Как выполнить индукционный котел собственными руками

Индукционный котел своими руками устройство, схема, чертежи, монтаж

Электромеханические котлы отопления возникли в продаже не так давно и сразу составили конкуренцию привычным электрическим котлам с Нагревательными элементами трубчатого типа. При схожих размерах и используемой мощности электромеханические нагреватели способны намного быстрее прогреть систему, также, они как правило будут работать в системах с плохим качеством теплового носителя и реже просят обслуживания. Использовав знания в электротехнике и смекалку, можно создать индукционный отопительный котел собственными руками.

Рабочий принцип

В основе действия индукционных котлов и прочих приборов с функцией нагрева данного типа лежит способность проводящих ток материалов разогреваться под воздействием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный электрический ток, проходящий по первой обмотке прибора нагрева, сделанной в виде катушки. Элемент нагрева, помещенный вовнутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит переустройство электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи появляются и при промышленной частоте 50 Гц, но результативность нагревателя при этом будет не большая, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум пропадает, вибрация становится неощутимой, а нагрев увеличивается.

Устройство

Заводской индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменный аппарат, около какого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменое электромагнитное поле, из-за которого появляются вихревые токи, проходящие через сердечник.

Обмотка подсоединена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с управляющего блока создается ток нужной частоты. Современные котлы имеют большой уровень автоматизации, дающий возможность не только создать подходящий режим нагрева теплового носителя, но и выключить устройство в случае опасной ситуации.

В середине сердечника-теплообменника находится тепловой носитель. Под влиянием вихревых токов он нагревается до больших температур. За счёт разницы между температурой теплового носителя при входе и на выходе, из котла циркуляция теплового носителя по системе происходит постоянно, даже без подсоединения насоса. Благодаря этому электромеханические котлы можно применять в системах с естественной и принудительной циркуляцией.

Носителем тепла бывает как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом значения не имеет: неизменная вибрация системы, неощутимая человеком, выполняет невозможной осаждение накипи и прочих примесей на стенках теплового контура.

Оболочка с внешной стороны — корпус из металла, оборудованного системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла бывает разнообразной, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака в середине котла его габариты в большинстве случаев невелики, а масса не будет больше 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже краткосрочно включать в работу без наполнения системы носителем тепла! Может случиться перегрев котла и выход из строя его компонентов!

Положительные качества:

Большой коэффициэнт полезного действия. Многие производители называют цифры 95-98%;
Широкий модельный выбор разной мощности на однофазное напряжение

220 В или трехфазное

380 В;

Быстрый прогрев системы обогрева при запуске;

Как правило будут работать с любым носителем тепла;

Контур, по которому в середине котла проходит тепловой носитель, полностью герметичен, что исключает протечки и связанные с ними поломки;

Непрерывная эксплуатация без образования накипи и отложений. Собственно это явление на протяжении определенного времени понижает результативность котлов с Нагревательными элементами трубчатого типа и служит частой основой их неполадки из-за перегрева ТЕНОВ;

Служебный срок, заявленный изготовителями — от 25 до тридцати лет.

Не лишены нагреватели и минусов, наиболее важный из которых — большая цена. Данный момент в большинстве случаев побуждает рачительного хозяина собрать рукодельный индукционный котел из материалов которые всегда под рукой и приборов. Не обращая внимания на сложность процессов, происходящих в котлах данного типа, можно сделать конструкцию, не отстающую по важным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел собственными руками.

Котел с питанием от инверторного сварочного аппарата

Конструкция такого самодельного котла неимоверно проста. Самый трудный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электробытовой техники — высокочастотный преобразователь. Его функцию прекрасно делает инверторный сварочный аппарат нового типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

По мимо этого для установки понадобятся:

проволка из меди в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
закрытый кабель с клеммами для подсоединения обмотки к преобразователю напряжения;
обрезки проволки из нержавеющей стали диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
небольшая сетка нержавейка;
отрезок трубы водопровода из шитого полимерного этилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и стенка имеет толщину 8,4 мм, длина — 1 м;
переходники с трубы 50 мм на трубы, примененные в существующей или проектируемой системе обогрева, тройник для подсоединения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
полосы текстолита для крепежа обмотки;
клей на эпоксидной основе для изолирования обмотки;
корпус самодельного котла, его можно создать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который установить можно преобразователь напряжения и зафиксировать элемент нагрева.

Очередность сборки и монтажа компонентов:

На отрезок полимерной трубы диаметром 50 мм при помощи эпоксидного клея прикрепляют 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от кончиков трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно создать пазы.
Наматывают 50-100 витков проволоки из меди в эмалевой изоляции. Витки должны находиться приблизительно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное кол-во витков зависит от диаметра применяемого провода и его удельного сопротивления, и еще выходных показателей преобразователя напряжения.
Во время установки самодельного котла в помещении для жилья рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для уменьшения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одного и того же количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки обоюдно возмещаются и проходят исключительно по внутреннему контуру.
Вовнутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавеющей стали и плотно набивают ее с другой стороны частями нержавеющей проволки — она будет разогреваться под влиянием вихревых токов. Нержавеющую сталь лучше всего применять для того, чтобы на протяжении определенного времени не случилось коррозионное разрушение проволки, но в теории подойдёт любой токопроводящий металл, плюс к этому проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
На два конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в отопительной системе. На них устанавливают шаровые краны, разрешающие закрыть циркуляцию и снять теплообменный аппарат для ревизии.
Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения хорошей электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется исполнять с меньшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
Прикрепляют к выводам обмотки провода в изоляции при помощи обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оборудован клеммами для подсоединения к преобразователю напряжения. Диаметр проводов должен держать самый большой выходной ток преобразователя напряжения.
Устанавливают теплообменный аппарат в шкаф, закрепив его на спайдерные крепежи из термоустойчивого не проводящего ток материала. Можно применять текстолит.
Подсоединяют нагреватель к системе и наполняют ее водой.
В нижнюю часть шкафа ставят преобразователь напряжения. Подсоединяют к нему клеммы и включают его в сеть. Делают пуск котла и настройку режима.

Корпус шкафа из металла следует обязательно заземлить!

Из индукционной плитки

Индукционный котел можно создать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают элемент нагрева плитки и применяют провод из меди для намотки на сердечник, сделанный вышеуказанным способом.

Блок управления плиткой применяют для питания получившейся обмотки, выставляя требуемую мощность на сенсорной панели управления.

Однако, такой способ имеет серьёзные недостатки:

Для удачной работы такого самодельного котла следует рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, из-за чего блок управления может поломаться. Для расчетов необходимо владеть неплохими познаниями в области электробытовой техники и уметь разбираться в схеме подсоединения;
Большинство моделей плит оборудовано автоматизированным отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это может привести к регулярному отключению котла;
Плитки индукционного типа в большинстве случаев имеют мощность не больше 2,5 кВт, благодаря этому годятся исключительно для переделки на котел небольшой мощности.

Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видео обзоре:

Самый распространенный вариант применения индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавеющей стали нужного размера с входным и выходным соединительным эелементом с резьбой и подключив его в качестве котла в отопительную систему. С подобной схемой подсоединения справиться фактически каждый.

Если есть наличие соответствующих знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать практичный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

Нагреватель сухого типа

Рабочий принцип индукционного котла предусматривает применение воды или остальной жидкости не только в виде теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в данном устройстве играет труба с водой, случится и в том случае, если она окажется состоять лишь из металла.
Нагревательная степень в таком случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно сделать сухой индукционный нагреватель собственными руками из труб сделанных из металла и медной обмотки, как это показано в видео.

Применение индукционного котла обойдется не очень дорого, чем простого электрического бойлера с Нагревательными элементами трубчатого типа, и рукодельная конструкция даст возможность существенно снизить расходы на его установку. Подобно можно собрать водогрей проточного типа для установки на дачном участке, выбрав устройство требуемой мощности.