Схема индукционного нагревателя металла своими руками

Обновлено: 05.07.2024

Индукционный нагреватель незаменимая вещь для кузнецов, токарей, слесарей и домашних мастеров. С его помощью всегда легко и быстро можно нагреть и даже расплавить металл, вам не нужны дорогие теплоносители, такие, как уголь и газ, достаточно подключить к прибору электричество. Происходит бесконтактный нагрев металла токами высокой частоты, по научному волнами радиочастотного диапазона. Прибор широко применяют для термообработки, закалки и гибки деталей, бесконтактной плавки, пайки и сварки, металлов. В ювелирном деле для термической обработки мелких деталей. В медицине для дезинфекции медицинского инструмента. В автосервисе слесаря нагревают заржавевшие гайки. Так же индуктор устанавливают в индукционных котлах, применяемых для отапливания жилых помещений.

На этом рисунке изображена рабочая схема индукционного нагревателя, который вы легко можете сделать своими руками.

Устройство состоит из задающего генератора высокой частоты собранного на двух мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение генератора зависит от мощности установленных полевых транзисторов. С транзисторами IRFP250 устройство можно питать напряжением от 12 до 30 вольт. А если установить транзисторы IRFP260, тогда напряжение питания можно поднять от 12 до 60 вольт.

Мощность индуктора заметно возрастет, температура нагрева металла поднимется более 1000 градусов, что позволит плавить металлы. В процессе работы транзисторы будут очень сильно нагреваться, поэтому их надо установить на большие радиаторы и поставить мощный вентилятор. На холостом ходу индуктор потребляет не менее 10А, а в рабочем состоянии не менее 15А, соответственно требуется очень мощный блок питания минимум на 20А.

На этом рисунке изображена печатная плата индукционного нагревателя.

Так же вам понадобятся резисторы R1, R2 на 10К мощностью 0.25 Ватт. Резисторы R3, R4 с сопротивлением 470 Ом не менее 2 Ватт. Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 или другие аналогичные на максимальный ток до 1А. Стабилитроны VD1, VD2 мощностью не менее 5 Ватт с напряжением стабилизации 12В например 1N5349 и другие. Дроссели L1, L2 размером 27х14х11 мм желтого цвета с белой полосой я вытащил из компьютерных блоков питания. На каждый дроссель надо намотать 25 витков медного провода диаметром 1 мм желательно в лаковой изоляции, если не найдете, подойдет одножильный провод в полихлорвиниловой изоляции на скорость сильно не влияет.

Конденсаторы С1-С16 металлоплёночные 0.33 мкФ 630В, соединяются параллельно рядами 4х4, в блоке всего шестнадцать штук. С меньшим рабочим напряжением лучше не ставить, будут сильно греться. Между конденсаторами оставляйте небольшое расстояние для хорошего охлаждения потоком воздуха.

Дроссели решил приклеить силиконовым герметиком, чтобы не болтались.

Важную деталь нагревателя, индуктор я сделал из медной трубки диаметром 6 мм длинною 1 метр. Купить такую можно в любом автомагазине типа «Газовщик» и там где торгуют газо-балонным оборудованием для автомобилей. Медную трубку наматываем на кусок полипропиленовой трубы внешним диаметром 40 мм, такая труба используется в пластиковом отоплении. Делаем пять витков, расстояние между верхним краем первого витка и нижним краем пятого витка должно быть 40 мм. Концы трубы изгибаем, как на рисунке и прикрепляем к радиаторам с помощью двух клемных колодок для провода сечением 16 мм².

В процессе работы индуктор будет сильно нагреваться от раскаленной детали, что может привести к повреждению медной трубки, поэтому надо сделать охлаждение. На концы медной трубки я одел силиконовые трубки и подключил насос омывателя лобового стекла автомобиля. Насос от ВАЗ 2114 и силиконовые трубки купил в автомагазине. Получилась нормальная водяная система охлаждения.

Чтобы охлаждать радиаторы и блок конденсаторов поставил мощный вентилятор от процессора. Для питания от 12 вольт такого охлаждения вполне достаточно. Если захотите поднять напряжение от 12 до 60 вольт, чтобы получить максимальную мощность от индукционного нагревателя, поставьте более мощные радиаторы и более производительный вентилятор, например от отопителя салона ВАЗ 2107. Желательно сделать металлическую шторку оберегающую нагреваемую деталь и медный индуктор от потока нагнетаемого вентилятором холодного воздуха.

Поскольку индукционный нагреватель потребляет большой ток около 20А, все дорожки на печатной плате следует усилить медной проволокой, напаянной сверху.

А теперь самое интересное… Испытания индукционного нагревателя я проводил от двенадцати вольтового автомобильного аккумулятора. Другого источника питания способного выдавать большие токи у меня просто нет. Лезвие от канцелярского ножа нагрелось до красна за 10 секунд. А это хороший результат, если учесть, что индуктор запитан всего от двенадцати вольт!

Друзья! Если хотите собрать индукционный нагреватель своими руками. Мой вам совет… Сразу ставьте полевые транзисторы IRFP260, большие радиаторы и мощный вентилятор от отопителя салона ВАЗ 2107, для питания индуктора обязательно используйте мощный источник питания лучше всего начиная от 24В до 60В с силой тока минимум на 20А.

Радиодетали для сборки индукционного нагревателя

Транзисторы Т1, Т2 IRFP250 лучше IRFP260 2 шт.
Резисторы R1, R2 10K 0.25W 2 шт. R3, R4 470R 2W 2 шт.
Диоды D1, D2 ультрабыстрые UF4007 2 шт. или аналогичные
Стабилитроны VD1, VD2 на 12V 1W 1N5349 или аналогичные 2 шт.
Конденсаторы C1-C16 0.33mf 630V 16 шт.
Дроссели от компьютерного БП желтые с белой полосой, размер 27х14х11 мм 2 шт.
Колодка клемная для провода сечением 16 мм² 2 шт.
Провод медный в лаковой изоляции d=1 мм длина 2 метра
Трубка медная d=6 мм, длина 1 метр
Радиатор чем больше, тем лучше 2 шт.
Насос омывателя лобового стекла от ВАЗ 2114 1 шт.
Трубка силиконовая 2 метра
Вентилятор чем мощнее, тем лучше. Рекомендую от отопителя салона ВАЗ 2107 1 шт.

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

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками

Индукционный нагреватель на 1000W своими руками

Индукционный нагреватель представляет собой электронное устройство, используемое для нагрева и плавления металлов. Оно использует быстро меняющееся электромагнитное поле, которое нагревает металл внутри него с помощью вихревых токов. Такие нагреватели используются в промышленности для закалки и плавки металлов, на сталелитейных заводах и небольших металлообрабатывающих предприятиях, в ювелирных мастерских. В промышленности различают два типа индукционных нагревателей: сердечниковые (косвенные) и без сердечника (прямые), и именно этот тип нагревателей будет представлен в статье.

Основные параметры

Генератор с самовозбуждением LC.
Частота задается катушкой и набором конденсаторов.
Автонастройка на резонанс.
Напряжение питания 9…40 В.
Потребляемый ток до 40 А.

Основным преимуществом индукционного нагрева является его высокая энергоэффективность, достигающая 90%. При традиционном нагреве сжигаемым топливом происходит большая потеря тепловой энергии, которая выделяется в окружающую среду, и только часть этой энергии идет на нагрев металла. При индукционном методе нагрева почти вся энергия, кроме потерь в генераторе, катушке и схеме преобразования, нагревает металл, так как металл нагревается изнутри вихревыми токами. Если в поле нагревателя нет металла, потребляется только ток, необходимый для питания генератора.

Важно отметить, что в отличие от нагрева топливом, с помощью индукционного нагревателя можно нагревать только электропроводящие предметы – эта конструкция предназначена для нагрева именно металлов.

Также метод индукционного нагрева нашел применение в домашнем хозяйстве – в виде индукционных плит. Такая плита обеспечивает удобство использования, высокий КПД и безопасность, и не требует задействования горючих газов. Мощность, которую необходимо обеспечить для кипячения газом, намного больше за счет теплопотерь, чем мощность подводимая к индукционной электроплите.

Принцип действия и схема

Конструкция индукционного нагревателя состоит из генератора и катушки. Катушка не имеет сердечника, а нагретый металл помещается внутрь, например, в тигель. Принцип работы печи можно сравнить с работой трансформатора с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Быстро меняющийся ток большой силы и частоты в несколько десятков кГц, протекающий через катушку, создает быстро меняющееся электромагнитное поле. Когда проводник (металл) помещается в это поле, он становится «вторичной обмоткой», в которой индуцируются вихревые токи для нагревания.

Представленный нагреватель сконструирован таким образом, что после сборки и включения питания он сразу готов к работе, без необходимости его настройки или запуска.

На рисунке представлена принципиальная схема. Он сделан из нескольких элементов, самые главные из которых два транзистора, два дросселя, набор конденсаторов и катушка.

При проектировании нагревателя рассматривались различные конструкции, в том числе решения с частотно-регулируемым генератором. Но нагреватели с отдельным генератором работают не очень хорошо из-за изменения параметров индуктивности и емкости, которые в процессе работы нагреваются, вызывая изменение генерируемой частоты и расстройку резонанса.

Представленное решение отличается стабильной работой и хорошими параметрами, широко используется в самодельных устройствах. После включения питания генератор автоматически настраивается на резонанс и самостоятельно поддерживает соответствующую рабочую частоту, автоматически реагируя на изменение температуры используемых компонентов. По сравнению с типовым решением для упрощения и повышения надежности в нагреватель добавлено несколько элементов.

Стабилитроны D1 и D2 включены в цепи затворов МОП-транзисторов Т1 и Т2, ограничивая напряжение на них, предотвращая повреждение транзисторов, а диоды D3 и D4 служат для облегчения поочередного открывания транзисторов Т1 и Т2. Генерируемая схемой частота составляет около 90 кГц и зависит от суммарной емкости С1…С6 и индуктивности катушки.

Катушка нагревателя изготовлена из медной трубки диаметром около 6 мм. Использование стержня не имеет смысла из-за скин-эффекта. С другой стороны, медная трубка позволяет легко охлаждать её во время продолжительной работы, например, водой или другой охлаждающей жидкостью, которая может проходить через внутреннюю часть трубки.

Монтаж и наладка генератора

Схема нагревателя выполнена на двухсторонней плате с металлизацией отверстий и представлена на рисунке. Все радиоэлементы монтируются в один слой, их сборку лучше начинать с самых мелких элементов, таких как резисторы R1, R2, R5, затем диоды D1, D2, D3 и D4. Транзисторы Т1 и Т2 следует припаять таким образом, чтобы их можно было прикрутить к радиатору. Дроссели L1 и L2 лучше всего припаять в самом конце. Их предварительная пайка может затруднить прикручивание транзисторов к радиатору.

Катушка изготовлена из медной трубки диаметром около 6 мм, намотанной на сердечник диаметром около 50 мм. Намотайте 6 или 7 витков, оставив прямые выводы для монтажа в клеммах генератора и возможного соединения труб с охлаждающей жидкостью. Пример катушки нагревателя показан на рисунке.

Для изготовления катушки с семью витками, намотанными на сердечник диаметром 50 мм, используют трубку длиной около 150 см. На фото показан способ подключения катушки к плате генератора.

Нагреватель питается напряжением в диапазоне 12…48 В. Испытания проводились также и при питании 55 В, но схема уже перегревалась. В связи с большим током, до 30…40 А, для запуска индукционного нагревателя металлов следует использовать трансформатор мощностью около 1 кВт и вторичным напряжением 9…40 В переменного тока, в зависимости от выбранного рабочего напряжения устройства. Переменное вторичное напряжение трансформатора следует выпрямить мостом с током около 50 А и сгладить конденсатором емкостью около 10 мФ. Схема несложного выпрямителя показана на рисунке, а его прототип на фото.

Вот пример работы нагревателя. В зависимости от типа нагреваемого металла можно достичь температуры даже выше 1000°С.

Схема не нагревает немагнитные металлы, например, алюминий. Для плавки алюминия следует использовать тигель с металлическим сердечником.

Простой индукционный нагреватель металла

Некоторое время назад купили в Китае пару индуктивных преобразователей с надеждой, что, несмотря на простоту конструкции и небольшое количество радиодеталей можно будет потом использовать это устройство в мастерской, например, как помощь при ослабление прикипевших болтов или для закалки небольших по размерам металлов. Как оказалось, 100 Вт мощности очень мало для данных целей, тем не менее устройство работает очень прилично и эффектно, не хуже чем вот такое самодельное.

Принципиальная схема индукционного нагревателя

С первого взгляда на плату видно, что количество элементов ограничено необходимым минимумом. Схема состоит из двух моп-транзисторов, двух высокоскоростных диодов, двух индуктивностей, резисторов и резонансных элементов – то есть внешней катушки и большой емкости.

Перейдем к тестам схемы

При первых же испытаниях генератора, во время определения предела мощности, сгорели транзисторы. Пробовали сюда IRFR120, но из-за низкого максимального тока простояли они всего пару секунд. Затем пришёл черед IRFR2905 – это транзисторы низковольтные 50 А, с которыми нагреватель работал даже лучше, чем с оригинальными mosfet, где маркировка не видна совсем.

При подключении постоянного напряжения 12 В устройство потребляет около 1,8 А. При приближении металлического предмета к катушке ток начинает расти. В пике удалось достичь тока около 12 А что дает почти 150 Вт, то есть даже больше, чем заявляет производитель. Во время холостого хода идёт около 20 Вт потребляемой мощности и ничего не греется, что может свидетельствовать о правильности работы всей конструкции.

Для теста использовался простой трансформаторный блок питания. В ходе экспериментов проверили на нагрев три элемента: отвертка 6 мм, болт 8 мм, и тот же болт с двумя гайками.

Как стало видно, среднего размера отвертка может этим устройством нагреться до точки кипения в течение 2 минут. Это вполне достойный результат. Если мы сможем домашним способом закалить наконечник отвертки, то такой нагреватель будет полезен.

На разогрев болта до точки кипения необходимо около 3 минут – также хороший результат, учитывая простоту устройства.

Разогрев болта с двумя гайками потребовал 4 минуты – довольно долго. Вы можете использовать таким образом устройства для подогрева застрявшей гайки с целью ее откручивания, однако процесс будет долгий и неудобный. Кроме того, полностью её вставить внутрь катушки может не получиться, что значительно ухудшит эффективность этой операции.

Нагреватель индукционный стоил около 9 долларов, то есть меньше, чем 600 рублей. Это небольшая сумма как за устройство, которое в состоянии эффективно подогреть небольшие металлические предметы. Конечно, нельзя сравнивать этот нагреватель с более дорогими аналогичными девайсами за несколько тысяч рублей (что тоже есть в продаже на Али), но для домашних, любительских или даже небольших мастерских применений – вполне пригодится.

Как сделать простой индукционный нагреватель

Индукционный нагреватель – это устройство, которое работает используя магнитные свойства металлов. Сделать его своими руками очень просто. Устройство будет полезно не только для изучения основ электротехники, но и в практических целях, например, для закалки деталей. После небольшой доработки можно использовать для сборки домашнего отеплителя.

Необходимые детали

медная проволока диаметром 1-1,5 мм;
2 полевых транзистора IRF44N с радиаторами;
набор конденсаторов, общей емкостью 2-2,5 мкф;
по 2 резистора сопротивлениями 10 Ком и 470 Ом.

Процесс сборки индукционного нагревателя

Схема довольно проста, поэтому будем собирать ее навесным монтажом. Все элементы впоследствии закрепим на небольшом деревянном бруске.
Подготовим детали. Если под рукой не окажется резисторов нужных номиналов, можно соединить два последовательно.
Помните! При последовательном соединении резисторов, их мощность остается неизменной. Если вы заменяете R3 или R4 несколькими резисторами, убедитесь, что все детали имеют требуемую мощность рассеивания.

Изготовим индуктор. На гладкий стальной стержень диметром 70 мм, намотаем 3 витка медного провода, оставив с концов прямые отрезки под выводы. Нужно сделать две такие катушки.

Для изготовления катушки индуктивности L1 нужен стержень тоньше, диаметром 20-25 мм. Намотаем 10 витков провода. Для удобства монтажа сделаем так, чтобы выводы были расположены в противоположных направлениях.

Соберем конденсаторную батарею необходимой емкости, соединив их параллельно. В качестве проводников используем такой же медный провод, которым проводили намотку индуктора.
Отформуем выводы транзисторов: крайнюю левую ножку аккуратно изогнем влево, крайнюю правую – вперед.

Соединим исток первого транзистора (крайний правый вывод) с истоком второго перемычкой. Оставим небольшой отрезок провода для дальнейшего монтажа.

С другой стороны конденсаторной батареи устанавливаем индуктор, средний вывод которого соединяем с катушкой индуктивности.

Установим клеммник питания. «Плюсовой» провод пойдет на свободный конец катушки индуктивности, «минус» соединяем с перемычкой между правыми ножками транзисторов.

Устройство готово к работе. Если поместить в катушку индуктора металлический предмет, он быстро нагреется. Сама же катушка нагреваться не будет.

Смотрите видео

Простой индукционный нагреватель 12 В

Генератор с самовозбуждением генерирует импульсы на основании резонансной частоты контура. В результате в катушке возникает мощное переменное электромагнитное поле частотой порядка 35 кГц.
Если в центр этой катушки поместить сердечник из токопроводящего материала, то внутри него возникнет электромагнитная индукция. В результате частой смены эта индукция вызовет в сердечнике вихревые токи, которые в свою очередь повлекут за собой выделение тепла. Это классический принцип преобразования электромагнитной энергии в тепловую.
Индукционные нагреватели очень давно используются во многих областях производства. С их помощью можно делать закалку, бесконтактную сварку, и самое главное - точечный прогрев, а также плавление материалов.
Я покажу вам схему простого низковольтного индукционного нагревателя, которая уже стала классической.

Мы её ещё больше упростим эту схему и стабилитроны «D1, D2» не будем устанавливать.
Элементы, которые понадобятся:
1. Резисторы на 10 кОм – 2 шт.
2. Резисторы на 470 Ом – 2 шт.
3. Диоды Шоттки на 1 А – 2 шт. (Можно другие, главное на ток от 1 А и быстродейственные)
4. Полевые транзисторы IRF3205 – 2 шт. (можно взять любые другие мощные)
5. Индуктор «5+5» - 10 витком с отводом от середины. Чем толще провод, тем лучше. Мотал на деревянной круглой палке, сантиметра 3-4 в диаметре.
6. Дроссель – 25 витков на кольце из блока старого компьютера.
7. Конденсатор 0,47 мкФ. Лучше набирать емкость несколькими конденсаторами и на напряжение не ниже 600 Вольт. Я по началу взял на 400, в результате чего он начал греться, далее заменил его на составной из двух последовательно, но так не делают, просто под рукой больше не было.

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В

Собрал всю схему навесным монтажом, отделив колодкой индуктор от всей схемы. Конденсатор желательно располагать в непосредственной близости от выводов катушки. Не как у меня в этом примере в общем. Транзисторы установил на радиаторы. Запитал всю установку от аккумулятора 12 Вольт.

Работает отлично. Лезвие канцелярского ножа нагревает до красноты очень быстро. Рекомендую всем к повторению.
После замены конденсатора они больше не грелись. Транзисторы и сам индуктор греются, если работает постоянно. На небольшое время – не критично почти.

Смотрите видео сборки и испытаний:

Также рекомендую к просмотру:

Читайте также: