Индукционный нагреватель из сварочного инвертора: как сделать своими руками, схемы и процесс установки

Описание самодельного индукционного нагревателя

Быстро набирает популярность отопительное оборудование, работающее по индукционному принципу. Это связано с практически бесшумной работой, эффективным обогревом окружающего пространства и повышенной безопасностью по сравнению с топливными системами.

Индукционные нагреватели от сварочного инвертора бывают разные

высокая эффективность и простая внутренняя структура.

Устройство самоделки

Самодельное устройство состоит из следующих частей:

1. Нагревательный элемент. Он используется в виде трубки из металла или полимерных материалов, которая скрыта в индукторном компоненте и содержит охлаждающую жидкость.
2. Генератор (переменный генератор ТВЧ). Устройство необходимо для повышения частот бытовой сети. Это делает их выше стандарта 50 Гц.
3. Индуктор. Это цилиндрическая катушка из проволоки, которая генерирует электромагнитное поле.

Сфера применения

Принцип индукции широко используется в таких сферах деятельности человека:

1. Металлургия. По технологии выплавляются металлические заготовки.
2. Дома. Обогреватели используются для приготовления пищи, нагрева воды или отопления частных домов.
3. В определенных отраслях. Метод используется при эксплуатации индукционных печей с быстрым нагревом.

Принцип работы индукционного нагревателя для металла

Индуктор представляет собой катушку из медной проволоки, которая индуцирует магнитное поле. С помощью динамо-машины из базового тока бытовой электрической сети вырабатывается ток высокой частоты частотой 50 Гц.

Роль нагревателя играет металлический элемент, поглощающий тепло. При правильном сочетании таких компонентов получается эффективное устройство, с помощью которого можно нагреть жидкое вещество и обогреть помещение.

Принцип работы обогревателя.

Генератор подает на катушку (индуктор) электрический ток с подходящими параметрами. Когда через деталь проходит поток заряженных частиц, возникает магнитное поле.

Индукционные нагреватели работают по принципу образования электрических токов в проводниках. Магнитное поле может изменить направление электромагнитных волн. При взаимодействии с металлическими изделиями мгновенно нагревает их без контакта с индуктором. Этому способствуют вихревые токи.

Промышленная сфера

С его помощью плавят металлы, получают некоторые виды сплавов, которые затем применяют в широком спектре работ. За счет образования сплавов осуществляется производство металлической проволоки.

Различные модификации индукционного нагревателя используются для автосервиса, с целью термической обработки запчастей к автозапчастям. Собственно, с этой же целью технология используется в медицине, медицинское оборудование, мебель и техника подвергаются термообработке.

Частная

Реже, по сравнению с другими отраслями, этот тип нагревателя используется в ювелирном деле для производства украшений. В большом количестве жилых домов установлены отопительные котлы, работающие на базе индукционного нагревателя

Плюсы технологии

Применяется в широком спектре отраслей, благодаря низкой себестоимости (в зависимости от типа и модификации) и высокому КПД. Он в основном используется в производстве сплавов, где можно получить сверхчистые сплавы с помощью индукционного нагревателя.

Экологически чистая технология, которая никоим образом не загрязняет окружающую среду, а также дешева в производстве.

На самом деле он возможен в виде любой формы, что позволяет равномерно распределять тепло по всей площади, исключая локальные перегревания.

На самом деле, если сравнивать эту технологию с аналогичными, недостатков у нее нет. Кроме одного: он заключается в необходимости соединения индуктора и заготовки. Если этого не сделать, нагрев в большинстве случаев будет недостаточным.

Действительно ли можно сэкономить на индукционном нагреве

Популярность использования техники в быту обусловлена ​​хорошим энергосбережением. При установке индукционных плит на кухне хозяину не нужно включать вентиляцию, ведь прилегающая территория практически не отапливается. Поверхность нагрева не требует сложной очистки, так как выполнена из стекла.

За счет повышенной скорости нагрева сокращается продолжительность работы системы, что также позволяет экономить электроэнергию.

Преимущества самодельного устройства

У обогревателей есть несколько важных преимуществ. К ним относятся следующие пункты:

1. На поверхности прибора не появляется накипь, так как при образовании вихревых токов возникают вибрации. Эта функция исключает дополнительные затраты на очистку котлов.
2. Теплогенератор отличается максимальной плотностью, хоть и сделан вручную. Вероятность протечек в котлах исключена, так как теплоноситель нагревается внутри трубы, а тепловая энергия передается через электромагнитное поле. Разъемные соединения в состав системы не входят.
3. Нагреватель не нуждается в ремонте или обслуживании, так как представляет собой медную трубу. Для сравнения, спираль нагревательного элемента часто перегорает и требует замены.
4. При работе инверторного оборудования чрезмерный шум отсутствует. При этом устройство создает вибрации, но их частота настолько мала, что они практически не ощущаются.
5. Установка и обслуживание системы не сопровождаются большими затратами. Это позволяет соорудить отопительный агрегат дома без особых сложностей и финансовых вложений.

Недостатки нагревателя

Помимо положительных качеств, индукционные нагреватели имеют и недостатки. При его размещении на небольшом расстоянии от оборудования можно получить ожоги, так как он нагревает не только теплоноситель, но и окружающее помещение. По сравнению с газовыми котлами индукционные системы дороже в эксплуатации.

Среди недостатков – риск детонации из-за перегрева охлаждающей жидкости.

Проблема устраняется установкой датчика давления.

Что потребуется для изготовления своими руками

Для предстоящей установки ТЭНа от преобразовательного механизма нужно подготовить:

1. Тело будущего существа. Он изготовлен из полимерной трубки диаметром 50 мм, которая устойчива к нагреву.
2. Нагревательный элемент. В качестве этой детали можно использовать проволоку из нержавеющего материала.
3. Держатель для нарезки резьбы. Это металлическая сетка с небольшим сечением ячеек.
4. Индуктивный компонент. Подойдет медная проволока.
5. Система подачи жидкости. Для этих целей используется циркуляционный насос.

Кроме того, нужно подготовить терморегулятор и элементы для подключения к контуру отопления, к которым относятся шаровые краны и переходники.

Схемы для изготовления нагревателя

Имеются готовые чертежи по монтажу отопительного оборудования. В зависимости от технических параметров и назначения устройства они бывают разными.

Классическая схема нагрева работает по принципу «двойного полумоста», который оснащен 4 силовыми транзисторами и изолированным затвором. Для управления транзисторами используется микросхема IR2153.

Схема индукционного нагревателя.

Инструкция по изготовлению индукционного нагревателя

Для выполнения переделки сварочного оборудования в индукционную печь необходимо подготовить расходные материалы и инструменты. Также важно подготовить чертежи и следовать инструкции по сборке.

Простое изделие на основе сварочного инвертора

Чтобы сделать простой, но эффективный обогреватель, можно использовать сварочный преобразователь. Процесс производства достаточно прост:

1. Во-первых, нужно взять толстостенную полимерную трубу.
2. С конца трубы стоит установить провода и 2 вентиля, а внутрь насыпать куски стальной проволоки небольшого диаметра и размера (5 мм).
3. Прикрепите верхний клапан.
4. Протяните 90 витков медного провода, чтобы собрать индуктор.

В качестве генератора используется сварочный аппарат, а роль нагревателя играет труба с проволокой. Машина настроена на переменный ток повышенной частоты.

Для корректной работы системы осталось подключить медный провод к положительному значению сварки и оценить работоспособность конструкции.

В процессе нагревания излучается магнитное поле и проволока нагревается вихревыми токами. Это приводит к закипанию жидкости.

Читайте также: Импульсный блок питания: что это такое, принцип работы, схема, назначение

Экспериментальная модель нагревателя мощностью 1600 Вт

Для монтажа экспериментального оборудования мощностью 1,6 кВт потребуется подготовить металлическую трубу с толстыми стенками. Поскольку змеевик может без особых проблем нагревать любой материал, нагреватель можно усовершенствовать.

Корпус можно сделать из пластиковой трубы, которая имеет больший диаметр, чем элемент в системе отопления. Оптимальная длина изделия 1 м, а внутренняя часть 50-80 мм.

Для подключения обогревателя к оборудованию необходимо прикрепить переходники сверху и снизу корпуса. Нижняя часть закрывается решеткой, а затем внутрь короба помещается наполнитель из мелких частиц металла.

Длину сегментов можно регулировать индивидуально без особых ограничений. При этом, чем выше показатель магнитного сопротивления стали, тем быстрее будет осуществляться нагрев.

Для намотки подходит медный провод с изоляцией сечением 1-1,5 мм. Использование более толстого провода не оправдано, так как это усложнит плотное расположение витков.

Печь для нагрева металла

В связи с повышенной пожарной безопасностью индукционный метод применяется в металлургии. Собрать нагреватель для обработки металлических заготовок можно из подручных средств. Для предстоящей работы необходимо подготовить:

1. 12 вольтовая батарея.
2. Медный обмоточный провод.
3. Пленочные конденсаторы.
4. Транзисторы и диоды.
5. Блок питания звонит от персонального компьютера.

Индукционная печь из сварочного конвертера.

Последующая сборка осуществляется по следующей инструкции:

1. Транзисторы установлены на радиаторах охлаждения. Во время использования устройство сильно нагревается, поэтому радиаторы лучше подготовить большие.
2. Сделан дроссель. Для сборки используется медный провод и кольца питания ПК. Важно следить за тем, чтобы расстояние между витками оставалось одинаковым на каждом сегменте.
3. Конденсаторная батарея собрана. Емкость аккумулятора должна быть 4,7 мкФ.
4. Делается обмотка. Диаметр медной проволоки должен быть 2 мм. Потребуется 8 оборотов, чтобы разместить все заготовки во внутреннем пространстве.

Последним шагом является подключение аккумулятора. Сила тока регулируется при производстве печи. Для этого достаточно изменить количество витков.

Если вы планируете использовать оборудование часто и интенсивно, лучше подготовить блок питания повышенной мощности.

Кроме того, следует предусмотреть отвод тепла и систему вентиляции, так как во время работы печь сильно нагревается.

Нагреватель для воды

Использование такого устройства в частном доме позволит организовать бесперебойную подачу горячей воды или отопления помещений. Система потребляет много электроэнергии, но имеет простую схему сборки и не требует сложностей в обслуживании. Предстоящий сбор начинается с подготовки:

1. Сварочный преобразователь.
2. Теплоизолятор (подойдет керамзит).
3. Медные и стальные провода.
4. Кусок пластиковой трубы с толстыми стенками.
5. Трубы разного диаметра.

На первом этапе начинается производство котла. Его можно соорудить из 2-х труб разного сечения, которые вставляются друг в друга с зазором 20-25 мм.

Затем концы колец свариваются и подключаются к общей системе отопления. Выходные и входные трубы должны быть приварены к наружной стене.

Затем делается обмотка, точно повторяющая форму котла. Всего должно быть выполнено 35-40 витков, с равным расстоянием между витками.

На заключительном этапе монтируется защитный кожух, выполненный из диэлектрического материала, и осуществляется подключение инверторного блока и теплоносителя.

Правильно собранная конструкция может прослужить 20-25 лет без ремонта и замены расходных материалов.

Особенности эксплуатации самоделки

При успешной установке индукционного агрегата необходимо научиться правильно им пользоваться. Любая система опасна тем, что не умеет автоматически регулировать интенсивность нагрева теплоносителя. Проблема решена за счет некоторых доработок, которые сводятся к установке и подключению дополнительных механизмов.

Индукционная катушка

Рабочая катушка состоит из проволоки диаметром 3,3 мм. Его рекомендуется делать из медной трубы, в которую можно интегрировать примитивный контур охлаждения.Во время работы змеевик подвергается интенсивному нагреву. Поэтому собирать его необходимо из материалов, устойчивых к температурным воздействиям.

Индукционная катушка должна быть изготовлена ​​из материалов, устойчивых к температурным воздействиям.

Модуль резонансного конденсатора

Чтобы собрать резонансный конденсатор, напоминающий маленькую батарейку, нужно использовать 23 маленьких конденсатора. Емкость детали составит 2,3 мкФ. Допускаются конденсаторы емкостью 100 нФ.

Эти типы не предназначены для контура индукционного нагревателя, но они хорошо справляются со своей задачей.

Установка индукционного нагревателя

Для исключения перегрева индукционного нагревателя и деформации пластиковой трубы необходимо приобрести термостат и подключить его к системе аварийного отключения.

Специалисты используют для таких целей термостаты с реле и датчиками. Такие элементы способны отключать контур при нагреве теплоносителя до нужной температуры.

Безопасность устройства

Для повышения безопасности самодельного обогревателя необходимо выполнять следующие требования:

1. Устроить качественное утепление. Все проводники и соединения должны быть тщательно изолированы, чтобы исключить риск поражения электрическим током.
2. Правильный выбор системы отопления Индукционные системы не подходят для использования с оборудованием, использующим принцип естественной циркуляции воды. Для этих систем требуется водяной насос.
3. Выберите подходящее место для устройства. Агрегат должен находиться на расстоянии не менее 40 см от стен и предметов интерьера, а также на расстоянии 80 см от потолка или пола.
4. Установите регулирующие клапаны и манометры. Эти функции безопасности защитят оборудование от скачков давления. Кроме того, должна быть предусмотрена система вентиляции.

Нюансы

1. При попытках нагрева и закалки металлов температура внутри индукционной катушки может быть значительной и достигать 100 градусов Цельсия. Этот эффект нагрева можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для обогрева дома.
2. Рассмотренная выше схема нагрева (рис. 3) при максимальной нагрузке способна излучать внутри катушки магнитную энергию, равную 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объема воды, и конструкция индукционной катушки с высокой эффект потребует изготовления схемы, где нужно будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости является использование нескольких вышеописанных устройств, расположенных последовательно. При этом спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве теплообменника используется трубка из нержавеющей стали диаметром 20 мм. Несколько индукционных катушек «натянуты» на трубу так, чтобы теплообменник находился посередине катушки и не соприкасался с изгибами. При одновременном включении 4-х таких агрегатов мощность нагрева составит около 2 кВт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при малой циркуляции воды, до значений, позволяющих использовать данную конструкцию в ГВС к маленькому дому.
5. Если такой нагревательный элемент подключить к хорошо изолированному баку, размещенному над нагревателем, то получится котельная система, где нагрев жидкости осуществляется внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься, а более холодная жидкость будет забираться его место.
6. Если площадь дома значительна, количество индукционных катушек можно увеличить до 10 штук.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать, отключая или включая змеевики. Чем больше секций включено одновременно, тем больше мощность нагревателя, работающего таким образом.
8. Для работы такого модуля нужен мощный блок питания. При наличии инверторного сварочного аппарата постоянного тока из него можно изготовить преобразователь напряжения требуемой мощности.
9. Благодаря тому, что система работает на постоянном токе, не превышающем 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное предусмотреть в цепи питания генератора блок предохранителей, который в случае короткого замыкания отключит систему и, таким образом, устранит возможность возгорания.
10. Можно таким образом организовать «бесплатное» отопление дома при условии установки аккумуляторов для питания индукционных агрегатов, которые будут заряжаться от солнечной и ветровой энергии.
11. Батареи следует объединять в секции по 2, соединенные последовательно. В результате напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла с большой мощностью. Кроме того, последовательное соединение уменьшит ток в цепи и увеличит срок службы батареи.