Схема индукционного нагрева

Индукционный нагреватель

электроника для дома

Принцип индукционного нагрева прост - работая, катушка излучает высокочастотное электромагнитное поле и металлический объект, расположенный в середине или вблизи катушки, нагревается.

Чем больше ток, тем больше электромагнитное поле излучаемое катушкой, тем быстрее нагревается металлический предмет. Добиться большого тока без особой нагрузки на источник питания можно если наш индуктор является частью колебательного контура, который работает на резонансной частоте. Только в этом случае ток возбуждения намного меньше, чем ток, текущий через катушку.

Рис. 1 Принципиальная схема индукционного нагревателя

Схема индукционного нагревателя представляет собой полумостового преобразователь на микросхеме IR2153. В данной сборке полумоста частота генерации задается цепочкой R2, R3, C4. Частота резонанса рабочего контура настраивается резистором R3, появление резонанса индицируется светодиодом HL2. Частота может регулироваться в диапазоне от 22 до 90 кГц.

Индукционный нагреватель питается от двухполупериодного выпрямителя VD, подключенного непосредственно от сети. Лампа мощностью 500-1000 Вт выполняет роль ограничителя тока и предохраняет схему вслучае неисправности, перегрузки или плохой настройки. Лампа действует как вариатор. Другой вариант схемы питания установки на рисунке 2

Рис. 2

Питание микросхемы может быть внешним (от источника 14-15В) или с конденсатора C2 через резистор 56 кОм 2Вт (стабилитрон есть в самой микросхеме).

Дроссель L1 выполнен на двух Ш-образных сердечниках 12x19 и имеет 14 витков провода диаметром 1мм, намотанных в 4 жилы. Регулировка зазора сердечника дает регулировку выходной мощности индукционного нагревателя.

Рабочая катушка (индуктор) изготовлена из провода диаметром 2 мм. Катушка после длительной эксплуатации нагревается и начинает светится красным, поэтому лучше использовать медную трубку, а водяное охлаждение- это идеальный вариант. Катушка содержит 11 витков, её диаметр 23 мм, высота 30 мм. Т. к, в контуре с индуктором возникают токи порядка 100 А конденсатор, подключенный в параллель к нему, представляет собой составную емкость, состоящую из большого количества конденсаторов, соединенных параллельно. В данном случае используется 37 штук в параллель, общая емкость-8,6 мкФ. Резонансная частота 44 кГц.

Осторожно! Схема гальванически связана c сетью! Я рекомендую использовать трансформатор и потенциометр R3 с пластиковыми валов. Электромагнитное поле может быть вредным и может привести к повреждению электронных устройств и носителей информации. Схема вызывает значительное помехи. Неосторожное обращение может привести к поражению электрическим током, ожогу или пожару. Все, что вы делаете, вы делаете на свой страх и риск.

radiopolyus.ru

cxema.org - Простейший индукционный нагреватель

Простейший индукционный нагреватель

Такой индукционный нагреватель без особых усилий сможет раскалить скажем, медный провод с диаметром 1-2 мм до оранжевого свечения. Довольно простая и мощная схема индукционного нагревателя построена всего на двух силовых элементах. Сама схема, из себя представляет простой мультивибратор на мощных полевых транзисторах.

Основной недастаток схемы заключается в том, что схема потребляет огромный ток (10 иногда и 13 Ампер) и имеет низкое КПД, поэтому все основная мощность в виде тепла рассеивается на теплоотводах, к которым укреплены силовые ключи. Ключи тут следует обязательно подобрать высоковольтные с допустимым током 7-10 Ампер (как в моем случае) и более.

В нашем варианте использованы высоковольтные ключи серии IRF750, с успехом можно заменить на IRF840 или более мощные.

Немало важную роль играет играет и сопротивление открытого перехода силового транзистора, чем оно меньше, тем меньше будет перегреваться транзистор, а следовательно, выше будет КПД индуктора в целом. В случае использования одного теплоотвода, не забываем изолировать транзисторы слюдяными прокладками и изоляционными шайбами. В схеме транзисторы перегреваются так сильно, что вероятно, будет нужда принудительного охлаждения. В конструкции индуктора также использованы стабилитроны на 15 Вольт - нужны для ограничения напряжения на затворе силовых ключей. Диоды брать обязательно быстрые или ультрабыстрые с током 1 Ампер и более. Можно использовать диоды из линейки HER, (HER305/307 и т.п.)

Сам индуктор состоит из 2х3 витков, провод желательно использовать с диаметром 1,5-4,5мм, если есть, то можно и больше. Используемый провод обязательно медный, желательно одножильный с лаковой изоляцией. Диаметр индуктора в районе 3-5см, намотан в виде спирали.

Дроссель - можно взять готовый от компьютерного блока питании, если он не имеется в наличии, то можно мотать самому. Для намотки подойдет медный провод с диаметром 1,2-2мм, в качестве сердечника желательно использовать кольцо удобного диаметра, материал кольца - феррит или порошковое железо, проницательность не важна.

Емкость контурного конденсатора 4-5мкФ, желательно использовать батарею из параллельно соединенных пленочных конденсаторов, суммарная емкость которых будет в пределах указанной. Напряжение конденсаторов не менее 160 Вольт (160-630Вольт).

Схема в сборе

С уважением - АКА КАСЬЯН

< Назад
Вперёд >

vip-cxema.org

Индукционные нагреватели: тигельная печь, котел своими руками — схемы, теория, реализация

Индуктор

Важная часть индукционной печи – ее нагревательная катушка, индуктор. Для самодельных печей на мощность до 3 кВт пойдет индуктор из нагой медной трубки поперечником 10 мм либо медной же нагой шины сечением более 10 кв. мм. Внутренний поперечник индуктора – 80-150 мм, количество витков – 8-10.

Витки не должны соприкасаться, расстояние меж ними – 5-7 мм. Также никакая часть индуктора не должна касаться его экрана; малый зазор – 50 мм. Потому для прохождения выводов катушки к генератору необходимо предугадать окно в экране, не мешающее его снимать/ставить.

Индукторы промышленных печей охлаждают водой либо антифризом, но на мощности до 3 кВт описанный чуть повыше индуктор при работе его в продолжении до 20-30 мин принудительного остывания не просит. Но он сам при всем этом очень греется, а окалина на меди резко понижает КПД печи прямо до утраты ею работоспособности. Сделать самому индуктор с жидкостным остыванием нереально, потому его придется временами поменять. Использовать принудительное воздушное остывание нельзя: пластмассовый либо железный корпус вентилятора поблизости катушки «притянут» к для себя ЭМП, перегреются, а КПД печи свалится.

Примечание: для сопоставления – индуктор для плавильной печи на 150 кг стали согнут из медной трубы 40 мм внешним поперечником и 30 внутренним. Число витков – 7, поперечник катушки по снутри 400 мм, высота тоже 400 мм. Для его раскачки на нулевой моде необходимо 15-20 кВт при наличии замкнутого контура остывания дистиллированной водой.

Генератор

2-ая основная часть печи – генератор переменного тока. Сделать индукционную печь, не владея основами радиоэлектроники хотя бы на уровне радиолюбителя средней квалификации, не стоит и пробовать. Эксплуатировать – тоже, ведь, если печка не под компьютерным управлением, настроить ее в режим можно, только чувствуя схему.

Схема генератора для индукционной печи, дающая паразитное СВЧ

При выборе схемы генератора следует всячески избегать решений, дающих жесткий диапазон тока. В качестве антипримера приводим достаточно всераспространенную схему на тиристорном ключе, см. рис. выше. Доступный спецу расчет по прилагаемой к ней создателем осциллограмме указывает, что ППЭ на частотах выше 120 МГц от индуктора, запитанного таким макаром, превосходит 1 Вт/кв. м. на расстоянии 2,5 м от установки. Убийственная простота, ничего не скажешь.

Схема лампового генератора для индукционной печи

В качестве ностальгического курьеза приводим еще схему старого лампового генератора, см. рис. справа. Такие делали русские радиолюбители еще в 50-х годах, рис. справа. Настройка в режим – воздушным конденсатором переменной емкости С, с зазором меж пластинами более 3 мм. Работает лишь на нулевой моде. Индикатор опции – неоновая лампочка Л. Особенность схемы – очень мягенький, «ламповый» диапазон излучения, так что воспользоваться этим генератором можно без особенных мер предосторожности. Но – как досадно бы это не звучало! – ламп для него на данный момент не отыщешь, а при мощности в индукторе около 500 Вт энергопотребление от сети – более 2 кВт.

Примечание: обозначенная на схеме частота 27,12 МГц не оптимальна, она выбрана из суждений электрической сопоставимости. В СССР она была свободной («мусорной») частотой, для работы на которой разрешения не требовалось, только бы устройство помех никому не давало. А вообще-то С можно перестраивать генератор в достаточно широком спектре.

Самодельная тигельная индукционная печь 50-х годов.

На последующем рис. слева – простой генератор с самовозбуждением. L2 – индуктор; L1 – катушка оборотной связи, 2 витка эмалированного провода поперечником 1,2-1,5 мм; L3 – болванка либо шихта. В качестве контурной емкости употребляется собственная емкость индуктора, потому эта схема не просит опции, она автоматом заходит в режим нулевой моды. Диапазон мягенький, но при неверной фазировке L1 одномоментно сгорает транзистор, т.к. он оказывается в активном режиме с КЗ по неизменному току в цепи коллектора.

Схема простого генератора для индукционной печи

Также транзистор может сгореть просто от конфигурации внешней температуры либо саморазогрева кристалла – каких-то мер по стабилизации его режима не предвидено. В общем, если у вас залежались кое-где старенькые КТ825 либо им подобные, то начинать опыты по индукционному нагреву можно с этой схемки. Транзистор должен быть установлен на радиатор площадью более 400 кв. см. с обдувом от компьютерного либо ему подобного вентилятора. Регулировка можности в индукторе, до 0,3 кВт – конфигурацией напряжения питания в границах 6-24 В. Его источник должен обеспечивать ток более 25 А. Мощность рассеивания резисторов базисного делителя напряжения более 5 Вт.

Генератор-мультивибратор для индукционной печи

Схема на след. рис. справа – мультивибратор с индуктивной нагрузкой на массивных полевых тразисторах (450 B Uk, более 25 A Ik). Благодаря применению емкости в цепи колебательного контура дает достаточно мягенький диапазон, но внемодовый, потому подходящ для разогрева деталей до 1 кг для закалки/отпуска. Главный недочет схемы – накладность компонент, массивных полевиков и быстродействующих (граничная частота более 200 кГц) высоковольтных диодов в их базисных цепях. Биполярные массивные транзисторы в этой схеме не работают, перенагреваются и сгорают. Радиатор тут таковой же, как и в прошлом случае, но обдува уже не надо.

Последующая схема уже претендует на звание универсальной, мощностью до 1 кВт. Это – двухтактный генератор с независящим возбуждением и мостовым включением индуктора. Позволяет работать на 2-3 моде либо в режиме поверхностного нагрева; частота регулируется переменным резистором R2, а спектры частот переключаются конденсаторами С1 и С2, от 10 кГц до 10 МГц. Для первого спектра (10-30 кГц) емкость конденсаторов С4-С7 должна быть увеличена до 6,8 мкФ.

Схема универсального генератора для индукционной печи

Трансформатор меж каскадами – на ферритовом кольце с площадью сечения магнитопровода от 2 кв. см. Обмотки – из эмалированного провода 0,8-1,2 мм. Радиатор транзисторов – 400 кв. см. на четырех с обдувом. Ток в индукторе фактически синусоидальный, потому диапазон излучения мягенький и на всех рабочих частотах дополнительных мер защиты не требуется, при условии работы до 30 мин в денек через 2 денька на 3-й.

Видео: самодельный индукционный нагреватель в работе

Индукционные котлы

Индукционные водогрейные котлы, вне сомнения, вытеснят бойлеры с ТЭНами всюду, где электричество обходится дешевле других видов горючего. Но их бесспорные плюсы породили и массу самоделок, от которых у спеца другой раз практически волосы стоймя встают.

Скажем, такая конструкция: пропиленовую трубу с проточной водой окружает индуктор, а он запитан от сварочного ВЧ-инвертора на 15-25 А. Вариант – из теплостойкого пластика делают пустотелый бублик (тор), по патрубкам пропускают через него воду, а для нагрева обкручивают шиной, образующий свернутый в кольцо индуктор.

ЭМП передаст свою энергию воде отлично; та обладает хороший электропроводностью и аномально высочайшей (80) диэлектрической проницаемостью. Вспомните, как стреляют в микроволновке оставшиеся на посуде капельки воды.

Но, во-1-х, для настоящего подогрева квартиры либо личного дома зимой необходимо более 20 кВт тепла, при кропотливом утеплении снаружи. 25 А при 220 В дают всего 5,5 кВт (а сколько это электричество стоит по нашим тарифам?) при 100% КПД. Хорошо, пусть мы в Финляндии, где электричество дешевле газа. Но предел употребления на жилище – все равно 10 кВт, а за перебор необходимо платить по увеличенному тарифу. И квартирная проводка 20 кВт не выдержит, необходимо тянуть отдельный фидер от подстанции. Во что такая работа обойдется? Если еще электрикам далековато до перебора мощности по району и они ее разрешат.

Потом, сам теплообменник. Он должен быть либо железным мощным, тогда будет действовать только индукционный нагрев металла, либо из пластика с низкими диэлектрическими потерями (пропилен, меж иным, к таким не относится, годится только дорогой фторопласт), тогда вода конкретно всосет энергию ЭМП. Но в любом случае выходит, что индуктор греет весь объем теплообменника, а воде тепло дает только внутренняя его поверхность.

В конечном итоге, ценой огромных трудов с риском для здоровья, получаем бойлер с КПД пещерного костра.

Индукционный котел отопления промышленного производства устроен совершенно по-иному: просто, но в домашних критериях неосуществимо, см. рис. справа:

Схема индукционного водогрейного котла

Мощный медный индуктор подключается конкретно к сети.
Его ЭМП греет также мощный железный лабиринт-теплообменник из ферромагнитного металла.
Лабиринт сразу изолирует индуктор от воды.

Стоит таковой бойлер в пару раз дороже обыденного с ТЭНом, и подходящ для установки лишь на пластмассовые трубы, но взамен дает массу выгод:

Никогда не сгорает – в нем нет раскаленной электроспирали.
Мощный лабиринт накрепко экранирует индуктор: ППЭ в конкретной близости от 30 кВт индукционного бойлера – ноль.
КПД – более чем 99,5%
Полностью неопасен: собственная неизменная времени обладающей большой индуктивностью катушки – более 0,5 с, что в 10-30 раз больше времени срабатывания УЗО либо автомата. Его еще ускоряет «отдача» от переходного процесса при пробое индуктивности на корпус.
Сам же пробой вследствие «дубовости» конструкции только маловероятен.
Не просит отдельного заземления.
Безразличен к удару молнии; спалить громоздкую катушку ей не под силу.
Большая поверхность лабиринта обеспечивает действенный термообмен при наименьшем температурном градиенте, что практически исключает образование накипи.
Большущая долговечность и простота использования: индукционный бойлер вместе с гидромагнитной системой (ГМС) и фильтром-отстойником работает без обслуживания более 30 лет.

О самодельных котлах для ГВС

Схема индукционного водонагревателя для ГВС

Тут на рис. приведена схема маломощного индукционного нагревателя для систем ГВС с накопительным баком. В ее базе – хоть какой силовой трансформатор на 0,5-1,5 кВт с первичной обмоткой на 220 В. Прекрасно подходят сдвоенные трансформаторы от старенькых ламповых цветных телевизоров – «гробов» на двухстержневом магнитопроводе типа ПЛ.

Вторичную обмотку с таких снимают, первичку перематывают на один стержень, увеличив количество ее витков для работы в режиме, близком к КЗ (недлинному замыканию) по вторичке. Сама же вторичная обмотка – вода в U-образном колене из трубы, обхватывающем другой стержень. Пластмассовая труба либо железная – на промчастоте все равно, но железная должна быть изолирована от остальной системы диэлектрическими вставками, как показано на рис, чтоб вторичный ток замыкался только через воду.

В любом случае такая водогрейка небезопасна: вероятная протечка соседствует с обмоткой под сетевым напряжением. Если уж идти на таковой риск, то в магнитопроводе необходимо насверлить отверстие под болт-заземлитель, и сначала наглухо, в грунт, заземлить трансформатор и бак металлической шиной более 1,5 кв. см. (не кв. мм!).

Дальше трансформатор (он должен размещаться конкретно под баком), с присоединенным к нему сетевым проводом в двойной изоляции, заземлителем и водогрейным витком заливают в одну «куклу» силиконовым герметиком, как моторчик помпы аквариумного фильтра. В конце концов, очень лучше весь агрегат подключить к сети через быстродействующее электрическое УЗО.

Видео: «индукционный» котел на базе бытовой плитки

Индуктор на кухне

Варочная индукционная плита

Индукционные варочные поверхности для кухни стали уже обычными, см. рис. По принципу деяния это та же индукционная печка, исключительно в роли короткозамкнутой вторичной обмотки выступает днище хоть какой железной варочной посудины, см. рис. справа, а не только лишь из ферромагнитного материала, как нередко не знаючи пишут. Просто дюралевая посуда выходит из потребления; врачи обосновали, что свободный алюминий – канцероген, а медная и оловянная издавна уже не в ходу из-за токсичности.

Бытовая индукционная плитка – порождение века больших технологий, хотя мысль ее зародилась сразу с индукционными плавильными печами. Во-1-х, для изоляции индуктора от стряпни пригодился крепкий, стойкий, гигиеничный и свободно пропускающий ЭМП диэлектрик. Подходящие стеклокерамические композиты появились в производстве сравнимо не так давно, и на долю верхней пластинки плиты приходится большая толика ее цены.

Схема кухонной индукционной плиты

Потом, все варочные посудины различные, а их содержимое изменяет их электронные характеристики, и режимы изготовления блюд тоже различные. Усмотрительным подкручиванием ручек до подходящей моды здесь и спец не обойдется, нужен высокопроизводительный микроконтроллер. В конце концов, ток в индукторе должен быть по санитарным требованиям незапятанной синусоидой, а его величина и частота должны сложным образом изменяться сообразно степени готовности блюда. Другими словами, генератор должен быть с цифровым формированием выходного тока, управляемым тем микроконтроллером.

Делать кухонную индукционную плиту самому нет смысла: на одни только электрические составляющие по розничным ценам средств уйдет больше, чем на готовую неплохую плитку. И управлять этими устройствами еще пока сложно: у кого есть, тот знает, сколько там кнопочек либо детекторов с надписями: «Рагу», «Жаркое» и т.п. Создатель этой статьи видал плитку, где значилось раздельно «Борщ флотский» и «Суп претаньер».

Все же, индукционные плиты имеют массу преимуществ перед иными:

Практически нулевая, в отличие от микроволновок, ППЭ, хоть сам на эту плитку садись.
Возможность программирования для изготовления самых сложных блюд.
Растопка шоколада, вытапливание рыбьего и птичьего жира, изготовление карамели без мельчайших признаков пригорания.
Высочайшая экономичность как следствие резвого нагрева и практически полного сосредоточения тепла в варочной посуде.

Разогрев варочной посуды на индукционной плите и газовой конфорке

К последнему пт: посмотрите на рис. справа, там графики разогрева стряпни на индукционной плите и газовой конфорке. Кто знаком с интегрированием, тот сходу усвоит, что индуктор на 15-20% экономичнее, а с металлическим «блином» его можно и не ассоциировать. Издержки средств на энергоэлемент при изготовлении большинства блюд для индукционной плиты сравнимы с газовой, а на тушение и варку густых супов даже меньше. Индуктор пока уступает газу только при выпечке, когда нужен равномерный прогрев со всех боков.

Видео: неудавшийся индукционный нагреватель из кухонной плиты

В заключение

Итак, индукционные электроприборы для обогрева воды и изготовления еды лучше брать готовые, дешевле и проще выйдет. А вот завести самодельную индукционную тигельную печку в домашней мастерской не помешает: станут доступными тонкие методы плавки и термической обработки металлов. Необходимо только держать в голове о ППЭ с СВЧ и строго соблюдать правила конструирования, производства и эксплуатации.