<index>
Принцип работы индукционного нагревателя заключается в разогреве электропроводящей металлической заготовки индуцированным в ней замкнутым вихревым током. В качестве индуктора в индукционном нагревателе выступает катушка с переменным током, предназначенная для создания переменного электромагнитного поля высокой частоты.
Переменное магнитное поле высокой частоты, в свою очередь, действует на электропроводящий материал, наводя в нем замкнутый ток высокой плотности, и тем самым разогревая заготовку вплоть до ее расплавления. Данное явление известно давно, и объяснимо со времен Майкла Фарадея, описавшего явление электромагнитной индукции еще в 1931 году.
Изменяющееся во времени магнитное поле наводит переменную ЭДС в проводнике, который оно при этом своими силовыми линиями пересекает. Таким проводником может в принципе быть обмотка трансформатора, сердечник трансформатора, или цельный кусок какого-нибудь металла.
Если ЭДС наводится в обмотке, то получается трансформатор или приемник, а если прямо в магнитопроводе или в накоротко замкнутой обмотке — получается индукционный нагрев магнитопровода или обмотки.
В некачественно спроектированном трансформаторе, например, нагрев сердечника токами Фуко был бы однозначно явлением вредным, но в индукционном нагревателе похожее явление служит для достижения полезной цели.
С точки зрения характера нагрузки, индукционный нагреватель с разогреваемой в нем проводящей заготовкой — это как трансформатор с закороченной вторичной обмоткой из одного витка. Поскольку сопротивление внутри заготовки крайне мало, то даже небольшого наведенного вихревого электрического поля достаточно, чтобы создать ток такой высокой плотности, чтобы его тепловое действие (см. Закон Джоуля-Ленца) оказалось бы очень выразительным и практичным.
Первая канальная печь такого рода появилась в Швеции в 1900 году, она питалась током частотой 50-60 Гц, применялась для канальной плавки стали, а металл подавался в тигель, расположенный на манер короткозамкнутого витка вторичной обмотки трансформатора. Проблема экономичности, разумеется, присутствовала, так как КПД был менее 50%.
Сегодня индукционный нагреватель — это трансформатор без сердечника, состоящий из одного или нескольких витков относительно толстой медной трубки, по которой при помощи насоса пропускается охлаждающая жидкость системы активного охлаждения. В электропроводящее тело трубки, как в катушку индуктивности, подается переменный ток частотой от нескольких килогерц до единиц мегагерц, в зависимости от параметров обрабатываемого образца.
Дело в том, то при высоких частотах происходит вытеснение вихревого тока из нагреваемого самим вихревым током образца, так как магнитное поле этого самого вихревого тока вытесняет породивший себя ток на поверхность.
Это проявляется как скин-эффект, когда максимальная плотность тока оказывается в результате приходящейся на тонкий слой поверхности заготовки, и чем выше частота и ниже удельное электрическое сопротивление разогреваемого материала — тем скин-слой тоньше.
Для меди, например, на частоте 2 МГц скин-слой составляет всего четверть миллиметра! Это значит, что внутренние слои медной заготовки разогреваются не вихревыми токами непосредственно, а путем теплопроводности от тонкого наружного ее слоя. Тем не менее, эффективности технологии достаточно, чтобы получить быстрый разогрев или плавление практически любого электропроводящего материала.
Современные индукционные нагреватели строятся на основе колебательного контура (катушка-индуктор и батарея конденсаторов), питаемого резонансным инвертором на IGBT или MOSFET – транзисторах, позволяющих достичь рабочих частот до 300 кГц. Для более высоких частот применяют электронные лампы, которые позволяют достичь частот в 5 МГц и выше, например для плавки в ювелирном деле требуются довольно высокие частоты, так как размер заготовки очень мал. С целью повышения добротности рабочих контуров, прибегают к одному из двух путей: либо повышают частоту, либо увеличивают индуктивность контура, путем добавления в его конструкцию ферромагнитных вставок.
</index>MEGAVOLTЭлектроника / ПриспособленияДобавлено 40 комментариев
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Что называют индукционной поверхностью?
Индукционной поверхностью называют современный тип плиты. Особенностью панели является то, что конфорки не предназначены для самостоятельного нагрева. Так, благодаря силовому полю разогревается посуда, которая находится на плите. Многие пользователи предпочитают выбирать именно такую технику взамен устаревшим электрическим и газовым плитам.
Особенности конструкции
Специфика работы
Работа индукционной панели значительно отличается от известной большинству людей электроплиты. Как мы уже говорили, силовое поле раскаляет именно посуду, а не конфорки — это приводит к тому, что тепло передается ее внутреннему наполнению. Получается, что в работе не участвует конфорка, что позволяет сэкономить время и тепловую энергию.
Индукция – новое слово в кухонной технике
Мощность индукционной панели
Примерно за 60 минут работы эти плиты (электрические, индукционные) потратят одинаковое количество энергии. Максимальный расход мощности таких панелей доходит до 7 кВт. При этом индукционная поверхность позволяет в несколько раз быстрее разогревать посуду до нужной температуры, а значит, сокращается время приготовления пищи. Так, довести воду до кипения можно примерно за 6 минут. В то же время на электрической плите вода будет разогреваться до кипения около 18 минут.
Преимущества и недостатки индукции
К преимуществам подобной техники относят следующее:
- Уровень КПД индукционных панелей составляет больше 89%, когда у стандартных плит не превышает 65%.
- Простота ухода за поверхностью. К такой плите не прилипают различные пятна, на ней не остаются следы, потому что конструкция не раскаляется.
- Возможность регулировки температурного режима. Панель устроена таким образом, что температура нагрева стремительно изменяется. При этом датчику температуры не препятствует тепловая энергия, которая исходит от конфорок, что значительно облегчает процесс приготовления еды.
- Только на плите такого типа можно установить минимальную температуру нагрева. К примеру, это требуется при необходимости растопить масло, сделать шоколадную глазурь. В то же время при наличии прочих плит хозяйкам приходится использовать метод водяной бани.
- Отсутствие опасности. Поскольку поверхность панели в процессе приготовления пищи остается холодной, сокращается вероятность получить ожог. В то же время электрические конфорки посредине раскаляются больше 520 градусов, а по бокам до 120 градусов. Поскольку индукционная поверхность греется от соприкосновения с посудой, температура посредине едва доходит до 89 градусов, а по бокам до 18 градусов.При использовании варочной панели практически невозможно обжечься
- Не нагревается комната. Многим людям приходилось сталкиваться с такой неприятностью, когда в процессе приготовления пищи в помещении становится невыносимо жарко (в знойное время года это и вовсе опасно для здоровья). Индукционная панель нагревает только посуду, а не воздух.
- Отсутствие запахов гари. При использовании электрической или газовой плиты часто приходится ощущать запах подгоревших продуктов. Индукционная поверхность защищена от такой проблемы.
- Если убрать посуду с плиты, то силовое поле перестает функционировать (значит, прекращается расход электроэнергии). Стоит учитывать, что эти панели подогревают только определенные типы посуды. Поэтому, если вы положите ладонь на конфорку при включенной плите, то магнитное поле не сработает.
Нагрев происходит только при контакте с посудой, которая предназначена для такой плиты
Из недостатков отмечают следующее:
- Стоимость. Конечно, индукционные панели по цене обойдутся в 4-5 раз дороже стандартных электрических вариантов. Несмотря на это, подобная техника позволяет сэкономить электроэнергию, поэтому плита окупает стоимость.
- Бюджетные модели имеют общее нагревательное устройство на несколько конфорок. Это значит, что если использовать их одновременно, то снижается уровень КПД.
- Ученые до сих пор не подтвердили безопасность воздействия силового поля на организм человека. Конечно, люди, которые пользуются плитой несколько лет, не обнаружили проблем. Тем не менее, недуги иногда проявляются не сразу, а через десятилетия. При этом по результатам исследования было выявлено, что воздействие электромагнитного поля на ЦНС человека минимально.
- Требуется только определенная посуда, которая обладает проводимостью, поэтому при покупке техники приходится менять кастрюли, сковороды.
Для индукционной плиты подходит только определенный вид посуды
Цены кухонные индукционные плиты
Кухонные индукционные плиты
Какие бывают плиты?
В продаже имеется большой ассортимент техники для кухни, в том числе и индукционных поверхностей.
Таблица 1. Типы индукционных панелей.
| Вид, иллюстрация | Описание |
|---|---|
| Встраиваемые | Это самые востребованные панели, которые отличаются высокой ценой. Приобрести плиту и духовой шкаф такого типа будет дороже, чем отдельное устройство. Зато прибор не испортит внешний облик кухни, сочетается с различными дизайнерскими решениями. |
| Переносные | |
| Комбинированные | В продаже можно найти универсальные варочные панели, которые предполагают наличие двух газовых конфорок и двух индукционных. Подобные устройства подходят для тех, кто не желает заменять всю посуду ради покупки индукционной плиты. Только этот вариант стоит дороже стандартной индукционной плиты. |
| Без конфорок |
Выбор индукционной панели
Для того, чтобы выбрать подходящую панель необходимо учитывать личные предпочтения.
Первым делом следует разобраться с конфорками, а точнее с их количеством. Если вы не планируете, каждый день готовить блюда на несколько человек, то хватит миниатюрного варианта с двумя конфорками. Какой смысл платить деньги за лишнюю часть варочной поверхности? Если семья состоит более, чем из трех человек, то уже требуется приобретение полноценного прибора с четырьмя конфорками. Приобретение цельной панели без конфорок целесообразно в качестве замены первому варианту, ведь такие поверхности имеют средний размер.
Индукция среднего размера
Форма и внешний облик конструкции — играют немаловажную роль в случае оформления интерьера в одном стиле. Кроме того, необходимо заранее замерить место под установку металлокерамической конструкции. Если отсутствует подходящее место, то лучше присмотреться к переносным моделям.
Следует обращать внимание на энегроэффективность прибора, которая должна быть не ниже класса «А». Иначе устройство будет потреблять больше электроэнергии. Стоимость на оборудование отличается и от количества режимов температуры, поэтому, если вы не планируете готовить кулинарные изыски, то приобретайте панель с минимальным набором режимов. В других случаях лучше не скупиться и приобрести дорогостоящую плиту, которая предполагает более 15 режимов.
Индукционная плита «для холостяка»
Цены кухонные индукционные плиты
Кухонная переносная индукционная плита
Определиться, нужна ли вам функция «бустер». Она имеется не на всех моделях приборов и отвечает за быстрый нагрев посуды. К примеру, это позволяет за считанные минуты довести воду до кипения.
Стоит обдумать, потребуются ли вспомогательные возможности плитки. Современные приборы оснащаются большим количеством дополнительных функций, среди которых автоматическое отключение (при закипании), таймер, размораживание продуктов, запоминание программ. Выбирать панель с такими преимуществами следует только тогда, когда вы действительно собираетесь ими пользоваться, иначе это только лишняя трата средств.
Известные модели варочных панелей
Окончательно разобраться с плюсами и минусами устройства возможно только при детальном изучении характеристик приборов от известных производителей.
Таблица 2. Обзор известных моделей индукционных плит.
| Модель, иллюстрация | Характеристика |
|---|---|
| Сквара Sif 4.8 (профессиональная плита) | Этот производитель выпускает устройства для опытных кулинаров и мастеров приготовления пищи. Преимущество оборудования – быстрый нагрев посуды при минимальном потреблении электроэнергии. На таких приборах удобно устанавливать режим температуры. |
| Электролюкс EKI 54550 | Это отдельное устройство, которое предполагает наличие варочной панели (4 конфорки) и духового шкафа. Дополнительная функция – режим «Гриль». |
| Горение EI 637E21 | Это тоже цельное устройство, которое имеет индукционную поверхность и духовку. Здесь располагается четыре конфорки. |
| Bosch PUE631 | Это модель на четыре конфорки, которая еще имеет другие функции: 9 режимов приготовления пищи, детскую защиту. Тем не менее, модель не предполагает одновременное использование 3-4 конфорок. Иначе значительно снижается интенсивность нагрева. |
Подключение индукционной панели: пошаговая инструкция
Конечно, подключение варочной панели лучше доверять профессиональному мастеру. К тому же, большинство магазинов оказывают эту услугу бесплатно или за небольшую плату. Тем не менее, с этой ответственной задачей можно справиться своими силами, при соблюдении инструкции.
Шаг первый: для начала необходимо найти место, куда будет устанавливаться плита. Следует замерить его со всех сторон, чтобы исключить неровности.
Панель должна находиться на расстоянии от стены не менее чем в 20 миллиметров
Шаг второй: подготовьте шнур. Если это миниатюрное устройство с двумя конфорками, то хватит толщины в 3,5 миллиметра. Для габаритных конструкции нужен кабель толщиной 7 миллиметров. Длина этого шнура будет отличаться в зависимости от расстояния расположения прибора от розетки. Необходимо учитывать, что желтый провод – заземление, голубой – ноль, а коричневый – это фаза.
Часто на другой стороне плиты производитель оставляет подробную схему подсоединения проводов, по которой следует ориентироваться
Узнайте, как подключить варочную панель к электросети самостоятельно, в специальной статье на нашем портале.
Шаг третий: необходимо подсоединить к проводам зажимы, которые имеются в комплектации к оборудованию. Так, следует завершить подключение кабеля к плите, опираясь на заводскую схему.
Затягивать зажимы следует с помощью отвертки
Видео – Подключение индукционной плиты
Узнайте, как подключить газовую плиту и куда обращаться, а также ознакомьтесь с правилами оформления, в специальной статье на нашем портале.
Использование индукционной плиты
Даже у неопытного пользователя управление индукционной поверхностью не вызывает проблем, ведь оно не имеет принципиальных отличий от той же электроплиты. Здесь тоже имеется панель, где отображается режим температуры, который регулируется путем нажатия сенсорных кнопок. Большое значение имеет выбор подходящей посуды, ведь если поставить на плиту не ту кастрюлю, устройство не будет функционировать.
Посуда для индукционной панели
При выборе той или иной посуды для приготовления блюд, необходимо учитывать следующие критерии:
- равномерность донышка;
- высокая проводимость материала;
- диаметр донышка не меньше 13 сантиметров (иначе конфорка не включится).
Сковороды и кастрюли, предназначенные для индукционных поверхностей, делают из стали, а затем покрывают слоем эмали. Кроме того, для таких целей разрешается использовать чугунные кастрюли, а также из нержавейки. На кухонной утвари даже имеется соответствующая маркировка.
Так выглядит маркировка, которая располагается на донышке посуды с обратной стороны
Каждый пользователь сможет самостоятельно определить, подходит ли посуда к плите — для этого необходимо взглянуть на обратную сторону кастрюли или сковородки. Если на дне имеется покрытие из стали, то можете без опасений ставить посуду на индукционную поверхность.
Такие правила выбора кухонной утвари иногда пугают рядовых пользователей, ведь некоторые считают, что если поставить на панель неподходящую посуду, то она придет в негодность. Тем не менее, это всего лишь заблуждение. Устройство остается в рабочем состоянии, но посуда не будет нагреваться из-за отсутствия электромагнитного поля.
Обратите внимание! Посуда производства СССР с выпуклым дном тоже подходит для этих плит, но в процессе приготовления пищи можно услышать характерный стук. Не следует опасаться подобной проблемы, ведь это связано только с формой дна, а для плиты не несет угрозы.
Если у вас нет желания ради плиты менять посуду, то можно обойтись приобретением специального диска-проводника, который укладывают на панель. Стоимость этого диска начинается от 1700 рублей.
Диск проводник для плиты
Как ухаживать за поверхностью?
Ухаживать за такой плитой проще, чем за другими поверхностями, ведь как мы уже говорили, конфорки остаются холодными, а значит, к ним не прилипает жир. Поэтому загрязнения убирают салфеткой и водой без применения агрессивной щелочи.
Обратите внимание! Если вы пролили на поверхность бульон или молоко, то протереть ее можно сразу же, не опасаясь получить ожог.
Поверхностный слой плиты изготовлен из такого же материала, как и в случае с электроплитой, поэтому принципы ухода за приборами не сильно отличаются:
- Не протирайте поверхность жесткими металлическими губками и моющими средствами с абразивными частицами, иначе она быстро исцарапается.
- Рекомендуется приобрести специальную бытовую химию для стеклокерамики. Если средство не удалось найти, то разрешается пользоваться жидкими мылом.
- После каждого мытья необходимо удалять капли воды с поверхности.
Для чистки плиты применяют специальные средства
Видео – Способы чистки поверхности
Подводим итоги
Индукционная варочная панель подходит для тех пользователей, которые привыкли идти в ногу со временем, пробовать новые устройства. Эти современные приборы выглядят эстетично, а также экономят время на приготовление пищи и электроэнергию.
Рекомендуем ознакомиться со статьей на тему — Как выбрать духовой шкаф, где подробно рассмотрены самые популярные и надежные модели.
Содержание статьи:
Индуктивный нагреватель функционирует благодаря взаимодействию генерируемых электромагнитным полем дросселя вихревых токов с металлической поверхностью. Существует несколько схем изготовления индукционного нагревателя своими руками. Самые доступные из них – конструкции из полипропиленовой трубы и сварочного инвертора.
Принцип работы индукционного нагревателя
Основной элемент индукционного нагревателя – спиральная деталь
Когда переменный электрический ток протекает по спирали дросселя, вокруг него формируется электромагнитное поле. При помещении в середину катушки сердечника из металла, обладающего магнитными свойствами, его температура повышается. Это индукционный нагрев – явление, возникающее под действием вихревых токов. Наблюдается оно только при питании дросселя переменным электротоком, обладающим достаточной частотой изменений знака и направления. Когда на индуктивную деталь поступает постоянный ток, изменения температуры сердечника не происходит.
На этом принципе основано функционирование индуктора для нагрева заготовок. Основным компонентом агрегата в большинстве случаев является спиральная конфигурация из металла. В плитах для приготовления пищи в этой роли задействован уплощенный элемент, находящийся на малом расстоянии от варочной панели. В отопительном котле роль индуктора выполняет трубка из стали, наполненная теплоносителем (его функцию выполняет жидкость).
Важными составляющими рассматриваемого агрегата являются генератор переменного тока и нагревательный элемент. Первый применяют для получения питания достаточно высокой частоты из типовой квартирной электросети в 50 Гц. Второй представляет собой конструкцию из металла, способную к поглощению теплоты при нахождении в полевом пространстве. Генератор направляет на индуктор (спиральный элемент) электроток, приведенный к нужным параметрам. При этом через катушку идет поток заряженных частиц, создающий поле. Металл, помещенный в зону его действия, разогревается под действием токов Фуке без прямого соприкосновения с индуктором. Для подогрева воды в таком агрегате необходимо наличие ее контакта с нагревательным элементом. Самым простым примером такой конструкции будет труба из металла, по которой проходит водный поток. В процессе жидкость охлаждает стенки, что продлевает срок службы конструкции.
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:
- 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.
- 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.
Устройство считается почти полностью бесшумным, но на практике это не всегда так. Это касается моделей промышленного производства и установок, спроектированных в домашних условиях.
Варианты самодельных устройств
Сделать обогреватель в домашних условиях можно несколькими способами. Самым доступным вариантом является изготовление устройства из кухонной электрической плиты и полипропиленовой трубы. Сложным в исполнении, но достаточно мощным является инверторный аппарат.
Нагревательный элемент из трубы
Индукционную плиту для сооружения нагревателя необходимо разобрать
Данная разработка предполагает демонтаж спирального индуктора, установленного в электроплите, и размещение на его месте новой конструкции. Для ее изготовления потребуется полипропиленовая трубка длиной 0,5 м и диаметром 4 см, магнитный элемент, 5 текстолитовых стержней, отводы для соединения с сетью отопления. Также понадобится приобрести моток проводника с площадью поперечника 2 мм² с покрытием из стеклоизола (такой кабель часто используют в сварочных трансформаторных устройствах) и металлические мочалки для мытья посуды.
Последовательность действий при изготовлении аппарата:
- В трубку помещают магнит и заполняют ее мочалками (вместо них допустимо применение порубленной проволоки).
- Монтируют отводы, снабженные резьбой.
- Вдоль корпуса наклеивают стерженьки, на которые наматывают провод, покрытый стеклоизолом.
- Разбирают варочную панель и снимают с нее заводской индуктор, исполненный в виде плоской спирали. На его место устанавливают подготовленную конструкцию.
Нагревателем в данном аппарате выступают металлические мочалки, помещенные в переменное поле катушки. При запуске панели в максимальном режиме при параллельном пропускании воды ее получится нагреть на 15-20 °С. Учитывая, что используемые для конструкции плитки обычно имеют мощность не более 2000 Вт, получившийся агрегат пригоден для обогрева жилых помещений площадью до 25 м².
Эффективность устройства можно увеличить, соединив его со сварочным аппаратом, но такая работа сопряжена с рядом трудностей. Во-первых, аппарат потребуется разбирать и искать на схеме места, еще не подвергшиеся выпрямлению. Это связано с тем, что в нем создается постоянный ток, а для функционирования нагревателя требуется переменный. Во-вторых, потребуется использовать более толстую проводку (например, медную диаметром 1,5 мм, покрытую эмалевым составом) и рассчитывать необходимое количество витков. Наконец, необходимо будет внедрить в установку механизм охлаждения.
Сборка индукционного котла
Принцип работы индукционного котла для отопления
Данное решение не предполагает разборки плитки. Вместо этого мастеру будет нужно сварить по ее габаритам бачок котла. Берется профильная трубка из стали толщиной 2 мм и габаритами отверстия 2 на 4 см. Из нее потребуется сделать заготовочные элементы по ширине панели. Трубы свариваются по длине, совмещаясь меньшими сторонами. Кверху и книзу к торцовым частям нужно герметически приварить покрышки из железа. В них проделываются дырочки и устанавливаются патрубки, снабженные резьбой. Также нужно приварить пару уголков, формирующих полочку для печи.
Красить аппарат нужно температуростойким эмалевым составом. После его высыхания и закрепления котел монтируют на стену и врезают в отопительную систему. Варочная панель помещается в гнездышко с уголками и подсоединяется к электрической сети. Затем нужно наполнить установку теплоносителем, провести стравливание воздушных масс и завести нагрев индукторного элемента.
Самодельный нагреватель отличается недостаточной мощностью для обогрева больших жилплощадей. Морозной зимой он сможет отопить две маленькие комнаты. В переходные сезоны, когда температура воздуха на улице держится около нуля, агрегат сможет обслужить большие площади – до 40 м2.
Из сварочного инвертора
При намерении задействовать сварочный аппарат необходимо учитывать, что подсоединять индуктор к его зажимам напрямую строго запрещается. Нарушение этого требования чревато потерей работоспособности всех элементов установки. Чтобы объединить индуктивный нагреватель со сварочным аппаратом, в последнем придется провести ряд сложных манипуляций, требующих опытности мастера и детального понимания устройства агрегата. Первичную обмотку необходимо подключить вслед за преобразователем высокочастотных сигналов инверторного механизма вместо его встроенного индуктивного дросселя. Помимо этого, необходимо провести спайку блока конденсации и демонтировать диодный мостик.
Как сделать мощный индукционный нагреватель
Мощный индукционный нагреватель с блоком питания
Рассмотренные устройства имеют потребляемую мощность в районе 2,5 кВт. Чтобы изготовить аппарат с более высоким показателем (4 кВт), от мастера нужны серьезные знания в области радиоэлектроники. Неопытному радиолюбителю браться за эту работу небезопасно.
Одним из вариантов может быть конструкция из блока питания с двумя парами обмоток, трансформатора, драйверной и управляющей плат. Значение частоты, на которой функционирует агрегат, уступает резонансной. Две катушки служат для снабжения драйверов, одна – для платы управления, и еще одна является силовой. Она питает пусковой релейный механизм, вентилятор и насос охладителя.
Советы по безопасности
Установки этого типа широко применяются не только для отопления помещений, но и для проведения плавильных работ. Основная проблема, связанная с индукционными устройствами домашнего изготовления, связана с отсутствием узлов, обеспечивающих контроль показателей температуры и давления и предохранение от взрыва. Поэтому при эксплуатации таких агрегатов нужно проявлять внимательность и осторожность.
Перед запуском индукционного котла необходимо заполнить систему теплоносителем
Перед запуском котла надлежит проверить наполнение полости теплоносителем. Корпус, выполненный из полимеров, без регулярного охлаждения жидкостью начнет плавиться. Это влечет за собой деформационные изменения и полный выход установки из строя. Также опасность может представлять выпадение накаленного металла из плавящегося корпуса. При таком инциденте потребуется провести замену ряда узлов установки.
К электричеству аппарат подключают через отдельный провод, который ведется от щита. Контакты нужно перекрыть изоляционным материалом. Если в конструкции задействован аппарат для сварки, его инвертор должен быть заземлен. Провод, используемый для этой операции, должен иметь 4-6 мм в поперечнике. Для предотвращения избыточного нагревания установки при отсутствии воды целесообразно вмонтировать во входное отверстие клапан избыточного давления.
Выводы и рекомендации
Браться за самостоятельное изготовление устройства есть резон, если в хозяйстве уже имеется индукционная панель. Затраты на ее приобретение достаточно высоки и сопоставимы с ценой электродного нагревателя. Мощность некоторых таких моделей достигает 10 кВт, в то время как смастерить в домашних условиях установку с показателем выше 2,5 кВт под силу только мастеру с должным уровнем компетентности (как минимум, нужно уметь собирать схему частотного преобразователя). Также перед монтажом необходимо удостовериться в отсутствии щелей и прорех, через которые жидкость из теплогенератора может просочиться наружу: такой инцидент способен вызвать пожар.
Индукционный нагреватель простой конструкции, рассчитанный на обслуживание небольшой площади помещения, несложно смастерить без специальной подготовки. Более мощные и эффективные варианты, например, со сварочным аппаратом или двумя платами, требуют от сборщика компетенций в области радиоэлектроники. Особенности строения этих установок обусловливают необходимость приобретения дополнительных средств контроля для обеспечения безопасности.
Индукционный нагреватель можно устанавливать в квартире, для этого не нужно никаких согласований и связанных с ними расходов и хлопот. Достаточно желания хозяина. Проект подключения требуется только теоретически. Это и стало одной из причин популярности индукционных нагревателей, даже несмотря на приличную стоимость электроэнергии.
Индукционный способ нагрева
Индукционный нагрев — это нагрев переменным электромагнитным полем проводника, помещенного в это поле. В проводнике возникают вихревые токи (токи Фуко), которые и нагревают его. По сути дела — это трансформатор, первичная обмотка — это катушка, называемая индуктором, а вторичная обмотка — это вкладка или короткозамкнутая обмотка. Тепло не подводится к вкладке, а генерируется в ней самой блуждающими токами. Все, окружающее ее, остается холодным, что является определенным преимуществом устройств такого рода.
Тепло во вкладке распределяется неравномерно, а только в поверхностных ее слоях и далее по объему распространяется за счет теплопроводности материала вкладки. Причем с повышением частоты переменного магнитного поля глубина проникновения уменьшается, а интенсивность увеличивается.
Для работы индуктора с частотой большей, чем в сети (50Гц), применяются транзисторные или тиристорные преобразователи частоты. Тиристорные преобразователи позволяют получать частоты до 8 КГц, транзисторные — до 25КГц. Схемы их подключения можно найти легко.
Планируя установку систем отопления в собственном доме или на даче, кроме прочих вариантов на жидком или твердом топливе, необходимо рассмотреть вариант с применением индукционного нагрева котла. С таким отоплением экономить на электроэнергии не удастся, но отсутствуют опасные для здоровья вещества.
Принцип работы индуктора
Основное назначение индуктора — выработка тепловой энергии за счет электрической без использования теплоэлектронагревателей принципиально другим способом.
Типовой индуктор состоит из следующих основных деталей и устройств:
- генератор переменного тока — устройство для изменения сетевой частоты в более высокую, которая транслируется на катушку;
- индуктор — катушка, в которой индуцируется переменное магнитное поле;
- нагревательный элемент — металлический предмет, в котором под воздействием электромагнитного поля возникают вихревые токи, которые и нагревают проводник.
Устройство нагревательного прибора
Основные элементы индукционного нагревателя для отопительной системы.
- Стальная проволока диаметром 5-7 мм.
- Труба из пластика с толстой стенкой. Внутренний диаметр не менее 50 мм и длина подбирается по месту установки.
- Медная эмалированная проволока для катушки. Размеры подбираются в зависимости от мощности устройства.
- Сетка из нержавеющей стали.
- Сварочный инвертор.
Порядок изготовления индукционного котла
Вариант первый
Стальную проволоку порубить на отрезки длиной не более 50 мм. Рубленой проволокой заполнить пластиковую трубу. Торцы заглушить проволочной сеткой для предотвращения высыпания проволоки.
На концах трубы установить переходники от пластиковой трубы к размеру трубы в месте подключения нагревателя.
Медным эмалированным проводом намотать обмотку на корпусе нагревателя (пластиковой трубе). Для этого понадобится порядка 17 метров провода: количество витков — 90, наружный диаметр трубы порядка 60 мм: 3,14 х 60 х90 = 17 (метров). Длину уточните дополнительно, когда будет точно известен наружный диаметр трубы.
Пластиковую трубку, а теперь уже индукционный котел, врезать в трубопровод в вертикальном положении.
При проверке работоспособности индукционного нагревателя убедитесь, что в котле присутствует теплоноситель. В противном случае корпус (пластиковая труба) расплавится очень быстро.
Подключить котел к инвертору, необходимо заполнить систему теплоносителем и можно включать.
Вариант второй
Конструкция индукционного нагревателя из сварочного инвертора по этому варианту более сложна, требует определенных навыков и умений работать своими руками, однако, она более эффективна. Принцип тот же — индукционный нагрев теплоносителя.
Для начала нужно изготовить сам индукционный нагреватель — котел. Для этого понадобятся две трубки разного диаметра, которые вставляются одна в другую с зазором между ними порядка 20 мм. Длина трубок от 150 до 500 мм, в зависимости от предполагаемой мощности индукционного нагревателя. Нужно вырезать два кольца соответственно зазору между трубками и приварить их герметично по торцам. Получилась емкость тороидальной формы.
Остается вварить в наружную стенку входную (нижнюю) трубку по касательной к корпусу и верхнюю (выходную) трубку параллельно входной на противоположной стороне тороида. Размер трубок — по размеру труб отопительной системы. Расположение входного и выходного патрубков по касательной, обеспечит циркуляцию теплоносителя по всему объему котла без образования застойных зон.
Второй шаг — создание обмотки. Эмалированный медный провод нужно наматывать вертикально, пропуская его внутрь и поднимая наверх по внешнему контуру корпуса. И так 30-40 витков, образуя тороидальную катушку. В таком варианте нагреваться будет одновременно вся поверхность котла, таким образом, значительно повышая его производительность и эффективность.
Изготовить наружный корпус обогревателя из непроводящих материалов, использовав, например, пластиковую трубу большого диаметра или банальное пластиковое ведро, если будет достаточно его высоты. Диаметр наружного корпуса должен обеспечивать выход патрубков котла сбоку. Обеспечить соблюдение правил электробезопасности по всей схеме подключения.
Корпус котла отделить от наружного корпуса теплоизолятором, можно использовать как сыпучий термоизоляционный материал (керамзит), так и плиточный (изовер, минплита и тому подобное). Этим предотвращаются потери тепла в атмосферу от конвекции.
Остается заполнить систему своим теплоносителем и подсоединить индукционный нагреватель из сварочного инвертора.
Такой котел совершенно не требует вмешательства и может работать 25 и более лет без ремонта, поскольку в конструкции отсутствуют движущиеся детали, а в схеме подключения предусмотрено использование автоматического управления.
Вариант третий
Это, наоборот, самый простой вариант обогрева жилища, выполняемый своими руками. На вертикальной части трубы системы отопления нужно выбрать прямой участок длиной не менее метра и очистить его от краски наждачной шкуркой. Затем этот участок трубы изолировать 2-3 слоями электротехнической ткани или плотной стеклоткани. После этого эмалированным медным проводом намотать индукционную катушку. Тщательно изолировать всю схему подключения.
Остается только подключить сварочный инвертор и наслаждаться теплом в своем жилище.
Обратите внимание на несколько моментов.
- Нежелательно устанавливать такой обогреватель в жилых комнатах, где чаще всего находятся люди. Дело в том, что электромагнитное поле распространяется не только внутри катушки, но и в окружающем пространстве. Чтобы убедиться в этом, достаточно воспользоваться обыкновенным магнитом. Нужно взять его в руку и подойти к катушке (котлу). Магнит начнет ощутимо вибрировать и тем сильнее, чем ближе катушка. Поэтому лучше использовать котел в нежилой части дома или квартиры.
- Устанавливая катушку на трубе, убедитесь, что на этом участке системы отопления теплоноситель естественным образом течет вверх, чтобы не создавать противотока, иначе система вообще не будет работать.
Можно предложить много вариантов применения индукционного нагрева в жилище. Например, в системе горячего водоснабжения можно вообще отказаться от подачи горячей воды, подогревая ее на выходах из каждого крана. Однако, это тема для отдельного рассмотрения.
Несколько слов о безопасности при использовании индукционных нагревателей со сварочным инвертором:
- для обеспечения электробезопасности необходимо тщательно изолировать токопроводящие элементы конструкций по всей схеме подключения;
- индукционный нагреватель рекомендуется только для закрытых систем отопления, в которых циркуляция обеспечивается водяным насосом;
- рекомендуется размещать индукционную систему на расстоянии не менее 30 см от стен и мебели и в 80 сантиметрах от пола или потолка;
- чтобы обезопасить работу системы нужно оснастить систему манометром, аварийным клапаном и устройством автоматического регулирования.
- установить устройство для стравливания воздуха из системы отопления во избежание образования воздушных пробок.
КПД индукционных котлов и нагревателей близка к 100%, при этом нужно учитывать, что потери электроэнергии в сварочных инверторах и проводке, так или иначе, возвращаются к потребителю в виде тепла.
Прежде чем приступать к изготовлению индукционной системы, посмотрите технические данные промышленных образцов. Это поможет определиться с исходными данными самодельной системы.
Желаем успехов в творчестве и труде на самого себя!
Используемые источники:
- http://electricalschool.info/main/electrotehnolog/2008-kak-ustroen-i-rabotaet-indukcionnyy-nagrevatel.html
- https://usamodelkina.ru/14682-prostoj-no-moschnyj-indukcionnyj-nagrevatel.html
- https://remont-book.com/chto-takoe-indukcionnaya-plita/
- https://strojdvor.ru/otoplenie/princip-raboty-indukcionnogo-nagrevatelya/
- https://kotel.guru/kotly/elektricheskie/kak-izgotovit-indukcionnyy-nagrevatel-svoimi-rukami.html
