и силы тока будет меняться и магнитное поле, которое создает это устройство.
Если внутрь поля поместить проводник, то в нем возникнет электрический ток, который сопровождается нагревом.
Именно по такому принципу устроен индукционный котел. Его конструкция очень проста. Включает в себя корпус, обязательно теплоизолированный и экранированный. Внутри него помещается труба. Лучше всего, если это будет сплав, но можно использовать и сталь.
Правда, в последнем случае немного пострадают эксплуатационные характеристики устройства. Труба установлена в рукаве из диэлектрического материала.
Теплоноситель в котлах индукционного типа нагревается от расположенного внутри стального сердечника, нагреваемого вихревыми токами, возникающими в электромагнитном поле
Поверх лейнера наматывается медная шина по принципу катушки. Он подключен к источнику питания. Для подключения к системе отопления используются две трубы, по которым будет двигаться теплоноситель.
При подаче питания ток проходит через катушку и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает вихревые токи внутри трубы. Они нагревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.
Существуют варианты индукционного котла с несколькими параллельно установленными трубами малого диаметра. Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости нагрева устройства.
В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропустить через катушку электрический ток высокой частоты. Поэтому оборудование необходимо дополнить инвертором и выпрямителем.
Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла. Поэтому она подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянную.
Затем он поступает в инвертор, представляющий собой электронный модуль со схемой управления и двумя ключевыми транзисторами. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.
Правда, использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, которые работают без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет повысить его эффективность. Приборы с инвертором более компактны.
Наведенные вихревые токи очень быстро нагревают теплообменник и жидкость внутри него
Основные элементы нагревательного оборудования
Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:
- Дроссель. Основная часть устройства. Это своего рода трансформатор с двумя обмотками. Первичка намотана вокруг сердечника. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи. Корпус котла выполняет роль вторичной обмотки. Он принимает на себя вихревые токи, прогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
- Нагревательный элемент. Это ядро катушки. Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких труб меньшего сечения, соединенных параллельно.
- Патрубки. Предназначен для врезки прибора в тепловую сеть. Один теплоноситель входит в устройство поочередно, а второй жидкий выходит из котла и поступает в контур отопления.
- Инвертор. Это устройство — — преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который затем подается на индуктор.
Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких труб меньшего сечения, соединенных параллельно.Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется сделать самому, а некоторые можно купить.
Например, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он будет с возможностью регулировки мощности.
Инвертор преобразует постоянный ток в высокочастотный. Для изготовления самодельных устройств можно использовать стандартный инвертор для сварки
Мы перечислили основные элементы индукционного котла.
Плюсы самостоятельной сборки отопителя
Электрические котлы традиционно считаются неэкономичными. Учитывая, что стоимость электроэнергии постоянно растет, они обходятся своим владельцам «в копеечку». Рекомендуем посмотреть подробную информацию по отоплению от электрокотла в г.
Однако индукционные котлы хоть и работают от электричества, но достаточно экономичны.
Галерея изображений
Фото
Котлы индукционного типа — самое экономичное электрооборудование по энергопотреблению
Экономное энергопотребление не мешает индукционным котлам лидировать по рабочим параметрам
Благодаря простоте конструкции индукционные котлы редко выходят из строя, имеют исправно функционируют более 30 лет
Аккуратная форма и компактные размеры – важные аргументы в пользу индукционных котлов
Индукционное оборудование быстро нагревает теплоноситель для отопительных контуров
Однако длинный список достоинств индукционных котлов перевешивает солидный минус — цена оборудования, особенно ощутимая при необходимости установки нескольких технических узлов
Цена не страшна тем, кто решит сделать эффективный агрегат со своими своими руками комплектующие для сборки недорогие
Однако для успеха в реализации идеи стоит досконально разобраться с устройством индукционного агрегата и принципом его работы
Экономичный вариант электрокотла
Высокая производительность
Конструктивная простота
Компактные размеры агрегата
Высокая скорость нагрева теплоносителя
Стоимость как сплошной минус котла
Самодельный индукционный котел
3 Специфическое устройство
3 и принцип работы
Но это далеко не весь список их достоинств.
Решив установить такое устройство, вы можете получить:
- Быстрый нагрев охлаждающей жидкости. Это занимает в среднем 3-5 минут.
- КПД близок к 100%, так как почти вся электроэнергия преобразуется в тепло.
- Высокая температура нагрева жидкости в контуре отопления, не менее 35 °С.
- Отсутствие накипи на внутренних поверхностях аппарата, обусловленное вибрациями, возникающими при работе аппарата. Они предотвращают отложения.
- Долгий срок службы, так как отсутствуют движущиеся и трущиеся механизмы и детали. Соответственно, нет износа оборудования и порчи его компонентов.
- Нет необходимости отводить продукты сгорания и проводить частое техническое обслуживание.
Недостатков у индукционных котлов не так много. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость оборудования. Кроме того, в процессе работы устройства издают небольшой вибрационный шум.
Еще одним недостатком является достаточно большая масса, что необходимо учитывать при монтаже устройства на стену.
Чтобы получить максимальный эффект от использования индукционного котла, как самодельного, так и серийного, нужно соединить их в группу и использовать по очереди или все сразу
Инструкция по сборке индукционного котла
Индукционные нагревательные приборы можно приобрести в магазине, но их стоимость довольно высока. Поэтому многие домашние умельцы пытаются сделать его своими руками. Чтобы сделать самодельный индукционный котел, необходимо подготовить материалы и инструменты.
Для начала необходимо приобрести сварочный инвертор. Это может быть недорого, но желательно, чтобы устройство было оснащено регулятором тока.
Кроме того, следует обратить внимание на силу тока, с которым работает устройство. Стандартное значение для сварочных инверторов составляет 15А. Этого будет недостаточно. Нужно искать более мощный агрегат.
Кроме того, необходимо подготовить катанку или проволоку из нержавеющей стали диаметром около 7 мм. Его следует разрезать на фрагменты длиной 40-50 мм.
Их поместят в электромагнитное поле, где они будут нагреваться.
Нагревательный элемент самодельного индукционного прибора изготавливается из медной проволоки, для намотки которой можно использовать любой подходящий цилиндрический предмет диаметром
Для изготовления корпуса котла берется пластиковая толстостенная труба. Диаметр детали может варьироваться, но, как показывает практика, оптимальным вариантом является внутренний диаметр 50 мм.
Переходники используются для подключения оборудования к системе отопления. Через один из них в котел будет поступать теплоноситель, а через другой – в систему будет подаваться горячая жидкость.
Фрагменты провода уложить в кожух. Чтобы они не выпадали, низ детали покрыт мелкоячеистой металлической или нейлоновой сеткой, которая надежно крепится к корпусу. После этого можно прокладывать провод внутрь корпуса.
Теперь верхняя часть детали покрыта такой же сеткой, что и нижняя, и крепится к стенкам детали. Переходники надеваются на торец.
Получается заготовка, из которой будет изготовлена индукционная катушка.
Для этого на него нужно намотать эмалированный медный провод. В среднем требуется 90 витков. Они должны располагаться ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и ровно, чтобы у вас получилась качественная индукционная катушка.
Полученное устройство можно установить в систему отопления. Это делается следующим образом. Сначала из системы сливается охлаждающая жидкость.
После этого выбирается место, где будет установлен котел. Размечается труба на этом участке, после чего из нее вырезается фрагмент, равный длине отопительного прибора.
Затем на подготовленное место устанавливается самодельный индукционный котел. Катушка подключается к инвертору, на этом установку можно считать законченной. После этого система снова .
Медная проволока аккуратно намотана на пластиковую трубу с кусочками металлической проволоки внутри.
Только после этого можно протестировать новое устройство.
В нем должна быть жидкость.
Если включить индукционный котел «всухую», пластиковый корпус расплавится от высокой температуры. Это приведет к частичному разрушению системы отопления, что недопустимо.
Еще одним важным моментом является грамотное устройство заземления отопительного прибора, без которого невозможна его безопасная эксплуатация.
Особенности вихревого индукционного котла
С принципом работы индукционного нагревательного устройства мы уже знакомы. Есть его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.
Отличительные особенности ВИН
Как и индукционный аналог, работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно комплектуется инвертором. Особенность устройства ВИН в том, что оно не имеет вторичной обмотки.
Его роль выполняют все металлические части устройства. Они обязательно изготавливаются из материалов, обладающих ферромагнитными свойствами. Таким образом, при протекании тока по первичной обмотке устройства электромагнитное поле резко возрастает.
Он, в свою очередь, генерирует ток, сила которого быстро увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате чего все ферромагнитные поверхности очень быстро, практически мгновенно нагреваются.
Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла имеют большой вес. Это дает дополнительное преимущество, так как в теплоотдаче принимают участие все массивные элементы корпуса. Таким образом, КПД агрегата приближается к 100%.
Эту особенность устройства необходимо учитывать, если решено самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть только из металла, пластик использовать нельзя.
Основное отличие вихревого индукционного котла в том, что его корпус выполняет роль вторичной обмотки. Поэтому он всегда из металла
Как собрать вихревой индукционный прибор?
Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако его так же легко изготовить своими руками. Правда, теперь понадобятся навыки сварки, ведь собирать устройство следует только из металлических деталей.
Для работы вам потребуется:
- Два одинаковых отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
- Обмоточный (эмалированный) провод медный.
- Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
- Кожух для теплоизоляции котла.
Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую часть. Их нужно вварить один в другой так, чтобы между стенками элементов оставалось определенное расстояние.
Полученная деталь в разрезе будет напоминать рулевое колесо. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.
В итоге получаем полый резервуар цилиндрической формы. Теперь нужно встроить в его стенки патрубки под трубу подачи холода и отвод горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб системы отопления, дополнительно могут понадобиться переходники.
После этого можно начинать наматывать провод. Он аккуратно, под достаточным натяжением, намотан на корпус котла.
Схема самодельного индукционного котла вихревого типа
Собственно нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус устройства желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Таким образом, удастся сохранить максимальное тепло и, соответственно, повысить КПД устройства и сделать его безопасным.
Теперь нужно врезать котел в систему отопления. Для этого сливается теплоноситель, отрезается необходимая длина отрезка трубы и на его место приваривается устройство.
Осталось только запитать ТЭН и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к использованию. Но перед проведением испытаний нужно заполнить магистраль охлаждающей жидкостью.
Не знаете какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться и рекомендации по выбору оптимального типа жидкости для контура отопления.
Только после закачки охлаждающей жидкости в систему проведите пробный пуск.
Сначала нужно запустить аппарат на минимальную мощность и внимательно следить за качеством сварных швов. Если все в порядке, увеличиваем мощность до максимума.
На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления. Для ознакомления с процессом сборки индукционного нагревателя перейдите на .
Необычная модель индукционного котла
Данная модификация индукционного котла может показаться очень необычной, однако она имеет право на существование.
Более того, практика показывает, что такой прибор гораздо экономичнее стандартного бойлера с ТЭНом. На обогрев стандартной «трёшки» потребуется около 1,8-2,5 кВт в час, в то время как электрический котел потратит не менее 6 кВт.
При изготовлении самодельных индукционных котлов для сердечниковой обмотки используется только специальный обмоточный медный провод
Собственно котел представляет собой встроенный в систему отопления теплообменник, который нагревается индукционной электроплитой.
Важной частью конструкции является теплообменник; он должен быть компактным, надежным и максимально дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройства, работающего с 40 литрами теплоносителя.
То есть вам нужен плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость вполне можно изготовить самостоятельно, сварив из профильной трубы 50х50.
Работа выполняется в следующей последовательности:
- Труба 50х50 разрезается на отрезки по 600 мм. Всего должно получиться 9-10 штук.
- Полученные отрезки сваривают друг с другом по принципу «стенка к стенке» так, чтобы получился непрерывный ряд труб.
- От трубы отрезают еще два куска так, чтобы их длина равнялась ширине получившейся заготовки.
- Из обоих полученных фрагментов вырезается одна стена.
- Деталь устанавливается отрезанной частью на сваренные между собой трубы так, чтобы получилась заготовка, напоминающая коллектор. Фрагмент приварен к теплообменнику.
- Аналогично устанавливается вторая секция трубы с противоположной стороны.
- Трубы ввариваются в диагонально противоположные секции теплообменника для подключения к системе отопления.
- Конструкция тщательно обваривается, т.к. она должна быть полностью герметичной.
Фрагмент приварен к теплообменнику.Теплообменник готов, его можно установить на место и разместить под ним источник тепла. Практика показывает, что лучше всего такую систему устанавливать в ванной, выполнив вертикальный монтаж.
Обычная индукционная плита может стать источником тепла для отопления квартиры
Теплообменник вварен в систему отопления, а плитка расположена между ним и стеной.
Домашние мастера утверждают, что если к такому устройству подключить инвертор, его энергопотребление значительно снизится.
Вам после прочтения инструкции изготовление самодельных котлов кажется сложным и опасным? Сомневаетесь, что самоделки будут экономнее расходовать электроэнергию на подогрев теплоносителя в системе отопления? В этом случае лучшим решением будет покупка готового отопительного агрегата.