Ювелирное обозрение

Индукционная плита отличается от обычной тем, что разогревает металлическую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем. При работе с такой плиткой используют посуду, изготовленную из материала, который бы эффективно поглощал энергию вихревых полей. Например обыкновенная сталь, поэтому посуду для индукционных печей можно проверять магнитом. Но не бойтесь ошибиться в выборе материала — современные индукционные плиты автоматически распознают пригодную посуду и только в этом случае включают генератор.

При этом никакого физического нагрева поверхности не происходит. Можно положить на плиту бумагу — она незагорится, или прикоснуться ладонью и не обжечься. В отличии от микроволновки, нагревающей сам продукт изнутри (жидкость, находящуюся в пище), индукционная плита греет только металл и металлическую посуду, которая, в свою очередь, передаёт тепло еде (что-то похожее на обычную электроплиту).

Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке.

1 — посуда,
2 — стеклокерамическая поверхность,
3 — изоляция,
4 — индукционная катушка,
5 — преобразователь частоты,
6 — блок управления.

Под стеклокерамической поверхностью плиты индукционная катушка, по которой протекает электрический ток с частотой около 50 кГц. В днище посуды наводятся токи индукции, которые нагревают её, а заодно и помещенные в посуду продукты. В такой плите нагрев происходит быстрее, чем на газовой или на электрической плите — примерно в полтора раза.

Принципиальная схема индукционной плиты довольно сложная, и может существенно отличаться для различных моделей. Особенно блок электронного управления. Хотя основа — генератор, драйвер на транзисторах средней мощности и выходной биполярный транзистор с изолированным затвором, типа IGBT H20R1202 (IRGP 20B120), который управляет катушкой индуктора, одинакова у всех плит. Несколько электросхем показаны ниже — клик для увеличения.

Самый сложный элемент индукционной плитки — электронный блок управления . Он не просто включает или регулирует мощность генератора, а делает это по специальной программе — вначале на пару минут выведет плиту на максимальную мощность, а когда вода закипит, убавит мощность до заданного уровня. А ещё продвинутые модели имеют инфракрасные сенсоры, контролирующие процесс приготовления пищи. Они следят за температурой сковороды или кастрюли и снижают мощность нагрева по достижении заданной вами температуры. Жарка под термоконтролем исключает возможность воспламенения жира и повреждения сковороды вследствие перегрева. После снятия посуды — плита автоматически отключается.

В настоящее время промышленность выпускает как отдельные небольшие индукционные одноконфорочные плитки, так и большие стационарные, встраиваемые четырёхместные поверхности. Стоимость такой плиты несколько выше, чем обычной, но купив индукционную плиту вы существенно сэкономите на электроэнергии — до 50%, по отзывам людей. А также уменьшаете вероятность порчи посуды и продуктов.

Индукционные нагреватели работают по принципу “получение тока из магнетизма”. В специальной катушке генерируется переменное магнитное поле высокой мощности, которое порождает вихревые электрические токи в замкнутом проводнике.

Замкнутым проводником в индукционных плитах является металлическая посуда, которая разогревается вихревыми электрическими токами. В общем, принцип работы таких приборов не сложен, и при наличии небольших познаний в физике и электрике, собрать индукционный нагреватель своими руками не составит большого труда.

Самостоятельно могут быть изготовлены следующие приборы:

1. Приборы для нагрева теплоносителя в котле отопления.
2. Мини-печи для плавки металлов.
3. Плиты для приготовления пищи.

Кроме этого большая сложность при конструировании плиты заключается в подборе материала для основания варочной поверхности, которое должно удовлетворять следующим требованиям:

1. Идеально проводить электромагнитное излучение.
2. Не являться токопроводящим материалом.
3. Выдерживать высокую температурную нагрузку.

В бытовых варочных индукционных поверхностях используется дорогая керамика, при изготовлении в домашних условиях индукционной плиты, найти достойную альтернативу такому материалу – довольно сложно. Поэтому, для начала следует сконструировать что-нибудь попроще, например, индукционную печь для закалки металлов.

Инструкция по изготовлению

Чертежи

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

• паяльник;
• припой;
• текстолитовая плата.
• мини-дрель.
• радиоэлементы.
• термопаста.
• химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

1. Для изготовления катушки, которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
4. При работе такого индукционного прибора, полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
5. Диоды, которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В. Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Нюансы

1. При проведении опытов по нагреву и закалке металлов, внутри индукционной спирали температура может быть значительна и составляет 100 градусов Цельсия. Этот теплонагревательный эффект можно использовать для нагрева воды для бытовых нужд или для отопления дома.
2. Схема нагревателя рассмотренного выше (рисунок 3), при максимальной нагрузке способна обеспечить излучение магнитной энергии внутри катушки равное 500 Вт. Такой мощности недостаточно для нагрева большого объёма воды, а сооружение индукционной катушки высокой мощности потребует изготовление схемы, в которой необходимо будет использовать очень дорогие радиоэлементы.
3. Бюджетным решением организации индукционного нагрева жидкости, является использование нескольких устройств описанных выше, расположенных последовательно. При этом, спирали должны находиться на одной линии и не иметь общего металлического проводника.
4. В качестве теплообменникаиспользуется труба из нержавеющей стали диаметром 20 мм. На трубу «нанизываются» несколько индукционных спиралей, таким образом, чтобы теплообменник оказался в середине спирали и не соприкасался с её витками. При одновременном включении 4 таких устройств, мощность нагрева будет составлять порядка 2 Квт, что уже достаточно для проточного нагрева жидкости при небольшой циркуляции воды, до значений позволяющих использовать данную конструкцию в снабжении тёплой водой небольшого дома.
5. Если соединить такой нагревательный элемент с хорошо изолированным баком, который будет расположен выше нагревателя, то в результате получится бойлерная система, в которой нагрев жидкости будет осуществляться внутри нержавеющей трубы, нагретая вода будет подниматься вверх, а её место будет занимать более холодная жидкость.
6. Если площадь дома значительна, то количество индукционных спиралей может быть увеличено до 10 штук.
7. Мощность такого котла можно легко регулировать путём отключения или включения спиралей. Чем больше одновременно включённых секций, тем больше будет мощность работающего таким образом отопительного устройства.
8. Для питания такого модуля понадобится мощный блок питания. Если есть в наличии инверторный сварочный аппарат постоянного тока, то из него можно изготовить преобразователь напряжения необходимой мощности.
9. Благодаря тому, что система работает на постоянном электрическом токе, который не превышает 40 В, эксплуатация такого устройства относительно безопасна, главное обеспечить в схеме питания генератора блок предохранителей, которые в случае короткого замыкания обесточат систему, там самым исключив возможность возникновения пожара.
10. Можно таким образом организовать “бесплатное” отопление дома, при условии установки для питания индукционных устройств аккумуляторных батарей, зарядка которых будет осуществляться за счёт энергии солнца и ветра.
11. Аккумуляторы следует объединить в секции по 2 шт., подключённые последовательно. В результате, напряжение питания при таком подключении будет не менее 24 В., что обеспечит работу котла на высокой мощности. Кроме этого, последовательное подключение позволит снизить силу тока в цепи и увеличить срок эксплуатации аккумуляторов.

Блиц-советы

1. Эксплуатация самодельных устройств индукционного нагрева, не всегда позволяет исключить распространение вредного для человека электромагнитного излучения, поэтому индукционный котёл следует устанавливать в нежилом помещении и экранировать оцинкованной сталью.
2. Обязательно при работе с электричествомследует соблюдать правила техники безопасности, особенно это касается сетей переменного тока напряжением 220 В.
3. В качестве экспериментаможно изготовить варочную поверхность для приготовления пищи по схеме указанной в статье, но эксплуатировать данный прибор постоянно не рекомендуется по причине несовершенства самостоятельного изготовления экранирования данного устройства, из-за этого возможно воздействие на организм человека вредного электромагнитного излучения, способного негативно сказаться на здоровье.

Индукционная плита способна осуществлять разогрев металлической посуды посредством индуцированных вихревых токов от высокочастотного магнитного поля.

Стандартная схема индукционной плиты, как правило, представлена индукционной катушкой и частотным преобразователем, а также электронным блоком для управления, оснащенным температурными датчиками.

Введение

Особенностью таких плит является способность выполнять нагрев только донной части кухонной посуды.

В обычных электрических плитах изначально происходит разогрев включенной конфорки.

Прежде чем остановить свой выбор на таком оборудовании, важно ознакомиться с преимуществами эксплуатации, а также принять во внимание некоторые конструктивные недостатки индукционной плиты.

Основные достоинства представлены:

• более быстрым процессом нагревания и готовки, которые занимают в несколько раз меньше времени, чем при эксплуатации традиционной электрической плиты;
• отсутствием подгорания пищи, которая может попасть на варочную панель в процессе готовки, что обусловлено низкой температурой конфорки;
• снижением потребляемой электрической энергии благодаря очень быстрому нагреву используемой кухонной посуды;
• удобством использования за счёт наличия возможности регулировать режим готовки на разных плитах.

К преимуществам также можно отнести безопасность эксплуатации, что особенно важно для семей с маленькими детьми, пенсионерами или людьми с ограниченными возможностями.

Индукционная плита на кухне

Недостатки эксплуатации в таком современном оборудовании также присутствуют и, несмотря на то, что они минимальны, их следует учитывать при выборе модели:

• включение индукционного оборудования на полную мощность способно создавать повышенную нагрузка на электросеть;
• для приготовления пищи на таком типе плиты должна использоваться только специальная кухонная посуда, имеющая ферромагнитную донную часть;
• для некоторых моделей характерно наличие единого высокочастотного генератора, что неблагоприятно сказывается на уровне мощности при одновременном включении всех конфорок;
• варочная поверхность отличается хрупкостью, поэтому в процессе всего периода эксплуатации необходимо соблюдать определенную осторожность.

Как показывает практика, эксплуатация моделей, относящихся к ценовой категории эконом-класс, часто сопровождается раздражающим шумом и своеобразным гудением.

Схема индукционной плиты

В соответствии со схемой нагрева, электрический ток, который поступает из электросети на катушку, претерпевает преобразование в магнитное поле, генерирующее вихревые потоки.

В результате взаимодействия ферромагнитного дна с индукционным током образуется контур, а возникающая тепловая энергия производит прогрев используемой кухонной посуды и ее содержимого.

Стеклокерамическая поверхность плиты покрывает индукционную катушку с протекающим электрическим током частотой в 50кГц. Стандартная схема оборудования относительно сложная, и может иметь весьма существенные отличия в зависимости от модели. Основа представлена генератором, драйвером на транзисторах средней силы мощности и выходным биполярным транзистором, имеющим изолированный затвор и управляющим индукторной катушкой.

Схема работы индукционной плиты отражается на правилах обслуживания и особенностях эксплуатации такого оборудования, а также должна в обязательном порядке учитываться при выборе кухонной посуды, которая должна быть изготовлена из особенных материалов с ферромагнитными свойствами.

Электрическая схема индукционной плиты

Наиболее сложным конструктивным элементом является электронный блок для управления, посредством которого не только включается, но и регулируется уровень мощности генератора. Для современных моделей характерно наличие инфракрасного сенсорного устройства, эффективно контролирующего процесс готовки. После того, как кухонная посуда будет снята с варочной поверхности, происходит автоматическое отключение плиты.

Изготовление своими руками

Силовая схема стандартной индукционной плиты может существенно варьироваться в зависимости от конструктивных особенностей модификации, но чаще всего представлена:

• ферритовым тором, который надет на сетевой провод и подавляет синфазные помехи;
• стандартным предохранителем;
• конденсатором, фильтрующим возникающие в процессе эксплуатации импульсные помехи;
• резистором, срабатывающим после выключения сетевого питания;
• выпрямителем, рассчитанным на показатели мощности и эффективно защищающим устройство от перенапряжения;
• проводным шунтом;
• фильтрующей системой на импульсные помехи;
• конденсатором, позволяющим вернуть энергию с колебательно-индукторного контура на промежуточную часть с постоянными показателями тока;
• резонансным конденсатором, обеспечивающим непрерывный ток после запора транзистора;
• индукционным устройством, которое ориентировано на передачу тепла с поверхности на донную часть используемой кухонной посуды;
• транзистором, преобразующим постоянный ток в переменные показатели;
• резистором на фиксацию транзистора после отключения;
• резистором на подавление высокочастотных показателей тока;
• выпрямителем на напряжение в электрической сети;
• контролером тока, предупреждающим возможное возникновение перегрузки;
• контролером напряжения на коллекторе.

В бюджетных моделях присутствуют только основные конструктивные элементы, что отражается на функциональных возможностях такого устройства.

Самостоятельное изготовление простой индукционной плиты предполагает строгое соблюдение всех норм, что сделает эксплуатацию такого прибора полностью безопасной. Значительная сложность в процессе конструирования плиты возникает на стадии подбора качественного материала для создания основания варочной поверхности.

Индукционная плита своими руками – схема

Такой материал обязательно должен отличатся возможностью правильно проводить электромагнитное излучение, не проводить ток и выдерживать высокотемпературный режим.

Бытовое варочное оборудование заводского изготовления, к числу которого относятся и все современные индукционные плиты, выполнено с применением достаточно дорогостоящей керамики.

Именно по этой причине самостоятельное изготовление варочной индукционной плиты в домашних условиях сопряжено с определенными проблемами выбора достойной альтернативы керамической поверхности.

Тепловая пушка хороша тем, что быстро распределяет тепло. Тепловая пушка своими руками изготавливается довольно просто.

О том, как рассчитать теплопотери дома, вы узнаете из этой информации.

Рекомендации по изготовлению пеллетной горелки своими руками вы найдете здесь.

Заключение

Современные бытовые индукционные варочные панели имеют, как правило, стандартную схему, в соответствии с которой установленные магнитные катушки в процессе соприкосновения с ферромагнитным дном кухонной посуды осуществляют стабильный нагрев приготавливаемой пищи.

Управление такого бытового оборудования может осуществляться посредством механических переключателей и сенсорных кнопок, что делает эксплуатацию индукционной плиты очень удобной.

Котел отопления владелец частного дома может выбрать на свой вкус – газовый, электрический, твердотопливный. Индукционные котлы отопления пока не так популярны, но имеют свои преимущества.

Рекомендации по изготовлению теплогенератора своими руками вы можете почитать тут.

Видео на тему