Индукционная печь своими руками (принцип работы)
Индукционные печи появились достаточно давно, и уже в конце 19 века начали использоваться в промышленности. Однако чрезвычайно сложные (для развития физики того времени) принципы работы, основанные на всестороннем понимании явления электромагнитной индукции и необходимости применения современной электроники, не позволили индукционным печам стать предметом массового потребления. А уж в качестве бытового прибора, используемого для обогрева или приготовления пищи, они не годились вовсе.
Ныне ситуация кардинально изменилась – и, получив возможность купить достаточно мощный генератор переменного тока и качественный индуктор, самодельная индукционная печь своими руками превратилась из нереализуемой мечты в реальность. Тем не менее, следует понимать, что при малейших нарушениях технологии процесса изготовления такая печь может стать не просто бесполезной, но и опасной.
Эффективность, принцип работы и виды
Индукционная печь, принцип работы которой по существу представляет собой индуцирование переменного магнитного поля в короткозамкнутом контуре, потенциально является самой эффективной среди всех видов печей по КПД. Однако в силу многоступенчатости преобразования энергии и необходимости создания идеального экранирования внешнего (по отношению к индукционному контуру) пространства, самостоятельное и недорогое изготовление печи большой мощности практически невозможно.
На практике принцип действия любой индукционной печи следующий:
- в витки колебательного индукционного контура (представляющего собой катушку из ферромагнетика с небольшим – от 7 до 10 – количеством витков) подается переменный ток от генератора;
- в окружающем индуктор пространстве генерируется магнитное поле с напряженностью, вычисляемой по уравнениям Максвелла;
- при помещении в центр цельного сердечника достаточной массы в нем возникают вихревые токи Фуко;
- в соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия тока преобразуется в тепловую, нагревая центральную заготовку-сердечник.
Схема индукционной печи
Таким образом, если целью является собираемая индукционная печь своими руками, схема ее должна включать:
Индуктор
Мощность самодельной печи не должна превышать 3 кВт (в противном случае без принудительного охлаждения и качественного экранирования СВЧ-излучения можно безвозвратно погубить здоровье). Поэтому на роль индуктора понадобится медная трубка диаметром в 1 см, внутренним диаметром спирали в 8-15 см, числом витков от 7 до 10 и расстоянием между ними в 6 мм. Также необходим защитный кожух, отстоящий от индуктора не менее, чем на 5 см – для чего в месте выхода трубки к генератору необходимо предусмотреть наличие отверстия.
Генератор
Без уровня знаний хотя бы среднего радиотехника самостоятельная сборка и дальнейшая эксплуатация самодельного генератора настоятельно не рекомендуется – без компьютерного управления над жесткими токовыми спектрами такой генератор попросту окажется опасным. Для исключения же жесткого спектра из схемы потребуется введение в нее дорогих высоковольтных диодов, мощных полевиков (с частотой более 200 кГц) и не менее дорогих транзисторов (обычные биполярные высокой мощности не подойдут, поскольку просто сгорят).
Достоинства индукционной печи
В связи с вышесказанным, индукционная печь своими руками для сборки индукционного водогрейного котла или кухонной индукционной плиты, конечно, возможна. Но без достаточно серьезных знаний в электронике и электротехнике – потенциально опасна.
В то же время промышленные варианты таких котлов ГВС и индукционных плит имеют огромное будущее и целый спектр преимуществ. Так,
Индукционный котел:
- не может сгореть;
- гарантированно имеет не просто малое, а нулевое излучение за пределами экранирующего корпуса;
- КПД приближается к 100%;
- не требует заземлений;
- способен выдержать даже удар молнии без сжигания контура;
- невероятно долговечен (30-35 лет – минимальный срок работы даже без обслуживания).
Индукционная плита:
- на 20-25% экономнее любой другой конструкции;
- позволяет без пригорания поверхности и плиты, и посуды растапливать карамель, рыбий жир, шоколад и т.д.;
- программируется на приготовление практически любого сложного блюда;
- благодаря применению современных стеклокерамических композитов – абсолютно безопасны по уровню внешнего магнитного потока (чего нельзя сказать даже о лучших микроволновках).
