Индукционный нагреватель своими руками из сварочного инвертора

Home » Как сделать индукционный котел отопления своими руками —

Принцип работы индукционного котла

Нагрев теплоносителя производится за счет использования явления электромагнитной индукции. На катушку из толстого проводника подается переменный высокочастотный электрический ток. Внутри и вокруг нее создается электромагнитное поле.

Внутри располагается стержень из материала, который магнитится. Вихревые токи, воздействуя на стержень, разгоняют молекулы внутри него, за счет чего он очень быстро нагревается.

Принцип работы индукционного котла

Вокруг стержня циркулирует жидкий теплоноситель, забирая избыточное тепло, и доставляет его в радиаторы по всему помещению. Движение теплоносителя в контуре отопления может происходить естественным образом за счет конвекции. В больших системах дополнительно ставится система циркуляционных насосов, которая обеспечивает движение воды внутри батарей.

Понимая принцип работы устройства, можно придумать, как сделать самому подобный аппарат. Рассмотрим один из самых легких способов.

Описание самодельного индукционного нагревателя

Нагревательное оборудование, которое работает по принципу индукции, стремительно набирает популярность. Это обусловлено практически бесшумной работой, эффективным обогревом окружающего пространства и повышенной безопасностью в сравнении с топливными системами.

Индукционные нагреватели из сварочного инвертора отличаются 

высоким КПД и несложным внутренним устройством.

Устройство самоделки

Самодельный прибор состоит из таких частей:

Описание самодельного индукционного нагревателя
  1. Нагревательного элемента. В его качестве используется трубка из металла или полимерных материалов, которая спрятана в индукторном компоненте и содержит теплоноситель.
  2. Альтернатора (генератора переменного ТВЧ). Устройство требуется для повышения частот бытовой сети. Оно делает их выше стандарта в 50 Гц.
  3. Индуктора. Представляет собой цилиндрическую катушку из проволоки, которая генерирует электромагнитное поле.

Сфера применения

Принцип индукции широко применяется в таких сферах человеческой деятельности:

  1. Металлургия. С помощью технологии производится плавка металлических заготовок.
  2. В бытовой сфере. С помощью нагревателей выполняется готовка пищи, нагрев воды или обогрев частных сооружений.
  3. В отдельных направлениях промышленности. Метод используется в работе индукционных печей быстрого разогрева.

Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагрев невозможен без использования трех основных элементов:

  • индуктора;
  • генератора;
  • нагревательного элемента.

Индуктор представляет собой катушку, обычно выполненную из медной проволоки, с ее помощью генерируют магнитное поле. Генератор переменного тока используют для получения высокочастотного потока из стандартного потока домашней электросети с частотой 50 Гц.

В качестве нагревательного элемента применяется металлический предмет, способный поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля. Если правильно соединить эти элементы, можно получить высокопроизводительный прибор, который прекрасно подходит для подогрева жидкого теплоносителя и отопления дома.

С помощью генератора электрический ток с необходимыми характеристиками подается на индуктор, т.е. на медную катушку. При прохождении через нее поток заряженных частиц формирует магнитное поле.

Принцип действия индукционных нагревателей основан на возникновении электротоков внутри проводников, появляющихся под воздействием магнитных полей

Особенность поля состоит в том, что оно обладает способностью на высоких частотах изменять направление электромагнитных волн. Если в это поле поместить какой-нибудь металлический предмет, он начнет нагреваться без непосредственного контакта с индуктором под воздействием созданных вихревых токов.

Высокочастотный электрический ток, поступающий от инвертора к индукционной катушке, создает магнитное поле с постоянно изменяющимся вектором магнитных волн. Помещенный в это поле металл быстро разогревается

Отсутствие контакта позволяет сделать потери энергии при переходе из одного вида в другой ничтожными, чем и объясняется повышенный КПД индукционных котлов.

Чтобы подогреть воду для отопительного контура, достаточно обеспечить ее контакт с металлическим нагревателем. Часто в качестве нагревательного элемента используют металлическую трубу, через которую просто пропускают поток воды. Вода попутно охлаждает нагреватель, что значительно увеличивает срок его службы.

Электромагнит индукционного прибора получают путем намотки проволоки вокруг сердечника из ферромагнита. Полученная в результате катушка индукции разогревается и передает тепло нагреваемому телу или протекающему рядом теплоносителю через теплообменник

Читайте также:  Расчет мощности кондиционера по площади помещения

Устройство индукционного котла

Перед тем, как собирать индукционный котел отопления своими руками, следует понять, какие же принципы заложены в его функционировании, из чего он состоит и как работает.

Заметим, что такие устройства довольно схожи с ТЭНами, отвечающими за преобразование электрической энергии в тепловую.

Установка индукционного котла не требует от владельцев дома полной перестройки системы отопления.

Самые простые модели котлов функционируют по принципу электрического индуктора, который состоит из двух обмоток:

  • Первичной;
  • Вторичной.

Первичный контур, в основном, служит для того чтобы преобразовывать электрическую энергию в вихревой ток. Магнитное поле, которое создано ими, направляется на вторичную обмотку.

Устройство индукционного котла

Вторичная обмотка – это нагревательный компонент, а также корпус котла, она вырабатывает тепло, которое передается жидкому носителю тепла, циркулирующему в отопительной системе.

Устройство индукционного котла

В корпус входят следующие компоненты:

  • Сердечник;
  • Внешний контур;
  • Электроизоляция.
  • Теплоизоляция;

Заметим, что именно такой нюанс, как корпус котла – и является самым важным элементом, по которому различают самодельные и промышленные индукционные котлы отопления. Промышленные котлы имеют цилиндрическую обмотку, а самодельные – тороидальную. Она делается из медной проволоки, окружает корпус из ферримагнитной стали, толщина стенок – более 1 см. Такая конструкция позволяет значительно уменьшить вес устройства и его линейные габариты, однако при этом – увеличить КПД.

Теплоноситель получает примерно 97% теплоэнергии, а это влияет на экономичность использования системы и на производительность.

Если мы сравним самодельный индукционный котел отопления и традиционный котел, который работает на газу или на жидком топливе, то следует выделить несколько нюансов:

Индукционный котел отопления

  • Двойное нагревание теплоносителя;
  • Сокращение времени нагревания в два раза;
  • Низкий уровень инерции;
  • Магнитная индукция, которая появляется, не дает накипи образовываться на стенках;
  • Не требуется производить специализированную чистку и обслуживание.

Сборка и подключение оборудования

Если вы все же решили самостоятельно подключить самодельный электрический котел к питанию, то делать это следует с соблюдением следующих рекомендаций. Поскольку в баке установлены мощные нагреватели, понадобится обустроить трехфазный вход.

С этой целью в электрическом щитке монтируют следующие приспособления:

  • тумблер;
  • автомат;
  • предохранитель;
  • датчик температуры;
  • реле;
  • панель управления;
  • защитные приспособления;
  • магнитные пускатели.

В обязательном порядке оборудуется заземляющий контур. Чтобы его сделать, нужно к отрезку арматурного прутка приварить болт. После этого прут вбивают в землю в подполье жилого дома. К болту крепят провод, идущий от электрощитка.

Рекомендуем к прочтению:Расход и схема электрического отопления в частном доме

Техника безопасности

  1. Медная катушка не должна иметь открытых неизолированных участков.
  2. Подобные индукционные обогреватели нужно использовать вместе с насосом, чтобы поддерживать температуру в системе на одном уровне.
  3. Система отопления должна быть закрытого типа, т.к. в обратном случае существует риск того, что из нее уйдет теплоноситель. Это станет причиной перегрева проволоки и расплавления корпуса.
  4. Отопитель не должен находиться рядом с легковоспламеняющимися предметами, а также на расстоянии ближе 30 см от стен.
  5. Необходимо обязательно оснастить систему манометром и механизмом отвода воздуха. Воздушные пробки внутри корпуса котла могут стать причиной его разрушения.

Преимущества заводской модели

Прежде чем браться за изготовление котла самостоятельно, стоит знать об особенностях индукционных моделей, выполненных фабрично.

Первая особенность заключена в гибкости выбора вариантов мощностей котла. На отечественном рынке представлены устройства с мощностью от 3 до 80 кВт, поэтому для любой площади помещения можно подобрать нужный котел. С самодельным устройством подбирать параметры котла придется буквально экспериментальным путем.

Второй фактор, свидетельствующий в пользу серийного индукционного котла отопления, заключается в его комплектации. В нем будет установлен блок управления, который поможет запрограммировать работу устройства и в случае нештатных ситуаций соответствующим образом на них отреагировать.

Эта особенность, прежде всего, относится к вопросам безопасности, но также и к общему комфорту пользованием.

Инструкция по созданию простого индукционного котла

  1. Внутрь трубы нужно поместить металлический элемент: шнек металлический или проволоку диаметром 7 мм, нарезанную на части в 5 см. Индуктор будет греть шнек, вода станет проходить по «канавкам» шнека, нагреваться и выходить горячей. Здесь зависит КПД от шага шнека – если меньше шаг, то вода проходит больше витков и, соответственно, быстрее нагревается. При этом если индукционная плита работает только с магнитным материалом, вместо шнека можно вставить в трубу нержавеющую мочалку (предварительно проверить магнитом ее свойства) или фехраль и добиться того же используются нержавеющие материалы? Чтобы не вызвать коррозию в последствии, а спокойно использовать агрегат по умолчанию.
  2. Дальше понадобится металлическая мелкоячеистная сеточка – нужно проверить, чтобы те «запчасти», которые были помещены внутрь трубы, не могли пройти через сеточку. Именно она удерживает их внутри. И закройте дно основной трубы одной сеточкой, а свободной отверстие трубки – другой сеточкой.
  3. Далее приступите к созданию индукционной катушки: накрутите на подготовленную пластиковую трубу медную эмалированную проволоку: нужно сделать около 95 витков и предусмотреть одинаковое расстояние между ними. Для обеспечения электроизоляции обмотки нужно обмазать ее специальным клеем – «Эпоксидный».
  4. Снизу необходимо закрепить вводной переходник, который обеспечит подачу воды, а сверху – выводной. При этом входы и выходы целесообразно «обогатить» шаровым вентилем на случай, если вы соберетесь произвести демонтаж котла (при их наличии воду спускать нет необходимости) и аварийный клапан для сброса давления.
  5. В итоге получилось устройство, которое уже можно использовать, остались последние штрихи – его нужно подключить к системе отопления. Вырежете из трубопровода часть трубы, которая соответствует размерам полученного агрегата и вставьте самодельный котел. Здесь же можно использовать шкаф (корпус), закрепив устройство на кронштейны (или текстолит).
  6. Далее его нужно соединить с инвертором и уже можно запускать воду, то есть заполнять систему теплоносителем и испытывать действие самодельного индукционного котла «на себе». Но и здесь есть одна особенность: не включайте котел при отсутствии теплоносителя в отопительной системе, иначе он может расплавиться и все труды станут бессмысленными.
  7. После наполнения водой можно производить запуск индукционного котла отопления и настройку режима его работы.

К преимуществам такого котла можно отнести не только то, что он практически не нуждается в обслуживании в отдельном помещении, но и в том, что способен бесперебойно прослужить вам верой и правдой от 20 лет.

Достоинства

Собранный своими руками котлоагрегат, будет обладать целым рядом достоинств, среди которых можно выделить следующие важные моменты:

  • быстрый нагрев теплоносителя в котле за 3–5 минут;
  • минимальная температура нагрева теплоносителя составляет 35 0С;
  • магнитное поле, помимо создания тепловой энергии образует вибрации, которые отлично препятствуют появлению накипи;
  • коэффициент полезного действия приближается к 100%, иначе говоря, вся электроэнергия перерабатывается в тепло практически без потерь;
  • при функционировании агрегата не выделяются продукты сгорания, вследствие чего, нет необходимости возведения дымохода, а также частого технического обслуживания;
  • срок бесперебойного функционирования индукционного котла может достигать до 30 лет благодаря тому, что в конструкции агрегата не предусмотрено механическое движение деталей, и как следствие, отсутствует износ и повреждение комплектующих элементов.

Таким образом, мы раскрыли все характеристики индукционного котлоагрегата, а также указали на все нюансы изготовления котла своими руками. Мы искренне надеемся, что все наши советы и рекомендации, изложенные в этой статье, станут для вас настольным руководством при сборке индукционного агрегата своими руками.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует устройство и работу индукционного котла отопления, сделанного своими руками:

Как сделать индукционный котел отопления своими руками

Противники установки индукционных котлов приводят закон сохранения – 1 кВт электроэнергии способен выработать тепловой энергии так же не больше 1 кВт. Да, любой водонагреватель, потребляя 1кВт электроэнергии, производит также 1 кВт энергии. Но не вся она тепловая. Более продуктивными в производстве тепловой энергии являются именно индукционные водонагреватели, в сравнении с ТЭНовыми. Сделать самодельный индуктивный водонагреватель не сложно. Используемые при этом материалы можно найти без особого труда и не высокой цене. Схема такого индуктивного устройства довольно проста.

Читайте также:  Бойлер косвенного нагрева своими руками — просто и экономно

Чтобы правильно сделать индукционный котел отопления, нужно изучить советы специалистов и посмотреть обучающее видео

Для преобразования электроэнергии в тепловую, необходим:

  • Индуктор;
  • Переменный ток 50 Гц;
  • Сердечник из материала, к которому «липнет» магнит;
  • Чертежи котла индукционного отопления (найти не проблема).
Как сделать индукционный котел отопления своими руками

Для корпуса индукционного котла нужно взять трубу диаметром 5 см. Трубу заполняют кусочками проволоки, 5-7 см, диаметром не более 7 мм. Для соединения котла с системой труб, понадобятся переходники. Схема системы отопления поможет определиться с характеристиками.

Лучше установить автоматическое отключение электроэнергии при утечке теплоносителя. В этом случае, электромагнитное поле не исчезнет, если не отключить подачу электроэнергии, и корпус с креплениями попросту расплавятся.

Делаем индукционную катушку – главный элемент нагревания. Для этого берем медную проволоку, обматываем ее вокруг корпуса, приблизительно 85-99 витков. Интервал между витками соблюдаем равный. Простейший индукционный котел готов. Такой индуктор можно установить в любом месте трубопровода. На этом же принципе работает индукционный парогенератор.

Чертежи

Рисунок 1. Электрическая схема индукционного нагревателя

Чертежи

Рисунок 2. Устройство.

Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Чертежи

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • паяльник;
  • припой;
  • текстолитовая плата.
  • мини-дрель.
  • радиоэлементы.
  • термопаста.
  • химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

  1. Для изготовления катушки, которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
  2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
  3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
  4. При работе такого индукционного прибора, полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
  5. Диоды, которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
  6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
  7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.
Чертежи

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

  1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
  2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
  3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.