Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

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

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

Особливий інтерес користувачів викликають прилади, що працюють на принципі електромагнітної індукції.

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

Зміст

  • 1 Принцип роботи
  • 2 Індукційний генератор тепла в системі опалення
  • 3 Індукційний нагрівач своїми руками — схема конструкції
  • 4 Як зробити індукційний нагрівач самому?
  • 5 Корисні поради з безпеки
  • 6 Відео на тему

Принцип роботи

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

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

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

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

Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

Принцип електромагнітної індукції

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

Таким чином, змінюючи параметри електроструму в электромагните, ми будемо змінювати всі параметри k т, що наводиться їм магнітного поля, аж до зміни місця розташування полюсів на протилежне.

І тоді це магнітне поле, дійсно є змінним, буде наводити електрострум в будь-якому токопроводящем матеріалі, розміщеному в його межах. І матеріал при цьому, зрозуміло, буде нагріватися. На цьому і заснований принцип роботи сучасних індукційних нагрівачів.

Індукційний генератор тепла в системі опалення

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

  • По зручності використання електронагрівачі випереджають навіть газове обладнання, так як обходяться без розпалювання. До того ж вони є набагато більш безпечними: власникові можна не побоюватися витоку палива або продуктів його згорання.
  • Електрообладнання не потрібні димохід та обслуговування у вигляді видалення нагару і кіптяви.
  • ККД електронагрівача не залежить від його потужності. Його можна встановити на самий мінімум, і при цьому ККД агрегату залишиться на рівні 99%, в той час як ККД газового або твердопаливного котла в таких умовах виявиться значно нижче паспортного.
  • При наявності електричного теплогенератора система опалювання може працювати в самому низькотемпературному режимі, що вельми актуально в періоди міжсезоння. У разі застосування газового або твердопаливного котла падіння температури «обратки» нижче 50 градусів не допускається, так як при цьому на теплообміннику утворюється конденсат (при використанні твердого палива він містить кислоту).
  • Ну і останнє: при використанні електрообігріву можна обійтися без рідинного теплоносія, правда, до індукційним нагрівачів це не відноситься.
  • Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

    Простий індукційний нагрівач

    Перейдемо до достоїнств безпосередньо «индукционников»:

  • Площа контакту теплоносія з гарячою поверхнею в індукційні нагрівачі в тисячі разів більше, ніж у приладах з трубчастими електронагрівачами. Тому середовище прогрівається набагато швидше.
  • Всі елементи «индукционника» монтуються тільки зовні, без будь-яких врізок. Відповідно, і протікання повністю виключаються.
  • Оскільки нагрів здійснюється безконтактним способом, нагрівач індукційного типу може працювати з абсолютно будь-яким теплоносієм, включаючи всі види антифризів (для ТЭНового електрокотла знадобився б спеціальний). При цьому вода може містити порівняно велику кількість солей жорсткості – змінне магнітне поле перешкоджає утворенню накипу на стінках теплообмінника.
  • На кожну бочку меду, як відомо, знайдеться своя ложка дьогтю. Тут без цього теж не обійшлося: мало того, що сама по собі електроенергія коштує досить дорого, так ще й індукційні нагрівачі відносяться до найбільш дорогому типу електроопалювального устаткування.

    Індукційний нагрівач своїми руками — схема конструкції

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

    Таким чином, після приєднання через трубу буде слідувати теплоносій, при цьому вона буде нагріватися під впливом генерованого котушкою змінного поля. Від контакту з трубою, відповідно, буде грітися і теплоносій.

    Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

    Схема індукційного нагрівача

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

  • Випрямляч, який представляє собою звичайний діодний міст.
  • Власне, інвертор. Головні герої – пара т. н. ключових транзисторів, які можуть дуже швидко перемикатися.
  • Схема управління, яка «диригує» ключовими транзисторами.
  • Нескладно помітити, що відбуваються всередині нагрівача процеси досить схожі з роботою понижуючого трансформатора, тільки в даному випадку вторинна обмотка є короткозамкненої і розташовується усередині первинної.

    Інша відмінність полягає в тому, що у випадку з трансформатором нагрів 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:

    Індукційний нагрівач своїми руками: опис найпростішої схеми саморобного пристрою

  • На один кінець відрізка товстостінної поліпропіленової труби необхідно наварити муфту, попередньо закріпивши на торці труби капронову мелкоячеистую сітку.
  • Перевернувши трубу сіткою вниз, необхідно заповнити її рубаною нержавіючої дротом діаметром 5 – 7 мм (довжина обрізків – близько 5 см).
  • Вільний кінець труби також потрібно закрити за допомогою муфти та сітки. Завдяки цьому сталева засипка, яка грає роль сердечника, буде утримуватися всередині.
  • З зовнішньої сторони в кожну муфту вваривается перехідник на потрібний діаметр (відповідає діаметру опалювального контуру.).
  • На трубу слід намотати 90 витків мідного дроту.
  • Отриману котушку потрібно підключити до інвертора від найдешевшого зварювального апарату, розрахований на струм зварювання до 20А і оснащений функцією його плавної настройки.
  • Залишається під’єднати нагрівач до системи опалення, заповнити її теплоносієм і подати струм на котушку.
  • Для зручності обслуговування на вході і виході з нагрівача можна встановити кульові крани – це дасть можливість демонтувати пристрій без дренування опалювального контуру.

    Щоб уникнути розриву системи із-за перегріву теплоносія, з одного боку до нагрівника через трійник слід під’єднати запобіжний клапан.

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

    Корисні поради з безпеки

    Кілька рекомендацій допоможуть уникнути аварійних ситуацій:

  • Індукційні нагрівачі допускається застосовувати тільки в системах з примусовою циркуляцією. Тепло виробляється досить інтенсивно, тому при природній циркуляції, тим більше з урахуванням значного гідравлічного опору сердечника з рубаною дроту, можливе перегрівання теплоносія.
  • Не слід нехтувати запобіжним клапаном. Він повинен бути змонтований або на нагрівачі, як було розказано вище, або в іншому місці системи. Очевидно, що при виході циркуляційного насоса з ладу перегріву теплоносія уникнути не вдасться, а при відсутності запобіжного клапана таке явище призведе до розриву системи.
  • Підключати нагрівач слід через УЗО. Бажано, також, дообладнати систему опалення термостатом.
  • Часто умільці поміщають саморобний індукційний нагрівач у утеплений металевий корпус. У такому випадку він повинен бути заземлений.

    З-за відсутності у саморобного «индукционника» повноцінного екранування його слід розміщувати не ближче 80-ти см від стелі або підлоги. Відстань між приладом і стіною повинна становити не менше 30 див.

    Пам’ятайте, що змінне електромагнітне поле існує не тільки всередині котушки, але і зовні, тому воно може нагрівати будь-які знаходяться поруч металеві предмети. Наприклад, застібки або гудзики на одязі користувача.

    Відео на тему

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: