Индуктивный нагреватель своими руками

Принцип индукционного нагрева металла достаточно прост. Катушка создает высокочастотное магнитное поле, а металлические предметы в катушке наводят вихревые токи, нагревающие эти предметы. Гистерезисные потери также способствуют нагреву металла.

Даже для такой маленькой катушки нужен ток около 100А, поэтому параллельно катушке идет резонансная емкость, компенсирующая ее индуктивный характер. Контур «катушка — конденсатор» должен работать на своей резонансной частоте. Ток возбуждения намного меньше, чем ток протекающий через катушку.

Блок питания представляет собой простой полумост на MOSFET-транзисторах, управляемый микросхемой IR2153. MOSFET-транзисторы установлены на небольшом радиаторе. Резонанс рабочей частоты настраивается потенциометром. Работа в резонансе обозначается свечением неоновой лампой. Частоту можно регулировать в диапазоне примерно от 20 до 200 кГц.

Простой индукционный нагреватель своими руками - схема 1

Для питания IR2153 требует вспомогательный источник питания напряжением 12-15 В. Поскольку выходной драйвер не может быть подключен напрямую, то был добавлен соответствующий дроссель. Обмотка дросселя содержит около 20 витков провода 1,5 мм, намотанного на ферритовом сердечнике 8х10 мм. Мощность регулируется изменением воздушного зазора.

Схема индукционного нагрева питается напрямую от сети. В схеме применен двухполупериодный выпрямитель напряжение без фильтрующего электролитического конденсатора. Последовательно цепи подключена лампа накаливания, чтобы ограничить ток и сохранить схему в случае неисправности, перегрузки или плохой настройки.

Рабочая катушка индукционного нагревателя должна быть из очень прочной медной проволокой или лучше медной трубкой и иметь около 12 — 30 витков намотанных на каркасе диаметром 3 — 10 см.

Из-за большого тока емкость резонансного конденсатора собрана в виде батареи параллельно подключенных конденсаторов (не менее 6 шт.). В нашем случае катушка имеет 26 витков и емкость конденсатора 6 х 330н (250В). Резонансная частота составила около 29 кГц.

индукционный нагреватель своими руками

Предупреждение! Схема индукционного нагрева электрически подключена к сети и находится под опасным для жизни напряжением! Используйте потенциометр с пластиковым валом. Высокочастотное электромагнитное поле может быть вредным и может повредить электронные устройства и носители информации. Цепь вызывает значительные электромагнитные помехи. Это может привести к поражению электрическим током, ожогам или возгоранию. Все, что вы делаете на свой страх и риск. Мы не несем ответственности за любой ваш вред.

Схема №2

В данной схеме дроссель содержит 14 витков, намотанных четырьмя проводами диаметром 1 мм на ферритовом сердечнике 12 x 39 мм. Лампа мощностью около 1000 Вт подключена последовательно, чтобы ограничить ток и сохранить схему в случае неисправности, перегрузки или плохой настройки.

Индукционный нагреватель своими руками

Рабочая катушка изготовлена из проволоки диаметром 2мм. Катушка светится красным цветом после длительной работы. Лучше использовать медную трубку, позволяющую организовать водяное охлаждение. Катушка имеет 11 витков на оправе диаметром 23 мм и высотой 30 мм.

Простой индукционный нагреватель своими руками схема 2

Из-за большого тока емкость конденсатора резонансного контура состоит из множества конденсаторов, включенных параллельно (в данном случае использовано 37 шт с общей емкость 8,6 мкФ). Резонансная частота составляет 44кГц.

Индукционный нагреватель – что это такое, устройство, принцип действия

В основе работы индукционного нагревателя лежит катушка/намотка из проводника и принцип электромагнитной индукции. При прохождении через него высокочастотного тока возникает магнитное поле, под действием которого происходит разогрев помещенных в него предметов или теплоносителя.

Состоит такой прибор из 3-х главных компонентов:

  1. Токогенератор. Отвечает за преобразование обычного тока бытовой сети в высокочастотный.
  2. Индуктор-катушка. Образует магнитный поток высокой частоты. Изготавливается из медного проводника.
  3. Нагреваемый предмет. Располагается внутри индуктора. Это либо рабочая деталь, либо труба, с циркулирующем теплоносителем.

Отмечу, что до того момента, когда появилась возможность доступным способом получать ток высокой частоты, рассматриваемый метод разогрева имел малую эффективность и почти не применялся.

Простейший индукционный нагреватель

Простейший индукционный нагреватель нетрудно собрать своими руками
Источник pinimg.com

Ситуация изменилась, когда стали выпускать генераторы, способные производить ток высокой частоты. Так как для нагрева магнитным полем требуется электричество именно с такими характеристиками.

Принцип действия устройства сводится к следующему алгоритму:

  • Стандартный ток из бытовой сети, проходя через генератор, становится высокочастотным.
  • Поступая на обмотку, он создает замкнутый вихревой электромагнитный поток.
  • Помещенный внутрь катушки предмет разогревается без контакта – под влиянием вихревых токов.

Простейший индукционный нагреватель для разогрева предметов, например, болтов, несложно изготовить своими руками. Как вариант можно сделать водонагреватель. Тогда в катушку потребуется поместить теплообменник с циркулирующей водой.

Обратите внимание!

Когда прибор подключен в сеть, нельзя допускать касание разогреваемым предметом катушки индуктивности. Иначе произойдет межвитковое замыкание и перегорание электросхемы.

Плюсы и минусы

Выделю следующий ряд преимуществ самодельного индукционного нагревателя:

  • Доступность самостоятельной сборки.
  • Высокий КПД.
  • Бесшумность в работе.

Устройство и принцип действия индукционного водонагревателя

Устройство и принцип действия индукционного водонагревателя
Источник termanik.ru

  • Экологичность – отсутствие вредного влияния на окружающую среду.
  • Безопасность, особенно в сравнении с газовым оборудованием.
  • Автономность работы.
  • Минимальные требования к обслуживанию.
  • Надежность и долговечность.
  • Применимость к различным предметам и средам.

Если же говорить о конкретном применении устройства, например, в водонагревателе, то можно отметить такой ряд положительных особенностей:

  • Оптимальная скорость нагрева теплоносителя – по крайней мере, сопоставимая с традиционными электрокотлами. Благодаря этому индукционный водонагреватель нисколько не уступает по качеству моделям других типов.
  • Минимальная вибрация установки. Это свойство рассматривается положительно, так как снижает образование солевых наростов внутри труб и теплообменника.
  • Надежная защита от перегрева. Постоянный отвод тепла обеспечивает эффективную защиту от перегрева. Чего нет у моделей с ТЭН.
  • Отсутствие вероятности утечки при условии грамотного монтажа системы. Объясняется это, прежде всего, способом нагрева – без непосредственного контакта нагревателя с теплоносителем.

Поток воды нагревается от стенок металлической трубы, помещенной в индуктор

Поток воды нагревается от стенок металлической трубы, помещенной в индуктор
Источник vinteplo.com

  • Возможность монтажа системы без насоса. Так как активная циркуляция обеспечивается быстрым разогревом.

У самодельного индукционного водонагревателя есть также недостатки:

  1. Необходимость выделения отдельного места. Так как прибор греет не только тепловой контур, но и все предметы, попадающие в поле влияния.
  2. Вредность нахождения вблизи оборудования для человека и животных.
  3. Зависимость от наличия электроэнергии. Для эффективной работы требуется стабильное электроснабжение.
  4. Необходимость оснащения системы профессиональной группой безопасности. Так как вода в трубах при интенсивном нагреве может быстро превратиться в пар, что приведет к разрыву контура.

Все эти факторы следует учитывать при самостоятельном изготовлении водонагревателя-индуктора. Иначе эксплуатация прибора станет не только не эффективной и затратной, но и опасной.

На заметку!

В составе индукционного нагревателя отсутствуют узлы, подверженные износу. Поэтому они имеют практически неограниченный рабочий ресурс.

vseovannoi.ru

Схема простейшего индукционного водонагревателя
Источник vseovannoi.ru

Простой индукционный нагреватель

Этот нагреватель позволяет нагревать бесконтактным способом небольшие металлические предметы до красна за короткое время.
Схема представляет из себя автогенератор на двух полевых транзисторах и колебательного контура C1 L2.

L2 является нагревательным индуктором. Мотается толстым медным проводом около 10 витков. Я мотал проводом диаметром 2,5мм на оправке 35мм. Конденсатор C1 пленочный, имеет емкость около 1мкф, на напряжение не менее 250в. Очень важно что бы этот конденсатор имел низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), для таких целей используют конденсаторы MKPH SH, но не везде их можно найти. ESR можно уменьшить путем подключения нескольких конденсаторов параллельно, например 10шт емкостью 0,1мкф, если поставить один обычный на 1мкф, то он будет сильно греться, может взорваться.
Транзисторы VT1-VT2 можно использовать IRFZ44, IRF3205, 50n06 и другие похожими характеристиками. Диоды VD3-VD3 быстродействующие, например her102, fr102 и тд.
Дроссели L1-L3 мотаются на желто белых кольцах, стоят в компьютерных блоках питания, диаметром 25-30мм, количество витков 20-40, диаметр провода более 1мм.
Немного осциллограмм:

Это на индукторе, при питании 11 вольт имеем амплитуду почти 70 вольт

И немного фото работы. Сразу скажу что на красоту монтажа я не нацеливался, собрано абы как, но работает и это главное))

Питал я его от автомобильного ЗУ, максимальный ток 10А, с таким питальником этот нагреватель конечно игрушка, но мощность можно увеличить))

Монтаж и наладка генератора

Схема нагревателя выполнена на двухсторонней плате с металлизацией отверстий и представлена на рисунке. Все радиоэлементы монтируются в один слой, их сборку лучше начинать с самых мелких элементов, таких как резисторы R1, R2, R5, затем диоды D1, D2, D3 и D4. Транзисторы Т1 и Т2 следует припаять таким образом, чтобы их можно было прикрутить к радиатору. Дроссели L1 и L2 лучше всего припаять в самом конце. Их предварительная пайка может затруднить прикручивание транзисторов к радиатору.

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Катушка изготовлена из медной трубки диаметром около 6 мм, намотанной на сердечник диаметром около 50 мм. Намотайте 6 или 7 витков, оставив прямые выводы для монтажа в клеммах генератора и возможного соединения труб с охлаждающей жидкостью. Пример катушки нагревателя показан на рисунке.

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Для изготовления катушки с семью витками, намотанными на сердечник диаметром 50 мм, используют трубку длиной около 150 см. На фото показан способ подключения катушки к плате генератора.

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Нагреватель питается напряжением в диапазоне 12…48 В. Испытания проводились также и при питании 55 В, но схема уже перегревалась. В связи с большим током, до 30…40 А, для запуска индукционного нагревателя металлов следует использовать трансформатор мощностью около 1 кВт и вторичным напряжением 9…40 В переменного тока, в зависимости от выбранного рабочего напряжения устройства. Переменное вторичное напряжение трансформатора следует выпрямить мостом с током около 50 А и сгладить конденсатором емкостью около 10 мФ. Схема несложного выпрямителя показана на рисунке, а его прототип на фото.

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Вот пример работы нагревателя. В зависимости от типа нагреваемого металла можно достичь температуры даже выше 1000°С.

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Схема не нагревает немагнитные металлы, например, алюминий. Для плавки алюминия следует использовать тигель с металлическим сердечником.

Индукционный нагрев

Данное устройство было собрано только для демонстрационных целей, оценить воздействие на людей и окружающую среду пока не удалось.
Устройство представляет из себя , высокочастотный преобразователь напряжения, который был использован для индукционного нагрева.
Задающий генератор может быть любым, частота генератора подбирается 20-100кГц, можно использовать как однотактные, так и двухтактные преобразователи напряжения. Хочу сразу предупредить, что устройство достаточно капризное, настройка у меня отняла немало времени, хотя этого времени хватило для разгадки всех «тайн» схемы. кййййй�%
Генератор желательно помощнее , как показала практика, со слабым генератором схема может вообще не заработать. В качестве задающего генератора можно использовать ШИМ контроллер на UC3845. На этой микросхеме можно собрать отличный однотакт с приличной мощностью и нужно частоты, поскольку рабочая частота микросхемы (до 1мГц) вполне подходит для наших целей. Nemo6083.jpgТрансформаторов в нашей схеме два. Первый трансформатор нужен для «раскачки» более мощных транзисторов. Этот трансформатор мотается на кольце со внутренним диаметром 15мм (от 10 до 40мм). Первичная обмотка содержит 16 витков. Мотается сразу двумя жилами провода 0,5мм. Вторичных обмоток две, они полностью идентичны и содержат по 25 витков провода 0,4-0,7мм. Мотать нужно одновременно две обмотки (для максимальной схожести). Для этого берем провод 0,5мм и мотаем сразу двумя жилами. Nemo6148.jpg Nemo6149.jpg Nemo6184.jpgПосле намотки первого трансформатора приступаем ко второму. Этот трансформатор намотан на ферритовом кольце от электронного трансформатора на 150 ватт. Общий диаметр кольца 35мм. Первичная обмотка мотается сразу 3-я жилами провода 0,5см каждая жила. Вторичная обмотка (шина) мотается 10-ю жилами провода 0,5мм и содержит всего 2 витка. Nemo6151.jpg Nemo6153.jpgТрансформатор имеет также одну независимую обмотку, к которой подключен светодиод (через ограничитель в 100 Ом). Этот светодиод будет уведомлять о правильной работе схемы, он покажет наличие генерации напряжение на втором трансформаторе.
Индуктор состоит из 5 витков одножильного алюминиевого (желательно медного) провода с диаметром 3,5мм. Провод мотается на батарейку типа АА, внутренний диаметр индуктора 10-12мм. Nemo6160.jpg Nemo6158.jpgИндуктор подключается к обмотке через конденсатор с емкостью 1,5 мкФ. Если под рукой нет такого конденсатора, то можно использовать блок из нескольких конденсаторов, суммарная емкость которых будет 1,3-1,6мкФ. Конденсаторы можно использовать с напряжением 63-630 вольт. Nemo6185.jpgТранзисторы в в моем случае использованы отечественные КТ819, но с успехом можно заменить к примеру на КТ805 или другие аналогичные. Теплоотвод транзисторам нужен обязательно, поскольку перегрев будет довольно сильный.
Базовые резисторы с мощностью 0,25 ватт, можно вообще 0,125 ставить. Nemo6183.jpg Nemo6182.jpgИсточником питания может служить любой стабилизированный БП ( в моем случае аккумулятор от бесперебойника с емкостью 7 А) с напряжением 9-14 вольт. Данный нагреватель может нагревать буквально все металлы, но в основном предназначен для плавки железа.

Настройка

Что делать , если схема не работает , или работает, но не так , как должна?

1) Если схема вообще отказывается работать, то меняем местами выводы обмоток базы транзисторов,. Сначала меняем местами начало-конец обмотки одного из транзисторов, если не помогло, то возвращаем на место и пробуем тоже самое с обмоткой другого транзистора.
2) Если схема работает, но потребление очень малое, то нужно смотреть в сторону генератора, возможно он слишком слабый.
3) Если генератор работает, но на втором трансформаторе нет генерации, то причин две — неправильная фазировка базовых обмоток или испорченные транзисторы.
4) Если схема работает нормально, но металлический предмет не нагревается, то скорее всего генератор работает на более низких или высоких частотах. Nemo6190.jpg Nemo6187.jpg

Nemo6186.jpgПеред запуском устройства тщательно проверяйте монтаж именно из-за неправильного монтажа , бывают основные проблемы с работой устройства. Пару слов о генераторе. ГЕН.JPGБыли опробованы несколько схем задающей части , но как всегда выручила старая и добрая схема на одноканальном ШИМ контроллере UC3845. Преобразователь работает на частотах 45-50кГц, мощность более 50 ватт. Транзистор IRF3205 может быть заменен на любой полевой с током более 40 Ампер обязательно на теплоотводе.

Индукционный нагреватель для плавки и закалки металла своими руками

Добрый день. Ну и хватит о добром. Начитавшись и насмотревшись на всем известный индукционный генератор по схеме ZVC драйвера, решил сделать нечто похожее для закалки небольших металлических предметов, в гаражную автомастерскую и для плавки свинца на грузила. Схема стандартная, обычный высокочастотный мультивибратор, который повторили уже сотни человек.

Стандартный вариант генератора

Усиленный вариант схемы

Но видно мне войти в их число не судьба…

Были куплены все необходимые детали – новые полевые транзисторы, новые фаст диоды и стабилитроны. Всё перед пайкой было испытано на транзистор-тестере, в том числе для определения правильной цоколёвки.

Была собрана шикарная катушка из чистой меди диаметром 5 мм. Но работать сей девайс упорно отказывался.

Подозрение пало на дросселя, которые большинство радиолюбителей рекомендует мотать на желтых порошковых кольцах от БП АТХ.

Добыча искомых и установка также оказалась безрезультативной – индукционный нагреватель металлов как не работал раньше, так и не собирался работать дальше. Подключение различных вариантов катушек совместно с конденсаторами разной емкости картину не изменили – «открывает рыба рот, но не слышно что поёт», то есть транзисторы открываются, ток тянут, а генерации не происходит…

В конце концов всё это изрядно надоело, многодневные танцы с бубном закончились, и пришлось с поклоном идти к китайцам на ихний Алиэкспресс, заказывать за 7 долларов готовый модуль генератора.

Спустя 2 недели эта штука была доставлена курьером прямо на дом и после подключения к компьютерному блоку питания на 12 В успешно заработала.

Причём она работала и от 5-ти вольт, и с маленькой штатной катушкой, и с большой самодельной, в общем генерировала мощное электромагнитное поле во всех позах (с теми же деталями и схемой). Раскаляет 3 мм штырь до красна за 20 секунд. С железкой 6 мм возится несколько минут, при этом жутко греется само (в основном транзисторы и катушка).

Создание усложненных приборов

Сделать нагревательную установку ТВЧ своими руками сложнее, но это подвластно радиолюбителям, ведь для ее сбора потребуется схема мультивибратора. Принцип работы аналогичен — вихревые токи, возникающие из взаимодействия металлического наполнителя в центре катушки и ее собственного высокомагнитного поля, нагревают поверхность.

Конструирование ТВЧ-установок

Поскольку даже небольшого размера катушки вырабатывают ток около 100 А, вместе с ними потребуется подключить резонирующую емкость для уравновешивания индукционной тяги. Существует 2 вида рабочих схем для нагревательной ТВЧ в 12 В:

  • целенаправленная электрическая;
  • подключенная к питанию сети.

Индукционный обогреватель

  • целенаправленная электрическая;
  • подключенная к питанию сети.

В первом случае мини ТВЧ-установку можно собрать за час. Даже при отсутствии сети в 220 В можно использовать такой генератор где угодно, но при наличии автомобильных аккумуляторов как источников питания. Конечно, она недостаточно мощная, чтобы плавить металл, но способна нагреться до высоких температур, необходимых для мелкой работы, например, нагрев ножей и отверток до синего цвета. Для ее создания необходимо приобрести:

  • полевые транзисторы BUZ11, IRFP460, IRFP240;
  • автомобильный аккумулятор от 70 А/ч;
  • высоковольтные конденсаторы.

Ток источника питания 11 А в процессе нагревания снижается до 6 А из-за сопротивления металла, но необходимость в толстых проводах, выдерживающих ток 11−12 А, сохраняется, чтобы избежать их перегрева.

Индуктор своими руками схема

Вторая схема для индукционной установки нагрева в пластиковом корпусе более сложная, на основе драйвера IR2153, но по ней удобнее выстроить резонанс по регулятору в 100к. Управлять схемой необходимо через адаптер сети с напряжением от 12 В. Силовую часть можно подвести напрямую к основной сети в 220 В, используя диодный мост. Частота резонанса получается 30 кГц. Потребуются следующие элементы:

  • ферритовый сердечник 10 мм и дроссель 20 витков;
  • медная трубка в качестве катушки ТВЧ в 25 витков на оправку 5−8 см;
  • конденсаторы 250 V.

Вихревые нагреватели

Более мощную установку, способную греть болты до желтого цвета, можно собрать по простой схеме. Но при работе выделение тепла будет довольно большим, поэтому рекомендуется устанавливать радиаторы на транзисторы. Также потребуется дроссель, позаимствовать который можно из блока питания любого компьютера, и следующие вспомогательные материалы:

Индукционный нагреватель воды своими руками

  • стальной ферромагнитный провод;
  • медная проволока в 1,5 мм;
  • полевые транзисторы и диоды под обратное напряжение от 500 В;
  • стабилитроны мощностью 2−3 Вт с расчетом на 15 В;
  • простые резисторы.

В зависимости от желаемого результата, намотка провода на медную основу составляет от 10 до 30 витков. Далее идет сборка схемы и подготовка катушки-основы нагревателя примерно из 7 витков медной проволоки в 1,5 мм. Она подключается к схеме, а затем к электричеству.

Как сделать индукционный нагреватель своими руками

Умельцы, знакомые со сваркой и управлением трехфазным трансформатором, способны еще больше повысить КПД устройства при одновременном снижении веса и размера. Для этого нужно сварить основания двух труб, которые послужат как сердечником, так и нагревателем, а в корпус после обмотки вварить два патрубка для осуществления подвода и отвода теплоносителя.

Мастера рекомендуют обязательно сделать для этой конструкции изоляцию во избежание утечки тока и тепла. Это также позволит уменьшить шум во время работы.

Общие советы

Ориентируясь на схемы, можно достаточно быстро собрать индукторы различной мощности для нагрева воды, металлов, обогрева дома, гаража и автосервиса. Необходимо помнить и о правилах безопасности для эффективной службы нагревателей такого типа, ведь утечка теплоносителя из самодельного устройства может закончиться пожаром.

Есть определенные условия организации работы:

 твч своими руками

  • расстояние между индукционным котлом, стенами, электроприборами должно быть не меньше 40 см, а от пола и потолка лучше отступить 1 м;
  • с помощью манометра и устройства по сбросу воздуха обеспечивается система безопасности за выходным патрубком;
  • пользоваться устройствами желательно в закрытых контурах с принудительной циркуляцией теплоносителя;
  • возможно применение в пластиковых трубопроводах.

Самостоятельная сборка индукционных генераторов обойдется недорого, но и не бесплатно, ведь нужны комплектующие достаточно хорошего качества. Если у человека нет специальных знаний и опыта в радиотехнике и сварке, то не стоит самостоятельно собирать обогреватель для большой площади, ведь мощность нагрева не превысит 2,5 кВт.

Однако самостоятельная сборка индуктора может рассматриваться как самообразование и повышение квалификации хозяина дома на практике. Можно начать с небольших приборов по простым схемам, а поскольку принцип действия в более сложных устройствах тот же, только добавляются дополнительные элементы и преобразователи частоты, то и освоить его поэтапно будет легко и вполне бюджетно.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий