Как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора

Как из инвертора для сварки сделать нагреватель

Принцип нагрева металла вихревыми токами, индуцируемыми внешним электромагнитным полем, известен достаточно давно. Плавильные индукционные тигельные печи используются в металлургии с начала прошлого века. Индукционный нагрев применяется при закалке инструмента и пайке массивных деталей.

Идея использовать индукционный нагрев в системах отопления начала реализовываться в конце прошлого века. Наряду с промышленными установками, стали появляться самодельные устройства, в том числе такие, как индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Принцип работы в системе водяного отопления

Источником рабочего электромагнитного поля индукционного нагревателя служит индуктор, представляющий собой катушку из проводникового материала. Индуктор индукционного нагревателя подключен к источнику переменного тока высокой частоты. Внутрь катушки, где поле наиболее интенсивно, помещается металлический предмет, служащий магнитным сердечником.

Под воздействием поля индуктора в толще стального сердечника происходит намагничивание зерен структуры металла (доменов). Вектор магнитной индукции каждого домена изменяет своё направление с частотой внешнего поля. В результате индуцируются так называемые вихревые токи, быстро разогревающие металл сердечника.

Теперь представим, что роль сердечника играет стальная труба отопления, по которой движется теплоноситель. Получая энергию в результате индукционного нагрева, труба отдает тепло циркулирующей жидкости. Так происходит разогрев системы водяного отопления.

Источник напряжения высокой частоты

Создание своими руками высокочастотного блока питания для индукционного нагревателя хоть и не относится к разряду невыполнимых задач, все же под силу далеко не каждому. И здесь на помощь может прийти готовое устройство, обычный бытовой сварочный инвертор.

Из сведений об устройстве сварочного инвертора известно, что в нем происходит формирование переменного напряжения с частотой до нескольких десятков килогерц.

То есть, сварочный инвертор представляет собой готовый мощный источник тока высокой частоты, который можно использовать для питания индуктора. Многочисленные примеры реализации этой идеи подтверждают возможность создания установки для индукционного нагрева металла из сварочного инвертора.

Подключение к индуктору

Вначале следует сказать о конструкции самого индуктора. Его рекомендуется сделать в виде цилиндрической катушки, намотанной в один ряд медным проводом. Витки должны быть изолированы друг от друга.

Рекомендуемое число витков – от 80 до 100. Сечение провода обычно составляет 2,5 – 4 мм2. В качестве сердечника можно использовать саму трубу отопления, но практические опыты показали, что вода при этом греется слабо. Поэтому была опробована другая конструкция сердечника.

Для более интенсивного нагрева теплоносителя в качестве сердечника предложено использовать отрезок пластиковой трубы, заполненный обрезками стальной проволоки, диаметром 5 – 6 мм.

При такой схеме происходит индукционный нагрев проволоки, обтекаемой теплоносителем. За счет увеличения площади теплообмена вода нагревается значительно интенсивней. Участок трубы с проволокой следует ограничить стальными сетками с обеих сторон, во избежание попадания обрезков в систему отопления.

Что касается собственно подключения сварочного инвертора, то рекомендации тех, кто сделал индукционный нагреватель своими руками, несколько неоднородны.

Так, часть советов сводится к изготовлению дополнительного промежуточного трансформатора, во вторичную обмотку которого включается индуктор с конденсатором.

Другая часть мастеров просто наматывают один виток медного провода на тороидальный высокочастотный трансформатор сварочного инвертора и напрямую к нему подключают индуктор.

В любом случае, не следует использовать выводы + и — сварочного инвертора, с которых осуществляется сварка. Напряжение на них выпрямленное, с наложенными высокочастотными пульсациями. Постоянная составляющая сварочного напряжения просто перегреет индуктор, не создавая рабочего поля.

Преимущества

Реальными преимуществами индукционных нагревателей являются:

• надежная гальваническая развязка цепей нагревателя с системой отопления;
• более мягкий режим работы индуктора по сравнению с обычными электрическими нагревателями.

Описывая нагреватели такого типа, сторонники этого вида отопления обычно приводят большой список других преимуществ, однако, некоторые из них явны вымышленные.

Так, ожидать экономию электроэнергии, применяя эти нагреватели, не стоит. Коэффициент полезного действия обычных электрических котлов близок к 100%, более эффективно использовать электроэнергию, потребляемую нагревателем, просто невозможно.

Как сделать индукционный нагреватель и печь из сварочного инвертора

Отопительная система – важная составляющая любого дома. Её можно назвать «сердцем» жилища, ведь именно тепло формирует уют и атмосферу.
Рынок изобилует различными видами газовых котлов, потому что они считаются самыми эффективными. Однако газовая магистраль может быть расположена довольно далеко, поэтому в данном случае электрическое оборудование выходит на первый план. Довольно популярны индукционные котлы. Достоинством этого типа обогрева является то, что индукционная печь из сварочного инвертора без проблем изготавливается своими руками. На основе вихревых током можно сконструировать также индукционный нагреватель для металла, взяв за источник тока сварочный инвертор.

Принцип работы

Нагревательный элемент представлен набором трёх элементов:

1. Нагревательный элемент – трубка (обычно металлическая или полимерная). Находится в индукторном элементе. Внутри него имеется теплоноситель.
2. Генератор переменного тока (альтернатор) увеличивает показатели частоты бытовой сети (делает их выше стандарта в 50 Гц).
3. Индуктор – медная цилиндрическая катушка из проволоки, являющаяся генератором электромагнитного поля.

Принцип конструирования нагревателя ТВЧ

Теория применения индукционных нагревателей значительно опережала практику по той причине, что использование устройств с низкой частотой не приносило бы адекватной пользы. Однако после решения проблемы о выработке высокой частоты магнитного поля, индукционные элементы стали широко использоваться.
Чтобы понять, как сделать индукционный нагреватель, сначала нужно рассмотреть, как он работает. Принципы работы довольно прост:

1. Генератор оперирует токами высокой частоты (ТВЧ). В индуктор передаётся высокочастотный ток из генератора.
2. Катушка принимает ток. Она является преобразователем, так как на выходе получается уже электромагнитное поле.
3. Повышается температура нагревательного элемента, благодаря вихревым потокам, возникающим от смены вектора поля. Энергия передаётся практически без потерь.
4. Также нагревается теплоноситель, расположенный внутри трубы, а энергия передаётся в систему отопления.

Рекомендуем! Магнитные уголки для сварки — разновидности и особенности применения

Плюсы и минусы

Индукционные электронагреватели выделяются рядом важных преимуществ, выраженных в следующих характеристиках:

1. На нагревательном элементе исключено образование накипи, так как создаётся вибрация посредством воздействия вихревых токов. Отсюда следует, что траты на чистку котлов отсутствуют.
2. Теплогенератор вихревого типа герметичен, даже самодельный. Поэтому протечки в котлах стопроцентно исключены. Это достигается за счёт принципа работы теплогенератора: теплоноситель разогревается внутри металлической трубы, а энергия передаётся на расстоянии через электромагнитное поле. Разъёмные соединения отсутствуют.
3. Нагревательный элемент не нужно ремонтировать или заменять, так как это металлическая трубка. А вот нагревательная спираль ТЭНа вполне может перегореть, так что конструкция для нагрева металла из сварочного инвертора безопасна в это отношении.
4. Индукционный нагреватель из сварочного инвертора беззвучен, хоть он и вибрирует. Частота вибрации попросту мала по сравнению со слышимыми звуковыми волнами.
5. Немаловажное достоинство – это низкие затраты на сборку.

Несмотря на важные преимущества, у индукционных нагревателей есть ряд недостатков:

1. Нахождение в непосредственной близости от нагревателя может быть опасно, так как разогревается не только нагревательный элемент, то и ближайшее к нему пространство.
2. Обогревание дома на электричестве обходится дороже по сравнению с газом. Поэтому перед тем, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, неплохо подсчитать будущие затраты.
3. Присутствует опасность детонации котла по причине перегрева теплоносителя. Чтобы избежать этой проблемы, обычно устанавливают датчик давления.

Конструирование электронагревателя

Чтобы начать создание индукционного нагревателя своими руками, необходимо подготовить детали:

1. Корпус устройства –труба из полимера диаметром 50 мм, которая должна выдерживать высокие температуры.
2. Нагреваемый элемент – проволока из нержавеющего металла.
3. Держатель для кусков проволоки – металлическая сетка с маленькими отверстиями.
4. Составляющая индуктора – проволока из меди.
5. Прибор для подачи воды – циркуляционный насос.
6. Устройство для контроля температуры – терморегулятор.
7. Подключение к отоплению – шаровые краны и переходники.
8. Кусачки.

Принципиальная схема, использующая принцип последовательного резонанса

Инвертор от устройства для сварки.

Формирование электромагнитного поля за пределами индуктора требует мощной катушки с большим количеством витков, да и согнуть трубу тоже дело не из лёгких. Поэтому мастера рекомендуют сделать из трубы подобие сердечника, поместив её в индукционную катушку.
Вообще, корпус устройства задумывался металлическим, но, в силу малых размеров индуктора, трубу заменяют на полимерную с металлической проволокой внутри.
После сбора необходимых деталей можно приступить к изготовлению индукционного котла по приведённой ниже схеме. Нужно обратить внимание на последовательность шагов, так как от соблюдения этапов зависит результат.

Рекомендуем! Как рассчитать тороидальный трансформатор в домашних условиях

Сначала нужно закрепить металлическую сетку на один из концов полимерной трубы, чтобы нагревательные кусочки проволоки не проваливались во время эксплуатации.

С этого же конца трубы закрепляется переходник для дальнейшего соединения с отоплением.

Далее нужно нарезать проволоку, используя кусачки. Длина кусочков варьируется от 1 до 6 см.
Потом эти кусочки нужно максимально плотно уложить в трубу так, чтобы в ней не оставалось свободного пространства.

Второй конец трубы проходит те же 2 начальных этапа: установка металлической сетки и переходника.
Далее начинается этап изготовления индуктора: нужно намотать медную проволоку, при этом норма витков составляет 80-90 штук.
К полюсам инвертора нужно подключить концы медной проволоки.

Важно: Необходимо изолировать все электрические соединения. Этот этап лучше перепроверить несколько раз.После этого нужно подключить обогреватель к отоплению.

Нужно монтировать в систему отопления циркуляционный насос (если он отсутствовал).
И, наконец, подключается терморегулятор. Он обеспечивает автоматизированную работу нагревателя.

Индуктор начинает создавать электромагнитное поле после запуска инвертора. Появляются вихревые потоки, нагревающие проволоку внутри трубы, и как итог – весь теплоноситель.

Так, создание индукционного нагревателя на базе сварочного инвертора довольно несложное дело. Тем более, у данного типа обогревания есть множество плюсов, которые вытекают в эффективность, долговечность оборудования и низкие финансовые затраты. Однако нужно помнить о мерах предосторожности, чтобы не пришлось переделывать всю работу заново, подбирать качественные детали и сохранять поэтапность сборки нагревателя.

Как сделать индукционную печь и котел отопления из инвертора

Использование индукционных катушек вместо традиционных ТЭН в отопительном оборудовании позволило значительно увеличить КПД агрегатов при меньшем потреблении электроэнергии. Индукционные нагреватели появились в продаже относительно недавно, к тому же по достаточно высоким ценам. Поэтому народные умельцы не оставили эту тему без внимания и придумали, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Преимущества индукционного нагревателя

• высокий показатель КПД;
• агрегат работает практически бесшумно;
• индукционные котлы и нагреватели считаются достаточно безопасными в сравнении с газовым оборудованием;
• нагреватель работает полностью в автоматическом режиме;
• оборудование не требует постоянного обслуживания;
• благодаря герметичности аппарат, исключаются протечки;
• из-за вибраций электромагнитного поля образование накипи становится невозможным.

Также к преимуществам данного типа нагревателя можно отнести простоту его конструкции и доступность материалов для сборки аппарата своими руками.

Схема работы индукционного нагревателя

Нагреватель индукторного типа содержит следующие элементы.

1. Генератор тока. Благодаря данному модулю переменный ток бытовой электросети преобразуется в высокочастотный.
2. Индуктор. Изготавливается из медной проволоки, скрученной в виде катушки, для образования магнитного поля.
3. Нагревательный элемент. Представляет собой металлическую трубу, размещенную внутри индуктора.

Все перечисленные элементы, взаимодействуя между собой, работают по следующему принципу. Выработанный генератором высокочастотный ток поступает на катушку индуктора, изготовленную из медного проводника. Ток высокой частоты преобразуется индуктором в электромагнитное поле. Далее, металлическая труба, находящаяся внутри индуктора, разогревается благодаря воздействию на нее вихревых потоков, возникающих в катушке. Теплоноситель (вода), проходящий через нагреватель, забирает тепловую энергию и переносит ее в отопительную систему. Также теплоноситель выступает в роли охладителя нагревательного элемента, что продляет “жизнь” отопительному котлу.

Ниже предоставлена электрическая схема индукционного нагревателя.

На следующем фото показано, как работает индукционный нагреватель металла.

Важно! Если прикоснуться разогреваемой деталью к двум виткам индуктора, то произойдет межвитковое замыкание, от которого мгновенно выгорят транзисторы.

Сборка и монтаж системы

Подключать индуктор к клеммам сварочного аппарата, предназначенным для подсоединения сварочных кабелей, нельзя. Если это сделать, то агрегат просто выйдет из строя. Чтобы приспособить инвертор под работу с индукционным нагревателем, потребуется достаточно сложная переделка аппарата, требующая, в первую очередь, знаний в радиоэлектронике.

В двух словах, эта переделка выглядит так: катушку, а именно ее первичную обмотку, требуется подсоединить после преобразователя высокой частоты инвертора вместо встроенной индукционной катушки последнего. Кроме этого, потребуется удалить диодный мост и спаять конденсаторный блок.

Как происходит переделка сварочного инвертора в индукционный нагреватель, можно узнать из этого видео.

Индукционная печь для металла

Чтобы сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, потребуются следующие материалы.

1. Инверторный сварочный аппарат. Хорошо, если в агрегате будет реализована функция плавной регулировки тока.
2. Медная трубка диаметром около 8 мм и длиной, достаточной, чтобы сделать 7 витков вокруг заготовки 4-5 см в диаметре. Кроме этого, после витков должны остаться свободные концы трубки длиной около 25 см.

Для сборки печи выполните следующие действия.

1. Подберите какую-либо деталь диаметром 4-5 см, которая будет служить шаблоном для наматывания катушки из медной трубки. Это может быть деревянная круглая деталь, металлическая или пластиковая труба.
2. Возьмите медную трубку и заклепайте один ее конец молотком.
3. Плотно заполните трубку сухим песком и заклепайте второй ее конец. Песок не даст трубке сломаться при скручивании.
4. Сделайте 7 витков трубки вокруг шаблона, после чего спилите ее концы и высыпьте песок.
5. Подсоедините получившуюся катушку к переделанному инвертору.

Совет! Если предполагается, что индукционная печь будет работать длительное время на большой мощности, то к трубке рекомендуется подвести водяное охлаждение.

Индукционный нагреватель для воды

Для сборки отопительного котла потребуются следующие конструктивные элементы.

1. Инвертор. Аппарат выбирается такой мощности, какая нужна для отопительного котла.
2. Толстостенная труба (пластиковая), можно марки PN Ее длина должна быть 40-50 см. Сквозь нее будет проходить теплоноситель (вода). Внутренний диаметр трубы должен быть не меньше 5 см. В таком случае наружный диаметр будет равняться 7,5 см. Если внутренний диаметр будет меньше, то и производительность котла буде невысокой.
3. Стальная проволока. Также можно взять пруток из металла диаметром 6-7 мм. Из проволоки или прутка нарезаются небольшие куски (4-5 мм). Эти отрезки будут выполнять роль теплообменника (сердечника) индуктора. Вместо стальных отрезков можно использовать цельнометаллическую трубку меньшего диаметра или стальной шнек.
4. Палочки или стержни из текстолита, на которые будет наматываться индукционная катушка. Применение текстолита убережет трубу от нагретой катушки, поскольку данный материал устойчив к высоким температурам.
5. Изолированный кабель сечением 1,5 мм 2 и длиной 10-10,5 метров. Изоляция кабеля должна быть волокнистой, эмалевой, стекловолоконной или асбестовой.

Совет! Вместо стальной проволоки допускается использовать металлическую губку из нержавейки. Но перед покупкой их проверяют магнитом: если мочалка притягивается магнитом, то ее можно использовать в качестве нагревателя.

Индукционный котел отопления собирается по следующему алгоритму. Заполните корпус теплообменника изделиями из металла, о которых говорилось выше. На конце трубы, служащей корпусом, припаяйте переходники, подходящие по диаметру к трубам отопительного контура.

При необходимости, к переходникам можно припаять уголки. Также следует припаять муфты-американки. Благодаря им нагреватель будет легко демонтировать, для проведения ремонта или профилактического осмотра.

На следующем этапе на корпус теплообменника необходимо наклеить текстолитовые полоски, на которые будет наматываться катушка. Также следует сделать из того же текстолита пару стоек высотой 12-15 мм. На них будут расположены контакты для подключения нагревателя к переделанному инвертору.

Поверх полосок из текстолита намотайте катушку. Между витками должно быть расстояние не менее 3 мм. Намотка должна состоять из 90 витков проводника. Концы кабеля необходимо закрепить на ранее подготовленных стойках.

Вся конструкция помещается в кожух, который в целях безопасности будет выполнять роль изоляции. Для кожуха подойдет пластиковая труба диаметром большим, чем катушка. В защитном кожухе необходимо сделать 2 отверстия для вывода электрического кабеля. В торцы трубы можно установить заглушки, после чего в них следует проделать отверстия под патрубки. Через последние котел будет подсоединяться к отопительной магистрали.

Важно! Испытывать нагреватель можно лишь после заполнение его водой. Если включить его “на сухую”, то пластиковая труба расплавится, и придется собирать нагреватель заново.

Далее, котел врезается в систему отопления по схеме, приведенной ниже.

Схема подключения состоит из следующих элементов.

1. Источник высокочастотного тока. В данном случае – это видоизмененный инвертор.
2. Индукционный нагреватель.
3. Элементы безопасности. В эту группу могут входить: термометр, предохранительный клапан, манометр и т.д.
4. Шаровые краны. Используются для слива или заправки системы водой, а также для перекрытия подачи воды на определенном участке контура.
5. Циркуляционный насос. Благодаря ему вода сможет двигаться по отопительной системе.
6. Фильтр. Применяется для очистки теплоносителя от механических загрязнений. Благодаря очистке воды продлевается срок службы всего оборудования.
7. Расширительный бачок мембранного типа. Применяется для компенсации теплового расширения воды.
8. Радиатор отопления. Для индукционного отопления лучше использовать либо алюминиевые радиаторы, либо биметаллические, поскольку они при небольших габаритах имеют высокую теплоотдачу.
9. Шланг, через который можно заполнять систему либо сливать из нее теплоноситель.

Как видно из вышеописанного метода, самостоятельно изготовить индукционный нагреватель вполне возможно. Но лучше покупного он не будет. Даже если вы обладаете необходимыми знаниями в электротехнике, следует задуматься, насколько будет безопасной эксплуатация такого аппарата, поскольку он не оборудован ни специальными датчиками, ни блоком контроля. Поэтому рекомендуется отдать предпочтение готовому оборудованию, изготовленному в заводских условиях.

Все что нужно знать, чтобы собрать индукционный нагреватель своими руками без посторонней помощи

Индукционный метод нагревания весьма популярен для мастерских, работающих с металлами. Агрегат пригодится для мини кузниц, токарных цехов и слесарей. Высокая скорость нагрева, возможность плавки и последующего литья металла без газа и угля – далеко не полный перечень достоинств. Высокая температура создается за счет прохождения через заготовки тока максимальной частоты. Каждый, кто хоть немного знаком с электроникой, сможет собрать своими руками простой индукционный нагреватель.

Индукционный нагреватель воды своими руками

Современные разработки и стремление конструкторов позволило задействовать индукционные обогреватели для поддержания комфортной среды в жилище. Индукционный бойлер имеет хорошие показатели эффективности и быстро обеспечивает контуры отопления подогретым теплоносителем. Помимо этого, можно установить косвенный нагрев и пользоваться горячей водой в бытовых целях.

К достоинства индукционного котла можно отнести:

• бесшумность;
• низкая стоимость при изготовлении своими руками;
• вибрации во время работы помогают очистить внутреннюю часть агрегата;
• ломаться в конструкции практически нечему.

Самодельный водяной нагреватель простейшей конструкции создается своими руками на базе электронной начинки сварочного аппарата. Для понимания основ необходимо разобрать основные составляющие агрегата, рассмотреть последовательность функционирования электронной схемы.

Принцип работы индукционного нагревателя

Каждая установка индукционного нагрева обязательно включает в свою конструкцию:

• инверторный элемент – предназначен для трансформаций бытовой энергии в высокочастотные импульсы;
• индуктор – служит для формирования электромагнитного поля;
• нагревательный (рабочий) элемент – осуществляет разогрев воды или металла, в зависимости от того, зачем создается индукционная нагревательная установка.

Рабочая схема основана на последовательном функционировании всех элементов.

Выглядит это так:

1. Инвертор производит преобразование тока низкой частоты в высокую, подает его на вторую ступень — индуктор.
2. Катушка, выполненная по расчетам на условленное количество витков медной проволоки определенного сечения, формирует магнитное поле. Оно становится основанием для формирования вихревых потоков.
3. Нагревательный компонент, смонтированный в индукторе, за счет прохождения через него вихревых токов от катушки получает мощный нагрев.
4. Далее в схеме задействуется либо теплообменник с теплоносителем для системы отопления, либо камера нагрева. В последнюю помещаются металлические заготовки и формы для плавления металла. В качестве нагретой воды может использоваться и та жидкость, которую подают на контур индуктора. если он выполняется из медной трубки. Индукторная катушка может охлаждаться воздушно, но потребуется дополнительное устройство удаление лишней тепловой энергии.

Установка индукционного нагрева имеет достаточно простой принцип работы. Вместе с этим она эффективна и показывает стабильность работы с минимум отказов.

Сфера применения

Индукционные печи применяются не только для нагрева. Направления использования:

• разнообразная закалка с формирование упрочненного слоя от 0.8 до 1.2 мм;
• отжиг проволоки малого сечения;
• пайка и индукционная сварка емкостей с тонкими стенками, из черных и цветных металлов;
• напаивание режущей гарнитуры на инструмент для металлообработки;
• плавка цветных и некоторых видов черных металлов;
• разогрев заготовок для ковки – используется как индукционный горн;
• скоростная сварка труб с прямым швом повышенного качества;
• отопление и горячее водоснабжение. Индукционный нагреватель применим в качестве основного источника обогрева зданий;
• автосервисы – разогрев прикипевших гаек и болтов локально для легко снятия агрегатов с авто.

В основном, простой индукционный нагреватель задействуется на объектах промышленного производства как в малых, так и крупных масштабах.

Самодельные установки на основе простейших схем, элементов из микроволновки находят применение у гаражных специалистов и в небольших домашних мастерских.

Схема

Упрощенная схема, рассчитанная на мощность в 1600 Вт. На практике работоспособный вариант, требующий определенных доработок и совершенствования.

Схема индукционного нагревателя имеет свои плюсы:

• элементарные сборочно-монтажные процедуры;
• компоненты схемы доступны для покупки.

Данный высокочастотный экспериментальный индукционный нагреватель функционирует на основе принципа “двойного полумоста”. Схема дополнена транзисторами в количестве 4 шт, с защищенными изоляцией затворами. Серийная модель этого компонента – IGBT. Управление реализовано на микросхеме IR2153.

Конструкция обеспечивает создание мощности, равной по схеме полного моста. При функционировании на основе тактируемого полумостового драйвера затвора принципиальное построение агрегата упрощается как в проекте, так и в изготовлении и сборке, работе. Представленный диод двойного типа с увеличенной мощностью маркировки STTH200L06TV1 (2x 120A).

Для применения будет приемлемо задействовать в схеме диоды уменьшенной мощности – около 30А. Транзисторы IGBT в своем составе имеют встроенные диоды – это дополнительно упростит схему.

Показания рабочей частоты регулируются потенциометром. Появление резонанса отражается максимальной яркостью светодиодов.

Индукционные установки профессионального уровня имеют усложненные схемы с автоматической настройкой по основным показателям системы. Для простейших конструкций, таких как индукционный нагреватель воды выполненный своими руками, основным критерием будет являться простота в схеме. В этом случае при ошибке сборки или проектирования можно быстро устранить недочеты.

Как сделать индукционный нагреватель своими руками — пошаговая инструкция

Изготавливается индукционная сварка или простейший нагреватель из микроволновки – нужно знать, какие работы в нем будут проводиться. Исходя из размера помещаемых в зону нагрева заготовок могут меняться габариты индуктора, мощность конденсатора и технические характеристики изолирующего трансформатора.

В статье разобран пример того, как сделать тестовую индукционную печь и понять принцип работы таких устройств. Увеличение габаритов, изменение мощности и схемы устройства требует дополнительных расчетов и предварительного проектирования.

Для сборки агрегата потребуется закупить все представленные на схеме элементы силовой электроники. Часть компонентов возможно найти в магазинах радиодеталей, часть – на алиэкспресс.

Соединение в общую цепь производится методом пайки или с помощью болтов плюс изолирующие материалы. Отдельные умельцы задействуют готовые элементы, демонтированные своими руками из микроволновки. Установка высокочастотного индукционного нагрева требует особого внимания к 3 элементам цепи и происходящим в них процессам. Разберем подробнее каждый.

Регулировка частоты

Диапазон рабочей частоты устройства составляет от 110 до 210 кГц. Поэтому самодельный экспериментальный индукционный нагреватель должен иметь узел регулировки частоты. В цепи управления регулировкой задействуется питающее напряжение – примерно 15 В. В качестве источника используется адаптер малой мощности в обычном или коммутируемом исполнении.

Возможно использовать в схеме устройство регулировки с Алиэкспресс.

Магнитный нагреватель выходными контактами соединяется с рабочей цепью катушки. В качестве промежуточного звена используется согласующий дроссель L1 и трансформатор. Конструкция дросселя реализована в виде 4 витков провода, сердечник имеет поперчное сечение 23 см. Изолирующий трансформатор сформирован на основе 12 витков двухжильного провода сечением 16 мм². Поперечный размер сердечника – 14 см.

Можно использовать изолирующий трансформатор производства Magnetics, Inc. Данная фирма, а также Adams Magnetics делают качественное оборудование, в частности ферритовые торроиды.

Мощность подобного индукционного нагревателя, собранного своими руками, примерно равна 1.6 кВт.

Катушка индуктивности

Установка для индукционного нагрева в конструкции имеет катушку. В качестве намотки применяется проволока сечением 3.3 мм. В качестве основания используется медная трубка. В конструкции катушки можно использовать простейшее водяное охлаждение. Особенности конструкции:

• количество витков – 6;
• сечение – 24 мм;
• высота элемента – 23 мм.

В процессе работы схемы будет происходить существенный нагрев металла. Поэтому к качеству исполнения и выбранным материалам необходимо подходить особенно ответственно.

Модуль конденсатора

Резонансный конденсатор в примере выполнен в виде блока из нескольких емкостных элементов. Можно использовать одно устройство с емкостью 2.3 мкФ. В примере задействовано 23 единицы конденсаторов. Характеристики использованных элементов:

• емкость – 100 нФ;
• напряжение – 275 Вольт;
• материал корпуса – полипропилен МКП;
• класс Х2.

Данный вид конденсаторов не является целевым для создания подобных агрегатов. Индукционная сварка и нагревательные устройства чаще всего получают в схему ЭМИ фильтр. На практике же использованные емкостные элементы показали стабильную работу при условиях, когда частота составляла 160 кГЦ, выше не желательно.

Как сделать нагревательный элемент

Нагревательным элементом конструкции служит индуктор, то есть катушка. Поэтому для создания зоны нагрева внутри индуктора рассмотрим несколько случаев.

1. Установка индукционного нагрева для отопления. В этом случае внутри катушки будет размещаться медная или стальная трубка, имеющая герметичное присоединение для подачи теплоносителя. За счет быстрого нагрева от спирали подогреватель должен пропускать через себя большое количество теплоносителя. Циркуляционный насос для такой схемы является обязательным элементом. Объем охлаждающего контура зависит от мощности и размеров индуктора.
2. Индукционная сварка. Размер катушки и трубки, в которой будет происходить сварочный процесс зависит от технологической задачи.
3. Индукционная печь для нагрева, плавки металла своими руками. Камера нагрева должна соответствовать размеру помещаемых форм, заготовок.

Вне зависимости от назначения агрегата потребуется уделить особое внимание не только конструктиву. Обязательно предусматривается возможность отвода лишнего тепла и электрозащита токоведущих элементов.

Видео – индукционная печь из сварочного инвертора

Индукционную печь своими руками можно собрать на основе сварочного аппарата, которым не придется пользоваться в основных целях. Для этого производится модернизация присоединительных разъемов с заменой пластиковых элементов корпуса на металлический.

За счет высокого нагрева и активной теплопередачи в конструкции индуктора используется медная трубка, соединение — пайка высокотемпературным припоем. Допускается использование обжимных фитингов.

В приведенном примере задействуется графитовый тигель – в нем плавятся цветные металлы. Для увеличения мощность может быть использован более мощный сварочный аппарат. Подробнее в видео – индукционная печь для плавки металла на основе инвертора Интерскол.

Для отвода излишнего тепла установлены тройники — горячий воздух из контура индуктора выходит наружу. Устраивать дополнительную защиту нагревательного элемента можно с учетом отвода излишков тепла без перегрева блока питания.

Техника безопасности

Индукционная сварка и установка для ее производства является особо опасными механизмами. Электрическая схема прибора присоединяется к сети с переменным током, напряжение может нанести серьезный вред здоровью. Поэтому монтаж всех токоведущих элементов производится с учетом изолирования. Проверка сборочных работ производится с помощью потенциометра или мультиметра.

Части, подверженные нагреву — индуктор и присоединяемые к нему участки схемы, могут стать причиной ожогов, опасны в пожарном отношении. Индукционная сварка и нагрев металлов может производиться только под присмотром. Помещение, где работает индуктивный агрегат, оснащается огнетушителями. Расплавленный металл даже в тигеле требует осторожного обращения до момента остывания.

Электромагнитное поле высокой частоты своим воздействие может навредить электронике и носителям информации типа hdd. Электромагнитные помехи могут стать причиной нестабильной работы гаджетов и бытовой техники.

Для безопасности и защиты от перегрева питающей сети обязательно оснастить схему с индуктором для твч дифавтоматами по номинальному току потребления установки.

Преимущества и недостатки прибора

Сделанный своими руками или приобретенный индукционный нагреватель — очень полезный и практичный агрегат для производственных цехов и автосервисов.

1. Относительная экономичность в энергопотреблении. Коэффициент полезного действия — высокий.
2. Универсальность выполняемых действий. Если позволяет рабочая область, можно выполнять: закаливания, наплавление, сварку, термическое упрочнение и множество других операций с металлами. Может использоваться и как горн.
3. Направленый из индукционной печи поток энергии может проникать в заготовку на установленную глубину, если реализована хорошая схема управления устройством.
4. Индукционный ТВЧ нагрев повышает качество обработки, снижая брак в процессе производства.
5. Необходимо минимум времени от запуска устройства до начала работы с металлическими изделиями.
6. Индукционный водонагреватель является одним из эффективнейших средств для отопления помещений. Вместе с тепловым аккумулятором может работать в районах, где питание в сети в холодное время нестабильно.

К недостаткам устройств относятся:

1. Самодельный агрегат имеет небольшие зоны нагрева, плавление значительного объема металла затруднительно.
2. Высокая стоимость заводских индукционных нагревателей. Поэтому мастера решаются сделать собственными руками свой индукционный нагреватель.

Установки на ТВЧ, заводского исполнения и самодельные, являются эффективным и экономичным инструментом металлообработки. Равномерное нагревание способствует качественному выполнению работ. Надежность конструкции позволяет устанавливать ее в отопление с водяными контурами.