Індукційний нагрівач своїми руками схема та етапи складання

Електрична енергія обходиться сьогодні досить дорого, проте опалювальне обладнання, що працює на цьому ресурсі, не втрачає популярності.

Це тим, що електроопалення є найбільш зручним способом обігріти житло.

Особливу цікавість користувачів викликають прилади, що працюють на принципі електромагнітної індукції.

Головним чином тому, що такий пристрій можна легко зібрати самостійно. У цій статті ми поговоримо про особливості цих агрегатів, вивчимо їх сильні та слабкі сторони, а також навчимося робити індукційний нагрівач своїми руками.

Принцип роботи

Робота всіх електронагрівачів, як звичайних, так і індукційних, заснована на тому самому принципі: при пропусканні електричного струму через якийсь провідник останній почне нагріватися.

Кількість тепла, що виділяється за одиницю часу, залежить від сили струму і величини опору даного провідника - чим більше ці показники, тим сильніше буде грітися матеріал.

Все питання в тому, як викликати протікання електроструму? Можна підключити провідник безпосередньо до джерела електричної енергії, що ми і робимо, встромляючи в розетку шнур від електрочайника, масляного обігрівача або, наприклад, бойлера. Але можна застосувати й інший спосіб: як виявилося, перебіг електроструму можна спровокувати впливом на провідник змінного (саме змінного!) магнітного поля. Це явище, відкрите 1831-го року М. Фарадеєм, отримало назву електромагнітної індукції.

Тут є одна хитрість: магнітне поле може бути і постійним, але тоді положення провідника, що знаходиться в ньому, потрібно постійно змінювати. При цьомубуде змінюватися кількість силових ліній, що проходять через провідник, та їх направлення щодо нього.Найпростіше провідник у полі обертати, що й робиться в сучасних електрогенераторах.

Принцип електромагнітної індукції

Але можна змінювати параметри самого поля. З постійним магнітом такий фокус, звичайно, не пройде, а от із електромагнітом – цілком. Робота електромагніту, хто забув, заснована на зворотному ефекті: змінний струм, що протікає через провідник, генерує навколо нього магнітне поле, параметри якого (полярність і напруженість) залежать від напрямку струму та його величини. Для більш відчутного ефекту провід можна укласти як котушки.

Таким чином, змінюючи параметри електроструму в електромагніті, ми будемо змінювати всі параметри магнітного поля, що наводиться ним, аж до зміни розташування полюсів на протилежне.

І тоді це магнітне поле, що дійсно є змінним, наводитиме електрострум у будь-якому струмопровідному матеріалі, розташованому в його межах. І матеріал при цьому, зрозуміло, нагріватиметься. На цьому й ґрунтується принцип роботи сучасних індукційних нагрівачів.

Індукційна піч - функціональний пристрій. Її можна придбати в магазині, але цікавіше та дешевше виготовити її своїми руками. За цим посиланням https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/pechi/indukcionnaya-svoimi-rukami.html ви знайдете схему складання приладу і дізнаєтеся про особливості експлуатації печі.

Індукційний генератор тепла в системі опалення

У індукційних водонагрівачів, що застосовуються в опалювальних контурах, є як загальні для всіх електронагрівачів переваги, так і притаманні тільки їм. Почнемо з першої групи:

1. За зручністю використання електронагрівачівипереджають навіть газове обладнання, оскільки обходяться без розпалу. До того ж вони набагато безпечніші: власнику можна не побоюватися витоку палива або продуктів його згоряння.
2. Електрообладнанню не потрібні димохід та обслуговування у вигляді видалення нагару та кіптяви.
3. ККД електронагрівача не залежить від його потужності. Його можна встановити на мінімум, і при цьому ККД агрегату залишиться на рівні 99%, у той час як ККД газового або твердопаливного котла в таких умовах виявиться значно нижчим за паспортний.
4. За наявності електричного теплогенератора система опалення може працювати в низькотемпературному режимі, що дуже актуально в періоди міжсезоння. У разі застосування газового або твердопаливного котла падіння температури «обратки» нижче 50 градусів не допускається, тому що при цьому на теплообміннику утворюється конденсат (при використанні твердого палива містить кислоту).
5. Ну і останнє: при використанні електрообігріву можна обійтися без рідинного теплоносія, щоправда, до індукційних нагрівачів це не стосується.

Простий індукційний нагрівач

Перейдемо до переваг безпосередньо «індукційників»:

1. Площа контакту теплоносія з гарячою поверхнею в індукційних нагрівачах у тисячі разів більша, ніж у приладах із трубчастими електронагрівачами. Тому середовище прогрівається набагато швидше.
2. Всі елементи «індукційника» монтуються лише зовні, без урізок. Відповідно, і протікання повністю виключаються.
3. Оскільки нагрівання здійснюється безконтактним способом, нагрівач індукційного типу може працювати з будь-яким теплоносієм, включаючи всі види антифризів (для ТЕНового електрокотла знадобивсяб спеціальний). Вода може містити порівняно велику кількість солей жорсткості – змінне магнітне поле перешкоджає утворенню накипу на стінках теплообмінника.

На будь-яку діжку меду, як відомо, знайдеться своя ложка дьогтю. Тут без цього теж не обійшлося: мало того, що сама по собі електроенергія коштує досить дорого, то ще й індукційні нагрівачі відносяться до найдорожчого типу електроопалювального обладнання.

Індукційний нагрівач своїми руками – схема конструкції

Простота конструкції - одна з переваг індукційного нагрівача. Усередині круглого екранованого корпусу розташована котушка, мовою фізиків іменована індуктором. Вона підключається до джерела змінного струму. Усередині котушки розташований відрізок сталевої труби, що закінчується двома патрубками. Останні дозволяють підключити нагрівач до системи опалення.

Таким чином, після під'єднання через трубу слідуватиме теплоносій, при цьому вона буде нагріватися під впливом змінного поля, що генерується котушкою. Від контакту з трубою, відповідно, грітиметься і теплоносій.

Схема індукційного нагрівача

У деяких моделях індукційних нагрівачів котушка приєднується безпосередньо до електромережі, внаслідок чого створюване нею магнітне поле змінює полярність із частотою 50 Гц. Але існує і більш продуктивна схема підключення. Вона відрізняється від щойно описаної наявністю перетворювача, що збільшує частоту коливання струму, що подається на котушку, з 50 Гц до декількох десятків кілогерц. Такий перетворювач називають інвертором. Він складається з трьох модулів:

1. Випрямляч, що є звичайним діодним мостом.
2. Власне,інвертор. Головні герої – пара т.зв. ключових транзисторів, які можуть швидко перемикатися.
3. Схема управління, що «диригує» ключовими транзисторами.

Неважко помітити, що процеси, що відбуваються всередині нагрівача, дуже подібні з роботою понижуючого трансформатора, тільки в даному випадку вторинна обмотка є короткозамкнутою і розташовується всередині первинної.

Інша відмінність полягає в тому, що у разі трансформатора нагрівання є побічним ефектом, який намагаються запобігти (наприклад, набирають магнітопровід з окремих ізольованих пластин).

Як зробити індукційний нагрівач самому?

Найпростіший індукційний нагрівач своїми руками робиться так:

1. На один кінець відрізка товстостінної поліпропіленової труби необхідно наварити муфту, попередньо закріпивши на торці труби капронову сітку.
2. Перевернувши трубу сіткою донизу, необхідно заповнити її рубаним нержавіючим дротом діаметром 5 – 7 мм (довжина обрізків – близько 5 см).
3. Вільний кінець труби також потрібно закрити за допомогою муфти та сітки. Завдяки цьому сталева засипка, що відіграє роль сердечника, буде утримуватися всередині.
4. З зовнішнього боку в кожну муфту вварюється перехідник на потрібний діаметр (відповідає діаметру контуру опалення.).
5. На трубу слід намотати 90 витків мідного дроту.
6. Котушку, що вийшла, потрібно підключити до інвертора від найдешевшого зварювального апарату, розрахований на струм зварювання до 20А і оснащений функцією його плавного налаштування.
7. Залишається приєднати нагрівач до системи опалення, заповнити її теплоносієм і подати струм на котушку.

Для зручності обслуговування на вході та виходіз нагрівача можна встановити кульові крани – це дасть можливість демонтувати пристрій без дренування контуру опалення.

Щоб уникнути розриву системи через перегрівання теплоносія, з одного боку до нагрівача через трійник слід приєднати запобіжний клапан.

За наявності 3-фазної мережі нагрівач можна вдосконалити, встановивши замість однієї котушки три.

Корисні поради щодо безпеки

Декілька рекомендацій допоможуть уникнути аварійних ситуацій:

1. Індукційні нагрівачі допускається застосовувати лише у системах із примусовою циркуляцією. Тепло виробляється досить інтенсивно, тому при природній циркуляції, тим більше з урахуванням значного гідравлічного опору осердя з рубаного дроту, можливий перегрів теплоносія.
2. Не слід нехтувати запобіжним клапаном. Він повинен бути змонтований або на нагрівачі, як було зазначено вище, або в іншому місці системи. Очевидно, що при виході циркуляційного насоса з перегріву теплоносія уникнути не вдасться, а при відсутності запобіжного клапана таке явище призведе до розриву системи.
3. Підключати нагрівач слід через ПЗВ. Бажано також дообладнати систему опалення термостатом.

Часто умільці поміщають саморобний індукційний нагрівач у металевий утеплений корпус. У такому разі він має бути заземлений.

Через відсутність у саморобного «індукційника» повноцінного екранування його слід розміщувати не ближче 80 см від стелі або підлоги. Відстань між приладом та стіною має становити не менше 30 см.

Пам'ятайте, що змінне електромагнітне поле існує не тільки всередині котушки, а й зовні, тому воно може нагріватибудь-які металеві предмети, що знаходяться поруч. Наприклад, застібки або гудзики на одязі користувача.

Технологія індукційного нагрівання знайшла широке застосування у промисловості і почала проникати у побутову сферу. Індукційні котли опалення приваблюють своєю економічністю та простотою конструкції. Читайте про пристрій і дивіться приклади саморобних конструкцій.

Про види чавунних опалювальних печей та варіанти їх встановлення ви дізнаєтесь у цьому матеріалі.

---