Виды нагревателей
Нагреватели широко распространены на территории нашей страны, а конкретный масштаб устройств варьируется от потребителя к потребителю. Понятно, что самостоятельно собрать высокотехнологичный индукционный нагреватель вряд ли получится, поэтому в статье предлагаются альтернативные варианты.
Своими руками изготавливаются такие приборы, как:
- Печки для расплавления металла.
- Электрические плитки, использующиеся для приготовления еды.
- Устройства для подогрева теплоносителя отопительной системы.
Обратите внимание на то, что изготовление индукционных нагревателей должно производиться строго в соответствии со всеми нормами и правилами, установленными государственными регламентами, касающимися безопасности жизнедеятельности.
Перед началом работы над прибором следует ознакомиться с Гостами и прочими документами, а также пролистать ПУЭ. Помните, что устройство, за контейнер которого выходит напряжение, является не безопасным и запрещенным к эксплуатации.
Внутреннее устройство индукционного нагревателя и принцип его работы
Первичная обмотка служит для преобразования электроэнергии в вихревые токи, создающие электромагнитное поле, направленное на вторичную обмотку. Вторичная обмотка одновременно является и корпусом индуктора, и нагревательным элементом, передающим полученную энергию в систему отопления. Теплоносителем может быть любая электропроводящая жидкость, начиная от обычной технической воды, до масла и антифриза.
Поскольку вихревой индукционный нагреватель (или просто вин) при работе не выделяет продукты разложения топлива, то он наиболее безопасен среди различных видов обогревательного оборудования, используемого для обеспечения теплом зданий различного назначения. Такая система отопления гарантирует благоприятный состав атмосферы, что означает сохранение её экологической чистоты.
Система отопления начинает работу сразу после подачи напряжения на внутреннюю обмотку. Возникающее электромагнитное поле направляет вихревые токи на поверхность сердечника, расположенную снаружи.
Их плотность практически моментально возрастает, нагревая поверхность сердечника, а затем и полностью весь элемент. Это тепло и служит для нагрева теплоносителя, циркулирующего в котле.
Следует иметь в виду, что устройство врезается в отопительную систему при помощи двух патрубков. Нижний из них служит для подачи охлаждённого теплоносителя. Он монтируется на входе в котёл, а через второй патрубок нагревшийся теплоноситель направляется в отопительную систему.
Подача нагретого теплоносителя осуществляется за счёт гидростатического напора. Поскольку теплоноситель постоянно циркулирует в системе, осуществляя отвод горячей жидкости в систему отопления, то возможность перегрева оборудования полностью исключена.
Как сделать нагреватель
Наш самодельный индукционный нагреватель из сварочного инвертора будет несколько изменен по сравнению с прототипом, чтобы упростить его изготовление. Для создания электромагнитного поля снаружи индуктора потребуется серьезная катушка с огромным числом витков, к тому же согнуть трубу в виде змеевика не так-то просто. Поэтому лучше прямую трубу поместить внутрь индукционной катушки, чтоб она работала как сердечник.
По логике, труба должна быть металлической, но в самодельной установке с небольшим индуктором она будет очень слабо нагревать теплоноситель. Так что мастера-умельцы придумали другое устройство сердечника из полимерной трубы, частично наполненной отрезками металлической проволоки. Роль индуктивного контура сыграет катушка из эмалированной медной проволоки. Ну и генератором тока высокой частоты послужит бытовой инверторный аппарат для дуговой сварки. Итак, уточняем перечень материалов:
- труба полимерная диаметром 50 мм из сшитого полиэтилена для отопления, выдерживающая температуру теплоносителя до 95 °С;
- проволока стальная диаметром 6 мм;
- провод медный эмалированный сечением 3 мм2;
- мелкоячеистая сетка из тонкой металлической проволоки.
Стальную катанку нарезают частями длиной 4—6 мм, чтобы получились цилиндрики разных размеров. Затем один торец трубы закрывают мелкоячеистой сеткой и засыпают внутрь отрезки проволоки. Чтобы они не выпадали наружу, сетку надо поставить и с другой стороны. Из медного провода поверх трубы своими руками выполняют индукционную обмотку, что будет служить нагревателем. Число витков – от 85 до 95, концы тщательно изолируются и подсоединяются к выходу сварочного инвертора, как это показано на схеме:
Теперь после включения сварочного аппарата катушка создаст электромагнитное поле, вызывающее течение вихревых токов в металлическом сердечнике из кусков катанки. Он станет быстро прогреваться, поднимая температуру протекающей по трубе воды. Собственно, на этом изготовление индукционного нагревателя закончено, остается его установить в помещении топочной и подключить к отопительной системе.
Важно. В целях безопасности следует хорошо изолировать все открытые токонесущие части, а инвертор обязательно заземлить
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.
Галерея изображенийНезависимо от конструктивной сложности, габаритов и решаемых задач основными его компонентами являются индуктор, генератор вихревых токов и нагревательный элементНесомненным преимуществом индукционных нагревателей является быстрый разогрев при существенно более низких потребностях в электроэнергии по сравнению с другими нагревающими приборамиВеским минусом индукционных нагревателей признают обязательную необходимость в наличии источника энергии. Без электричества прибор совершенно бесполезенЕсли самодельный индукционный нагреватель установить на металлический отопительный трубопровод, то он будет не только эффективно греть теплоноситель, но и стимулировать движение нагретой жидкости по контуруДля того чтобы инвертор нормально работал в схеме с индукционной катушкой, его подключают через терморегулятор. К выходам подключают выпрямительные диоды, иначе система будет работать как электромагнит, а не как индукционный нагревательСамым простым генератором индукционных токов для самодельного нагревателя послужит инвертор, применяемый обычно в электросваркеИндукционную катушку, вырабатывающую вихревые токи, подключают к полюсам инвертора, при включении которого в сеть сразу начинает генерироваться тепловая энергияПринцип индукции применяется не только в подготовке теплоносителя и нагреве санитарной воды для гигиенических целей. Он используется в плавке металловСборка простейшего индукционного нагревателяБыстрое разогревание вихревыми токамиОбязательный доступ к источнику энергииНагрев металлической трубкиМодернизация обычного инвертораИспользование инвертора в качестве генератораТочки подключения индукционной катушкиПрименение индукции в плавке металлов
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
Еще один вариант индукционного котла
Существует еще один вариант создания индукционного котла своими руками. Такие индуктивные котлы отопления, конечно, обойдутся немного дороже, однако эффективность их работы будет выше.
Сделать такой котел будет немного сложнее, чем предыдущий вариант. Вам понадобятся навыки работы со сварочным аппаратом, наличие трехфазного инвертора, который бы желательно крепился стационарно, а также – некоторых инструментов.
Самодельный индукционный котел
Отметим, что конструкция данного варианта индукционного котла будет состоять из двух труб, которые будут вварены друг в друга. Если смотреть со стороны торца, то такая конструкция напомнит вам бублик. Одновременно устройство будет и сердечником, который будет создавать электромагнитное поле, и нагревательным элементом.
Медная обмотка наматывается прямо на корпус котла. Благодаря этому будет достигнута повышенная производительность, сохранятся относительно небольшие размеры и вес устройства. Чтобы подводить и отводить носитель тепла, в индуктор ввариваются специальные патрубки.
Когда вы собираете такие индукционные котлы для отопления дома, следует учитывать несколько рекомендаций и требований к монтажу:
- Такое устройство, как индукционный котел, можно монтировать только в закрытые системы отопления, которые оснащены насосом циркуляции.
- Прибор может быть монтирован также в такие системы, которые используют пластиковые трубы.
- Между системой индукционного отопления и стенами (или же предметами мебели, бытовой техники) должно быть не менее, чем 30 сантиметров свободного места. А от потолка и пола такие устройства размещают на расстоянии 80 сантиметров.
Конечно же, над таким вариантом котла вам придется поработать несколько больше и сложнее, однако эффект, который будет достигнут в дальнейшем, вас порадует. Такой индукционный котел, как показывают отзывы, является действительно производительным устройством, которое способно не только обеспечить вам качественное отопление жилья, но и еще прослужит вам не меньше 25-ти лет без обслуживания.
Самодельный индукционный котел, подключенный к системе отопления
Использование индукционных котлов отопления предоставляет пользователям массу преимуществ. Среди них следует отметить несколько:
- Прежде всего, это возможность работать с переменным и постоянным током.
- В таком устройстве просто-напросто нет таких нагревательных элементов, которые будут изнашиваться.
- Конструкция прибора предельно проста.
- Не требуется для установки брать отдельное помещение. Все индукционные котлы относятся к 2-му классу, согласно пожарной безопасности.
- Коэффициент полезного действия как самодельных, так и фабричных индукционных котлов, составляет практически 100% (обычно 98-99%). Если сравнивать с традиционными отопительными системами – это просто отличный результат.
- Можно использовать несколько типов носителей тепла, при этом индукционный котел не потерпит никакого вреда. Так, можно применять не только воду, но и работать с маслом и антифризом.
- Сделать индукционный котел самостоятельно не составит большого труда для вас, а по стоимости это получится очень дешево.
Таким образом, современные индукционные котлы – это устройства, которые относятся к технике нового поколения. Это не только практичные приборы, но и мощные, экономичные. Они способны обогреть не только обычный дачный дом, но и производственное помещение большой площади. При всем при этом – вы не тратитесь на сложный монтаж и обслуживание таких устройств.
Преимущества и недостатки прибора
“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.
Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.
Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.
Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен
Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.
Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.
Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.
Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.
Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.
Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.
Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока.
Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность
При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв
Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.
Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.
В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают.
Меры безопасности
При работе с нагревателем индукционного типа нужно учитывать следующие моменты:
- эксплуатация должна быть крайне аккуратной, поскольку повышается вероятность получения ожогов как от нагреваемых предметов, так и от элементов устройства;
- создаваемое установкой электромагнитное поле может воздействовать на предметы, расположенные поблизости. Поэтому перед работой рекомендуется убрать такие устройства, как мобильники, цифровые камеры и т.п., а также надеть одежду без металлических элементов.
Людям, у которых вживлен кардиостимулятор, использовать индукционный прибор не рекомендуется.
Ознакомившись с разными вариантами схем и пошаговыми инструкциями по изготовлению индукционного нагревателя металла своими руками, собрать подобное устройство сможет практически каждый желающий. Единственное, что потребуется, так это минимальные умения в обращении с паяльником, а также опыт чтения схем. Правильный подбор элементов и безошибочная сборка устройства позволят получить своеобразную печь для нагрева, закалки и плавки металлических предметов при конструировании или ремонте чего-либо.
Виды индукционных котлов для отопления
Различаются два типа устройств с вихревыми токами для нагрева теплоносителя. Первый тип – подача на первичную обмотку напряжения сети 220 в 50 герц, второй – подача напряжения через инвертор. Прибор преобразует стандартное напряжение электросети в токи высокой частоты, примерно в 20 килогерц.
Также различаются используемые материалы – в индукционных котлах SAV замкнутые теплообменники выполнены из стальных труб, а вихревые котлы оснащены теплообменниками из ферромагнитного материала.
Для чего требуется инвертор? Для того чтобы сделать электрокотел индукционный для отопления более надежным, компактным, экономичным и практичным. Однако применение меди для обмотки и сплавов теплообменника, блока автоматики делает инвертор дорогим прибором и это единственная причина по которой индукционные котлы стоят больше, чем электрический обычный котел с ТЭНом.
Рекомендуем к прочтению:Двухконтурный электрический котел для водоснабжения и отопления
Выбирая индукционное отопление, сначала нужно подобрать тип котла:
- SAV. Отопительное оборудование без инверторов, работающее от стандартного электроснабжения (50 герц), подаваемоемого на индуктор. Вторичная обмотка представляет собой сеть тонких стальных труб теплообменника и быстро прогревается токами Фуко. Транспортировка носителя принудительная, установлен циркуляционный насос. В ассортименте предлагается оборудование с напряжением в 220 V, 380 V.
На заметку! Котлы SAV мощностью в 2,5 кВт справляются с обогревом площади до 30 м2.
- ВИН. Это индукционные котлы вихревые, для работы которых нужен инвертор, преобразующий частоту электросети. Котлы отличаются облегченной массой, компактными размерами. Теплообменник выполнен из ферромагнитного сырья, магнитопровод и вторичная обмотка представлены как в виде теплообменника, так и корпуса котла. В комплектацию оборудования включены блок автоматического управления, насос приточный и циркуляционный.
На заметку! Котлы ВИН мощностью 3 кВт справляются с обогревом дома площадью 40 м2.
Устройство и основные элементы котла
Если рассматривать конструкцию прибора, то представляется схема индукционной плиты. Котлы также состоят из нескольких основных элементов:
- Индуктор. Тип трансформатора с двумя обмотками. Первая дополняет сердечник, из-за чего именно в этом элементе образуется электромагнитное поле, выделяющее вихревые токи. Корпус котла является вторичной обмоткой, принимающей токи, а затем передающей тепловую энергию теплоносителю.
- Нагреватель. Элемент представляет собой сердечник катушки и выглядит как труба значительного диаметра или несколько трубок меньшего сечения, соединенных параллельно.
- Патрубки. Нужны для соединения агрегата в тепловую сеть, один патрубок является подающим, второй обратным. По первому внутрь котла поступает теплоноситель, по второму выходит и транспортируется в контур отопительной системы.
- Инвертор. Прибор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный.
Что понадобится
Для создания нагревателя металла своими руками, помимо рабочих инструментов также следует озаботиться подготовкой целого ряда вещей, приобрести которые следует отдельно:
Обратите внимание!
Усилитель звука своими руками: подбор материалов и инструментов для изготовления в домашних условиях + пошаговая инструкция по созданию и сборке своими руками
Ветрогенератор своими руками: пошаговая инструкция изготовления устройства в домашних условиях, выбор материалов и типа конструкции
Инкубатор своими руками: поэтапный мастер-класс по постройке своими руками, выбор строительных материалов и типа конструкции
Восьмисот миллиметровый отрезок медной трубы, с диаметром в 8-10 мм. С помощью медной проволоки в дальнейшем изготавливается индукционная катушка, излучающая магнитное поле, которое, впоследствии, нагревает металлическую емкость.
Высокомощные силовые транзисторы, приобретение которых станет основной тратой для всех желающих собрать индукционную плиту
Обратите внимание на то, что схема создания частотного генератора предусматривает наличие сразу двух силовых транзисторов
В качестве основного материала, предназначенного для создания колебательного контура, используется обыкновенный керамический конденсатор с характеристиками 0,1мФ и 1600В.
Диоды, применяемые в качестве рабочих элементов, согласно схеме, должны обладать высокой скоростью срабатывания. Индукционная печь своими руками, схема изготовления которой расположена в руководстве, является требовательным устройством на высокоскоростных диодах.
Обратите внимание!
Циклон своими руками: способы сборки устройства в домашних условиях, подготовка материалов и инструментов + пошаговая инструкция
Сабвуфер своими руками: типы устройств, функции, способы сборки и установки в домашних условиях + пошаговая инструкция и схемы для начинающих
Блютуз колонка своими руками — пошаговый мастер-класс изготовления и установки своими руками, необходимые материалы и инструменты
Резисторы: пара штук на 10кОм и 0,25Вт, и еще пара 440Ом и 2Вт. Также следует приобрести стабилитроны с характеристикой рабочего напряжения в 2Вт.
В качестве основного элемента питания используется стандартный блок на 500 ватт. Характеристика рабочего напряжения блока питания должна колебаться в промежутке от двенадцати до сорока ватт.
Используя все вышеприведенные материалы инструменты можно с легкостью собрать индуктор своими руками, схема которого рассматривается в статье.
