Владельцы кухонных индукционных плит легко назовут их достоинства. Такой плите не требуется время на разогрев конфорки, поскольку энергия выделяется прямо в толще посуды. КПД такой плиты около 90% (в отличие от60 — 70% у электрических плит с резистивными нагревательными элементами и30 — 60% у газовых плит) благодаря отсутствию утечки мимо посуды потоков тепла от раскаленных нагревательных элементов или газов. Конфорки не включатся, если не обнаружат на своей поверхности посуду с магнитным дном, а мощность практически не зависит от напряжения сети.
При этом далеко не каждый знает, как такая плита работает, а тем более ее историю. История между тем довольно давняя.
Впервые вихревые токи в 1824 году обнаружил французский ученый Д. Араго в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счет вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, объяснил несколько лет спустя Майкл Фарадей, опираясь на открытый им закон электромагнитной индукции: вращающееся магнитное поле наводит в медном диске вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитной стрелкой.
Позже вихревые токи подробно исследовал французский физик Фуко. Фуко также открыл явление нагревания вихревыми токами металлических тел, вращаемых в магнитном поле.
После этого индукционный нагрев — нагрев тел в электромагнитном поле за счет теплового действия вихревых электрических токов, протекающего по нагреваемому телу и возбуждаемого в нем благодаря явлению электромагнитной индукции, — стали использовать в индукционных тигельных печах. 19 октября 1909 года, например, получил патент на индукционную печь российский физик Александр Николаевич Лодыгин.
Со временем, как это бывает почти всегда, изобретение добралось и до бытовых устройств.Современная индукционная плита устроена довольно сложно, но сделать демонстрационный образец вы можете сами.
Из приведенной схемы индукционного нагревателя видно, насколько все просто. Несколько основных компонентов — это все, что нужно для создания работающего устройства. Сопротивления R1 и R2 — это стандартные резисторы на 240 Ом и мощностью не менее 1 Вт. Диоды D1 и D2 используются для разрядки полевых МОП-транзисторов, на которых собран генератор, работающий на частоте около 200 кГц. Они должны иметь низкое падение прямого напряжения и выдерживать напряжения в резонансной цепи (до 70 В), поэтому рекомендуется использовать диоды Шоттки, например, 1N5819.
Транзисторы T1 и T2 — это мощные полевые МОП- транзисторы на напряжение 100 В и ток 35 A типа STP30NF10
Их нужно установить на радиаторах для охлаждения. Но если вы будете включать генератор на короткое время, без радиаторов можно обойтись.
Дроссель L2 должен иметь индуктивность не менее 2 мГн и выдерживать ток питания схемы (в рабочем режиме она потребляет около 5 А). Так что лучше выполнить его из сравнительно толстого провода, например, намотав провод толщиной около 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но тогда вам понадобится много витков, чтобы получить ту же индуктивность, что и с ферритовым сердечником.Для монтажа схемы делать печатную плату не обязательно, поскольку она содержит мало элементов.Конденсатор С1 и катушка индуктивности L1 должны выдерживать большие токи и температуры. Подойдет полипропиленовый конденсатор любой марки емкостью 330 нФ.
Катушку лучше сделать из толстой медной проволоки или трубки, чтобы пропускать сравнительно большие токи. Используемая в схеме комбинация катушки и конденсатора резонировала, как сказано, на частоте около 200 кГц. Располагать конденсаторы лучше поближе к катушке.Саму индукционную катушку, если будете делать из медной или латунной трубки диаметром 2 мм, изготовьте из двух частей, а потом спаяйте их друг с другом.
Блок питания должен быть рассчитан на 30 В при выходном токе 10 А.
На фото видно, что конец стержня раскалился докрасна. На это потребовалось всего около 5 секунд.