Индукционный нагреватель металла: простая схема для изготовления своими руками

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.

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:

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).

Индукционный нагреватель - схема простой домашней установки

Схематически 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 STTH200L06TV1 (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.

Мощный диод и транзистор для схемы индукционного нагревателя

Электронные компоненты простого индукционного нагревателя, создаваемого своими руками: 1 — Мощный двойной диод типа STTH200L06TV1, 2 – транзистор со встроенными диодами тип STGW30NC60WD

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.

Индукционный нагреватель - экспериментальная конструкция

Экспериментальная 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:

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

Супер герметик пластырСупер очистка обувиРаспределитель герметика

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 (

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 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:

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:

Читать также:  Цифровой вольтметр своими руками

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.

ТОП-9 SSD (Solid-state Drive) накопителей на игровой компьютер

SSD (Solid-state Drive): ТОП-9 накопителей на игровой компьютер

Видеорегистратор – расчёт используемого хранилища видеофайлов

Видеорегистратор – расчёт используемого хранилища видеофайлов

Arduino Fio v3 – описание и характеристики платы конструктора

Arduino Fio v3 – описание и характеристики платы конструктора

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

В кладовке долго лежала без дела старая сломанная микроволновка. Решил из нее сделать, что нибудь полезное. В микроволновке есть мощный трансформатор, если его правильно доработать, то получится мощный резистивный нагреватель для нагрева заржавевших гаек, и других небольших металлических деталей.

Для этой самоделки подойдет практически любой трансформатор от микроволновой печи, даже неисправный, главное чтобы была цела первичная сетевая обмотка. Мне достался 700 ваттный экземпляр, впрочем чем мощнее тем лучше.

Трансформатор от микроволновки

Переделка трансформатора заключается в удалении вторичной обмотки. И намотке двух витков медного провода большого сечения. То есть нам надо перемотать трансформатор таким образом, чтобы понизить выходное напряжение до 1.2 вольта, а силу тока повысить до 600 ампер.

Приступим к делу, берем ножовку по металлу и пилим вторичную обмотку. Пилить надо с двух сторон и очень аккуратно, чтобы случайно не повредить сетевую обмотку.

Распиливание вторичной обмотки трансформатора от микроволновки

Теперь надо закрепить трансформатор в тисках и через металлическую наставку с помощью молотка выбить внутреннюю часть вторичной обмотки.

Удаление вторичной обмотки из трансформатор от микроволновки

Новую обмотку надо мотать толстым медным проводом. Идеальным вариантом будет сварочный кабель с сечением жилы 16 мм 2 толщина жилы по меди около пяти миллиметров. Желательно брать сварочный кабель в толстой резиновой изоляции.

Сварочный кабель с толщиной медной жилы пять миллиметров в толстой резиновой изоляции

Делаем два витка. Сварочный кабель плотно входит в окно трансформатора. На этом переделка трансформатора от микроволновки завершена. На концы сварочного кабеля надо одеть медные трубчатые клеймы и расплескать.

Намотка сварочного кабеля на трансформатор от микроволновой печи

Измеряем напряжение на выходе, с двух витков сварочного кабеля получилось 1.2 вольта, а сила тока при такой толщине кабеля будет примерно 600 ампер.

Ну и конечно тесты. Тестировать будем на гайке, собственно для нагрева гаек эта самоделка и предназначена. Буквально за пару минут гайка М8 нагрелась до бела. А, это пожалуй хороший результат.

Резистивный нагреватель гаек из микроволновки

Нагреватель из микроволновки будет очень хорошим помощником, как для домашнего мастера, так для мастера по ремонту автомобилей. Ведь очень часто приходится откручивать заржавевшие гайки методом нагрева с резким охлаждением холодной водой.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать нагреватель из микроволновки

У всех руки как руки, а у нас, таки, ЗОЛОТЫЕ… Починить кран, сменить розетку, установить стиральную машину? Любые другие работы и хлопоты Вы смело можете доверить нам. У Вас нет времени, навыков, инструментов или просто желания? Все решается одним звонком! Сантехник, электрик, муж на час, жена на час , ремонт компьютера Читайте полностью: https://100uslug.com/o-nas/

Как плавить металл в микроволновке

В обычной СВЧ печи можно легко плавить свинец, олово,стекло, алюминий медь, золото после незначительной переделки. Переделка сводится к удалению вращающейся тарелки и изготовлению из двух половинок жаростойкого кирпича муфельной печки.

Как известно, микроволновая печь, содержит магнетрон, который генерирует электромагнитную волну от 2.450 ГГц. С помощью этой волны СВЧ печь разогревает пищу до нужной температуры. Типовая мощность микроволновой печи 800 ватт. Для микроволновок выпускаются магнетроны мощностью до 1450 ватт, такая печь будет плавить значительно быстрее.

Для СВЧ волны генерируемой магнетроном микроволновки воздух, стекло, пластик прозрачны, металлы, графит отражают СВЧ волну. Некоторые материалы поглощают СВЧ волны и преобразуются в тепло. Теоретически температуры могут быть очень значительными, но для наших нужд будет достаточно 1200 — 1500 градусов. Плавка 50 грамм бронзы или золота в микроволновке занимает 30 минут.

Изготовление муфеля

Для изготовления муфельной СВЧ печи нам понадобится огнеупорный кирпич и специальный тигель из карбида кремния в который помещается металл для плавки. Огнеупорный кирпич прозрачен для СВЧ волны и не пропускает тепло, нагревается сам тигель.

Размечаем кирпич на 2 равных половинки, с помощью диагонали отмечаем центры будущих отверстий. В кирпиче необходимо высверлить 2 отверстия диаметром 70 мм. Для этого подойдет перка или сверло форстнера нужного диаметра. Сверлить можно дрелью или сверлильным станком на малых оборотах т.к., материал хрупкий. Для хорошей теплоизоляции минимальная толщина стенок 15-20 мм.

Читать также:  Изготовление своими руками гидравлического пресса из домкрата

Можно сделать муфель из ШВТ. Шамотно-волокнистые плиты держат температуру 1350 градусов, обрабатывать их намного легче.

Для плавки металлов тигель можно использовать лабораторный тигель.

Тигель из графита непригоден для микроволновки, низкий кпд, очень медленно греется.

Для хорошего кпд нужен тигель с карбидом кремния. Карбид кремния или карборунд, SiC, имеет температуру плавления 2700 °. Этот материал используется в промышленных ТЭНах и абразивных изделиях. Карбид кремния очень устойчив к воздействию кислот и не устойчив к щелочами. Пригоден для плавки цветных металлов, в расплавленном железе растворяется.

Изготовление тигля

Для изготовления тигля потребуется пресс форма


В смесь для изготовления нужно добавить примерно 7-10% бентонита, он придает пластичность.


Можно заменить бентонит сухой глиной. Разбавляем смесь небольшим количеством воды до состояния густой глины и прессуем в форме с помощью тисков или домкрата, добавляя небольшое количество в 3-4 захода. После чего нужно извлечь тигель и дать ему просохнуть в течении суток.

Второй слева изготовлено в соответствии с этими инструкциями, Первый слева изготовлен с использованием той же формы , но с использованием огнеупорной керамики. Второй справа тигель из карбида кремния заводского производства, край справа из огнеупорной керамики, он непригоден для микроволновой печи.

После просыхания в течении суток при температуре не выше 90 градусов, можно испытать тигель, поместив в муфель и включив печь на 15 минут, если все сделано правильно, он раскалится примерно до 1000 градусов (как нить накала слабой лампочки).

Индукционная печь для плавки металла своими руками

Для плавки металла в малых масштабах бывает необходимо какое то приспособление. Особенно это остро ощущается в мастерской или при малом производстве. Максимально эффективным на сегодняшний момент является печь для плавки металла с электрическим нагревателем, а именно индукционная. Ввиду особенности ее строения, она может эффективно использоваться в кузнечном деле и стать не заменимым инструментом в кузнице.

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 своими руками

Для плавки металла в малых масштабах бывает необходимо какое то приспособление. Особенно это остро ощущается в мастерской или при малом производстве. Максимально эффективным на сегодняшний момент является печь для плавки металла с электрическим нагревателем, а именно индукционная. Ввиду особенности ее строения, она может эффективно использоваться в кузнечном деле и стать не заменимым инструментом в кузнице.

Устройство индукционной печи

Для того чтобы собрать действующую печь для плавки металла достаточно собрать рабочую электрическую схему и систему охлаждения индуктора. Самый простой вариант плавки металла приведен в видео ниже. Плавка производится во встречном электромагнитном поле индуктора, которое взаимодействует с наводимыми электро-вихревыми токами в металле, что удерживает кусочек алюминия в пространстве индуктора.

Для того чтобы эффективно плавить металл, необходимы токи большой величины и высокой частоты порядка 400-600 Гц. Напряжение из обычной домашней розетки 220В обладает достаточными данными для плавления металлов. Необходимо только 50 Гц превратить в 400-600 Гц. Для этого подойдет любая схема для создания катушки Тесла. Мне наиболее приглянулись 2 следующих схем на лампе ГУ 80, ГУ 81(М). И запитывание лампы трансформатором МОТ от микроволновки.

Данные схемы предназначены для катушки тесла, но индукционная печь из них получается отменная, достаточно заместо вторичной катушки L2 поместить во внутреннее пространство первичной обмотки L1 кусочек железа.

Первичная катушка L1 или индуктор состоит из свернутой в 5-6 витков медной трубки, на торцах которой нарезается резьба, для подсоединения системы охлаждения. Для левитационной плавки последний виток следует сделать в обратном направлении. Конденсатор С2 на первой схеме и идентичный ему на второй задаёт частоту генератора. При значении в 1000 пикоФарад частота составляет около 400 кГц. Этот конденсатор обязательно должен быть высокочастотным керамическим и расчитанным под высокое напряжение порядка 10 кВ (КВИ-2, КВИ-3, К15У-1), другие типы не подходят! Лучше ставить К15У. Можно подсоединять конденсаторы параллельно. Также стоит учитывать мощность на которую расчитаны конденсаторы (это у них на писано на корпусе), берите с запасом. другие два конденсатора КВИ-3 и КВИ-2 греются при длительной работе. Все остальные конденсаторы берутся тоже из серии КВИ-2, КВИ-3, К15У-1, изменяются в характеристиках конденсаторов только емкость. Вот в итоге схематично, что должно получиться. В рамки обвел 3 блока.

Читать также:  Как в уже построенном доме вырыть погреб правильно

Устройство


Самодельная печь для плавки металлов имеет довольно простую конструкцию и состоит из трех основных блоков, помещенных в общий корпус:

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.

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:

Схема ZVC драйвера

Стандартный вариант генератора

Но видно мне войти в их число не судьба.

Были куплены все необходимые детали – новые полевые транзисторы, новые фаст диоды и стабилитроны. Всё перед пайкой было испытано на транзистор-тестере, в том числе для определения правильной цоколёвки.

Была собрана шикарная катушка из чистой меди диаметром 5 мм. Но работать сей девайс упорно отказывался.

Подозрение пало на дросселя, которые большинство радиолюбителей рекомендует мотать на желтых порошковых кольцах от БП АТХ.

Добыча искомых и установка также оказалась безрезультативной – индукционный нагреватель металлов как не работал раньше, так и не собирался работать дальше. Подключение различных вариантов катушек совместно с конденсаторами разной емкости картину не изменили – “открывает рыба рот, но не слышно что поёт”, то есть транзисторы открываются, ток тянут, а генерации не происходит.

В конце концов всё это изрядно надоело, многодневные танцы с бубном закончились, и пришлось с поклоном идти к китайцам на ихний Алиэкспресс, заказывать за 7 долларов готовый модуль генератора.

Спустя 2 недели эта штука была доставлена курьером прямо на дом и после подключения к компьютерному блоку питания на 12 В успешно заработала.

Причём она работала и от 5-ти вольт, и с маленькой штатной катушкой, и с большой самодельной, в общем генерировала мощное электромагнитное поле во всех позах (с теми же деталями и схемой). Раскаляет 3 мм штырь до красна за 20 секунд. С железкой 6 мм возится несколько минут, при этом жутко греется само (в основном транзисторы и катушка).

На что тут грешить – даже не знаю. Может конденсаторы не те, может транзисторы. В любом случае факт остается фактом: промышленная плата заработала, а самодельная нет. Так что кто хочет – может смело кинуть в меня куском канифоли, другие – посочувствовать, третьи сами попробовать собрать этот индукционник и написать в комментариях о результатах.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: