Індукційний нагрівач своїми руками принцип роботи, інструкція по збірці, схема

Як самостійно зробити індукційний котел

Принцип індукційного нагріву використовується в багатьох побутових приладах, зокрема: для підігріву води, приготування їжі, плавлення металів та їх сплавів в домашніх умовах. До недавнього часу установки, виконані своїми руками, поступалися промисловим зразкам, але з появою у продажу недорогих мікроконтролерів і датчиків вони стали безпечними і економічно вигідними. За інтенсивністю перетворення електроенергії в теплову, технологія поступається лише інфрачервоних обігрівачів, а за швидкістю нагріву теплоносія, навпаки - лідирує. Особливою популярністю користується саморобний індукційний котел, що пов`язано з його високою ефективністю при малому споживанні енергії, мінімальної вартістю елементів схеми і відсутністю шкідливих продуктів згоряння.

Пристрій і принцип роботи нагрівача

Конструкція являє собою трансформатор з первинною і вторинною обмотки. У першому контурі електрична енергія перетворюється в вихрові струми і створює спрямоване індукційне поле, за рахунок чого відбувається нагрівання. У вторинній обмотці енергія передається теплоносію, в якості якого використовуються вода, масло, антифриз або електроліти. Корпус нагрівача захищений зовнішнім контуром, сердечник - теплоізоляційним подвійним шаром. Матеріал обмотки має значення, побутові моделі часто оснащені тороідальним мідним видом (навколо труб з феромагнітної сталі), з товщиною не менше 1 см. Такий прилад підходить для замкнутих систем опалення. Крім перерахованого, схема індукційного нагрівача включає в себе насос і генератор змінного струму (інвертор).

Створюваний електромагнітний потік постійно змінюється в часі і утворює перпендикулярні лінії, що рухаються по замкнутому контуру (вихори в змінному полі). Саме вони нагрівають сердечник. Передача енергії відбувається без контактів, відсутні втрати (98% тепла зберігається) - індукційна технологія дозволяє використовувати тепловіддачу з максимальною ефективністю. Цей спосіб затребуваний як в області пайки металів і їх сплавів, так і для швидкого нагріву води.

Плюси і мінуси

До переваг індукційного вихрового нагрівача відносяться:

• Герметичність і безконтактна передача енергії.
• Безшумність, частота вібрацій далека від сприйманого звукового діапазону людини.
• Можливість зібрати нагрівач своїми руками, низька вартість елементів.
• Простота обслуговування і мала ймовірність поломок (постійного циркулює теплоносій виключає перегрів сердечника, система виходить з ладу тільки при відсутності теплоносія).
• Екологічна безпека.
• Скорочений час нагрівання (він відбувається вдвічі швидше, в порівнянні зі звичайними електричними котлами).
• Відсутність накипу внаслідок вібрації індукційних процесів (чистота теплоносія не має значення).
• Довговічність. Термін служби нагрівача досягає 25 років.

До недоліків індукційних пристроїв зараховують високу вартість витрачається електрики (хоча в порівнянні з іншими обігрівачами витрата невеликий) і шкідливий вплив електромагнітного поля на людину. Існує ризик детонації системи опалення через надлишок тиску (вода при нагріванні перетворюється в пар майже миттєво), але він усувається за допомогою установки датчика в прямому трубопроводі.

Необхідні матеріали та інструменти

Для виготовлення індукційного котла своїми руками знадобиться високочастотний зварювальний інвертор з плавним зміною діапазону сили струму (від 15 А) - це самий бюджетний варіант. Більш дорогий - трифазний трансформатор. Це джерела живлення (змінного струму) для індукційної котушки: обмотки з мідного емальованого дроту, діаметром від 3 мм, досить довгою для створення 50 або 90 витків на нагрівачі і приєднання до індукційних клем без спайки і розривів.

Для сердечника підбирається полімерна труба близько 5 см в діаметрі, з товщиною стін не менше 3 мм, з витримують високу температуру полімерів. Нагрівачем служить внутрішній матеріал: шматки дроту (катанки), довгою в 5 см. Інструменти, що дозволяють виконати роботи самому: кусачки, паяльник (допускається підключення системи до пластикових трубах), при необхідності - зварювальний апарат.

Монтаж своїми руками

Покрокова інструкція зборки найпростішого індукційного нагрівача:

1. Підготовка, фіксація відрізка толстостенной полімерної труби і намотування витків.

2. Обрізка торців сердечника з запасом дроти на відводи в 10 см.

3. Монтаж куточка на нижньому відвід (розгалужується фитинга). Сюди буде підключатися обратка опалення і надходити охолоджений теплоносій, схема нагрівача передбачає установку кульового вентиля для заміни сердечника без зливу системи.

4. Щільне заповнення труби рубаним проводом. Деякі рекомендують насипати дрібні металеві шматочки, але практика показала, що найкраще виділяють тепло нагрівачі, забиті обрізками дроту (довжиною в 5 см) з одного матеріалу.

5. Установка трійника на верхньому патрубку для виведення гарячого теплоносія в замкнутий напірний контур через кульовий вентиль. Вільний відведення використовується для підключення запобіжного клапана.

6. Монтаж захисного контуру нагрівача з металу або полімеру. Передбачається вікно для доступу до панелі керування зварювальним інвертором, що розташовуються в найнижчій точці.

7. Підключення мідного дроту до клем індукційного нагрівача і заповнення сердечника водою або іншим видом теплоносія.

Рекомендації по збірці ускладненого варіанту

Більш надійною вважається конструкція з закріпленим трифазним трансформатором і двома вваренними один в одного металевими трубами (індукційний контур на зразок бублика). Обмотку намотують безпосередньо на зовнішню трубу, патрубки приварюються до корпусу. Важливо: нагрівальний елемент розміщується строго по центру, це підсилює дію індукційних вихрових потоків.

Роботу допускається виконувати самому лише при наявності навичок поводження зі зварювальним апаратом, система повинна бути абсолютно герметичною. Продуктивність такого індукційного нагрівача вище, ніж у простій моделі (через безпосереднього контакту прогрітого елемента і теплоносія з двох сторін) або ТЕНових водопідігрівачів, а габарити - менше. Установка захисного чохла необов`язкова, але вона знижує витоку тепла і струму.

норми безпеки

При експлуатації і самостійній збірці індукційного котла опалення з зварювального інвертора керуються наступною інструкцією:

• Потрібно обов`язковий монтаж запобіжного клапана для зниження тиску при поломці циркуляційного насоса і надлишку пара.
• Рекомендується підключення інвертора до мережі через пристрій захисного відключення (спрацьовує в критичних ситуаціях) і установка манометра або сучасних контролерів.
• Технологія передбачає обов`язкове заземлення індукційної обмотки: виведення кабелю на закопаний в грунт металевий контур.
• Точка розміщення - не нижче 80 см від рівня підлоги, такий же мінімум від стелі, 30 - від стін і інших поверхонь. Бажано монтувати індукційний нагрівач подалі від житлової зони, для захисту від впливу електромагнітного поля.
• Забороняється включення системи без теплоносія, полімерні частини просто розплавляться.
• Відкриті мідні ділянки ізолюють щоб уникнути опіків або ударів струмом.
• Самостійно зібраний індукційний водонагрівач краще підключати до окремої лінії з перетином кабелю не менше 4-6 мм 2. Це пов`язано з високим електроспоживання балансується інвертора, звичайна проводка не витримує такі навантаження.
• Хоча теплоносій здатний рухатися самостійно під впливом нагріву, фахівці рекомендують вибирати примусову циркуляцію.