家修理自分の手で誘導ヒーターを作るにはどうすればよいですか？誘導ヒーター: DIY 実装のための簡単な回路誘導ヒーター 220 ボルト。

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自分の手で誘導ヒーターを作るにはどうすればよいですか？誘導ヒーター: DIY 実装のための簡単な回路誘導ヒーター 220 ボルト。

誘導加熱装置- これは電化製品の進化の高い段階です。この装置のおかげで、エネルギー消費を大幅に節約できます。この装置で使用されている発熱体は完全に無害であり、動作中に煤を排出しません。例えば、効率の点では、加熱ボイラー（下図は誘導加熱装置の図を示します）は、赤外線ヒーターに次いで第 2 位です。ただし、専門店でのみ販売されているIRデバイスとは異なり、誘導ヒーターは購入できるだけでなく、自分の手で組み立てることもできます。

このようなデバイスには、水や金属など、さまざまなレベルの複雑さと目的があります。もちろん、デバイスは異なりますが、動作原理は同じです。下の写真は金属誘導ヒーターの図を示しており、それを使用してこのデバイスを組み立てるのは非常に簡単です。

そこで、この記事では、家庭の職人の「ゴミ箱」にある即席の材料から誘導ヒーターを組み立てるプロセスを見ていきます。

DIY IH ヒーターはどのように機能しますか?

自家製ヒーターの動作原理は工場の装置と変わりません。つまり、冷却剤は炉心内を循環し、その壁または内容物から加熱されます。巻線によって発生する渦電流により発熱します。

重要：ポリマーコアにチョップドワイヤーが詰められています！

次に、巻線はコア本体に巻き付けられ、高周波電流源に接続されます。交流電磁場を生成できるのはこのエネルギーです。これが、固定コア (またはその充填材) に渦電流が発生する根本的な原因です。

ボイラーの加熱には、以下に示す誘導給湯回路がよく使用されます。

高周波源として交流電流従来のシステムであっても、変圧器と周波数変換器に基づくより複雑なシステムであってもよい。

注意すべきことは、正しいアプローチソースの選択と巻線の形成まで、真の創造性を実現できます。効率的な装置、工場出荷時のアナログと同等に動作します。ちなみに、IHヒーターの説明書と図が必ず付いてきます。

私たちは自分の手で誘導装置を組み立てます：重要な詳細

このようなヒーターを組み立てるには、次のものが必要です。

交互のソースとなるのはこのデバイスです電流インダクタに高周波を供給します。

この後、それを取り出して、コア本体にスプリングで巻き付ける必要があります。このデバイスはインダクタとして機能します。はんだ付けやねじれを避けて、ワイヤ接点をインバータ端子に接続することが非常に重要です。これに基づいて、コアを形成するために使用されるこの材料の部分は十分な長さでなければなりません。巻き数は通常50回、線径は通常3mmです。誘導ヒーターの図は、個々のコンポーネントの接続順序を示しています。

芯を作る

コアは架橋ポリエチレンまたはポリプロピレンで作られた通常のポリマーパイプです。これらの種類のプラスチックは最大限の耐久性があります高温。コアパイプの処理直径は 50 mm でなければならず、壁の厚さは 2.5 ～ 3 mm 未満であってはなりません。この部分は、銅線が巻かれてインダクタを形成するゲージとして使用できます。

誘導加熱装置の概略図をこの図に示します。

このようなボイラーの発熱体は、ポリマーコアのフィラー、つまり直径7 mmの細断された部分になります。また、その長さは5cm未満であってはなりません。

誘導加熱ボイラーを例にして装置を組み立てる

これらすべてのコンポーネントを単一のシステムに組み立てるプロセスは次のとおりです。

まず、ポリマーパイプを取り出して固定し、将来のコアの上に3 mmの銅線を50回巻き付けます。
次に、曲げのためにワイヤーの端から7〜10 cmを残して、コアの端を切り取ります。

重要: DIY 誘導ヒーター回路はいくつかの段階で実行され、いかなる状況でもその順序を中断してはなりません。間違いを避けるためには、指示に正確に従う必要があります。

IHヒーターを作る自分の手で、デバイスの安全性を心配する必要があります。これを行うには、システム全体の信頼性レベルを高める次のルールに従う必要があります。

過剰な圧力を逃がすために、上部ティーに安全弁を挿入する必要があります。そうしないと失敗した場合循環ポンプ炉心は蒸気の影響で単純に破裂します。一般に、単純な誘導加熱器の回路はそのような瞬間を提供します。
インバータは RCD を介してのみネットワークに接続されます。このデバイスは重大な状況で動作し、短絡を回避するのに役立ちます。
溶接インバータは、ケーブルを構造物の壁の後ろの地面に取り付けられた特別な金属回路に導くことによって接地する必要があります。
IHヒーター本体は床面から80cmの高さに設置してください。さらに、天井までの距離は少なくとも70 cm、他の家具までの距離は30 cm以上である必要があります。
IHヒーターは非常に強力な熱源です。電磁場したがって、そのような設置は住宅の敷地やペットのいる囲いから遠ざける必要があります。

要約する

自家製の誘導ヒーターは、工場で作られた装置と同じように機能します。もちろん、すべてのルールが守られていれば、パフォーマンス、効率、安全性の点で劣るものではありません。

誘導加熱装置- フーコー電流にさらして金属を加熱するための装置。このようなヒーターの原理自体は古くから知られており、現在、誘導ヒーターは産業の多くの分野で積極的に使用されています。当社の自家製インダクタは使いやすく、比較的シンプルな設計で、セットアップは必要ありません。同時に、ヒーターは非常に強力です。

インダクタ回路は直列共振の原理で動作します。デバイスの電力を増やすには、いくつかの方法があります。より強力なフィールドスイッチを選択するか、回路内でより大きなコンデンサを使用するか、電源電圧を高めるかです。

私は回路の機能をチェックするために、純粋に好奇心からそのようなインダクタを自分の手で組み立てました。

スロットル - 準備ができましたコンピュータユニット栄養。粉末鉄のリングに巻かれており、1.5 mm のワイヤーが 10 ～ 25 回巻かれています。

電界効果トランジスタ - 選択肢はたくさんあります。私の場合は IRF740 シリーズの N チャネル高電圧電界効果トランジスタを使用しましたが、開放接合の最小抵抗に基づいて電界効果トランジスタを使用することをお勧めします。、最大許容電流も同様です。で標準バージョン電源スイッチはIRFP250シリーズの使用を推奨します。

このトランジスタのパラメータ:

Nチャンネル構造
最大ドレイン・ソース間電圧 Usi: 200 V
25 °С Isi 最大での最大ドレイン-ソース電流: 30 A
最大ゲート・ソース間電圧 Uzi max: ±20 V
オープン状態でのチャネル抵抗 Rsi on: 85 mOhm
最大消費電力 Psi max: 190 W
スロープ特性S：12000mA/V
ハウジング: TO247AC
ゲート閾値電圧：4V

非常に強力でかなり高価なトランジスタですが、これを使用すると、ハイパワー、一方、消費電力は 20 ～ 40 アンペアの範囲になる可能性があります。

輪郭は直径4.5cmのフレームに巻き付けられ、2x3ターンで構成されます。一度に6回転巻いて、3回転目からワニスを取り除くことをお勧めします。狭いエリアそこにワイヤーをはんだ付けすると、そこに電源が供給されます。私の場合、回路を巻くために1.5mmのワイヤーを使用しましたが、理想的には3〜5mmのワイヤーが必要で、同じ原理に従って巻かれます。

ツェナーダイオードは 12 ～ 15 ボルト、できれば 1 ～ 2 ワットの電力で、使用されるすべての抵抗は 0.5 ワットです。

ダイオード - 少なくとも 400 ボルトの逆電圧を持つ高速のダイオードが必要です。安価な超高速 UF4007 を取り付けることができます。私の場合は、HER305 シリーズのダイオードが使用されました - 逆電圧が 400 ボルトで、許容電流 3アンペア

回路の電力が増加するということは、回路内の電流が増加することを意味します。コンデンサ C1 の静電容量が大きいほど、電流も大きくなります。私の場合、250ボルトのフィルム、0.33μFを6個使用しましたが、標準バージョンのコンデンサの数は、同じ容量で15〜20個にすることをお勧めします。コンデンサの電圧は250〜400ボルトです。

このスキームの主な欠点- トランジスタでの信じられないほどの発熱量、私の場合はかなり良い鍵回路を2台のクーラーで冷却する必要がありましたが、それでも十分に熱を取り除く時間がなかったので、水冷を考えてみます...

自家製インダクターを使用すると、M6 標準ボルトを急速に加熱して黄色く変色させることができます。

誘導炉はずっと昔、1887 年に S. Farranti によって発明されました。初め産業用設備 1890 年に Benedicks Bultfabrik 社で働き始めました。長い間、誘導炉は業界では珍しいものでしたが、当時は電気代が高かったためではありませんでした。誘導炉で発生するプロセスにはまだ理解できない部分が多く、エレクトロニクス要素ベースではそれらの効果的な制御回路を作成することはできませんでした。

誘導炉業界では、第一に、10 年前にパーソナルコンピュータを超える演算能力を持つマイクロコントローラーの登場により、文字通り私たちの目の前で革命が起こりました。第二に、モバイル通信のおかげです。その開発には、高周波で数kWの電力を供給できる安価なトランジスタの入手が必要でした。これらは半導体ヘテロ構造に基づいて作成され、その研究によりロシアの物理学者ゾレス・アルフェロフがノーベル賞を受賞した。

最終的に、IH コンロは業界を一変させただけでなく、日常生活でも広く使用されるようになりました。この主題への関心により、原則として役立つ可能性のある多くの自家製製品が生まれました。しかし、デザインやアイデアの作成者のほとんど（ソースには機能的な製品よりも多くの説明があります）は、誘導加熱の物理学の基本と、不適切に実行されたデザインの潜在的な危険性の両方について十分に理解していません。この記事は、よりわかりにくい点のいくつかを明確にすることを目的としています。このマテリアルは、特定のデザインの考慮に基づいています。

金属を溶解するための工業用チャンネル炉と、それを自分で作成できる可能性。
家庭用炉の中で最も使いやすく、最も普及している誘導式るつぼ炉です。
誘導温水ボイラーは急速にボイラーを発熱体に置き換えています。
競合する家庭用電磁調理器ガスストーブそして多くのパラメータにおいてマイクロ波よりも優れています。

注記： 検討中のすべてのデバイスは、インダクター（インダクター）によって生成される磁気誘導に基づいているため、誘導と呼ばれます。導電性材料、金属などのみを溶解/加熱できます。コンデンサプレート間の誘電体における電気誘導に基づく電気誘導容量性炉もあり、プラスチックの「穏やかな」溶解および電気熱処理に使用されます。しかし、それらはインダクタのものよりもはるかに一般的ではありません。それらについて検討するには別の議論が必要なので、ここでは省略します。

動作原理

誘導炉の動作原理を図に示します。右側。本質的には、二次巻線が短絡した変圧器です。

交流電圧発生器 G は、インダクター L (加熱コイル) に交流電流 I1 を生成します。
コンデンサ C は L とともに動作周波数に同調された発振回路を形成します。これにより、ほとんどの場合、設備の技術的パラメータが増加します。
発電機 G が自励発振する場合、多くの場合 C は回路から除外され、代わりにインダクタ自体の容量が使用されます。以下に説明する高周波インダクタの場合、これは数十ピコファラッドであり、動作周波数範囲に正確に対応します。
マクスウェルの方程式に従って、インダクタは周囲の空間に強度 H の交番磁場を生成します。インダクタの磁場は、別の強磁性コアを介して閉じることも、自由空間に存在することもできます。
磁場は、インダクタ内に配置されたワークピース（または溶融電荷）W を貫通し、その中に磁束 F を生成します。
W が導電性であれば、F に二次電流 I2 が誘導され、同じマクスウェル方程式が成り立ちます。
Ф が十分に大きく固体である場合、I2 は W の内側に閉じて渦電流、つまりフーコー電流を形成します。
渦電流は、ジュール・レンツの法則に従って、インダクターと発電機からの磁場を介して受け取ったエネルギーを放出し、ワークピースを加熱します（帯電）。

物理学の観点から見た電磁相互作用は非常に強力であり、かなり高い長距離効果をもたらします。したがって、多段階のエネルギー変換にもかかわらず、誘導炉は空気中または真空中で最大 100% の効率を示すことができます。

注記： 誘電率 > 1 の非理想的な誘電体で作られた媒体では、誘導炉の潜在的に達成可能な効率は低下しますが、磁気定数 > 1 の媒体では、高効率より簡単に。

チャンネル炉

チャネル誘導溶解炉は業界で初めて使用されたものです。構造的には変圧器に似ています (図を参照)。右側:

工業用 (50/60 Hz) または高周波 (400 Hz) の電流によって電力供給される一次巻線は、液体冷却剤によって内側から冷却された銅管でできています。
二次側の短絡巻線 - 溶融。
融液を入れる耐熱誘電体で作られたリング状のるつぼ。
トランス鋼板から組み立てられた磁気回路。

チャンネル炉は、ジュラルミンや非鉄特殊合金の溶解、高品質の鋳鉄の製造に使用されます。工業用チャネル炉では、溶融液によるプライミングが必要です。そうしないと、「二次」が短絡せず、加熱されません。あるいは、装薬の破片の間にアーク放電が発生し、溶融物全体が単純に爆発します。そのため、炉を始動する前に少量の溶融物をるつぼに流し込み、再溶融した部分は完全に流し込みません。冶金学者は、チャンネル炉には残留能力があると言います。

最大 2 ～ 3 kW の出力を持つチャネル炉は、以下から作ることができます。溶接変圧器工業用周波数。このような炉では、最大300〜400 gの亜鉛、青銅、真鍮、または銅を溶かすことができます。ジュラルミンを溶かすこともできますが、強度、靭性、弾性を高めるために、合金の組成に応じて、冷却後に鋳物を数時間から 2 週間熟成させる必要があります。

注記： ジュラルミンは実は偶然に発明されました。開発者たちは、アルミニウムを合金化することが不可能であることに腹を立て、実験室に別の「ノー」サンプルを放棄し、悲しみから騒ぎ続けました。私たちは酔いを覚まして戻ってきましたが、誰も顔色を変えていませんでした。彼らはそれをチェックしました - すると、アルミニウムと同じくらい軽いままでありながら、ほぼ鋼鉄の強度を獲得しました。

変圧器の「一次側」は標準のままですが、溶接アークによる二次側の短絡モードで動作するようにすでに設計されています。「二次」が取り外され（その後、元に戻すことができ、変圧器を本来の目的に使用できるようになります）、リングるつぼがその場所に置かれます。しかし、HF 溶接インバーターをチャネル炉に改造しようとするのは危険です。フェライトの誘電率が >>1 であるため、フェライトコアは過熱して粉々に砕けます (上記を参照)。

低出力炉の残留容量の問題は解消されます。リング状に曲げられ、端がねじれた同じ金属のワイヤが種付け装入物に配置されます。ワイヤー直径 – 1 mm/kW 炉出力から。

しかし、リングるつぼでは問題が発生します。小さなるつぼに適した唯一の材料は電気磁器です。自宅で自分で加工するのは不可能ですが、適切なものはどこで入手できますか？他の耐火物は、誘電損失が高い、または気孔率が低いため適していません。機械的強度。したがって、チャネル炉では溶融が発生しますが、最高品質、電子機器を必要とせず、1 kWの電力ですでに90％を超えているため、自作の人々は使用していません。

通常のるつぼの場合

残留容量は冶金学者を悩ませました - 彼らが溶かした合金は高価でした。したがって、十分に強力なラジオ管が前世紀の 20 年代に登場するとすぐに、磁気回路を投入するというアイデアがすぐに生まれました (タフな人々の専門的な慣用句は繰り返しません)。普通のるつぼインダクタに直接挿入します。図を参照してください。

工業用周波数ではこれを行うことはできません。低周波磁場を集中させる磁気回路がなければ、そのエネルギーはどこにでも放出されますが、溶融物の中には放出されません。漂遊磁界は、周波数を高くすることで補償できます。インダクタの直径が動作周波数の波長と一致し、システム全体が電磁共振状態にある場合、エネルギーの最大 75% 以上が補償されます。その電磁場の一部が「ハートレス」コイル内に集中します。効率も相応になります。

しかし、すでに研究室では、このアイデアの作成者が明白な状況を見落としていたことが明らかになりました。インダクタ内の溶融物は、反磁性ではあるものの、渦電流による自身の磁場により導電性があり、加熱装置のインダクタンスを変化させます。コイル。初期周波数は低温装入下で設定し、溶解に応じて変更する必要がありました。さらに、ワークピースが大きくなるほど、範囲は大きくなります。200 g の鋼材の場合、2 ～ 30 MHz の範囲で対応できる場合、鉄道タンクのサイズのブランクの場合、初期周波数は約 30-30 MHz になります。 40Hz、動作周波数は数kHzまでとなります。

ランプを適切に自動化するのは難しく、周波数をブランクの背後に「引き出す」には、高度な資格を持つオペレーターが必要です。さらに、漂遊磁界は低周波数で最も強く現れます。このような炉ではコイルのコアでもある溶融物は、ある程度その近くに磁場を集めますが、それでも許容可能な効率を得るには、炉全体を強力な強磁性スクリーンで囲む必要がありました。

それにもかかわらず、るつぼ誘導炉は、その優れた利点と独自の品質 (下記を参照) により、産業界と自作の人々の両方で広く使用されています。したがって、自分の手で適切に作成する方法を詳しく見てみましょう。

ちょっとした理論

自家製の「誘導」を設計するときは、最小消費電力が最大効率に対応しないこと、またその逆も同様であることをしっかりと覚えておく必要があります。ストーブは、メイン電源で動作しているときにネットワークから最小限の電力を消費します。共鳴周波数、位置。図の1。この場合、ブランク/チャージ (およびより低い共振前の周波数) は 1 つの短絡ターンとして動作し、溶融物中に対流セルが 1 つだけ観察されます。

メイン共振モードでは、2 ～ 3 kW の炉で最大 0.5 kg の鋼を溶解できますが、装入物/ワークピースの加熱には最大 1 時間以上かかります。したがって、ネットワークからの総電力消費量は多くなり、全体の効率は低くなります。共振前の周波数ではさらに低くなります。

その結果、金属を溶解するための誘導炉は、第 2、第 3、およびその他の高調波 (図の位置 2) で動作することが多く、この場合、加熱/溶解に必要な電力が増加します。同じ0.5キロの鋼鉄の場合、2番目のものは7〜8 kW、3番目のものは10〜12 kWが必要になります。ただし、ウォームアップは数分または数分の単位で非常に迅速に行われます。したがって、効率は高くなります。ストーブは、溶融物を注ぐ前に「食べる」時間がほとんどありません。

高調波を使用する炉には、最も重要でユニークな利点があります。それは、溶融物中にいくつかの対流セルが現れ、溶融物を即座に完全に混合することです。したがって、いわゆるモードでの溶解が可能となる。急速充電により、他の溶解炉では基本的に溶解できない合金が生成されます。

周波数を主周波数の 5 ～ 6 倍以上に「上げる」と、効率は多少 (それほど大きくはありません) 低下しますが、高調波誘導のもう 1 つの注目すべき特性が現れます。表皮効果による表面加熱、EMF の置き換えです。ワークピースの表面、位置。図の3。このモードは溶解にはほとんど使用されませんが、表面の接着と硬化のためにワークピースを加熱する場合には便利です。現代の技術は、この熱処理方法なしではまったく不可能です。

インダクタの浮上について

ここで、トリックを実行しましょう。インダクタの最初の 1 ～ 3 ターンを巻いてから、チューブ/バスを 180 度曲げ、残りの巻線を反対方向に巻きます (図の位置 4)。発電機にるつぼを入れてインダクタに挿入し、電流を流します。溶けるまで待ってるつぼを取り出しましょう。インダクタ内の溶融物は球体に集まり、発電機をオフにするまで球体はそこにぶら下がったままになります。そうすると落ちてしまいます。

溶融物の電磁浮上効果を利用してゾーンメルトによる金属の精製を行い、高精度の金属球や微小球などを得ることができます。ただし、適切な結果を得るには、溶融は高真空中で実行する必要があるため、ここではインダクタ内の浮上については情報としてのみ言及します。

なぜ家庭にインダクタが必要なのでしょうか?

ご覧のとおり、アパートの配線と消費制限のための低電力IHストーブでも強力すぎます。なぜそれを行う価値があるのでしょうか?

まず、貴金属、非鉄金属、レアメタルの精製と分離用です。たとえば、金メッキの接点を備えた古いソ連の無線コネクタを考えてみましょう。当時は金や銀のメッキを惜しみませんでした。コンタクトを狭くて高いるつぼに入れてインダクタに入れ、主共振（専門的に言えばゼロモード）で溶かします。溶解後、周波数と出力を徐々に下げ、ブランクを 15 分から 30 分かけて硬化させます。

冷めたら、るつぼを割ると何が見えるでしょうか? 真鍮のポストに金色の先端がはっきりと見えるので、切り取るだけです。水銀、シアン化物、その他の致死性試薬を使用していません。これは、いかなる方法であっても溶融物を外部から加熱することによっては達成できません。

まあ、金は金で、今では道路に黒い金属くずは落ちていません。しかし、高品質の硬化を実現するために、金属部品を表面、体積、温度にわたって均一または正確に加熱する必要性は、主婦や個人起業家によって常に認識されています。そして、ここでもインダクターストーブが役立ち、電力消費は家計に適しています。結局のところ、暖房エネルギーの主な部分は金属溶解の潜熱から来ています。また、電力、周波数、インダクタ内の部品の位置を変更することで、適切な場所を正確に加熱することができます (図を参照)。より高い。

最後に、特殊な形状のインダクタ（左図参照）を作成することで、硬化した部分を解放することができます。正しい場所に、端部の硬化を伴う浸炭の破壊について。次に、必要に応じて、曲げ、アイビーを使用します。残りは硬く、粘性があり、弾力性のあるままです。最後に離したところを再度加熱して固めることができます。

ストーブに行きましょう: 知っておくべきこと

電磁場 (EMF) は人体に影響を与え、電子レンジで肉を温めるように、少なくとも人体全体を温めます。したがって、設計者、職人、またはオペレーターとして誘導炉を扱う場合は、次の概念の本質を明確に理解する必要があります。

PES – 電磁場エネルギー束密度。放射線の周波数に関係なく、EMF が身体に及ぼす一般的な生理学的影響を決定します。同じ強度の EMF の PES は、放射周波数が増加するにつれて増加します。による衛生基準さまざまな国許容値 1平方あたり1～30mWのPES 一定（1 日あたり 1 時間以上）の曝露では体表から 3.5 m に達し、1 回の短時間（最大 20 分間）では 3 ～ 5 倍の曝露になります。

注記： 米国の許容消費電力は 1 平方メートルあたり 1000 mW (!) です。メートルの体。実際、アメリカ人は、生理学的影響の始まりは、人がすでに病気になったときの外的症状であると考えており、電磁波曝露の長期的な影響は完全に無視されています。

PES は、点放射線源からの距離に応じて距離の 2 乗で減少します。亜鉛メッキまたはファインメッシュ亜鉛メッキメッシュによる単層シールドは、PES を 30 ～ 50 分の 1 に削減します。軸に沿ったコイル付近では、PES は側面より 2 ～ 3 倍高くなります。

例を挙げて説明しましょう。効率 75% の 2 kW および 30 MHz のインダクタがあります。したがって、0.5kWまたは500Wが外に出ます。そこから1メートルの距離で（半径1メートルの球の面積は12.57平方メートルです）、1平方メートルあたり。 mは500/12.57 = 39.77 Wとなり、1人あたり約15 Wとなります。これはかなりの量です。インダクタは、炉の電源を入れる前に垂直に配置し、接地されたシールドキャップをかぶせて、離れたところからプロセスを監視し、完了したらすぐに炉の電源を切る必要があります。周波数 1 MHz では、PES は 900 分の 1 に低下し、シールドされたインダクタは特別な予防措置なしで動作できます。

マイクロ波 - 超高周波。無線エレクトロニクスでは、マイクロ波周波数はいわゆるものとみなされます。 Q バンドですが、マイクロ波生理学によれば、約 120 MHz から始まります。その理由は、細胞プラズマの電気誘導加熱と有機分子の共鳴現象です。マイクロ波は、特に標的を絞った生物学的影響を及ぼし、長期的な影響を及ぼします。健康や生殖能力を損なうには、30 分間 10 ～ 30 mW を受け取るだけで十分です。マイクロ波に対する個人の感受性は非常に多様です。彼と一緒に働くときは、定期的に特別な健康診断を受ける必要があります。

プロが言うように、マイクロ波放射を抑制することは非常に困難であり、スクリーンのわずかな亀裂や接地品質のわずかな違反によってマイクロ波放射が「吸い取られる」のです。効果的な戦い機器のマイクロ波放射は、高度な資格を持つ専門家による設計レベルでのみ可能です。

炉のコンポーネント

インダクタ

誘導炉の最も重要な部分は、その加熱コイルであるインダクターです。のために自家製ストーブ最大 3 kW の電力の場合、裸のインダクタで作られます。銅管直径 10 mm、または断面が少なくとも 10 平方メートルの裸銅バスバー。んん。内径インダクタ – 80 ～ 150 mm、巻き数 – 8 ～ 10。ターンは接触してはいけません、それらの間の距離は5〜7 mmです。また、インダクタのどの部分もシールドに触れないようにしてください。最小ギャップは 50 mm です。そのため、発電機にコイルのリード線を通すために、スクリーンに脱着の邪魔にならない窓を設ける必要があります。

インダクタ工業炉上記のインダクタは、水または不凍液で冷却されますが、最大 3 kW の電力で、最大 20 ～ 30 分間の動作時に強制冷却を必要としません。しかし、それ自体は非常に高温になり、銅のスケールは激減します。炉効率働く能力を失うまで。水冷インダクターを自分で作ることは不可能なので、時々変更する必要があります。強制空冷は使用できません。コイル近くのプラスチックまたは金属製のファンハウジングが EMF を「引き寄せ」、過熱し、炉の効率が低下します。

注記： 比較のために、150 kg の鋼溶解炉のインダクターは、銅管外径40mm、内径30mm。ターン数は7、コイル内径は400mm、高さも400mmです。ゼロモードで電源を投入するには、蒸留水による閉じた冷却回路の存在下で 15 ～ 20 kW が必要です。

発生器

炉の 2 番目の主要部分はオルタネーターです。少なくとも平均的なアマチュア無線家のレベルで無線エレクトロニクスの基本を知らなければ、誘導炉を作ろうとする価値はありません。操作も同様です。コンロがコンピュータ制御下にない場合は、回路を感じるだけでモードに設定できます。

発電機回路を選択するときは、ハードな電流スペクトルを与えるソリューションを可能な限り避ける必要があります。反例として、サイリスタスイッチを使用した非常に一般的な回路を示します。図を参照してください。より高い。著者が添付したオシログラムに基づいて専門家が利用できる計算によると、この方法で電力を供給されたインダクタからの 120 MHz を超える周波数での PES は 1 W/平方を超えます。設置場所から 2.5 m の距離で m。控えめに言っても、致命的なシンプルさ。

懐かしい好奇心として、古代の管発電機の図も示します (図を参照)。右側。これらは 50 年代にソビエトのアマチュア無線家によって作られたものです（図）。右側。モードに設定 - 可変静電容量 C のエアコンデンサを使用し、プレート間のギャップは少なくとも 3 mm。ゼロモードでのみ動作します。設定インジケーターはネオン電球 L です。回路の特徴は非常に柔らかい「ランプ」放射スペクトルであるため、この発電機は特別な予防措置なしで使用できます。しかし悲しいかな！ – 現在、それに対応するランプは見つかりません。インダクタの電力が約 500 W であるため、ネットワークからの電力消費は 2 kW 以上になります。

注記： 図に示されている 27.12 MHz の周波数は、電磁適合性の理由から最適ではありません。ソ連では、それは無料の（「ジャンク」）周波数であり、デバイスが誰にも干渉しない限り、運用に許可は必要ありませんでした。一般に、ジェネレーターはかなり広い範囲で調整できます。

次の図では、左側は単純な自励式発電機です。 L2 – インダクタ; L1 – フィードバックコイル、2 ターンエナメル線直径1.2〜1.5 mm。 L3 – ブランクまたは充電。インダクタ自身の静電容量がループ静電容量として使用されるため、この回路は調整を必要とせず、自動的にゼロモードモードに入ります。スペクトルは柔らかいですが、L1 の位相が間違っていると、トランジスタが瞬時に焼損してしまいます。コレクタ回路の DC 短絡によりアクティブモードになっていることがわかります。

また、トランジスタは交換するだけで焼損する可能性があります外気温または水晶の自己発熱 - モードを安定させるための手段が提供されていません。一般に、古い KT825 または類似のものがどこかにある場合は、この回路を使用して誘導加熱の実験を開始できます。トランジスタは少なくとも400平方メートルの面積を持つラジエーターに設置する必要があります。コンピュータまたは同様のファンからの風を見てください。電源電圧を 6 ～ 24 V の範囲で変更することにより、インダクタの容量を最大 0.3 kW まで調整できます。そのソースは少なくとも 25 A の電流を供給する必要があります。基本分圧器の抵抗器の電力損失は少なくとも5W。

図は次のとおりです。米。右側は、強力な電界効果トランジスタ (450 V Uk、少なくとも 25 A Ik) を使用した誘導負荷を備えたマルチバイブレータです。発振回路で静電容量を使用しているため、かなり柔らかいスペクトルが生成されますが、モード外であるため、焼き入れ/焼き戻しのために最大 1 kg までの部品を加熱するのに適しています。この回路の主な欠点は、ベース回路内のコンポーネント、強力なフィールドスイッチ、高速 (カットオフ周波数が少なくとも 200 kHz) の高電圧ダイオードが高価であることです。バイポーラ強力なトランジスタこの回路では動作せず、過熱して焼損します。ここのラジエーターは前のケースと同じですが、空気の流れは必要なくなりました。

次のスキームは、最大 1 kW の電力を備えたユニバーサルであるとすでに主張しています。これは、独立した励磁とブリッジ接続されたインダクタを備えたプッシュプル発電機です。モード 2 ～ 3 または表面加熱モードで作業できます。周波数は可変抵抗器 R2 によって調整され、周波数範囲はコンデンサ C1 と C2 によって 10 kHz から 10 MHz まで切り替えられます。最初の範囲 (10 ～ 30 kHz) では、コンデンサ C4 ～ C7 の静電容量を 6.8 μF に増やす必要があります。

ステージ間のトランスは、磁心の断面積が2平方メートルのフェライトリング上にあります。巻線 - 0.8 ～ 1.2 mm のエナメル線で作られたものを参照してください。トランジスタラジエーター - 400 平方メートルエアフロー付きの 4 つを参照してください。インダクタ内の電流はほぼ正弦波であるため、すべての動作周波数で放射スペクトルが柔らかくなります。追加措置 2日後の3日以降は1日30分までの労働であれば、保護は必要ありません。

ビデオ: 手作りの IH ヒーターの動作

誘導ボイラー

誘導温水ボイラー間違いなく、電気が他の種類の燃料よりも安い場合は、ボイラーを発熱体に置き換えるでしょう。しかし、それらの紛れもない利点により、文字通り専門家の髪の毛が逆立ってしまうような多くの自家製製品も生み出されています。

この設計を考えてみましょう。流水が流れるプロピレンパイプがインダクタで囲まれ、15 ～ 25 A HF 溶接インバータによって電力が供給されます。オプションとして、耐熱プラスチックで中空のドーナツ (トーラス) を作成し、水を通すこともできます。パイプに通してバスを加熱するためにそれを巻き付け、リング状に巻かれたインダクターを形成します。

EMF はそのエネルギーを井戸に伝達します。良好な導電率と異常に高い (80) 誘電率を持っています。電子レンジで食器に残った水分の飛沫が飛び出す様子を思い出してください。

しかし、まず、冬にアパートを完全に暖房するには、外部からの断熱に注意して、少なくとも20 kWの熱が必要です。 220 V で 25 A では、効率 100% でわずか 5.5 kW (料金表によればこの電気代はいくらですか?) しか供給されません。さて、ここがフィンランドだとしましょう。そこでは電気がガスより安いのです。しかし、住宅の消費制限は依然として10kWであり、超過した場合は値上げされた料金を支払わなければなりません。また、アパートの配線は20 kWに耐えられないため、変電所から別のフィーダーを引く必要があります。そのような作業にはどれくらいの費用がかかりますか? 電気技師がまだその地域を制圧するにはほど遠い場合は、許可するでしょう。

次に、熱交換器自体です。それは巨大な金属である必要があり、その場合は金属の誘導加熱のみが機能するか、誘電損失の低いプラスチックで作られている必要があります（ちなみに、プロピレンはこれらの1つではなく、高価なフッ素樹脂のみが適しています）。その場合は水が直接加熱されます。 EMFエネルギーを吸収します。しかし、いずれにせよ、インダクターは熱交換器の全体積を加熱し、その内面のみが熱を水に伝達することがわかります。

その結果、多大な労力と健康へのリスクを犠牲にして、洞窟火災と同等の効率を備えたボイラーを手に入れることができました。

誘導加熱ボイラー鉱工業生産まったく異なる方法で設計されました。シンプルですが、家庭では不可能です。図を参照してください。右側:

巨大な銅インダクタはネットワークに直接接続されています。
その EMF は、強磁性金属で作られた巨大な金属迷路熱交換器も加熱します。
ラビリンスは同時にインダクターを水から隔離します。

このようなボイラーは、発熱体を備えた従来のボイラーよりも数倍高価であり、プラスチックパイプへの設置にのみ適していますが、その代わりに多くの利点があります。

燃え尽きることはありません - 中に熱い電気コイルはありません。
大規模な迷路がインダクターを確実にシールドします。30 kW 誘導ボイラーのすぐ近くの PES はゼロです。
効率 – 99.5% 以上
絶対に安全: 高誘導コイルの固有時定数は 0.5 秒を超え、これは RCD または機械の応答時間の 10 ～ 30 倍です。ハウジング上のインダクタンスが破壊されるときの過渡プロセスからの「反動」によってさらに加速されます。
構造の「オークらしさ」により、故障自体が起こる可能性は非常に低いです。
別途接地する必要がありません。
落雷には無関心。巨大なコイルを燃やすことはできません。
ラビリンスの広い表面積により、最小限の温度勾配で効果的な熱交換が確保され、スケールの形成がほとんどなくなります。
優れた耐久性と使いやすさ: 誘導ボイラーは、水力磁気システム (HMS) および沈殿物フィルターとともに、少なくとも 30 年間メンテナンスなしで稼働します。

給湯用自家製ボイラーについて

ここの図。は、DHW システム用の低電力誘導ヒーターの図を示しています。貯蔵タンク。どれかに基づいています電源トランス 220 V の一次巻線で 0.5 ～ 1.5 kW で動作します。古い真空管カラーテレビのデュアル変圧器、つまり PL タイプの 2 ロッド磁気コア上の「棺」が非常に適しています。

このような巻線から二次巻線が取り外され、一次巻線が1つのロッドに巻き戻され、二次巻線の短絡（短絡）に近いモードで動作するようにその巻数が増加します。二次巻線自体は、別のロッドを囲む U 字型のパイプの曲がりの中の水です。プラスチックパイプまたは金属 - 工業用周波数では違いはありませんが、図に示すように、二次電流が水を通してのみ遮断されるように、金属は誘電体インサートを使用してシステムの残りの部分から絶縁する必要があります。

いずれにせよ、そのような給湯器は危険です。主電源電圧下の巻線に隣接して漏れが発生する可能性があります。そのようなリスクを冒す場合は、磁気回路に接地ボルト用の穴を開け、まず第一に、変圧器とタンクを少なくとも1.5平方メートルの鋼製バスバーでしっかりと接地する必要があります。 cm（平方ミリメートルではありません！）。

次に、二重絶縁ネットワークケーブルが接続された変圧器（タンクの直下に配置する必要があります）、接地線、給湯コイルを1つの「人形」に注ぎます。シリコーンシーリング材、水族館のフィルターポンプモーターのような。最後に、高速電子 RCD を介してユニット全体をネットワークに接続することを強くお勧めします。

ビデオ: 家庭用タイルをベースにした「誘導」ボイラー

キッチンのインダクター

IH コンロはキッチンで一般的になりました (図を参照)。動作原理によれば、これは同じ誘導ストーブであり、金属製の調理容器の底部のみが短絡した二次巻線として機能します。図を参照してください。右側は、無知な人がよく書くように、単なる強磁性体からのものではありません。アルミニウム製の調理器具は使われなくなりつつあります。医師らは遊離アルミニウムが発がん物質であることを証明しており、銅と錫は毒性のため長い間使用されてきませんでした。

家庭用電磁調理器はハイテク時代の産物ですが、そのアイデアは電磁調理器と同時に生まれました。溶解炉。まず、インダクタを調理から隔離するには、耐久性があり、耐性があり、衛生的で、EMF のない誘電体が必要でした。適切なガラスセラミック複合材料は比較的最近になって生産されるようになり、スラブの上部プレートがコストのかなりの部分を占めます。

そして、すべての調理器は異なり、その内容は変化します電気パラメータ、調理モードも異なります。専門家がノブを慎重に締め付けてこれを行うには、高性能のマイクロコントローラーが必要です。最後に、インダクタ内の電流は、衛生上の要件に従って純粋な正弦波である必要があり、その大きさと周波数は次のとおりである必要があります。複雑な方法で料理の完成度に応じて変わります。つまり、発電機は同じマイクロコントローラーによって制御される出力電流のデジタル生成を備えている必要があります。

キッチンの IH コンロを自分で作ることに意味はありません。電子部品小売価格では完成品よりもお金がかかります良いタイル。そして、これらの機器を制御するのは依然として非常に困難です。機器を持っている人なら誰でも、「シチュー」、「ロースト」などの文字が書かれたボタンやセンサーがいくつあるか知っています。この記事の著者は、「ネイビーボルシチ」と「プレタニエスープ」が別々にリストされているタイルを見ました。

ただし、電磁調理器には他の調理器に比べて多くの利点があります。

電子レンジや個人用保護具とは異なり、このタイルに自分で座っても、ほとんどゼロです。
最も複雑な料理を準備するためのプログラミングの可能性。
チョコレートを溶かし、魚や家禽の脂肪をレンダリングし、焦げる兆候をまったく示さずにキャラメルを準備します。
素早い加熱と調理容器内の熱のほぼ完全な集中による高い効率。

最後の点まで: 図を見てください。右側には、IHコンロとガスバーナーでの加熱調理のスケジュールが表示されます。集積化に詳しい人なら誰でも、インダクタは 15 ～ 20% 経済的であり、鋳鉄製の「パンケーキ」と比較する必要がないことをすぐに理解できるでしょう。電磁調理器でほとんどの料理を準備する場合のエネルギーコストはガス調理器のコストと同程度で、煮込みや濃いスープの調理ではさらに安くなります。インダクタは、すべての面で均一な加熱が必要なベーキング中のみガスよりもはるかに劣っています。

ビデオ: キッチンコンロのIHヒーターが故障した

ついに

したがって、お湯を沸かしたり既製品を調理したりするには、IH電気器具を購入する方が安くて簡単です。しかし、自宅の作業場に自家製の誘導るつぼ炉があっても問題はありません。いずれ入手可能になります。微妙な方法金属の溶解と熱処理。電子レンジを使用した PES について覚えておく必要があるのは、設計、製造、操作のルールに厳密に従うことだけです。

コンテンツ

今日、電力は消費者にとって決して安くはありませんが、そのような資源を利用する人々にとっては暖房器具人口の間で一定の人気を誇っています。電磁誘導の原理で動作するデバイスは非常に興味深いものです。この記事では、そのような装置がどのように機能するか、どこで使用されるか、そして自分の手で誘導ヒーターを作る方法について説明します。まず最初に、少し歴史を説明します。

ボルテックス誘導加熱装置

19世紀初頭、イギリスの科学者ファラデーは磁気を電気に変換することを目的とした実験を行いました。彼は、鉄製のコアに巻かれたワイヤからなる一次巻線でエネルギーの流れを得ることができました。こうして電磁誘導が発見されました。これは1831年に起こりました。

誘導原理で作動する強力な給湯器を使用した最初の製錬所は、前世紀の 30 年代にイギリスで開設されました。前世紀の 80 年代には、帰納法の原理がより積極的に使用されました。専門家がボルテックスヒーターを開発しました。工場の床やさまざまな生産施設を暖房しました。しばらくして、彼らは家庭用機器を生産し始めました。

インダクタの動作原理

ボルテックスヒーターはボイラーの加熱によく使用されます。そのパワーとシンプルなデザインにより、人々の間で大きな需要があります。それらの動作は、磁場エネルギーの冷却剤への伝達に基づいています。装置に供給される水はエネルギーを供給することで加熱されます。その後、加熱システムに供給されます。圧力を発生させるにはポンプが使用されます。水は循環し、要素を過熱から保護します。冷却液が振動するため、装置の壁にスケールが付着するのを防ぎます。

IHヒーターの内部を調べると、金属製の本体、絶縁体、コアが見つかります。このようなヒーターと工業用ヒーターの主な違いは、銅導体の巻線です。後者は、溶接された 2 本の鋼管の間に配置されます。

電磁誘導の原理

自家製の誘導ヒーターは軽量で効率が良く、寸法がコンパクトです。巻線を巻いたパイプを芯として使用します。 2 番目のパイプは加熱に必要です。発生電流磁場、水を加熱します。自家製の機器や一部の最新のヒーターはこの原理に基づいて動作します。

加熱装置装置

デバイスは次の要素で構成されます:

プラスチックチューブ。
ステンレスメッシュ。
鋼線。
銅線。
溶接インバーター。

このデバイスの主な利点の 1 つは、シンプルなデザイン。 IHヒーターの回路図はこんな感じです。丸いハウジングにはコイル、つまりインダクターが含まれています。後者の内部には、端に 2 本のパイプが付いた鋼管のセクションがあります。デバイスを暖房システムに接続するために必要です。接続するとパイプ内に水が流れます。パイプが熱くなります。冷却水は接触により発熱します。

誘導加熱装置の設計図

その他のタイプのデバイスの場合、コイルは次のように取り付けられます。電気ネットワークただし、別の接続図があります。コイルに供給される電流の発振周波数を高めるコンバーターによって区別されます。このコンバータはインバータと呼ばれ、3 つのモジュールで構成されます。

整流器。
トランジスタ2個を搭載したインバーター。
トランジスタ制御回路。

デバイス内で発生するプロセスは、変圧器の動作に似ています。違いは、短絡されて一次巻線の内側に配置されている二次巻線にあります。もう1つの違いは、変圧器の場合、発熱は副作用であるため、それを回避しようとすることです。

興味深い事実：IHストーブのメンテナンスは、ガスボイラーやボイラーを使用する場合よりもはるかに安価です。この装置は、事実上故障しない最小限の部品で構成されています。ヒーターに壊れるものはありません。水は通常のチューブによって加熱されますが、同じ発熱体とは異なり、焼き切れたり劣化したりすることはありません。

適用範囲

今日、誘導加熱の応用は非常に頻繁に使用されています。 主な用途:

金属の精錬、新しい合金の生産。
金属線の製造。
ジュエリー作り。
暖房ボイラーの生産。
車両用スペアパーツの熱処理。
医療産業（器具、医療機器の消毒）。
機械工学、カーサービス暖房。
工業用オーブン。

短所と利点

考えてみましょうポジティブな特徴誘導装置の利点:

加熱はどのような環境でも行われます。
超高純度合金の製造の可能性。
電流を伝導するあらゆる材料を急速に加熱および溶解します。
デバイスの要素は外部に取り付けられており、インサートはありません。これにより、漏れがないことが保証されます。
IH給湯器は環境を汚染しません。
暖房が必要なときに便利ある地域表面。
冷却剤とヒーターの表面の接触面積は、管状電気ヒーターを備えたデバイスよりも何倍も大きくなります。このため、環境は急速に加熱されます。
装置のコンパクトな寸法。
この装置は、希望の動作モードに簡単に設定でき、調整も簡単です。
任意の形状のデバイスの製作（単独も含む）が可能です。これにより、局所的な加熱が防止され、均一な熱分布が促進されます。

簡易誘導加熱ヒーター

このタイプのフロースルーヒーターには、他の原理で動作する装置と比較した場合、実質的に欠点はありません。唯一の操作上の問題は、インダクタをワークピースに適合させる必要があることです。そうしないと、加熱が不十分になり、電力が低下します。

DIYプロセス

この作業には次のツールが役立ちます。

溶接インバータ;
溶接では 15 アンペアから電流が発生します。

コア本体に巻かれた銅線も必要です。デバイスはインダクタとして機能します。ワイヤ接点はインバータの端子にねじれないように接続されています。コアを組み立てるのに必要な材料は、必要な長さでなければなりません。平均して、巻き数は50、線径は3ミリメートルです。

巻線用の異なる直径の銅線

さて、核心に移りましょう。その役割はポリエチレン製のポリマーパイプになります。このタイプのプラスチックはかなりの高温に耐えることができます。コアの直径は 50 ミリメートル、壁の厚さは少なくとも 3 mm です。この物銅線を巻いてインダクタを形成するゲージとして使用されます。シンプルな誘導給湯器は、ほとんど誰でも組み立てることができます。

ビデオでは、加熱用の水の誘導加熱を独立して組織する方法を示します。

最初のオプション

ワイヤーを 50 mm のセクションに切断し、プラスチックチューブに充填します。パイプからこぼれるのを防ぐために、端を密閉する必要があります金網。パイプからのアダプターは、ヒーターが接続されている場所の端に配置されます。

巻線は銅線を使用して本体に巻かれます。この目的のためには、約 17 メートルのワイヤーが必要です。90 回転する必要があり、パイプの直径は 60 ミリメートルです。 3.14×60×90=17メートル。

知っておくことが重要です！装置の動作を確認するときは、装置内に水（冷却水）が入っているかどうかをよく確認してください。そうしないと、デバイス本体がすぐに溶けてしまいます。

パイプがパイプラインに衝突します。ヒーターはインバーターに接続されています。残っているのは、デバイスに水を入れて電源を入れるだけです。すべて準備完了です！

2 番目のオプション

このオプションは非常に簡単です。パイプの垂直部分には、メートルサイズのストレートセクションが選択されます。サンドペーパーを使用してペイントを完全に取り除く必要があります。次に、パイプのこのセクションは 3 層の電気ファブリックで覆われます。誘導コイルには銅線が巻かれています。接続システム全体は十分に絶縁されています。これで溶接インバーターを接続でき、組み立てプロセスは完全に完了しました。

誘導コイル銅線を巻いたもの

自分の手で給湯器を作り始める前に、工場製品の特性を理解し、その図面を研究することをお勧めします。これは、自作機器の初期データを理解し、起こり得るエラーを回避するのに役立ちます。

3 番目のオプション

ヒーターをさらにこうするには複雑な方法で、溶接を使用する必要があります。動作するには、やはり三相変圧器が必要です。ヒーターとコアとして機能する 2 本のパイプを互いに溶接する必要があります。巻線はインダクタの本体にねじ止めされています。これにより、デバイスのパフォーマンスが向上し、コンパクトなサイズになり、家庭での使用に非常に便利です。

インダクタ本体の巻線

給水と排水を行うために、2本のパイプが誘導ユニットの本体に溶接されています。熱を逃がさず、電流の漏れを防ぐために、絶縁を行う必要があります。上記の問題を解決し、ボイラー運転時の騒音を完全に除去します。

安全上の注意事項を常に遵守する必要があります。特に自分たちで何かを作るとき。ここでは、強制循環システムにヒーターが使用されています。熱エネルギーは非常に急速に発生し、冷却水が過熱する可能性があります。

安全弁も忘れずに。ヒーターに取り付けてあります。という場合には、円形ポンプ動作を停止すると、冷却液が完全に過熱します。バルブが事前に取り付けられていない場合、システムが破損する可能性があります。後者には、予防措置としてサーモスタットを装備する必要があります。ヒーターが金属ケースに囲まれている場合は、接地する必要があります。