Индукционный нагрев – что это, его принцип

Принцип работы индукторов

Устройства для индукционного нагрева металлов работают по простому принципу, базирующемуся на явлении электромагнитной индукции. Когда через катушку проходит переменный ток высокой частоты, вокруг и внутри нее образуется мощное магнитное поле. Оно вызывает появление вихревых токов внутри обрабатываемой металлической заготовки.

Поскольку деталь, как правило, имеет крайне малое электрическое сопротивление, она быстро нагревается под воздействием вихревых токов. В итоге ее температура увеличивается до такой степени, что металл становится более мягким и начинает плавиться. Именно в этот момент выполняется сваривание концов обрабатываемых заготовок.

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:

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

Дополнительные материалы и их особенности:

1. Для изготовления катушки, которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Диоды, которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
6. 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.
7. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Как сделать такое оборудование своими руками

Ввиду большой стоимости прибора, многие хозяева решаются сделать систему отопления своими руками. Можно, потрудившись, найти схему как изготовить индукционный обогреватель своими руками. В интернете достаточно статей на эту тему. Здесь же хотелось бы описать принцип как изготовить самый простой прибор в домашних условиях.

Для простейшей системы понадобиться не большой набор инструментов: отвертка, паяльник и кусачки. И инструкция по изготовлению выглядит следующим образом:

1. берем проволоку 7 миллиметров из нержавейки и нарезаем на кусочки примерно 5 миллиметров;
2. готовим трубу, из пластика или металла, не имеет значения. Смотрим, чтобы толщина была примерно пять миллиметров. Такая толщина необходима для защиты от перегрева;
3. заполняем трубу кусочками проволоки;

1. с торцов трубы отверстия закройте сеточкой, чтобы обрезки проволоки случайно не высыпались;
2. затем возьмите медную проволоку и обмотайте вокруг трубы спиралью, примерно 80-90 витков;
3. в трубе прорежьте прямоугольное отверстие.
4. вставьте в данное отверстие, изготовленный прибор.
5. для следующего шага, необходим инвертор высокочастотный, который можно приобрести в магазине.

Преимущества и недостатки

Согласно отзывам владельцев ВИН, использование нагревателя этого вида имеет целый ряд достоинств, к которым можно отнести следующие важные моменты:

• небольшие габаритные размеры позволяют использовать агрегат в любых помещениях;
• высокий коэффициент полезного действия;
• срок эксплуатации ВИН составляет более 30 лет;
• не требует дополнительного ухода;
• высокий уровень пожарной безопасности;
• котел этого вида работает бесшумно;
• на внутренних стенках не оседает накипь, потому что вихревые токи создают также и вибрацию;
• полная герметичность ВИНа препятствует всякого рода протечкам;
• процесс управления котлом полностью автоматизирован;
• при работе агрегата не выделяются никакие вредные продукты сгорания, иначе говоря, нагреватель этого вида полностью экологичен;
• возможность подключения к действующей отопительной системе;
• в качестве теплоносителя можно использовать различные жидкости, например вода, антифриз, масло и прочее.

Возможно, Вам будет интересна статья о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками.

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

Для большей убедительности преимуществ этого вида котлоагрегата, приведем для примера технические характеристики нагревателя модели ВИН-15:

• требуемое напряжение – 380В;
• потребляемая мощность составляет 15 кВт/ч;
• количество вырабатываемого тепла – 12640 Ккал/ч;
• котел в полной мере может обогреть помещение объемом в 500–700 м3;
• диаметр входящих и выходящих патрубков составляет 25 мм.

Трудно не согласиться, что это достаточно позитивные характеристики котла этой модели.

К основным негативным моментам использования вихревого индукционного нагревателя можно отнести следующее:

• электромагнитное поле разогревает не только теплообменник, но и все окружающие предметы, в том числе и человеческие ткани;

Важный момент: человеку не стоит долго находиться возле индукционного нагревателя!

если в поле действия электромагнитного поля окажется ферромагнитное изделие, то это неминуемо будет приводить к перегреву котла из-за дополнительного намагничивания;
высокий уровень теплоотдачи создает риск детонации ВИН от перегрева.

Совет специалиста: чтобы не допустить детонации, можно дополнительно установить датчик давления.

Смотрите видео, в котором показаны особенности работы вихревого индукционного нагревателя ВИН, а также отзывы об этом оборудовании:

Нюансы

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. В качестве теплообменника 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.
5. 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.
6. Если площадь дома значительна, то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. , при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
11. 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.

Устройство индуктора

Техника для индукционного нагрева металлов имеет сборную конструкцию. Она состоит из двух основных узлов – самого индуктора, а также генерирующей установки, которая вырабатывает высокочастотные импульсы тока.

Индуктор представляет собой обыкновенную катушку индуктивности, состоящую из нескольких витков медного проводника. Для производства этих компонентов используется только бескислородная медь, в которой содержание посторонних примесей не должно превышать 0,1 %. Данное устройство может иметь различный диаметр (от 16 до 250 мм в зависимости от модели). Количество витков варьируется в пределах от 1 до 4.

Генератор, вырабатывающий импульсные токи для катушки индукционного нагрева, имеет достаточно внушительные габариты и массу. Он может быть выполнен по любой схеме генерации высокочастотных импульсов. К примеру, в современной промышленности часто используются генерирующие агрегаты, построенные на базе мультивибраторов, RC-генераторов, релаксационных контуров и т. д.

Если оборудование используется преимущественно для нагрева мелких деталей, частота вырабатываемых импульсов должна составлять не менее 5 МГц. Эти агрегаты разрабатываются на основе электронных ламп. Если же техника применяется для нагрева крупных металлических заготовок, целесообразно использовать индукционные установки с рабочей частотой до 300 кГц, построенные на базе инверторов на IGBT-схемах или MOSFET-транзисторах.

Выбор индукционной панели

Для того, чтобы выбрать подходящую панель необходимо учитывать личные предпочтения.

Первым делом следует разобраться с конфорками, а точнее с их количеством. Если вы не планируете, каждый день готовить блюда на несколько человек, то хватит миниатюрного варианта с двумя конфорками. Какой смысл платить деньги за лишнюю часть варочной поверхности? Если семья состоит более, чем из трех человек, то уже требуется приобретение полноценного прибора с четырьмя конфорками. Приобретение цельной панели без конфорок целесообразно в качестве замены первому варианту, ведь такие поверхности имеют средний размер.

Индукция среднего размера

Форма и внешний облик конструкции – играют немаловажную роль в случае оформления интерьера в одном стиле. Кроме того, необходимо заранее замерить место под установку металлокерамической конструкции. Если отсутствует подходящее место, то лучше присмотреться к переносным моделям.

Следует обращать внимание на энегроэффективность прибора, которая должна быть не ниже класса «А». Иначе устройство будет потреблять больше электроэнергии

Стоимость на оборудование отличается и от количества режимов температуры, поэтому, если вы не планируете готовить кулинарные изыски, то приобретайте панель с минимальным набором режимов. В других случаях лучше не скупиться и приобрести дорогостоящую плиту, которая предполагает более 15 режимов.

Индукционная плита «для холостяка»

Цены кухонные индукционные плиты

Кухонная переносная индукционная плита

Определиться, нужна ли вам функция «бустер». Она имеется не на всех моделях приборов и отвечает за быстрый нагрев посуды. К примеру, это позволяет за считанные минуты довести воду до кипения.

Стоит обдумать, потребуются ли вспомогательные возможности плитки. Современные приборы оснащаются большим количеством дополнительных функций, среди которых автоматическое отключение (при закипании), таймер, размораживание продуктов, запоминание программ. Выбирать панель с такими преимуществами следует только тогда, когда вы действительно собираетесь ими пользоваться, иначе это только лишняя трата средств.

Преимущества и недостатки прибора

“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.

Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.

Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.

Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен

Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.

Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.

Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.

Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.

Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.

Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.

Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока

Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность

При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв

Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.

Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.

В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают

Особенности вихревого индукционного котла

С принципом работы индукционного отопительного прибора мы уже знакомы. Существует его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.

Отличительные черты ВИН

Как и индукционный аналог, он работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно оборудуется инвертором. Особенность ВИН устройства заключается в том, что вторичная обмотка у него отсутствует.

Ее роль выполняют все металлические детали прибора. Их обязательно изготавливают  из материалов, которые проявляют ферромагнитные свойства. Таким образом, когда на первичную обмотку устройства поступает ток, резко возрастает напряженность электромагнитного поля.

Оно в свою очередь генерирует ток, сила которого стремительно увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате которого все ферромагнитные поверхности очень быстро, почти мгновенно, разогреваются.

Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла, их вес велик. Это дает дополнительное преимущество, поскольку все массивные элементы корпуса принимают участие в теплообмене. Таким образом КПД агрегата приближается к 100%.

Эту особенность устройства нужно учитывать, если принято решение самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть выполнен только из металла, пластик использоваться не должен.

Основное отличие вихревого индукционного котла заключается в том, что его корпус выступает в роли вторичной обмотки. Поэтому его всегда изготавливают из металла

Как собрать вихревое индукционное устройство?

Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако, изготовить его самостоятельно так же несложно. Правда, теперь понадобятся навыки сварочных работ, ведь устройство должно быть собрано только из металлических деталей.

Для работы понадобится:

• Два одинаковых по длине отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, так, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
• Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
• Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
• Кожух для теплоизоляции котла.

Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую деталь. Их нужно вварить одну в другую так, чтобы между стенками элементов осталось некоторое расстояние.

Получившаяся деталь в разрезе будет напоминать баранку. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.

В результате получаем полый бак цилиндрической формы. Теперь нужно врезать в его стенки патрубки под трубы подачи холодной и отводе горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб отопительной системы, возможно, дополнительно понадобятся переходники.

После этого можно приступать к намотке проволоки. Она аккуратно, под достаточным натяжением наматывается на корпус котла.

Принципиальная схема самодельного индукционного котла вихревого типа

Собственно, нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус прибора желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Так удастся сохранить максимум тепла и, соответственно, увеличить КПД устройства и сделать его безопасным.

Теперь нужно врезать котел в отопительную систему. Для этого теплоноситель сливается, отрезается нужный по длине участок трубы и на его место вваривается прибор.

Осталось только запитать отопительный прибор и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к эксплуатации. Но прежде, чем провести испытания, нужно заполнить магистраль теплоносителем.

Вы не знаете, какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться с характеристиками различных теплоносителей и рекомендациями по выбору оптимального типа жидкости для отопительного контура.

Только после закачки теплоносителя в систему проводить пробный пуск.

Сначала нужно запустить прибор на минимальной мощности и внимательно отследить качество сварных швов. Если все в порядке, мощность увеличиваем до максимума.

На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для подогрева теплоносителя в системе отопления. Чтобы ознакомиться с процессом сборки индукционного нагревателя, переходите по этой ссылке.

Регулировка нагрева

Сердечник индукционного паяльника делают из меди (не магнитный материал), а заднюю его часть покрывают ферромагнитным материалом (сплав железа и никеля). Передняя часть служит жалом, сам сердечник называют картриджем.

Регулировка нагрева медного жала происходит следующим образом:

• при подаче переменного напряжения, а значит и поля, в покрытии генерируются токи Фуко, которые разогревают материал;
• тепло передается меди;
• как только температура покрытия достигает точки Кюри, магнитные свойства исчезают и разогрев прекращается;
• в процессе работы индукционным паяльником медное жало отдает тепло детали и остывает, остывает также ферромагнитное покрытие;
• как только покрытие остывает, возвращаются магнитные свойства, и мгновенно возобновляется нагрев.

Максимальный нагрев индукционного паяльника зависит от свойств магнитного сплава и сердечника. Такое управление называется умным теплом (smart heat).

Менять температуру для конкретных условий пайки можно, установив температурный датчик, который подключается к блоку управления станцией, либо же меняя картриджи (сердечник с наконечником) которые вставляют в ручку индукционного паяльника.

Первый вариант дешевле второго, поэтому им сегодня пользуются не только профессионалы. Зато второй способ точнее и надежнее.

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

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.

Индукционные литейные печи

Каждая индукционная литейная печь, может оснащаться двумя видами преобразователей, как правило тиристорный преобразователь более дешевый и комплектуется печами высокой мощности, а транзисторный более экономичный по расходу электроэнергии:

Тиристорные преобразователи частоты применяются для питания индукционных литейных печей, они работают по обычному двухэтапному принципу:

• — выпрямитель преобразовывает переменный ток сети в постоянный;
• — инвертор преобразовывает этот постоянный ток опять в переменный, но уже нужной частоты.

Тиристорные преобразователи могут работать с большим током и напряжением и при этом выдерживают продолжительную нагрузку. Их КПД выше, чем у преобразователей на IGBT-транзисторах.

Транзисторные преобразователи частоты. Транзисторые преобразователи частоты используются для питания индукционных печей, в которых можно расплавить до 200 кг цветных металлов и до 100 кг черных металлов, в печах типа ИПП. Такие печи чаще всего используют в лабораторных условиях для опытных плавок, когда есть необходимость быстрой смены сплава.

Среди несомненных достоинств транзисторных преобразователей — компактность, легкость в управлении и бесшумность работы.

Водонагреватели типа ВИН

Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.

Схема нагрева теплоносителя

В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.

Отопление индукционными котлами

Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:

• индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
• в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
• трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Пример подключения индукционного котла

Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.

Как вам статья?