Индукционный водонагреватель: принцип работы и изготовление прибора

Электрический нагреватель можно установить в любой квартире. Причем согласие на установку дает лишь собственник жилья. Мнение всяческих «контролирующих органов», в данном случае, никого не интересует. А проект подключения нужен лишь в теории. Поэтому, несмотря на довольно затратную эксплуатацию, современные электрические нагреватели, все же, пользуются популярностью.

Принцип работы

Индукционные нагреватели получили популярность на рынке, что объясняется их эффективностью и простотой конструкции. Состоят такие отопители из следующих основных элементов:

  • Генератора.
  • Индуктора.
  • Нагревателя.

Индуктор имеет вид металлической катушки, выполненной из медной проволоки. Основное его назначение — это создание вихревого магнитного поля. Генератор переменного тока необходим для получения из электроэнергии от бытовой сети высокочастотного потока. В качестве нагревательных элементов используется металлический наполнитель, который излучает тепло под воздействием магнитного поля.

Принцип работы

Вся работа индукционного нагревателя может полностью контролироваться автоматикой, которая с помощью специальных датчиков анализирует показатели температуры теплоносителя, уменьшая или увеличивая интенсивность нагрева. Используемые блоки управления отвечают за безопасность котла, предупреждая его перегрев и выход из строя силовой части по причине перенапряжения.

Наибольшее распространение получили вихревые нагреватели индукционного типа, которые сочетают простоту конструкции, отличаются топливной экономичностью и универсальностью использования. Последнее позволяет использовать их не только для решения проблем горячего водоснабжения, но и для нагрева теплоносителя при отоплении частного дома.

Индукционные нагреватели для грузового автосервиса

Грузовой автотранспорт несет повышенную нагрузку, что приводит к периодическим обращениям на станции технического обслуживания. Ряд работ по исправлению кузова и ремонту узлов и деталей поможет осуществить нагреватель. Безопасность использования установки достигается отсутствием открытого пламени, поэтому имеет смысл купить индукционный нагреватель металла в свой автосервис.

Установка для индукционного нагрева металла, 16 кВт, 380 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)Индукционный: Грузовой Установка для индукционного нагрева металла, 16 кВт, 380 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)

Стоимость: €7 890

Купить в наличии

Установка T-12000 для индукционного нагрева металла, 11 кВт, 380 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)Индукционный: Грузовой Установка T-12000 для индукционного нагрева металла, 11 кВт, 380 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)

Стоимость: €6 700

Купить в наличии

Установка T-7000 для индукционного нагрева металла, 5 кВт, 230 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)Индукционный: Грузовой Установка T-7000 для индукционного нагрева металла, 5 кВт, 230 В, кабель 4 м, ALBATROS (Италия)

Стоимость: €3 850

Купить в наличии

Индукционная система нагрева: принцип работы

Типовой индукционный нагреватель состоит из следующих деталей и узлов:

  • Генератора переменного тока — в этой роли выступает особый прибор, преобразующий стандартные 50 Гц бытовой электросети в ток с более высокой частотой.
  • Индуктор – цилиндрическая катушка из медной проволоки, работающая генератором электромагнитного поля.
  • Нагревательного элемента – металлической трубы (или прутка), вводимой в электромагнитное поле.

Причем все эти компоненты взаимодействуют между собой следующим образом:

Принцип действия самодельного индукционного нагревателя

  • Генератор повышает частоту тока и транслирует модифицированную энергию на катушку.
  • Индуктор принимает высокочастотный ток и преобразует его в переменной электромагнитное поле, меняющее вектор (направление потока электромагнитных волн) с очень высокой частотой.
  • Нагреватель приближается к катушке или вводится в нее и разогревается вихревыми токами, появление которых провоцирует переменный вектор электромагнитного поля.

Причем передача энергии происходит практически без потерь. Поэтому КПД индукционных нагревателей достигает максимума, а энергии хватает не только на разогрев теплоносителя – электромагнитную индукцию используют даже в металлургии.

Дальнейшее использование аккумулируемой энергии тривиально – ее  расходуют на разогрев теплоносителя, циркулирующего внутри трубчатого нагревателя. Причем теплоноситель работает еще и как охладитель нагревательного элемента, обеспечивая котлу очень долгую «жизнь» даже при очень жестком режиме эксплуатации.

Как видите: схема такого отопительного прибора очень проста. В итоге, индукционный нагреватель своими руками может собрать любой человек, знающий с какой стороны держаться за паяльник. Но стоит ли этот нагреватель усилий, затраченных на его изготовление? Давайте разбираться.

Читайте также:  Инфракрасные обогреватели - расчет и выбор

Принцип работы индуктора

Основное назначение индуктора — выработка тепловой энергии за счет электрической без использования теплоэлектронагревателей принципиально другим способом.

Типовой индуктор состоит из следующих основных деталей и устройств:

  • генератор переменного тока — устройство для изменения сетевой частоты в более высокую, которая транслируется на катушку;
  • индуктор — катушка, в которой индуцируется переменное магнитное поле;
  • нагревательный элемент — металлический предмет, в котором под воздействием электромагнитного поля возникают вихревые токи, которые и нагревают проводник.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

У применяемых в отопительных контурах индукционных водонагревателей имеются как общие для всех электронагревателей достоинства, так и присущие только им. Начнем с первой группы:

  1. По удобству использования электронагреватели опережают даже газовое оборудование, так как обходятся без розжига. К тому же они являются намного более безопасными: владельцу можно не опасаться утечки топлива или продуктов его сгорания.
  2. Электрооборудованию не нужны дымоход и обслуживание в виде удаления нагара и копоти.
  3. КПД электронагревателя не зависит от его мощности. Его можно установить на самый минимум, и при этом КПД агрегата останется на уровне 99%, в то время как КПД газового или твердотопливного котла в таких условиях окажется значительно ниже паспортного.
  4. При наличии электрического теплогенератора система отопления может работать в самом низкотемпературном режиме, что весьма актуально в периоды межсезонья. В случае применения газового или твердотопливного котла падение температуры «обратки» ниже 50 градусов не допускается, так как при этом на теплообменнике образуется конденсат (при использовании твердого топлива он содержит кислоту).
  5. Ну и последнее: при использовании электрообогрева можно обойтись без жидкостного теплоносителя, правда, к индукционным нагревателям это не относится.

Простой индукционный нагреватель

Индукционный генератор тепла в системе отопления

Перейдем к достоинствам непосредственно «индукционников»:

  1. Площадь контакта теплоносителя с горячей поверхностью в индукционных нагревателях в тысячи раз больше, чем в приборах с трубчатыми электронагревателями. Поэтому среда прогревается гораздо быстрее.
  2. Все элементы «индукционника» монтируются только снаружи, без каких-либо врезок. Соответственно, и протечки полностью исключаются.
  3. Поскольку нагрев осуществляется бесконтактным способом, нагреватель индукционного типа может работать с абсолютно любым теплоносителем, включая все виды антифризов (для ТЭНового электрокотла понадобился бы специальный). При этом вода может содержать сравнительно большое количество солей жесткости – переменное магнитное поле препятствует образованию накипи на стенках теплообменника.

На всякую бочку меда, как известно, найдется своя ложка дегтя. Здесь без этого тоже не обошлось: мало того, что сама по себе электроэнергия стоит достаточно дорого, так еще и индукционные нагреватели относятся к наиболее дорогому типу электроотопительного оборудования.

Необходимые материалы и инструменты

Чтобы смонтировать индукционный котел из сварочного инвертора самому, прежде всего, нужно приготовить все необходимые инструменты и материалы, к которым можно отнести следующее:

Необходимые материалы и инструменты
  • инвертор от агрегата для сварки, который значительно облегчит монтаж нагревателя;
  • пластиковая труба с толстыми стенками, которая будет корпусом собираемого устройства;
  • нержавеющая проволока из металла, которая станет нагреваемым элементом в электромагнитном поле;
  • металлическая сетка, роль которой будет заключаться в удержании внутри прибора кусков нержавеющей проволоки;
  • медная проволока для создания индуктора;
  • циркуляционный насос для беспрерывной подачи воды;
  • терморегулятор;
  • переходники и шаровые краны для подсоединения нагревателя к отоплению;
  • кусачки для обработки проволоки.

С использованием трансформатора

Базовым элементом данной схемы будет сам трансформатор, на котором уже содержатся первичная и вторичная обмотки. Электромагнитное индукционное поле, сформированное в первичной обмотке, начнет влиять на вторичную обмотку. Так, вторичная обмотка передаст энергию в виде тепла тому объекту, который требуется нагреть.

Инструкция выполнения:

  1. две трубки, отличающиеся размерами, соединить друг с другом с помощью сварки;
  2. на внешнюю трубку наложить 90-100 витков с одинаковым расстоянием между ними.

Преимущества агрегатов индукционного типа

К несомненным достоинствам этого типа устройств для обогрева дома можно отнести следующие характеристики:

  • экономичность – переработка электрической энергии в тепловую происходит практически полностью без существенных потерь;
  • удобство в пользовании – постоянное техническое обслуживание агрегатов данного типа не требуется;
  • компактные размеры – индукционные нагреватели воды небольшие по габаритам, их можно установить в систему отопления практически в любых помещениях;
  • бесшумность в работе – данное оборудование функционирует достаточно тихо, во время его работы какого-либо шума не возникает;
  • долгий срок использования – индукционные агрегаты долговечны, бесперебойно могут функционировать в течение 30 лет и более;
  • высокие показатели экологичности – вредных выбросов при работе устройства не происходит, устройство дымохода и организация системы вентиляции не требуется.
Читайте также:  Как уменьшить расход газа у напольного котла

Многие считают, что индукционные котлы намного выгоднее других вариантов отопления дома. А по сравнению с оборудованием, оснащенным ТЭНами, время нагрева этих агрегатов происходит практически в два раза быстрее. За счет же постоянной циркуляции и вибрации жидкости накипь в трубах и внутри устройства не образуется, что значительно облегчает обслуживание и уход за отопительной системой.

Преимущества агрегатов индукционного типа

Внешний вид индукционных котлов

Но имеются у этого типа устройств и некоторые недостатки. И основным минусом можно назвать то, что индукционное оборудование достаточно дорогое по стоимости. Но можно попробовать сделать такой нагреватель для отопления дома самостоятельно.

Совет. При наличии определенных умений и технических знаний можно собрать индукционный нагреватель для дома своими руками. Но прежде чем приступить к процессу сборки устройства, нужно сначала реально оценить свои возможности и опыт создания подобных агрегатов, так как изготовить их не так уж и просто.

Принцип работы и область применения

Генератором повышается частота тока и передаёт свою энергию катушке. Индуктором ведётся преобразование высокочастотного тока в переменное электромагнитное поле. С высокой частотой меняются электромагнитные волны.

Нагревание происходит за счёт разогрева вихревых токов, которые провоцируются переменными вихревыми векторами электромагнитного поля. Почти без потерь передаётся энергия с высоким КПД и энергии достаточно на разогрев теплоносителя и даже больше.

Аккумуляторная энергия передаётся на теплоноситель, который находится внутри трубы. Теплоноситель, в свою очередь, является охладителем нагревательного элемента. За счёт чего, увеличивается срок эксплуатации.

Принцип работы и область применения

Промышленность является наиболее активным потребителем индукционных нагревателей, так как многие проектирования предусматривают вести с высокой термообработкой. С их использованием повышается прочность продукции.

В высокочастотных кузницах устанавливаются приборы с высокой мощностью.

Кузнечно-прессовые компании, используя такие агрегаты, повышают производительность труда и уменьшают износ штампов, сокращают расход металла. Установки со сквозным нагревом могут охватывать сразу некоторое количество заготовок.

При поверхностном упрочнении деталей, применение такого нагрева позволяет увеличить в несколько раз износостойкость и получить значительный экономический эффект.

Проточный индукционный водонагреватель своими руками

Прежде чем приступать к монтажу, вам необходимо запастись необходимыми деталями. Так, лучшим вариантом будет сварочный высокочастотный инвертор, плавно изменяющийся диапазон силы тока. Такое устройство обойдется дешевле всего. Более дорогим вариантом станет трехфазный трансформатор, являющийся источником питания переменного тока для индуктора водонагревателя. В таком случае стоит использовать катушку на 50-90 витков, а в качестве материала взять медную проволоку с диаметром 3 или более миллиметров.

В качестве сердечника можно использовать как металлическую, так и полимерную трубу вместе с проволокой (используется как нагревательный элемент). В последнем случае толщина стен не должна быть менее 3 мм, чтобы спокойно выдерживать высокие температуры.

Для сборки водонагревателя вам понадобятся: кусачки, отвертки, паяльник и сварочный аппарат, если используется металлическая труба.

Монтаж индукционного нагревателя воды

Обмотайте трубу медной проволокой, сделав около 90 витков.

Вариантов сборки устройства существует множество. Предлагаем попробовать собрать прибор по следующей схеме:

  1. Подготовьте рабочее место, материалы и инструменты.
  2. Зафиксируйте небольшой отрезок полимерной трубы (не забывайте, что минимальная толщина стенки должна составлять 3 мм).
  3. Обрежьте торцы сердечника, чтобы осталось 10 см в запасе провода для отводов.
  4. На нижнем отводе смонтируйте уголок. В дальнейшем сюда следует подключить обратку от отопления (если нагреватель используется в качестве котла).
  5. Плотно уложите рубленый провод вокруг трубы. Необходимо сделать не менее 90 витков.
  6. Установите на верхнем патрубке тройник, через который будет выходить горячая вода.
  7. Смонтируйте защитный контур устройства. Его можно изготовить как из полимера, так и из металла.
  8. Подключите к клеммам водонагревателя медную проволоку, затем заполните сердечник водой.
  9. Проверьте работоспособность индуктора.

Рекомендации. На всех выводах лучше устанавливать шаровые краны для удобства и простоты демонтажа водонагревателя в случае поломки. А вот заполнять металлическими кусочками трубу необязательно, так как должного эффекта это не дает. Не забудьте оставить окошко в корпусе для доступа к панели управления сварочного аппарата.

Рекомендации по изготовлению

Изготовить индукционный нагреватель своими руками, рабочая схема которого приведена ниже, будет очень просто. Работы по его изготовлению не займут много времени, как и не потребуется больших финансовых вложений. Приступая к изготовлению прибора, стоит уделить внимание нескольким моментам:

  • По своей конструкции прибор является мультивибратором высокой мощности.
  • Сопротивление позволяет избежать перегрева полупроводниковых приборов и его подбору следует уделить повышенное внимание.
  • Индуктор представляет собой спираль, состоящую из медной проволоки с требуемым количеством витков.
Читайте также:  Лучшие стабилизаторы напряжения для газовых котлов

Так как транзисторы быстро выходят из строя от перегрева, устанавливать их необходимо на радиаторы особой конструкции. Использование сварочного инвертора позволит снизить стоимость самодельного устройства, но также можно применять и трехфазный трансформатор. Ниже приведена простейшая схема индукционного нагревателя металла. Своими руками такой прибор собрать можно достаточно быстро.

Он представляет собой трансформатор с двумя обмотками:

  • Первый контур необходим для преобразования электроэнергии в вихревые токи.
  • Вторая обмотка позволяет передавать преобразованную энергию теплоносителю.

В качестве корпуса можно использовать кусок пластиковой трубы, толщина стенок которой составляет не менее трех миллиметров. При этом его диаметр должен быть больше в сравнении с трубами отопления. Длина корпуса определяется в каждом конкретном случае индивидуально, но чаще всего достаточно около одного метра. Внутренний диаметр трубы находится в диапазоне от 50 до 80 мм. После этого трубу необходимо обмотать медной проволокой, а количество витков должно составлять около 90.

Для установки индукционного нагрева предстоит выполнить следующие действия:

  • Полимерная труба фиксируется.
  • Торцы сердечника необходимо обрезать, оставив при этом около 10 см в запасе для изготовления отводов.
  • К нижнему отводу крепится уголок для подключения обратки, если прибор будет монтироваться в отопительный котел.
  • Предварительно нарубленная на отрезки длиной в 50 мм медная проволока засыпается в трубу, которая затем с двух сторон закрывается сеткой.
  • Устанавливается защитный контур прибора.
  • Нагреватель подключается к источнику питания, после чего сердечник необходимо заполнить водой.

Заключительным шагом после сборки приора, станет проверка его работоспособности. Для простоты замены водонагревающего устройства, на всех входах стоит установить шаровые краны.

Меры безопасности при работе

  • Основная опасность при работе с самодельной установкой — опасность получения ожогов от нагреваемых элементов установки и расплавленного металла.
  • Ламповая схема включает элементы с высоким напряжением, поэтому её нужно разместить в закрытом корпусе, исключив случайное прикосновение к элементам.
  • Электромагнитное поле способно воздействовать на предметы, находящиеся вне корпуса прибора. Поэтому перед работой лучше надеть одежду без металлических элементов, убрать из зоны действия сложные устройства: телефоны, цифровые камеры.

Не рекомендуется использовать установку людям с вживлёнными кардиостимуляторами!

Печь для плавки металлов в домашних условиях может использоваться также для быстрого нагрева металлических элементов, например, при их лужении или формовке. Характеристики работы представленных установок можно подогнать под конкретную задачу, меняя параметры индуктора и выходной сигнал генераторных установок — так можно добиться их максимальной эффективности.

Давно уже появилась такая штука — индукционный нагреватель… (смотреть нужную функцию с 1:40)

Вспоминал я о нём каждый раз как только пытался открутить или нагреть "прикипевшую" гайку… открутить, прикипевшую не открутишь нормально, а греть иногда приходится в таких местах… Но стоимость этой заразы перекрывала значение пользы от конечно и сварочником нагреть, но эта беготня со Вкл-выкл в розетку, а потом можно и про настройки аппарата забыть — затем пару часов высверливать/вырезать/выгрызать то, что спеклось в единый реализации задуманного надо найти трансформатор с подходящими характеристиками, но основная масса аппаратуры сейчас на импульсных блоках питания, поэтому искалось долго, нерегулярно и с переменным успехом. А недавно попалось видео в котором из трансформатора микроволновки делают нагреватель — как раз такой как мне внимание НЕ ИНДУКЦИОННЫЙ!Быстрый опрос сотрудников на работе дал ясность, что есть несколько списанных микроволновок разной степени убитости. Из одной был выковырян трансформатор, из трансформатора выковыряна вторичная обмотка и заменена на провод 35 мм. кв. в 2 как-то так. Без претензии на индукцию, но вполне себе рабочий вариант — процесс контролируемый, холостой ход 1,5 вольта — соответственно искрит очень слабо, и при случайном схватывании руками за клеммы вероятность остаться в живых чуть-чуть повышается…

“>