Как сделать индукционный нагреватель своими руками из сварочного инвертора. Как сделать индукционный нагреватель своими руками? Индукционный нагреватель 1000w

Простой индукционный нагреватель состоит мощного генератора высокой частоты и низкоомной катушки-контура, которая является нагрузкой генератора.

Генератор с самовозбуждением генерирует импульсы на основании резонансной частоты контура. В результате в катушке возникает мощное переменное электромагнитное поле частотой порядка 35 кГц.
Если в центр этой катушки поместить сердечник из токопроводящего материала, то внутри него возникнет электромагнитная индукция. В результате частой смены эта индукция вызовет в сердечнике вихревые токи, которые в свою очередь повлекут за собой выделение тепла. Это классический принцип преобразования электромагнитной энергии в тепловую.
Индукционные нагреватели очень давно используются во многих областях производства. С их помощью можно делать закалку, бесконтактную сварку, и самое главное - точечный прогрев, а также плавление материалов.
Я покажу вам схему простого низковольтного индукционного нагревателя, которая уже стала классической.

Мы её ещё больше упростим эту схему и стабилитроны «D1, D2» не будем устанавливать.
Элементы, которые понадобятся:
1. Резисторы на 10 кОм – 2 шт.
2. Резисторы на 470 Ом – 2 шт.
3. Диоды Шоттки на 1 А – 2 шт. (Можно другие, главное на ток от 1 А и быстродейственные)
4. Полевые транзисторы IRF3205 – 2 шт. (можно взять любые другие мощные)
5. Индуктор «5+5» - 10 витком с отводом от середины. Чем толще провод, тем лучше. Мотал на деревянной круглой палке, сантиметра 3-4 в диаметре.
6. Дроссель – 25 витков на кольце из блока старого компьютера.
7. Конденсатор 0,47 мкФ. Лучше набирать емкость несколькими конденсаторами и на напряжение не ниже 600 Вольт. Я по началу взял на 400, в результате чего он начал греться, далее заменил его на составной из двух последовательно, но так не делают, просто под рукой больше не было.

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В

Собрал всю схему навесным монтажом, отделив колодкой индуктор от всей схемы. Конденсатор желательно располагать в непосредственной близости от выводов катушки. Не как у меня в этом примере в общем. Транзисторы установил на радиаторы. Запитал всю установку от аккумулятора 12 Вольт.

Работает отлично. Лезвие канцелярского ножа нагревает до красноты очень быстро. Рекомендую всем к повторению.
После замены конденсатора они больше не грелись. Транзисторы и сам индуктор греются, если работает постоянно. На небольшое время – не критично почти.

Чтоб нагреть до красна или даже расплавить небольшой металлический предмет в домашних условиях, совсем не обязательно раскочегаривать печку и переводить топливо - современные технологии позволяют для этого задействовать токи высокой частоты (ТВЧ). И простейшей (и самый распространённой) схемой индукционного нагревателя металлов будет мультивибратор на полевых транзисторах. По крайней мере эти модули с китайских сайтов собирают как раз . Далее смотрите 2 модели, отличающиеся мощностью и, конечно, ценой.

ZVS50 - модуль индукционного нагрева начального уровня, питание модуля допустимо даже от батарей с напряжением до 12 вольт, то есть как от автономного питания, так и от сетевого БП. Цена на www.banggood.com примерно $8.

Входное напряжение: 5-12 В
Размеры платы: 5,5 х 4 х 2 см
Размер катушки: длина 2.8, диаметр 2 см

ZVS1000 - модуль индукционного нагрева металлов токами высокой частоты, с мощностью до 1000w. Средняя цена $35.

Данный блок индукционного нагрева использует источник питания постоянного тока 12-48 В, максимальный ток 20 А, максимальная мощность 1000 Ватт. Может быть использован для обработки мелких деталей: закалка, отжиг и другая термической обработка. Также может быть использован с тиглем, чтоб плавить золото, серебро, медь, алюминий и другие металлы. Быстрый и равномерный нагрев, что очень удобно для ювелиров.

Внутренний диаметр катушки: 40 мм
Высота катушки: 50 мм
При 48 В без нагрузки ток 5 А

Чем выше напряжение, тем больше ток нагрева, а значит и мощность передаваемая в металл. Катушка может принять внутрь 40 мм тигель. Использовать устройство надо с блоками питания соответствующей мощности и поставить на радиатор кулер охлаждения.

Размер объекта, что нагревается внутри индукционной катушки не может превышать 1/4 объема, иначе может произойти перегрузка и сгорание схемы. Хотя эта схема может временно выдержать 30 А - для долгосрочной работы ток не должен превышать 20 А для безопасной работы.

Индукционные нагреватели работают по принципу “получение тока из магнетизма”. В специальной катушке генерируется переменное магнитное поле высокой мощности, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая разогревается вихревыми электрическими токами. В общем, принцип работы таких приборов не сложен, и при наличии небольших познаний в физике и электрике, собрать индукционный нагреватель своими руками не составит большого труда.

Самостоятельно могут быть изготовлены следующие приборы:

Приборы для нагрева в котле отопления.
Мини-печи для плавки металлов.
Плиты для приготовления пищи.

Индукционная плита своими руками, должна быть изготовлена с соблюдением всех норм и правил для эксплуатации данных приборов. Если за пределы корпуса в боковых направлениях будет выделяться опасное для человека электромагнитное излучение, то использовать такой прибор категорически запрещается.

Кроме этого большая сложность при конструировании плиты заключается в подборе материала для основания варочной поверхности, которое должно удовлетворять следующим требованиям:

Идеально проводить электромагнитное излучение.
Не являться токопроводящим материалом.
Выдерживать высокую температурную нагрузку.

В бытовых варочных индукционных поверхностях используется дорогая керамика, при изготовлении в домашних условиях индукционной плиты, найти достойную альтернативу такому материалу – довольно сложно. Поэтому, для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Инструкция по изготовлению

Чертежи

Рисунок 1. Электрическая схема индукционного нагревателя

Рисунок 2. Устройство.

Рисунок 3. Схема простого индукционного нагревателя

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

припой;
текстолитовая плата.
мини-дрель.
радиоэлементы.
термопаста.
химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

Для изготовления катушки , которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
При работе такого индукционного прибора , полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
Диоды , которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Нюансы

При проведении опытов по нагреву и закалке металлов , внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3) , при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости , является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
В качестве используется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком , который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
Если площадь дома значительна , то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе , который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома , при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева , не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
Обязательно при работе с электричеством следует соблюдать правила техники безопасност и, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
В качестве эксперимента можно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.

Из товаров предоставленных на обзор, выбор пал на этот индукционный нагреватель. Зачем он мне..?

Вихревой индукционный нагреватель. Пару слов теории.
«В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.
Если внутрь индуктора поместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.
Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается.»
«Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является как бы вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.
На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки (скин-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое плотность тока увеличивается в несколько раз относительно плотности тока в заготовке, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости материала заготовки.
Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.
Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием - этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.»
В нашем случае индуктором является не медная трубка, а кусок медного провода скрученный в спираль.
Для себя, я лично наметил только одно полезное применение такому мисиписечному нагревателю. Разогрев, а потом по возможности закалка переточенных кончиков всяких разных отверточек, шильцев и ковырялок…
Заявленные ТТХ:
- Питание модуля: 5-12V
- Размеры: 5,5 х 4 х 2 см (L * W * H)
- Размер катушки: длина: 7.5cм, диаметр: 2,8 см
- Диаметр провода индуктора:
Комплект:
- модуль: 1 шт.
- катушка: 1шт.
Больше нам о нем пока ничего не известно. Ну что ж, проверим на что он способен и соответствует ли моим ожиданиям…
Приехал модуль в таком виде.

Размеры, чуть больше спичечного коробка, не считая дросселей.
Ширина платки - 37 мм.
Длина платки 55 мм.
Высота от низа кондеров до верха дросселей - 45 мм.

Размеры и диаметр катушки.
Длина катушки - 35 мм.
Диаметр - 22 мм.
Диаметр провода - 2 мм.
Длина катушки с выводами -70 мм.
Вес конструкции в сборе 114 грамм.

На платке есть надписи с рекомендуемым напряжением питания, его полярностью на разъеме.

С обратной стороны платки имеется разъем для подключения катушки.

Снизу кондеры.

Распаиваем модуль.
Сама платка сделана очень неплохо. Снизу шелкография, изображение скорпионов. Наверное какой-то фирменный знак производителя печатных плат. Надписи на транзисторах сточены напильником. :0)

Рисуем схему.
Схема оказалась самой распространенной в интернете. Хотя на данной плате стерта маркировка транзисторов и не удалось расшифровать маркировку стабилитронов, погуглив подобную схему легко найти в интернете. Хотя вполне возможно, что детали стоят несколько другие, но не суть важно. Легко найти аналог на замену при неисправности.

Используемые конденсаторы.

Теперь все собираем, прикручиваем катушку и подаем питание. Загорается синий светодиодик.

Токи на холостом ходу.

Токи под нагрузкой. В качестве «нагрузки» использовал трехгранный надфиль.

Частота генератора на холостом ходу 214 кГц, под нагрузкой падает до 210 кГц.

Маленькое видео нагрева кончика трехгранного надфиля.

Индукционный нагреватель работает, но очень много кушает на холостом ходу.
Транзисторы распаянные на плате довольно прилично греются, плата плоховато рассеивает тепло. Если платку доработать, поставить транзисторы по мощнее да вынести их на радиаторы, может получиться вполне себе нагреватель. Чем я и займусь в ближайшем будущем.
Посоветовал бы я купить? Наверное да, но не как рабочее законченное изделие, а скорее как ознакомительную версию с возможностью небольшого допила. Ну и если деньги лишние. :0)

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +37 Добавить в избранное Обзор понравился +55 +103

Привет всем. Сегодня рассмотрим популярную штуку - индукционный нагреватель прямиком с Китая, точнее с магазина бенггуд.

Такие платы китайцы выпускают с разными модификациями, на любой вкус.

Мой образец не из самых бюджетных бюджетных, в комплекте есть индуктор, нынче достать медную трубу нужного диаметра довольно трудно, поэтому если брать такую плату, то лучше сразу с индуктором.

Итак, это популярная схема ZVS драйвера, на базе которого можно построить все, что угодно, от простых преобразователей до индукционных нагревателей, я намерен детально протестировать этот образец, раскрыть потенциал, и сделать все возможные замеры, поэтому одной статьей не ограничимся.

В комплекте плата и сам индуктор, схема нагревателя сейчас перед вами.

Заявленная мощность 1киловатт, входное напряжение от 12 до 36 Вольт при максимальном токе в 20 Ампер, тут китайцы опровергают самих себя, ведь даже при максимальном напряжении и токе потребляемая мощность будет не более 720 ватт, но зная эту схему, скажу, что она может питаться и от большего напряжения, вплоть до 60 вольт и потреблять токи более 20 Ампер, так, что если речь идет о потребляемой мощности, то она может перевалить за 1000 ватт, но вот на счет полезной мощности с учетом КПД схемы, китайцы молчат. В реальности полезная мощность около 200-250 ватт при питании от источника в 36В.

Печатная плата двухсторонняя, сделана отлично, но китайцы слегка поленились почистить остатки флюса, силовые дорожки производитель дополнительно залудил, в общем, нареканий нет, размеры платы вы сейчас видите на своих экранах. (Позже, при подаче 36 Вольт спустя некоторое время одна из силовых дорожек попросту сгорела, пришлось усилить многожильным медным проводом и все дополнительно залудить)

Схема имеет принудительное охлаждение в виде кулера, расположен он непосредственно над транзисторами и питается от отдельного понижающего стабилизатора на базе микросхемы XL2596. Плата стабилизатора приклеена к кулеру соплями (горячими).

Силовых транзисторов 2, это мощные полевики IRFP260 (200В 50А), а схема из себя представляет двухтактный автогенератор.

Для ограничения тока затворов ключей использованы мощные резисторы на 470 Ом, на вид они двухваттные, но размеры чуть больше стандартных двухваттных резисторов, так, что возможно резисторы на 3 или 4 ватта.

Резисторы одновременно являются ограничителями для стабилитронов, которые не допускают на затворе ключей образования повышенного напряжения, стабилизируя на уровне 12 Вольт, видно посадочное место для линейного стабилизатора на 12 или 15 вольт, поскольку стабилитроны в некоторых версиях заменены на линейный стабилизатор.

Индуктор с батареей конденсаторов образуют параллельный колебательный контур, параметры этих составляющих задают рабочую частоту схемы в целом, поскольку это резонансный преобразователь.

Батарея состоит из 6 и специализированных конденсаторов, емкость каждого 0,33 мкФ, общая емкость около 2-х мкФ.

Такие конденсаторы предназначены для работы в высокочастотных схемах и применяются в частности в индукционных нагревателях, так, что это идеальный вариант для подобной схемы.

На плате имеются латунные стойки для крепления кулера и индуктора, довольно удобное решение.

Дросселей два, по ним поступает силовое питание, оба дросселя идентичны, намотаны на кольцах из порошкового железа. Количество витков 30, диаметр провода 1 мм, индуктивность 74мкГн.

Индуктор или контур, из себя представляет медную трубу с диаметром 5мм, внутренний диаметр индуктора 42-мм, количество витков почти 8, витки можно растянуть или сжать, главное не замкнуть.

Питание подается на клеммник, который расположен в укромном местечке под кулером.

Такой же клеммник имеется и спереди, к нему можно подключать контур. Удобен такой клеммник в случае использование контуров из медного провода.

На клеммах питания полярность подписана, проблем с подключением не возникнет.

Я думаю с платой все понятно, переходим к тестам. Хочу сразу сказать, полностью нагружу индуктор в одном из следующих статьей, поскольку для максимального разгона нужно водяное охлаждение, а у меня, к сожалению, нет соответствующего водяного насоса.

Итак, первым делом давайте проверим ток холостого хода от источника в 12 Вольт.

Как видим, схема потребляет около 2-х Ампер, скажу, что для именно этой схемы - такое потребление является нормой.

От источника в 24 Вольт потребление выросло до 4 А, что и стоило ожидать.

И наконец, от источника в 36 Вольт схема потребляет почти 5.5А в холостую.

Рабочая частота составляет около 90 кГц,

Это форма импульсов на затворе одного из ключей.

На индукторе наблюдаем чистую синусоиду, обратите внимание на размах амплитуды, многократно превышает напряжение питания.

Для тестов были куплены 3 полностью новых аккумулятора на 12 Вольт от бесперебойника, подключил последовательно для получения 36 Вольт.
За пару секунд можно нагреть тонкую жесть на подобии лезвий от канцелярских ножиков и т.п.

Сейчас вы видите потребление схемы в случае нагрева жестяной гильзы от аккумулятора 18650, напряжение аккумуляторов просело до 26 Вольт.

Без вентилятора нагревается все - ключи, дросселя, конденсаторы и затворные резисторы, контур нагревается особо критично даже без нагрузки, поэтому он в виде трубы и если собираетесь использовать нагреватель для каких-то целей обязательно впустите водяное охлаждение, иначе контур раскалиться буквально до красна. Также очень рекомендую усилить силовые шины на плате, китайцы их залудили, но греются ужасно.

У читателей может возникнуть вполне нормальный вопрос - будет ли такой индукционник нагревать иные металлы помимо железа, скажу, что греет, но так слабо, что почти незаметно. Пробовал алюминий, латунь, медь, олово, нагрев еле чувствуется, но не смотря на это таким индуктором расплавить некоторые металлы получится, если тигель установить в железную трубу, а лучше трубу в тигель, железо нагреется и тепло передастся металлу, который подлежит плавлению.

В любом случае нужно помнить, что схема любительская и для серьезных целей не годиться из-за отсутствия схемы ШИМ управления, контроля тока, температуры, защит и прочих узлов которые содержат в дорогие, профессиональные нагреватели, но профессиональны модели могут стоить в несколько сотен тысяч рублей, а наша платка стоит всего каких-то 36 вечнозеленых долларов.

В случае эксплуатации советую поставить предохранитель по питанию Ампер на 40, чтобы не спалить ключи в случае чего, а это легко сделать, если случайно замкнуть витки контура при больших питающих напряжениях, либо перепутать полярность питания.
На сегодня все, подписывайтесь на нашу группу, чтобы не пропускать обновления.