Индукционный нагреватель 4квт своими руками

Индукционный водонагреватель своими руками: схема

Прибор представляет собой трансформатор, имеющий две обмотки: первичную и вторичную. Первый контур преобразует электрическую энергию в вихревые токи, тем самым создает индукционное поле направленного действия, что и обеспечивает индукционный нагрев. На вторичном контуре преобразованная энергия передается теплоносителю (в нашем случае – это вода).

Важно учитывать тип материала, из которого изготовлена обмотка. Так, в бытовых моделях чаще всего используется медный провод

Такой материал хорошо подойдет для нагрева воды в котлах.

Кроме трансформатора в устройстве присутствует генератор и насос (необязательно).

Схема простого индукционного водонагревателя. Как видно, прибор имеет довольно простую конструкцию и малое количество элементов.

Узлы и детали теплогенератора

Устройство включает в себя:

• генератор переменного тока, который увеличивает частоту тока;
• индуктор, трансформирующий электроэнергию в магнитную энергию, представляет собой катушку из медной проволоки;
• нагревательный элемент, чаще всего его роль играет металлическая труба.

Благодаря такой конструкции передача энергии осуществляется практически без потерь. КПД достигает 98%.

Принцип работы

Индукционный водонагреватель состоит из генератора, катушки и сердечника, последний нагревается за счет электромагнитной энергии

Прибор преобразует электрическую энергию в электромагнитную. Последняя, в свою очередь, воздействует на сердечник (трубу), который нагревается и передает воде тепловую энергию. Преобразовывает все эти энергии индуктор, состоящий из катушки и сердечника. Генератор используется для повышения частоты тока, так как со стандартной частотой в 50 Гц сложно добиться высокого нагрева.

В заводских моделях частота тока достигает 1 кГц.

Описание и преимущества техники

Принцип работы индукционных нагревателей основывается на выделении тепла металлами при пропускании через них тока. При подаче напряжения на токопроводящий контур образуется магнитное поле и индукционный ток, который выделяет большое количество тепла. Сегодня на основе этой технологии изготавливаются различные электрические нагреватели, которые одновременно сочетают компактные размеры и отличаются великолепной мощностью. Благодаря простоте конструкции таких установок изготовить их самостоятельно не составит труда.

Одним из плюсов данного нагревателя является почти 100% КПД

К преимуществам индукционного нагрева можно отнести следующее:

1. Высокая мощность.
2. Возможность работы в различных средах.
3. Полная экологичность.
4. Возможность избирательного нагрева.
5. Полная автоматизация процесса.
6. КПД на уровне 99%.
7. Длительный срок службы.

В быту технологии индукционного нагрева реализованы в кухонных плитах и полностью автоматизированных котлах отопления. Такие установки пользуются популярностью на отечественном рынке, что объясняется их простотой обслуживания, надежностью конструкции, эффективностью и универсальностью использования.

Схема устройства индукционного нагревателя настолько проста, что собрать ее своими руками не составит труда. Потребуется лишь минимальный опыт чтения схем и возможность работы с паяльником или аналогичным оборудованием. Можно изготовить как простейшим варианты отопителей для нагрева воздуха в помещении, так и сделать полноценный котел для загородного дома.

В этом видео вы узнаете, как сделать простой индукционный нагреватель

1 Принцип работы

Индукционные нагреватели получили популярность на рынке, что объясняется их эффективностью и простотой конструкции. Состоят такие отопители из следующих основных элементов:

• Генератора.
• Индуктора.
• Нагревателя.

Индуктор имеет вид металлической катушки, выполненной из медной проволоки. Основное его назначение — это создание вихревого магнитного поля. Генератор переменного тока необходим для получения из электроэнергии от бытовой сети высокочастотного потока. В качестве нагревательных элементов используется металлический наполнитель, который излучает тепло под воздействием магнитного поля.

Вся работа индукционного нагревателя может полностью контролироваться автоматикой, которая с помощью специальных датчиков анализирует показатели температуры теплоносителя, уменьшая или увеличивая интенсивность нагрева. Используемые блоки управления отвечают за безопасность котла, предупреждая его перегрев и выход из строя силовой части по причине перенапряжения.

Наибольшее распространение получили вихревые нагреватели индукционного типа, которые сочетают простоту конструкции, отличаются топливной экономичностью и универсальностью использования. Последнее позволяет использовать их не только для решения проблем горячего водоснабжения, но и для нагрева теплоносителя при отоплении частного дома.

Проточный индукционный водонагреватель своими руками

Прежде чем приступать к монтажу, вам необходимо запастись необходимыми деталями. Так, лучшим вариантом будет сварочный высокочастотный инвертор, плавно изменяющийся диапазон силы тока. Такое устройство обойдется дешевле всего. Более дорогим вариантом станет трехфазный трансформатор, являющийся источником питания переменного тока для индуктора водонагревателя. В таком случае стоит использовать катушку на 50-90 витков, а в качестве материала взять медную проволоку с диаметром 3 или более миллиметров.

В качестве сердечника можно использовать как металлическую, так и полимерную трубу вместе с проволокой (используется как нагревательный элемент). В последнем случае толщина стен не должна быть менее 3 мм, чтобы спокойно выдерживать высокие температуры.

Для сборки водонагревателя вам понадобятся: кусачки, отвертки, паяльник и сварочный аппарат, если используется металлическая труба.

Монтаж индукционного нагревателя воды

Обмотайте трубу медной проволокой, сделав около 90 витков.

Вариантов сборки устройства существует множество. Предлагаем попробовать собрать прибор по следующей схеме:

1. Подготовьте рабочее место, материалы и инструменты.
2. Зафиксируйте небольшой отрезок полимерной трубы (не забывайте, что минимальная толщина стенки должна составлять 3 мм).
3. Обрежьте торцы сердечника, чтобы осталось 10 см в запасе провода для отводов.
4. На нижнем отводе смонтируйте уголок. В дальнейшем сюда следует подключить обратку от отопления (если нагреватель используется в качестве котла).
5. Плотно уложите рубленый провод вокруг трубы. Необходимо сделать не менее 90 витков.
6. Установите на верхнем патрубке тройник, через который будет выходить горячая вода.
7. Смонтируйте защитный контур устройства. Его можно изготовить как из полимера, так и из металла.
8. Подключите к клеммам водонагревателя медную проволоку, затем заполните сердечник водой.
9. Проверьте работоспособность индуктора.

Рекомендации. На всех выводах лучше устанавливать шаровые краны для удобства и простоты демонтажа водонагревателя в случае поломки. А вот заполнять металлическими кусочками трубу необязательно, так как должного эффекта это не дает. Не забудьте оставить окошко в корпусе для доступа к панели управления сварочного аппарата.

Преимущества оборудования

Устройство для обогрева помещений индукционного типа имеет свои превосходства:

• требует минимальных вложений;
• имеет высокий коэффициент полезного действия;
• такое оборудование можно собрать самому, в домашних условиях;
• коэффициент полезного действия почти стопроцентный. Устройство почти не теряет тепла в процессе нагрева;
• обычно при нагреве ТЭНы или бойлеры, образуют накипь в системе. В этом виде нагревателя, такая проблема отсутствует;
• при нагревании никаких вредных веществ не выделяет, а значит, имеет экологически чистый процесс работы;
• в систему можно наливать не только воду, но и антифриз и масло;

Индукционный нагреватель: принцип действия

• не нуждается в постоянном обслуживании оборудования;
• с установкой сможет справиться даже не профессионал и эксплуатация не нуждается в наличии особых знаний;
• котел очень хорошо защищен с точки зрения пожарной безопасности. Электрическая составляющая достаточно надежная и не дает сбоев;
• такой вид обогревателей можно использовать совместно с другими;
• может работать как на постоянном, так и на переменном токе;
• эксплуатация возможна в течение двадцати лет;
• аппарат очень хорошо подходит для дач или частых строений.

Но даже при таком количестве достоинств, котел имеет минусы:

1. цена такого устройства достаточно высокая. И вряд ли окупится в течение 1 – 2 отопительных сезонов;
2. существует необходимость в постоянном электрическом энергоснабжении;
3. устройство имеет большой вес;
4. устанавливается только с закрытой системой отопления.

Но если есть решение поменять дровяную печь или котел на обогреватель такого типа, то можно сразу избавиться от нескольких проблем:

• в жилище больше не будет запаха гари;
• при растопке котла нет копоти;
• не нужно будет выгребать сажу и пепел;
• отпадет необходимость в приобретении дров или угля.

Кроме того не нужно занимать место или специальное помещение под хранение твердого топлива.

https://youtube.com/watch?v=k6fXWhDlyXc

Индукционные нагреватели воды для отопления

Схема отопления, где в роли нагревателя теплоносителя служит индукционный котел.

Подобное устройство хорошо зарекомендовало себя не только в качестве проточного водонагревателя, но и котла для отопления. Правда, в таком случае сварочный аппарат в роли генератора уже не подойдет, придется использовать трансформатор, имеющий две обмотки. Последний трансформирует вихревые токи, возникающие на первичной обмотке в электромагнитное поле, которое создается на вторичном контуре.

В системе отопления теплоносителем может быть не только вода, но и масло или антифриз. То есть любая жидкость, способная проводить электрический ток.

Котел из индукционного водонагревателя нужно оснастить двумя патрубками для горячей и холодной воды. С нижнего будет поступать холодная вода, его нужно монтировать на вводном участке линии, а сверху необходимо расположить патрубок, который будет подавать горячую воду в систему отопления. В итоге циркуляция воды осуществляется естественным путем под действием конвекции без насоса.

Принцип работы индукционного нагрева

В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.

Самодельный инверторный нагреватель позволяет производить нагрев быстро и до очень высоких температур. С помощью таких устройств можно не только нагревать воду, но даже плавить различные металлы

Если внутрь индуктора или близ него разместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.

Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается. Широко применяется этот принцип в области обработки металла: его плавки, ковки, пайки наплавки и т. п. С не меньшим успехом вихревой индукционный нагреватель можно использовать для подогрева воды.

Как сделать такое оборудование своими руками

Ввиду большой стоимости прибора, многие хозяева решаются сделать систему отопления своими руками. Можно, потрудившись, найти схему как изготовить индукционный обогреватель своими руками. В интернете достаточно статей на эту тему. Здесь же хотелось бы описать принцип как изготовить самый простой прибор в домашних условиях.

Для простейшей системы понадобиться не большой набор инструментов: отвертка, паяльник и кусачки. И инструкция по изготовлению выглядит следующим образом:

1. берем проволоку 7 миллиметров из нержавейки и нарезаем на кусочки примерно 5 миллиметров;
2. готовим трубу, из пластика или металла, не имеет значения. Смотрим, чтобы толщина была примерно пять миллиметров. Такая толщина необходима для защиты от перегрева;
3. заполняем трубу кусочками проволоки;

1. с торцов трубы отверстия закройте сеточкой, чтобы обрезки проволоки случайно не высыпались;
2. затем возьмите медную проволоку и обмотайте вокруг трубы спиралью, примерно 80-90 витков;
3. в трубе прорежьте прямоугольное отверстие.
4. вставьте в данное отверстие, изготовленный прибор.
5. для следующего шага, необходим инвертор высокочастотный, который можно приобрести в магазине.

Преимущества и недостатки прибора

В качестве жидкости можно использовать машинное масло или антифриз

Индукционный нагрев может предоставить ряд выгод, которые не способно дать применение электродных приспособлений. Поскольку нагрев жидкости осуществляется металлическим элементом, не принимающим участия в электрохимических реакциях, долговечность устройства зависит только от катушки. Продолжительностью ее эксплуатации определяется продолжительность функционирования устройства. Некоторые индукторы сохраняют работоспособность более 10 лет. С этим же связана совместимость агрегата с разными типами жидкостей-теплоносителей. Помимо простой воды для этой роли пригодны машинные масла и незамерзающие составы.

Внутренние части агрегата в процессе использования не покрываются скоплениями накипи. Благодаря постоянному соприкосновению с жидкостью снижается вероятность перегрева деталей, что также способствует продлению срока эксплуатации. Конвекция в устройстве обычно достигает достаточного уровня, чтобы не потребовалось устанавливать циркуляционный насос. Нет необходимости и в шумоизоляционных мероприятиях – аппарат работает достаточно тихо.

Для аварийного отключения самодельного устройства необходим датчик температуры датчик

Однако индукционный нагреватель имеет и слабые стороны:

1. Для функционирования устройства требуется электрическая энергия. В помещении, где не проведено электричество или нет возможности обеспечить к нему доступ, котел работать не сможет. В местах с регулярными сетевыми перебоями он не будет работать эффективно.
2. При чрезмерном повышении температуры переносящая тепло жидкость переходит в газообразное состояние. Это провоцирует сильное повышение давления в конструкции, в результате чего может случиться разрыв труб. Чтобы это не произошло, потребуется оборудовать установку средствами контроля давления и температуры. Это могут быть манометр, термодатчик, приспособление для аварийного отключения при выходе параметров за рамки заданного диапазона.

Потребность в дополнительных оснастках может поспособствовать серьезному увеличению расходов на оборудование самодельного индукционного обогревателя.

Описание

Устройство нагревателя

В состав типового нагревательного элемента входят следующие узлы:

1. Нагревательный элемент в виде прутка или металлической трубки.
2. Индуктор – это медная проволока, обрамляющая витками катушку. В процессе работы он исполняет роль генератора.
3. Генератор переменного тока. Отдельная конструкция, где происходит преобразование стандартного тока в величину с высокой частотой.

На практике, индукционные установки используются недавно. Теоретические изучения намного опережают. Такое можно объяснить одной преградой – получение высокой частоты магнитных полей. Дело в том, что использовать установки с низкой частотой считается неэффективным. Как только появились генераторы токов с высокой частотой, проблема разрешилась.

Генераторы ТВЧ прошли свой эволюционный период; от ламповых, до современных моделей, выполняющихся на базе IGBT. Теперь они более эффективные, имеют малый вес и размеры. Частотное ограничение их 100 кГц за счёт динамических потерь транзисторов.

Как сделать индукционный нагреватель самому?

Самостоятельное изготовление такого нагревателя — не слишком сложная задача, с которой может справиться даже начинающий мастер. Для начала следует запастись:

• куском пластиковой трубы с толстыми стенками, которая станет корпусом нагревателя;
• стальной проволокой диаметром не более 7 мм;
• переходниками для присоединения корпуса нагревателя к отопительной системе дома;
• металлической сеткой, которая будет удерживать внутри корпуса кусочки стальной проволоки;
• медной проволокой для создания индукционной катушки;
• высокочастотным инвертором.

Для начала следует подготовить стальную проволоку. Для этого ее просто нарезают кусочками примерно 5 см длиной. Дно отрезка пластиковой трубы закрывают металлической сеткой, внутрь засыпают кусочки проволоки, сверху корпус также закрывают металлической сеткой. Корпус должен быть заполнен кусочками проволоки полностью. При этом приемлемой может быть проволока не только из «нержавейки», но также из других металлов.

Затем следует изготовить индукционную катушку. В качестве основы используется подготовленный пластиковый корпус, на который аккуратно наматывают 90 витков медной проволоки.

После того, как катушка готова, корпус с помощью переходников присоединяют к отопительной системе дома. После этого катушку подключают к сети через высокочастотный инвертор. Считается вполне целесообразным сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, поскольку это самый простой и бюджетный вариант.

Чаще всего при изготовлении самодельных вихревых индукционных нагревателей используют недорогие модели сварочных инверторов, поскольку они удобны и полностью соответствуют требованиям

Необходимо отметить, что не стоит испытывать устройство, если в него не подается теплоноситель, иначе пластиковый корпус может очень быстро расплавиться.

Интересный вариант индукционного нагревателя, сделанного из варочной панели, представлен в видеоматериале:

Меры безопасности при работе

• Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
• Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
• Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Особенности безопасного использования

Помните, что нагреватель, на основе индукции — это конструкция, работающая от электричества и которая имеет свой класс опасности. Свод правил необходимых для изготовления данного устройства:

1. установите на прибор термодатчик. Если вдруг система перегреется, сработает температурный датчик и устройство выключится;
2. для самоделки необходима отдельная электропроводка с мощностью, рассчитанной на повышенную нагрузку;
3. оголенные участки электропроводки должны быть обязательно заизолированы, чтобы обезопасить себя и своих близких от не желательных ударов тока;
4. перед тем как включать прибор необходимо проверить наличие воды в трубе. Ее отсутствие может привести к поломке отопительного оборудования;
5. ни в коем случае не устанавливайте оборудование в жилище. Необходимо помнить о плохом влиянии электромагнитных волн;
6. устанавливая индукционный котел, соблюдайте границы установки — 80 см от пола и 30 см до потолка;
7. проведите заземление;
8. после установки прибора, необходимо подключить тумблер-автомат. В случае перегрузок в сети, он выключится;
9. нужно установить предохраняющий клапан для понижения давления.

Индукционный котел в системе отопления

На основе этого не сложно сделать вывод:

• КПД у нагревателя очень высок и составляет почти сто процентов;
• прибор используется при нагреве воды и в качестве нагревателя системы для отопления дома;
• такой аппарат не сложно собрать своими силами, так как сборка очень проста и понятна даже не профессионалу.

При рассмотрении всех плюсов не стоит забывать, что решение принимать об установке принимается строго самостоятельно и индивидуально. Поэтому нужно подойти к этому вопросу максимально серьезно:

1. помните, что данное оборудование съедает много электрической энергии;
2. индукционный обогреватель не является с точки зрения безопасности на 100% надежным.

Устройство излучает электромагнитные волны, которые плохо влияют на живых существ. По этой причине его нельзя устанавливать в жилище, а лучше завести для него отдельное помещение.

Рекомендации по изготовлению

Изготовить индукционный нагреватель своими руками, рабочая схема которого приведена ниже, будет очень просто. Работы по его изготовлению не займут много времени, как и не потребуется больших финансовых вложений

Приступая к изготовлению прибора, стоит уделить внимание нескольким моментам:

По своей конструкции прибор является мультивибратором высокой мощности.
Сопротивление позволяет избежать перегрева полупроводниковых приборов и его подбору следует уделить повышенное внимание.
Индуктор представляет собой спираль, состоящую из медной проволоки с требуемым количеством витков.

Так как транзисторы быстро выходят из строя от перегрева, устанавливать их необходимо на радиаторы особой конструкции. Использование сварочного инвертора позволит снизить стоимость самодельного устройства, но также можно применять и трехфазный трансформатор. Ниже приведена простейшая схема индукционного нагревателя металла. Своими руками такой прибор собрать можно достаточно быстро.

Он представляет собой трансформатор с двумя обмотками:

• Первый контур необходим для преобразования электроэнергии в вихревые токи.
• Вторая обмотка позволяет передавать преобразованную энергию теплоносителю.

В качестве корпуса можно использовать кусок пластиковой трубы, толщина стенок которой составляет не менее трех миллиметров. При этом его диаметр должен быть больше в сравнении с трубами отопления. Длина корпуса определяется в каждом конкретном случае индивидуально, но чаще всего достаточно около одного метра. Внутренний диаметр трубы находится в диапазоне от 50 до 80 мм. После этого трубу необходимо обмотать медной проволокой, а количество витков должно составлять около 90.

Для установки индукционного нагрева предстоит выполнить следующие действия:

• Полимерная труба фиксируется.
• Торцы сердечника необходимо обрезать, оставив при этом около 10 см в запасе для изготовления отводов.
• К нижнему отводу крепится уголок для подключения обратки, если прибор будет монтироваться в отопительный котел.
• Предварительно нарубленная на отрезки длиной в 50 мм медная проволока засыпается в трубу, которая затем с двух сторон закрывается сеткой.
• Устанавливается защитный контур прибора.
• Нагреватель подключается к источнику питания, после чего сердечник необходимо заполнить водой.

Правила безопасности и рекомендации

Техника безопасности должна соблюдаться всегда. Особенно когда мастерят что-то самостоятельно. Здесь нагреватели применяются для систем, имеющих принудительную циркуляцию. Теплоэнергия вырабатывается очень быстро и может возникнуть перегрев теплоносителя.

Нельзя забывать про предохранительный клапан. Он крепится на нагревателе. В случае когда циркулярный насос перестанет работать, то стопроцентно случится перегрев теплоносителя. Если клапан не будет установлен заранее, то произойдет разрыв системы

Последняя должна из предосторожности оснащаться термостатом. Если нагреватель заключен в металлический корпус, то он обязательно заземляется

Нагреватель в металлическом корпусе

Так как у самодельной конструкции нет нормального экранирования, то индукционник устанавливается как минимум в 80-и сантиметрах от горизонтальных поверхностей. Расстояние до стены — от 30 сантиметров.

Так, без глобальных финансовых трат, нетрудно собственноручно сделать этот нехитрый прибор. Схема сборки проста, и справиться с работой по сборке нагревателя собственноручно сможет практически каждый. Тут не требуется профильных технических знаний. Завершить работу можно буквально за несколько часов.

Видео по теме:

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin