Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Китайские индукционные нагреватели: цены от 670 рублей, отзывы, производители, поиск и каталог моделей – интернет-магазин ВсеИнструменты.ру

Содержание

индукционного нагрева машина Хайдарабад

Индукционные нагреватели | SKF | SKF

Для нагрева отличных от подшипников деталей SKF рекомендует использовать нагреватель серии TIH L MB Информацию о выборе индукционного нагревателя для конкретных областей применения можно получить в технической

Get Price

индукционного нагрева машины Alibaba

Купить Индукционного Нагрева Машины оптом из Китая Товары напрямую с заводапроизводителя на Alibaba О продукте и поставщиках: Alibaba предлагает индукционного нагрева машины, 34161 видов

Get Price

индукционного нагрева машины для ковка Alibaba

О продукте и поставщиках: Откройте для себя мощную коллекцию прочных и эффективных индукционного нагрева машины для ковка на сайте Alibaba, посвященном конкретным промышленным задачам прессования или ковки металла

Get Price

индукционного нагрева машины 3kw

Купить Индукционного Нагрева Машины 3kw оптом из Китая Товары напрямую с заводапроизводителя на Alibaba Alibaba

Get Price

Индукционной термообработки процесса

 · Индукционного нагрева машины ограниченной Новости Приложения Индукции Отопление машина Индукции Отопление машина Технология Скачать Обратная связь О нас Home Технология

Get Price

Нагревательные индукционные установки | ПЕТРА

Установки индукционного нагрева ТВЧ ПЕТРА0501 используются во многих отраслях

Get Price

Китайские индукционного нагрева машина для

получить доступ к индукционного нагрева машина для подшипников производителям и индукционного нагрева машина для подшипников поставщикам из Китая эффективно на ruMadeinChina Всего 116 производителей и поставщиков

Get Price

25квт индукционного нагрева машины

Купить 25квт Индукционного Нагрева Машины оптом из Китая Товары напрямую с заводапроизводителя на Alibaba О продукте и поставщиках: Alibaba предлагает 25квт индукционного нагрева машины, 2196 видов

Get Price

Китай Машина Индукционного Нагрева

Китайские товары включают Машина Индукционного Нагрева, Индукционный Нагреватель, Сварочный Аппарат и так далее, сделано в Китае Nanan Shuitou Town Zhongda HF Welder Factory Китайский производитель / поставщик на ruMadeinChina

Get Price

Китай Машина Индукционного Нагрева

Китайские товары включают Машина Индукционного Нагрева, Индукционный Нагреватель, Печь и так далее, сделано в Китае Dongguan Jinlai Electromechanical Device Co, Ltd Китайский производитель / поставщик на ruMadeinChina

Get Price

Индукционные нагреватели | SKF | SKF

Для нагрева отличных от подшипников деталей SKF рекомендует использовать нагреватель серии TIH L MB Информацию о выборе индукционного нагревателя для конкретных областей применения можно получить в технической

Get Price

25квт индукционного нагрева машины

Купить 25квт Индукционного Нагрева Машины оптом из Китая Товары напрямую с заводапроизводителя на Alibaba О продукте и поставщиках: Alibaba предлагает 25квт индукционного нагрева машины, 2196 видов

Get Price

Нагревательные индукционные установки | ПЕТРА

Установки индукционного нагрева ТВЧ ПЕТРА0501 используются во многих отраслях

Get Price

Индукционный нагрев — принципы и технологии

Частота индукционного нагрева Нагрев заготовок производится токами высокой частоты и начинается с частоты 50 Гц Для подбора индукционного нагревателя, необходимо знать частоты индукционного нагрева

Get Price

Индукционный нагрев в России Сравнить цены

Индукционный нагрев Продажа, поиск, поставщики и магазины, цены в России 3000W AC220V250V в DC 48V 62A ZVS Импульсный источник питания R483000e3 для индукционного нагрева Нагреватель 1TopShop

Get Price

УИН 708 15 001

 · УСТАНОВКА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАКЛЕПОК ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МОНТАЖНЫХ РАБОТ

Get Price

Индукционный нагрев в Москве Сравнить цены

В наличии Змеевик индукционного нагрева Индукционный нагрев Медь Трубка Закаленная 6 мм безкратная нагревательная Доставка из г Москва 80% из 72 9 8 491,50 руб 9 990 руб В наличии 2500W 50A ZVS

Get Price

Индукционный нагрев в Красноярске Купить

Змеевик индукционного нагрева Индукционный нагрев Медь Трубка Закаленная 6 мм безкратная нагревательная Доставка из г Москва 87% из 65 за год В наличии 636

Get Price

1000W 50A ZVS индукционного нагрева машины

1000W 50A ZVS индукционного нагрева машины Модуль питания Напряжение питания DC12V40V После покупки: Обратитесь в службу поддержки клиентов за статусом заказа и другими вопросами послепродажного обслуживания

Get Price

Индукционный нагрев в Украине Сравнить цены

Индукционный нагрев Продажа, поиск, поставщики и магазины, цены в Украине 2000W ZVS Модуль индукционного нагрева Плата Flyback Driver Нагреватель Хорошее тепловыделение с катушкой Насос Адаптер питания Набор 1TopShop

Get Price

Индукционные нагреватели | SKF | SKF

Для нагрева отличных от подшипников деталей SKF рекомендует использовать нагреватель серии TIH L MB Информацию о выборе индукционного нагревателя для конкретных областей применения можно получить в технической

Get Price

Нагревательные индукционные установки | ПЕТРА

Установки индукционного нагрева ТВЧ ПЕТРА0501 используются во многих отраслях

Get Price

Индукционный нагрев — принципы и технологии

Частота индукционного нагрева Нагрев заготовок производится токами высокой частоты и начинается с частоты 50 Гц Для подбора индукционного нагревателя, необходимо знать частоты индукционного нагрева

Get Price

Индукционный нагрев в России Сравнить цены

Индукционный нагрев Продажа, поиск, поставщики и магазины, цены в России 3000W AC220V250V в DC 48V 62A ZVS Импульсный источник питания R483000e3 для индукционного нагрева Нагреватель 1TopShop

Get Price

Индукционный нагрев в Москве Сравнить цены

В наличии Змеевик индукционного нагрева Индукционный нагрев Медь Трубка Закаленная 6 мм безкратная нагревательная Доставка из г Москва 80% из 72 9 8 491,50 руб 9 990 руб В наличии 2500W 50A ZVS

Get Price

Индукционный нагрев в Челябинске Купить

2500 Вт 50A ZVS Модуль индукционного нагрева Высокочастотная нагревательная машина расплавляет металл + Доставка из г

Get Price

Индукционный нагрев в Екатеринбурге Купить

Змеевик индукционного нагрева Индукционный нагрев Медь Трубка Закаленная 6 мм безкратная нагревательная Доставка из г Москва 85% из 72 за год В наличии 245

Get Price

Индукционный нагрев в Красноярске Купить

Змеевик индукционного нагрева Индукционный нагрев Медь Трубка Закаленная 6 мм безкратная нагревательная Доставка из г Москва 87% из 65 за год В наличии 636

Get Price

УИН 708 15 001

 · УСТАНОВКА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАКЛЕПОК ПРИ ПРОВЕДЕНИИ МОНТАЖНЫХ РАБОТ

Get Price

[НПФ ВИСП] механическое сварочное

Оборудование для сварки, наплавки, плазменного напыления, индукционного нагрева, для контактной сварки, подберем технологию, изготовим в кротчайшие сроки, найдем нужные решения, обеспечим гарантию и качество [НПФ

Get Price

Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева.

Часть 1.

Кухтецкий С.В., [email protected]

В статье подробно описана схема, конструкция и приведены советы по изготовлению лабораторного инвертора, предназначенного для индукционного нагрева и плавки. Инвертор может быть легко интегрирован в существующее оборудование лабораторных установок (трубчатые печи, прогреваемые трубопроводы, нагрев электропроводных тиглей и т.п.). Он может также использоваться автономно для закалки и плавки (в том числе — во взвешенном состоянии) небольших образцов металлов и сплавов (несколько грамм). Мощность инвертора регулируется от 0 до 2 кВт, диапазон рабочих частот – от 60 кГц до 300 кГц, питание – от сети 220В.


 

Введение

Инверторами называют устройства, обратные выпрямителям, т.е. — преобразователи постоянного напряжения в переменное. Обычно термин «инвертор» используется более узко: генератор переменного напряжения, используемый в качестве источника питания. Выходное напряжение инвертора может быть как промышленной частоты (50 Гц), так и повышенной (десятки, сотни кГц и выше). Одно из важнейших преимуществ источников питания повышенной частоты это резкое уменьшение массогабаритных параметров трансформаторов. Другой положительный момент связан с тем, что переключающие силовые элементы инверторов работают в ключевом режиме, т.е. основная часть потерь энергии происходит лишь в моменты переключения. Таким образом, современные быстродействующие полупроводниковые ключи позволяют существенно увеличить кпд преобразователей, приближая его для некоторых конструкций к 100%.

Быстрое развитие и удешевление элементной базы силовой электроники привело к тому, что некоторые классы инверторов прочно заняли свои ниши уже даже в быту. Это мощные импульсные блоки питания современных персональных компьютеров, электронные балласты для люминесцентных ламп, сварочные инверторы и бытовые индукционные электроплитки. Доступность и умеренная цена транзисторных инверторов также могли бы способствовать более широкому их внедрению и в практику физико-химического эксперимента. Вот далеко не полный список возможных приложений инверторов в экспериментальной лаборатории.

  • 1. Источники питания для печей с низкоомными трубчатыми нагревателями.
    2. Источники питания дуговых разрядов (плазмохимические реакторы с дуговым разрядом, электродуговая плавка).
    3. Источники питания высоковольтных неравновесных разрядов (импульсные разряды, высокочастотные коронные и дуговые разряды, барьерные разряды (озонаторы)).
    4. Индукционный нагрев (индукционные печи, закалка, плавка).

К сожалению, приобрести за разумную цену универсальный инвертор мощностью несколько киловатт с регулируемой частотой преобразования до двух-трех сотен килогерц – задача практически неразрешимая. Таких просто нет в продаже по вполне понятным причинам. Во-первых, очень непроста разработка такого универсального инвертора, пригодного к серийному производству. Во-вторых, у таких унифицированных инверторов нет непосредственного применения в быту. Поэтому производителям бытовой техники проще и дешевле использовать специализированные решения для каждого класса задач (сварка, электропитание, балласты и т. д.).

С другой стороны, для исследовательской лаборатории универсальность и гибкость оборудования – обычно один из самых важнейших критериев, часто перевешивающий остальные. Это несколько смещает акценты в сторону универсальных решений. Конечно, в ряде случаев можно попытаться приспособить некоторые бытовые решения для исследовательских задач. Например, можно приобрести и модифицировать готовый сварочный инвертор для питания низковольтной дуги. Это может оказаться дешевле, чем изготавливать инвертор в непрофильной лаборатории. Или можно переоборудовать компьютерный блок питания для получения среднечастотного инвертора на пару сотен ватт. Но грамотное выполнение таких задач потребует от экспериментатора квалификации не меньше, чем изготовление собственного инвертора, а гибкость и универсальность полученного решения будет весьма невелика.

Приведем еще несколько соображений, почему изготовление самодельного лабораторного инвертора может оказаться неплохим решением.

  • 1. Во-первых, «нагрузка» на лабораторный инвертор обычно существенно меньше, чем на бытовые или промышленные образцы. Поэтому лабораторный инвертор может представлять собой скорее макет (прототип), чем промышленный образец, готовый к серийному производству.
    2. Во-вторых, в условиях обычной исследовательской экспериментальной лаборатории нет таких жестких требований к надежности и экономичности устройства, как в промышленности или в быту. Это существенно «облегчает обвязку», связанную с автоматическим контролем функционирования устройства, защитой от внештатных ситуаций и перегрузок. Этот фактор становится еще более весомым, если учесть, что работа с этим оборудованием будет вестись достаточно квалифицированным персоналом.
    3. В-третьих, поскольку речь не идет о серийном выпуске отработанного прототипа, то силовые комплектующие можно взять с большим избыточным «запасом прочности». Одновременно можно упростить и схемотехнические решения, повышающие надежность устройства.
    4. Ну и, наконец, универсальный лабораторный инвертор может (как «конструктор») представлять собой набор отдельных модулей, часть из которых может быть выполнена в виде макетов с навесным монтажом, упрощающих их модификацию, анализ и ремонт.
    Модернизация и развитие этих модулей («обвязка» защитными и диагностическими цепями, автоматизация защиты и контроля) в условиях ограниченного бюджета может проводиться постепенно, лишь по мере необходимости.

С учетом этих соображений в лаборатории плазмохимии ИХХТ СО РАН был разработан и изготовлен прототип лабораторного инвертора, описанию которого посвящена данная статья. Инвертор может работать в диапазоне частот 60-300 кГц, мощность (для полумоста) – до 2 кВт. Все модули и основные технические детали рассмотрены с детализацией, достаточной для воспроизводства устройства любым квалифицированным экспериментатором, не имеющим специальной подготовки в области силовой электроники. В конце статьи приводятся примеры практического использования макета для нагрева и плавки.

 

Принцип работы полумостового инвертора

Различные варианты инверторов подробно описаны литературе [1, 2]. В данной статье речь пойдет о так называемом двухтактном «полумостовом» инверторе. Блок-схема полумостового инвертора представлена на рис.1.


Рис.1. Блок-схема полумостового инвертора.

Принцип его работы очень прост. Сетевое напряжение выпрямляется и подается на конденсатор C, к которому подключен силовой модуль. Силовой модуль содержит два полупроводниковых ключа (K1 и K2) и конденсаторный делитель (C1 и C2). Нагрузка подключается к общим точкам ключей и конденсаторов делителя. При помощи модуля управления ключи K1 и K2 включаются/выключаются попеременно с заданной частотой, подключая связанный с ними конец нагрузки то к верхней (по схеме), то к нижней шине питания. В результате на нагрузке получается переменное напряжение с амплитудой, равной половине напряжения питания.

Работа такого идеального инвертора, состоящего из идеальных ключей, действительно выглядит довольно просто. Проблемы начинаются тогда, когда мы приступаем к изготовлению реального инвертора из реальных компонентов. Эти проблемы приводят не только к усложнению схемотехнических решений, но и формируют вполне определенные требования к типу используемых компонентов, качеству монтажа, правилам компоновки, запуска и отладки.

Без учета большинства этих требований сделать работоспособный инвертор не удается. Дорогие силовые транзисторы будут сгорать либо сразу при включении питания, либо в первые секунды работы.

Рассмотрим вкратце некоторые из этих требований. Более подробно они будут обсуждаться при описании конкретных модулей.

Первое требование — к модулю управления. Оно заключается в том, что работа ключей K1 и K2 должна быть согласованной, т.е. они должны открываться/закрываться попеременно и никогда не должны быть полностью открыты одновременно. Это необходимо для устранения так называемых «сквозных токов», текущих через оба открытых ключа, минуя нагрузку. Обычно это приводит к разрушению ключей. Кроме этого, поскольку реальные ключи имеют конечное (ненулевое) время открытия/закрытия, то открывающие сигналы модуля управления должны подаваться с некоторой задержкой после сигнала закрытия другого ключа. Эти задержки называются «мертвым временем» (dead-time) и должны быть предусмотрены в любом варианте модуля управления.

Другая проблема связана с тем, что все реальные элементы и соединения имеют конечную индуктивность. Поэтому даже при работе на чисто активную нагрузку при закрытии ключей возникают «выбросы» напряжения. Естественно, эти эффекты существенно возрастают при работе на индуктивную нагрузку, которая и нужна для данной задачи. Для решения этой проблемы обычно используют так называемые «возвратные диоды», включенные параллельно ключам. Кроме этого, необходимо выбирать ключи с некоторым запасом по рабочему напряжению (как минимум, вольт на 200).

Еще одна группа проблем связана с паразитными индуктивностями монтажа. Дело в том, что при очень быстром коммутировании больших токов заметные «наводки» появляются даже на очень небольших индуктивностях. С первого взгляда – просто «на пустом месте». Для того, чтобы «почувствовать» эти эффекты, сделаем простую оценку. Пусть мы коммутируем ток ΔJ ~ 10A за время Δt ~ 10нс (10-8 с). Напряжение U, возникающее на индуктивности L, можно оценить как U ~ L ΔJ/Δt.

Индуктивность одного дюйма (2.54 см (!)) провода диаметром 1 мм порядка 10 нГн (10-8 Гн). В результате получаем наводку на этом дюйме провода U ~ 10-8*10/10-8 = 10 В (!). Это напряжение сравнимо с напряжением питания микросхем драйверов для управления ключами! Такая наводка вполне может открыть ключ в самый неподходящий момент (например, когда уже открыт второй ключ) со всеми вытекающими печальными последствиями. Поэтому правильная компоновка и монтаж играют особую роль в быстродействующей силовой электронике.

Единого рецепта здесь нет, но нужно придерживаться нескольких простых правил, уменьшающих паразитные индуктивности (либо эффекты от их наличия). Суть этих правил в следующем.

  • 1. Силовые проводники, по которым текут коммутируемые токи, нужно делать как можно короче, прямее и толще. Стараться избегать петель таких проводников.
    2. По-возможности, необходимо разделять силовые и управляющие цепи, а сами силовые элементы располагать как можно ближе друг к другу.
    3. При разводке земляных цепей придерживаться правила «одной точки». Всегда нужно помнить о том, что на любом проводнике, по которому течет большой ток, есть разность потенциалов, которая сопоставима с уровнем управляющих сигналов. Поэтому не стоит, например, заземлять различные элементы управляющих цепей в разных точках земляной шины, по которой течет большой импульсный ток. Это чревато непредсказуемой работой управляющего модуля.

На самом деле все не так уж страшно. Более того, многие разработчики указывают правила монтажа для критических узлов в документации к ним. Главное – не делать грубых ошибок. Тогда можно изготовить, пусть не идеальный, но вполне работающий прибор.
 

Предупреждение об опасности

Цепи выпрямителя и силового модуля находятся под высоким напряжением без гальванической развязки от питающей сети. Поэтому при работе с инвертором нужно соблюдать предельную осторожность. ВСЕ МАНИПУЛЯЦИИ с этими модулями можно проводить ТОЛЬКО ПОСЛЕ ВЫКЛЮЧЕНИЯ ПИТАНИЯ И ПОЛНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПРИБОРА ОТ СЕТИ!

Описание макета лабораторного инвертора

Перейдем теперь к описанию отдельных узлов лабораторного инвертора. Начнем с выпрямителя.

Выпрямитель

В данной реализации инвертора это самый простой, но и самый громоздкий узел. Он содержит большой и тяжелый ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) для регулирования выходного напряжения выпрямителя и один громоздкий низкочастотный развязывающий трансформатор. Выбор такого решения обусловлен следующими причинами.

  • 1. На стадии первоначального знакомства с силовой электроникой и отладки желательно иметь возможность плавно регулировать постоянное напряжение, подаваемое на ключи. Самый простой способ, доступный практически в любой экспериментальной лаборатории – это ЛАТР.
    2. Если взять за правило начинать и заканчивать работу инвертора при «нулевом» положении ЛАТРа, то можно избежать необходимости создания специальных цепей для первоначальной зарядки больших электролитических конденсаторов фильтра.
    3. ЛАТР обладает большой индуктивностью, поэтому на первых порах можно убрать высокочастотные фильтры по цепи питания.
    4. На стадии знакомства с силовой электроникой возникает много вопросов, ответы на которые проще найти экспериментально, путем осциллографирования сигналов в различных точках схемы. Поскольку силовые узлы инвертора не имеют гальванической развязки с питающей сетью, то на первых порах ее лучше сделать. Хотя бы для процесса отладки, при работе на малых мощностях. Самый эффективный способ – запитать весь инвертор через развязывающий трансформатор подходящей мощности. Естественно, коэффициент трансформации его должен быть близок к единице. Такая развязка желательна также и для дополнительной безопасности самого экспериментатора при отладке инвертора.

С учетом этих соображений первый вариант регулируемого выпрямителя для лабораторного инвертора получается простым. Его схема представлена на рис.2. Выпрямитель не содержит каких-нибудь дефицитных деталей и узлов, надежен и весьма удобен в работе.


Рис.2. Схема выпрямителя.

Рассмотрим некоторые детали реализации выпрямителя. В качестве выключателя и предохранителей можно взять обычный бытовой сдвоенный автомат на 10-16 ампер. Подходящий 8-амперный ЛАТР можно найти в любой экспериментальной лаборатории «со стажем». При отсутствии ЛАТРа на стадии отладки (при работе на малых мощностях – 200-300 Вт) можно использовать электронный аналог ЛАТРа на биполярных транзисторах (см., например, [3]). При больших мощностях придется делать импульсный регулятор, естественно, со всеми вытекающими последствиями. Поэтому на начальных стадиях лучше все-таки приобрести ЛАТР, хотя стоят они сейчас недешево. Как, впрочем, и другие низкочастотные трансформаторы. Это, кстати, еще один аргумент в пользу перевода лабораторного хозяйства на импульсные преобразователи.

Развязывающий трансформатор TR можно заказать отдельно или же сделать из старого ЛАТРа подходящей мощности. В последнем случае, если использовать уже существующую обмотку ЛАТРа в качестве первичной, нужно обратить особое внимание на межвитковую изоляцию. Желательно хорошенько очистить обмотку от угольной пыли и залить лаком дорожку, где изоляция обмотки снята. В качестве развязывающего трансформатора можно также взять пару силовых (или небольших сварочных) трансформаторов, подходящей мощности и включить их встречно. Например, у трансформаторов 220 на 36 вольт соединить 36-вольтовые обмотки, и использовать 220-вольтовые обмотки как обмотки развязывающего трансформатора. После отладки инвертора развязывающий трансформатор желательно убрать (особенно, если он маломощный).

Диодный мост VD1 лучше выбрать с запасом, ампер на 20-30 и рабочим напряжением 1000 В. Например, KBPC3510, KBU25M и т.п.. Их лучше установить на небольшую металлическую пластину в качестве радиатора, хотя при мощности инвертора 1-2 кВт они практически не греются.

Кнопка S3 и резистор R2 предназначены для разряда конденсатора C1 в случае аварии. Например, при выгорании силовых ключей, на этом конденсаторе может остаться высокое напряжение опасное для жизни. В начале работы с силовой электроникой вероятности аварий достаточно велики, поэтому желательно предусмотреть такой разрядник.

Сам конденсатор C1 – электролитический, с рабочим напряжением не менее 400 В. Он может быть составным. В случае последовательного соединения конденсаторов обязательно нужно поставить выравнивающие резисторы на 150-200 кОм, подключенные параллельно каждому конденсатору. Конденсатор C2 – пленочный, с рабочим напряжением не менее 400 В.

И, наконец, 10-амперный измеритель переменного тока на входе инвертора и вольтметр постоянного напряжения на выходе выпрямителя предназначены для контроля полного тока, потребляемого инвертором из сети, и напряжения, подаваемого на полумост силового модуля. Этот контроль особенно актуален при ручной регулировке мощности инвертора. В качестве вольтметра очень удобно использовать недорогой китайский цифровой мультиметр. К сожалению, такие мультиметры не рассчитаны на длительное измерение больших токов (например, 10-амперный режим – не дольше 10 сек с перерывами 15 мин), поэтому в качестве амперметра проще использовать обычный стрелочный амперметр переменного тока.

Никаких особых требований к компоновке выпрямителя нет. Поскольку по цепям выпрямителя текут довольно большие токи (до 10 А в данном инверторе), то монтаж необходимо выполнять короткими и толстыми проводами сечением не менее 1.5 – 2 мм2. Общий вид одного из вариантов выпрямителя представлен на рис. 3 (без развязывающего трансформатора).


Рис.3. Общий вид выпрямителя.

Конечно же, в перспективе желательно заменить такой регулятор с громоздким ЛАТРом на подходящий импульсный регулятор. Во-первых, он гораздо компактнее и, во-вторых, он мог бы обеспечить некоторый запас по мощности (до 6-10 кВт). Однако в данном проекте главная цель – получить реально работающий инвертор для физико-химических экспериментов максимально простым способом. Поэтому остановимся на этом варианте, а импульсный регулятор оставим на будущее.

Перейдем теперь к модулю управления.
 

Модуль управления

Естественно, схемотехника модуля управления определяется тем, какими ключами он будет управлять. В данном инверторе в качестве ключей используются мощные полевые транзисторы с изолированным затвором, известные под аббревиатурой MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) или по-русски — полевые МОП-транзисторы (Метал-Оксид-Полупроводник). Популярно о таких транзисторах можно почитать, например, в [1]. Однако, для данного раздела достаточно просто представлять MOSFET как некий электронный выключатель, который управляется напряжением на затворе (относительно истока). В открытом состоянии сопротивление между истоком и стоком мало (в зависимости от типа транзистора — от нескольких Ом до сотых долей Ома), а в закрытом – велико (десятки МОм и выше). Для большинства транзисторов напряжение на затворе может изменяться в пределах от -20 до + 20 Вольт. Если напряжение на затворе выше порогового (порог обычно от +2 до +4 В) транзистор открывается, если ниже – закрывается.

Таким образом, для управления ключами мы должны подавать на затворы транзистора положительные импульсы с напряжением 12-18 В. Это должны быть две последовательности импульсов, передаваемые по двум отдельным управляющим шинам, сдвинутые по времени относительно друг друга (рис.4). Как уже отмечалось выше, для устранения сквозных токов должны быть предусмотрены паузы (dead-time).


Рис.4. Диаграммы управляющих импульсов.

Существует множество вариантов таких генераторов управляющих импульсов. В данном проекте применено одно из простейших решений на основе распространенной и недорогой микросхемы IR2153. Эта микросхема представляет собой законченный автоколебательный драйвер полумоста для электронных балластов люминесцентных ламп. Драйвер имеет фиксированную длительность dead-time (1.2 мкс). Максимальное время нарастания и спада импульсов 150 и 100 нс, соответственно. Поэтому максимальная частота управляющих импульсов ограничена значением 300-350 кГц.

К сожалению, мощность выходных каскадов этого драйвера (Io+- = 200 мА/400 мА) не позволяет его использовать непосредственно в качестве драйвера затворов полевых транзисторов нашего инвертора. Причина в том, что затворы мощных MOSFET-ов имеют довольно большую емкость (доходящую до нескольких тысяч пикофарад), т.е. драйверы вынуждены работать на большую емкостную нагрузку. Поэтому драйверы должны выдавать большие токи. Иначе время переключения (и, следовательно, тепловые потери) транзисторов будут велики. Оценим эти токи.

В данном проекте в качестве ключей используются транзисторы IXFh40N50. Производитель декларирует суммарную емкость затвор-исток и затвор-сток Ciss = 5200-5700 пФ. Однако, в действительности реальная (эффективная) емкость затвора гораздо больше. Здесь для оценки нужно брать полный заряд, который необходимо передать затвору для того, чтобы транзистор полностью открылся. Обычно эта величина тоже приводится в datasheet. Для IXFh40N50 Qg(on) ~ 200-300 нКл. Таким образом, для напряжения затвор-исток 10 В получаем Cэфф ~ 20-30 нФ. Это в 4-6 раз больше, чем Ciss! Для того, чтобы время включения транзистора было порядка 100 нс, драйвер должен заряжать емкость затвора током порядка (2-3)*10-7 Кл / 10-7 сек ~ 2-3 A. Такой ток драйвер IR2153 выдать не может. Поэтому в данном проекте IR2153 используется только как задающий генератор, сигналы которого затем будут усиливаться. Схема генератора представлена на рис.5.


Рис.5. Генератор управляющих импульсов на IR2153.

С выводов 5 (LO) и 7 (HO) мы получим сигналы, точно совпадающие с сигналами, представленными на рис.4. Резисторы R3 и R4 и конденсатор C3 определяют частоту генерирования импульсов. Для указанных номиналов при помощи резистора R3 эту частоту можно изменять в пределах приблизительно от 60 до 300 кГц.

Для усиления сигналов генератора управляющих импульсов существует множество схемотехнических решений, как на дискретных элементах, так и специализированные интегральные микросхемы (см., например, [4, 5]). В данном инверторе был применен не самый дешевый, но зато очень простой вариант. Были использованы 6-амперные быстрые драйверы MAX4420. Естественно, вместо этих драйверов можно поставить продукты других производителей или собрать их на комплементарных парах транзисторов (полевых или биполярных). Главное условие – они должны быть быстродействующими (фронты и спады – до сотни наносекунд) и обеспечивать токи несколько ампер. Однако проще и экономичнее – готовые интегральные драйверы. Схема включения драйверов MAX4420 показана на рис.6.


Рис.6. Фрагмент модуля управления.

С выходов L и H мы получим усиленные управляющие импульсы, по форме совпадающие с сигналами на рис.4.

Теперь осталось рассмотреть очень важный и непростой вопрос — согласование уровней управляющих сигналов. Поскольку в основу силового модуля у нас положен полумост, то возникает известная проблема управления верхним плечом полумоста. Нам необходимо, чтобы драйвер верхнего плеча выдавал управляющие импульсы не относительно земли (как на рис.6), а относительно уровня истока верхнего транзистора (т.е. US1, рис.7). Это уровень может изменяться в течение рабочего цикла приблизительно от 0 (нижний ключ открыт, верхний закрыт) до напряжения питания (нижний ключ закрыт, верхний открыт).


Рис.7. К согласованию уровней управляющих импульсов полумоста.

Существуют несколько схемотехнических решений для сдвига уровня сигнала верхнего плеча. Они делятся на два класса: с гальванической развязкой и без. К первому классу относятся системы с оптической развязкой и на импульсных трансформаторах. Ко второму классу относятся, в частности, бутстрепные (bootstrap) схемы. Не вдаваясь в детали, отметим, что бутстрепные схемы удобны при реализации хорошо отлаженных решений. Однако на стадии освоения силовой электроники они доставляют немало огорчений. Из-за отсутствия гальванической развязки при тепловом пробое силовых транзисторов часто выгорает также и весь модуль управления (вплоть до задающего генератора). Поэтому в данной работе использован вариант с гальванической развязкой в виде импульсного трансформатора. На частотах десятки-сотни килогерц изготовление импульсных трансформаторов на ферритовом кольце не представляет никаких трудностей. При наличии осциллографа нет проблем ни с корректировкой количества витков, ни с подгонкой параметров снабберов, гасящих паразитные выбросы и осцилляции. Полная схема модуля управления с трансформаторной развязкой представлена на рис.8.


Рис. 8. Полная схема модуля управления с трансформаторной развязкой.

Поскольку драйверы MAX4420 работают на индуктивную нагрузку, на их выходы нужно поставить диоды VD6-VD9. Можно использовать любые быстрые диоды SF, HER, UF и т.п. Снаббер C7-R5 предназначен для подавления выбросов напряжения при работе на индуктивную нагрузку. Кроме этого, C7 удаляет постоянную составляющую.

Импульсный трансформатор можно рассчитать, а можно просто подобрать экспериментально по качеству сигналов на нагрузке, моделирующей затворы MOSFET. При подборе количества витков можно руководствоваться простым правилом: количество витков должно быть максимально возможным, но при этом сердечник трансформатора не должен уходить в насыщение. При слишком малом количестве витков импульсы на вторичных обмотках имеют спадающий характер (т.е. у прямоугольных импульсов нет «полочки»), при слишком большом – наоборот. Сердечник насыщается, магнитная проницаемость падает и всплески получаются в конце импульсов. Во всем рабочем диапазоне импульсы должны иметь плоские вершины. Параметры трансформатора, использованного в данном инверторе, указаны на схеме. Размеры сердечника несколько избыточны, но для данной конструкции это не важно. Мотать обмотки лучше сразу в три провода, параллельно или перевив их, равномерно распределяя витки по сердечнику. На рис.9 представлен вид модуля управления, собранного на макетной плате.


Рис.9. Общий вид макета модуля управления.

Особых требований к монтажу здесь нет, кроме обычных правил для импульсных схем. Нужно стараться располагать компоненты поближе к друг другу, соединительные провода должны быть покороче и попрямее. Конденсаторы C4, C5 и C6 необходимо располагать непосредственно у корпусов соответствующих микросхем у ножек питания. В данном инверторе модуль управления неплохо работает и просто на макетной плате (как на рис.9).

Питание модуля управления осуществляется от единого нестабилизированного источника постоянного напряжения (20В, 8А), представляющего собой накальный трансформатор, выпрямительный мост и электролитический конденсатор на 1000 мкф в качестве фильтра. Для получения стабилизированных напряжений 12В и 15В используются микросхемы стабилизаторов LM7812 и LM7815, включенных согласно datasheet. В принципе, драйвер IR2153 содержит внутри стабилитрон, поэтому его можно просто запитать через резистор от тех же стабилизированных 15В. Но для повышения помехоустойчивости лучше его запитать через отдельный стабилизатор. От этого же общего нестабилизированного источника питается и вентилятор силового модуля (через еще одну LM7812 с небольшим радиатором). На рис.9 эти стабилизаторы находятся в левой части платы.

На рис.10 представлена осциллограмма сигнала на выходе блока управления (на конденсаторах Cэфф = 3300 пФ, на щупе осциллографа – делитель 1:10).

Рис.10. Осциллограммы управляющих сигналов на эквивалентах затворов (нижнее плечо слева и верхнее — справа).

Фронты и спады на емкостную нагрузку порядка 130-160 нс, «полочки» хорошо выражены, выбросы не превышают 0.5В. Необходимо учесть, что эффективная емкость реальных транзисторов гораздо больше (как правило, в 4 и более раз), поэтому при работе на реальные затворы фронты будут положе.

Подобная форма импульсов и длительности переходов сохраняются во всем рабочем диапазоне 60-300 кГц (см. рис.11). На этом рисунке представлены осциллограммы на границах диапазона. Видно, что спад вершины импульса при низких частотах (правая осциллограмма) несущественный.

Рис.11. Форма сигналов на высоких (306 кГц) и низких (62 кГц) частотах.

В заключение этого раздела отметим еще один положительный момент, связанный с применением трансформаторной развязки. Такое включение трансформатора, как на рис.8, превращает наш однополярный драйвер в двухполярный. Т.е. в полупериод, когда транзистор силового модуля должен быть закрыт, на его затвор подается отрицательный импульс (а не ноль, как в однополярном). Для приборов с изолированным затвором это допускается. Подача отрицательного сигнала на затвор позволяет существенно повысить помехоустойчивость силового модуля от наводок, избежать ложных срабатываний (открытий) транзисторов без дополнительных «обвязок» их затворов.
 

Силовой модуль

Как уже отмечалось выше, в данном инверторе силовой модуль представляет собой полумост. Его полная схема представлена на рис.12.

Рис.12. Схема силового модуля.

В качестве ключей использованы транзисторы IXFh40N50 фирмы IXYS. Они почему-то гораздо дешевле аналогичных приборов других производителей. Эти транзисторы рассчитаны на ток до 30 А и рабочее напряжение до 500 В. Сопротивление «исток-сток» в открытом состоянии – 0.16 Ом. Можно было бы поставить и менее мощные транзисторы, но экономия будет несущественной, а запас мощности никогда не помешает. Единственной веской причиной для использования транзисторов попроще было бы уменьшение емкости затвора и заряда, необходимого для открытия транзистора. Но в данной разработке мы используем драйверы достаточно мощные и для этих транзисторов.

В цепях затворов мы используем только резисторы R7 и R8, которые ограничивают токи зарядки емкостей затворов и гасят высокочастотный «звон». В данном варианте силового модуля никаких дополнительных элементов в цепях затворов нет.

Силовые транзисторы шунтированы возвратными диодами VD10 и VD11. В принципе, их можно не ставить, так как используемые транзисторы (IXFh40N50) сами содержат не такие уж плохие внутренние диоды (trr <250 нс). Однако, если работать на повышенных частотах (сотни килогерц), лучше поставить сверхбыстрые диоды. Под рукой оказались MUR860 с trr <60 нс, ток 8 А и напряжение 600 В. Вместо них можно использовать другие сверхбыстрые диоды (например, HER или SF), сопоставимые по параметрам. Можно взять и менее мощные (по току) диоды, но тогда их желательно разместить в зоне обдува радиаторов транзисторов.

Снабберы R9-C8 и R10-C9 также шунтируют ключи. Они служат для подавления выбросов и особенно желательны при работе на индуктивную нагрузку. Резисторы R9 и R10 заметно греются, поэтому их лучше разместить в зоне обдува, либо использовать более мощные резисторы (5 – 10 Вт). Конденсаторы C8 и C9 должны быть рассчитаны на напряжение не менее 600-800 В.

Конденсаторы C10 и C11 тоже должны быть высоковольтными (не менее 400 В) и пленочными. Если они будут монтироваться вне зоны обдува, то лучше их собрать из нескольких (3-4) конденсаторов меньшей емкости, включенных параллельно. В данной работе каждый конденсатор собран из трех по 0.47 мкФ. Их нагрев был незначительным даже без обдува.

Теперь немного о конструкции силового модуля.

Несмотря на то, что мы взяли довольно мощные транзисторы, нагрев их в процессе работы будет все-таки ощутимым. Высоковольтные MOSFET имеют, к сожалению, все-таки достаточно высокое сопротивление открытого канала. Действительно, даже в полностью открытом состоянии на транзисторе будет выделяться порядка 10-16 Вт тепла (0.16 Ом * (10 А)2 = 16 Вт). Плюс еще потери при переключении и еще при повышенных частотах. Поэтому ключи обязательно необходимо размещать на радиаторах. Разумные размеры радиаторов получаются при условии их принудительного обдува. Очень удобно использовать для этой цели кулеры (теплосъемники) мощных компьютерных процессоров. Они содержат радиатор и вентилятор, объединенные в одну конструкцию. В последние годы ассортимент кулеров сильно расширился, и они заметно упали в цене. Цена бывшего в употреблении кулера, даже с медным радиатором и сносно работающим вентилятором, гораздо ниже стоимости большого дюралюминиевого радиатора. Такой кулер и был положен в основу конструкции силового модуля, представленного на рис.13.

Рис.13. Силовой модуль.

Транзисторы VT1 и VT2 размещены на изолирующих прокладках из слюды непосредственно на подошве радиатора. Остальные компоненты припаяны к выводам этих транзисторов и, по сути дела, на них и держатся. Термопара для контроля температуры транзисторов размещена сверху и прижата к медному основанию радиатора тоже через изолирующую прокладку. Прокладка необходима для устранения наводок на термопару, так как радиатор не заземлен и находится под плавающим потенциалом.

Ну вот, по сути дела, и весь инвертор. Осталось соединить все модули вместе и приступить к испытаниям.
 

Первое включение инвертора

Для первого включения необходимо подключить развязывающий трансформатор и небольшую активную нагрузку. В качестве нагрузки возьмем лампу накаливания на 100 Вт. Вид собранного для испытаний инвертора представлен на рис.14.

Рис.14. Готовый к испытаниям инвертор.

Первое испытание инвертора проводим по шагам.

Шаг 1. Еще раз проверяем правильность монтажа и сборки инвертора. Полезно убрать все лишнее со стола.

Шаг 2. Включаем питание блока управления. Только блока управления! Высокое напряжение пока не включаем. Смотрим на экране осциллографа сигналы на затворах ключей. Земляной разъем щупа осциллографа подключаем к истоку соответствующего транзистора. Сигналы должны быть похожи на сигналы, представленные на рис.10. В зависимости от используемых транзисторов и драйверов фронты могут быть более пологие. Обязательно проверяем фазировку сигналов. Для этой цели, конечно, лучше двухлучевой осциллограф, но можно и однолучевым. В последнем случае запуск развертки осциллографа необходимо выполнять от отдельного сигнала синхронизации. В качестве такого сигнала удобно использовать один из выходов IR2153 (см. рис.8). Осторожнее с земляными разъемами щупов! В данном случае мы используем трансформаторную развязку, поэтому земляной разъем щупа в силовом блоке можно спокойно подключать к истокам обоих транзисторов полумоста. В противном случае для сигнала синхронизации нужно сделать развязку. Иначе могут быть большие искры.

Шаг 3. Если шаг 2 пройден успешно, подключаем щупы осциллографа параллельно нагрузке. Проверяем положение ручки ЛАТРа. Она должна быть на нуле! После этого включаем высокое напряжение. ЛАТРом плавно поднимаем напряжение до 15-20 В. Контролируем это напряжение по вольтметру выпрямителя. На экране осциллографа мы должны увидеть импульсы напряжения на нагрузке, симметричные относительно нуля (как на рис.15 слева).
 

Рис.15. Осциллограммы сигналов на активных нагрузках. Высокоомная (лампочка 100 Вт, 40 Ом) слева, низкоомная (лампочка 500 Вт, 8 Ом) справа. Щуп с делителем 1:10.

На самом деле это осциллограммы с шага 5. Но на этом шаге сигналы должны быть точно такие же, только меньшей амплитуды. Я их привел здесь для того, чтобы обсудить их форму. Мы видим медленно спадающие в течение dead-time «хвосты» на высокоомной нагрузке (рис.15 слева). Это связано с тем, что в течении dead-time оба транзистора закрыты. Поэтому чисто активная нагрузка вместе со щупом осциллографа просто, как говорят, «висит в воздухе». При отсутствии нагрузки (бесконечное сопротивление) потенциал средней точки (между ключами) вообще не изменяется в течение dead-time. Поэтому не нужно обращать внимание на эти хвосты. При уменьшении сопротивления нагрузки форма сигнала будет приближаться к классической (с «плечиками» dead-time). Чтобы убедиться в этом можно взять более мощную лампочку с меньшим сопротивлением нити накала или вообще другую нагрузку с сопротивлением 10-20 Ом. Осциллограммы для лампочки на 500 Вт приведены на рис.15 справа. Мы видим, что все работает правильно.

Продолжим работу с лампочкой на 100 Вт.

Шаг 4. Изменяем частоту инвертора от минимума да максимума. Форма импульсов не должна радикально меняться. По крайней мере они должны оставаться симметричными относительно нуля.

Шаг 5. Если на шаге 3-4 все нормально, постепенно увеличиваем напряжение до 100-120 вольт. Спираль лампочки начнет светиться. Первая мощность от инвертора получена! «Погоняем» его так минут 30-40. Температура радиатора не должна заметно уходить от комнатной.

Шаг 6. Если осциллограф не позволяет работать при высоких напряжения, то отключим щуп и плавно выведем напряжение на уровень 300-310 В. Лампочка ярко светится. Следим за температурой радиаторов. Если нагрев существенный – придется все-таки возиться с разрядкой затворов MOSFET. В моих экспериментах в течение часа температура радиаторов превысила комнатную лишь на 2-3 градуса. Не таким уж страшным оказалось наше «недозакрывание» транзисторов. Спокойно работаем дальше. Общий вид инвертора во время этого шага представлен на рис. 16.

Рис.16. Общий вид инвертора в процессе испытаний (через час работы на шаге 6).

Шаг 7. Быстро выводим ЛАТР в 0 и быстро выключаем все питание (сначала высокое, затем — питание модуля управления с вентилятором). Внешней стороной пальца проверим температуру резисторов снабберов и конденсаторов делителя (R9, R10 и C10, C11). Они не должны быть горячими. Заодно проверим и радиатор. Так, на всякий случай. Вдруг у термопары – плохой тепловой контакт.

Все. Первые испытания инвертора закончены. Теперь можно переходить к индукционному нагреву.
 

Индукционный нагрев

Индукционный нагрев это технология, связанная с возбуждением вихревых токов в проводящих образцах для их нагрева. В настоящее время индукционный нагрев широко используется в различных отраслях промышленности и даже в быту (например, бытовые индукционные плитки). Однако, в исследовательской лаборатории индукционный нагрев – пока еще экзотика. Может быть лабораторный инвертор, о котором идет речь в данной статье, облегчит внедрение технологий индукционного нагрева в практику физико-химического эксперимента. Мы продемонстрируем замечательные возможности высокочастотных инверторов на одном красивом примере. Это – плавка металла (алюминия) во взвешенном состоянии. Иногда этот процесс называют плавкой в электромагнитном тигле или просто «левитационной плавкой» (с англоязычного термина «levitation melting»). Здесь высокочастотное электромагнитное поле не только греет и плавит металл, но и удерживает его в пространстве без каких-нибудь тиглей или ограничивающих стенок. Для того, чтобы осуществить такую плавку, нам необходимо изготовить водоохлаждаемую нагрузку с индуктором специальной формы и предусмотреть в системе некоторую дополнительную диагностику. Начнем с нагрузки.
 

Нагрузка

Эквивалентная схема нагрузки для индукционного нагрева и плавки представлена на рис.17.


Рис.17. Эквивалентная схема нагрузки для индукционного нагрева.

Трансформатор TR2 изготовлен из двух колец К 45х28х12. Марка феррита М 2000 НМ. Первичная обмотка – 26 витков провода МГТФ 0. 75. Эта обмотка подсоединяется непосредственно к выходу инвертора. Роль вторичной обмотки, состоящей из одного витка, выполняет одна из отводных трубок индуктора (медь, диаметр 6 мм), проходящая через центр кольца трансформатора. Индуктор представляет собой катушку, содержащую несколько витков (медная трубка диаметром 4 мм). Индуктор вместе с конденсатором C образует последовательный колебательный контур, на резонансную частоту которого должен быть настроен инвертор. Нагреваемый образец, помещенный в индуктор на эквивалентной схеме можно представить как активное сопротивление, индуктивно связанное с индуктором.

Конструкция собранной нагрузки со специальным индуктором для плавки во взвешенном состоянии показана на рис.18 слева.

Рис.18. Общий вид нагрузки и дополнительной диагностики.

Поскольку данная статья посвящена, в основном, инвертору, а не тонкостям индукционного нагрева, отметим только самые важные моменты, касающиеся конструкции нагрузки.

Во-первых, в нашем колебательном контуре проходят весьма большие токи (сотни ампер). Поэтому медные трубки, образующие индуктор и подводы к нему, при больших мощностях довольно сильно нагреваются. Их нужно обязательно охлаждать. Проще всего использовать водяное охлаждение непосредственно из водопровода. Поскольку в контуре имеется высокое напряжение, необходимо предусмотреть электрическую развязку индуктора от водопровода. Для этого подвод воды делаем тонкими длинными диэлектрическими трубами. Длина этих труб зависит от проводимости водопроводной воды. Проводимость воды в лаборатории автора составляет величину порядка 100 мкСм/см, поэтому развязка в виде трубок диаметром около 6 мм и длиной 5-6 м имеет достаточное для электрической развязки сопротивление (около 50 Мом). Желательно также контролировать и температуру охлаждающей воды. Это легко сделать при помощи металлической вставки в сливной тракт. К ней можно прикрепить термопару, подключенную к недорогому китайскому тестеру, в котором есть режим измерения температуры (рис. 18 в левом верхнем углу). Очень удобно — сразу видно, если забыл включить воду для охлаждения.

Во-вторых, конденсатор C колебательного контура должен быть рассчитан на довольно большую реактивную мощность. Необходимо использовать либо специальные конденсаторы для индукционного нагрева, либо набирать батарею из достаточно большого количества пленочных конденсатором меньшей емкости, включенных параллельно. В данном контуре конденсаторная батарея содержит 40 полипропиленовых высоковольтных конденсаторов CBB81. Емкость каждого конденсатора — 0.033 мкФ, рабочее напряжение 2 кВ. Общая емкость батареи – 1.32 мкФ. Тангенс угла потерь их составляет 0.0008. Поэтому на каждом конденсаторе выделяются в виде тепла лишь десятые доли ватта. Конденсаторы смонтированы свободно и хорошо охлаждаются конвективными потоками воздуха. Поэтому, даже после получаса работы на максимальной мощности они нагреваются незначительно (на 10-20 градусов).

И, в-третьих. Для устойчивой левитационной плавки, конструкция катушки индуктора должна иметь специальную форму. В данном случае индуктор выполнен из медной трубки диаметром 4 мм в виде конуса. Угол между образующей и горизонталью равен 65°. Индуктор содержит четыре витка в прямом направлении и один – в обратном (противовиток). Это нужно для того, чтобы внутри индуктора была область, в которой поле меньше, чем вокруг нее. Проводник, помещенный в переменное электромагнитное поле, выталкивается в область меньших полей. Поэтому без области с минимальным полем положение образца внутри индуктора будет неустойчивым. Для левитационной плавки небольших образцов коническая конструкция индуктора с противовитком – одна из самых простых, но эффективных. Подробнее о плавке во взвешенном состоянии и сравнительный анализ различных конструкций индукторов см. в [5, 6].
 

Дополнительная диагностика

Для «ручной» настройки инвертора на резонанс при работе с резонансной нагрузкой и оптимизации процесса нагрева полезно добавить к установке еще пару измерителей, связанных с током, потребляемым нагрузкой.

Первый измеритель предназначен для контроля среднеквадратичного тока. Это трансформатор тока с двухполупериодным выпрямителем. Первичная обмотка представлена проводом, идущим от инвертора к нагрузке и проходящим через центр небольшого ферритового кольца. На этом кольце намотана вторичная обмотка (20 – 30 витков провода с выводом от середины обмотки). Далее при помощи двух диодов сигнал выпрямляется, фильтруется и измеряется при помощи обычного китайского мультиметра.

Второй измеритель также представляет собой трансформатор тока, идущего в нагрузку, но служит для контроля осциллограммы сигнала. Он устроен практически так же, как и в предыдущем случае, но вторичная обмотка не содержит вывода из центра и нагружена на резистор в несколько сотен Ом. С этого резистора сигнал подается на осциллограф. Очень удобно при настройке на резонанс и контроле нештатных ситуаций.
 

Проверка работоспособности установки индукционного нагрева

Включаем воду охлаждения и все измерители, необходимые для контроля процесса. Далее, сначала включается питание модуля управления и вентилятора, а затем – источник высокого напряжения (выпрямитель). Плавно при помощи ЛАТРа увеличиваем напряжение до 30-50 В. Затем, медленно изменяя частоту инвертора (резистор R3 на рис. 8), пытаемся настроить инвертор на резонанс. Резонанс настраиваем по максимуму тока, потребляемого нагрузкой, контролируя его амплитуду по осциллографу. После настройки на резонанс увеличиваем при помощи ЛАТРа напряжения на силовом модуле до нужного уровня. Установка для индукционного нагрева готова к работе.

Выключение производится в обратном порядке. Сбрасываем высокое напряжение (выводим ЛАТР в 0), затем выключаем его. После этого выключается источник питания модуля управления. Дальше – в произвольном порядке.

Настройку на резонанс приходится выполнять не так уж часто. Опыт показал, что при внесении в индуктор небольших ферромагнитных образцов, расстройка контура не приводит к фатальному уменьшению поглощаемой образцом мощности и он греется достаточно хорошо даже без дополнительной подстройки частоты. При работе с немагнитными материалами резонансная частота вообще практически не «уходит».

На рис. 19 и рис. 20 представлены два примера, иллюстрирующие работу инвертора в качестве индукционного нагревателя. Первый вариант – ферромагнетик (просто — ручка надфиля), второй – немагнитный (кусок нержавеющей трубки). По ссылкам ниже можно загрузить видео, показывающие весь процесс. Ни в том, ни в другом случае никакой дополнительной подстройки частоты не производилось.


Рис.19. Нагрев ферромагнитного материала.


Рис.20. Нагрев немагнитного материала.

При помощи пирометра ПД-4-02 была оценена температура графитового образца, помещенного в индуктор, на воздухе, без теплоизоляции. При максимальной мощности она была около 1300-1350°С. Так что для небольших трубчатых печей с графитовым нагревателем наш инвертор вполне подходит. Перейдем теперь к плавке.

 

Левитационная плавка

Плавка во взвешенном состоянии – довольно увлекательное занятие. В качестве образца для плавки выбран кусочек алюминия весом 2.6 гр. Отдельные кадры, иллюстрирующие процесс плавки, приведены на рис. 21. Полное видео плавки можно загрузить по ссылке ниже.

Рис.21. Процесс плавки во взвешенном состоянии.

Во взвешенном состоянии образец может находиться неограниченно долго. Положение его довольно устойчивое. Оценка температуры верхушки образца (в расплавленном состоянии при максимальной мощности) была сделана тем же пирометром ПД-4-02 без поправки на излучательную способность перегретого алюминия. Она равна 1150-1200°С.
 

Заключение и выводы

Двухнедельная работа с описанным в данной статье лабораторным инвертором показала, что эта конструкция вполне может «трудиться» в исследовательской лаборатории в качестве устройства для индукционного нагрева и плавки. За это время было расплавлено более полусотни образцов алюминия, около десятка образцов стали и несколько образцов меди. Большинство плавок алюминия были выполнены во взвешенном состоянии. Масса образцов 2-3 гр. Масса стальных и медных образцов тоже составляла несколько грамм. Плавки проводились как в графитовых тиглях, так и без них.

Инвертор работал стабильно. Во всех этих экспериментах не случилось никаких нештатных или аварийных ситуаций. Никаких перегревов или взрывов транзисторов и других компонентов также не произошло. По сути дела, работа с инвертором ничем не отличалась от работы с любым другим несложным лабораторным прибором.

Так что можно считать, что цель создания простого лабораторного инвертора для индукционного нагрева и плавки небольших образцов металлов достигнута.

Естественно, в процессе разработки и практической работы с инвертором накопился список необходимых модернизаций и улучшений, которые желательно провести в ближайшем будущем. Первые в очереди из них перечислены ниже.

  • 1. Выпрямитель. Хотелось бы убрать громоздкий регулятор напряжения на ЛАТРе и поставить что-нибудь более современное, компактное и главное – с запасом по мощности.
    2. Модуль управления. Желательно удешевить «оконечники» (усилители) и выбрать более доступные компоненты. В принципе, здесь ничего сложного нет. Нужно просто проанализировать существующие в большом количестве решения и выбрать наилучшее.
    3. Трансформаторные развязки. В данной конструкции мы использовали самые простые решения. Мы «заплатили» за эту простоту качеством сигналов и сравнительно пологими фронтами импульсов. В принципе, работать можно, транзисторы греются приемлемо. Однако, лучше поработать в этом направлении дополнительно.
    4. Силовой модуль. Желательно увеличить мощность инвертора до 4-5 кВт. В принципе, можно увеличить мощность в два раза, практически ничего не меняя в схемотехнике. Для этого достаточно перейти с полумоста на полный мост. Добавится еще один кулер с парой транзисторов с «обвязкой» и пара дополнительных обмоток на импульсном трансформаторе блока управления.

Поскольку лабораторный инвертор имеет модульную структуру, то все эти модификации легко делать параллельно, не выводя инвертор надолго из работы. Возможно, в результате этих модификаций удастся создать действительно «бюджетный» вариант лабораторного инвертора. Это способствовало бы более широкому внедрению технологий индукционного нагрева в лабораторную практику.
 

Литература

 

  1. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 416 с.
  2. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М. Техносфера, 2005. – 632 с.
  3. Шандренко Д.А. Транзисторный регулятор напряжения.
    http://electroscheme.org/2007/08/13/tranzistornyjj_reguljator_naprjazhenija.html
    или
    http://www.radiolub.orsk.info/Shems/Shems2/tr_reg.htm
  4. Design Tips DT92-2A: High Current Buffer for Control IC’s.
    http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt92-2.pdf
    См. русский перевод: Мощный буфер тока для управления затворами МОП-транзисторов
    http://vcoder.flyback.org.ru/electronics/power_buffer/Power%20buffer.pdf
  5. Фогель А.А. Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии. Л. Машиностроение, 1979. – 104 с.
  6. Глебовский В.Г., Бурцев В.Т. Плавка металлов и сплавов во взвешенном состоянии. М. Металлургия, 1974. – 176 с.

Благодарности

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ОХНМ РАН (проект №5.5.3) и ГК № 02.740.11.0269.
 

Приложение

 


Рис.22. Общая схема инвертора.

Индукционные нагреватели и опыты с ними — Литье в домашних условиях

Вот вы любители портянки выкладывать, Все пальцы в мозоли наверное истёрли. Мне даже страшно что-то дальше писать и показывать

 

Ладно, рискну.

 

Собрал частотомер, чтоб можно было уже в полевых условиях ручки крутить, для настройки на резонанс. Автонастройки пока не предусмотрено, Да и при использовании графитовых тиглей, не заметил что бы частота сильно уплывала. (второе устройство в первом сообщении)

Схему нашёл на просторах интернета, немного под свои хотелки только подпилил. Картинку схемы прикрепил, архив с прошивкой и схемой в Протеусе в файловом архиве: http://www.chipmaker…les/file/12366/

 

Кинул на тындекс. http://cxem.net/izmer/izmer155.php

 

 

Картинки того, что наколхозил……..

 

 

 

 

 

Теперь по сообщениям, ivolovech тут посмотри http://radiokot.ru/f…=33151#p2244920 по фамилии вроде как он.

Есть ещё ряд подобных устройств, таких как Roy http://www.fluxeon.com/Roy1200.html

 

http://www.neon-john…C_schematic.pdf

 

И ещё какое-то.

 

http://img.radiokot….m/tr96grmnm.png

 

Пока задачи у меня были другие. Особо не повторял их. По расчётам деталей — думаю ребята тут вам помогут. С теорией у них всё на 5 с плюсом Ну и расскажите нам какие виды работ вы хотите данным устройством проводить? Успехов при повторении!

 

DRAGON — ваша схема из темы про качеры наверное, только там чегой-то накуролесили, всё в кучу накидали…..

Данная схема автогенераторная и сама подстраивается под частоту контура. Что-то похожее ещё видел на этой картинке индукционной печки

 

 

Kawah Ijen и enomad, расчёты я практически ни каких не производил. Задача у меня была подстроится под определённую тиглю или под определённый нагреваемый материал. Универсальное устройство пока не рассматривал.

В основном, например, брал тиглю, высоту катушки делал равную высоте тигли, диаметр из диаметра тигли плюс теплоизолятор. Понимаю что много ошибок в этом уравнении но пока вроде как работает.

У получившейся катушки измерял индуктивность (её можно так же посчитать) и считал частоту контура при определённой ёмкости

 

http://coil32.ru/calc/one-layer.html

 

http://coil32.ru/calc/jslcc.html

 

Ну и I=U/R, P=I*U

Регулировку мощности, а вернее ток который идёт на ключи, в первой схеме первого сообщения регулировал положением тигли в контуре (подымал, опускал), при литье пластика регулятор температуры работал. Кофе варился сам….

Во втором устройстве регулировка производится подыманием и опусканием частоты. Так как и многие делают.

Тигли — в первом устройстве из железа, во втором графит.

Ну и про тип контура. в этих схемах, эффективность нагрева различных материалов при относительно равной площади поверхности была разной. Первая конструкция железо грело замечательно, алюминий хуже всего (при одинаковом потреблении току из блока питания), вторая наоборот алюминий разогревает на ура, а у железа и току кушает меньше и грела хуже.

Таблица не моя, а из просторов интернета.

 

 

Был вопрос про блоки питания. Обратноходы кому будет интересно. По этому принципу можно собрать блоки питания для генератора, драйвера, защит, измерительных приборов, насосов, вентиляторов……….

 

http://radiokot.ru/c…r/converter/51/

 

Тема и программы по расчёту трансформаторов

 

http://radiokot.ru/f…hp?f=11&t=33756

 

http://radiokot.ru/c…r/converter/51/

 

Проверял, собирал, всё работает

 

 

Отведение тепла мне понравилось через медные шины делать. Соплей и длинных проводов избегать желательно. Конденсаторы на питании ближе к ключам вешать. При больших ёмкостях, ставят два рубильника, один через резистор(ы) заряжает ёмкостя, при достижении максимума напряжения на конденсаторах, включают второй автомат (это делают что б в щитовой подъезда свет не вырубало)

 

 

 

Витки вторички наматывал из толстого провода (наматывал, отматывал), смотрел как всё себя ведёт и потом только гнул трубку.

Конденсаторы ставил обычные китайские из бытовых индукционных плиток, на которых суп и кашу варят. В данный момент на первой конструкции их 2 шт по 0.27 мкФ, во второй 5 шт. по 0.33 мкФ Практически все детали за пол часа при 2 кВт были холодные, трансформатор на выходе только был 40-50 градусов.

 

 

 

 

 

Фуууух, вроде сё. Надеюсь ни кого не обделил своим вниманием. И ни чего не напутал.

 

А нет, вспомнил, книжки.

Кто не читал, рекомендую классику про лабораторный инвертер, там их несколько частей. Времени отнимет не много, но интересных вещей узнаете много. Этот же автор и левитацией алюминия занимался (видео на просторах паутины и на ютубе есть)

 

http://www.icct.ru/node/79/php.htm

http://www.icct.ru/node/82

 

Картинка ниже текста уже была в начале сообщения, не обращайте на неё внимание

Изменено пользователем NBV(SPB)
добавлена ссылка на сxem.net

Информация о компании | ООО Русиндуктор

Описание деятельности: Индукционные нагреватели, предлагаемые компанией Русский индуктор, имеют широкий спектр применения. Их используют, когда необходимы ТВЧ пайка, ТВЧ термообработка деталей, либо ТВЧ нагрев.
Для данных работ существуют три вида ТВЧ установок. Среднечастотные индукционные нагреватели: СЧ-120АВ, СЧ-160АВ, СЧ-200АВ, СЧ-250АВ. Высокочастотные индукционные нагреватели: ВЧ-05А, ВЧ-15А, ВЧ-15АВ, ВЧ-25А, ВЧ-25АВ. Сверхвысокочастотные индукционные нагреватели: СВЧ-03А, СВЧ-06АС, СВЧ-06А, СВЧ-10А, СВЧ-20АВ. Любую из них, вы можете заказать на сайте компании Русиндуктор.
Итак, Вы надумали купить станок твч? Он вам понадобится при условии:
— Вы занимаетесь термообработкой деталей
— Вам необходим нагрев заготовок перед штамповкой
— Вы осуществляете пайку деталей и заготовок
— Вам нужен отжиг металлов
— Вы производите плавку металлов
— Вам нужен отпуск металлических деталей
Принцип работы индукционного нагревателя основывается на физических свойствах металлов — магнетизма. Разогрев заготовки происходит за счет воздействия переменного магнитного поля. Индукционный нагреватель состоит из двух, небольших по размерам блоков — трансформатора и преобразователя, он компактен и при его установки не требуется много места.
Конфигурация индуктора ТВЧ установки напрямую зависит от типа технологического процесса, к примеру, для закалки заготовок или деталей, необходимо использовать индуктор с водяными выводами. Помимо этого нужно учесть, какое количество деталей нужно будет одновременно нагревать, так как возможно изготовление индукторов различной формы. По желанию заказчика, индуктор можно изготовить на гибких выводах.
Китайские ТВЧ установки, продвигаемые нами на Российском рынке, славятся своей надежностью и безотказностью, а так же очень экономичны. Такого качества, наши поставщики добиваются за счет использования в оборудовании MOSFET транзисторов, IGBT модулей, и за счет применения японских и немецких комплектующих.

Компания Русский индуктор будет рада вам поставить твч печи, твч станки с повышенной гарантией 2 года! Вся информация на сайте компании, либо по телефону.

Неисправности индукционных плит и соответствующие им коды ошибок

Самой прогрессивной разработкой в области кухонных плит можно считать агрегат с индукционной варочной панелью. Данная технология привлекает покупателей тем, что не требуется использовать газ, а также своей новизной. Но, несмотря на высокие технологии, неисправности у индукционных плит возникают не реже, чем у другой бытовой техники.

Принцип действия индукционной плиты

Индукционная нагревательная плита работает на достаточно простом принципе генерации вихревых токов в магнито- и электропроводящем материале. Речь идет, в первую очередь, о металлах и их сплавах с определенными физическими характеристиками. Чтобы индукционный нагревательный элемент нормально работал, необходимо обеспечить следующие условия.

  1. Использовать посуду из специальных материалов. Чаще всего это сталь. Именно этот материал обладает не только хорошими ферримагнитными характеристиками, но и способностью генерировать вихревые токи и активно поглощать образуемую при их прохождении энергию.
  2. Система управления питанием нагревателя должна обеспечивать создание переменного магнитного поля. Именно оно генерирует в материале посуды вихревые токи. Частота поля находится в пределах от 20 до 60 Гц, должна быть стабильной.
  3. Магнитное поле индукционного нагревателя достаточно сильно локализовано. Это означает, что разогреваемый предмет нужно располагать как можно ближе, чтобы достичь максимальной эффективности процесса.

Если рассматривать индукционную плиту и установленную на ней посуду с точки зрения физических процессов, эта система представляет собой трансформатор. При этом в роли первичной обмотки выступает катушка нагревателя. Генерируемое ею магнитное поле вызывает появление вихревых токов в посуде. Именно дно этого предмета выступает в роли вторичной обмотки. Отвода электрической энергии от нее нет, поэтому вся она преобразуется в тепло. В результате кастрюля или сковорода нагревается.

Важно! Для нормальной и эффективной работы индукционной панели нужно, чтобы площадь катушки была максимально близкой к аналогичному показателю установленного на нее предмета. В этом случае энергия передается практически полностью.

При несоблюдении такого условия происходят следующие неприятные вещи:

  • над пустым, не накрытым посудой местом на плите не образуются вихревые токи;
  • генерируемая энергией катушка на ненакрытых, пустых местах не утилизируется;
  • в результате неполного отвода энергии катушка перегревается.

Для нейтрализации такого явления в каждой индукционной панели установлены радиаторы охлаждения. Если они не справятся, катушку придется менять. А в самых сложных случаях ремонта потребуют и выходные каскады контура генерации высокочастотного питания.

Коды ошибок

Современные индукционные плиты оснащаются информационным табло и системами самодиагностики. При обнаружении некоторых неполадок устройство само сообщит пользователю о том, что случилось.  Коды ошибок плит некоторых производителей выглядят так:

Производитель Перегрев катушки Перегрев внутренних элементов устройства Неверное напряжение питания
Gorenye F15 F85 F16
Oursonn E0, E10, EA, E3 E6, E3 E7 (E:07), E8 (E:08)
Electrolx E4 E1 E5
Miele E EF35 ER
Bosh E-22 E-25 ER-26

Для пользователей с навыками ремонта и достаточным уровнем знаний код ошибки покажет, где именно стоит искать проблему. Для остальных это указание на то, что нужно обращаться за квалифицированной помощью.

Разборка плиты и диагностика неисправностей

Если простые проверки в виде тестирования напряжения питания и исследования возможных мест обрыва контактов пройдены и не дали результатов, остается одно. Плиту нужно разобрать для полноценного ремонта. Делать это рекомендуется только при наличии соответствующих знаний в области устройства электрических цепей.

Совет! Разборка делается аккуратно и внимательно. Рекомендуется делать фото после каждого этапа, чтобы проще было собирать плиту.

После снятия верхней декоративной панели пользователь увидит прилегающие к ней катушки и их систему охлаждения. На этом этапе нужно тщательно осмотреться. На места возможных неполадок покажет копоть, изменения цвета обмоток или отдельных компонентов электрической схемы. Важны и следы оплавления. Именно с точек, где обнаружены такие недостатки, нужно начинать дальнейшие исследования.

Если же визуально все в порядке, придется проверять все без исключения. Здесь не лишним будет иметь под рукой принципиальную схему своей плиты. Ее обычно можно скачать на сайте производителя или найти на тематических форумах.

Типовая схема проверок выглядит так.

  1. Исследуются контуры питания. Это блок предохранителей, при обнаружении пробитых их меняют. Кабели и провода прозванивают, чтобы убедиться в их целостности.
  2. Осматриваются катушки. Их спирали должны иметь равномерную структуру намотки, без поврежденных проводников, следов нагара на лаке.
  3. Тестируются температурные датчики. Это делается мультиметром. При нагревании элемент меняет проводимость. Поэтому пригодится источник локального тепла, например, паяльник.
  4. Исследуются соединения от катушек к высокочастотному генератору. Кабеля прозваниваются, контактные группы осматриваются.
  5. Плата управления в условиях ограниченного пространства внутри плиты подвергается нагреву. Ее нужно исследовать на возможное наличие трещин. Обязательно осматриваются дорожки. Если на них есть трещины, в том числе из-за коррозионных процессов после повреждения защитного покрытия — их устраняют.
  6. Демонтируется неработающая конфорка. Она снимается вместе с модулем генератора. Осматривается плата. Детали, вышедшие из строя, обычно сразу видно по изменениям цвета корпуса или контактных групп. Здесь и пригодится принципиальная схема плиты. Часто на маленьких деталях просто невозможно прочитать маркировку из-за обгорания корпуса. Что именно ставить — узнают из принципиальной схемы.

Недостаточная мощность нагрева

Данный сбой в работе плиты может вызвать неправильное расположение кастрюли на плите: не по центру конфорки, а сбоку, либо то, что сама посуда меньшего диаметра, чем само варочное место. Если с диаметром посуды все в порядке, то следует проверить прилегание индукционной конфорки к стеклокерамической панели. В случае не плотного ее соприкосновения с панелью, добейтесь хорошего прилегания с помощью специальных прижимающих пружин.

При мигании индикатора между показателем установленной мощности и значением пониженной, можно сказать, что управляющий блок автоматически произвел снижение мощности варочного места по причине перегрева индукционной катушки. В такой ситуации проверяется состояние катушки.

Одна из конфорок не работает

В самом начале, включая панель, с помощью сенсоров выбирается нужная конфорка. Только после ее выбора, можно устанавливать уровень мощности. Если правильная последовательность была соблюдена, но включение не происходит, проверьте, из чего сделана посуда. Она должна быть либо металлической, либо чугунной, то есть иметь свойство намагничиваться. Посуда из алюминия и меди для индукционных плит не подходит. Также не получится готовить на такой варочной поверхности в стеклянной посуде.

В случае, когда посуда соответствует требуемым нормам, но проблема остается, необходимо запустить выполнение тестовых программ, чтобы проверить датчик температуры конфорки. Если он вышел из строя, его необходимо заменить. При исправном датчике проверяется плотность прилегания индукционного модуля к панели из стеклокерамики. При необходимости, прилегание регулируется прижимными пружинами.

Левая пара конфорок не работает

Чтобы обнаружить причину, почему не включается блок варочных поверхностей, расположенных слева, требуется проверить все соединения, идущие от катушек к блоку управления и к плате питания. Если вы обнаружили, что проблем с подключением нет, то необходимо заменить блок управления. При отсутствии положительных результатов, подлежит замене блок конфорок.

Сигнализировать о плохих контактах в проводке между модулями агрегата могут коды ошибок на дисплее. В данном случае появляется код “Е8”.

Правая пара конфорок не работает

В поисках неисправности в индукционной варочной панели Bosch или такой же плите другой фирмы, следует проверить контакты, находящиеся в клеммной коробке, а также состояние предохранителя блока катушек. При перегорании предохранителя, его требуется заменить, на новый, с такой же маркировкой. В случае отсутствия изменений в положительную сторону, проведите проверку, как было описано выше, для левой пары варочных мест.

Также на ЖК дисплее может появиться код ошибки “Е6”. Эта ошибка означает, что индукционная варочная панель вышла из строя. Рекомендуется отключить агрегат от сети на 30 секунд, а затем – снова включить. При повторном появлении кодов ошибок потребуется замена панели управления.

Плита не включается и отсутствует индикация

Первым делом, нужна проверка предохранителя, а затем – выключателя сети. Следующим шагом будет проверка связи между управляющим блоком и питающей платой. Затем между управляющим блоком и сенсорной панелью. При обнаружении вышедшего из строя модуля, он подлежит замене. Если замена модуля не помогла, меняется весь блок катушек.

Подтверждением о неполадках в сенсорной панели может служить код ошибки “Е9”, который появляется на ЖК дисплее устройства. Исходя из перечня кодов ошибок, он означает, что неисправна сенсорная панель управления. Рекомендуется отключить аппарат от сети на 30 секунд. При повторном появлении ошибки меняется панель управления.

Индикатор остаточного тепла не работает

Необходимо запустить программный тест для проверки температурного датчика. Если он исправен, меняется блок управления. Возникают случаи, когда элементы ЖК дисплея светятся постоянно либо работают не все. При такой неисправности проверяется качество соединений между управляющим блоком и сенсорной панелью. Можно попробовать заменить соединяющий модули шлейф. Если это не помогло, блок управления подлежит замене.

Сбои в работе вентилятора охлаждения

Охлаждающий вентилятор может работать без остановки, если вы выставили максимальную мощность нагрева для конфорок. Также он может не отключаться, если температура воздуха вокруг него больше, чем 50°С. В противном случае, неисправность может вызываться вышедшим из строя блоком управления, который подлежит замене.

В этом случае тоже агрегат может выдавать на дисплее коды ошибок. Для неисправного вентилятора – это будет код ошибки “E7”.

Бывает и обратная ситуация – вентилятор не включается. Такое поведение можно считать нормальным, когда уровень мощности варочной поверхности минимален. Он должен включиться при повышении температуры воздуха вокруг него выше значения 50°С. Для проверки вентилятора запускается тестовая программа. Если она показывает, что механизм вышел из строя, то его требуется поменять.

Конфорка повышенной мощности не включается

Случаются ситуации, когда вы хотите включить самую мощную конфорку, с максимальной мощностью 3 кВт, но ничего не происходит. Это считается нормой, если работают другие варочные места, и температура возле блока индукционных катушек превышает 780 градусов. Чтобы при включении самой мощной конфорки исключить перегрев агрегата, происходит ее блокировка. Когда варочные места остынут, блокировка будет снята, и катушка включится. Но, если конфорка не включается, придется менять управляющий блок.

Происходит автоматическое отключение плиты

Выключаться индукционная плита в автоматическом режиме может в следующих случаях:

  • если вы включили в сеть агрегат, и в течение 10 секунд не произвели никаких действий на сенсорной панели, например, не выбрали варочное место, не установили мощность и так далее;
  • работа конфорок продолжается более 2-х часов;
  • если сработал электронный таймер, на котором было выставлено время отключения плиты.

При других случаях, когда плита может самопроизвольно отключиться, без помощи квалифицированного специалиста не обойтись, так как потребуется замена блока управления либо всего блока индукционных катушек.

Варочная поверхность гудит при работе

Индукционная плита может издавать при работе различные шумы, и возникать они могут по следующим причинам:

  • аппарат может гудеть, если на варочное место поставили кастрюлю с тонким дном, или выставлена чрезмерная мощность;
  • плита часто гудит или свистит при установке на большую конфорку маленькой кастрюльки;
  • вибрации могут возникать на стыке различных материалов, когда дно кастрюли состоит из нескольких слоев;
  • интенсивность шума зависит от количества содержимого посуды на варочной панели.

При постоянно звучащем звуковом сигнале можно предположить, что причина того, что он не отключается, находится в блоке управления, который ремонтируется только заменой на новый.

Полезные советы мастеру

Для более оперативного ремонта в условиях неточного определения неисправности (и не только), можно дать несколько полезных советов. Во-первых, генераторы на конфорках выполнены в виде самостоятельного модуля. Они снимаются. Меняя генераторы местами (с одной конфорки на другую), можно быстро понять, что сломалось, катушка или ее блог высокочастотного напряжения.

Второй совет поможет иногда сильно сэкономить на ремонте. В недешевых или редко встречающихся из-за нераспространенности на рынке плитах сгоревшая деталь может быть уникальной и весьма дорогой. А ее редкость еще больше поднимает стоимость замены. Но устанавливать элемент, который указан на принципиальной схеме плиты, совсем не обязательно. Есть база данных соответствия электронных компонентов. Ее можно легко найти в интернете по запросу Datasheet или на тематических форумах. В ней отыщется более недорогой или доступный в продаже аналог детали, которая нужна для замены в индукционную плиту.

Если причина поломки так и не была установлена, или возникают затруднения по поводу того, как приобрести и установить вышедшие из строя модули, то лучше для ремонта индукционной плиты обратиться к профессионалам. Также следует помнить о гарантийном обслуживании, право на которое вы можете потерять при самостоятельном вскрытии агрегата. Индукционная плита является «умной» техникой и требует тщательного соблюдения правил эксплуатации.

принцип работы, устройство электрического нагревателя воды, монтаж электрокотла, плюсы и минусы плит

Вариант индукционного отопления чаще всего рассматривают в том случае, когда газовая магистраль недоступна и приходится обогревать жилище с помощью дорогостоящего электричества.

Индукционный котёл обычно представляется продавцами более экономной и инновационной альтернативой привычным тэновым обогревателям.

Что собой представляет индукционное отопление

В основе работы лежит явление электромагнитной индукции. Внутри котла создаётся электромагнитное поле, которое нагревает сердечник из ферромагнетика. Он-то и отдаёт тепло воде в системе вместо привычного ТЭНа.

Когда продавцы и производители ВИНов (вихревых индукционных нагревателей) говорят о его экономичности, имеют в виду скорость нагревания элемента и передача тепла в систему.

Если ТЭН нагреет воду в системе отопления в лучшем случае через 20, а то и 30—40 минут, то индукционный элемент на 10—15 минут быстрее.

Важно! В индукционном отоплении выбор теплоносителя довольно широк: это может быть не только вода, но и масло, этиленгликоль и любой антифриз.

Принцип работы и устройство индукционного электрокотла

Подобны трансформатору. Генератор индукционного тока состоит из первичной и вторичной короткозамкнутых обмоток. Первичная обмотка превращает электрическую энергию в вихревой ток, а вторичная обмотка служит корпусом индуктора.

Ещё проще объяснит работу устройства индукционного нагревателя следующий пример:

  1. На трубу из диэлектрического материала (непроводящего электроток) наматывается катушка.
  2. Внутрь помещается сердечник из мартенситной или ферритной стали (ферромагнетик).
  3. Катушка под воздействием электричества создаёт магнитное поле.
  4. Магнитное поле нагревает сердечник (до 750 °С).
  5. Сердечник нагревает воду, проходящую через трубу.

Справка. Несмотря на то, что индукционный котёл может нагреть быстро большое количество теплоносителя, а явление индукции само создаёт конвекционное движение носителя в системе, чтобы без проблем отопить двухэтажный дом, нужно поставить в систему насос.

Чаще всего индукционный котёл представляет собой довольно компактный, не слишком высокий (40 см), но увесистый (до 23—30 кг) широкий баллон-трубу. Поэтому, чтобы он не обрушился, его ставят на прочные дополнительные крепления. Иногда для усиления эффекта используют спаянную секцию из нескольких таких баллонообразных труб-котлов.

Фото 1. Индукционный котёл, подключенный к отопительному контуру. Представляет из себя баллон небольшого размера.

Реже встречаются конструкции в форме шкафчика.

Но в любом случае индукционный котёл состоит из:

  1. Корпуса, состоящего из диэлектрического металла.
  2. Электроизоляционного слоя.
  3. Сердечника из ферромагнита (толщина до 7 мм).
  4. Температурного датчика в корпусе котла.
  5. Входного и выходного патрубков соединения с системой труб и радиаторов.
  6. Автовыключателей (в пульте управления).
  7. Терморегулятора (электроника в пульте управления).

А вот так может выглядеть система отопления, где:

  • Насос для циркуляции теплоносителя.
  • Отопительные батареи.
  • Индукционный котёл.
  • Мембранный расширительный бак (для регулировки давления).
  • Шкаф пульта управления.
  • Запорный шаровой кран.

Внимание! Индукционный котёл годится только для закрытого контура отопления.

Немного о плите на индукции

Эта чудо-плита не похожа на обычные плиты тем, что:

  1. Автоматически распознаёт подходящую посуду (только из ферромагнитных металлов и с плоским дном), а под неподходящей даже не включается.
  2. Нагревает быстрее, чем газовая или электрическая, следовательно, блюда готовятся оперативнее.
  3. Греет строго определённую зону, равную диаметру посуды. Остальная часть плиты остаётся холодной.

Схема такой плиты в разных брендах может существенно отличаться, но её принципиальное устройство одинаково для всех моделей:

  • Поверхность из стеклокерамики.
  • Под ней изоляционный слой.
  • Под изоляцией — индукционная катушка.
  • Под катушкой — Блок управления и Преобразователь частоты.

Первичный контур в таком трансформаторе — катушка внутри плиты, а вторичным контуром выступает сама посуда.

В интернете можно встретить даже забавные схемы самодельных отопительных систем с помощью индукционных плит. Но они не выдерживают никакой критики.

Индукционные плиты работают на сверхвысоких частотах от 20 кГц до 60 кГц. Проводя замеры излучений, выявили, что частично они поглощаются самой плитой, а оставшиеся действуют строго в радиусе 30 см от центра плиты. Всё же, несмотря на доказанную безопасность, людям с кардиостимуляторами очень не советуют пользоваться такими плитами, во избежание остановки сердца. А как с вредоносными излучениями у индукционного котла? Ведь он также работает на частотах от 25 кГц и выше.

Вам также будет интересно:

Плюсы и минусы индукционного электрического котла

Минусы индукционного котла:

  1. При справедливости утверждений о том, что такой котёл — экологичный и не выбрасывает в окружающую среду выхлопов, электромагнитное поле он по жилищу распространяет. На него реагируют и люди, и животные, и техника.
  2. Безопасен только условно. Если случится утечка теплоносителя, электромагнитное поле не выключится автоматом, сердечник будет продолжать нагреваться вплоть до оплавления корпуса, а произойдёт это буквально за пару секунд. Поэтому очень важна для такого котла сложная и надёжная автоматика контроля, выключающая электропитание при утечках. Стоит она дорого. А на отечественных образцах индукционных нагревателей ради экономии чаще всего стоят дешёвые китайские образцы.
  3. Стоит почти в 2 раза дороже ТЭНового. При этом его заявленная экономичность явно завышена и окупать себя будет долго.
  4. В рациональности и экономии серьёзно уступает газовым и твердотопливным системам отопления.

Преимущества:

  1. В некоторых моделях есть вариант удалённого управления с помощью электронного программатора по GSM-каналу. Это действительно бывает удобно — выставить температуру на 8—10 °С на время отсутствия людей в доме, уехав на недельку, не беспокоясь о промерзании жилища.
  2. Нет промежуточных техосмотров, замены ТЭНа и прочих ремонтно-профилактических работ.

Кто придумал отопительный агрегат на индукции

Маркетинговый аргумент про инновацию индукционного котла не выдерживает никакой критики. Принцип индукции был открыт ещё в первой трети XIX века Майклом Фарадеем — исследователем, известным нам по школьному курсу физики.

А в самом начале XX века в Швеции была выпущена в мир первая плавильная индукционная печь для металлургической промышленности.

Конечно же, инженеры и учёные ещё тогда рассматривали индукцию для отопительных котлов в быту. Но, изучив за и против, сочли этот вариант нерациональным.

Индукционным нагревателем для дома и быта начали пользоваться на просторах СНГ в середине 90-х годов. До этого индукционные котлы высокой мощности применялись в СССР только в тяжёлой промышленности для плавки металлов.

Правда ли, что индукционные нагреватели энергосберегающие?

Экономичность данной разновидности котла достигается только первоначальной форой в 5—15 минут скорости нагрева. И то, по сравнению с ТЭНами. Потому что самая экономичная среди электрических систем отопления — «тёплый пол». Все рассуждения о 99 или даже 100% КПД — лукавство и расчёт на массовую безграмотность. Такое же КПД имеют все электронагреватели.

А утверждение, что часть тепла из системы рассеивается, не доходя до теплоносителя одинаково справедливо и для ТЭНовых, и для индукционных котлов. Учитывая высокую стоимость котла и обязательное дополнительное оборудование к индукционной системе за отдельную сумму, экономия в 30—50% на электроэнергии — не больше чем легенда и торговая уловка.

Долговечность. Как и всё на свете, сердечник тоже подвержен разрушению, но делать он это будет, в отличие от ТЭНа, намного дольше — лет 30. Остальные составляющие также имеют хороший запас прочности. Производители дают 10-летнюю гарантию на службу индукционного котла, и они не врут. Если его оснастить качественными европейскими электронными контроллерами, свободно прослужит и до 30—40 лет.

Фото 2. Индукционный котёл, подключенный к закрытой системе отопления. Дополнительно оснащается контроллером, расширительным бачком и насосом.

Учитывая вышесказанное, владелец индукционного котла обнаружит экономию по сравнению с ТЭновым только в длительной перспективе — после пяти лет пользования системой. Но, по сравнению с первоначальными затратами на установку, она может оказаться несущественной.

Схема монтажа прибора для нагрева воды в отопительной системе

Первое, на что стоит обратить внимание — правильный расчёт мощности. Лучше, конечно, пригласить специалиста, но если делаете это сами, пользуйтесь формулой: 60 Вт мощности котла на каждый кв. м. жилища.

Вот ряд стандартных правил, обязательных при установке индукционного отопления:

  1. Расстояние от котла до стены превышает 30 см.
  2. Расстояние от котла до потолка и пола не меньше 80 см.
  3. За патрубком вывода сразу обязательно должны быть вмонтированы манометр, автомат для отвода воздуха и подрывной клапан. Это безоговорочное условие безопасности.
  4. Вслед за группой безопасности желательно соединить горячую подачу с обраткой, т. е. замкнуть малый контур. Это предохранительная мера от перегрева.
  5. После групп безопасности вмонтировать запорные клапаны.
  6. Котёл крепится к стене обязательно вертикально с использованием специальных крепежей или хомутов.

Фото 3. Схема подключения индукционного котла к системе отопления. Стрелками показаны части конструкции.

Вспомогательные приборы крепятся на трубу обратной подачи в следующей последовательности:

  1. Бак расширения.
  2. Фильтр-отстойник.
  3. Фильтр для грубой очистки.
  4. Насос.
  5. Датчик циркуляции.

Важно! Для индукционного нагревателя обязательно выполнить заземление! Оптимально использовать для этого отдельный провод (лучше шину) и присоединить к заземлению всего дома.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, действительно ли индукционные котлы энергосберегающие?

Вывод

Очевидные преимущества индукционного отопления перед другими видами отопительных систем отсутствуют, учитывая его высокую цену.

Но если рисовать портрет его идеального потребителя, то это будет обладатель дачной усадьбы, расположенной в негазифицированной местности, которому нужна дистанционно регулируемая система отопления для нечастого и умеренного использования.

И есть возможность установить индукционный котёл в подвале, дабы он не слишком «фонил» вредными полями в сторону жильцов, но, напротив, отпугивал мышей, кротов и крыс. Долговечность и отсутствие в периодическом техобслуживании действительно будет плюсом для такого потребителя и оправдает все затраты в длительной перспективе.

Китайские лечебные тампоны BEAUTIFUL LIFE, доставка из Москвы

Женскому здоровью могут угрожать самые разные факторы – от гормональных перепадов до инфекций. Чтобы поддержать мочеполовую систему, используйте фитотампоны Beautiful Life – они отлично работают и не приносят вреда в отличие от продающихся в аптеках России лекарств. После лечебного курса имеющиеся болезни пройдут, а заодно вы защититесь от новых проблем. Половая жизнь и репродуктивные функции не должны страдать из-за рисков, которые так легко нейтрализовать, поэтому советуем прибегнуть к новинке как можно скорее.

При каких заболеваниях стоит задействовать средство?

Уникальная разработка охватывает целый ряд направлений, поэтому ее можно применять во множестве случаев. Давайте ознакомимся с основными показаниями к использованию китайских тампонов Beautiful Life:

  • Воспалительные процессы.
  • Эрозия шейки матки.
  • Сильные боли при менструации.
  • Кисты яичников.
  • Молочница.
  • Циститы – острые и хронические.
  • Миома матки.
  • Геморрой.
  • Эндометрит.
  • Вагинит.
  • Бесплодие.

И это еще не все проблемы, которые легко врачуются с помощью нового продукта. Гинекологические расстройства быстрее отступают, если в борьбу с ними включается сила природы.

Ценные свойства тампонов Beautiful Life

Оценить препарат по достоинству нетрудно – достаточно ознакомиться с его возможностями. Как мы уже упоминали, они практически не ограничены. Тем не менее давайте ознакомимся хотя бы с основными полезными качествами:

  • Нейтрализация болезнетворных микроорганизмов.
  • Снятие болей, жжения и зуда.
  • Улучшение функций органов малого таза.
  • Устранение спазмов.
  • Предотвращение кровотечений.
  • Омолаживание (лечебные тампоны Beautiful Life подтягивают дряблые ткани).
  • Улучшение состояния микрофлоры.
  • Упорядочивание менструального цикла.

С таким потенциалом можно не сомневаться в успехе, даже если дорогие медикаменты из аптек России не помогли. Изменения будут заметны и по ощущениям, и по результатам осмотра. Ваш гинеколог наверняка отметит прогресс и сообщит вам об этом, посоветовав продолжить лечение и профилактику.

Гармоничная формула – гарантия успеха

В процессе разработки эффективного средства с безопасным и мягким действием использовались древние рецепты китайской медицины, давно научившейся справляться с рядом женских заболеваний. Для пропитывания фитотампонов Beautiful Life и Clean Point используются экстракты лекарственных растений:

  1. Ши чуан цзы. Усмиряет зуд в районе половых органов.
  2. Сюэ дзе. Способствует заживлению поврежденных мест, хорошо справляется с болью.
  3. Ы-шу. Выступает в роли анестетика, усиливает кровообращение в районе малого таза.
  4. Кушэн. Избавляет от жара, обезвреживает бактериальную угрозу, защищает от новообразований.
  5. Бин пьень. Останавливает воспаления, отнимающие силы и энергию.
  6. Хуань льень (контис китайский или сирень). Данный ингредиент китайских тампонов Clean Point активизирует процесс очищения, успокаивает, предупреждает онкологические заболевания.

В совместной работе каждая из составляющих особенно хорошо проявляет себя. Так проявляется синергия, которая в разы повышает действенность препарата. А вот побочки у него нет, что особенно важно при оздоровлении столь деликатной сферы.

Что говорят пациентки и врачи?

Помимо натуральных компонентов, у новинки с традиционными корнями есть и другие позитивные стороны, которые часто упоминаются в отзывах о фитотампонах Beautiful Life. Потребительницы указывают на следующие плюсы:

  • Возможность вылечить как острые, так и хронические болезни.
  • Полная безопасность и гипоаллергенность.
  • Быстрое улучшение состояния.
  • Долговременное действие – одного курса хватит надолго.
  • Отсутствие противопоказаний.
  • Негормональный характер.

Не менее искреннее одобрение можно услышать и от врачей. Они видят положительную динамику у своих подопечных и понимают, что польза от применения средства чрезвычайно велика. Не стоит упускать удачный шанс разобраться с застарелыми проблемами и предотвратить новые!

Внимание! У жительниц России цена тампонов Beautiful Life не вызовет возмущения или разочарования. Стоимость средства считается вполне приемлемой, поэтому даже самый скромный бюджет не понесет значительного ущерба.

Практические советы

Процедура применения продукции мало отличается от использования обычных тампонов. Далее мы приводим ключевые положения инструкции, в которых нет ничего сложного и невыполнимого:

  1. Хорошо вымойте руки или продезинфицируйте их иным способом.
  2. Извлеките один из тампонов Beautiful Life и удалите упаковку.
  3. Расправьте вытяжную нить.
  4. Вставьте тампон на глубину 5-7 см. При сухом влагалище можно предварительно погрузить его в кипяченую воду (на 20-30 секунд).
  5. Оставьте тампон на 2 суток.
  6. Затем вытащите его, потянув за шнур.
  7. Обработайте влагалище спринцовкой.
  8. После перерыва в сутки повторите манипуляции.

*Остерегайтесь мошенников, оплата только при получении*

 

Индукционный нагрев, индукционный нагреватель, индукционный источник питания в Китае

Что такое индукционный нагрев?

Индукционный нагрев — это процесс нагрева электропроводящего объекта (обычно металла) посредством электромагнитной индукции за счет тепла, выделяемого в объекте вихревыми токами. Индукционный нагреватель состоит из индукционного источника питания (индукционного нагревателя) и индуктора (катушки), форма которого соответствует контуру детали, и рабочей станции, на которой деталь удерживается и подводится к катушке.

Как работает индукционный нагрев?

Индукционный нагрев происходит, когда электромагнитное силовое поле создает электрический ток в металлической детали. Поверхность детали нагревается за счет сопротивления протеканию этого электрического тока.

Что такое индуктор?

Это медная петля, которая при подаче питания и размещении в непосредственной близости от обрабатываемой детали вызывает ее нагрев. Индукционные катушки изготовлены из медных трубок, по которым циркулирует вода для охлаждения.

Преимущество индукционного нагрева:

Быстрый нагрев :Выделение тепла внутри заготовки посредством индукции обеспечивает гораздо более высокие скорости нагрева, чем процессы конвекции и излучения, происходящие в печах.

Быстрый запуск :Печи содержат большое количество огнеупорных материалов, которые необходимо нагревать во время запуска, что приводит к большой тепловой инерции. Внутренний нагрев в процессе индукционного нагрева устраняет эту проблему и позволяет гораздо быстрее начать работу.

Энергосбережение :Когда источник питания индукционного нагрева не используется, его можно отключить, так как перезапуск происходит очень быстро. В печах энергия должна подаваться непрерывно, чтобы поддерживать температуру во время задержек в обработке и избегать длительных пусков.

Высокая производительность :Поскольку время термообработки короткое, индукционный нагрев часто позволяет увеличить производительность и снизить трудозатраты.

Китайская электроника протестирована (108 тестов): LDTR-WG0222 протестирована индукционным нагревом

(Опубликовано 24.09.2020)
С помощью этой недорогой схемы вы можете поэкспериментировать с большой мощностью индукционного нагрева. Менее чем за десять секунд вы можете нагреть массивный болт M8 до 100 °C. Вы также можете поэкспериментировать с беспроводной передачей энергии (WPT).

Введение в LDTR-WG0222


Что такое индукционный нагрев?
Прежде чем познакомиться с этим устройством, было бы полезно взглянуть на феномен «индуктивного нагрева ». Индуктивный нагрев — это метод нагрева электропроводящего объекта с помощью электрического тока, индуцируемого в объекте.Этот метод представляет собой быстрый, бесконтактный и беспламенный способ нагрева. Нагрев металла вызывается переменным магнитным полем, создающим в объекте вихревых токов . Эти вихревые токи также называются «токами Фуко ».
Протекание этого тока является следствием « электромагнитной индукции », явления, открытого Майклом Фарадеем в 1831 году. Главный факт открытия Фарадея состоит в том, что изменяющееся магнитное поле может индуцировать изменяющееся напряжение в проводнике. Это напряжение, очевидно, приводит к току, когда электрическая цепь замкнута. Это вихревой ток, который создает очень локально генерируемое тепло. Насколько глубоко тепло проникает в объект, зависит от частоты магнитного поля и металла. Низкие частоты (от 5 кГц до 30 кГц) глубоко проникают в металл. Высокие частоты обеспечивают менее глубокое проникновение, но более сильный нагрев.
Как показано на рисунке ниже, сильное магнитное поле создается катушкой из толстой медной проволоки, состоящей всего из нескольких витков.Эта катушка не имеет сердечника, поэтому катушка полая.
Принцип генерации вихревых токов. (© 2020 Йос Верстратен)
Катушка питается от генератора мощности, который генерирует высокочастотное синусоидальное напряжение. В результате через катушку протекает большой ВЧ-ток, создающий переменное и мощное магнитное поле внутри и вокруг катушки. Если оставить катушку пустой, мало что произойдет. Единственное, катушка нагревается из-за протекающего через нее ВЧ тока.Однако если в середину катушки положить металл, например гвоздь, ВЧ магнитное поле в этом гвозде будет генерировать ВЧ индукционное напряжение. Поскольку гвоздь образует замкнутую цепь, внутри гвоздя будет протекать сильный вихревой ток. В результате в ногте вырабатывается значительное количество тепловой энергии. Через секунду ноготь раскаляется докрасна.
Ты не веришь, что это происходит так быстро? Тогда купите эту недорогую плату и убедитесь сами!

Блок индукционного нагрева LDTR-WG0222
Как это часто бывает с такими дешевыми китайскими электронными модулями, непонятно, кто разработал устройство.Вы найдете эту схему под названием « LDTR-WG0222 », а также под названием « Geekreit 12V ZVS индукционный нагреватель ». Это популярный продукт, который предлагается десятками интернет-магазинов по совершенно разным ценам. Если вы будете искать достаточно долго, вы найдете на AliExpress продавцов, которые берут за это менее пяти евро.
Товар выглядит абсолютно одинаково у всех продавцов. Индукционный нагрев состоит из небольшой платы размером 55 мм на 37 мм и отдельной катушки диаметром 20 мм и длиной 28 мм.Эта катушка состоит из десяти витков сплошного медного провода. На левой стороне печатной платы имеется винтовая клеммная колодка для подключения источника питания, на правой стороне — клеммная колодка для подключения катушки. Поскольку катушка не может поместиться в эту клеммную колодку, вы можете припаять два контакта катушки непосредственно к большим луженым поверхностям рядом с клеммной колодкой на печатной плате.

Печатная плата и индукционная катушка. (© eBay)
Технические характеристики LDTR-WG0222
Все поставщики согласны с минимальными техническими данными, приведенными ниже:
— Напряжение питания: 5 В пост. тока ~ 12 В пост. тока
— Выходная мощность: 120 Вт макс.
— Рабочая частота: 200 кГц

Плата LDTR-WG0222
Верхний слой платы почти полностью занят двумя катушками. Если выпаять эти катушки из печатной платы, окажется, что схема содержит на удивление мало компонентов. Два МОП-транзистора, пять резисторов, четыре диода и один светодиод.

Верхний слой платы с катушками и без катушек. (© 2020 Йос Верстратен)
Нижний слой печатной платы полностью занят двумя странными черными компонентами, которые при ближайшем рассмотрении оказываются большими конденсаторами 330 нФ / 630 В.После удаления этих частей на этой стороне печатной платы больше ничего нет.
Два конденсатора 330 нФ / 630 В. (© 2020 Jos Verstraten)
Принципиальная схема LDTR-WG0222
После частичной разборки печатной платы таким образом нетрудно восстановить схему этого устройства. На рисунке ниже мы воспроизвели полную принципиальную схему. Катушки индуктивности L1 и L2 представляют собой две катушки на печатной плате.Катушка L3 является отдельной катушкой, которая отвечает за индуктивный нагрев. Два полевых МОП-транзистора принадлежат марке ON Semiconductor, но номер типа не читается.
Принципиальная схема LDTR-WG0222. (© 2020 Jos Verstraten)
Работа контура
Мы упоминали буквы « ZVS » ранее в этой статье. Это аббревиатура от « Переключение при нулевом напряжении », и это именно то, что происходит в этой схеме, когда МОП-транзисторы находятся в состоянии ВКЛ.Эта схема известна как «генератор Royer » или « драйвер Mazzilli » и гарантирует минимальные потери мощности в самой схеме и максимальную мощность на внешней катушке.


Схема на самом деле представляет собой синусоидальный генератор, который начинает колебаться с частотой, определяемой нагрузкой, подключенной между двумя стоками. В данном случае эта нагрузка состоит из конденсаторов С1 и С2 и катушки L3. Это называется танковой схемой. Параллельно соединенный LC-контур имеет резонансную частоту.Вас не удивит, что схема будет колебаться на этой частоте.
Если вы внезапно подключите к цепи напряжение питания, катушки индуктивности L1 и L2 обеспечат попадание этого напряжения на стоки МОП-транзисторов с небольшой задержкой. Ведь катушка сопротивляется протеканию тока.
В то же время МОП-транзисторы хотят без задержки перейти в состояние ВКЛ, поскольку на затворы через резисторы R1 и R2 подаются положительные напряжения. Однако не существует двух МОП-транзисторов с одинаковыми свойствами.Следовательно, один из двух станет проводящим немного раньше, чем другой.
Предположим, Т1 начинает проводить немного раньше. Напряжение на стоке падает до 0 В, а диод Шоттки D3 обеспечивает притяжение напряжения на затворе T2 к земле. Таким образом, этот транзистор остается в выключенном состоянии.
Цепь, кажется, сохраняется в этой ситуации, и это может привести к выходу из строя MOSFET T1. Однако теперь вступает в действие параллельно соединенная цепь L3-C1-C2. Когда T1 включается, через этот полупроводник внезапно протекает очень большой ток.Это явление вызывает много высокочастотных сигналов в цепи. LC-схема выделяет из этого множества частот сигнал с собственной резонансной частотой и усиливает его. В этой цепи создается довольно высокое переменное напряжение. Отрицательный период этого напряжения достигает затвора T1 через диод D4, и этот полупроводник переходит в выключенное состояние. Напряжение на стоке повышается, в результате чего диод D3 выключается и напряжение затвора T2 может повышаться. T2 будет проводить, а T1 будет блокировать.Цепь LC, входящая в резонанс, заставляет транзисторы снова переключать состояние через половину периода. T1 будет проводить, T2 будет блокировать.
Из этого описания операции вы можете сделать вывод, что МОП-транзисторы уже проводят ток, когда на стоках есть минимальное напряжение. Отсюда и название « Переключение при нулевом напряжении ».

Ответ Карла Баума

Для каждой схемы должен быть указан ‘ правильный ‘ разработчик! Это не от лиц, упомянутых в вашем блоге! Эта схема была запатентована мной в 1985 году.Это было назначено мне в ноябре 1989 года. С 2009 года (20 лет) эта схема свободна от претензий с моей стороны. С использованием этого схемного принципа было произведено 10 000 устройств (Fa. Hüttinger Elektronik) мощностью от 40 Вт до 50 кВт в медицинских устройствах и в автомобильной промышленности.


Большое синусоидальное напряжение в результате
Благодаря частотно-избирательному функционированию параллельных компонентов C1-C2-L3 схема генерирует синусоидальное напряжение на этих компонентах.Частота этого сигнала равна резонансной частоте LC-контура. Из-за накопления энергии и возбуждения сигнала, создаваемого в LC-цепях, этот синусоидальный сигнал даже во много раз превышает напряжение питания схемы.

Тестирование индукционного нагревателя LDTR-WG0222


Важные примечания
Категорически запрещается питать схему от медленно возрастающего напряжения питания. Цепь не будет колебаться, и оба полевых МОП-транзистора немедленно выйдут из строя.Убедитесь, что напряжение питания стабильно, и подключите печатную плату к источнику питания с помощью переключателя ON/OFF.
Имейте в виду, что схема может потреблять ток до 7,5 А от источника питания 12 В и что ваш источник питания должен обеспечивать такие токи без снижения выходного напряжения. Это может привести к отключению генератора и выходу из строя МОП-транзисторов.
Только внезапное появление напряжения питания вызовет в цепи необходимые колебания.

Цепь в состоянии покоя
Мы запитали наш тестовый образец от источника питания 12 В, который может обеспечить 30 А.При подключении печатной платы к этому блоку питания измеряется ток 1,35 А при напряжении 11,55 В. В состоянии покоя схема потребляет мощность 15,6 Вт.
Смотрим на осциллографе напряжение на L3. Над этой частью действительно есть приятная синусоида с частотой 188,62 кГц, см. осциллограмму ниже. Среднеквадратичное значение этого напряжения составляет 26,158 В.

Напряжение на катушке L3. (© 2020 Jos Verstraten)
Температура змеевика L3
В состоянии покоя в цепи потребляется значительное количество энергии.Детали на печатной плате остаются при приятной температуре. Однако катушка L3 быстро нагревается настолько, что об нее можно обжечься. Нам было любопытно посмотреть, насколько нагревается эта катушка и как быстро она нагревается. Мы измерили это, зажав термопару с теплопроводной пастой между двумя витками катушки и замерив температуру нашим мультиметром. Результаты показаны на графике ниже. Окончательная температура достигается примерно через десять минут и составляет 182 °C на нашем тестовом образце. Действительно температура, при которой можно сильно обжечься!
Температура катушки L3.(© 2020 Jos Verstraten)
Эксперименты с индукционным нагревом
Заметно, что медные и алюминиевые предметы не очень подходят для экспериментов с индукционным нагревом. Это, конечно, следствие низкого удельного сопротивления этих металлов. Ведь у меди и алюминия тепло выделяется исключительно за счет эффекта Джоуля P = I 2 ● R. Для игры со схемой лучше использовать железные предметы, такие как гвозди и болты.В ферромагнитных материалах, таких как железо, много дополнительного тепла выделяется из-за потерь на магнитный гистерезис.
Чтобы продемонстрировать силу индукционного нагрева, мы просверлили небольшое отверстие, в которое наша термопара вставляется в болт М8 длиной 80 мм.
Нагрев болта М8, слева термопара в отверстии, просверленном в болте.
(© 2020 Джос Верстратен)
Мы поместили этот болт в середину катушки и регистрировали температуру с интервалом в одну секунду.Как показано на графике ниже, температура в центре болта уже через 80 секунд поднялась до 600 °C. Тогда ток, потребляемый нашим блоком питания, составляет 7,3 А, что при напряжении питания 11,60 В соответствует потребляемой мощности 84,68 Вт.
При 600 °С нам пришлось прервать наш эксперимент, так как теплопроводная паста, видимо, не выдерживает таких температур и дает много не очень полезного дыма.
В любом случае, этот эксперимент доказал, насколько быстро при такой технике нагреваются железные предметы.
Температура в центре болта М8. (© 2020 Jos Verstraten)

Эксперименты с « Беспроводная передача энергии» « WPT » или « Wireless Power Transfer » — актуальная тема. Идея, конечно, древняя, ведь еще Никола Тесла занимался ею еще в 1896 году. Все электрические зубные щетки заряжаются по этой технологии, и смартфоны тоже все чаще используют беспроводную зарядку.
LDTR-WG0222 — идеальная печатная плата для экспериментов с этой техникой. Магнитное поле конечно не только в сердечнике катушки, но и вокруг катушки. Вы можете получить это поле, удерживая катушку, сделанную из сплошного медного провода, рядом с L3. Вы заметите, что на этой катушке есть напряжение в несколько вольт, в зависимости, конечно, от количества витков и расстояния между катушками. Взаимное положение двух катушек также играет важную роль. Вы можете выпрямить это напряжение и обеспечить достаточную мощность, например, для освещения светодиода. (реклама спонсора Banggood)
Geekreit 12V ZVS индукционный нагреватель


French Creek Valley Ошибка 404

French Creek Valley Ошибка 404 — Неверная страница/файл не найден


Дома Связаться с нами


Вы перешли по старому или недействительному URL-адресу (адресу) какой-то части нашего веб-сайта French Creek Valley. Приносим извинения за неудобства.
Если вы ввели адрес, пожалуйста, внимательно проверьте это и попробуйте еще раз.
Если это не сработает или вы попали сюда, нажав на ссылку из другого места, перейдите прямо к www.spaco.org, чтобы найти то, что вы хотите. Спасибо тебе за посещение долины Френч-Крик.

Наш веб-сайт организован в алфавитном порядке, поэтому, если вы нажмете «Главная», у вас будет возможность найти все, что вам нужно. хочу.
Если у вас есть время, нажмите кнопку «Связаться с нами» выше и сообщите нам, что произошло.

Ниже приведены правильные ссылки на страницы нашего веб-сайта, которые вы, возможно, намеревались посетить:

Обновление платы Onan NHE/BG Generator A1
Топор в скандинавском стиле, Tom Latane’
Немецкий ткацкий станок для плетения ковров
Rail Anvils
Наша контактная страница
Веб-сайт Tom and Kitty Latane’
Горячекатаная и холоднокатаная сталь
Фотогалерея Страница 1 , для Исла Мухерес, Мексика
Тредлхаммерс
Люди меня не понимают

Как это случилось со мной?

В большинстве случаев люди попадают на эту страницу, потому что ссылающийся сайт ввел неверный URL-адрес (адрес), и вы нажали на него. Иногда они добавлена ​​точка после имени файла или добавлены пробелы или знаки препинания, или есть неправильные буквы верхнего или нижнего регистра в ссылке.
Мы проверяем эти вещи почти ежедневно и, когда мы можем определить ссылающийся сайт, мы связываемся с ними и просим их исправить ссылку. Но во многих случаях ссылка в сообщении группы новостей, и модератор (если он есть) не хочет возвращаться, чтобы исправить ошибку.

[11.30.16] Китайский индукционный нагреватель | Эндрю Биркель

[Описание]:

Создание экспериментальной установки, основанной на китайском индукционном нагревателе, которая позволяет вставлять тигли из глинозема.

[Примененные процессы]:

  • Solidworks (САПР)
  • Лазерная резка
  • Пайка

[Сводка]:

Для эксперимента мне понадобилась установка, которая позволила бы мне медленно провести алюминиевый тигель через центр катушки индукционного нагревателя. Я решил спроектировать индукционный нагреватель мощностью 1000 Вт 20 А, который был приобретен на ebay примерно за 30 долларов.

Я разработал свой стенд с использованием лазерного резака и листа черного акрила. Это было сделано как для простоты, так и для непроводящего материала, что важно, потому что я хочу уменьшить любую паразитную индуктивность от катушки (особенно для полки/стержня, которая проходит непосредственно через индукционную катушку. Конструкция была довольно простой, У меня была вертикальная пластина с отверстиями, совпадающими с монтажными отверстиями на печатной плате индукционных нагревателей, два вертикальных рычага для отверстий в полке/планке/столе через центр катушки и опорная пластина.Все эти части были запрессованы вместе с помощью пальцевых соединений, а затем склеены.

Одна из важных вещей, которую следует отметить в этом устройстве, это то, что катушка нуждается в водяном охлаждении , иначе у вас будут плохие времена. Для первоначальной настройки я использовал простые быстроразъемные угловые соединения под углом 90 градусов и стандартные шланговые трубки. Что касается моей системы охлаждения и водяного насоса, я использовал стандартный резервуар для воды MITERS… Раковина. Раковина MITERS имеет излив идеального размера, к которому можно прикрепить шланг для воды.Обычно я втыкаю шланг в носик, который плотно прилегает и проталкивает ~ + 90% потока через трубку, а затем прокладываю обратный путь к основанию раковины. Важно отрегулировать поток, чтобы не оказывать слишком большого давления на быстроразъемные соединения.

В целом это была быстрая и прямая установка, и она работала отлично. В будущем я, вероятно, создам более специализированный вид охлаждения, но на данный момент использование раковины отлично работает и уменьшает количество компонентов в настройке.

[Фото проекта]:

индукционный нагрев

— Перевод на английский — примеры русский

Предложения: частотный индукционный нагрев

Эти примеры могут содержать нецензурные слова, основанные на вашем поиске.

Эти примеры могут содержать разговорные слова на основе вашего поиска.

Возможность мгновенного включения/выключения с оборудованием индукционного нагрева

Характеристики и тенденции развития индукционного нагрева

Что такое катушка для индукционного нагрева (индуктор)?

Каково значение катушки индукционного нагрева (индуктора)?

Многопозиционный индукционный нагрев , закалка , выполненная самостоятельно;

Когда я увидел этот индукционный нагреватель , дешевый комплект DealExtreme купил время на сайте.

当我看到这个 感应加热 工具包 便宜的 DealExtreme 网站上买了时间.

Previous: Three effects of induction heating

The InductoscanTM XL modular scanning system is a heavy-duty induction heating sy…

InductoscanTM XL模块化扫描系统是针对高要求工件设计的重载 感应加热 系统。

Free proofing, customized automatic induction heating equipment according to workpiece and process.

免费打样,根据工件和工艺量身定制自动化 感应加热 成套设备

high-frequency induction heating installations — Test methods for the determination of power output of the generator

高频 感应加热 装置. 测定发生器功率输出的试验方法

Utility frequency (50/60 Hz) induction heating is used for many lower cost industrial applications as inverters are not required.

电网频率 (50/60 Hz) 感应加热 因为不需要额外的逆变器产生其他频率的交流电,常用在许多低成本的工业应用中。

What makes up a typical induction heating system?

当前位置:CONO intelligent induction heating equipment and advanced te

Fully automatic and intelligent IGBT high-frequency induction heating power supply

Can diamond bits be brazed with induction heating ?

The induction heating process is scale-free and requires no special wire coating

感应加热 过程是无氧化且无需特殊的线材涂层

Will induction heating increase my utility bills?

For many modern manufacturing processes, induction heating offers an attractive combination of speed, consistency and control.

对于许多现代制造过程, 感应加热 提供有吸引力的组合,速度、 一致性和 c

Three effects of induction heating — Hengjin hardening machine

How can my process benefit from induction heating ?

Jinlai Electromechanical Device Factory  

Dongguan Jinlai Electromechanical Device Factory, founded in 1996, which is engaged in R&D,production and sale of solid Induction heating machine professionally.Здесь собрались несколько старших специалистов по индукционному нагревательному оборудованию,
которые инициируют машины индукционного нагрева с защитой окружающей среды и высокоэффективным энергосбережением, позитивно и старательно.

В настоящее время существует серия продуктов мощностью от 3 кВт до 3500 кВт, включая индукционные нагреватели сверхвысокой/высокой/супер-аудио/средней частоты, параллельный источник питания ПЧ KGPS, энергосберегающий источник питания ПЧ IGBT, 12-импульсную печь ПЧ и специальное оборудование ( например, высокочастотная закалочная машина, среднечастотная индукционная плавильная печь, ультразвуковая машина для отжига, индукционная кузнечная печь, машина для пайки, машина для сварки пластика, специальный сварочный аппарат для разделителей/велосипедных фитингов, железнодорожная речная печь и т. д.).Эти продукты широко применяются при нагреве метизов, обработке металла (стали, железа, меди, алюминия), пластмассы, глубоком нагреве, формовании, пайке, закалке, плавке, отжиге, горячем сотрудничестве и так далее.

Он был сертифицирован по системе качества ISO9001: 2008 и сертификации CE. Пропагандируя концепцию управления качеством «производство продукции без дефектов», качество гарантировано. Компания была насыщена и усовершенствована маркетинговой сетью и системой послепродажного обслуживания.Наша продукция широко экспортируется в Россию, США, Италию, Румынию, Нидерланды, Финляндию, Турцию, Украину, Аргентину, Бразилию, Индию, Пакистан, Малайзию, Индонезию, Таиланд, Вьетнам и другие страны или регионы. Большинство продуктов получить хорошую репутацию от клиентов.

Наша концепция «ориентирована на человека, служит обществу инновациями». «качество и престиж-кулак» наша миссия. Принцип — «общее развитие, взаимная выгода, мы рассчитываем на сотрудничество с вами, чтобы создать светлое будущее! 

Моделирование COMSOL для проектирования системы индукционного нагрева на установке VULCAN

Экспериментальная установка VULCAN была создана для изучения явления взаимодействия топлива и теплоносителя (FCI) при предполагаемой тяжелой аварии легководных реакторов. Система нагрева важна для установки для подготовки расплавленного материала в тигле. В данной статье рассматривается проектирование системы отопления, в которой применяется метод электромагнитного индукционного нагрева. Программа COMSOL использовалась для моделирования характеристик индукционного нагрева графитового тигля при различных токах и частотах рабочей катушки (индуктора). При заданной частоте получается зависимость между средней температурой тигля и током индуктора, что важно для выбора источника питания системы индукционного нагрева.Между тем, скин-эффект индукционного нагрева анализируется для выбора частоты и индуктора системы нагрева. По результатам моделирования система индукционного нагрева частотой 47 кГц подходит для эксперимента с хорошим соответствием температуры между измеренной и прогнозируемой.

1. Введение

Во время гипотетической тяжелой аварии на легководных реакторах (LWR) расплавленное топливо (кориум) может контактировать с теплоносителем (водой), что приводит к взаимодействию топлива с теплоносителем (FCI). При определенных условиях площадь теплообмена между расплавом и теплоносителем будет быстро увеличиваться, а масштаб времени теплообмена становится значительно меньше масштаба времени декомпрессии, что может привести к возникновению ударной волны. Это бурное явление фазового перехода называется паровым взрывом [1]. При тяжелой аварии на атомной электростанции паровой взрыв может вызвать сильную ударную волну, которая повлияет на работоспособность оборудования в защитной оболочке и даже нарушит целостность корпуса высокого давления и защитной оболочки [2].Паровые взрывы широко изучались в рамках многих исследовательских проектов, в том числе проектов ОЭСР/АЯЭ SERENA Phase I и Phase II, запущенных в 2002 и 2008 годах соответственно [3, 4]. свойства и условия проведения экспериментов по паровым взрывам. Тем не менее, паровой взрыв все еще остается нерешенной проблемой для исследований тяжелых аварий, о чем свидетельствует ранжирование высокого уровня приоритетов исследований тяжелых аварий, проведенное в рамках проекта ЕС SARNET (сеть передовых исследований тяжелых аварий) в 2014 году [5].

Эксперименты, связанные с FCI, можно разделить на две категории, разделенные и связанные эксперименты, с точки зрения физических явлений. Раздельные эксперименты представляют собой тесты с раздельным эффектом, проводимые для изучения физических явлений, связанных с FCI, таких как разрушение струи расплава и коллапс паровой пленки. В экспериментах по коллапсу паровой пленки вместо расплава обычно используют твердые шарики или нагревательные трубки для изучения критериев коллапса паровой пленки [6, 7]. Поведение паровой пленки в различных экспериментальных условиях также широко изучалось, в том числе различие поведения паровой пленки между движущимся и неподвижным шаром [8, 9], влияние ударной волны на паровую пленку [10], влияние различных растворов на паровой пленке [11–14].Эксперименты по распаду струи обычно проводят в изотермической системе для изучения влияния гидродинамики на поведение струи в ТКИ [15–17]. Больше внимания уделялось влиянию условий эксперимента, таких как материал струи и материал теплоносителя, на разрушение струи [18, 19]. Парные эксперименты представляли собой интегральные тесты, выполненные для исследования множества физических механизмов FCI, в большом масштабе 10~1000 кг [20–25] и среднем/малом масштабе 1 г~10 кг [26–30] массы расплава. Крупномасштабные эксперименты предназначены для получения общей картины процесса ФКИ, а эксперименты малого и среднего масштаба направлены на понимание физических механизмов в ФКИ.

Настоящее исследование посвящено разработке маломасштабной испытательной установки под названием ВУЛКАН (Насильственное взаимодействие расплавленного топлива с охлаждающей жидкостью), предназначенной для проведения фундаментального эксперимента по падению высокотемпературной одиночной капли в бассейн с водой. в хорошо контролируемых условиях с целью исследования физических механизмов взаимодействия топлива и охлаждающей жидкости. В частности, в центре внимания находится конструкция системы отопления, используемой на объекте VULCAN.

Подготовка и выпуск расплавленной капли важны для успеха такого высокотемпературного эксперимента. Методы нагрева различались в предыдущих исследованиях в зависимости от характеристик материалов расплава, используемых в эксперименте. Электродный метод нагрева эксперимента FARO [20–23] характеризуется длительным сроком службы и простотой эксплуатации. Для создания дуги между электродами требуется электрическая проводимость расплавленного материала. В эксперименте KROTOS [24] экспериментальный материал нагревается излучением вольфрамового элемента, нагретого резистивным нагревом.Этот метод не требует дополнительного материала, но радиационная теплопередача замедляет скорость нагрева. В эксперименте TRIO [25] был использован холодный тигель с прямым индукционным нагревом материала расплава в застывшей оболочке самого расплава. Метод значительно снижает требования к материалу тигля и применим к прототипному материалу кориума. Однако холодный тигель имеет сложность в эксплуатации и затруднение энергетического баланса между мощностью индукции и тепловыделением, что может вызвать нестабильность стенки холодного тигля. В экспериментах DEFOR [28, 29] и MISTEE [30] используется индукционный нагрев тигля, который нагревает материал расплава, т. е. так называемый метод «горячего тигля», который прост в эксплуатации и легко реализуем.

Учитывая небольшие размеры установки ВУЛКАН и средний диапазон рабочих температур, в конструкции выбран аналогичный «горячетигельный» метод с индукционным нагревом, что обусловлено его преимуществами, указанными выше. В период подготовки капли расплава аэродинамическая система левитации (ALS) предотвращает падение капли из тигля.Для проектирования системы нагрева используется программа COMSOL для моделирования характеристик индукционного нагрева графитового тигля при различных токах и частотах рабочей катушки (индуктора). По результатам моделирования была настроена система индукционного нагрева. Также проводится испытание системы нагрева, и измеренная температура хорошо согласуется с прогнозируемой при той же частоте и токе индуктора, что указывает на разумную конструкцию системы нагрева на установке ВУЛКАН.

2. Экспериментальная установка

На рис. 1 показана схема экспериментальной установки, которая включает систему индукционного нагрева, зону взаимодействия, систему внешнего триггера, систему сбора данных, систему левитации и защиты в инертном газе, а также систему высокоскоростной фотосъемки.


Система индукционного нагрева в основном состоит из печи, индукционного нагревателя (хост и контроллер) и промышленного охладителя.

На рис. 2 показана конструкция печи, которая включает в себя кожух печи, изолированную трубу и тигель.Корпус печи представляет собой цилиндр из нержавеющей стали, а его внешний диаметр, внутренний диаметр и высота составляют 180 мм, 170 мм и 135 мм соответственно. Тигель поддерживается трубкой, с помощью которой тигель можно установить в заданное положение, а в верхней части печи расположено смотровое окно для наблюдения и фотографирования состояния нагрева в тигле. Аргон подается снизу печи в диапазоне расходов 1∼10 × 10 −5  кг/м 3 для обеспечения левитационной силы и защитной атмосферы.


Нагревательный элемент представляет собой индукционную катушку, которая засыпана теплоизоляционным порошком MgO между кожухом печи и изолированной трубой. Как показано на рисунке 3, спиральная катушка состоит из 5 витков спиральной медной трубы. Внутренний диаметр, внешний диаметр и высота спиральной катушки составляют 66 мм, 82 мм и 60 мм соответственно. Внутренний диаметр и внешний диаметр медной трубы составляют 6 мм и 8 мм.


Тигель имеет двухслойную структуру, которая имеет два преимущества: (i) Внутренний и внешний тигель могут быть изготовлены из разных материалов.Материалы с хорошим эффектом индукционного нагрева могут быть выбраны для внешнего тигля, тогда как материалы, которые не реагируют с экспериментальными материалами, могут быть выбраны для внутреннего тигля, чтобы обеспечить целостность капли. В этой работе как внутренний тигель, так и внешний тигель изготовлены из графита. (ii) Внутренний тигель можно свободно вынимать для замены, а термопару можно зафиксировать в установочном отверстии внешнего тигля для измерения температуры тигель.

На рисунках 4 и 5 показаны размеры внутреннего и внешнего тиглей в однокапельной печи.



Катушка питается от источника средней частоты (GYM25AB). Номинальная выходная электрическая мощность и частота составляют 25 кВт и 47 кГц, соответственно, и определены путем моделирования и эксперимента. Ток в катушке регулируется для различных требований к температуре нагрева.

Промышленный чиллер мощностью 5 л.с. предназначен для охлаждения индукционных нагревателей и змеевиков. Холодопроизводительность чиллера составляет 13350 Вт, а целевая температура на выходе может быть установлена ​​на указанное значение.

3. Модель моделирования COMSOL
3.1. COMSOL Multiphysics

Подготовка расплава — важный процесс эксперимента FCI. Для разработки конструкции тигля и змеевика был использован пакет COMSOL Multiphysics ® (далее COMSOL) для моделирования электромагнитной индукции и явления теплопередачи в твердом теле, чтобы получить состояние расплава при различных рабочих параметрах и обеспечить эталон для экспериментальной работы. COMSOL — это передовое программное обеспечение для численного моделирования, разработанное с использованием метода конечных элементов.Его преимущества заключаются в широком диапазоне применений, простоте эксплуатации и мультифизическом анализе полевых взаимодействий [31].

3.2. Геометрическая модель

Геометрические модели и размеры внутреннего и внешнего тигля показаны на рисунках 4 и 5. В этом моделировании не учитывалось установочное отверстие термопары во внешнем тигле.

Для COMSOL можно использовать два метода построения геометрической модели площади катушки. Один из них заключается в непосредственном построении структуры спиральной катушки, как показано на рисунке 6(а).Другой — упростить катушку до цилиндрической конструкции с настройкой параметров катушки, что применимо только для обычных катушек, как показано на рисунке 6(b). Первый метод может быть использован для получения реального распределения тока в проводе катушки и реального распределения магнитного поля. Второй метод позволяет получить только реальное распределение магнитного поля, при этом скорость моделирования значительно повышается. В данной статье мы не акцентировали внимание на распределении тока в проводе катушки, поэтому для моделирования выбран второй способ.

3.3. Сетка

Численное моделирование проводилось на сетке блочной структуры, полученной вращением поперечного сечения. Кроме того, был проведен анализ чувствительности сетки с учетом количества ячеек в диапазоне от 8 104 до 785 993 при токе катушки 100 А и частоте 47 кГц. В качестве критериев проверки принимали среднюю температуру и максимальную температуру в тигле. На рис. 7 показано изменение количества критериев в зависимости от количества сеток.Когда количество сеток достигает 41 508, различия в результатах моделирования становятся достаточно малыми. Поэтому для последующих расчетов использовалась сетка с общим количеством 75 152, показанная на рисунке 8, а качество сетки показано на рисунке 9.



3.
4. Физическая модель

Граница магнитной изоляции, где исчезает магнитное поле, необходимо определить в расчетах электромагнитного моделирования. В данной работе максимальный граничный диаметр катушки составляет 82 мм.Следовательно, границы сферы диаметром 200 мм достаточно, чтобы определить ее как границу магнитной изоляции. Модель твердого сцепления была выбрана для описания тесного контакта двухслойных тиглей. В качестве теплового граничного условия охлаждения внутреннего тигля аргоном была выбрана тепловая модель вынужденной конвекции.

Согласно результатам He и Xiao [32], коэффициент конвективной теплоотдачи составил около 100 Вт/(м 2 ·К). На внешней границе внешнего тигля действует естественная конвекция, а коэффициент теплопередачи составляет 35 Вт/(м 2 ·К) [32].Водяной контур внутри медной трубы змеевика задавался изотермическим граничным условием с температурой 30°С.

Физические свойства материалов, использованных в модели, представлены в таблице 1. Диапазон тока катушки составляет 20–500 А, а диапазон частоты 10–200 кГц при моделировании.


Материал Аргон Графит Медь Вода

Относительная диэлектрическая проницаемость 1 10 1 По умолчанию
Электропроводность (См/м) 0.01 1E5 1E5 B 5.88 E 7 D 5,5 E -6

3 C
Относительная проницаемость 1 1 1 по умолчанию
Определенная теплоемкость [J / (кг · к)] по умолчанию 707.7 707.7

3 C
385.0

3 D
по умолчанию
Плотность [кг / м³] по умолчанию по умолчанию по умолчанию По умолчанию
Теплопроводность [Вт/(м·K)] По умолчанию 24. 0 C 385.0 3850 D По умолчанию

3 A

6 Данные из ссылки [33], B Данные из ссылки [34], C Данные из ссылка [35] и d данные из ссылки [36].
4. Результаты и обсуждение
4.1. Скин-эффект

Скин-эффект высокочастотной электромагнитной индукции оказывает важное влияние на распределение магнитного поля.Для изучения скин-эффекта было проведено моделирование индукционного нагрева с различными частотами тока катушки.

Распределение плотности магнитного потока при токе катушки 100 А и частоте 10 кГц (а), 47 кГц (б) или 200 кГц (в) показано на рисунке 10. Все результаты показывают, что магнитный поток плотность, очевидно, сосредоточена на внешней поверхности тигля, и при более высокой частоте тока скин-эффект более значителен. Влияние частот на плотность магнитного потока поперечного сечения на высоте 25 мм показано на рисунке 11, а стандартная линия глубины скин-фактора показана на этом рисунке пунктирной линией.Можно узнать, что при частотах 10 кГц или 20 кГц распределение плотности магнитного потока в тигле более плавное, что означает, что толщина стенки тигля не достигает глубины скин-слоя.


Фокус на распределении плотности потока изменяется с глубиной на определенной частоте, взяв в качестве примера распределение плотности потока при частоте 200 кГц и токе 100 А. Экспоненциальная функция используется для подгонки, и результаты следующие: где B — плотность магнитного потока, — максимум плотности магнитного потока, x — глубина от поверхности тигля, коэффициент корреляции равно 0.9943.

Кривая глубины скин-слоя в зависимости от частоты показана на рисунке 12, который был получен из рисунка 10. Теоретическая кривая рассчитана по формуле глубины скин-слоя [37]:где магнитная проницаемость в [Гн/м], — угловая частота в [рад/с], проводимость в [См/м] и толщина скин-слоя в [мм].


При частоте 47 кГц теоретическое значение глубины скин-слоя составляет 7,34 мм, расчетное значение составляет 8,15 мм, а разница составляет 11%. При частоте 100 кГц теоретическое значение глубины скин-слоя равно 3.56 мм, смоделированное значение составляет 3,60 мм, а разница составляет 1%. Из рисунка 12 видно, что результаты смоделированного расчета примерно соответствуют теоретическим значениям, а отклонение от моделирования может быть вызвано неравномерным распределением плотности магнитного потока по координате Z , поскольку длина катушки конечна. и форма тигля неправильная.

На рис. 13 показано распределение плотности тока при разной частоте и одном и том же токе 100 А.По сравнению с рисунками 10 и 13 видно, что распределение плотности тока в тигле мягче, чем распределение плотности магнитного потока, которое соответствует глубине скин-слоя уравнения (1). Следовательно, глубина скин-слоя тока больше, а проникающая способность больше, как показано на рисунках 14 и 15.



100 А и частота 47 кГц показаны на рисунке 16.В средней внешней части тигля образуется высокотемпературная зона. Наоборот, во внутренней нижней части тигля образуется холодная зона. Эта разница температур может быть связана с скин-эффектом индуцированного тока, из-за которого внешняя Джоулева теплота выше, чем внутренняя часть, и принудительным конвекционным охлаждением аргоном внутри тигля. Максимальная разница температур между двумя упомянутыми выше зонами составляет около 1%.


Тигель нагревается за счет джоулева тепла вихревых токов, при этом распределение температуры в тигле более плоское, чем распределение тока.Поскольку теплопроводность графитового тигля хорошая, разница температур в тигле невелика, хотя распределение внутреннего источника тепла, вызванного скин-эффектом тока, очевидно, неравномерно. Поэтому целесообразно измерять температуру в монтажном положении, показанном на рис. 5, как температуру тигля.

4.
2. Влияние тока и частоты индуктора

Величина и частота тока катушки являются важными факторами индукционного нагрева.Как показано на рисунках 17 и 18, когда ток катушки поддерживается на уровне 100 А, средняя плотность магнитного потока и средняя плотность индуцированного тока в тигле увеличиваются с увеличением частоты; кроме того, средняя плотность магнитного потока и средняя плотность наведенного тока быстрее увеличивались на низкой частоте. При частоте тока 47 кГц средняя плотность магнитного потока достигла 98% на частоте 200 кГц, а средняя плотность тока достигла 80% на частоте 200 кГц.



На рисунках 19 и 20 показаны средняя температура и распределение температуры при разных частотах соответственно. С учетом глубины скин-слоя в магнитном поле, стоимостных характеристик и равномерности распределения температуры для конструкции экспериментального стенда была выбрана расчетная частота 50 кГц, а фактическая производственная частота составила 47 кГц. На рис. 21 показана средняя температура тигля при различных токах катушки и частоте.С увеличением тока катушки средняя температура тигля увеличивается экспоненциально. Это соответствие может быть выражено следующим образом: где коэффициент корреляции равен 0,9928, где коэффициент корреляции равен 0,9974, — средняя температура тигля, I — величина тока катушки, а f — частота тока катушки. . Следует отметить, что в имитационной расчетной модели модель плавления не рассматривалась, и расчетная температура может достигать температуры, превышающей температуру плавления графита.




Как показано на рисунке 22, температурная неоднородность тигля увеличивается по мере увеличения тока катушки. Неоднородность температуры составляет около 4% и 10% при токе катушки 300 А и 500 А соответственно. При токе ниже 100 А температурной неоднородностью можно практически пренебречь.


Тигель можно нагреть до температуры, превышающей потребность в нагреве 2500 К, за счет отрегулированного выходного тока катушки в пределах 300 А при частоте 47 кГц, при этом перепад температур в тигле составляет менее 4%.

5. Испытание системы нагрева

Испытание проводится с системой индукционного нагрева, ток которой колеблется от 40 А до 250 А при частоте 47 кГц, с печью и тиглем, как описано в предыдущем разделе. Термопара типа С и инфракрасный термометр используются для измерения температуры тигля ниже 1500 К и выше 1500 К соответственно.

Температуры тигля, измеренные в ходе испытаний и предсказанные при моделировании, показаны в таблице 2.Максимальная разница между измеренной и прогнозируемой температурами составляет 5,8%, что свидетельствует о разумной конструкции системы индукционного нагрева.

0
измерены (a) (K) Имитация (K) Абсолютное отклонение (K) Относительное отклонение
40,3 343,9 338,6 −5.3 -1,5%
59,8 402,1 395,5 -6,6 -1,6%
81,1 497,4 475,1 -22,3 -4,5%
99. 7 612.7 577.4 577.4 -35.3 -5,8% -5,8%
2000
2000 1431.4 -784 -5,2%
251.3 A

6
2364.1 A

3 A Эксперимент 300 a не был проведен, потому что прогнозируемая температура в этом условии находится близко к точке плавления графит.

6. Выводы

В связи с разработкой испытательного стенда VULCAN для исследования взаимодействия расплав-охлаждающая система для объекта.Основываясь на результатах моделирования и подтвержденных испытаниях на установке, можно сделать следующие выводы: (i) Скин-эффект индукционного нагрева воспроизводится с помощью моделирования COMSOL с плотностью магнитного потока, сосредоточенной на внешней поверхности тигля и экспоненциально уменьшается с глубиной от внешней поверхности. (ii) Мощность нагрева увеличивается с увеличением частоты и тока индуктора. Средняя температура тигля экспоненциально возрастает с увеличением тока индуктора.Перепад температур в тигле пренебрежимо мал, т. е. нечувствителен к скин-эффекту. Следовательно, разумно измерять температуру внешнего тигля как среднюю температуру тигля. (iii) В проверенном испытании, проведенном на установке, максимальная разница между измеренной и расчетной температурами тигля составляет 5,8%, что указывает на возможности COMSOL для такого моделирования и рациональная конструкция системы отопления.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Фонду фундаментальных исследований за финансовую поддержку Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (грант № 2018YFB10).

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.