Індукційний нагрівач своїми руками: саморобний вихровий прилад

1. Принцип роботи індукційного нагрівача
2. Переваги та недоліки приладу
3. Кроки виготовлення саморобки
4. Кілька слів про безпеку
5. Висновки і корисне відео по темі

Наши партнеры ArtmMisto

Індукційні опалювальні котли - це прилади, які відрізняються дуже високим ККД. Вони дозволяють помітно знизити витрати на електроенергію в порівнянні з традиційними приладами, обладнаними Тенамі.

Моделі промислового виробництва недешеві. Однак зробити індукційний нагрівач своїми руками зможе будь-який домашній майстер, що володіє нехитрим набором інструментів. Йому на допомогу ми пропонуємо докладний опис принципу дії і збірки ефективного обігрівача.

Принцип роботи індукційного нагрівача

Індукційний нагрів неможливий без використання трьох основних елементів:

• індуктора;
• генератора;
• нагрівального елементу.

Індуктор являє собою котушку, зазвичай виконану з мідного дроту, з її допомогою генерують магнітне поле. Генератор змінного струму використовують для отримання високочастотного потоку зі стандартного потоку домашньої електромережі з частотою 50 Гц.

Як нагрівальний елемент застосовується металевий предмет, здатний поглинати теплову енергію під впливом магнітного поля. Якщо правильно поєднати ці елементи, можна отримати високопродуктивний прилад, який прекрасно підходить для підігріву рідкого теплоносія і.

За допомогою генератора електричний струм з необхідними характеристиками подається на індуктор, тобто на мідну котушку. При проходженні через неї потік заряджених частинок формують магнітне поле.

Принцип дії індукційних нагрівачів заснований на виникненні електрострумів всередині провідників, що з'являються під впливом магнітних полів

Особливість поля полягає в тому, що воно має здатність на високих частотах змінювати напрямок електромагнітних хвиль. Якщо в це поле помістити який-небудь металевий предмет, він почне нагріватися без безпосереднього контакту з індуктором під впливом створених вихрових струмів.

Високочастотний електричний струм, що надходить від інвертора до індукційної котушці, створює магнітне поле з постійно змінюються вектором магнітних хвиль. Поміщений в це поле метал швидко розігрівається

Відсутність контакту дозволяє зробити втрати енергії при переході з одного виду в інший нікчемними, чим і пояснюється підвищений ККД індукційних котлів.

Щоб підігріти воду для опалювального контуру, досить забезпечити її контакт з металевим нагрівачем. Часто як нагрівальний елемент використовують металеву трубу, через яку просто пропускають потік води. Вода попутно охолоджує нагрівач, що значно збільшує термін його служби.

Електромагніт індукційного приладу отримують шляхом намотування дроту навколо сердечника з феромагніти. Отримана в результаті котушка індукції розігрівається і передає тепло нагрівається тілу або протікає поруч теплоносія через теплообмінник

Переваги та недоліки приладу

"Плюсів" у вихрового індукційного нагрівача безліч. Це проста для самостійного виготовлення схема, підвищена надійність, високий ККД, відносно низькі витрати на електроенергію, тривалий термін експлуатації, мала ймовірність виникнення поломок і т.п.

Продуктивність приладу може бути значною, агрегати цього типу успішно використовуються в металургійній промисловості. За швидкістю нагріву теплоносія пристрої цього типу впевнено конкурують з традиційними електричними котлами, температура води в системі швидко досягає необхідного рівня.

Під час функціонування індукційного котла нагрівач злегка вібрує. Ця вібрація струшує зі стінок металевої труби вапняний осад і інші можливі забруднення, тому в очищенні такий прилад потребує вкрай рідко. Звичайно, опалювальну систему слід захистити від цих забруднень за допомогою механічного фільтра.

Індукційна котушка нагріває метал (трубу або шматки дроту), поміщені усередині неї, за допомогою високочастотних вихрових струмів, контакт не обов'язковий

Постійний контакт з водою зводить до мінімуму і ймовірність перегорання нагрівача, що є досить частою проблемою для традиційних котлів з ТЕНами. Незважаючи на вібрацію, котел працює виключно тихо, додаткова шумоізоляція в місці установки приладу не знадобиться.

Ще індукційні котли хороші тим, що вони практично ніколи не протікають, якщо тільки монтаж системи виконаний правильно. Це дуже цінна якість для, так як виключає або значно скорочує вірогідність виникнення небезпечних ситуацій.

Відсутність протікання обумовлено безконтактним способом передачі теплової енергії нагрівача. Теплоносій за допомогою описаної вище технології можна розігріти мало не до пароподібного стану.

Це забезпечує достатню теплову конвекцію, щоб стимулювати ефективне переміщення теплоносія по трубах. У більшості випадків опалювальну систему не доведеться обладнати циркуляційним насосом, хоча все залежить від особливостей і схеми конкретної системи опалення.

Іноді необхідний. Встановити прилад відносно нескладно. Хоча для цього знадобляться деякі навички монтажу електроприладів і опалювальних труб. Але є у цього зручного і надійного приладу ряд недоліків, з якими також слід рахуватися.

Наприклад, котел гріє не тільки теплоносій, а й все навколишнє його робочий простір. Потрібно виділити для такого агрегату окреме приміщення і видалити з нього всі сторонні предмети. Для людини тривале перебування в безпосередній близькості від працюючого котла також може бути небезпечним.

Для роботи індукційним нагрівачів необхідний електрострум. Як саморобки, так і обладнання заводського виготовлення підключають до побутової мережі змінного струму

Для роботи приладу необхідна електроенергія. У місцевостях, де вільний доступ до цього блага цивілізації відсутня, індукційний котел буде марний. Та й там, де спостерігаються часті перебої з електрикою, він продемонструє невисоку ефективність. При необережному поводженні з приладом може статися вибух.

Якщо перегріти теплоносій, він перетвориться в пар. В результаті тиск в системі різко зросте, чого труби просто не витримають, їх розірве. Тому для нормальної роботи системи прилад слід забезпечити як мінімум манометром, а ще краще - пристроєм аварійного відключення, терморегулятором і т.п.

Все це може помітно підвищити вартість саморобного індукційного котла. Хоча прилад і вважається практично безшумним, це не завжди так. Деякі моделі в силу різних причин можуть все ж видавати деякі шуми. Для пристрою, виконаного самостійно, ймовірність такого результату зростає.

У конструкції як заводських, так і саморобних індукційних нагрівачів практично немає зношуються компонентів. Вони довго служать і бездоганно працюють

Кроки виготовлення саморобки

Зробити такий пристрій самостійно не так вже й складно. Для цього знадобиться:

1. Виготовити нагрівальний елемент.
2. Зробити котушку індуктора з мідного дроту.
3. Взяти готовий генератор змінного струму.
4. Приєднати нагрівач з котушкою до системи опалення.
5. Підключити котушку до генератора.
6. Підвести електроживлення до системи.
7. Зробити пробний запуск, щоб перевірити роботу агрегату.

У промислових моделях в якості нагрівача використовується металева труба з товстими стінками, але забезпечити достатню потужність саморобного пристрою, щоб розігріти такий елемент, дуже складно і великого сенсу не має. Індукційна котушка здатна розігріти будь-який метал, тому нагрівач можна модифікувати.

Промислові моделі індукційних котлів забезпечені нагрівальним елементом, зробленим з товстої металевої труби. У домашніх умовах скопіювати такий агрегат важко

В якості корпусу для індукційного нагрівача з зварювального інвертора використовують відрізок пластикової труби. Він повинен бути трохи більше в діаметрі, ніж труби опалення. Довжина труби для нагрівача може становити приблизно один метр, внутрішній діаметр можна варіювати в межах 50-80 мм.

Для підключення нагрівача до системи слід встановити перехідники в нижній і верхній частині корпусу. Нижню частину труби потрібно закрити гратами, потім всередину корпусу кладуть наповнювач, що складається з невеликих частинок металу. Отримати наповнювач можна, приклад, з дроту, прутка, вузької металевої труби і т.п.

Довжину відрізків можна варіювати довільно. Найчастіше для цього використовують сталевий дріт діаметром 6-8 мм, яку просто нарізають невеликими шматочками. Деякі майстри рекомендують нарізати її довгими прутами, приблизно по 90 см, тобто майже по довжині нагрівача.

Для корпусу нагрівального елементу індукційного котла, який виготовили своїми руками, знадобиться широка, близько 50 мм в діаметрі, пластикова труба

Чим вище магнітне опір стали, з якої виготовлена ​​дріт, тим краще вона буде нагріватися. Залежно від розмірів цих шматочків підбирається і захисна сітка, яку монтують внизу корпусу. Наповнювач засипають або укладають в трубу до самого верху. Після цього верхню частину також закривають сіткою.

Схема дозволяє скласти уявлення про те, як підключати індукційну спіраль до нагрівача котла і до зварювального апарата

Таким чином, саморобний нагрівач для індукційного котла виглядає як товста пластикова труба, набита шматочками металу і закрита з двох сторін сіткою. Зверху і знизу нагрівач має перехідники для підключення до опалювального контуру. Полімерна труба для нагрівача повинна мати досить товсті стінки.

Крім того, будь-який пластик для цих цілей не підійде, матеріал повинен переносити вплив досить сильного нагріву і при цьому не виділяти в атмосферу або в теплоносій ніяких небезпечних речовин. Тепер слід виготовити індукційну грати. Для цього беруть мідний дріт і намотують її прямо на корпус нагрівача.

У деяких моделях саморобних індукційних нагрівачів замість пластикової труби використовують вузьку мідну трубку. Це не кращий варіант, оскільки правильно згорнути такий елемент в спіраль буде непросто

Чим більше витків дроту, тим краще. Вважається, що у індукційної котушки має бути не менше 90 витків. Індуктор намотують на трубу дуже щільно, між витками не повинно бути ніякого зазору.

Для обмотки підійде мідний ізольований провід на 1-1,5 мм. Більш товстий кабель тут не потрібен, оскільки він і роботи по обмотці утруднить, складніше буде розташувати витки впритул.

Ця схема допоможе правильно підключити котушку індуктора до інверторному зварювального апарата, якщо зробити це неправильно, котушка перетвориться в електромагніт (+)

Наявність зазорів може привести до виникнення шуму через вібрації, якої супроводжується робота такого агрегату. Згодом така ситуація може призвести до руйнування ізоляції, що викличе межвитковое замикання.

Зверху і знизу крім перехідників слід встановити запірні крани. Вони потрібні, щоб забезпечити можливість при необхідності перекрити воду в системі опалення.

При установці нагрівача слід пам'ятати, що його нижній кінець повинен бути спрямований до обратке, труби, призначеної для збору охололого теплоносія в. Найпростіший спосіб обзавестися генератором змінного поля - взяти інвертор від зварювального апарату.

Контакти індукційної котушки приєднують до полюсів інвертора. Як тільки до агрегату підведуть електроживлення і включать його в мережу, саморобний індукційний котел почне працювати.

Для виготовлення такого пристрою підійде навіть недорогий зварювальний апарат, наприклад, модель китайського виробництва, яка дозволяє регулювати силу струму, починаючи з рівня в 10 А. Біля перехідника на подачі слід встановити датчик терморегулятора. Підключення зварювального інвертора виконується через цей терморегулятор.

На виходах необхідно поставити випрямні діоди. Для цього доведеться розкрити корпус зварювального апарата і припаяти до виходу провідники, потім приєднати їх до діодів. Якщо виконати підключення без діодів, безпосередньо, то на обмотку надійде струм з випрямленою напругою, і котушка буде працювати як електромагніт, а не як індуктор.

Для створення індукційної спіралі рекомендується використовувати мідний дріт перетином 1,5 мм в надійної ізолюючої оболонці, потрібно зробити близько 90 витків

У деяких сучасних зварювальних апаратах є датчик дотику, який запускає роботу в момент, коли електрод стосується робочої поверхні. Цей момент необхідно врахувати, щоб датчик або спрацьовував в потрібний момент, або не впливав на роботу саморобного котла.

Якщо з переробкою зварювального апарату у недосвідченого майстра виникають проблеми, йому краще звернутися за професійною консультацією.

Для виготовлення індукційного котла своїми руками можна взяти будь-який зварювальний апарат з відповідними характеристиками. При необхідності прилад можна буде знову використовувати для зварювальних робіт

Якщо все зроблено правильно, зварювальний апарат в майбутньому можна використовувати за прямим призначенням. Потрібно буде отпаять провідники з діодами і зробити зворотний збірку. Під впливом високочастотного змінного струму індукційна котушка створить магнітне поле.

Метал, що знаходиться всередині полімерного корпусу почне нагріватися і передавати тепло воді, яка циркулює по опалювального контуру. На розігрів теплоносія пристрою знадобиться всього кілька хвилин.

Місце для індукційного нагрівача слід правильно вибрати. Агрегат повинен розташовуватися на 800 мм нижче рівня стелі, а від стін і предметів меблів його має відокремлювати мінімум 300 мм.

Кілька слів про безпеку

Саморобні індукційні котли зазвичай не забезпечені системами контролю і захисту, що робить їх небезпечними. Тому перед включенням агрегату необхідно переконатися, що порожнину корпусу заповнена рідким теплоносієм.

Якщо полімерний корпус нагрівача буде піддаватися постійному нагріванню без омивання теплоносієм, він просто розплавиться, іноді це призводить не тільки до деформації нагрівача, а й до його повного пошкодження.

Агрегати цього типу часто використовують для розжарювання і плавки металів. Високі температури, одержувані від індукційного нагрівача, вимагають уважного ставлення до питань безпеки

Небезпечним може бути і випадання розпеченого металевого наповнювача з розплавився корпусу. В цьому випадку доведеться майже повністю демонтувати пристрій і зробити для нього новий нагрівальний елемент.

Підключення до електроживлення слід виконувати за окремим кабелем, проведеним від щитка. Зрозуміло, необхідно ретельно закрити ізоляцією всі контакти. Інвертор зварювального апарату також необхідно заземлити, це важливий момент для забезпечення безпеки.

При цьому знадобиться кабель перетином не менше чотирьох міліметрів. Деякі фахівці рекомендують віддати перевагу шестімілліметровой кабелю. Щоб запобігти перегріву саморобного індукційного нагрівача через відсутність в системі води, рекомендується встановити на вході в нагрівач клапан надлишкового тиску.

Індукційний нагрівальний прилад займає відносно небагато місця, але його потрібно розмістити на певній відстані від стелі, стін, меблів і т.п.

Саморобний пристрій цього типу, що не забезпечене спеціальними засобами захисту, це потенційно небезпечний об'єкт, який вимагає постійного контролю. Тому варто витратити трохи більше грошей, але придбати необхідні пристрої.

При цьому не завадить оцінити витрати, можливо, покупка готового індукційного котла обійдеться не набагато дорожче. Промислові пристрої зазвичай забезпечені всією необхідною захистом.

Особливості та покрокова технологія виготовлення ще одного варіанту саморобного індукційного котла для системи опалення.

Висновки і корисне відео по темі

Ролик # 1. Огляд принципів індукційного нагріву:

Ролик # 2. Цікавий варіант виготовлення індукційного нагрівача:

Для установки індукційного нагрівача не потрібно отримувати дозвіл контролюючих органів, промислові моделі таких пристроїв цілком безпечні, вони підходять і для приватного будинку, і для звичайної квартири. Але власникам саморобних агрегатів не слід забувати про техніку безпеки.

Коментуйте, будь ласка, запропонований нами до ознайомлення матеріал. Задавайте питання по цікавим або неясним моментам. Можливо, у вас є власний досвід у спорудженні або в установці індукційного котла? Розповісти і розмістити унікальні фото ви можете в блоці для коментарів, розташованому нижче.