Мы поможем решить ваши проблемы с отоплением дома! Задать вопрос

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Схема индукционного нагревателя

Благодаря открытию М. Фарадеем в 1831 году явления электромагнитной индукции в нашей современной жизни появилось множество устройств, нагревающих воду и другие среды. Мы каждый день пользуемся электрочайником с дисковым нагревателем, мультиваркой, индукционной варочной панелью, поскольку реализовать это открытие для быта удалось только в наше время. Ранее оно использовалось в металлургической и других отраслях металлообрабатывающей промышленности.

Заводской индукционный котел использует в своей работе принцип воздействия вихревых токов на металлический сердечник, помещенный внутрь катушки. Вихревые токи Фуко имеют поверхностную природу, поэтому есть смысл задействовать в качестве сердечника полую металлическую трубу, сквозь которую протекает нагреваемый теплоноситель.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Принцип действия индукционного нагревателя

Возникновение токов обусловлено подачей на обмотку переменного электрического напряжения, вызывающего появление переменного электромагнитного поля, меняющего потенциалы 50 раз в секунду при обычной промышленной частоте 50 Гц. При этом индукционная катушка выполнена таким образом, чтобы ее можно было подключить к сети переменного тока напрямую. В промышленности для такого нагрева используют токи высокой частоты – до 1 МГц, поэтому добиться работы устройства при частоте 50 Гц достаточно непросто.

Толщина медной проволоки и количество витков обмотки, которую используют индукционные нагреватели воды, рассчитано отдельно для каждого агрегата по специальной методике под требуемую тепловую мощность. Изделие должно работать эффективно, быстро нагревать протекающую по трубе воду и при этом не перегреваться. Предприятия вкладывают немалые средства в разработку и внедрение подобных продуктов, поэтому все задачи решены успешно, а показатель КПД нагревателя составляет 98%.

Помимо высокой эффективности особо привлекает скорость, с которой происходит нагрев протекающей через сердечник среды. На рисунке представлена схема работы индукционного нагревателя, сделанного в заводских условиях. Такая схема применена в агрегатах известной торговой марки «ВИН», выпускаемых Ижевским заводом.

Схема работы нагревателя

Долговечность работы теплогенератора зависит только от герметичности корпуса и целостности изоляции витков провода, а это получается достаточно большой период, производители декларируют – до 30 лет. За все эти достоинства, которыми в действительности обладают данные аппараты, надо выложить немалые деньги, индукционный нагреватель воды – самый дорогой из всех видов отопительных электроустановок. По этой причине некоторые умельцы взялись за изготовление самодельного прибора с целью задействовать его в отоплении дома.

Индукционный нагреватель: схема и порядок действий при изготовлении своими руками

Индукционный водонагреватель своими руками схемаУникальность человека заключается в том, что он все время изобретает приборы и механизмы, которые в значительной степени облегчают труд в той или иной сфере трудовой или жизненной деятельности.

Для этого, как правило, применяются новейшие разработки в области науки.

Исключением не стал и индукционный нагрев. В последнее время принцип индукции получил широкое применение во многих сферах, к которым можно смело отнести:

  • в металлургии индукционный нагрев используется для плавки металлов;
  • в некоторых отраслях промышленности используются специальные печи быстрого разогрева, функционирование которых основано на принципе индукции;
  • в бытовой сфере индукционные нагреватели можно использовать, например, для приготовления пищи, нагрева воды или отопления частного дома. (Об особенностях индукционного отопления Вы можете прочитать в этой статье ).

На сегодняшний день существует великое множество индукционных установок промышленного типа. Но это отнюдь не означает, что конструкция таких приборов очень сильно замысловатая.

Простейший индукционный нагреватель вполне возможно изготовить для бытовых нужд своими руками. В этой статье подробно поговорим об индукционном нагревателе, а также о различных способах его изготовления своими руками.

Индукционный водонагреватель своими руками схемаИндукционные агрегаты для нагрева, которые конструируются своими руками, как правило, принято разделять на два основных вида:

  • вихревые индукторные нагреватели (сокращенно – ВИН), которые в основном используются для нагрева воды и обогрева жилища;
  • обогреватели, в конструкции которых предусмотрено использование различных типов электронных деталей и узлов.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) состоит из следующих конструктивных компонентов:

  • устройство, которое преобразует обычную электроэнергию в высокочастотный ток;
  • индуктор, являющийся своего рода трансформатором, который образовывает магнитное поле;
  • теплообменник или нагревательный элемент, который расположен внутри индуктора.

Принцип функционирования ВИН заключается в следующих этапах:

  • преобразователь передает высокочастотный ток на индуктор, который представлен в виде цилиндра из медной проволоки;
  • индуктор образовывает электромагнитное поле, которое провоцирует появление вихревых потоков;
  • теплообменник, находящийся внутри индуктора, под воздействием этих вихревых потоков разогревается, и как следствие, нагревается и теплоноситель, который потом в таком виде поступает в отопительную систему.

Замечание специалиста: так как индукционная катушка считается самым важным элементом нагревателя этого вида, то к ее изготовлению нужно подойти достаточно щепетильно: медная проволока должна аккуратными витками наматываться на пластиковую трубу. Количество витков должно быть не менее 100.

Как видно из описания, конструкция ВИН достаточно не сложная, поэтому вихревой нагреватель смело можно сделать своими руками.

Правила и рекомендации для установки

  • Индукционной нагревательной системой можно оборудовать только закрытую отопительную сеть с обеспеченной насосом принудительной циркуляцией.
  • Допустимо включение прибора в систему отопления с пластиковым трубопроводом.
  • Между поверхностью стен, другими приборами и индукционным котлом должна быть соблюдена дистанция не менее 30 см, от плоскости пола и потолка расстояние более 80 см.
  • Рекомендовано за выводным патрубком встроить группу безопасности: манометр, автоматическое устройство для отвода воздуха, подрывной клапан.

Безусловно, с изготовлением последнего варианта придется немало повозиться, зато результат и экономический эффект без сомнений доставит удовольствие. Заводское индукционное оборудование три десятилетия работает как часы, не требуя ремонта. Самодельный прибор прослужит не меньше 25 лет, а если приложить максимум старания, то и больше.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Продуктивный вихревой индукционный котел для системы отопления — экономный вариант, с 25-тилетним сроком безупречной службы

Не исключено, что первоначально собственноручное производство индукционного вихревого котла может показаться довольно трудоемким и сложным. Но пользы от него будет немало. Кроме ощутимого для семейного бюджета расхода на приобретение дорогостоящего заводского оборудования благодаря полезной самоделке еще и существенно снизятся затраты недешевой электроэнергии.

Самостоятельное изготовление индукционного водонагревателя

Помните, установка индукционного водонагревателя позволяет значительно снизить затраты на потребление электроэнергии. Конструкционные особенности данного механизма обеспечивают более быстрое нагревание теплоносителя по сравнению с остальными аналогами.

Изготовление индукционного прибора являетсянесложным процессом, который  не требует значительных трудозатрат и наличия специальных навыков. Данную задачу может выполнить даже начинающий специалист.

Однако, перед проведением монтажных работ следует внимательно изучить технологическую последовательность выполнения работ.

Для самостоятельного изготовления водонагревателя необходимо подготовить следующие материалы, оборудование:

  • —  высокочастотный инвертор (как правило, используют механизм от сварочного аппарата);
  • — толстостенный отрезок пластиковой трубы;
  • — стальную нержавеющую проволоку диаметром не более 7мм ;
  • — переходники;
  • — металлическую сетку;
  • — медную эмалированную проволоку;
  • — принудительный насос;
  • — бокорезы;
  • — терморегулятор.

Помните, в конструкции индукционного водонагревателя отсутствуют стандартные нагревательные элементы. Именно поэтому исключена вероятность выполнения дорогостоящего ремонта в случае необходимости. Также в бойлерах отсутствуют разъемные соединения, которые, зачастую, являются причиной образования случайных протеканий.

Рекомендации, которые следует учитывать в процессе обустройства водонагрева индукционного типа

Обеспечить соответствие сварочного тока инвертора и его мощности.

Оптимальной величиной  тока является показатель не менее15А.

Используйте пятисантиметровые отрезки стальной проволоки. Данные элементы станут основой нагреваемого материала, который будет расположенв высокочастотном поле. Для этого металлическую проволоку следует нарезать, используя бокорезы.

  • Изготовить корпус нагревателя из толстостенной пластиковой трубы. Как правило, данный элемент конструкции должен иметь внутренний диаметр не менее 5 см.

  • Подключить переходник к  трубе. Арматуру следует установить со стороны коллектора, который будет соединен с системой автономного отопления или водоснабжения.

  • Уложить металлическую сетку на дно пластиковой трубы. Благодаря этому будет предотвращена вероятность случайного пролития катанки.

  • Засыпать подготовленные отрезки проволоки внутрь пластиковой трубы. При этом процедуру следует выполнять до полного покрытия свободного пространства.

  • Установить на второй конец трубы переходной элемент.

  • Обмотать медным проводом подготовленную трубу.

Количество витков, как правило, должно составлять от 80 до 90.

Помните, изготовление индукционной катушки является самым важным этапом при выполнении данной работы.

  • Подключить конструкцию к автономной системе отопления или водоснабжения.

  • Встроить насос для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя.

  • Залить водой изготовленную конструкцию и подключить инвертор.

  • Подключить терморегулятор в разрыве основной линии индукционного инвертора.

Выполнение данной операции позволяет обеспечить возможность регулировки воды в автоматическом режиме.

Заземлить изготовленную установку.

Помните, включать индукционный водонагреватель следует только после заполнения конструкции теплоносителем. Невыполнение данного требования ведёт к неизбежному расплавлению пластикового корпуса прибора.

Схема и порядок сборки

Индукционный водонагреватель своими руками схема Электрическая схема индукционного нагревателя воды. (Для увеличения нажмите) Конструирование индукционного нагревателя своими руками должно происходить согласно следующим последовательным этапам:

Нагревательный элемент. Один из торцов пластиковой трубы фиксируется металлической сеткой. Затем нержавеющая проволока нарезается кусачками на небольшие отрезки, которые плотно помещаются внутри трубы

При этом очень важно не допускать пустот. Второй торец трубы также фиксируется металлической сеткой.

Индуктор

Поверх пластиковой трубы наматывается медная проволока, которая будет создавать вихревые потоки. При этом очень важно знать, что количество витков должно быть не менее 90.

Инвертор. Этот прибор конструируется на тиристорах, которые позволяют эффективно преобразовывать обычную электроэнергию в высокочастотный ток. Тиристорный инвертор является самым важным компонентом индукционного нагревателя. Стоит также отметить, что у тиристорного преобразователя электронное управление, которое позволяет плавно регулировать подачу тока, а также надежно защищает от аварийных ситуаций.

Подключение. Когда индукционный нагреватель воды полностью смонтирован, то с помощью шаровых кранов и переходников он непосредственно подключается к отопительной системе.

Возможно, Вас заинтересует статья о том, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Статью о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками, читайте здесь .

Придерживаясь всех указанных рекомендаций, вы без особых усилий сконструируете индукционный нагреватель своими руками.

Смотрите видео, в котором специалист подробно показывает процесс сборки индукционного нагревателя воды своими руками:

Вихревые индукционные нагреватели ВИН: устройство, плюсы и минусы использования в отопительных системах

Индукционный нагреватель: схема и порядок действий при изготовлении своими руками

Индукционный котел отопления: преимущества применения и технология изготовления своими руками

Конструкционные особенности и работа теплового генератора

Для организации индивидуального отопления в качестве индукционного нагревателя этой системы можно использовать трансформатор, состоящий из двух обмоток:

  1. Первичной.
  2. Вторичной короткозамкнутой.

Вихревые потоки здесь образуются во внутренней составляющей. Они направляют образующееся электрическое поле на вторичный контур. Именно он выполняет одновременную роль корпуса и элемента нагрева для теплоносителя. С возрастанием плотности вихревых токов, которые нацелены на сердечник, изначально начинает греться вся его поверхность, а потом весь элемент.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Пример установки водонагревателя на индукционном токе для отопления

Для подвода холодной воды и выхода нагретого теплоносителя индукционные котлы снабжаются двумя патрубками.

Для тех, кто хочет сделать своими руками такое оборудование, нужно предусмотреть, что:

  • Нижний патрубок монтируется на вводный магистральный участок;
  • Верхний – на подающий участок трубопровода.

Принцип работы системы

Тепло, генерируемое котлом, передается циркулирующему в системе отопления теплоносителю. За счет гидростатического давления, нагретая вода непосредственно через подающий патрубок поступает в общую отопительную систему и постоянно отводится за счет нагнетания в нее теплоносителя. Поэтому возможность перегрева оборудования здесь полностью исключена.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Сравнение энергопотребления водонагревателя на индукции с другими

Постоянная вибрация при работе индукционной системы не дает возможности образования накипи и ее жестких отложений на внутренние стенки трубопровода. Индукционные нагреватели не имеют стандартных электрических нагревательных элементов, поэтому вероятность дорогостоящих поломок в них сводится к нулю. Кроме этого, здесь отсутствуют разъемные соединения, которые могут угрожать незапланированным неприятным протечкам. Положительной особенностью этого котла является отсутствие шума при работе, что позволяет устанавливать его в любых жилых помещениях.

Что же такое индукционный котел

Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.

Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.

Индукционный водонагреватель своими руками схемаПростейшая схема принципа работы индукционного нагревателя

Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.

А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.

Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.

Индукционный водонагреватель своими руками схемаВместо сердечника, в современных котлах для теплообмена задействован целый лабиринт каналов и труб. Их стенки, выполненные из ферримагнитного сплава, обеспечивают большую площадь контакта с водой и оттого — очень интенсивный нагрев циркулирующего по ним теплоносителя

Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.

Индукционный водонагреватель своими руками схемаОдин индукционный котел правильно выбранной мощности способен обеспечить нагретым теплоносителем несколько контуров разветвленной системы отопления. Естественно, при грамотной расстановке коллекторов и циркуляционных насосов.

В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.

Принцип действия

Если разобрать котел индукционного типа, то там вы найдете сердечник, электрическую и тепловую изоляцию, затем корпус. Отличие этого нагревателя от тех, которые используются в промышленности — это тороидальная обмотка медными проводниками. Она расположена между двух сваренных между собой труб. Эти трубы изготавливаются из ферромагнитной стали. Стенка такой трубы — более 10 мм. В результате такой конструкции нагреватель имеет гораздо меньший вес, более высокий КПД, а также небольшие размеры. В качестве сердечника здесь работает труба с обмоткой. А другая служит непосредственно для нагревания теплоносителя.

Ток индукции, который генерируется магнитным полем высокой частоты с внешней обмотки на трубу, нагревает теплоноситель. Этот процесс вызывает вибрацию стенок. Благодаря чему на них не откладывается накипь.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Нагрев происходит за счет того, что в процессе работы нагревается сердечник. Его температура повышается из-за вихревых токов. Последние образуются за счет магнитного поля, которое, в свою очередь, генерируется токами высокого напряжения. Так работает индукционный нагреватель воды и многие современные котлы.

Водяной котел с трансформатором

Для начала достаньте или купите недорогой сварочный инвертор (трансформатор) с регулировкой тока на 18-25 ампер. В качестве элементов для нагрева воды в водонагревателе применяют небольшие обрезки катанки или нержавеющей стали. Проволоку нарезают кусками длиной от 3,8 до 5,5 см (если используется катанка диаметром 6-8 мм). Затем из толстостенной пластиковой трубы диаметром 45-50 мм делают корпус нагревателя. Один конец этого отрезка трубы закрывают мелкой, ячеистой сеткой и засыпают со свободного открытого конца корпуса нарезанную проволоку.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

схема устройства индукционного нагревателя.

Заполнив трубу обрезками доверху, приступают к изготовлению катушки индуктора. Берут эмалированный медный провод не менее 1,5-2 мм и наматывают вокруг сделанного корпуса. Количество витков колеблется (в зависимости от ампеража сварочного индуктора) и составляет 85-95. Катушку располагают по центру корпуса (трубы с обрезками). К системе водоснабжения или сети отопления нагреватель подсоединяют с помощью переходников.

Чтобы сделать на основе полученного нагревателя вихревой индукционный котел-водонагреватель, надо сварить из двух труб напоминающую бублик конструкцию. Это нагревательный элемент для воды. Берут любой подходящий по диаметру бак и вставляют в него входной (в верхней части бака) и выходной патрубки для воды. В этот корпус вставляют сделанную ранее индукционную катушку. Затем присоединяют нагреватель (бублик) к патрубкам так, чтобы он проходил внутри индуктора строго по центру. Изолируют выходные концы катушки и подсоединяют к трансформатору. Чтобы тепло не покидало водонагреватель, его покрывают теплоизоляционным экраном.

Вода, проходя внутри катушки по трубам, нагревается и из выходного патрубка выходит в горячем виде.

Такой индукционный котел-водонагреватель можно подсоединять и к системе, выполненной из пластиковых труб. С целью обеспечения безопасности котел устанавливают на расстоянии 80-90 см от пола и потолка и на 30-40 см от стены. Данный водонагреватель надо оснастить установленным на патрубке клапаном для сброса воздуха из системы. Подобный котел можно применить и как обогреватель небольшого помещения, добавив радиатор отопления.

Принцип действия

Для получения таких токов используется так называемый индуктор, который представляет собой катушку индуктивности, содержащую всего несколько витков толстого провода.

Индуктор питается сети переменного тока 50 Гц (иногда через понижающий трансформатор) или от генератора высокой частоты.

Протекающий по индуктору переменный ток генерирует переменное магнитное поле, которое пронизывает пространство. Если в этом пространстве окажется какой-либо материал, то в нем будут наводиться токи, которые начнут нагревать этот материал. Если этот материал – вода, то у нее будет повышаться температура, а если это металл, то через некоторое время он начнет плавиться.

Индукционные печи бывают двух типов:

  • печи с магнитопроводом;
  • печи без магнитопровода.

Принципиальная разница между двумя этими типами печей состоит в том, что в первом случае индуктор расположен внутри плавящегося металла, а во втором – снаружи. Наличие магнитопровода увеличивает плотность магнитного поля, пронизывающего помещенный в тигель металл, что облегчает его нагревание.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Индукционный нагреватель

Примером индукционной печи с магнитопроводом является канальная индукционная печь. Схема такой печи включает замкнутый магнитопровод из трансформаторной стали, на котором располагаются первичная обмотка – индуктор и кольцеобразный тигель, в котором располагается материал для плавления. Тигель изготавливается из жаропрочного диэлектрика. Питание такой установки осуществляется от сети переменного тока с частотой 50 Гц или генератора с повышенной частотой 400 Гц.

Такие печи используются для плавления дюраля, цветных металлов или получения высококачественного чугуна.

Большее распространение имеют тигельные печи, не имеющие магнитопровода. Отсутствие в печи магнитопровода приводит к тому, что магнитное поле, создаваемое токами промышленной частоты, сильно рассеивается в окружающем пространстве. И для того, чтобы увеличить плотность магнитного поля в диэлектрическом тигеле с материалом для плавления, необходимо использовать более высокие частоты. При этом считается, что если контур индуктора настроен в резонанс с частотой питающего напряжения, а диаметр тигеля соизмерим с длиной волны резонанса, то в районе тигеля может сконцентрироваться до 75% энергии электромагнитного поля.

Индукционный водонагреватель своими руками схема

Схема изготовления индукционной печи

Как показали исследования, для обеспечения эффективного плавления металлов в тигельной печи желательно, чтобы частота питающего индуктор напряжения превышала резонансную частоту в 2-3 раза. То есть, такая печь работает на второй или третьей частотной гармонике. Кроме того, при работе на таких повышенных частотах происходит лучшее перемешивание сплава, что улучшает его качество. Режим с применением еще больших частот (пятой или шестой гармоники) может использоваться для поверхностной цементации или закалки металла, что связано с появлением скин-эффекта, то есть, вытеснением электромагнитного поля высокой частоты к поверхности заготовки.

Выводы по разделу:

  1. Существуют два варианта индукционной печи – с магнитопроводом и без магнитпровда.
  2. Канальная печь, относящаяся к первому варианту печей, более сложна по конструкции, но может питаться непосредственно от сети 50 Гц или сети повышенной частоты 400 Гц.
  3. Тигельная печь, относящаяся к печам второго типа, более проста по конструкции, но требует для питания индуктора генератора высокой частоты.
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (голосов пока нет)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *