Индукционный нагреватель металла – Индукционный нагреватель своими руками из сварочного инвертора

Индукционный нагреватель металла

Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель позволяет нагреть металл вплоть до красноты, даже не прикасаясь к нему. Основой такого нагревателя является катушка, в которой создаётся поле высокой частоты, которое и действует на помещённый внутрь металлический объект. В металле наводится ток высокой плотности, который заставляет металл нагреваться. Таким образом, для создания индукционного нагревателя понадобится схема, генерирующая высокочастотные колебания и сама катушка.

Схема


Индукционный нагреватель металла
Выше представлена схема универсального ZVS-драйвера, основой которого являются мощные полевые транзисторы. Лучше всего применить IRFP260, рассчитанные на ток более 40 А, но если достать такие не удаётся, можно применить IRFP250, они так же подходят для этой схемы. D1 и D2 – стабилитроны, можно применить любые, на напряжение от 12 до 16 вольт. D3 и D4, ультрабыстрые диоды, можно применить, например, SF18 или UF4007. Резисторы R3 и R4 желательно взять мощностью 3-5 ватт, иначе возможен их нагрев. L1 – катушка индуктивности, можно брать в пределах 10-200 мкГн. Она должна быть намотана достаточно толстым медным проводом, иначе не избежать её нагрева. Изготовить её самим очень просто – достаточно намотать 20-30 витков провода сечением 0,7-1 мм на любом ферритовом колечке. Особое внимание стоит уделить конденсатору С1 – он должен быть рассчитан на напряжение минимум 250 вольт. Ёмкость может варьироваться от 0,250 до 1 мкФ. Через этот конденсатор будет протекать большой ток, поэтому он должен быть массивным, иначе не избежать его нагрева. L2 и L3 – это та самая катушка, внутрь которой помещается нагреваемый предмет. Она представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра. На катушке необходимо сделать отвод от середины и подключить его к катушке L1.
Индукционный нагреватель металла


Сборка схемы нагревателя


Схема собирается на кусочке текстолита размерами 60х40 мм. Рисунок печатной платы полностью готов к печати и отзеркаливать его не нужно. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.
Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель металла
После сверления отверстий плату обязательно нужно залудить толстым слоем припоя для лучшей проводимости дорожек, ведь через них будут протекать большие токи. Как обычно, сначала запаиваются мелкие детали, диоды, стабилитроны и резисторы на 10 кОм. Мощные резисторы на 470 Ом для экономии места устанавливаются на плату стоя. Для подключения проводов питания можно использовать клеммник, место под него на плате предусмотрено. После запаивания всех деталей нужно смыть остатки флюса и проверить соседние дорожки на замыкание.
Индукционный нагреватель металла

Изготовление индукционной катушки


Катушка представляет собой 6-10 витков толстого медного провода на оправке диаметром 2-3 сантиметра, оправка обязательно должна быть диэлектрической. Если провод хорошо держит форму, можно и вовсе обойтись без неё. Я использовал обычный провод 1,5 мм и намотал его на отрезок пластиковой трубы. Для скрепления витков хорошо подходит изолента.
Индукционный нагреватель металла

От середины катушки делается отвод, можно просто снять изоляцию с провода и подпаять туда третий провод, как я и сделал. Все провода должны иметь большое сечение, чтобы избежать лишних потерь.
Индукционный нагреватель металла
Индукционный нагреватель металла

Первый запуск и испытания нагревателя


Напряжение питания схемы лежит в пределах 12-35 вольт. Чем больше напряжение, тем сильнее нагревается металлический объект. Но вместе с этим и возрастает тепловыделение на транзисторах – если при питании 12 вольт они почти не нагреваются, то при 30-ти вольтах им уже может потребоваться радиатор с активным охлаждением. Следует так же следить за конденсатором С1 – если он ощутимо нагревается, значит следует взять более высоковольтный, или собрать батарею из нескольких конденсаторов. При первом запуске понадобится амперметр, включенный в разрыв одного из питающих проводов. На холостом ходу, т.е. при отсутствии металлического объекта внутри катушки, схема потребляет около 0,5 ампер. Если ток в норме, можно помещать металлический объект внутрь катушки и смотреть, как он нагревается буквально на глазах. Удачной сборки.
Индукционный нагреватель металла

sdelaysam-svoimirukami.ru

Индукционный нагреватель металла: простая схема для изготовления своими руками

Главная страница » Индукционный нагреватель металла: простая схема для изготовления своими руками

Технология индукционного нагрева быстро наращивает популярность, благодаря многим преимуществам практического использования. Причём этот метод работы с металлами привлекает не столько промышленную индустрию, сколько частный бытовой сектор. Однако условия создания аппаратных установок в обоих случаях существенно отличаются. В отличие от промышленного сектора, частникам, работающим в быту, требуется аппаратура относительно небольшой мощности, простая по исполнению, доступная по цене. Здесь описывается схема на индукционный нагреватель мощностью 1600 Вт, которая вполне реализуется в домашних условиях. Это своего рода пример, демонстрирующий, как создать аппарат под индукционный нагрев для применения в быту.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

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.

Схема индукционного простого нагревателя мощностью 1600 Вт

Представленную схему следует рассматривать, скорее, как экспериментальный вариант. Тем не менее, этот вариант является вполне работоспособным. Главные преимущества схемы:

  • относительная простота,
  • доступность деталей,
  • лёгкость сборки.

Схема индукционного нагревателя (картинка ниже) работает по принципу «двойного полумоста», дополненного четырьмя силовыми транзисторами с изолированным затвором из серии IGBT (STGW30NC60W). Транзисторы управляются посредством микросхемы IR2153 (самостоятельно тактируемый полумостовой драйвер).

НАГРЕВАТЕЛИ

Индукционный нагреватель - схема простой домашней установкиСхематически представленный упрощённый индукционный нагреватель малой мощности, конструкция которого допускает применение в условиях частных хозяйств

Двойной полумост способен обеспечить ту же мощность, что и полный мост, но тактируемый полумостовой драйвер затвора проще в исполнении и, соответственно, в применении. Мощный двойной диод типа STTh300L06TV1 (2x 120A) работает как схема антипараллельных диодов.

Гораздо меньших по мощности диодов (30А) будет вполне достаточно. Если предполагается использовать транзисторы серии IGBT со встроенными диодами (например, STGW30NC60WD), от этого варианта вполне можно отказаться.

Рабочая частота резонанса настраивается с помощью потенциометра. Наличие резонанса определяется по наиболее высокой яркости светодиодов.

ТРАНЗИСТОР IGBT

Мощный диод и транзистор для схемы индукционного нагревателяЭлектронные компоненты простого индукционного нагревателя, создаваемого своими руками: 1 — Мощный двойной диод типа STTh300L06TV1; 2 – транзистор со встроенными диодами тип STGW30NC60WD

ДИОДЫ STTH

Конечно, всегда остаётся возможность построения более сложного драйвера. Вообще, оптимальным видится решение использовать автоматическую настройку. Таковая, как правило, используется в схемах профессиональных индукционных нагревателей, но текущая схема, в случае такой модернизации, явно утрачивает фактор простоты.

Регулировка частоты, катушка индуктивности, мощность

Схемой индукционного нагревателя предусматривается регулировка частоты в диапазоне, примерно, 110 — 210 кГц. Однако схема управления требует вспомогательного напряжения 14-15В, получаемого от небольшого адаптера (коммутатор допускает коммутируемое исполнение или обычное).

Выход схемы индукционного нагревателя подключается к рабочей цепи катушки через согласующий дроссель L1 и трансформатор изолирующего действия. Дроссель имеет 4 витка провода на сердечнике диаметром 23 см, изолирующий трансформатор состоит из 12 витков двухжильного кабеля, намотанного на сердечнике диаметром 14 см.

Выходная мощность индукционного нагревателя  с указанными параметрами составляет около 1600 Вт. Между тем не исключаются возможности наращивания мощности до более высоких значений.

КОНДЕНСАТОРЫ

Индукционный нагреватель - экспериментальная конструкцияЭкспериментальная конструкция индукционного нагревателя, изготовленная своими руками в домашних условиях. Эффективность устройства достаточно высокая, несмотря на малую мощность

Рабочая катушка индукционного нагревателя изготовлена из проволоки диаметром 3,3 мм. Лучшим материалом исполнения катушки видится медная труба, для которой допускается применить простую систему водяного охлаждения. Катушка индуктивности имеет:

  • 6 витков намотки,
  • диаметр 24 мм,
  • высоту 23 мм.

Для этого элемента схемы характерным явлением видится существенный нагрев по мере работы установки в активном режиме. Этот момент следует учитывать, выбирая материал для изготовления.

Модуль резонансного конденсатора

Резонансный конденсатор сделан в виде батареи небольших конденсаторов (модуль собран из 23 малых конденсаторов). Общая ёмкость батареи равна 2,3 мкФ. В конструкции допускается использование конденсаторов ёмкостью 100 нФ (~ 275В, полипропилен МКП, класс X2).

Этот тип конденсаторов не предназначен для таких целей, как применение в схеме индукционного нагревателя. Однако, как показала практика, отмеченный тип элементов ёмкости вполне удовлетворяет работой на резонансной частоте 160 кГц. Рекомендуется использовать ЭМИ фильтр.

ЭМИ ФИЛЬТРЫ

ЭМИ фильтр индукционного нагревателя
Фильтр электромагнитного излучения. Примерно такой рекомендуется использовать в конструкции индукционного нагревателя с целью минимизации помех

Регулируемый трансформатор допускается заменить схемой «мягкого» старта. Например, можно рекомендовать прибегнуть к использованию схемы простого ограничителя тока:

  • нагреватели,
  • галогенные лампы,
  • другие приборы,

мощностью около 1 кВт, подключаемые последовательно с индукционным нагревателем при первом включении.

Предупреждение о мерах безопасности

Изготавливая индукционный нагреватель по представленной схеме, следует помнить: контур схемы индукционного нагрева подключается к электрической сети и находится под высоким напряжением. Настоятельно рекомендуется использовать в конструкции потенциометр с изолированным стержнем.

Высокочастотное электромагнитное поле несёт вредный потенциал, способный повредить электронные устройства и носители информации. Представленная схема, учитывая простоту реализации, несёт значительные электромагнитные помехи. Этот фактор может привести к различным аварийным последствиям:

  • поражению электрическим током,
  • ожогам,
  • возгораниям.

Поэтому, прежде чем принять решение по созданию и проведению экспериментов с индукционным нагревателем, следует обеспечить полную безопасность для конечного пользователя и окружающих.

Видео: индукционный нагреватель сварочным инвертором


Представленный выше видеоролик – демонстрация работоспособности устройства по нагреву металла. Это устройство изготовлено посредством переделки сварочного инвертора, и как отмечает автор, действует вполне эффективно:

Заключительный штрих

Таким образом, сооружение индукционного нагревателя своими руками для расплавления металла в домашних условиях – это не фантастическая идея, но вполне реализуемое дело. При желании, наличии соответствующей информации, комплектующих деталей, собрать работоспособный нагреватель вполне допустимо.


При помощи информации: Danyk

zetsila.ru

Киловаттный индукционный нагреватель.

Всем привет! Выбрал модель с активным охлаждением для надежности. Во время тестирования пришлось докупить блок питания на киловатт(оставлю информацию и купон), благодаря чему получилось выжать из модуля 900 Вт, купил медную трубку, залез в интернет почитать как можно модифицировать катушку и приуныл. Оказывается нюансов много, генератор изначально настроен под комплектную и даже небольшие изменения конструкции могут стать фатальными. Под катом подробный процесс тестирования и мысли по поводу переделки, может кто подскажет как ее реализовать )


Характеристики.


Входное напряжение: 12V-48V (рекомендуемый 24 В)
Потребление:
Чем выше напряжение, тем больше ток.
При 12В до 5А
При 15В до 10A
При 48В до 20А
Рабочая частота: 60-80кГц
Размеры: 90 * 150 * 75 мм

Распаковка и внешний вид.


Серый пакет

Плата обернута в пупырчатую пленку, катушка просто рядом в пакете

Вот вся комплектация. Диаметр трубки катушки 6 мм, диаметр катушки 46 мм, 7 витков.

Вход 12-48 Вольт, поверхность платы глянцевая, поэтому фотографировать было не очень удобно.

Выходные клеммы

На вентиляторе закреплена плата для питания этого самого вентилятора

Под ним расположены 6 конденсаторов 0.33 мкф 600В 50 кГц и два транзистора. Маркировкой развернуты вовнутрь, поэтому разглядеть ее не удалось, но обычно используются IRFP260N

С обратной стороны плата чистая, местами можно разглядеть шарики олова.

Собираем модуль и катушку

Функционал.


Форму сигнала снял мультиметром MT8206 при питании 12 Вольт.

Частота «холостого» режима чуть выше 85 кГц

Под нагрузкой упала чуть ниже 80 кГц

Изначально использовал блок питания на 24 Вольта и 20 Ампер.
На небольшой болт при этом выделялось порядка 150Вт или 21 Вольт и 6-8 Ампер

10 мм болт с гайкой на 17 смог разогнать модуль до 250Вт или 21 Вольт, 12 Ампер

Когда впервые увидел подобный нагреватель, вспомнил, что есть модели для сворачивания прикипевших гаек на автомобилях, работающих по тому же принципу — на гайку накидывается катушка, разогревает металл докрасна, после чего шансы сорвать ее с болта увеличиваются

Вот только стоят такие наборы как крыло от самолета, а тут за $30 вроде почти готовый аналог… подумал я и решил посмотреть сколько времени понадобится для нагрева гайки на 17 если задействовать только несколько нижних витков, как это было бы в случае использования во время демонтажа в автомобиле

Начал ждать… 3 с лишним минуты. И тут целых две проблемы — нужно долго держать и с такой скоростью нагрева, успевает прогреться не только гайка, но и болт, что нежелательно.

Катушка нагрелась до 39 градусов на четверти мощности и частично обдуваемая вентилятором

Как вы уже наверное заметили, ток растет вместе с напряжением и при 20 Вольтах максимум составил 15 Ампер или 300 Ватт. Давно хотел прикупить более мощный БП, чтобы выжать всё из модуля DPS5020, но отдавать $50 за киловатт(еще ведь и не факт) было жалко, но нужно ведь тестирование закончить, а тут еще цену чуть скинули и благодаря купону она опустилась до $39, так что жабу удалось уговорить и был куплен вот этот блок. Купон BG-MP16 до сих пор работает если кому надо.

Кому интересен внешний вид и немного начинки, жмите сюда


С ростом напряжения заметно вырос и ток. На тот же болт с гайкой на 17 уже выделялось порядка 800 Ватт, благодаря более быстрому нагреву гайка нагрелась за пол минуты и видно, что она явно горячее болта. Будь болт зажат в какой железяке, контраст был бы еще больше из-за лучшего отвода тепла.

С другого ракурса, чтобы не подумали, что показания были подогнаны с другой нагрузкой )

За 50 секунд раскалился весь металл в рабочей зоне.

Катушка за это время так же заметно нагрелась, пришлось использовать примитивное водяное охлаждение:
— Подсоединил 2 силиконовых трубки
— Один конец опустил в канистру с водой на верхней полке
— Второй в пустую канистру на нижней полке и пустил на самотек
Изначально мне говорили, что при использовании индукционного нагревателя, деталь будет прогреваться в первую очередь изнутри. А я вроде как учил в школе физику и был уверен, что металл не будет себя вести как сосиска в микроволновке и внешний слой нагреется первым. По гифке выше и так видно кто прав, но попробую показать еще нагляднее. С обратной стороны свободно болтается гайка на 19

Невооруженным глазом видно, что внешний слой поглощает основное излучение.

Охлаждение отлично справляется — катушка прохладная, радиаторы мосфетов тоже.

Итоги.


В общем, на этом и остановился. На работе напугали тем, что при подключении даже немного другой катушки, вся конструкция полетит в мусорку сразу после включения. Я ранее дел с такими модулями не имел, поэтому буду благодарен за совет как реализовать нагреватель гаек. Волнуют несколько, возможно глупых вопросов:
1. Можно ли удлинить контакты(проводами с хорошим сечением без изгибов), чтобы не держать на весу довольно массивный корпус с платой? Или нужно будет переносить часть генератора на новую рукоять?
2. Есть ли какой-нибудь калькулятор расчета параметров катушки с учетом данных используемой трубки? Н насколько критичны ошибки в просчете этих данных, если не планируется использовать сабж часами?
3. А может кто-то уже прошел этот путь и есть готовое бюджетное решение?

По традиции нашел скромный купон BGZVS, скидывающий 10% стоимости

В обзорах по п.18 плюсы и минусы не расписываю, есть тесты — опирайтесь на них, они не предвзяты )

Как обычно, приветствуется конструктивная критика в комментариях. Всем добра =)

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

mysku.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о