Индукционный нагреватель своими руками: расчет, сборка и применение

Занимаетесь плавкой металла, подрабатываете этим или это ваше хобби? Узнайте в статье, как делают индукционные печи своими руками.

Принцип технологии индукционный нагрев

Принцип технологии индукционного нагрева достаточно прост с физической точки зрения. Образованная из проводника тока катушка генерирует высокочастотное магнитное поле.

В свою очередь, металлический объект, помещённый во внутреннюю область катушки, индуцирует вихревые токи. В результате объект сильно нагревается.

Параллельно с катушкой индуктивности, как правило, включается резонансная ёмкость. Предпринимается такой шаг для компенсации индуктивного характера катушки.

Резонансная цепь, созданная элементами катушка-конденсатор, возбуждается на собственной резонансной частоте. Значение тока возбуждения существенно меньше, чем значение тока, протекающего через катушку индуктивности.

Принцип действия

Нагрев и плавка металлов в индукционных печах происходят за счет внутреннего нагрева и изменения кристаллической решетки металла при прохождении через них высокочастотных вихревых токов. В основе этого процесса лежит явление резонанса, при котором вихревые токи имеют максимальное значение.

Чтобы вызвать протекание вихревых токов через расплавляемый металл, его помещают в зону действия электромагнитного поля индуктора — катушки. Она может иметь форму спирали, восьмерки или трилистника. Форма индуктора зависит от размеров и формы нагреваемой заготовки.

Катушка индуктора подключается к источнику переменного тока. В производственных плавильных печах используют токи промышленной частоты 50 Гц, для плавки небольших объемов металлов в ювелирном деле используют высокочастотные генераторы, как более эффективные.

Сайт и форум

  1. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
  2. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
  3. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
  4. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

    International Forum

    This is a special forum for English spoken people, read it first.

  5. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

    Образование в области электроники

    все что касается образования, процесса обучения, студентам, преподавателям.

    • Решение задач
  6. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

    Обучающие видео-материалы и обмен опытом

    Обсуждение вопросов создания видео-материалов

    Модераторы раздела iosifk 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_user_popup.png
  • Преимущества обогрева

    • Плюсы индукционного типа печиотдельного помещения не требует, бесшумен;
    • возможно дублирование другими методами обогрева;
    • проведения профилактических работ не требуется;
    • уровень накипи минимален из-за постоянной вибрации системы;
    • применимы любые жидкие теплоносители (вода, антифриз, масло и другие);
    • постоянная циркуляция в системе теплоносителя исключает вероятность перегрева;
    • долговечен, механический износ элементов минимален;
    • система экологична – отсутствуют выделения каких-либо опасных продуктов разложения топлива;
    • отвечает требованиям пожарной безопасности.

    Особенности индукционных печей

    Этот тип оборудования обладает определенными характерными чертами, которые являются как преимуществами, так и недостатками.

    Так как распределение металла должно быть равномерным, полученный материал характеризуется хорошей однородной массой. Этот тип печи работает за счет транспортировки энергии по зонам, при этом представлена и функция фокусировки энергии. Для использования доступны такие параметры, как емкость, рабочая частота и способ футеровки, а также регуляция температуры, при которой происходит плавление металла, что заметно облегчает рабочий процесс. Имеющийся технологический потенциал печи создает высокий темп плавки, устройства являются экологически чистыми, совершенно безопасными для человека и готовыми к работе в любой момент.

    Самым заметным недостатком такого оборудования является сложность его чистки. Так как нагревание шлака происходит исключительно за счет тепла, выделяемого металлом, этой температуры не хватает для обеспечения его полноценного использования. Высокая разница в температуре металла и шлака не позволяет делать процесс удаления отходов максимально простым. В качестве еще одного недостатка принято выделять зазор, из-за которого требуется всегда уменьшать толщину футеровки. Из-за таких действий спустя некоторое время она может оказаться неисправной.

    Индукционная печь своими руками схема

    Виды

    Вихревые токи замыкаются по контуру, ограниченному магнитным полем индуктора. Поэтому нагрев токопроводящих элементов возможен как внутри катушки, так и с внешней ее стороны.

    • Поэтому индукционные печи бывают двух типов:
    • канальные, в которых емкостью для плавки металлов являются каналы, расположенные вокруг индуктора, а внутри него расположен сердечник;
    • тигельные, в них используется специальная емкость — тигель, выполненный из жаропрочного материала, обычно съемный.

    Канальная печь слишком габаритная и рассчитана на промышленные объемы плавки металлов. Её используют при выплавке чугуна, алюминия и других цветных металлов.
    Тигельная печь довольно компактна, ей пользуются ювелиры, радиолюбители, такую печь можно собрать своими руками и применять в домашних условиях.

    Индукционные печи своими руками

    Этой темой часто интересуются любители радио-проектирования и радио-технологий. Сейчас становится понятно, что создавать индукционные печи своими руками – это вполне реально, а сделать это удавалось очень многим. Однако для создания подобного оборудования требуется воплотить в жизнь действие электрической схемы, которая содержала бы прописанные действия самой печи. Подобные решения требуют привлечения высокочастотных генераторов, способных производить волновые колебания. Простая индукционная печь своими руками по схеме может быть построена с использованием четырех электронных ламп в комбинации с одной неоновой, подающей сигнал о том, что система готова к работе.

    В данном случае ручка конденсатора переменного тока размещается не внутри прибора. Благодаря этому может быть создана индукционная печь своими руками. Схема прибора подробно описывает расположение каждого отдельного элемента. Убедиться в том, что устройство получилось достаточно мощным, можно, если воспользоваться отверткой, которая должна доходить до раскаленного состояния буквально за несколько секунд.

    Индукционные плавильные печи своими руками

    Цифровая обработка сигналов – ЦОС (DSP)

    1. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Сигнальные процессоры и их программирование – DSP

      Обсуждение различных сигнальных (DSP) процессоров, возможностей, совместимости и связанных с этим тем.

    2. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Алгоритмы ЦОС (DSP)

      Обсуждение вопросов разработки и применения (программирования) алгоритмов цифровой обработки сигналов.

  • Устройство

    Индукционная печь для плавки металла - Высокочастотная установка

    • Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:
    • генератор переменного тока высокой частоты;
    • индуктор — спиралевидная обмотка из медной проволоки или трубки, выполненная своими руками;
    • тигель.

    Тигель помещают в индуктор, концы обмотки подключают к источнику тока. При протекании тока по обмотке вокруг нее возникает электромагнитное поле с переменным вектором. В магнитном поле возникают вихревые токи, направленные перпендикулярно его вектору и проходящие по замкнутому контуру внутри обмотки. Они проходят через металл, положенный в тигель, при этом нагревая его до температуры плавления.

    Достоинства индукционной печи:

    • быстрый и равномерный нагрев металла сразу после включения установки;
    • направленность нагрева — греется только металл, а не вся установка;
    • высокая скорость плавления и однородность расплава;
    • отсутствует испарение легирующих компонентов металла;
    • установка экологически чиста и безопасна.

    В качестве генератора индукционной печи для плавки металла может быть использован сварочный инвертор. Также можно собрать генератор по представленным ниже схемам своими руками.

    Печь для плавки металла на сварочном инверторе

    Эта конструкция отличается простотой и безопасностью, так как все инверторы оборудованы внутренними защитами от перегрузок. Вся сборка печи в этом случае сводится к изготовлению своими руками индуктора.

    Выполняют его обычно в форме спирали из медной тонкостенной трубки диаметром 8-10 мм. Ее сгибают по шаблону нужного диаметра, располагая витки на расстоянии 5-8 мм. Количество витков — от 7 до 12, в зависимости от диаметра и характеристик инвертора. Общее сопротивление индуктора должно быть таким, чтобы не вызывать перегрузки по току в инверторе, иначе он будет отключаться внутренней защитой.

    Индуктор можно закрепить в корпусе из графита или текстолита и установить внутрь тигель. Можно просто поставить индуктор на термостойкую поверхность. Корпус не должен проводить ток, иначе замыкание вихревых токов будет проходить через него, и мощность установки снизится. По этой же причине не рекомендуется располагать в зоне плавления посторонние предметы.

    При работе от сварочного инвертора его корпус нужно обязательно заземлять! Розетка и проводка должны быть рассчитаны на потребляемый инвертором ток.

    Дымоход

    В основе системы отопления частного дома лежит работа печи или котла, высокая производительность и долгий бесперебойный срок службы которых зависит как от марки и установки самих отопительных приборов, так и от правильного монтажа дымохода.

    В этой статье

    вы найдёте рекомендации по выбору твердотопливного котла, а в следующей — познакомитесь с видами и правилами

    установки дымохода

    :

    Индукционная печь на транзисторах: схема

    Существует множество различных способов собрать индукционный нагреватель своими руками. Достаточно простая и проверенная схема печи для плавки металла представлена на рисунке:

    Индукционная печь для плавки металла своими руками - схема печи на транзисторах

    • Чтобы собрать установку своими руками, понадобятся следующие детали и материалы:
    • два полевых транзистора типа IRFZ44V;
    • два диода UF4007 (можно также использовать UF4001);
    • резистор 470 Ом, 1 Вт (можно взять два последовательно соединенных по 0,5 Вт);
    • пленочные конденсаторы на 250 В: 3 штуки емкостью 1 мкФ; 4 штуки — 220 нФ; 1 штука — 470 нФ; 1 штука — 330 нФ;
    • медный обмоточный провод в эмалевой изоляции Ø1,2 мм;
    • медный обмоточный провод в эмалевой изоляции Ø2 мм;
    • два кольца от дросселей, снятых с компьютерного блока питания.

    Последовательность сборки своими руками:

    • Полевые транзисторы устанавливают на радиаторы. Поскольку схема в процессе работы сильно греется, радиатор должны быть достаточно большими. Можно установить их и на один радиатор, но тогда нужно изолировать транзисторы от металла с помощью прокладок и шайб из резины и пластика. Распиновка полевых транзисторов приведена на рисунке.

    Распиновка полевых транзисторов

    • Необходимо изготовить два дросселя. Для их изготовления медную проволоку диаметром 1,2 мм наматывают на кольца, снятые с блока питания любого компьютера. Эти кольца состоят их порошкового ферромагнитного железа. На них необходимо намотать от 7 до 15 витков проволоки, стараясь выдерживать расстояние между витками.

    Два дросселя

    • Собирают перечисленные выше конденсаторы в батарею общей емкостью 4,7 мкФ. Соединение конденсаторов — параллельное.

    Индукционная печь для плавки металла своими руками: Соединение конденсаторов

    Обмотка из медной проволоки

    • Выполняют обмотку индуктора из медной проволоки диаметром 2 мм. Наматывают на подходящий по диаметру тигля цилиндрический предмет 7-8 витков обмотки, оставляют достаточно длинные концы для подключения к схеме.
    • Соединяют элементы на плате в соответствии со схемой. В качестве источника питания используют аккумулятор на 12 В, 7,2 A/h. Потребляемый ток в режиме работы — около 10 А, емкости аккумулятора в этом случае хватит примерно на 40 минут.При необходимости изготовляют корпус печи из термостойкого материала, например, текстолита.Мощность устройства можно изменить, поменяв количество витков обмотки индуктора и их диаметр.

    При продолжительной работе элементы нагревателя могут перегреваться! Для их охлаждения можно использовать вентилятор.

    Индукционный нагреватель для плавки металла: видео

    Индукционная печь на лампах

    Более мощную индукционную печь для плавки металлов можно собрать своими руками на электронных лампах. Схема устройства приведена на рисунке.
    Схема устройства индукционной печи на лампах

    Для генерации высокочастотного тока используются 4 лучевые лампы, соединенные параллельно. В качестве индуктора используется медная трубка диаметром 10 мм. Установка оснащена подстроечным конденсатором для регулировки мощности. Выдаваемая частота — 27,12 МГц.

    Для сборки схемы необходимы:

    • 4 электронные лампы — тетрода, можно использовать 6L6, 6П3 или Г807;
    • 4 дросселя на 100…1000 мкГн;
    • 4 конденсатора на 0,01 мкФ;
    • неоновая лампа-индикатор;
    • подстроечный конденсатор.

    Сборка устройства своими руками:

    1. Из медной трубки выполняют индуктор, сгибая ее в форме спирали. Диаметр витков — 8-15 см, расстояние между витками не менее 5 мм. Концы лудят для пайки к схеме. Диаметр индуктора должен быть больше диаметра помещаемого внутрь тигля на 10 мм.
    2. Размещают индуктор в корпусе. Его можно изготовить из термостойкого не проводящего ток материала, либо из металла, предусмотрев термо- и электроизоляцию от элементов схемы.
    3. Собирают каскады ламп по схеме с конденсаторами и дросселями. Каскады соединяют в параллель.
    4. Подключают неоновую лампу-индикатор — она будет сигнализировать о готовности схемы к работе. Лампу выводят на корпус установки.
    5. В схему включают подстроечный конденсатор переменной емкости, его ручку также выводят на корпус.
    Коптильня для холодного копчения

    Для всех любителей деликатесов, приготовленных методом холодного копчения, предлагаем узнать

    здесь

    как быстро и просто своими руками сделать коптильню, а

    тут

    познакомиться с фото и видео инструкцией по изготовлению генератора дыма для холодного копчения.

    Схема универсального генератора

    Современные индукционные печи работают на более совершенных элементах – микросхемах и транзисторах. Большим успехом пользуется универсальная схема двухтактного генератора, развивающая мощность до 1 кВт. Принцип работы основан на генераторе независимого возбуждения, при этом индуктор включен в режиме моста (рис. 4).

    Достоинства двухтактного генератора, собранного по такой схеме:

    1. Возможность работать на 2-й и 3-й моде помимо основной.
    2. Присутствует режим поверхностного нагрева.
    3. Диапазон регулирования 10-10000 кГц.
    4. Мягкий спектр излучения во всем диапазоне.
    5. Не нуждается в дополнительной защите.

    Перестройка частоты осуществляется с помощью переменного резистора R2. Рабочий диапазон частот задается конденсаторами C1 и C2. Межкаскадный согласующий трансформатор должен быть с кольцевым ферритовым сердечником сечением не менее 2 кв.см. Намотка трансформатора делается из эмалированного провода сечением 0,8-1,2 мм. Транзисторы нужно усадить на общий радиатор площадью от 400 кв.см.

    Микроконтроллеры (MCs)

    1. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
    2. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
    3. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
    4. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      MSP430

      Texas Instruments

      Модераторы раздела VAI 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_user_popup.png
    5. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
    6. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Отладочные платы

      Вопросы, связанные с отладочными платами на базе МК: заказ, сборка, запуск

      • Arduino
      • Raspberry Pi
      • Rainbow
      • Siberia
      • EVMxxxx
  • Особенности

    Если вами создается индукционная печь своими руками, принцип работы и сборка которой изучается и производится по соответствующей схеме, вам стоит знать, что на скорость плавления в данном случае может повлиять один или несколько факторов, перечисленных далее:

    — импульсная частота;

    — гистерезисные потери;

    — генераторная мощность;

    — период выхода тепла наружу;

    — потери, связанные с возникновением вихревых токов.

    Если вами собирается печь индукционная своими руками, то при использовании ламп требуется помнить, что их мощность должна распределяться так, чтобы четырех штук было достаточно. При использовании выпрямителя получится сеть примерно в 220 В.

    Охлаждение схемы

    Промышленные плавильные установки оснащены системой принудительного охлаждения на воде или антифризе. Выполнение водяного охлаждения в домашних условиях потребует дополнительных затрат, сопоставимых по цене со стоимостью самой установки для плавки металла.

    Выполнить воздушное охлаждение с помощью вентилятора можно при условии достаточно удаленного расположения вентилятора. В противном случае металлическая обмотка и другие элементы вентилятора будут служить дополнительным контуром для замыкания вихревых токов, что снизит эффективность работы установки.

    Элементы электронной и ламповой схемы также способны активно нагреваться. Для их охлаждения предусматривают теплоотводящие радиаторы.

    Индукционная печь для плавки металла — где купить и цены

    Сборка РЭУ

    1. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Пайка и монтаж

      вопросы сборки ПП, готовых изделий, а также устранения производственных дефектов

    2. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Корпуса

      обсуждаем какие есть копруса, где делать и прочее

    3. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png
  • Бытовое применение печей

    В быту такие устройства используются достаточно редко, хотя подобные технологии можно встретить в отопительных системах. Их можно увидеть в форме микроволновых печей, электрических духовок и индукционных плит. В среде новых технологий данная разработка нашла широкое применение. К примеру, использование вихревых индукционных токов в индукционных плитах позволяет готовить огромное разнообразие блюд. Так как для разогрева им требуется очень мало времени, конфорку нельзя включить, если на ней ничего не стоит. Однако для использования таких особых и полезных плит требуется специальная посуда.

    Индукционная печь своими руками принцип работы и сборка

    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.

    Майнеры криптовалют и их разработка, BitCoin, LightCoin, Dash, Zcash, Эфир

    1. 71b840526851d8d0c92ec72ce3ddea78_forum_icon.png

      Обсуждение Майнеров, их поставки и производства

      наблюдается очень большой спрос на данные устройства.

  • Безопасность

    При работе с печью следует остерегаться термических ожогов и учитывать высокую пожарную опасность прибора. При работе приборов их запрещается перемещать. Особенно предусмотрительными надо быть при установке печей обогрева в жилых помещениях.

    ЭМП воздействует и разогревает всё окружающее пространство и эта особенность тесно связана с мощностью и частотой излучения прибора. Мощные промышленные устройства могут воздействовать на металлические детали рядом с собой, на ткани людей, на предметы в карманах одежды.

    Необходимо учитывать возможное воздействие таких приборов во время работы на людей с имплантированными кардиостимуляторами. При покупке приборов с индукционным принципом работы необходимо внимательно прочитать инструкцию по эксплуатации.

  • Рейтинг
    ( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
    Загрузка ...