Индукционный котел отопления своими руками схема и монтаж: Индукционный котел отопления своими руками: как соорудить самодельный агрегат

Содержание

схема, устройство, чертежи и пошаговая инструкция по монтажу + фото

March 10, 2019 | Просмотров: 273

Многие жители частных и многоквартирных домов, пытаясь сэкономить на электроэнергии, ищут наиболее выгодный вариант, позволяющий отопить свое жилье.

Именно поэтому люди все чаще устанавливают своими руками индукционные котлы.

Главные преимущества такой установки заключаются в том, что она экономична и долговечна, а смонтировать ее можно самостоятельно.

Данную конструкцию можно собрать собственноручно

Устройство котла

Перед тем как приступать к сборке, необходимо разобраться в принципах функционирования прибора. Сразу нужно отметить, что они схожи с ТЭНами, которые отвечают за преобразование электрической энергии в тепловую.

Установка индукционного электрокотла своими руками не требует полной замены системы отопления, так как он работает по принципу электрического индуктора, который включает в себя две обмотки:

первичную;
вторичную.

Первичный контур занимается преобразованием электрической энергии в вихревой ток, а вот созданное этим процессом магнитное поле уходит на вторичную обмотку, где происходит выработка тепла.

сердечника;
внешнего корпуса;
электроизоляции;
теплоизоляции.

У промышленных приборов обмотка цилиндрическая. Изготовленный своими руками индукционный котел имеет тороидальную обмотку. Она собирается из медного провода. Корпус окружен ферромагнитной сталью толщиной около 1-1,5 см. Все это позволяет заметно снизить вес агрегата и повысить показатели КПД.

Если сравнить самодельное устройство с любым другим оборудованием, работающим на газе или жидком топливе, то можно выделить его следующие нюансы:

тепловой носитель обладает двойным нагреванием;
более быстрый обогрев помещения;
минимальный показатель инерции;
из-за магнитной индукции не образовывается накипь;
прибор не нуждается в чистке.

Также стоит отметить, что теплоноситель в собранном своими руками индукционном котле отопления получает около 97% тепловой энергии. А это увеличивает производительность и снижает затраты на электроэнергию.

Это все, что вам понадобится, чтобы его изготовить

Монтажные работы

Изначально необходимо подготовить чертеж. Индукционный котел своими руками легче всего смастерить, имея под рукой схему отопительной системы.

Если все подготовлено, то можно приступать к рабочему процессу. При этом какого-либо особенного оборудования или слишком дорогостоящего материала для изготовления не требуется. Будет достаточно иметь минимальный опыт работы со сварочным аппаратом инверторного типа. Все действия выполняются следующим образом:

Для начала нужно нарезать нержавеющую проволоку на несколько частей. Их длина должна составлять около 5 сантиметров, диаметр — 7 миллиметров.
Чтобы сделать корпус, понадобится пластиковая труба диаметром 50 мм.
Теперь требуется прикрыть дно подготовленной трубы металлической сеткой. Желательно, чтобы она была с мелкими ячейками, тогда через них не смогут пройти куски нержавейки.

Заполняют корпус имеющейся проволокой. Затем плотно закрывают второе отверстие трубы, используя такую же сеточку.
На следующем этапе предстоит намотать медную проволоку на среднюю часть корпуса, произведя около 90 оборотов. Сделать это нужно как можно плотнее.
Теперь необходимо подключить к конструкции переходник для врезки. Можно использовать как водопроводную, так и отопительную систему.

После выполнения этих действий должно получиться следующее: вода проходит в нагреватель через первый переходник, быстро нагревается, а затем поступает в радиаторы уже через второй переходник, тем самым обогревая все жилище.

Таким образом, можно достаточно легко сделать индукционное отопление частного дома своими руками. При этом такая конструкция не нуждается в отдельном котельном помещении. Для этого необходимо просто вырезать отрезок трубы рядом со входом в радиатор и приварить на это место самодельный нагреватель.

Важные рекомендации по сборке

Котлы этого типа просты в сборке, установке и дальнейшей эксплуатации. Существуют правила, которые помогут без труда оборудовать в доме индукционное отопление своими руками:

схемы и чертежи обязательно используются во время работы, только так можно получить котлы, которые будут функционировать качественно и бесперебойно;
самодельными агрегатами можно пользоваться только в закрытых системах обогрева, когда циркуляция воздуха действует за счет работы насоса;
разводка отопительной системы, работающая в комплексе с прибором, изготавливается исключительно из пластиковой или пропиленовой трубы;

чтобы предотвратить возможные неприятности, необходимо правильно установить нагреватель (он должен находиться на расстоянии 30 сантиметров от стенок и 80 сантиметров от поверхности пола и потолка).

Кроме этого, требуется оборудовать патрубок специальным подрывным клапаном, с помощью которого можно будет всегда удалить лишний воздух из отопительной системы, нормализовать давление и обеспечить оптимальные условия для работы.

Как сделать индукционный котел отопления своими руками: схема и описание

Содержание статьи

Как работает индукционный котел

Как изготовить самодельный индукционный котел

На фоне всеобщего подорожания, в том числе и энергоносителей, постоянно появляются новые, более эффективные способы использования традиционных источников энергии. Стремление максимально увеличить КПД не обошло стороной и разработчиков электронагревательных приборов. Одним из таких новаторских продуктов конструкторской мысли являются совсем недавно появившиеся на рынке вихревые индукционные котлы, которые, если верить производителям и разработчикам, на 30 % эффективнее используют электроэнергию, чем обычные водонагреватели со встроенным ТЕНом.

Всем хороши такие нагреватели теплоносителя, они экономны, компактны, бесшумны и безопасны. Однако цена заводского образца такова, что далеко не каждый себе может позволить его приобретение. Вот поэтому некоторые домашние умельцы стремятся изготовить из доступных материалов индукционный котел отопления своими руками. Тем более, что принцип работы, равно как и конструкция такого водонагревателя как бы не очень и сложна.

Как работает индукционный котел

Как было отмечено выше, конструкция индукционного котла достаточно проста.

Имеется спиралевидный контур, выполненный обычно из медной трубки, к которому подключен источник высокочастотного переменного тока. Внутри обмотки расположена металлическая труба, которая с помощью переходных соединений включена в систему отопления. Металлический сердечник, коим, по сути, является в данном случае упомянутая труба, надежно отделена от обмотки слоем тепло- и электроизолирующего материала. Все это устройство включено в металлический корпус цилиндрической формы, который тоже отделен от медного контура слоем изолятора.

Читайте также: Чертежи для самодельного котла отопления частного дома!

Теперь о принципе работы. В медной обмотке, при подключении к источнику тока с определенными характеристиками, возникают электромагнитные вихревые потоки, векторы которых направлены внутрь контура. Если в зону воздействия помещен какой-либо электропроводный материал (металл, например), магнитный вихрь заставляет его нагреваться, влияя на молекулярную структуру.

В нашем же случае, металлическая трубка, помещенная внутри медной обмотки, одновременно является теплообменником, отдавая энергию протекающему сквозь нее теплоносителю, который принудительно циркулирует благодаря насосу.

Ввиду использования электроэнергии таким способом, происходит значительная ее экономия, при этом срок службы такого теплообменника намного больше, чем у традиционного ТЕНа.

Как изготовить самодельный индукционный котел

Сделать в домашних условиях водонагреватель, работающий благодаря электромагнитной индукции, конечно же, можно.

Однако стоит учесть, что прежде, чем приступить к его изготовлению, нужно произвести массу расчетов, которые под силу лишь тому, кто не понаслышке знает о том, что такое электротехника. Поэтому нужно трезво оценить свои познания в этой отрасли науки, так как электричество может не простить неудачные с ним эксперименты.

Для того, чтобы сделать простейший индукционный котел понадобятся такие материалы:

отрезок толстостенной (3-5 мм) полиуретановой трубы 50 мм в диаметре;
медная проволока 2 мм толщиной;
нержавеющий пруток около 5 мм в сечении;
металлическая нержавеющая сетка;
сгоны и переходники для вышеупомянутого отрезка полимерной трубы.

В качестве источника высокочастотной электрической энергии здесь можно использовать сварочный аппарат с регулировкой характеристик исходящего тока.

Теперь схема сборки.

Имеющуюся медную проволоку намотать на пластиковую трубу в виде спирали. Количество и шаг витков зависит от длины трубы и желаемой мощности водонагревателя. Чем плотнее получится спиралевидный контур (соседние витки не должны касаться), тем большей мощности будет электромагнитный вихрь.
Концы обмотки надежно соединить с клеммами источника тока.
Нарезать нержавеющий прут фрагментами длиной около 5 см, и заложить внутрь полиуретановой трубы.
Саму трубу, прежде чем присоединять посредством переходников к системе отопления, необходимо с двух сторон отгородить нержавеющей сеткой.

Таким образом, имеем медный контур, изолятор в виде пластиковой трубы, и сердечник, в роли которого отрезки нержавеющего прутка. Теперь нужно обеспечить подачу воды с помощью насоса и включить источник переменного тока. Понятно, что при первом включении электроток должен быть небольшой силы, которую нужно добавлять по мере необходимости.

Естественно, что рассмотренная модель далека от совершенства и требований безопасности, поэтому применять ее для непосредственной эксплуатации вряд ли было бы разумно. Однако, сделав такой индукционный котел своими руками и затратив на это не так много времени и материалов, можно убедиться в том, что все это работает. А затем, при желании, можно придумать и воплотить какую-нибудь другую конструкцию вихревого водонагревателя, более совершенную и надежную.

Простая схема индукционного нагревателя своими руками

Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и процесс изготовления индукционного нагревателя. Схема очень проста в построении и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Чтобы кончик отвертки стал красным, требуется примерно 30 секунд!

Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, что обеспечивает эффективную передачу энергии. В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS. Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора. Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть схема индукционного нагревателя. Возможно, вы все же захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов о том, как заставить вашу систему работать хорошо.

Как работает индукционный нагрев?

При изменении магнитного поля вблизи металлического или другого проводящего объекта в материале индуцируется ток (известный как вихревой ток), который выделяет тепло. Выделяемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжения во всевозможных приборах. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них индуцируются вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют различные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев — это просто трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот эффект нагрева и попытаемся максимизировать эффект нагрева, создаваемый вихревыми токами.

Если мы подадим на катушку с проводом постоянно меняющийся ток, внутри нее будет постоянно меняющееся магнитное поле. На более высоких частотах эффект индукции довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.

ОПАСНО! Это устройство может создавать очень высокие температуры!

Схема

Используемая схема представляет собой коллекторно-резонансный генератор Ройера, преимуществами которого являются простота и саморезонансная работа. Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания флуоресцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они управляют трансформатором с центральным отводом, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания освещения. В этой схеме индукционного нагревателя своими руками трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.

Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с центральным отводом, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с центральным отводом необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа. Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки поочередно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь туда и обратно в обоих направлениях.

Величина тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.

Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он на самом деле прост. Всего несколько основных компонентов — это все, что необходимо для создания рабочего устройства индукционного нагревателя.

R1 и R2 — стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, как быстро МОП-транзисторы могут включаться, и должно быть достаточно низким значением. Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет притянут к земле через диод, когда противоположный транзистор включится.

Диоды D1 и D2 используются для разрядки затворов MOSFET. Это должны быть диоды с малым падением напряжения в прямом направлении, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью отключался, когда другой открыт. Рекомендуется использовать диоды Шоттки, такие как 1N5819, так как они имеют низкое падение напряжения и высокое быстродействие. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдержать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение поднялось аж до 70В.

Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но почти не нагревались при работе на указанных здесь уровнях мощности. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.

Катушка индуктивности L2 используется в качестве дросселя для защиты источника питания от высокочастотных колебаний и ограничения тока до допустимого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но также оно должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы провести весь ток питания. Если дроссель не используется или он имеет слишком маленькую индуктивность, схема может не генерировать. Точное необходимое значение индуктивности зависит от используемого блока питания и настройки вашей катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат. Тот, что показан здесь, был изготовлен путем намотки около 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам потребуется гораздо больше витков провода, чтобы получить ту же индуктивность, что и у тороидального ферритового сердечника. Пример этого вы можете увидеть на фото слева. В левом нижнем углу можно увидеть болт, обмотанный множеством витков аппаратного провода. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и спаять все вместе.

Поскольку задействовано очень мало компонентов, мы припаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для подключения сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является клеммой коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.

Конденсатор C1 и катушка индуктивности L1 образуют резонансный контур индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ. Подробнее об этих компонентах показано ниже.

Индукционная катушка и конденсатор

Катушка должна быть изготовлена из толстой проволоки или трубы, так как по ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как высокочастотные токи в любом случае будут в основном течь по внешним частям. Вы также можете качать холодную воду через трубу, чтобы она оставалась прохладной.

Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке для создания резонансного контура резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой будет автоматически работать схема управления. Используемая здесь комбинация катушки и конденсатора резонировала на частоте около 200 кГц.

Важно использовать конденсаторы хорошего качества, способные выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое внутри них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушят схему привода. Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке и с использованием толстой проволоки или трубы. Большая часть тока будет протекать между катушкой и конденсатором, поэтому этот провод должен быть самым толстым. Провода, соединяющие цепь и блок питания, при желании можно сделать немного тоньше.

Эта катушка была сделана из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начинал деформироваться из-за избыточного нагрева. Затем витки соприкасались, замыкая и делая его менее эффективным. Поскольку схема управления оставалась относительно холодной во время использования, казалось, что ее можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо будет использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…

Широкий ассортимент деталей для индукционных нагревателей
	Готовая схема индукционного нагревателя	Медная труба 4 мм
	Сборка катушки индукционного нагревателя	Кабель 30 А
	Керамическая стойка	Измеритель тока
	Блок питания 12 В 15 А	Вольтметр
	Водяной насос 12 В	Дроссель
	Радиатор охлаждения	Транзисторы 35А 100В
	Силиконовая трубка	Радиатор TO-220
	Резисторы 240 Ом	Быстродействующие диоды
	Полипропиленовые конденсаторы	Регулятор напряжения 12 В

Толкаем дальше

Основным ограничением описанной выше установки было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагревалась из-за больших токов. Чтобы иметь большие токи в течение более длительного времени, мы сделали еще один змеевик, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться через нее во время работы. Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед изгибом необходимо было заполнить трубу мелким песком, чтобы предотвратить ее защемление в местах резких изгибов. Затем его очистили сжатым воздухом.

Индукционная катушка состоит из двух половин, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ был использован для соединения центральных труб, чтобы вода могла проходить через весь змеевик.

В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи. Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. В общей сложности было использовано шесть конденсаторов емкостью 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.

Кабели, подсоединяемые к катушке, были просто припаяны к трубе ближе к концам, оставив место для установки трубы из ПВХ.

Этот змеевик можно охлаждать, просто подавая воду прямо из-под крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос из аквариума поместили в коробку с водой, а к выпускному патрубку приделали трубу. Эта трубка подводила к модифицированному кулеру процессора компьютера, который использовал три тепловые трубки для отвода тепла.

Кулер был преобразован в радиатор, отрезав концы тепловых трубок, а затем соединив их с трубками ПВХ, чтобы вода проходила через все 3 тепловые трубки, прежде чем выйти и вернуться к насосу.

Если вы отрезаете тепловые трубки самостоятельно, делайте это в хорошо проветриваемом помещении, а не в помещении, так как они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы предотвратить контакт с кожей.

Этот модифицированный процессорный кулер был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться достаточно прохладной.

Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокое напряжение. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре росло большее напряжение. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтая кривая), что также очень близко к номинальному напряжению транзисторов 100 В.

Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому необходимо было также подать напряжение на затворы транзисторов через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А от источника питания. Когда был добавлен болт на фотографии, он увеличился до 10 А, а затем снова постепенно упал, поскольку он нагрелся выше температуры Кюри. Он, безусловно, превысит 10 А с более крупными объектами, но используемый блок питания имеет ограничение в 10 А. Вы можете найти подходящий блок питания 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.

Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, достиг максимальной температуры примерно за 30 секунд. Отвертка на первом изображении теперь могла нагреваться докрасна примерно за 5 секунд.

Чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо было бы использовать другие конденсаторы или их больший массив, чтобы ток был более распределен между ними. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты значительно нагревают конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY нужно было выключить, чтобы он мог остыть. Также было бы необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.

В общем, этот проект меня вполне удовлетворил, так как он дал хороший результат, используя простую и недорогую схему. Как таковой, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили сделать свой собственный проект индукционного нагревателя, пожалуйста, разместите свои фотографии ниже. Пожалуйста, прочитайте другие комментарии, прежде чем писать свои собственные, так как это может сэкономить вам время позже.

Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование индукционного нагревателя своими руками (щелкните правой кнопкой мыши, «Сохранить как»)

Насколько она будет горячей?

Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как нужно учитывать множество параметров. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как они нагреваются или отдают тепло в атмосферу.

Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые расчеты по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это для вас. Эта форма включает материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она все же полезна, если вы пытаетесь, например, определить мощность, необходимую для нагрева кастрюли с водой с помощью индукционного нагревателя.

Устранение неполадок

Если у вас возникли проблемы с работой, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….

PSU (блок питания)
Если ваш блок питания не может обеспечить большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет генерировать. Напряжение от источника питания в этот момент упадет (хотя блок питания может этого не отображать) и это помешает корректному переключению транзисторов. Чтобы решить эту проблему, вы можете подключить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они смогут подавать большой импульсный ток в вашу цепь. Хорошим мощным источником питания будет наш блок питания постоянного тока 24 В 15 А.

Дроссель (индуктор L2)
Ограничивает мощность индукционного нагревателя. Если у вас нет колебаний, вам может понадобиться больше индуктивности, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания. Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность обогревателя. Слишком мало может означать, что это не сработает вообще. Если ваш сердечник катушки индуктивности слишком мал, большой ток насытит его, что приведет к протеканию слишком большого тока и потенциально может повредить вашу схему.

Электропроводка
Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш силовой кабель на 30 А хорошо подходит для этого.

Компоненты
Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление в открытом состоянии, в противном случае они перегреются или даже предотвратят колебание системы. IGBT, вероятно, не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными параметрами должны быть в порядке. Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.

Включение питания
При включении не допускайте наличия металла внутри нагревательного змеевика. Это может привести к большим скачкам тока, которые могут помешать запуску колебаний, как указано выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем модулятора импульсов мощности. Подробнее см. сообщение 5108 ниже.

Мозг
Вам понадобится достаточно хорошо функционирующий мозг, чтобы сделать этот проект безопасным. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это. Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, не неисправны ли используемые компоненты, проверьте правильность соединений, прочитайте всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете какие-либо термины, или прочитайте наш раздел «Изучение электроники». Помните: горячие предметы обожгут вас и могут поджечь вещи; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Ставьте безопасность на первое место.

как построить самодельный агрегат

Люди избалованы цивилизацией и не представляют существования без ее благ. Несомненно, к ним относится отопление зданий. Системы отопления постоянно совершенствуются и становятся все более эффективными и удобными в использовании.

Но этого недостаточно. Согласитесь, совсем неплохо, чтобы отопительное оборудование было еще и экономичным. И это желание вполне осуществимо – можно сделать индукционный котел отопления своими руками. Он способен не только обеспечить необходимый уровень обогрева помещения, но и очень экономно расходовать энергоресурсы.

Причем такое снаряжение при желании соберет даже начинающий мастер. А как это сделать правильно и какие материалы потребуются для изготовления – эти вопросы мы подробно обсудим в нашей статье. Сначала рассмотрим устройство и принцип работы оборудования, а также преимущества его использования.

Содержание статьи:

Устройство и принцип работы оборудования
- Как работает индукционный котел?
- Основные элементы отопительного оборудования
Плюсы самостоятельной сборки нагревателя
Инструкция по сборке индукционного котла
Особенности вихревого индукционного котла
- Отличительные особенности ВИН
- Как собрать вихревой индукционный прибор?
Необычная модель индукционного аппарата
Выводы и полезное видео по теме

Устройство и принцип работы оборудования

Перед тем, как заняться самостоятельной сборкой индукционного котла, необходимо разобраться в его устройстве и принципе работы. И только разобравшись с этими моментами, можно приступать к изготовлению самоделок.

Как работает индукционный котел?

Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, необходимо ознакомиться с принципом его действия. Поэтому вспомним школьный курс физики.

Когда электрический ток проходит через проводящий материал, он выделяет тепло. В этом случае количество полученного тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эта закономерность была открыта Джоулем и Ленцем, в честь которых назван физический закон.

Галерея изображений

Фото

Принцип работы индукционных нагревателей и котлов

Преимущества отсутствия прямого нагрева

Стандартные комплектующие индукционного котла проводник не только тогда, когда он напрямую подключен к источнику питания. Есть еще один метод, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, который не предполагает взаимодействия источника питания с проводником.

Суть его в том, что при изменении параметров магнитного поля, которое пересекает проводник, в нем возникает ЭДС или электродвижущая сила.

Это явление получило название электромагнитной индукции. Именно его используют в работе индукционного котла. Получается, что если есть ЭДС, то будет и электрический ток, соответственно будет нагрев проводника.

В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, с использованием наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.

Существует два способа получения электромагнитной индукции. В первом случае для получения индукции проводник вращают или перемещают внутри постоянного магнитного поля. Этот метод используется в электрогенераторах.

Еще один способ получения индукции — проводник остается неподвижным, при этом параметры магнитного поля, в котором он находится, а именно направление силовых линий и напряженности, постоянно меняются.

В основе действия любого индукционного котла лежит явление электромагнитной индукции

Было бы трудно это сделать, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если намотать на катушку проволоку, то при подключении источника питания она превращается в электромагнит. С изменением направления и силы тока будет меняться и магнитное поле, которое создает это устройство.

Если внутрь поля поместить проводник, то в нем возникнет электрический ток, который сопровождается нагревом.

Именно по такому принципу устроен индукционный котел. Его конструкция очень проста. Включает в себя корпус, обязательно теплоизолированный и экранированный. Внутри него помещается труба. Лучше всего, если это будет сплав, но можно использовать и сталь.

Правда, в последнем случае немного пострадают эксплуатационные характеристики устройства. Труба установлена в рукаве из диэлектрического материала.

Теплоноситель в котлах индукционного типа нагревается от расположенного внутри стального сердечника, нагреваемого вихревыми токами, возникающими в электромагнитном поле

Поверх лейнера наматывается медная шина по принципу катушки. Он подключен к источнику питания. Для подключения к системе отопления используются две трубы, по которым будет двигаться теплоноситель.

При подаче питания ток проходит через катушку и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, вызывает вихревые токи внутри трубы. Они нагревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.

Существуют варианты индукционного котла с несколькими параллельно установленными трубами малого диаметра. Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости нагрева устройства.

В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропустить через катушку электрический ток высокой частоты. Поэтому оборудование необходимо дополнить инвертором и выпрямителем.

Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла. Поэтому она подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянную.

Затем он поступает в инвертор, представляющий собой электронный модуль со схемой управления и двумя ключевыми транзисторами. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.

Правда, использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, которые работают без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет повысить его эффективность. Приборы с инвертором более компактны.

Наведенные вихревые токи очень быстро нагревают теплообменник и жидкость внутри него

Основные элементы нагревательного оборудования

Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:

Дроссель. Основная часть устройства. Это своего рода трансформатор с двумя обмотками. Первичка намотана вокруг сердечника. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи. Корпус котла выполняет роль вторичной обмотки. Он принимает на себя вихревые токи, прогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
Нагревательный элемент. Это ядро катушки. Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких труб меньшего сечения, соединенных параллельно.
Патрубки. Предназначен для врезки прибора в тепловую сеть. Один теплоноситель входит в устройство поочередно, а второй жидкий выходит из котла и поступает в контур отопления.
Инвертор. Это устройство — — преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который затем подается на индуктор.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется сделать самому, а некоторые можно купить.

Например, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он будет с возможностью регулировки мощности.

Инвертор преобразует постоянный ток в высокочастотный. Для изготовления самодельных устройств можно использовать стандартный инвертор для сварки

Мы перечислили основные элементы индукционного котла.

Плюсы самостоятельной сборки отопителя

Электрические котлы традиционно считаются неэкономичными. Учитывая, что стоимость электроэнергии постоянно растет, они обходятся своим владельцам «в копеечку». Рекомендуем посмотреть подробную информацию по отоплению от электрокотла в г.

Однако индукционные котлы хоть и работают от электричества, но достаточно экономичны.

Галерея изображений

Фото

Котлы индукционного типа — самое экономичное электрооборудование по энергопотреблению

Экономное энергопотребление не мешает индукционным котлам лидировать по рабочим параметрам

Благодаря простоте конструкции индукционные котлы редко выходят из строя, имеют исправно функционируют более 30 лет

Аккуратная форма и компактные размеры – важные аргументы в пользу индукционных котлов

Индукционное оборудование быстро нагревает теплоноситель для отопительных контуров

Однако длинный список достоинств индукционных котлов перевешивает солидный минус — цена оборудования, особенно ощутимая при необходимости установки нескольких технических узлов

Цена не страшна тем, кто решит сделать эффективный агрегат со своими своими руками комплектующие для сборки недорогие

Однако для успеха в реализации идеи стоит досконально разобраться с устройством индукционного агрегата и принципом его работы

Экономичный вариант электрокотла

Высокая производительность

Конструктивная простота

Компактные размеры агрегата

Высокая скорость нагрева теплоносителя

Стоимость как сплошной минус котла

Самодельный индукционный котел

3 Специфическое устройство

3 и принцип работы

Но это далеко не весь список их достоинств.

Решив установить такое устройство, вы можете получить:

Быстрый нагрев охлаждающей жидкости. Это занимает в среднем 3-5 минут.
КПД близок к 100%, так как почти вся электроэнергия преобразуется в тепло.
Высокая температура нагрева жидкости в контуре отопления, не менее 35 °С.
Отсутствие накипи на внутренних поверхностях аппарата, обусловленное вибрациями, возникающими при работе аппарата. Они предотвращают отложения.
Долгий срок службы, так как отсутствуют движущиеся и трущиеся механизмы и детали. Соответственно, нет износа оборудования и порчи его компонентов.
Нет необходимости отводить продукты сгорания и проводить частое техническое обслуживание.

Недостатков у индукционных котлов не так много. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость оборудования. Кроме того, в процессе работы устройства издают небольшой вибрационный шум.

Еще одним недостатком является достаточно большая масса, что необходимо учитывать при монтаже устройства на стену.

Чтобы получить максимальный эффект от использования индукционного котла, как самодельного, так и серийного, нужно соединить их в группу и использовать по очереди или все сразу

Инструкция по сборке индукционного котла

Индукционные нагревательные приборы можно приобрести в магазине, но их стоимость довольно высока. Поэтому многие домашние умельцы пытаются сделать его своими руками. Чтобы сделать самодельный индукционный котел, необходимо подготовить материалы и инструменты.

Для начала необходимо приобрести сварочный инвертор. Это может быть недорого, но желательно, чтобы устройство было оснащено регулятором тока.

Кроме того, следует обратить внимание на силу тока, с которым работает устройство. Стандартное значение для сварочных инверторов составляет 15А. Этого будет недостаточно. Нужно искать более мощный агрегат.

Кроме того, необходимо подготовить катанку или проволоку из нержавеющей стали диаметром около 7 мм. Его следует разрезать на фрагменты длиной 40-50 мм. Их поместят в электромагнитное поле, где они будут нагреваться.

Нагревательный элемент самодельного индукционного прибора изготавливается из медной проволоки, для намотки которой можно использовать любой подходящий цилиндрический предмет диаметром

Для изготовления корпуса котла берется пластиковая толстостенная труба. Диаметр детали может варьироваться, но, как показывает практика, оптимальным вариантом является внутренний диаметр 50 мм.

Переходники используются для подключения оборудования к системе отопления. Через один из них в котел будет поступать теплоноситель, а через другой – в систему будет подаваться горячая жидкость.

Фрагменты провода уложить в кожух. Чтобы они не выпадали, низ детали покрыт мелкоячеистой металлической или нейлоновой сеткой, которая надежно крепится к корпусу. После этого можно прокладывать провод внутрь корпуса.

Теперь верхняя часть детали покрыта такой же сеткой, что и нижняя, и крепится к стенкам детали. Переходники надеваются на торец. Получается заготовка, из которой будет изготовлена индукционная катушка.

Для этого на него нужно намотать эмалированный медный провод. В среднем требуется 90 витков. Они должны располагаться ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и ровно, чтобы у вас получилась качественная индукционная катушка.

Полученное устройство можно установить в систему отопления. Это делается следующим образом. Сначала из системы сливается охлаждающая жидкость.

После этого выбирается место, где будет установлен котел. Размечается труба на этом участке, после чего из нее вырезается фрагмент, равный длине отопительного прибора.

Затем на подготовленное место устанавливается самодельный индукционный котел. Катушка подключается к инвертору, на этом установку можно считать законченной. После этого система снова .

Медная проволока аккуратно намотана на пластиковую трубу с кусочками металлической проволоки внутри.

Только после этого можно протестировать новое устройство. В нем должна быть жидкость.

Если включить индукционный котел «всухую», пластиковый корпус расплавится от высокой температуры. Это приведет к частичному разрушению системы отопления, что недопустимо.

Еще одним важным моментом является грамотное устройство заземления отопительного прибора, без которого невозможна его безопасная эксплуатация.

Особенности вихревого индукционного котла

С принципом работы индукционного нагревательного устройства мы уже знакомы. Есть его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.

Отличительные особенности ВИН

Как и индукционный аналог, работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно комплектуется инвертором. Особенность устройства ВИН в том, что оно не имеет вторичной обмотки.

Его роль выполняют все металлические части устройства. Они обязательно изготавливаются из материалов, обладающих ферромагнитными свойствами. Таким образом, при протекании тока по первичной обмотке устройства электромагнитное поле резко возрастает.

Он, в свою очередь, генерирует ток, сила которого быстро растет. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате чего все ферромагнитные поверхности очень быстро, практически мгновенно нагреваются.

Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла имеют большой вес. Это дает дополнительное преимущество, так как в теплоотдаче принимают участие все массивные элементы корпуса. Таким образом, КПД агрегата приближается к 100%.

Эту особенность устройства необходимо учитывать, если решено самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть только из металла, пластик использовать нельзя.

Основное отличие вихревого индукционного котла в том, что его корпус выполняет роль вторичной обмотки. Поэтому он всегда из металла

Как собрать вихревой индукционный прибор?

Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако его так же легко изготовить своими руками. Правда, теперь понадобятся навыки сварки, ведь собирать устройство следует только из металлических деталей.

Для работы вам потребуется:

Два одинаковых отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
Обмоточный (эмалированный) провод медный.
Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
Кожух для теплоизоляции котла.

Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую часть. Их нужно вварить один в другой так, чтобы между стенками элементов оставалось определенное расстояние.

Полученная деталь в разрезе будет напоминать рулевое колесо. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.

В итоге получаем полый резервуар цилиндрической формы. Теперь нужно встроить в его стенки патрубки под трубу подачи холода и отвод горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб системы отопления, дополнительно могут понадобиться переходники.

После этого можно начинать наматывать провод. Он аккуратно, под достаточным натяжением, намотан на корпус котла.

Схема самодельного индукционного котла вихревого типа

Собственно нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус устройства желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Таким образом, удастся сохранить максимальное тепло и, соответственно, повысить КПД устройства и сделать его безопасным.

Теперь нужно врезать котел в систему отопления. Для этого сливается теплоноситель, отрезается необходимая длина отрезка трубы и на его место приваривается устройство.

Осталось только запитать ТЭН и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к использованию. Но перед проведением испытаний нужно заполнить магистраль охлаждающей жидкостью.

Не знаете какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться и рекомендации по выбору оптимального типа жидкости для контура отопления.

Только после закачки охлаждающей жидкости в систему проведите пробный пуск.

Сначала нужно запустить аппарат на минимальную мощность и внимательно следить за качеством сварных швов. Если все в порядке, увеличиваем мощность до максимума.

На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для нагрева теплоносителя в системе отопления. Для ознакомления с процессом сборки индукционного нагревателя перейдите на .

Необычная модель индукционного котла

Данная модификация индукционного котла может показаться очень необычной, однако она имеет право на существование.

Более того, практика показывает, что такой прибор гораздо экономичнее стандартного бойлера с ТЭНом. На обогрев стандартной «трёшки» потребуется около 1,8-2,5 кВт в час, в то время как электрический котел потратит не менее 6 кВт.

При изготовлении самодельных индукционных котлов для сердечниковой обмотки используется только специальный обмоточный медный провод

Собственно котел представляет собой встроенный в систему отопления теплообменник, который нагревается индукционной электроплитой.

Важной частью конструкции является теплообменник; он должен быть компактным, надежным и максимально дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройства, работающего с 40 литрами теплоносителя.

То есть вам нужен плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость вполне можно изготовить самостоятельно, сварив из профильной трубы 50х50.

Работа выполняется в следующей последовательности:

Труба 50х50 разрезается на отрезки по 600 мм. Всего должно получиться 9-10 штук.
Полученные отрезки сваривают друг с другом по принципу «стенка к стенке» так, чтобы получился непрерывный ряд труб.
От трубы отрезают еще два куска так, чтобы их длина равнялась ширине получившейся заготовки.
Из обоих полученных фрагментов вырезается одна стена.
Деталь устанавливается отрезанной частью на сваренные между собой трубы так, чтобы получилась заготовка, напоминающая коллектор. Фрагмент приварен к теплообменнику.
Аналогично устанавливается вторая секция трубы с противоположной стороны.
Трубы ввариваются в диагонально противоположные секции теплообменника для подключения к системе отопления.
Конструкция тщательно обваривается, т.к. она должна быть полностью герметичной.

Теплообменник готов, его можно установить на место и разместить под ним источник тепла. Практика показывает, что лучше всего такую систему устанавливать в ванной, выполнив вертикальный монтаж.

Обычная индукционная плита может стать источником тепла для отопления квартиры

Теплообменник вварен в систему отопления, а плитка расположена между ним и стеной.

Домашние мастера утверждают, что если к такому устройству подключить инвертор, его энергопотребление значительно снизится.

Вам после прочтения инструкции изготовление самодельных котлов кажется сложным и опасным? Сомневаетесь, что самоделки будут экономнее расходовать электроэнергию на подогрев теплоносителя в системе отопления? В этом случае лучшим решением будет покупка готового отопительного агрегата.