Индукционный котел своими руками схема: Самодельный индукционный котел – 2 варианта конструкции

схема плиты и своими руками нагреватель воды

Сегодня производители позиционируют индукционный котел отопления как инновационное и дорогое оборудование, которое может работать на любых площадях. Однако стоит знать, что самый простой вид прибора – катушка с проволочной обмоткой, дополненная диэлектрической трубкой со стальным внутренним стержнем. При подаче электрического тока сердечник нагревается и передает тепло на магистраль отопления. Простое устройство следует рассмотреть подробнее.

• Принцип работы индукционного отопления
• Виды индукционных котлов для отопления
• Устройство и основные элементы котла
• Как выбрать индукционный котел?
• Преимущества и недостатки индукционных котлов
• Частые поломки и ремонт индукционных котлов

Принцип работы индукционного отопления

Основная схема прибора предполагает выработку вихревого потока, на котором выстраивается вся функциональность котла.

Стоит знать! Индукционный электрический котел – это усовершенствованный тип трансформатора с обычными конструкционными элементами в виде катушки, сердечника, обмоткой первичного и вторичного типа.

Вторичная обмотка выглядит как труба с теплоносителем, размещенная внутри устройства, и именно этот элемент отвечает за транспортировку тепла в магистраль системы отопления. Особенность оборудования в том, что котлы с теплонагревательными элементами встраиваются в любую схему отопления, могут быть основными или вспомогательными источниками энергии и работают на площадях любого формата.

Виды индукционных котлов для отопления

Производителя выпускают два типа оборудования с подачей напряжения сети в 220 V это стандарт в 50 герц на первичную обмотку и с подачей напряжения через инвертор. Этот прибор отвечает за преобразование стандартного напряжения электросети в ток высокой частоты с показателем в 20 килогерц. Также инвертор гарантирует большую надежность, при этом электрокотел индукционный для отопления получает свойства экономичности, практичности, и оборудование с инвертором обладает компактными размерами.

Реклама

На заметку! Медная обмотка, сплавы для теплообменника, наличие автоматики приводят к удорожанию инвертора, поэтому с данным характеристиками котлы стоят дороже, чем обычные электрические типы изделий с ТЭНами.

Также различается индукционное отопление по материалам изготовления. В частности, котлы SAV оснащены стальными трубчатыми замкнутыми теплообменниками, а в вихревых котлах стоят теплообменники из материала с ферромагнитными сплавами.

Прежде чем начинать обустройство отопления, следует выбрать вид котла:

1. SAV – оборудование, не оснащенное инвертором, работает от сети электроснабжения на 50 герц (стандарт). В этом случае напряжение подается на индуктор. Прибор вторичной обмотки выглядит как сетка тонких труб из стали, такой теплообменник оперативно прогревается за счет токов Фуко. Подача теплоносителя в магистраль принудительная, работает циркуляционный насос, уже установленный в котел. Оборудование представлено двумя типами – с работой от напряжения в 220 V и 380 V.

Важно! Покупая котлы SAV, следует смотреть на мощность. Показатель 2,5 кВт способен дать тепло в помещения до 30 м2.

2. ВИН. Этот тип вихревых котлов, для работы которых нужен инвертор. Оборудование стоит дороже, но при этом снижен вес и уменьшены размерные параметры. Теплообменник изготавливается из ферромагнитного сплава, магнитопровод и вторичная обмотка представляются как в виде теплообменника, так и корпуса самого котла. Комплектация дополнена блоком автоматического управления, насосным оборудованием приточного и циркуляционного типа.

На заметку! Котлы типа ВИН с показателем мощности в 3 кВт подают тепло для дома площадью в 40 м2.

Устройство и основные элементы котла

Если знакома схема индукционной плиты, то с устройством котла пользователь разберется без особых проблем.

Оборудование представляет собой набор основных и вспомогательных элементов:

• Индуктор. Это деталь типа трансформатора с парой обмоток, из которых первая дополняет сердечник, что объясняет возникновение электромагнитного поля для выделения вихревых потоков. Вторичная обмотка – корпус котла, который принимает токи и затем передает тепловую энергию теплоносителю.
• Нагревательный элемент. Деталь выглядит как труба увеличенного диаметра или несколько меньших по размеру труб и является сердечником катушки. Если нагреватель представлен множеством тонких трубок, то они параллельно соединяются между собой.
• Выходные патрубки. Детали применяются для соединения с магистралью отопления. Один патрубок нужен для подключения к тепловой сети прямого тока, второй – для обратки.
• Инвертор. Агрегат для преобразования постоянного электрического тока в высокочастотный.

На заметку! Если планируется изготовление индуктивного котла отопления своими руками, нужно правильно просчитать материал для основных элементов схемы. Пригодится инвертор от сварочного аппарата, а патрубки можно найти в технических отделах магазинов.

Как выбрать индукционный котел?

На что обращать внимание при подборе оборудования:

1. Уровень безопасности. Для устранения утечки тепла теплоноситель не должен иметь прямой контакт с током или магнитным полем устройства.
2. Стабилизатор напряжения. Этот элемент нужно докупить для предупреждения остановки агрегата при скачках напряжения в сети.
3. Коэффициент полезного действия. Производители рассчитывают КПД со 100% подачей, но возможны потери из-за плохого утепления корпуса. Именно поэтому возникает разница между КПД, заявленным изготовителем и получаемым в реальности. Если продавец уверяет, что КПД снижен из-за появления накипи, то это неправда, слои кальция хорошо проводят тепло и не нарушают теплообменные процессы. Поэтому при выявлении КПД ниже заявленного на момент покупки, об этом часто предупреждают продавцы, нужно отказаться от прибора и отдать предпочтение другому производителю.
4. Также не нужно принимать на веру фразу об экономии энергии в 30% при повышенном коэффициенте полезного действия. Индукционный котел, это не оборудование на газовой горелке, где избыток тепла поступает в дымовую трубу, поэтому, если экономия составляет до трети количества выработки тепла, то вопрос о том, куда денется избыток энергии, заставит продавца задуматься, стоит ли покупателю подсовывать явно некачественный товар.
5. Шумовой эффект при работе, габариты оборудования и вес агрегата. Шум при тестовом запуске возникает только при плохой работе насоса, перегревании изделия или установке трубопровода малого диаметра. Индукционный котел в исправном состоянии работает очень тихо, а агрегаты с инвертором еще и мало весят, входят даже в ограниченные пространства.
6. Регулятор температуры. Терморегулятор поможет выставить режим нагревания теплоносителя и сэкономить на отоплении. Все данные об экономичности системы прописываются в характеристиках коэффициента использования топлива (КИТ) и никак не зависят от КПД.

Важно! Чтобы не ошибиться с выбором прибора, необходимо регулировать показатель температуры в помещении, а не уровень нагрева теплоносителя в батарее. Для выявления нужных параметров потребуется выносной термостат или терморегулятор на радиаторе – приборы придется докупать.

Преимущества и недостатки индукционных котлов

Что касается достоинств оборудования, то тут можно сказать одно – единственной альтернативой по объему расходов может стать только отопление на газе. По всем остальным параметрам индукционные котлы превосходят доступные прочие системы отопления.

К преимуществам относят:

• нет ограничений по типу теплоносителя;
• сниженный риск поломок, ремонта;
• простоту обслуживания оборудования;
• не образуется накипь из-за наличия высокочастотных вибраций;
• срок пользования 40 лет;
• работа без шума;
• нет сервисного обслуживания.

Особое устройство индукционного котла отопления гарантирует ускоренный прогрев теплоносителя – субстанция прогревается до нужных температур в течение 5 минут. Если хозяин выбирает качественный вид котла от надежного производителя, то риск утечки сведен к нулю, это агрегаты монолитного типа, поэтому утечка явно заводской брак, а такие котлы можно обменять.

Минусы тоже есть, но их мало:

1. Требования к теплоносителю достаточно высокие, поэтому необходимо дополнить систему полипропиленовым фильтром с показателем не менее 5 мкр. Также нужно позаботиться о хороших воздухоотводчиках.
2. Высокая вероятность завоздушивания системы из-за контакта теплоносителя с магнитным полем. Чтобы устранить проблему, на всех радиаторах следует ставить краны спуска (Маевского).

Если в доме с индукционным котлом отопления плохо работают мобильные телефоны, прерывается Wi-Fi, то это следствие магнитного поля, лучше предусмотреть установку экранирующих устройств. Массивность изделий и высокая цена агрегатов с инвертором – минусы, но они нивелируются широким списком достоинств приборов.

Частые поломки и ремонт индукционных котлов

Следует знать, что ремонт индукционных котлов поручается только специалистам, проводить работы самостоятельно крайне не рекомендуется. Ввиду особых сложностей с доступом к некоторым деталям, мастеру без опыта легко нарушить схему и в этом случае придется покупать новый котел.

Список типичных неполадок указывается производителем в техпаспорте прибора, например, это поломки нагревательных элементов, контролирующих схем и систем управления. Заменять придется электроды или тепловой нагреватель. Чаще всего это заводской брак или следствие неверно выбранной схемы подключения, неправильной эксплуатации оборудования.

Важно! Тестовая проверка системы перед запуском в постоянную работу при наступлении холодов, визуальное обследование целостности оборудования, чистка фильтров продлят срок использования котлов без ремонта и замены деталей.

Индукционное отопление дома. Как Вам вешают лапшу. Отзыв эксперта

Сегодня поговорим с Вами про индукционное отопление. Многие пытаются преподнести индукционные котлы, как нечто инновационное, которое якобы позволит сэкономить наши деньги и обеспечит существование нашей системы отопления. А что на самом деле?

На самом деле индукционные котлы – агрегаты весьма дорогостоящие, габаритные, неудобные в использовании и не наделённые достаточным количеством свойств и качеств, которые необходимы для нормальной работы современного электрического котла отопления.

Те люди, которые эти котлы изобретают и пытаются вам их продать, об этих сторонах своей продукции потребителю ничего не рассказывают, а выставляют на свет одни только положительные качества. Мы же здесь отобразим все плюсы и недостатки индукционного отопления дома

Содержание

Что говорят производители индукционного отопления?

Чаще всего производители индукционные котлы отопления сравнивают с традиционными, а традиционные – это 99% всех электрических котлов на рынке.

Сравнивают котлы всегда по такой схеме: выделяются мнимые недоработки котлов тэновых и положительные качества индукционного отопления дома.

Например, такие показатели:

• Весьма много элементов нагрева;
• Что якобы может один или даже несколько тэнов выти из строя;
• Утверждают, что котёл может потерять свою рабочую способность;
• Особое внимание они уделяют накипи, которая может появится в виде отложения прямо на самой поверхности элементов нагрева;
• Сложность и громоздкость конструкции обусловлена достаточно большим количеством электрических контактов;
• Создатели индукционных котлов утверждают, что их котлы служат больший срок за счёт того, что могут умягчать воду;
• Абсолютно необоснованное и голословное утверждение, что требуется периодическая замена прокладок, тэнов и ристеров.

Критика неправильных котлов отопления

Указывают, что в качественном индукционном котле отопления никаких нагревательных элементов нет. Конечно же это не так, потому что без нагревательного элемента нам не чем было бы нагревать воду, то есть он всегда есть в любом котле!

В подавляющем большинстве устанавливаемых электрических котлов тэн не выходит из строя практически весь срок службы котла.

Если тэн всё-таки выйдет из строя, то мы сможем его легко поменять, так как он под фланцем или на резьбе. Если вдруг ни с того ни с сего поломается агрегат при индукционном отопления , то заменить его практически невозможно.

Теперь о накипи. Она существует в чайнике, а в системах домашнего отопления она не существует, потому что там вода совсем не кипит, отложения же присутствуют всегда и везде, в любых системах: на котлах газовых, дизельных, дровяных, электрических, тэновых, электронных, индукционных. Никакого значения не имеет какой котёл. Отложения всегда будут присутствовать, так как это отложения, которые всегда присутствуют в воде. Это не недостаток и не преимущество, а данность.

Про электрические контакты. Производители пишут, что в индукционном котле отопления нет электрических контактов. Но на самом деле электрические контакты есть всегда и везде. И если говорить о тэновых котлах, то электрические контакты, кам клемные. там много лет отсутствуют. Есть электрические контакты, находящиеся под винтовыми соединениями, которые не требуют подтяжки, и есть пружинные зажимы обслуживать которые тоже не стоит.

По поводу срока службы тэна и цифр, аргументирующих этот срок. Не понятно откуда взяты эти цифры и чем они подтверждаются. Кроме того, здесь авторы путают системы водоснабжения и отопления. В системе отопления нет столько примесей, сколько есть в системе водоснабжения. Умягчения воды носителя системы тепло отопления не требуется.

Надо заметить, что в индукционном котле отопления замена узлов практически вообще не возможна, потому что всё находится в герметичной колбе и её нужно разрезать для того, чтобы что-то оттуда вытащить.

Раскрываем главный миф индукционного отопления

Последнее время уже перестали говорить, что КПД при индукционном отоплении выше, чем КПД тэнового котла 2-3 раза. Но сторонники индукционного котла утверждают, что тэновый котёл быстро теряет свои свойства и выходит из эксплуатации, потому что на нём вырастает накипь!

Утверждают, что в течение года мощность тэнового котла уменьшается на 15-20%. Так ли это на самом деле?

Да, отложения не тэне действительно присутствуют, но никогда нельзя путать систему отопления и систему водоснабжения. Например, в системе водоснабжения действительно образуется накипь, точно также, как она образуется в чайнике, который мы видим на кухне каждое утро. Никогда нам это не мешает в трудовой деятельности, мы знаем, и это не подлежит сомнению, что в чайнике вода закипает в любом случае.

Напротив, в известной для нас системе отопления примеси нечасто поступают в воду. Слой отложения очень тонкий и не является сколько-нибудь значимым препятствием для передачи тепла.

Если энергия куда-то ушла из сети, никуда она полностью не исчезает. Она превращается в абсолютное тепло и нагревается теплоноситель, который, в свою очередь, нагревается точно с одним и тем же КПД, как он нагревался раньше и как он будет нагреваться всегда. Если бы было не так, то тэн разорвало бы излишками энергии.

Как только появляется накипь, теплообмен совершается при более высокой температуре. Ни о каком снижении КПД речи быть не может, какая бы температура ни была в тэне.

Стоимость и содержание индукционных котлов отопления

Стоят индукционные котлы отопления в 2 раза дороже тэновых котлов. Несмотря на то, что они качественно ниже, как мы увидели из критического разбора их так называемых «преимуществ».

Весят тоже в 2 раза больше тэновых котлов, имеют большие громоздкие габариты, и вся электронная начинка находится снаружи. В то время, как в тэновых котлах она спрятана в самом котле. А здесь есть дополнительная коробка, которую иногда негде разместить, особенно, когда речь идёт об очень небольшом помещении для котельной.

В индукционных котлах нет автоматического выбора мощности, то есть только тэновый котёл может сам выбирать на какой мощности ему надо в данный момент работать.

При индукционном отоплении дома постоянно будут скачки напряжения и перенагрузка, а в тэновых котлах очень тихо работает реле. И Вы его сможете заметить лишь, как тихие щелчки, находясь рядом с работающим котлом.

Ещё в индукционных котлах полностью отсутствует термозащита по перегреву и по замерзанию, имеющаяся в тэновых котлах.

В индукционных котлах отопления нет датчиков низкого давления воды. Там нет индикации ошибок, которые позволяют точно установить неисправность, из-за которой он встал (на дисплее тэнового котла будет моргать соответствующий показатель).

Но самое главное, чего нет в индукционных котлах, это возможность подключения бойлера!

Покупать или не покупать индукционный котёл отопления?

Вы, конечно, сами должны принять для себя решение, какой именно котёл вам следует купить: качественный тэновый или же всё-таки более громоздкий, менее эффективный и дорогой индукционный котёл.

Но вы должны учитывать следующее: индукционный котёл – это агрегат не для систем отопления, тем более, если они индивидуальны и не требуют больших мощностей. Разумеется, без индукционного отопления в некоторых индустриальных областях технического производства обойтись невозможно, но это касается производственных задач.

Всё-таки тащить в свой дом сложный тяжёлый и дорогостоящий агрегат не за чем. Можно обойтись более изящным решением – тэновым котлом.

Производители индукционных котлов отопления дают заведомо не полную информацию о своей продукции, что вводит в заблуждение тех, кто делает выбор в сторону того или другого котла. Здесь важно говорить правду и показывать свой продукт со всех сторон, чтобы люди знали, что они покупают.

Отзыв эксперта об индукционном котле отопления

Один из ведущих российских экспертов в сфере установки и обслуживания котлов в России Владимир Сухоруков в одной из своих передач на YouTube «Индукционный котел – большое недоразумение», вышедшей 12 декабря 2017 г. , обстоятельно и подробно доказал, что индукционные котлы отопления проигрывают традиционным тэновым котлам.

Владимир Сухоруков не нашел ни одной причины для использования индукционного котла в котельной. Более того, он настоятельно советует ни при каких обстоятельствах не покупать индукционные котлы, когда есть качественные тэновые котлы, работающие стабильно и слаженно.

Возможно, надо прислушаться к совету эксперта.

Подписывайтесь так же на наш Youtube, группу Вконтакте, Яндекс Дзен. Там много полезного и интересного контента!

Как спроектировать схему индукционного нагревателя

В статье объясняется пошаговое руководство по созданию собственной базовой схемы индукционного нагревателя, которую можно также использовать в качестве индукционной варочной панели.

Базовая концепция индукционного нагревателя

Возможно, вы наткнулись в Интернете на множество схем индукционного нагревателя, сделанных своими руками, но, похоже, никто не раскрыл главный секрет создания идеальной и успешной конструкции индукционного нагревателя. Прежде чем узнать этот секрет, важно знать основную принцип работы индукционного нагревателя.

Индукционный нагреватель на самом деле является чрезвычайно «неэффективной» формой электрического трансформатора, и эта неэффективность становится его главным преимуществом.

Мы знаем, что в электрическом трансформаторе сердечник должен быть совместим с частотой наведения, а когда существует несовместимость между частотой и материалом сердечника в трансформаторе, это приводит к выделению тепла.

По существу, для трансформатора с железным сердечником требуется более низкий диапазон частот от 50 до 100 Гц, и по мере увеличения этой частоты сердечник может пропорционально нагреваться. Это означает, что увеличение частоты до гораздо более высокого уровня может превысить 100 кГц, что приведет к сильному выделению тепла внутри ядра.

Да, это именно то, что происходит с системой индукционного нагревателя, где варочная панель действует как сердцевина и поэтому состоит из железного материала. И индукционная катушка подвергается воздействию высокой частоты, в совокупности это приводит к генерированию пропорционально сильного количества тепла на сосуде. Поскольку частота оптимизирована на значительно высоком уровне, обеспечивается максимально возможный нагрев металла.

Теперь давайте продолжим и изучим важные аспекты, которые могут потребоваться для проектирования успешной и технически правильной схемы индукционного нагревателя. Следующие детали объяснят это:

Что вам понадобится

Две основные вещи, необходимые для сборки любой индукционной посуды:

1) Бифилярная катушка.

2) Схема генератора с регулируемой частотой

Я уже обсуждал несколько схем индукционного нагревателя на этом сайте, вы можете прочитать их ниже:

Схема солнечного индукционного нагревателя

Схема индукционного нагревателя с использованием IGBT

Простая схема индукционного нагревателя — Контур электрической плиты

Малый контур индукционного нагревателя для школьного проекта

Все вышеперечисленные ссылки имеют две общие черты, то есть у них есть рабочая катушка и каскад драйвера генератора.

Проектирование рабочей катушки

Для проектирования индукционной посуды рабочая катушка должна быть плоской по своей природе, поэтому она должна быть бифилярного типа с ее конфигурацией, как показано ниже:

Конструкция бифилярного типа катушки, показанная выше, может быть эффективно реализована для изготовления домашней индукционной посуды.

Для оптимального отклика и низкого тепловыделения в катушке убедитесь, что провод бифилярной катушки изготовлен из множества тонких медных жил вместо одной сплошной проволоки.

Таким образом, это становится рабочей катушкой кухонной посуды, теперь концы этой катушки просто нужно интегрировать с согласующим конденсатором и совместимой сетью преобразователя частоты, как показано на следующем рисунке:

Список деталей

• 33 Ом 1/4 Вт 5% = 4 шт.
• Rt = Подлежит экспериментальному определению.
• 1 мкФ/25 В, электролитический = 2 шт.
• 100 мкФ/25 В, электролитический = 1 шт.
• Ct и C = определяются экспериментально.
• 1N4148 диоды = 4 шт.
• МОП-транзисторы IRF540 = 4 шт.
• IC IRS2453 = 1 шт.
• Рабочая катушка = как показано на схеме. С диаметром нужно будет поэкспериментировать.
• Индуктивность ограничения тока = Может быть от 1 мГн до 5 мГн. Опять же, это нужно будет поэкспериментировать.
• При экспериментировании с неизвестными компонентами обязательно используйте лампочку на 12 В, 50 Вт последовательно с линией питания постоянного тока, чтобы избежать случайного повреждения МОП-транзисторов.

Проектирование схемы резонансного драйвера серии H-Bridge

До сих пор информация должна была пролить свет на то, как сконфигурировать простую индукционную посуду или конструкцию индукционной варочной панели, однако наиболее важной частью конструкции является то, как резонировать сеть конденсаторов катушки (контур бака) в наиболее оптимальном диапазоне. так что схема работает на самом эффективном уровне.

Чтобы цепь катушки/конденсатора (LC-цепь) работала на уровне резонанса, необходимо, чтобы индуктивность катушки и емкость конденсатора были идеально согласованы.

Это может произойти только тогда, когда реактивное сопротивление обоих двойников одинаково, то есть реактивное сопротивление катушки (индуктора) и конденсатора примерно одинаково.

Как только это будет исправлено, вы можете ожидать, что контур резервуара будет работать на своей собственной частоте, а сеть LC достигнет точки резонанса. Это называется идеально настроенной LC-схемой.

На этом основные процедуры проектирования схемы индукционного нагревателя завершаются.

Вам может быть интересно узнать, что такое резонанс LC-цепи.?? И как это можно быстро рассчитать для доработки конкретной конструкции индукционного нагревателя? Мы всесторонне обсудим это в следующих разделах.

В приведенных выше абзацах объясняются основные секреты разработки недорогой, но эффективной индукционной варочной панели в домашних условиях. В следующих описаниях мы увидим, как это можно реализовать, специально рассчитав ее важные параметры, такие как резонанс настроенной LC-схемы и правильный размер провода катушки для обеспечения оптимальной пропускной способности по току.

Что такое резонанс в LC-цепи индукционного нагревателя

Когда конденсатор в настроенной LC-цепи мгновенно заряжается, конденсатор пытается разрядиться и сбросить накопленный заряд на катушку, катушка принимает заряд и сохраняет заряд в форме магнитного поля. Но как только в процессе конденсатор разряжается, катушка вырабатывает почти эквивалентное количество заряда в виде магнитного поля и теперь пытается заставить его вернуться внутрь конденсатора, хотя и с противоположной полярностью.

Изображение предоставлено: 

Википедия

Конденсатор снова вынужден заряжаться, но на этот раз в противоположном направлении, и как только он полностью заряжен, он снова пытается разрядиться через катушку, что приводит к обратное и обратное распределение заряда в виде колебательного тока по сети LC.

Частота этого колебательного тока становится резонансной частотой настроенного LC-контура.

Однако из-за собственных потерь вышеуказанные колебания со временем затухают, а частота, заряд через какое-то время заканчиваются.

Но если частоту поддерживать через внешний частотный вход, настроенный на тот же уровень резонанса, то это может обеспечить постоянный эффект резонанса, индуцируемый в LC-цепи.

При резонансной частоте можно ожидать, что амплитуда напряжения, колеблющегося в LC-контуре, будет на максимальном уровне, что приведет к наиболее эффективной индукции.

Следовательно, мы можем предположить, что для реализации идеального резонанса в LC-цепи для конструкции индукционного нагревателя нам необходимо обеспечить следующие важные параметры:

1) Настроенный LC-контур

2) И согласованная частота для поддержания резонанса LC-контура.

Это можно рассчитать по следующей простой формуле:

F = 1 ÷ 2π x √LC 

, где L в Генри, а C в Фараде

Если ты не хочешь идти Из-за проблем с расчетом резонанса катушки LC бака по формуле гораздо более простым вариантом может быть использование следующего программного обеспечения:

LC Калькулятор резонансной частоты

Вы также можете построить этот измеритель угла наклона сетки для определения и установки резонансной частоты.

Как только резонансная частота определена, пришло время настроить полномостовую ИС на эту резонансную частоту, соответствующим образом выбрав компоненты синхронизации Rt и Ct. Это можно сделать методом проб и ошибок путем практических измерений или по следующей формуле:

Для расчета значений Rt/Ct можно использовать следующую формулу:

f = 1/1,453 x Rt x Ct, где Rt в омах, а Ct в фарадах.

Использование последовательного резонанса

Концепция индукционного нагревателя, обсуждаемая в этом посте, использует последовательный резонансный контур.

Когда используется последовательный резонансный LC-контур, у нас есть катушка индуктивности (L) и конденсатор (C), соединенные последовательно, как показано на следующей схеме.

Общее напряжение В , приложенное к цепочке LC, будет представлять собой сумму напряжения на катушке индуктивности L и напряжения на конденсаторе C. Ток, протекающий через систему, будет равен току, протекающему через L и компоненты С.

V = VL + VC

I = IL = IC

Частота приложенного напряжения влияет на реактивные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора. Когда частота увеличивается от минимального значения до более высокого значения, индуктивное сопротивление XL катушки индуктивности будет пропорционально увеличиваться, но XC, которое является емкостным сопротивлением, будет уменьшаться.

Однако при увеличении частоты будет конкретный случай или порог, когда величины индуктивного реактивного сопротивления и емкостного реактивного сопротивления будут равны. Этот экземпляр будет резонансной точкой серии LC, а частота может быть установлена ​​как резонансная частота.

Следовательно, в последовательном резонансном контуре резонанс будет иметь место, когда

XL = XC

или ωL = 1 / ωC

, где ω = угловая частота.

Оценка значения ω дает нам:

ω = ωo = 1 / √ LC, что определяется как резонансная угловая частота.

Подставив это в предыдущее уравнение, а также преобразовав угловую частоту (в радианах в секунду) в частоту (Гц), мы окончательно получим:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Расчет сечения провода для рабочей катушки индукционного нагревателя схема драйвера, пришло время рассчитать и зафиксировать пропускную способность по току рабочей катушки и конденсатора.

Поскольку ток в конструкции индукционного нагревателя может быть значительно большим, этот параметр нельзя игнорировать, и его необходимо правильно назначить LC-цепи.

Использование формул для расчета размеров проводов для индукционных проводов может быть немного сложным, особенно для новичков, и именно поэтому на этом сайте включено специальное программное обеспечение, которое любой заинтересованный любитель может использовать для измерения размеров . провод нужного размера для контура индукционной плиты.

Основы индукционного нагрева, Часть 5: Самостоятельные версии

9 февраля 2022 г. By Bill Schweber Оставить комментарий

Индукционный нагрев широко используется в промышленности и даже в бытовой технике как метод бесконтактного нагрева со многими явными преимуществами.

В заключение этой статьи мы рассмотрим, как продвинутые любители могут построить собственную систему индукционного нагрева. Индукционные нагреватели являются одними из многих драматических проектов, созданных экспериментаторами и любителями. В конце концов, впечатляет нагрев этого металлического образца за несколько секунд.

Как и в случае с катушками Теслы, существуют веб-сайты, подробно описывающие, как построить собственную систему индукционного нагрева. В отличие от катушек Теслы, необходимые электронные детали довольно стандартны, как и медные или другие трубки, необходимые для первичной катушки. Кроме того, в отличие от катушек Тесла, используемые напряжения намного ниже, поэтому опасность поражения электрическим током гораздо меньше, а требования к изоляции и размеры зазоров значительно снижены.

Тем не менее, создание собственной системы — амбициозный проект. Всякий раз, когда у вас есть большие токи, как это свойственно индукционному нагреву, значения компонентов имеют решающее значение, и, казалось бы, тривиальные изменения могут повлиять на характеристики и работу усилителя мощности. Кроме того, большие токи означают, что омические потери на контактах и ​​соединениях являются проблемой, и они могут фактически перегреваться из-за самонагрева I ² R при больших токах.

Как и в случае с катушкой Тесла, схема индукционного нагревателя довольно проста (Рисунок 1) . Генератор основан на классической конструкции Ройера (разработанной в 1954 году Джорджем Х. Ройером). В этом релаксационном генераторе используется трансформатор с насыщающимся сердечником, и он создает прямоугольные волны с помощью всего нескольких основных компонентов. (Эта топология генератора также используется в некоторых несвязанных схемах инвертора постоянного/переменного тока.) В большинстве реализаций, включая индукционный нагреватель, выходной сигнал грубой прямоугольной формы часто модифицируется, чтобы быть более синусоидальным, с использованием резонансной схемы выходного резервуара. (С1/Л1).

Рис. 1. Базовая схема цепи индукционного нагревателя относительно проста и обычно основана на классическом генераторе Ройера. (Изображение: RM Cybernetics)

Целью УМ является подача большого количества тока заданной частоты на первичную катушку с низким импедансом (замените здесь слово «катушка» словом «антенна», и сходство между низкочастотным широковещательным передатчиком и индукционным УМ будет очевидным). прозрачный). Напротив, источник питания с катушкой Теслы должен обеспечивать малый ток, но при очень высоком напряжении.

Типичный источник питания для проектов индукционного нагрева начинается со стандартного источника переменного/постоянного тока скромного уровня, рассчитанного на 15 В постоянного тока/20 А, который затем используется для схемы усилителя мощности/генератора. Предположим, что используется коммерческий источник переменного/постоянного тока, работающий от сети. В этом случае остальная часть цепи находится под относительно низким напряжением (как правило, ниже 100 В), поэтому это опасно, но не так опасно, как катушка Тесла, которая находится под напряжением в тысячи вольт и подвержена всевозможным индуцированным напряжением. поломки материалов.

Большой проблемой является изготовление специальных электромеханических компонентов, таких как первичная катушка, их сборка и соединение. Небольшие изменения и кажущиеся незначительными проблемы могут оказать серьезное влияние, учитывая текущие уровни и повлиять на способность схемы нормально функционировать или вообще работать. Большое значение имеют провода, соединения и крепления, а также прочная конструкция. Вы даже можете купить наборы со всеми или большинством электронных деталей и печатной платой, но многие детали вам все равно придется изготовить самостоятельно.

Во многих промышленных и некоторых любительских конструкциях самонагрев первичной обмотки из-за неизбежных потерь I ² R (большие токи через постоянное сопротивление катушки в сочетании с теплом, излучаемым от заготовки обратно к первичной обмотке, могут перегреть сам материал первичного змеевика.Водяное охлаждение часто используется с водой, прокачиваемой через первичный змеевик, чтобы предотвратить это явление.Это, очевидно, усложняет физическую конструкцию и сборку (рис. 2) .

Рис. 2: Даже небольшой индукционный нагреватель может нуждаться в охлаждении первичной обмотки, что усложняет физическое устройство; обратите внимание на насос для аквариума слева с прозрачной пластиковой трубкой, идущей к спиральной трубе, которая также электрически связана с усилителем.