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

Схема индукционного нагревателя своими руками 220в: Индукционный нагреватель металла своими руками: схема

Содержание

Индукционный нагреватель металла своими руками: схема

Нагреватель индукционного типа является незаменимым приспособлением для домашних мастеров, которое позволяет нагревать, закалять и плавить металл. Устройство не требует угля, газа, сооружения специальной печи: нужно лишь подключение к электрической сети. На том, как собрать индукционный нагреватель металла своими руками по схеме и пошаговой инструкции, разберемся в подробностях.

Принцип работы

Индукционный нагрев осуществляется при помощи следующих составляющих:

  • индуктора;
  • генератора;
  • нагреваемого предмета.

В качестве индуктора используется катушка, которую изготавливают из толстой медной проволоки. Посредством этой детали создается магнитное поле. При помощи генератора переменного тока вырабатывается ВЧ поток от обычной электросети 220 В и 50 Гц. Нагревательным элементом может быть любой металлический предмет, который способен поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля.

Особенность магнитного поля заключается в том, что оно способно менять направление электромагнитных волн на ВЧ. При помещении внутрь поля металлического предмета, происходит нагрев металла без контакта с катушкой, благодаря вихревым токам.

Таким образом удается добиться минимальных потерь при переходе одного вида энергии в другую и при этом получить высокий КПД. Благодаря индукционному способу можно получить довольно быстрый нагрев поверхностных слоев. Например, для нагрева металлической заготовки диаметром около 40 мм и длиной 150 мм понадобится порядка 25 с.

Индукционные нагреватели чаще всего работают на частоте 10 кГц. Именно так удается получить максимальный КПД. Частоту можно регулировать, что зависит от таких показателей:

  • температура нагреваемого предмета;
  • требуемая производительность нагрева;
  • поперечное сечение предмета.

Читайте также:

Катушка Тесла своими руками в домашних условиях

Плюсы и минусы

Преимуществ у индукционного нагревателя немало:

  • простота изготовления;
  • высокий КПД;
  • экологичность;
  • возможность работы в различных средах;
  • невысокие затраты на электричество;
  • длительная эксплуатация;
  • надежность.

Что касается недостатков, то таковых практически не существует.

Индукционный нагрев применяется в быттехнике (отопительные котлы, кухонные плиты). Подобное оборудование выделяется простой эксплуатацией, надежностью, высокой эффективностью.

Как сделать индукционный нагреватель

Существуют разные варианты индукционных нагревателей металла, которые можно сделать своими руками по схеме и пошаговой инструкции. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Двухтактная схема

Устройство выполнено из задающего генератора ВЧ на мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение определяется мощностью самих транзисторов. Если последние используются IRFP250, то напряжение должно быть в пределах 12-30 В.

Поскольку во время работы транзисторы будут выделять большое количество тепла, их следует разместить на радиаторе большой площади и применить вентилятор для обдува либо вовсе воду для охлаждения. В холостом режиме самодельный нагреватель потребляет около 10 А, а во время нагрева – минимум 15 А, что говорит о необходимости использования мощного БП не менее чем на 20 А.

Для представленной схемы можно изготовить печатную плату.

Монтаж производим следующим образом:

  1. Наматываем дроссели проводом, покрытым лаковой изоляцией. Кольца можно использовать от компьютерного БП.
  2. Емкости с1-с16 используем металлопленочные, номиналом 0,33 мкФ на 630 В. Их соединяем параллельно рядами. Всего должно получиться 16 шт. Конденсаторы, рассчитанные на меньшее напряжение, лучше не использовать – будут греться.
  3. Монтируем конденсаторы и дроссели на плату. Последние фиксируем при помощи силиконового герметика.
  4. Катушку изготавливаем из медной трубки диаметром 6 мм. Наматываем ее на заготовке диаметром 40 мм, например, на отрезке трубы. Количество витков катушки – 5. Расстояние между крайними витками – 40 мм. Концы катушки загибаем и фиксируем к радиаторам при помощи клемных колодок.
  5. Поскольку в процессе работы катушка будет сильно нагреваться, изготавливаем систему охлаждения. Для этого на концы медной трубки надеваем силиконовые трубки и подключаем их к автомобильному насосу омывателя ветрового стекла.
  6. Для охлаждения теплоотводов монтируем компьютерный вентилятор. Если напряжение нагревателя будет подниматься до 60 В, потребуется более мощный вентилятор и радиаторы.
  7. Для усиления дорожек на плате напаиваем медную проволоку.
  8. Подаем питание от автомобильного АКБ и проверяем работоспособность устройства.

Усиленный вариант

Нагреватель выполнен по схеме обычного ВЧ мультивибратора.

Необходимые детали подбираются согласно схеме. Сборка состоит из таких шагов:

  1. Изготавливаем катушку из 5 мм меди и подготавливаем плату из текстолита.
  2. Монтируем катушку и транзисторы на плату.
  3. Изготавливаем дроссели.
  4. Припаиваем остальные радиокомпоненты по схеме.
  5. Проверяем работоспособность устройства, подавая напряжение от блока питания.

При правильной сборке изделие должно сразу функционировать. В противном случае следует проверить правильность соединений по схеме. Если нет желания самостоятельно собирать, можно приобрести готовый генератор, который справится с нагревом мелких деталей.

Читайте также: Качер Бровина своими руками

С питанием от сети

Для запитки нагревателя от электросети можно собрать схему на IR2153. Для настройки резонанса используется переменный резистор 100 кОм. Для управления частотами требуется дополнительное питание 12-15 В. Дроссель, через который питание подается от сети 220 В, состоит из 20 витков провода 1,5 мм, намотанного на ферритовом сердечнике 8х10 мм. Катушка для нагрева металлических изделий выполняется из толстой проволоки и имеет 10-30 витков, намотанных на оправке 3-10 см. Емкости используются 6х330 нФ на 250 В.

Простая схема

Одним из наиболее простых индукционных нагревателей является устройство, представленное на схеме:

Применяемые транзисторы имеют следующую распиновку:

Сборка выполняется в такой последовательности:

  1. Транзисторы закрепляем на большой теплоотвод. При использовании одного радиатора, транзисторы следует фиксировать через резиновые прокладки и пластиковые шайбы, чтобы избежать замыкания между элементами.
  2. Дроссели наматываем на кольцах из порошкового железа. Их можно взять от компьютерного блока питания. Провод используем 1,2 мм, количество витков – 7-15.
  3. Конденсаторы собираем в виде батареи с общей емкостью 4,7 мкФ. Все элементы между собой соединяем параллельно.
  4. Катушку наматываем проводом 2 мм в количестве 8 витков.
  5. Собираем нагреватель по схеме навесным монтажом либо на плате.

Закончив сборку, устройство при подаче напряжения начинает сразу же работать. В качестве источника питания можно задействовать АКБ на 12 В и 7,2 А. Ток на холостом ходу составляет 6-8 А. Если в контур поместить металлический предмет, потребляемый ток увеличится до 12 А.

Нагреватель на 3кВт

Для того чтобы индукционный нагреватель мог плавить разный металл (алюминий, медь, сталь), потребуется мощное устройство. Его можно собрать также своими руками по аналогии с приведенными схемами.

Компоненты

Основными составляющими мощного нагревателя являются инвертор, драйвер, трансформатор и RLC-контур. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный. Для мощного устройства его работа должна быть стабильной. Также используется защита МОП-транзистора от перепадов напряжения. При скачках возникают шумы, переключающие изделие на ВЧ, что приводит к перегреву транзистора и его выходу из строя.

В нижней части печатной платы расположены линии с большими токами. Для этого используется несколько слоев меди, что позволяет пропускать токи больших величин, а именно — более 50 А. В конструкции задействуются алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением для рассеивания тепла от транзисторов.

Схема инвертора:

Драйвер имеет следующее схематическое решение, которое позволяет самостоятельно останавливаться на частоте резонанса.

Блок конденсаторов имеет номинал 4,4 мкФ и способен выдерживать 300 А. Катушка используется с индуктивностью порядка 1 мкГн. Для крепления конденсаторов следует использовать медную шину, в которой нужно проделать отверстия и паяльником припаять к ним емкости. Затем с каждой стороны конденсаторов необходимо закрепить медные трубки для водяного охлаждения.

Для изготовления трансформатора на кольцах следует выполнить намотку из провода 0,54 мм, состоящего из 64 нитей. Это позволит выдерживать нагрузку в 50 А.

Для рабочей катушки используется трубка 9 мм от холодильника. Катушка состоит из 4-6 витков, намотанных на оправке около 50 мм.

Готовая конструкция имеет вид, как на фото.

С работой устройства на 12 киловатт можно ознакомиться по видео. Основное отличие со схемой на 3 кВт заключается в использовании управляемого микропроцессорного драйвера, более мощных транзисторах и больших радиаторах. Питание нагревателя на 12 кВт осуществляется от сети 220 В.


Из сварочного инвертора

Нагреватель можно выполнить из инвертора для сварки. Однако просто подключить катушку к клеммам устройства нельзя – он попросту выйдет из строя. Чтобы задействовать инвертор в качестве индукционного нагревателя, потребуется сложная переделка, которую невозможно выполнить без знаний в области радиоэлектроники.

Вкратце переоборудование сводится к следующему: первичную обмотку катушки подсоединяют после преобразователя ВЧ инвертора вместо встроенной катушки сварочного прибора. Также нужно будет убрать диодный мост и произвести монтаж конденсаторного блока.

Читайте также: Катушка для удлинителя своими руками

Меры безопасности

При работе с нагревателем индукционного типа нужно учитывать следующие моменты:

  • эксплуатация должна быть крайне аккуратной, поскольку повышается вероятность получения ожогов как от нагреваемых предметов, так и от элементов устройства;
  • создаваемое установкой электромагнитное поле может воздействовать на предметы, расположенные поблизости. Поэтому перед работой рекомендуется убрать такие устройства, как мобильники, цифровые камеры и т.п., а также надеть одежду без металлических элементов.

Ознакомившись с разными вариантами схем и пошаговыми инструкциями по изготовлению индукционного нагревателя металла своими руками, собрать подобное устройство сможет практически каждый желающий. Единственное, что потребуется, так это минимальные умения в обращении с паяльником, а также опыт чтения схем. Правильный подбор элементов и безошибочная сборка устройства позволят получить своеобразную печь для нагрева, закалки и плавки металлических предметов при конструировании или ремонте чего-либо.


Простой индукционный нагреватель своими руками

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Сейчас на кухнях довольно часто можно встретить новый тип варочных плит — индукционные. В отличие от газовых и простых электрических, в них не нагревается конфорка, не горит с высокой температурой газ, ведь электрическая энергия в таких плитах поступает «напрямую» к разогреваемой посуде, не нагревая ненужные посторонние части плиты. Работает это следующим образом — специальный индуктор создаёт в толще металла посуды сильные вихревые токи, которые и разогревают металл. Помимо кухонных плит, такая технология используется в разных областях промышленности для нагрева и плавки металла. Возможно, на первый взгляд индукционный нагрев выглядит сложно и очень труднореализуемо в домашних условиях, но на самом деле, схема простого индукционного нагревателя не содержит дорогих либо редких деталей, собрать её под силу каждому радиолюбителю. Мощность такой схемы достаточна для того, чтобы раскалить до красна небольшие металлический предметы — лезвия канцелярского ножа, отвёртки, гвозди.



На самом деле, данная схема является довольно универсальной, на её основе также строят различные высоковольтные генераторы и прочие устройства, где требуется генерация высокочастотных импульсов. В интернете эту схему можно найти по названию «ZVS-драйвер». Рассмотрим более подробно все элементы схемы, определим возможные замены и отметим некоторые нюансы. Напряжение питания на схеме указано 12 В — это минимальное напряжение, которым можно питать данную схему. Максимальная граница напряжения питания зависит от мощности выбранных транзисторов и может составлять 50В. Чем больше напряжение питания, тем, соответственно, больше будет мощность индукционного нагревателя, тем быстрее он будет разогревать металл. Данная схема, особенно при разогреве массивных предметов, потребляет большой ток (до 10А), поэтому важно обеспечить её питание от источника соответствующей мощности. Неплохо для этого подойдут, например, блок питания компьютера или ноутбука, имеющие на выходе напряжения 12 и 19Вт соответственно.

Резисторы номиналами 220 Ом должны быть рассчитаны на мощность как минимум в 1 ватт, иначе возможен их чрезмерный нагрев. После этих резисторов на схеме можно увидеть стабилитроны, имеющими маркировку на схеме «15 v». Здесь можно применить любые стабилитроны на напряжение стабилизации в пределах от 12 до 15В, они нужны для того, чтобы на затворы полевых транзисторов не попало высокое напряжение (более 20В на затворе будет смертельным для полевого транзистора). Также на схеме можно увидеть диоды VD3 и VD4, подключенные к затворам транзисторов — в качестве них можно применить практически любые быстродействующие (обозначаются как ultra fast) диоды, например, UV4007, HER102, FR103. Особое внимание стоит уделить выбору транзисторов для данной схемы. На малой мощности с низким напряжением питания будут без проблем работать практически любые полевые транзисторы из ряда IRFZ44, IRF3205, 50N06 и им подобные по характеристикам. Но при использовании индукционного нагревателя при напряжении питания выше 12В рекомендуется поставить более мощные транзисторы, например IRFP250, IRFP260 либо им аналогичные. Ключевыми параметрами для транзисторов здесь будут максимальное напряжения сток-исток и максимальный ток. На схеме присутствуют дроссели L1 и L3, подключенные одним концом к плюсу питания. Можно найти готовые дроссели, рассчитанные на большой ток (как минимум 2-3А, но чем больше, тем лучше), имеющие индуктивность в диапазоне 47-200 мкГн, так и намотать дроссели самому. Для этого нужно взять кольцо из порошкового железа (оно имеет жёлтый цвет), и намотать на нём примерно 30-40 витков толстого медного провода. Найти кольца жёлтого цвета можно в компьютерных блоках питания, кроме них чуть хуже, но также подойдут обычные ферритовые кольца.

Колебательный контур C1 L2, пожалуй, самая важная часть схемы — именно эти элементы задают частоту колебания схемы. Катушка L2 — непосредственно сам индуктор, катушка большого размера из толстого медного провода, внутрь которой помещается нагреваемый предмет. Её диаметр может составлять от 1 до 5 см, в зависимости от размеров предмета, который нужно будет разогревать. Следует также учитывать, что чем больше будет размер катушки относительно размера нагреваемого объекта — тем менее эффективной будет работа данной схемы. В идеальном случае объект должен помещаться в катушку, не оставляя больших зазоров по краям, до витков. Для намотки можно использовать как изолированный медный провод, так и медные трубки либо шины. Количество витков может варьироваться в пределах от 6 до 12. Чем больше будет напряжение питания, тем большее количество витков следует выбирать.

Через конденсатор С1 в данной схеме будут протекать довольно значительные токи, а потому необходимо использовать неполярные плёночные конденсаторы и низким внутренним сопротивлением (ESR). Ёмкость С1 может варьироваться в пределах 0,68 — 1 мкФ, её можно будет подбирать для достижения наилучшей эффективности работы схемы, оценивая скорость нагрева. Для того, чтобы снизить внутреннее сопротивление С1, можно включить параллельно несколько конденсаторов — это наиболее предпочтительный вариант. Например, 6-10 конденсаторов по 0,1 мкФ каждый дадут как раз нужную ёмкость, а внутреннее сопротивление такой батареи конденсаторов будет значительно меньше, чем у одного конденсатора.

Ниже представлены осциллограммы в разных частях схемы.
На затворе транзистора:

Сток-исток транзистора:

На самой катушке индуктора:

Можно увидеть, что амплитура на катушке индуктора составляет около 70 вольт, и это при том, что напряжение питания схемы составляет всего 11В.


Преимуществом данной схемы является её простота — для сборки даже не обязательно изготавливать печатную плату. Смонтировать все элементы можно прямо на выводах индуктора, если он выполнен из жёсткого провода, то и конструкция будет обладать нужной жёсткостью и надёжностью. Батарея конденсаторов припаивается прямо на толстые выводы.

Ещё одним преимуществом данной схемы является её большой КПД — практически вся мощность, потребляемая от источника, уходит в нагрев объекта, а потому транзисторы нагреваются лишь слегка и не требуют массивных радиаторов. Тестовый запуск схемы можно проводить и вовсе без радиаторов, но для долговременной работы они обязательны. Также следует заметить, что ток потребления в этой схеме большой лишь во время нагрева — когда внутрь катушки-индуктора помещён металлический объект. На холостом же ходе схема потребляет небольшой ток, максимум несколько сотен миллиампер. Ниже представлено несколько фотографий раскалённого лезвия ножа, нагретого таким индукционным нагревателем. Удачной сборки!



Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Простейший индукционный нагреватель своими руками

Недавно возникла необходимость создать небольшой индукционный нагреватель своими руками. Бродя по просторам интернета, нашел несколько схем индукционных нагревателей. Многие схемы не устраивали из-за довольно сложной обвязки, некоторые не работали, но попадались и рабочие варианты.

Несколько дней назад пришел к выводу, что индукционный нагреватель можно сделать из электронного трансформатора с минимальными затратами.

Принцип индукционного нагрева заключается в воздействии на металл токами Фуко. Такой нагреватель активно применяется в самых разных сферах науки и техники. По идее токам Фуко безразличны виды и свойства металлов, поэтому индуктор может подогреть или расплавить абсолютно любой металл.

Электронный трансформатор — импульсный блок питания, на базе которого построен наш нагреватель. Это простой полумостовой инвертор, построенный на двух мощный биполярных транзисторах серии MJE13007, которые жутко перегреваются в ходе работы, поэтому им нужен очень хороший теплоотвод.

Для начала с электронного трансформатора нужно выпаять основной трансформатор. Своего рода индуктор мы изготовим на базе ферритовой чашки. Для этого берем чашку 2000НМ (размер чашки особо не важен, но желательно побольше). На каркасе мотаем 100 витков проводом 0,5 мм, с кончиков проводов снимаем лаковое покрытие и залужаем. Затем концы проводов запаиваем на место штатного импульсного трансформатора — все готово!

Получился довольно мощный самодельный индукционный нагреватель (КПД не более 65%), на основе которого, можно собрать даже небольшую индукционную печку. Если взять кусок металла и приблизить этот металл к центру катушки, то через несколько секунд металл нагреется. Таким нагревателем можно плавить провода с диаметром 1,5 мм — мне это удалось всего за 20 секунд, но при этом высоковольтные транзисторы ЭТ так нагрелись, что на них можно было яичницу жарить!

В ходе работы, возможно, будет нужда дополнительного охлаждения для теплоотводов, поскольку опыт показал, что теплоотвод попросту не успевает отводить тепло с транзисторов.

Основа работы такого инвертора довольно проста. Сама схема индукционного нагревателя удобна тем, что не требует никакой настройки (в более сложных схемах часто возникает необходимость подгонки схемы в частоту резонанса, точный расчет количества витков и диаметра провода контура, а также подсчет контурного конденсатора, а тут всего этого нет и схема работает сразу).

Напряжение сети (220 Вольт) сначала выпрямляется диодным выпрямителем, затем поступает на схему. Частоту задает динистор (диак) марки DB3. Сама схема не имеет никаких защит, только ограничивающий резистор на входе питания, который якобы должен работать в качестве сетевого предохранителя, но при малейшей проблеме в первую очередь вылетают транзисторы. Надежность схемы индукционного нагревателя можно поднять, заменив диоды в выпрямителе более мощными, добавив сетевой фильтр на вход схемы и заменив силовые транзисторы на более мощные, скажем на MJE13009.

Вообще не советую включать такой нагреватель на долгое время, если не имеется активного охлаждения, иначе каждые 5 минут будете вынуждены менять транзисторы.

Индукционный нагреватель 500 Ватт своими руками

Схема индукционного нагревателя на 500 Ватт, который можно сделать своими руками! В интернете множество подобных схем, но интерес к ним пропадает, так как в основном они или не работают или работают но не так как хотелось бы. Данная схема индукционного нагревателя полностью рабочая, проверенная, а главное, не сложная, думаю вы оцените!

Схема индукционного нагревателя:

Компоненты и катушка:

Рабочая катушка содержит 5 витков, для намотки была использована медная трубка диаметром около 1 см, но можно и меньше. Такой диаметр был выбран не случайно, через трубку подаётся вода для охлаждения катушки и транзисторов.

Транзисторы ставил IRFP150 так как IRFP250 под рукой не оказалось. Конденсаторы плёночные 0,27 мкФ 160 вольт, но можно поставить 0,33 мкФ и выше, если первые найти не получится. Обратите внимание, что схему можно питать напряжением до 60 вольт, но в этом случае, рекомендуется ставить конденсаторы на напряжение 250 вольт. Если схема будет питаться напряжением до 30 вольт, то на 150 вполне хватит!

[ads1]

Стабилитроны можно ставить любые на 12-15 вольт от 1 Ватт, например 1N5349 и им подобные. Диоды можно использовать UF4007 и ему подобные. Резисторы 470 Ом от 2-х Ватт.

Немного фотографий:

За место радиаторов, были использованы медные пластины, которые припаиваются прямо к трубке, так как в данной конструкции используется водное охлаждение. На мой взгляд это самое эффективное охлаждение, потому что транзисторы греются хорошо и ни какие вентиляторы и супер радиаторы не спасут их от перегрева!

Охлаждающие пластины на плате расположены таким образом, что бы трубка катушки проходила через них. Пластины и трубку нужно припаять между собой, для этого я использовал газовую горелку и большой паяльник для пайки автомобильных радиаторов.

Конденсаторы расположены на двух стороннем текстолите, плата припаивается так же к трубке катушки на прямую, для лучшего охлаждения.

Дроссели намотаны на ферритовых кольцах, лично я достал их из компьютерного блока питания, провод использовался медных в изоляции.

Индукционный нагреватель получился достаточно мощным, латунь и алюминий плавит очень легко, железные детали тоже плавит, но немного медленнее. Так как я использовал транзисторы IRFP150 то по параметрам, схему можно питать напряжением до 30 вольт, поэтому мощность ограничивается только этим фактором. Так что всё таки советую использовать IRFP250.

На этом всё! Ниже оставлю видео работы индукционного нагревателя и список деталей, которые можно купить на AliExpress по очень низкой цене!

Купить детали на Алиэкспресс:

Купить Индукционный нагреватель:

Видео:

Схема самодельного индукционного нагревателя | 2 Схемы

Вот проект индукционного нагревателя металлов простейшей конструкции, он собран по схеме мультивибратора и часто выступает как первый нагреватель, который делают радиолюбители.

Принцип действия ТВЧ установки

Катушка создает высокочастотное магнитное поле, и в металлическом предмете в середине катушки возникают вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже маленькие катушки раскачивают ток около 100 A, поэтому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая компенсирует ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.

ТВЧ катушка самодельная

Схема принципиальная электрическая

Схема индукционного нагревателя от 12В

Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.


Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.

Нагрев отвертки до синего цвета ТВЧНагрев ножа ТВЧ

Второй вариант схемы — с питанием от сети

Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм.

Схема индукционного нагревателя от сети 220В

Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.


Индукционный нагреватель на 220V мощностью 2000W

Выполненная разработка электроники позволила получить надежный индукционный нагреватель с максимальной выходной мощностью 2000Вт, предназначенный для эксплуатации в промышленных условиях. Нагреватель оснащен встроенной схемой сверхбыстрой электронной защиты от превышения питающего напряжения, которая мгновенно отключает всю электронную часть генератора для исключения повреждения силовых транзисторов и электронного блока управления генератором. Таким образом, данный индукционный нагреватель, в нормальном режиме питаясь от сети ~220В, в аварийном режиме может длительно выдерживать напряжение с амплитудой до 1000В (то есть, переменный ток с напряжением до ~700В), совершенно не повреждаясь. Как только восстановится нормальное напряжение питания, индукционный нагреватель подождет 10 секунд, чтобы исключить повторные броски напряжения, и запустит генератор индукционного нагрева.

Для обеспечения долгого срока службы и для защиты от повреждения элементов схемы запуск генератора всегда производится с самой малой мощности, предназначенной только для тестирования системы при старте генератора. Если все датчики показывают допустимые параметры, то мощность плавно поднимается до заданного рабочего уровня. В противном случае индукционный нагреватель выключается, и зажигаются индикаторные светодиоды, соответствующие возникшей проблеме.

Представленный вашему вниманию индукционный нагреватель позволяет плавно изменять мощность нагрева металлического объекта в диапазоне от 150 до 2000Вт при помощи переменного (подстроечного) резистора, который используется лишь для задания уровня напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Полученное значение напряжения переводится в нужную рабочую частоту генератора для «накачки» индуктора. В зависимости от частоты «накачки» меняется мощность, отдаваемая индуктором для нагрева объекта. Такой метод иногда называют «жесткой накачкой индуктора», так как она может происходить на частоте, отличающейся от резонансной частоты колебательного контура, образованного катушкой индуктора и конденсаторами генератора. Именно такой метод, в отличие от «мягкой накачки» в резонанс, позволяет в промышленных условиях обеспечить надежную работу индукционного нагревателя, а также плавную регулировку выходной мощности.

В составе схемы данного индукционного нагревателя присутствует быстродействующий электронный датчик переменного тока, предназначенный для мгновенного отключения генератора при токовой перегрузке индуктора, чтобы сохранить от повреждения силовые транзисторы и прочие элементы.

Данный индукционный нагреватель осуществляет контроль температуры зоны нагрева с помощью платинового температурного датчика типа. Когда температура нагреваемого объекта поднимется до заданного значения, нагрев выключится и индукционный нагреватель перейдет в режим ожидания, о чем будет сигнализировать соответствующий светодиод. При остывании объекта, если температура упадет ниже заданного значения, нагрев снова будет включен. Для исключения частого включения и выключения силового генератора введен гистерезис по температуре срабатывания датчика в пределах 2-х градусов.

С целью обеспечения долгого срока службы силовых транзисторов и для пожарной безопасности в индукционный нагреватель введен контроль температуры зоны силовых транзисторов. Температурный датчик на основе NTC-термистора при работе генератора постоянно отслеживает температуру в области установки силовых транзисторов. При выходе температуры за максимально допустимое значение, нагреватель переводится в режим ожидания до тех пор, пока не остынет радиатор силовых транзисторов генератора. О такой аварийной остановке будет свидетельствовать зажигание соответствующего индикаторного светодиода. Если часто возникает такая проблема, то следует задуматься о возможном применении следующих мер: использование более мощного радиатора, установка на радиатор вентилятора для активного охлаждения, снижение выходной мощности индукционного нагревателя переменным (подстроечным) резистором, установленным на плате.

Для безопасного использования индукционного нагревателя электронная схема при работе генератора постоянно осуществляет контроль отсутствия нагреваемого объекта. Если нагреваемый объект отсутствует в зоне нагрева при запуске, то генератор нагревателя лишь на мгновение включится для проверки в режиме малой (тестовой) мощности и сразу выключится. Также довольно быстро, но с плавным снижением мощности до минимальной (для защиты компонентов нагревателя), произойдет отключение генератора в случае пропадания нагреваемого объекта в рабочем режиме. Каждые 10 секунд будут проводиться кратчайшие попытки запуска генератора на минимальной мощности. Как только нагреваемый объект появится в зоне нагрева, генератор будет снова запущен, и работа индукционного нагревателя будет полностью восстановлена в рабочем режиме на заданной мощности. Все включения и выключения силового генератора производятся с быстрым, но плавным повышением и понижением мощности. Такой режим позволяет защитить компоненты схемы от ненужных перегрузок, которых вполне можно избежать с целью максимального продления срока службы индукционного нагревателя.

На картинке ниже представлена принципиальная схема индукционного нагревателя на напряжение ~220В с плавной регулировкой мощности от 150 до 2000Вт (со схемой защиты от превышения напряжения).

Разработка электроники для индукционного нагревателя выполнена с использованием микроконтроллера Microchip ATmega16A-AU (Atmel). Для питания электронной схемы управления генератором использована простая схема включения импульсного преобразователя Viper22A. Для управления силовыми транзисторами генератора HGTG20N60A4D используется микросхема драйвера FAN73832MX. Для управления транзистором IRG7Ph52UD в блоке защиты от превышения напряжения применяется микросхема драйвера FAN3100TSX. Также в блоке защиты трудится операционный усилитель LMV321M5 и экономичный стабилизатор напряжения LP2950CDT-5.0. Для работы с датчиками тока и температуры в индукционном нагревателе использована микросхема усилителя LM258D. Входной выпрямитель напряжения построен на мощном диодном мосте GBJ2510-F с рабочим напряжением до 1000В. Синхронизация с полупериодами сети выполнена на микросхеме транзисторной оптической развязки FOD817B.

В нашей компании вы можете заказать разработку и серийное производство любых электронных устройств бытовой техники, приборов контроля и управления, модных гаджетов и электронного оборудования промышленного назначения.

Проект N43. Разработка электроники, то есть вся необходимая проектная документация для производства электронного устройства «индукционный нагреватель», выполнена Александром Петровичем Протопоповым, г. Москва, сайт автора: https://www.razrabotka.pro.

Простой индукционный нагреватель 12 В

Простой индукционный нагреватель состоит мощного генератора высокой частоты и низкоомной катушки-контура, которая является нагрузкой генератора.

Генератор с самовозбуждением генерирует импульсы на основании резонансной частоты контура. В результате в катушке возникает мощное переменное электромагнитное поле частотой порядка 35 кГц.
Если в центр этой катушки поместить сердечник из токопроводящего материала, то внутри него возникнет электромагнитная индукция. В результате частой смены эта индукция вызовет в сердечнике вихревые токи, которые в свою очередь повлекут за собой выделение тепла. Это классический принцип преобразования электромагнитной энергии в тепловую.
Индукционные нагреватели очень давно используются во многих областях производства. С их помощью можно делать закалку, бесконтактную сварку, и самое главное — точечный прогрев, а также плавление материалов.
Я покажу вам схему простого низковольтного индукционного нагревателя, которая уже стала классической.

Мы её ещё больше упростим эту схему и стабилитроны «D1, D2» не будем устанавливать.
Элементы, которые понадобятся:
1. Резисторы на 10 кОм – 2 шт.
2. Резисторы на 470 Ом – 2 шт.
3. Диоды Шоттки на 1 А – 2 шт. (Можно другие, главное на ток от 1 А и быстродейственные)
4. Полевые транзисторы IRF3205 – 2 шт. (можно взять любые другие мощные)
5. Индуктор «5+5» — 10 витком с отводом от середины. Чем толще провод, тем лучше. Мотал на деревянной круглой палке, сантиметра 3-4 в диаметре.
6. Дроссель – 25 витков на кольце из блока старого компьютера.
7. Конденсатор 0,47 мкФ. Лучше набирать емкость несколькими конденсаторами и на напряжение не ниже 600 Вольт. Я по началу взял на 400, в результате чего он начал греться, далее заменил его на составной из двух последовательно, но так не делают, просто под рукой больше не было.

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В


Наматываем индуктор.


Собрал всю схему навесным монтажом, отделив колодкой индуктор от всей схемы. Конденсатор желательно располагать в непосредственной близости от выводов катушки. Не как у меня в этом примере в общем. Транзисторы установил на радиаторы. Запитал всю установку от аккумулятора 12 Вольт.


Работает отлично. Лезвие канцелярского ножа нагревает до красноты очень быстро. Рекомендую всем к повторению.
После замены конденсатора они больше не грелись. Транзисторы и сам индуктор греются, если работает постоянно. На небольшое время – не критично почти.



Смотрите видео сборки и испытаний:



Также рекомендую к просмотру:

Схема простого индукционного нагревателя своими руками

Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и способы изготовления индукционного нагревателя. Схема очень проста в сборке и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Кончик отвертки нагревается докрасна примерно за 30 секунд!

Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, что позволяет эффективно передавать мощность.В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS. Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора. Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть индукционный нагреватель. Возможно, вы все равно захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов по правильной работе вашей системы.

Как работает индукционный нагрев?

Когда магнитное поле изменяется около металла или другого проводящего объекта, в материале индуцируется ток (известный как вихревой ток), который генерирует тепло.Вырабатываемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжений во всех видах приборов. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них наведены вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют разные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев — это просто пустая трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот эффект нагрева и постараемся максимизировать эффект нагрева, создаваемый вихревыми токами.

Если мы приложим непрерывно изменяющийся ток к катушке с проволокой, у нас будет постоянно изменяющееся магнитное поле внутри нее. На более высоких частотах индукционный эффект довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.

ОПАСНО: Данное устройство может создавать очень высокие температуры!

Схема

Используемая схема представляет собой тип коллекторного резонансного генератора Ройера, который имеет преимущества простоты и саморезонансной работы.Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания люминесцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они приводят в действие трансформатор с центральным ответвлением, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания фонарей. В этой схеме самодельного индукционного нагревателя трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.

Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с отводом по центру, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с отводом по центру необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа.Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки попеременно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь вперед и назад в обоих направлениях.

Сила тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.

Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он прост на самом деле. Всего несколько основных компонентов — это все, что нужно для создания рабочего индукционного нагревателя.

R1 и R2 — стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, насколько быстро МОП-транзисторы могут включиться, и должно быть достаточно низким. Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет заземлен через диод при включении противоположного транзистора.

Диоды D1 и D2 используются для разряда затворов MOSFET. Это должны быть диоды с низким прямым падением напряжения, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью выключился, когда другой включен.Рекомендуются диоды Шоттки, такие как 1N5819, поскольку они имеют низкое падение напряжения и высокую скорость. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдерживать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение выросло до 70 В.

Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но при работе с указанными здесь уровнями мощности они почти не нагревались. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за их низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.

Катушка индуктивности L2 используется в качестве дросселя для предотвращения попадания высокочастотных колебаний в источник питания и для ограничения тока до приемлемого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но оно также должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы пропускать весь ток питания. Если дроссель не используется или у него слишком малая индуктивность, цепь может перестать колебаться. Необходимое точное значение индуктивности будет зависеть от используемого блока питания и настройки катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат.Показанный здесь был сделан путем намотки около 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам понадобится гораздо больше витков провода, чтобы получить такую ​​же индуктивность, как у тороидального ферритового сердечника. Вы можете увидеть пример этого на фото слева. В нижнем левом углу вы можете увидеть болт, намотанный на множество витков провода оборудования. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и все спаять вместе.

Поскольку компонентов было так мало, мы спаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для выполнения соединений для сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является выводом коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.

Конденсатор C1 и индуктор L1 образуют резонансный контур резервуара индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ. Более подробная информация об этих компонентах представлена ​​ниже.

Индукционная катушка и конденсатор

Катушка должна быть сделана из толстой проволоки или трубы, так как в ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как токи высокой частоты в любом случае будут протекать в основном по внешним частям.Вы также можете прокачать по трубе холодную воду, чтобы она остыла.

Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке, чтобы создать резонансный контур резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой цепь управления будет работать автоматически. Используемая здесь комбинация катушка-конденсатор резонирует на частоте около 200 кГц.

Важно использовать конденсаторы хорошего качества, которые могут выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое в них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушат вашу схему привода.Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке с использованием толстой проволоки или трубы. Большая часть тока будет протекать между катушкой и конденсатором, поэтому этот провод должен быть самым толстым. При желании провода, соединяющие цепь и источник питания, можно сделать немного тоньше.

Этот змеевик здесь был сделан из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начал деформироваться из-за чрезмерного нагрева. Затем повороты касаются друг друга, замыкаясь и делая его менее эффективным.Поскольку во время использования контур управления оставался относительно холодным, казалось, что его можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо будет использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…

Продвигая дальше

Основным ограничением описанной выше схемы было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагрелась из-за больших токов. Для того, чтобы в течение длительного времени иметь большие токи, мы сделали еще одну катушку, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться через нее во время работы.Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед сгибанием трубы необходимо было засыпать ее мелким песком, так как это предохраняет ее от защемления на крутых изгибах. Затем он был очищен сжатым воздухом.

Индукционная катушка была сделана из двух половин, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ использовался для соединения центральных труб, чтобы вода могла течь через всю катушку.

В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи.Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. Всего было использовано шесть конденсаторов по 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.

Кабели, соединяющиеся с катушкой, были просто припаяны к трубе возле концов, оставляя место для установки трубы из ПВХ.

Этот змеевик можно охладить, просто пропустив воду прямо из крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос для аквариума был помещен в ящик с водой, и к выпускному патрубку прилегала труба.Эта труба поступала на модифицированный кулер компьютерного процессора, в котором для отвода тепла использовались три тепловые трубы.

Кулер был преобразован в радиатор путем отрезания концов тепловых трубок, а затем их соединения с трубами PCV, чтобы вода протекала через все 3 тепловые трубки, прежде чем выйти и вернуться к насосу.

Если вы сами разрезаете тепловые трубки, делайте это в хорошо проветриваемом помещении, а не в помещении, поскольку они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы предотвратить контакт с кожей.

Этот модифицированный кулер для процессора был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться довольно прохладной.

Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокие напряжения. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре наблюдалось большее повышение напряжения. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтый график осциллографа), что также очень близко к номинальному значению транзисторов 100 В.

Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому также необходимо было подавать напряжение на затворы транзистора через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А. Когда был добавлен болт на фотографии, он поднялся до 10 А, а затем постепенно снова упал, когда он нагрелся до температуры выше Кюри. С более крупными объектами он, безусловно, будет выше 10А, но используемый блок питания имеет ограничение в 10А. Вы можете найти подходящий блок питания на 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.

Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, разогрелся примерно за 30 секунд.Отвертка на первом изображении теперь может нагреться докрасна примерно за 5 секунд.

Чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо использовать другие конденсаторы или их больший массив, чтобы ток распределялся между ними в большей степени. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты могут значительно нагревать конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY необходимо выключить, чтобы они могли остыть.Также необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.

Во всем этот проект оказался вполне удовлетворительным, так как дал хороший результат от простой и недорогой схемы. Как бы то ни было, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили создать собственный проект индукционного нагревателя, разместите свои фотографии ниже. Пожалуйста, ознакомьтесь с другими комментариями, прежде чем делать свои собственные, поскольку это может сэкономить ваше время в дальнейшем.

Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование самодельного индукционного нагревателя (щелкните правой кнопкой мыши, Сохранить как)

Насколько будет жарко?

Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как есть много параметров, которые необходимо учитывать. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как нагревание или отвод тепла в атмосферу.

Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые расчеты по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это за вас. Эта форма включает в себя материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она по-прежнему полезна, если вы пытаетесь определить, например, мощность, необходимую для нагрева поддона с водой с помощью индукционного нагревателя.

ПРИМЕР: Насколько сильно нагреются 20 г стали за 30 секунд при нагревании с помощью нагревателя мощностью 300 Вт? (при условии, что 100 Вт потеряно для окружающей среды)

Формулы:
Q = m x Cp x ΔT
ΔT = Q ÷ m ÷ Cp

Рабочий:
(300Вт — 100Вт) x 30с = 6000Дж
6000Дж ÷ 20г ÷ 0.466Дж / г ° C = 643,78 ° C

Результат:
20 г стали температура увеличится на 643,78 ° C при нагревании нагревателем мощностью 300 Вт в течение 30 секунд.

Поиск и устранение неисправностей

Если у вас возникли проблемы с тем, чтобы это заработало, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….

PSU (источник питания)
Если ваш PSU не может обеспечить большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет колебаться. В этот момент напряжение источника питания упадет (хотя блок питания может этого не отображать), и это помешает правильному переключению транзисторов.Чтобы решить эту проблему, вы можете разместить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они могут подавать в вашу цепь большой импульсный ток. Хорошим мощным источником питания будет наш БП на 24 В 15 А постоянного тока.

Дроссель (индуктор L2)
Ограничивает мощность индукционного нагревателя. Если ваш не колеблется, вам может потребоваться дополнительная индуктивность, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания. Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой вам индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность нагревателя.Слишком мало может означать, что это вообще не сработает. Если у вас слишком маленький сердечник индуктора, сильный ток приведет к его насыщению и вызовет слишком большой ток, что может привести к повреждению вашей цепи.

Электропроводка
Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш кабель питания на 30 А отлично подходит для этого.

Компоненты
Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление в открытом состоянии, в противном случае они перегреются или даже не позволят системе колебаться.Вероятно, IGBT не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными характеристиками должны работать нормально. Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.

Включение питания
При включении не допускайте попадания металла в нагревательную спираль.Это может привести к более сильным скачкам тока, что может помешать возникновению колебаний, как упомянуто выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем импульсного модулятора мощности. Подробности смотрите в публикации 5108 ниже.

Мозг
Для безопасного выполнения этого проекта вам понадобится разумно работающий мозг. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это.Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, что используемые компоненты не неисправны, проверьте правильность подключения, прочтите всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете какие-либо термины, или прочитайте наш раздел «Обучение электронике». Помните: горячее обожжет вас и может поджечь; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Безопасность превыше всего.

2 Простые схемы индукционного нагревателя — плиты-плиты

В этом посте мы узнаем о двух простых в сборке схемах индукционного нагревателя, которые работают с принципами высокочастотной магнитной индукции для генерирования значительного количества тепла на небольшом заданном радиусе.

Обсуждаемые схемы индукционной плиты действительно просты и используют всего несколько активных и пассивных обычных компонентов для требуемых действий.


Обновление: Вы также можете узнать, как разработать свою собственную варочную панель индукционного нагревателя:
Проектирование цепи индукционного нагревателя — Учебное пособие


Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель — это устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева железного груза или любого ферромагнитного металла посредством вихревого тока.

Во время этого процесса электроны внутри железа не могут двигаться со скоростью, равной частоте, и это приводит к возникновению в металле обратного тока, называемого вихревым током. Это развитие сильного вихревого тока в конечном итоге вызывает нагрев железа.

Вырабатываемое тепло пропорционально току 2 x сопротивлению металла. Поскольку предполагается, что загружаемый металл состоит из железа, мы рассматриваем сопротивление R для металлического железа.

Нагрев = I 2 x R (Железо)

Удельное сопротивление железа составляет: 97 нОм · м

Вышеупомянутое тепло также прямо пропорционально наведенной частоте, поэтому обычные штампованные трансформаторы из железа не используются в В приложениях с высокочастотным переключением вместо сердечников используются ферритовые материалы.

Однако здесь вышеупомянутый недостаток используется для получения тепла от высокочастотной магнитной индукции.

Обращаясь к предлагаемым ниже схемам индукционного нагревателя, мы находим концепцию, использующую ZVS или технологию переключения при нулевом напряжении для требуемого запуска полевых МОП-транзисторов.

Технология обеспечивает минимальный нагрев устройств, что делает работу очень эффективной и действенной.

Кроме того, цепь, являющаяся саморезонансной по своей природе, автоматически настраивается на резонансную частоту присоединенной катушки и конденсатора, вполне идентичных цепи с резервуаром.

Использование генератора Ройера

В схеме в основном используется генератор Ройера, который отличается простотой и саморезонансным принципом работы.

Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:

  1. При включении питания положительный ток начинает течь от двух половин рабочей катушки к стокам МОП-транзисторов.
  2. В то же время напряжение питания также достигает ворот МОП-транзисторов, включая их.
  3. Однако из-за того, что никакие два МОП-транзистора или какие-либо электронные устройства не могут иметь точно одинаковые характеристики проводимости, оба МОП-транзистора не включаются вместе, скорее, один из них включается первым.
  4. Представим, что сначала включается T1. Когда это происходит, из-за сильного тока, протекающего через T1, его напряжение стока имеет тенденцию падать до нуля, что, в свою очередь, высасывает напряжение затвора другого МОП-транзистора T2 через присоединенный диод Шоттки.
  5. Здесь может показаться, что T1 может продолжать вести себя и уничтожать себя.
  6. Однако именно в этот момент включается контур резервуара L1C1, который играет решающую роль. Внезапное проведение T1 вызывает скачок и коллапс синусоидального импульса на стоке T2. Когда синусоидальный импульс схлопывается, он снижает напряжение затвора T1 и отключает его. Это приводит к повышению напряжения на стоке T1, что позволяет восстановить напряжение затвора для T2. Теперь настала очередь Т2 проводить, Т2 теперь проводит, вызывая повторение того же типа, что и для Т1.
  7. Этот цикл теперь продолжается быстро, заставляя контур колебаться на резонансной частоте контура резервуара LC. Резонанс автоматически настраивается на оптимальную точку в зависимости от того, насколько хорошо совпадают значения LC.

Однако основным недостатком конструкции является то, что в ней используется центральная катушка с ответвлениями в качестве трансформатора, что немного усложняет реализацию обмотки. Однако центральный отвод обеспечивает эффективный двухтактный эффект через катушку всего через пару активных устройств, таких как МОП-транзисторы.

Как видно, через затвор / исток каждого МОП-транзистора подключены диоды с быстрым восстановлением или высокоскоростным переключением.

Эти диоды выполняют важную функцию разряда емкости затвора соответствующих МОП-транзисторов во время их непроводящих состояний, тем самым делая операцию переключения быстрой и быстрой.

Как работает ZVS

Как мы обсуждали ранее, эта схема индукционного нагревателя работает по технологии ZVS.

ZVS означает переключение при нулевом напряжении, то есть МОП-транзисторы в цепи включаются, когда на их стоках присутствует минимальная или величина тока, или нулевой ток, мы уже узнали об этом из приведенного выше объяснения. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Это фактически помогает МОП-транзисторам безопасно включаться, и, таким образом, эта функция становится очень полезной для устройств.

Эту функцию можно сравнить с проводимостью при переходе через нуль для симисторов в цепях переменного тока.

Из-за этого свойства МОП-транзисторы в таких саморезонансных цепях ZVS требуют гораздо меньших радиаторов и могут работать даже с массивными нагрузками до 1 кВА.

Поскольку частота контура является резонансной по своей природе, она напрямую зависит от индуктивности рабочей катушки L1 и конденсатора C1.

Частота может быть рассчитана по следующей формуле:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Где f — частота, вычисленная в Hertz
L — это индуктивность основной нагревательной катушки L1, представленная в Henries
, а C — емкость конденсатора C1 в фарадах

МОП-транзисторы

Вы можете использовать IRF540 в качестве МОП-транзисторов, которые рассчитаны на хорошие 110 В, 33 ампера.Для них можно использовать радиаторы, хотя выделяемое тепло не вызывает беспокойства, но все же лучше укрепить их на теплопоглощающих металлах. Однако можно использовать любые другие N-канальные полевые МОП-транзисторы с соответствующим номиналом, для этого нет никаких особых ограничений.

Индуктор или катушки индуктивности, связанные с катушкой основного нагревателя (рабочей катушкой), представляют собой своего рода дроссель, который помогает исключить любое возможное попадание высокочастотной составляющей в источник питания, а также для ограничения тока до безопасных пределов.

Значение этого индуктора должно быть намного выше по сравнению с рабочей катушкой. Обычно для этой цели вполне достаточно 2 мГн. Однако он должен быть построен с использованием проводов большого сечения, чтобы обеспечить безопасное прохождение через него большого диапазона тока.

Контур резервуара

C1 и L1 составляют контур резервуара для предполагаемой фиксации высокой резонансной частоты. Опять же, они тоже должны быть рассчитаны на то, чтобы выдерживать высокие значения тока и тепла.

Здесь мы видим использование металлизированных полипропиленовых конденсаторов 330 нФ / 400 В.

1) Мощный индукционный нагреватель с использованием концепции драйвера Mazzilli

Первая конструкция, описанная ниже, представляет собой высокоэффективную индукционную концепцию ZVS, основанную на популярной теории драйверов Мазилли.

Он использует одну рабочую катушку и две катушки ограничителя тока. Такая конфигурация исключает необходимость в центральном отводе от основной рабочей катушки, что делает систему чрезвычайно эффективной и обеспечивает быстрый нагрев нагрузки внушительных размеров. Нагревательный змеевик нагревает нагрузку посредством двухтактного механизма полного моста.

Модуль фактически доступен в Интернете и может быть легко куплен по очень разумной цене.

Принципиальная схема этой конструкции представлена ​​ниже:

Исходную схему можно увидеть на следующем изображении:

Принцип работы — та же технология ZVS с использованием двух полевых МОП-транзисторов высокой мощности. Вход питания может быть от 5 В до 12 В, а сила тока от 5 до 20 А в зависимости от используемой нагрузки.

Выходная мощность

Выходная мощность вышеуказанной конструкции может достигать 1200 Вт при повышении входного напряжения до 48 В и тока до 25 ампер.

На этом уровне тепло, выделяемое рабочим змеевиком, может быть достаточно высоким, чтобы за минуту расплавить болт толщиной 1 см.

Размеры рабочей катушки

Видео-демонстрация

2) Индукционный нагреватель с использованием рабочей катушки с центральным отводом

Эта вторая концепция также является индукционным нагревателем ZVS, но для работы используется центральное разветвление катушка, которая может быть немного менее эффективной по сравнению с предыдущей конструкцией.L1, который является наиболее важным элементом всей схемы. Он должен быть построен с использованием очень толстых медных проводов, чтобы выдерживать высокие температуры во время индукционных операций.

Конденсатор, как описано выше, в идеале должен быть подключен как можно ближе к клеммам L1. Это важно для поддержания резонансной частоты на указанной частоте 200 кГц.

Технические характеристики первичной рабочей катушки

Для катушки индукционного нагревателя L1 многие медные провода диаметром 1 мм могут быть намотаны параллельно или бифилярно, чтобы более эффективно рассеивать ток, вызывая меньшее тепловыделение в катушке.

Даже после этого катушка может подвергаться сильному нагреву и может деформироваться из-за этого, поэтому можно попробовать альтернативный метод намотки.

В этом методе мы наматываем его в виде двух отдельных катушек, соединенных в центре для получения требуемого центрального отвода.

В этом методе можно попробовать использовать меньшие витки для уменьшения импеданса катушки и, в свою очередь, увеличения ее способности выдерживать ток.

Емкость для этой схемы, напротив, может быть увеличена, чтобы пропорционально понизить резонансную частоту.

Конденсаторы резервуара:

Всего 330 нФ x 6 можно использовать для получения чистой емкости приблизительно 2 мкФ.

Как прикрепить конденсатор к индукционной катушке

На следующем изображении показан точный метод подключения конденсаторов параллельно концевым выводам медной катушки, предпочтительно через печатную плату хорошего размера.

Список деталей для указанной выше цепи индукционного нагревателя или цепи индукционной нагревательной плиты

  • R1, R2 = 330 Ом 1/2 Вт
  • D1, D2 = FR107 или BA159
  • T1, T2 = IRF540
  • C1 = 10,000 мкФ / 25 В
  • C2 = 2 мкФ / 400 В, получается путем параллельного подсоединения колпачков 6 nos 330 нФ / 400 В, показанных ниже. намотанный, как показано на следующих рисунках, диаметр может быть где-то около 30 мм (внутренний диаметр катушек)
  • L2 = 2 мГн дроссель, полученный путем наматывания магнитного провода 2 мм на любой подходящий ферритовый стержень
  • TR1 = 0-15 В / 20 ампер
  • ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ: Используйте стабилизированный источник питания постоянного тока 15 В, 20 А.
Использование транзисторов BC547 вместо высокоскоростных диодов

На приведенной выше схеме индукционного нагревателя мы можем видеть затворы полевых МОП-транзисторов, состоящих из диодов с быстрым восстановлением, которые могут быть труднодоступными в некоторых частях страны.

Простая альтернатива этому может заключаться в транзисторах BC547, подключенных вместо диодов, как показано на следующей диаграмме.

Транзисторы будут выполнять ту же функцию, что и диоды, поскольку BC547 может хорошо работать на частотах около 1 МГц.

Другой простой дизайн «сделай сам»

На следующей схеме показан еще один простой дизайн, аналогичный приведенному выше, который можно быстро построить дома для реализации индивидуальной системы индукционного нагрева.

Список деталей

  • R1, R4 = 1K 1/4 Вт MFR 1%
  • R2, R3 = 10K 1/4 Вт MFR 1%
  • D1, D2 = BA159 или FR107
  • Z1, Z2 = 12 В, Стабилитрон 1/2 Вт
  • Q1, Q2 = МОП-транзистор IRFZ44n на радиаторе
  • C1 = 0,33 мкФ / 400 В или 3 н.у.1 мкФ / 400 В параллельно
  • L1, L2, как показано на следующих изображениях:
  • L2 восстановлен от любого старого блока питания компьютера ATX.
Как построен L2

Преобразование в горячую плиту Кухонная посуда

Вышеупомянутые разделы помогли нам изучить простую схему индукционного нагревателя с использованием пружинной катушки, однако эту катушку нельзя использовать для приготовления пищи, и она требует некоторых серьезные модификации.

В следующем разделе статьи объясняется, как изложенную выше идею можно изменить и использовать в качестве простой небольшой индукционной цепи нагревателя посуды или индукционной цепи кадай.

Дизайн низкотехнологичный, маломощный и может отличаться от обычных устройств. Схема была запрошена г-ном Дипешом Гуптой

Технические характеристики

Сэр,

Я прочитал вашу статью Простая схема индукционного нагревателя — Схема горячей плиты и был очень рад обнаружить, что есть люди, готовые помочь таким молодым людям, как мы, в сделай что-нибудь ….

Сэр, я пытаюсь понять принцип работы и пытаюсь разработать для себя индукционный кадай… Сэр, пожалуйста, помогите мне разобраться в дизайне, так как я так хорош в электронике

Я хочу разработать индукцию для нагрева кадай диаметром 20 дюймов с частотой 10 кГц по очень низкой цене !!!

Я видел ваши схемы и статью, но немного запутался насчет

  • 1. Используемый трансформатор
  • 2. Как сделать L2
  • 3. И любые другие изменения в схеме для частоты 10-20 кГц при токе 25А

Пожалуйста, помогите мне, сэр, как можно скорее..Это будет полезно, если вы можете предоставить точную информацию о необходимых компонентах. PlzzИ, наконец, вы упомянули об использовании ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ: Используйте регулируемый источник питания постоянного тока 15 В, 20 А. Где это используется ….

Спасибо

Dipesh gupta

The Design

Предлагаемая конструкция индукционной кадайной цепи, представленная здесь, предназначена только для экспериментальных целей и может не служить как обычные устройства. Его можно использовать для быстрого приготовления чашки чая или омлета, и ничего большего ожидать не стоит.

Указанная схема была первоначально разработана для нагрева таких предметов, как железный стержень, например, головки болта. отвертка металлическая и т. д., однако с некоторыми изменениями эта же схема может быть применена для нагрева металлических кастрюль или сосудов с выпуклым основанием типа «кадай».

Для реализации вышеизложенного исходная схема не нуждается в каких-либо модификациях, за исключением основной рабочей катушки, которую нужно будет немного подправить, чтобы сформировать плоскую спираль вместо пружинной конструкции.

В качестве примера, чтобы преобразовать конструкцию в индукционную посуду так, чтобы она поддерживала сосуды с выпуклым дном, такие как кадай, змеевик должен иметь сферически-спиральную форму, как показано на рисунке ниже:

Схема будет такой же, как объяснено в моем предыдущем разделе, который в основном представляет собой конструкцию на основе Ройера, как показано здесь:

Проектирование спиральной рабочей катушки

L1 изготовлен с использованием 5-6 витков 8-миллиметровой медной трубки в сферическую форму. -спиральная форма, как показано выше, для размещения небольшой стальной чаши посередине.

Змеевик может быть также сжат в плоскую форму спирали, если небольшая стальная сковорода предназначена для использования в качестве посуды, как показано ниже:

Конструирование ограничителя тока Катушка

L2 может быть изготовлена ​​путем наматывания суперэмалированной суперэмалированной посуды толщиной 3 мм. медный провод над толстым ферритовым стержнем, количество витков необходимо экспериментировать, пока на его выводах не будет достигнуто значение 2 мГн.

TR1 может быть трансформатором 20 В 30 ампер или источником питания SMPS.

Фактическая схема индукционного нагревателя довольно проста по своей конструкции и не требует особых пояснений, необходимо позаботиться о следующих вещах:

Резонансный конденсатор должен располагаться относительно ближе к основной рабочей катушке. L1 и должен быть получен путем подключения примерно 10 ноль 0.22 мкФ / 400 В параллельно. Конденсаторы должны быть строго неполярного и металлизированного полиэфирного типа.

Хотя конструкция может показаться довольно простой, нахождение центрального отвода внутри спирально намотанной конструкции может вызвать некоторую головную боль, потому что спиральная катушка будет иметь несимметричную компоновку, что затруднит определение точного центрального отвода для схемы.

Это можно сделать методом проб и ошибок или с помощью LC-метра.

Неправильно расположенный центральный ответвитель может заставить схему работать ненормально или производить неравномерный нагрев МОП-транзисторов, или вся схема может просто не колебаться в худшей ситуации.

Ссылка: Википедия

Самодельный индукционный нагреватель Схема DIY

Схема индукционного нагревателя

Как работают эти индукционные нагреватели? Мы рассмотрим схему и шаг за шагом объясним, как создается колебательный сигнал, как индуцируется ток и как нагревается металл. Наконец, мы используем эту схему и устанавливаем самодельную версию и смотрим, работает ли она на нагрев некоторых металлов. Так что посмотрим …

ЧАСТЬ 1 — Коммерческий модуль

Во-первых, чтобы узнать и сопоставить сигналы, я купил один из этих коммерческих модулей индукционного нагревателя.Этот рекламируется как 1000Вт mdoule. Мы можем видеть несколько огромных конденсаторов, несколько катушек и еще несколько компонентов, а на выходе — огромную катушку из толстой медной проволоки. Эта выходная катушка создаст мощное колебательное магнитное поле, которое будет нагревать металлы, и мы увидим, как это сделать. Я делаю еще одну катушку из медного провода и помещаю ее рядом с катушкой индукционного нагревателя, и, как вы можете видеть на осциллографе, у нас есть колебательный сигнал около 100 МГц.

Чтобы понять, как этот модуль нагревает металлы, нам нужно понять 3 вещи.Во-первых, как магнитные поля могут индуцировать токи внутри металлов и обратный процесс, как токопроводящие провода будут создавать магнитные поля. Затем нам нужно увидеть, как резонанс этих катушек и конденсаторов будет создавать высокочастотные сигналы и, наконец, как ток будет нагревать металлы. Как вы можете видеть ниже, после включения модуля эти высокочастотные и мощные колебания нагревают металл до ярко-красного цвета всего за несколько секунд.

ЧАСТЬ 2 — Закон Фарадея

Закон индукции Фарадея — это основной закон электромагнетизма, предсказывающий, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая явление электродвижущей силы, называемое электромагнитной индукцией.Это основной принцип работы трансформаторов, индукторов и многих типов электродвигателей, генераторов и соленоидов. Таким образом, движущийся магнит будет создавать изменения магнитного потока внутри катушки, и тем самым мы можем индуцировать ток внутри катушки. Но что еще могло образовывать магнитные поля?


Что ж, еще один компонент, помимо amgnet, который также создает магнитные поля, — это катушка. Да, катушка может производить обратный процесс индукции тока. Если мы подаем ток через катушку, будет создано магнитное поле, поэтому нам не нужны магниты.Катушка могла создавать магнитное поле и наводить ток во второй катушке, как трансформаторы. Итак, теперь мы знаем, как индуцировать ток, и этот ток будет нагревать наш металл. Ниже вы можете увидеть, как я передаю сигнал от одной катушки к другой.

ЧАСТЬ 3 — Частота резонанса

В этом примере мы будем использовать параллельно катушку и конденсатор. Это называется резервуаром LC, и если мы ударим по нему электроникой, он будет резонировать на своей резонансной частоте.Итак, если я приложу небольшой импульс напряжения, и они отключат соединение, это создаст быстро колеблющийся сигнал. Я подключаю конденсатор и катушку параллельно и очень быстро прикасаюсь к одному кабелю с напряжением 12 В к этому резервуару LC. Посмотрите ниже, что происходит. После прикосновения к резервуару LC я получаю на осциллографе первый осциллирующий сигнал, который медленно затухает. Итак, теперь мы получаем наши высокочастотные и мощные колебания, которые позже индуцируют ток внутри металла. Но наша схема работает немного иначе.Для этого давайте взглянем на схему базового и простого модуля индукционного нагревателя.


ЧАСТЬ 4 — Схема

В этом примере мы будем использовать параллельно катушку и конденсатор. Это называется резервуаром LC, и если мы ударим по нему электроникой, он будет резонировать на своей резонансной частоте. Итак, если я приложу небольшой импульс напряжения, и они отключат соединение, это создаст быстро колеблющийся сигнал. Я подключаю конденсатор и катушку параллельно и очень быстро прикасаюсь к одному кабелю с напряжением 12 В к этому резервуару LC.Посмотрите ниже, что происходит. После прикосновения к резервуару LC я получаю на осциллографе первый осциллирующий сигнал, который медленно затухает. Итак, теперь мы получаем наши высокочастотные и мощные колебания, которые позже индуцируют ток внутри металла. Но наша схема работает немного иначе. Для этого давайте взглянем на схему базового и простого модуля индукционного нагревателя.


Итак, как вы можете видеть на схеме выше, у нас на выходе 3 катушки. Пока не обращайте внимания на катушку L3, потому что это будет выходная катушка, которая будет создавать магнитное поле.У нас есть 2 катушки, L1 и L2, и один конденсатор, C1. У нас будет резонанс, как и раньше, но на этот раз он будет другим и никогда не прекратится. Как вы можете видеть, у нас также есть два диода, D1 и D2, которые подключены к затвору двух транзисторов, T1 и T2. Когда сигнал сначала колеблется на C1, на одной стороне C1 будет положительное напряжение, а на другой стороне C1 — отрицательное напряжение. Таким образом, один диод будет пропускать ток, а другой — нет. Таким образом, один транзистор будет включен, а другой выключен.Но буквально через несколько мгновений из-за этого процесса полярность на C1 изменится, и это активирует второй транзистор и выключит другой. И этот процесс будет повторяться снова и снова, и это изменит поток тока внутри катушки L3, потому что, как вы можете видеть, один enf этой катушки подключен к 15 В, а другой конец будет подключен к отрицательному или положительному, и тем самым будет создаваться колебательный ток. Это создаст колеблющееся магнитное поле.


Помогите мне, поделившись этим постом

DIY Индукционный нагреватель мощностью 5 кВт | Homebrew Talk

2 года назад я построил систему индукционного нагревателя мощностью 5 кВт для Thing1 (ссылка в моей подписке).С тех пор я приготовил на нем десяток безотказных партий.

Я считаю, что индукционный нагрев идеален для пивоварения. Он быстро нагревается. Нагревается мягко, не пригорает сусло или затор. Нет проникновения в чайник, который он нагревает. Тихо. Не выделяет дымовых газов. У вас никогда не заканчивается топливо. Недорого в эксплуатации. Чистить очень легко.

Прямой нагрев заторного чана с помощью индукции намного проще и эффективнее, чем нагрев с помощью RIMS или HERMS.И есть небольшая вероятность ожога, в отличие от обычного электрического нагревательного элемента, такого как Grainfather или пропанового тепла.

После приготовления 12 порций дно моего чайника выглядит как новое, и для очистки никогда не требовалось ничего, кроме тряпки. Все мое пиво получилось превосходным.

Несколько человек просили инструкций по сборке обогревателя. Я воздержался, потому что беспокоился о безопасности, сложности, надежности и т. Д. После 2 лет использования я чувствую себя комфортно, рассказывая о том, что я сделал.

ВНИМАНИЕ: этот проект связан с электричеством высокого напряжения. Вы несете ответственность за свою безопасность. НЕ ПРОДОЛЖАЙТЕ ДАННЫЙ ПРОЕКТ, ЕСЛИ ВЫ НЕ УВАЖАЕТЕСЬ БЕЗОПАСНО РАБОТАТЬ С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ. Не воспринимайте все, что я сделал, как Евангелие. Мои идеи и реализация могут иметь недостатки, которых я не обнаружил. ДЕЙСТВУЙТЕ НА СВОЙ СОБСТВЕННЫЙ РИСК. Я НЕ НЕСУ НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ВСЕ, ЧТО ВЫ ДЕЛАЕТЕ. Если у вас нет навыков и знаний для безопасного построения этой системы самостоятельно, вы обязаны найти КТО-ТО ЕЩЕ, чтобы помочь вам.

ВНИМАНИЕ: я не собираюсь подробно объяснять все детали индукционного нагрева или того, как построить индукционный нагреватель мощностью 5 кВт. Я предоставлю общие детали, а теорию и реализацию оставлю на усмотрение разработчиков. На HomebrewTalk.com много умных людей. В совокупности я уверен, что вы, ребята, сможете это понять.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Всегда используйте это устройство от источника питания GFCI. Даже при тестировании и сборке. БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЙ !

Эта система индукционного нагрева немного привередлива / сложна в изготовлении.Но как только вы это обдумаете, все станет ясно. Это может показаться устрашающим, но на самом деле это довольно просто, если обратить внимание на детали. По сути, весь проект заключается в установке платы индукционного драйвера и намотке для нее катушки.

Есть 2 основных компонента для создания индукционного нагревателя мощностью 5 кВт — драйвер индукционной катушки и сама катушка.

Driver Board

Это драйвер индукционной катушки, который я использовал.

Покупки с умом, жизнь лучше! Алиэкспресс.com

www.aliexpress.com
Предупреждение: есть еще одна плата драйвера индукционного нагревателя с меньшим теплоотводом, которая, как заявлено, выдает 5 кВт, но на самом деле выдает 3,5 кВт.

Плата с драйверами, которую я использовал, доступна на нескольких веб-сайтах. На некоторых из этих веб-сайтов могут быть лучшие цены или варианты доставки.

ПРИМЕЧАНИЕ: существует ряд коммерчески доступных модулей индукционных драйверов с выходной мощностью выше и ниже 5 кВт. Принципы, содержащиеся в этой сборке, должны быть применимы к большинству других индукционных систем.Это второй индукционный нагреватель, который я построил. Первый выход 3кВт.

Этот приводной блок был разработан для нагрева плавильной камеры машины для экструзии пластмасс. При этом, если вы понимаете принципы индукционного нагрева, применение платы драйвера не имеет значения. Вы можете использовать одну и ту же плату драйвера для самых разных нагревательных приложений.

У меня есть контактный адрес электронной почты специалиста по продажам и технической поддержке этой платы драйверов. Послепродажная поддержка ужасна.Не ждите послепродажной поддержки. Устройство не поставляется с какой-либо документацией.

Вот характеристики устройства: (скопировано с сайта)

================================== ============================

Электромагнитный обогреватель 5,0 кВт ручной

Во-первых, основные технические параметры обогревателя 5,0 кВт:

1: Размер: 219 * 160 * 160 (длина * ширина * высота)

2: Рабочее напряжение: 220 В

3: Мощность (регулируемая): 3500 Вт-5000 Вт

4: Индуктивность нагрузки: 65 ± 5 мкГн

5: Эффективность преобразования> 90%

6: Рабочая частота: 20-25 кГц

7: Рабочая температура: от -10 градусов до +50 градусов

8: Рабочий режим: непрерывный нагрев

9: Защита от волн — + 1500 В

10 : Помехи, препятствующие возникновению помех: 4000 В

11: Установочное расстояние индукционной катушки до нагревательного элемента составляет 17 мм (толщина эпоксидной плиты добавляется после прижатия изоляционного хлопка)

12: Намотано несколько комплектов катушек вокруг того же нагревательного элемента, и расстояние между катушками больше 2 см.

13: Ток 19-21A, 8-10 квадратных линий, около 9-11 метров, изоляционная вата 15-20 мм, индуктивность — только один параметр, (ток отлажен)

Необходимо использовать зажим. введите амперметр для измерения входного тока и того, достигает ли он номинального входного тока. Если это невозможно, отрегулируйте его против часовой стрелки с помощью потенциометра. Обратите внимание, что если текущее отображаемое значение становится меньше, его нельзя изменить. Возможно, индуктивность слишком велика. Следовательно, необходимо уменьшить индуктивность.(Индуктивность уменьшается, то есть количество витков катушки уменьшается, входящий ток большой, а количество витков катушки увеличивается.)

Во-вторых, инструкции по подключению

1. Три индикатора световые индикаторы: «Power Light», «Work Light» и «Fault Light». Индикатор питания и рабочий свет горят во время нормальной работы. Индикатор неисправности не горит. Индикатор неисправности мигает, когда в цепи возникает неисправность.

2. Источник питания 220 В подключается к столбцу «подключено к 220 В переменного тока», и к нему можно получить доступ без какой-либо пожарной линии.

3. Катушка подсоединяется к двум клеммам на концах электромагнитной катушки, и винты должны быть затянуты.

4. Плата настроена на заводе для подачи питания и может работать. В это время есть линия короткого замыкания (черная) в гнезде «переключателя управления» для короткого замыкания гнезда. Вы также можете аккуратно удалить провод короткого замыкания (черный) на розетке «переключателя управления», вставить один конец двухжильного кабеля в разъем «переключателя управления» и подключить два других штекера к термостату.К испытательной машине можно подключить два нормально разомкнутых контакта.

1. Провод мягкого переключателя, кабель питания и провод электромагнитной катушки нельзя соединять друг с другом или иметь какое-либо соединение с внешним корпусом.

2. Не подвергайте воздействию электричества и не лейте воду в воду после включения.

3, примечание: радиатор, вентилятор заземлять нельзя!

================================================ ================

Несколько замечаний по поводу платы драйвера:

1) Мой блок не тушит и не потребляет 5кВт.Я не совсем уверен, почему, но я подозреваю, что горшок, который я использую (Bayou Classic 1044), лишь незначительно подходит для этого приложения, то есть дно слишком тонкое, чтобы обладать достаточным магнитным сопротивлением, чтобы позволить устройству выдавать полную мощность. Моя кастрюля также находится дальше от индукционной катушки (3/8 дюйма), чем это оптимально. Было бы лучше, чем ближе.

Моя установка будет потреблять от 16 до 18 ампер при 240 В переменного тока, в зависимости от того, насколько теплое сусло. Я подозреваю, что это обеспечил бы полную мощность (20A) на лучшем потенциометре. FWIW, коэффициент мощности на моем устройстве близок к единице.

Я не настраивал потенциометр на своем устройстве. Инструкции были улучшены с тех пор, как я купил свою доску! Если дно кастрюли является достаточно магнитным (т.е. достаточно толстым), не должно быть причин, по которым драйвер не подает мощность.

Несмотря на то, что мощность немного меньше 5 кВт, я очень, очень доволен этой системой отопления.

2) На моей плате «переключатель управления» работает ненадежно. Предположительно, существует 2 способа управления выходом драйвера — 1) путем включения и выключения подачи питания на него и 2) путем подключения или отключения двух выводов «управления переключателем» при включенном питании платы драйвера.

Мне не удалось заставить метод № 2 работать надежно. Я пробовал использовать ручной переключатель между контактами, реле, тиристором и т. Д. Он включает и выключает плату пару раз, а затем плата остается выключенной и не включается. Таким образом, я управляю своей платой, оставляя перемычку на порту «переключателя управления» и включая и выключая подачу питания.

Я подозреваю, что у метода «управления переключением» есть максимальное время выключения, прежде чем он больше не включится, но я предполагаю и не получил никакой официальной документации, подтверждающей это.

Обратите внимание на задержку в несколько секунд между включением подачи питания на устройство и подачей питания на катушку.

3) Радиатор на этой плате драйвера электрически ГОРЯЧ во время работы. Он заряжается до высокого постоянного напряжения. Он должен быть электрически изолирован от всех других напряжений, включая землю.

Мой радиатор открыт под Thing1. Thing1 защищен 20A GFCI, который срабатывает при любом контакте с радиатором. Вы можете полностью закрыть радиатор или, по крайней мере, поставить вокруг него клетку.Я случайно прикоснулся к радиатору, и мой GFCI сразу отключается. Возникающий в результате удар ощущается как прикосновение к влажной 9-вольтовой батарее. ВАШ ПРОБЕГ МОЖЕТ РАЗЛИЧАТЬСЯ. ПРОЙТИ СОГЛАСНО.

Я не думаю, что вентилятор радиатора когда-либо включался на моей плате.

Моя плата не поставлялась с вентилятором для охлаждения самой печатной платы. Если вы посмотрите на мою реализацию, вы заметите несколько маленьких вентиляторов с одной стороны. Эти вентиляторы предназначены для втягивания воздуха через полость между печатной платой и катушкой. Во время работы змеевик будет выделять тепло.

4) Моя плата драйвера не излучает значительных электромагнитных помех (EMI), когда полностью заключена в Thing1. Я могу слушать AM-радио во время работы с Thing1. Я не могу этого сделать с большинством беговых дорожек.

Катушка

Плата индукционного драйвера предназначена для управления катушкой, намотанной вокруг круглой стальной камеры на машине для литья пластмасс под давлением.

Существует ряд готовых индукционных катушек с предварительно намотанной поверхностью, которые можно приобрести у различных продавцов. Однако я не нашел ни одного, подходящего для моих пивоваренных нужд по следующим причинам:

1) Неподходящая индуктивность
2) Неподходящий размер (диаметр)
3) Неподходящая мощность

Из-за этого мне пришлось наматывать собственную катушку .

Выбранный индукционный драйвер требует катушки 65 +/- 5 мкГн с определенной площадью поперечного сечения, чтобы выдерживать резонансные токи, генерируемые при возбуждении платы. Площадь поперечного сечения не указана в спецификациях на веб-сайте, но указана в другом месте. Мне нужно найти эту спецификацию.

Индукционная катушка также должна состоять из множества отдельных небольших изолированных проводов, намотанных в один провод. Это сделано для того, чтобы в самой катушке не возникали вихревые токи.

Небольшие изолированные проводники обычно представляют собой эмалированные магнитные провода. У меня катушка намотана от 17? Магнитный провод диаметром 20 мм. Меньший калибр означает меньший нагрев катушки вихревыми токами. Чем больше проводников (больше площадь проводников), тем меньше резистивный нагрев в катушке. Если вы используете слишком большие проводники или недостаточно проводов, нагревательная спираль сильно нагреется. Изменить: мне нужно проверить свои записи о количестве проводников.

Настроенный резонансный контур на этой плате драйвера, по-видимому, имеет высокую добротность и, следовательно, будет управлять нагрузкой только с узким диапазоном индуктивности, то есть 65 +/- 5 мкГн.

Индуктивность нагрузки включает не только саму катушку, но и взаимную индуктивность, возникающую, когда горшок находится на вершине катушки.

Чтобы определить длину (количество витков) катушки, вы должны сделать длину проводника катушки, а затем обернуть ее и измерить общую индуктивность нагрузки, поместив катушку на дно чайника, как он будет в окончательной заявке. Не наматывайте саму катушку так, чтобы она имела индуктивность 65 +/- 5 мкГн, потому что индуктивность нагрузки выйдет за пределы допустимого диапазона, когда на нее будет помещен горшок.

Не забудьте поместить катушку на дно чайника при измерении индуктивности!

Чтобы определить индуктивность катушки и нагрузки, я купил цифровой измеритель индуктивности Victor 6243.

XI’AN BEICHENG ELECTRONICS CO., LTD.

www.victor-multimeter.com


Вы, вероятно, можете использовать любой измеритель индуктивности, но я выбрал 6243, потому что выяснил, что это прибор, который производитель платы драйвера использовал для измерения своих катушек.6243 измеряет индуктивность на частоте 200 Гц. Хотя это намного ниже, чем 20-25 кГц, которые используются на плате, похоже, для этого приложения он работает нормально.

Обратите внимание, что индуктивность может несколько изменяться в зависимости от частоты, поэтому катушка может правильно измерять на частоте 200 Гц, но отключаться на частоте 20 кГц. Однако у меня не было этой проблемы. Индуктивность нагрузки (катушка плюс электрочайник) составляет 65 мкГн, и плата, похоже, не имеет проблем с ее управлением.

Сначала я намотал около 48 футов катушки. В конце концов, я считаю, что моя катушка была около 32 футов в длину.Я думаю, что моя катушка сама по себе имеет индуктивность около 55 мкГн. Я думаю, что мой горшок добавляет к магнитной цепи около 10 мкГн взаимной индуктивности.

Вот калькулятор индуктивности плоской катушки:

www.tesla-institute.com
Думаю, этот калькулятор по приблизительной оценке индуктивности катушки.

Подсказка: провод катушки почти не имеет индуктивности, если проводить его по прямой линии. Таким образом, вы можете немного намотать, затем натянуть провод катушки и измерить индуктивность, чтобы увидеть, где вы находитесь.Затем добавьте или удалите провод из катушки и т. Д., Пока не получите нужную индуктивность.

Моя катушка мощностью 5 кВт имеет диаметр 12 дюймов. Это распределит тепло по широкой поверхности дна кастрюли. Большинство промышленных индукционных горелок имеют гораздо меньший диаметр катушки. Это концентрирует тепло на меньшей площади кастрюли и может вызвать коробление.

Кастрюля Bayou Classic 1044, которую я использую, вмещает 11 галлонов и имеет диаметр чуть более 13 дюймов.

Плата индукционного драйвера является самозащитой.Он определяет индукцию нагрузки при каждом включении. Если индуктивность нагрузки неправильная, загорится желтый светодиод, и на катушку не будет подаваться питание.

Индукционная катушка должна быть электрически и, возможно, термически изолирована от варочного котла. Теоретически эмалевое покрытие на магнитном проводе изолирует катушку, но вы никогда не захотите полагаться на это, поскольку это покрытие хрупкое по сравнению с обычной изоляцией проводов. Со временем, трением и нагреванием, он может испортиться, и поэтому индукционная катушка должна быть электрически изолирована.

Я установил свою катушку на нижней стороне куска фанеры для наружного применения толщиной 3/8 дюйма. Вы также можете использовать стекло. Я попытался использовать пластик для разделочной доски, и он не выдержал высокой температуры кастрюли, веса

Я изолировал свою катушку от фанеры куском тефлонового противня. Не уверен, что это было необходимо, но я все равно сделал это.

Моя катушка прикреплена к нижней стороне фанеры с помощью кусок диэлектрической плиты из стекловолокна, который обычно используется в высоковольтных шкафах, трансформаторах и двигателях.Он прочный, не проводящий электричество и хорошо выдерживает тепло. Другие материалы могут работать, я их не тестировал.

Проводники катушки необходимо удерживать прочно, иначе они будут вибрировать друг относительно друга и задевать изоляцию, вызывая короткое замыкание между проводниками. Несколько коротких замыканий — это нормально, но многие — нет.

Вы должны вырезать вентиляционные отверстия во всем, что вы используете, чтобы удерживать змеевик на месте.

Выводы от платы драйвера к катушке должны быть как можно короче.И они должны быть изолированы, чтобы они не закорачивались относительно рамы, корпуса или самой платы драйвера.

Вблизи платы драйвера или нагревательной катушки не должно быть ферромагнитных материалов, иначе они будут нагреваться! Корпус индукционной платы на Thing1 выполнен из алюминия. Подставка из нержавеющей стали. Крепеж — нержавеющая сталь. Вы заметите, что все крепления на плате драйвера выполнены из латуни.

Конструкции эффективного индукционного нагрева — Технические статьи

Сковорода, разрезанная пополам, стоит на варочной поверхности с яйцом, аккуратно разбитым в ее центре.Половина на сковороде имеет идеально приготовленную, блестящую белизну, а оставшаяся половина — прозрачная и сырая. Это мощный имидж, который со всей очевидностью демонстрирует, насколько эффективнее индукционные плиты по сравнению с альтернативными технологиями приготовления пищи. Сообщение: индукционный нагрев направляет энергию туда, где она необходима.

Полупроводниковая промышленность отреагировала на спрос на приборы для индукционного нагрева путем непрерывной настройки и совершенствования технологии переключения, необходимой для ее оптимальной реализации.Таким образом, индукционная технология обычно используется в рисоварках, вспенивателях молока и плитах.

Использование индукции в системах отопления

Принципы обычного трансформатора составляют основу приложений индукционного нагрева. Однако, в то время как трансформатор индуцирует ток во вторичной катушке от первичной катушки, индукционный нагреватель использует первичную катушку для индукции тока в самой посуде для приготовления пищи. Это гарантирует, что результирующий эффект нагрева будет сконцентрирован именно там, где это необходимо.Именно вихревые токи индуцируются в материале посуды для приготовления пищи, что приводит к тепловому эффекту, известному как джоулев нагрев. Высокое сопротивление обеспечивают сосуды, изготовленные из магнитных материалов, таких как нержавеющая сталь и железо, в то время как немагнитные материалы, такие как алюминий и медь, обеспечивают меньшее сопротивление.

Из-за используемых высоких частот ток в первичной катушке протекает в основном по поверхности проводника, что называется скин-эффектом. В змеевиках индукционного нагрева используется медная проволока особого типа, известная как литц-проволока, которая состоит из множества тонких отдельных жил.Это приводит к увеличению площади поверхности катушки, тем самым уменьшая сопротивление переменному току.

Выбор топологии и их функции

Существует несколько подходов к выбору топологии, но из-за ценового давления на многих рынках, на которые ориентированы эти приложения, схема с односторонним параллельным резонансом (SEPR) является обычным выбором (рисунок 1). Эта топология программного переключения использует резонансную сеть резервуаров, состоящую из конденсатора Cr и литц-катушки Lr.БТИЗ, работающий в условиях переключения при нулевом напряжении (ZVS), вместе с параллельным диодом завершают конструкцию. Вместо того, чтобы реализовывать дискретный подход, диод обычно интегрируется в IGBT, причем характеристики диода оптимизируются в соответствии с потребностями схемы этого типа. Частоты переключения 20–30 кГц гарантируют, что любой шум выходит за пределы слышимого диапазона, что делает эту схему подходящей для магнитной посуды. Более высокие частоты также могут использоваться как часть функции плавного пуска.

Рисунок 1: Несимметричный параллельный резонансный контур (SEPR) обычно используется для цепей с резонансным напряжением.

Работа цепи резонанса напряжения разбита на четыре периода времени (рисунок 3) и применима для случая, когда процесс запуска был завершен (т.е. Cr полностью заряжен):

  1. T1 — Цикл начинается с включения Q1, позволяя току течь от Cm через Lr и Q1 и вызывая линейное увеличение протекающего тока до тех пор, пока он не достигнет желаемого уровня.В это время напряжение на Cr ограничивается напряжением на Cm.

  2. T2 — Следующий Q1 отключается, в результате чего Lr и Cr входят в резонанс. Достигнутое пиковое резонансное напряжение увеличивается пропорционально времени включения T1.

  3. T3 — Резонансный ток меняет направление, в результате чего напряжение над Cr снижается.

  4. T4 — Теперь полярность напряжения на Cr меняется на обратную.Когда оно превышает напряжение на Cm, ток начинает течь через диод, возвращая полярность и напряжение Cr к значению Cm.

Рис. 2: Четыре фазы работы в конструкции с резонансным напряжением SEPR.

Номинал IGBT будет зависеть от пика напряжения, который видит Q1, который для источников питания 100 В переменного тока потребует номинального значения VCES от 900 до 1200 В или от 1350 до 1800 В для источников питания 220 В переменного тока.

По мере увеличения требований к мощности обычно используется метод полумостового токового резонанса с использованием двух IGBT со встроенными диодами (рисунок 3). Такие конструкции могут также поддерживать использование «полностью из металла», где частота переключения от 80 до 100 кГц может даже поддерживать использование немагнитных посуды для приготовления пищи. Резонансный контур выполнен в виде последовательной конструкции LC или LCR.

Рисунок 3: Полумостовая схема индукционного нагревателя с токово-резонансным последовательным соединением LC.

Работа этой схемы также может быть описана в четыре этапа (рисунок 4) после завершения процесса запуска следующим образом:

  1. T1 — Верхний переключатель Q1 включен, в результате чего ток, протекающий от конденсатора Cm, течет в цепь резонансного тока Cr-Lr.

  2. T2 — Переключатель Q1 выключается, оставляя Cr заряжаться из-за тока, протекающего от Lr через диод нижнего переключателя.

  3. T3 — Переключатель Q2 включен, позволяя резонансному току течь от Cr через Q2 в Lr. В этот момент VCE Q2 ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, тем самым активируя ZVS.

  4. T4 — Переключатель Q2 выключен, позволяя свободному току течь от Lr через Cr, диод параллельно Q1 и Cm. В этот момент VCE Q1 аналогичным образом ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, обеспечивая ZVS для следующей фазы, T1.

Рис. 4. Четыре фазы работы полумостовой токово-резонансной конструкции.

В результате пиковые напряжения ограничиваются суммой пикового входного напряжения переменного тока, что позволяет устанавливать IGBT с VCES от 600 до 650 В для входов 220 В переменного тока. Более высокие токи не позволяют использовать эту конструкцию с входами 100 В переменного тока.

Выбор подходящих IBGT для использования в устройствах индукционного нагрева

Очевидно, что правильное понимание напряжений, генерируемых на VCES, является критическим фактором при выборе IGBT.Напряжение управления затвором, VGES, также требует проверки. Обычно он работает при 18 В, чтобы уменьшить потери мощности в IGBT. Однако колебания в электросети на многих рынках, иногда до 20%, означают, что проектировщикам необходимо убедиться, что в таблице данных указан достаточный запас для этих параметров. Тепловые параметры, такие как Rth (j-c), дают представление о необходимой концепции охлаждения, в то время как следует проводить испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС), особенно на отключение при более низких частотах испытаний.

Еще одним важным аспектом для рассмотрения является рейтинг IC (sat), параметр, который важен во время токов короткого замыкания, которые протекают для заряда Cr при начальном включении питания, пока его напряжение не будет соответствовать напряжению на Cm. Наконец, следует проверить максимально допустимый ток коллектора VCE в зоне безопасной эксплуатации с прямым смещением (FBSOA) для различных значений длительности импульса.

Punch-through (PT) IGBT — предпочтительное устройство в таких приложениях, поддерживающее более высокие частоты переключения, чем не-PT типы в прошлом.Последние достижения позволили уменьшить толщину слоя коллектора P для создания структур, известных как IGBT с ограничителем поля (FS). Это позволяет создать слой N, чтобы включить корпусный диод с обратной проводимостью (RC), ведущий к RC-IGBT. Благодаря пониженному хвостовому току они хорошо подходят для схем софт-коммутации. Последний RC-IGBT от Toshiba, GT20N135SRA, представляет собой новое поколение устройств с поддержкой 20 А при 100 ° C и 1350 В. Это идеальное решение для устройств индукционного нагрева с питанием 220 В переменного тока для устройств средней мощности мощностью 2200 Вт.

По сравнению с устройствами предыдущего поколения, ток короткого замыкания IC (sat) ограничен примерно 150 А при 100 ° C. Во время фазы запуска схемы, когда Cr заряжается, это помогает снизить ток насыщения коллектора и подавить колебания напряжения (рисунок 5). Более широкий FBSOA также означает, что могут протекать более высокие токи, но это должно быть сбалансировано с учетом того, что некоторые потери преобразуются в тепло. GT20N135SRA имеет максимальное значение Rth (j-c) 0,48 ° C / Вт, поэтому, если предположить, что IGBT должен рассеивать 35 Вт в реализации устройства, температура корпуса будет примерно на 6 ° C ниже, чем у устройств предыдущего поколения (GT40RR21 — 0.65 ° C / Вт).

Рисунок 5: Насыщение коллектора короткого замыкания, когда Cr не заряжен, значительно улучшено в GT20N135SRA (справа) по сравнению с IGBT предыдущего поколения (слева) и приводит к уменьшению колебаний (красный кружок)

Улучшенный слой N также привел к снижению прямого напряжения VF на 0,5 В по сравнению с устройствами предыдущего поколения. При заданном типичном значении 1,75 В при 25 ° C это снижает потери и повышает эффективность.Операция выключения IGBT может затруднить соответствие стандарту CISPR, требуя резистора в тракте затвора для снижения скорости переключения. Однако это приводит к увеличению потерь. Теперь без такого резистора в том же настольном приложении с GT20N135SRA достигается запас примерно на 10 дБ на частоте 30 МГц, что обеспечивает лучший компромисс между излучаемыми излучениями и рассеиваемой мощностью (рисунок 6).

Рис. 6. Улучшенное отключение приводит к увеличению запаса по CISPR на 10 дБ на 30 МГц для того же устройства.

Сводка

Хотя индукционные нагревательные приборы обеспечивают большую эффективность и лучший контроль по сравнению со многими альтернативными технологиями, ответственность за их реализацию ложится на инженера-конструктора. Полупроводниковая промышленность ответила на это коммутационными устройствами IGBT, которые на протяжении нескольких поколений продолжали улучшать характеристики, критически важные для оптимальной производительности, от рассеивания тепла и ЭМС до характеристик напряжения и тока и улучшенных обратнопроводящих корпусных диодов.

GT20N135SRA, последнее поколение RC-IGBT от Toshiba, упрощает вывод на рынок продуктов, которые проходят испытания на излучение, а также являются более эффективными. Будучи оптимизированными для приложений с резонансным током 220 В переменного тока, будущие продукты будут расширяться, чтобы покрыть более высокие потребности в токе для больших кухонных сосудов и более высоких напряжений, возникающих в устройствах на 100 В переменного тока.

Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

220 v 2100 w мини индукционный нагреватель нагреватель воздуха вода двойное охлаждение diy устройство научная модель комплект продажа

Способы доставки

Общее расчетное время, необходимое для получения вашего заказа, показано ниже:

  • Вы оформили заказ
  • (Время обработки)
  • Отправляем Ваш заказ
  • (время доставки)
  • Доставка!

Общее расчетное время доставки

Общее время доставки рассчитывается с момента размещения вашего заказа до момента его доставки вам.Общее время доставки делится на время обработки и время доставки.

Время обработки: Время, необходимое для подготовки вашего товара (ов) к отправке с нашего склада. Это включает в себя подготовку ваших товаров, выполнение проверки качества и упаковку для отправки.

Время доставки: Время, в течение которого ваш товар (-ы) дойдет с нашего склада до места назначения.

Ниже приведены рекомендуемые способы доставки для вашей страны / региона:

Отправить по адресу: Корабль из

Этот склад не может быть доставлен к вам.

Способ (-ы) доставки Время доставки Информация для отслеживания

Примечание:

(1) Вышеупомянутое время доставки относится к расчетному времени в рабочих днях, которое займет отгрузка после отправки заказа.

(2) Рабочие дни не включают субботу / воскресенье и праздничные дни.

(3) Эти оценки основаны на нормальных обстоятельствах и не являются гарантией сроков доставки.

(4) Мы не несем ответственности за сбои или задержки в доставке в результате любых форс-мажорных обстоятельств, таких как стихийное бедствие, плохая погода, война, таможенные проблемы и любые другие события, находящиеся вне нашего прямого контроля.

(5) Ускоренная доставка не может быть использована для почтовых ящиков

.

Расчетные налоги: Может взиматься налог на товары и услуги (GST).

Способы оплаты

Мы поддерживаем следующие способы оплаты.Нажмите, чтобы получить дополнительную информацию, если вы не знаете, как платить.

* В настоящее время мы предлагаем оплату наложенным платежом для Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратов, Кувейта, Омана, Бахрейна, Катара, Таиланда, Сингапура, Малайзии, Филиппин, Индонезии, Вьетнама, Индии. Мы отправим код подтверждения на ваш мобильный телефон, чтобы проверить правильность ваших контактных данных. Убедитесь, что вы следуете всем инструкциям, содержащимся в сообщении.

* Оплата в рассрочку (кредитная карта) или Boleto Bancário доступна только для заказов с адресами доставки в Бразилии.

Как разработать и изготовить один

Вы новичок в цепи индукционного нагревателя? Или вы, наверное, слышали об этом, но не знаете, как это работает?

Тогда эта статья для вас, но мы должны быть с вами честны!

Спроектировать и создать цепь индукционного нагревателя может быть непросто, особенно если у вас нет достаточной информации и опыта. Он немного отличается от сильноточных печатных плат.

К счастью, мы создали эту статью, чтобы помочь вам разбить предмет на понятные части и раскрыть секреты схемы индукционного нагревателя — как ее спроектировать и создать.

Итак, приступим.

Что такое цепь индукционного нагревателя?

Электромагнитное индукционное нагревание

Схема индукционного нагревателя — это устройство, используемое для выработки тепла для проводящих материалов, таких как железо, в чисто бесконтактном процессе. Кроме того, вы можете использовать схему индукционного нагревателя для коммерческих и личных проектов.

Хотя, он идеально подходит для ваших проектов DIY. В коммерческих целях он подходит для пайки, термообработки, пайки и других процессов, связанных с нагревом.

Одна замечательная особенность цепи индукционного нагревателя:

Он генерирует тепло внутри электронного прибора без использования каких-либо внешних источников тепла или какой-либо формы контакта. Таким образом, вы можете быстро нагреть бытовую технику — без загрязнения.

Принцип работы цепи индукционного нагревателя

Схема, показывающая метод испытания на магнитную индукцию

Для работы индукционного нагревателя необходимо высокочастотное магнитное поле для быстрого нагрева проводящего материала посредством «вихревого тока».”

Вихревые токи — это обратные токи, возникающие при быстром изменении магнитного поля. Когда это магнитное поле попадает на проводящий объект, внутри проводника генерируются электрические токи, называемые вихревыми токами.

Вихретоковый контроль

Но это только основная часть. Вот сделка!

Принцип работы индукционного нагревателя заключается в том, насколько он неэффективен в качестве электрического трансформатора.

Как?

Чтобы электрический трансформатор вырабатывал электричество, сердечник должен быть совместим с наведенной частотой. Когда происходит обратное, скорость нагрева резко возрастает.

Итак, если трансформатору с железным сердечником для работы требуется низкочастотный диапазон около 50-100 Гц, сердечник станет более горячим, если вы увеличите эту частоту. Следовательно, увеличение частоты до более высокого уровня, например 100 кГц, приведет к сильному нагреву в железном сердечнике.

Электрический трансформатор, изменяющий напряжение и ток

То же самое относится к цепи индукционного нагревателя.Когда вы увеличиваете частоту, индукционная катушка получает тепло, что приводит к быстрой нагревательной нагрузке на железный сердечник (варочные панели или наконечник паяльной машины).

Схемы простых индукционных нагревателей

Здесь мы обсудим две простые конструкции индукционного нагревателя и материалы, необходимые для их создания.

1. Проектирование схемы индукционного нагревателя с использованием концепции драйвера Mazzilli

Первый дизайн демонстрирует очень эффективную индукционную концепцию ZVS на основе хорошо известной «теории драйверов Mazzilli».”

Итак, в конструкции используется одна рабочая катушка и две катушки ограничителя тока. Его конфигурация не требует центрального отвода от основной рабочей катушки. Следовательно, система становится эффективной и быстро нагревает нагрузку. Опять же, рабочая катушка использует двухтактное действие полного моста для нагрева нагрузки.

Лучшая часть:

Данную модель легко приобрести по разумной цене. Например, вот схема цепи ниже:

Конструктор индукционного нагревателя Mazzilli Driver Concept

Источник: Викимедиа

Для работы этой конструкции необходимы два мощных полевых МОП-транзистора с входным напряжением от 5 до 12 В и током от 5 до 20 ампер (в зависимости от выбранной нагрузки).

Между тем, выходная мощность этой конструкции может достигать 1200 Вт — при увеличении входного напряжения примерно до 48 В и тока до 25 ампер. В этот момент тепло, которое вы получите, может расплавить болт толщиной 1 см всего за минуту.

Наконец, размеры вашей рабочей катушки должны быть 30 мм в длину, 19 мм (для внутреннего диаметра) и 22,5 мм (для внешнего диаметра). Катушки двойного ограничителя тока должны быть длиной 24 мм и диаметром 14 мм.

2. Индукционный нагреватель с рабочей катушкой с центральным отводом

Эта вторая конструкция также имеет концепцию ZVS, но она не так эффективна, как первая, из-за необходимости в рабочей катушке с центральным отводом.Таким образом, рабочая катушка здесь представляет собой центральную бифуркацию.

Самый важный элемент в этой конструкции — L1. Таким образом, вы должны построить его из очень толстых медных проводов, чтобы удерживать тепло во время индукции. Также убедитесь, что вы подключаете конденсатор близко к клеммам L1, чтобы поддерживать заданную резонансную частоту (200 кГц).

Вот схема этого дизайна:

Индукционный нагреватель с центральной катушкой

Источник: Викимедиа

Для L1 (катушки индукционного нагревателя) вы можете намотать медные провода диаметром 1 мм в бифилярную катушку или в виде двух отдельных катушек в качестве альтернативного метода.Также вы можете приобрести предыдущий дизайн в Интернете.

Вот детали, необходимые для этой конструкции:

  • 330 Ом 1/2 Вт для R1, R2
  • BA159 / FR107 для D1, D2
  • IRF540 для T1, T2
  • 10,000 мкФ / 25 В для C1
  • 2 мкФ / 400 В для C2
  • 25-амперные диоды для D3 — D6
  • 7812 для IC1
  • Латунная намотанная труба диаметром 2 мм диаметром около 30 мм для TL1
  • Дроссель 2 мГн из намотанного магнитопровода 2 мм на ферритовый стержень для L2
  • 0-15 В / 2 А для TR1
  • Регулируемый 15 В, 20 А постоянного тока для блока питания

И это все, что вам нужно для этого дизайна.

Как сделать схему индукционного нагревателя своими руками

Вот шаги для создания индукционного нагревателя 30 кВА и необходимые компоненты:

Шаг 1. Получите необходимые компоненты

Чтобы построить эту схему, вам понадобится несколько компонентов. К счастью, вы можете получить большинство из них бесплатно, утилизируя старые ЭЛТ-телевизоры или другие электронные устройства.

Итак, вот список того, что вам нужно.

Стабилитроны

Ряд медных проводов

  • Резисторы Ом (220)

Готовые к установке резисторы

Ом

Пакет Mosfets

  • Конденсаторы (10x /.047 мкФ)

Тороидальные индукторы

Свинцовые герметичные батареи

Шаг 2. Необходимые инструменты

Далее вам нужно получить инструменты, необходимые для этого DIY-проекта; необходимые вам инструменты:

  • Кусачки
  • Мультиметр
  • Паяльник

Шаг 3: Транзисторы и охлаждение

Силовой транзистор

Здесь мы используем концепцию ZVS (переключение при нулевом напряжении), поэтому транзисторы не должны сильно нагреваться.Итак, если вы хотите проработать эту схему более минуты, вам нужно установить транзисторы на одном радиаторе.

Убедитесь, что ваши полевые транзисторы имеют необходимую изоляцию, проверив их с помощью мультиметра. Кроме того, убедитесь, что вы изолировали металлические задние поверхности полевых транзисторов от радиатора, чтобы избежать повреждений. Следовательно, вы получите преемственность, если они не изолированы.

Шаг 4: Банк конденсаторов

Конденсаторы на плате

Создайте медное кольцо и добавьте 10.Конденсаторы 047 мкФ, чтобы увеличить емкость вашей конденсаторной батареи до 0,47 мкФ и обеспечить достаточно места для охлаждения.

Почему? Потому что конденсатор всегда будет очень горячим из-за протекающего через них постоянного тока. Для правильной работы схемы конденсаторы должны быть емкостью 0,47 мкФ.

Поэтому разместите конденсаторы параллельно рабочей катушке.

Шаг 5: Изготовление рабочей катушки

Блок катушки магнита

Этот шаг является важной частью схемы.Итак, здесь рабочая катушка генерирует магнитное поле для работы цепи индукционного нагревателя. Следовательно, для изготовления этой катушки вам понадобится медный провод. Для его создания девять раз оберните медную проволоку вокруг трубы из ПВХ.

Шаг 6. Построение схемы

Сначала скрутите диоды с резистором 10 кОм и припаяйте их между затвором и базой полевого МОП-транзистора. Затем припаяйте полевые МОП-транзисторы к перфорированной плате и используйте нижнюю часть для соединения двух быстрых диодов между желобом и воротами вашего полевого транзистора.

После этого подключите провод VCC вашего источника питания к затворам транзистора через два резистора (220 Ом). Опять же, припаяйте батарею конденсаторов и рабочую катушку параллельно друг другу и присоедините каждый конец к разному стоку.

Наконец, пропустите немного энергии через каждый сток MOSFET с индукторами (2x50uH). Вы также можете использовать тороидальные сердечники с десятью витками для индуктивности.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.