2 прости вериги за индукционен нагревател - готварски печки

В тази публикация научаваме 2 лесни за изграждане вериги за индукционен нагревател, които работят с принципи на високочестотна магнитна индукция за генериране на значителен размер на топлина при малък определен радиус.

Обсъжданите схеми на индукционната печка са наистина прости и използват само няколко активни и пасивни обикновени компоненти за необходимите действия.

Актуализация: Може също да научите как да проектирате своя персонализиран плот за индукционен нагревател:
Проектиране на схема на индукционен нагревател - Урок

Принцип на работа на индукционния нагревател

Индукционният нагревател е устройство, което използва високочестотно магнитно поле за нагряване на железен товар или който и да е феромагнитен метал чрез вихрови ток.

По време на този процес електроните в желязото не могат да се движат толкова бързо, колкото честотата, и това поражда обратен ток в метала, наречен вихров ток. Това развитие на високи вихрови токове в крайна сметка кара желязото да се нагрява.

Генерираната топлина е пропорционална на текущ^две х съпротива на метала. Тъй като натоварваният метал трябва да бъде направен от желязо, ние разглеждаме съпротивлението R за металното желязо.

Топлина = I^двеx R (желязо)

Съпротивлението на желязото е: 97 nΩ · m

Горната топлина също е пряко пропорционална на индуцираната честота и затова обикновените железни щамповани трансформатори не се използват във високочестотни комутационни приложения, а феритни материали се използват като ядра.

Тук обаче горният недостатък се използва за придобиване на топлина от високочестотна магнитна индукция.

Позовавайки се на предложените схеми за индукционен нагревател по-долу, ние откриваме концепцията, използваща ZVS или технологията за превключване на нулево напрежение за необходимото задействане на MOSFET.

Технологията осигурява минимално нагряване на устройствата, което прави операцията много ефективна и ефективна.

Освен това веригата, която е саморезонансна по природа, автоматично получава комплекти на резонансната честота на прикрепената намотка и кондензатор, съвсем идентични с веригата на резервоара.

Използване на Royer Oscillator

Схемата основно използва осцилатор на Ройер, който се отличава с простота и саморезонансен принцип на работа.

Функционирането на веригата може да се разбере със следните точки:

1. Когато захранването е включено, положителният ток започва да тече от двете половини на работната намотка към канализацията на MOSFET-овете.
2. В същото време захранващото напрежение достига и до портите на MOSFET-ите, като ги включва.
3. Въпреки това, поради факта, че няма два мосфета или някакви електронни устройства, които могат да имат точно подобни проводнически спецификации, и двата мосфета не се включват заедно, а един от тях се включва първо.
4. Нека си представим, че T1 първо се включва. Когато това се случи, поради силен ток, протичащ през T1, неговото източващо напрежение има тенденция да падне до нула, което от своя страна изсмуква напрежението на затвора на другия MOSFET T2 чрез прикрепения Schottky диод.
5. Тук може да изглежда, че T1 може да продължи да се самоунищожава и унищожава.
6. Това обаче е моментът, когато веригата на резервоара L1C1 влиза в действие и играе решаваща роля. Внезапното провеждане на Т1 кара синусовия импулс да скочи и да се срути при изтичането на Т2. Когато синусоидният импулс се срине, той изсушава напрежението на порта на Т1 и го изключва. Това води до покачване на напрежението в канализацията на Т1, което позволява на напрежението на портата да се възстанови за Т2. Сега е редът на Т2 да проведе, Т2 сега провежда, предизвиквайки подобен вид повторение, което се случи за Т1.
7. Този цикъл сега продължава бързо, карайки веригата да трепне при резонансната честота на веригата на LC резервоара. Резонансът автоматично се настройва до оптимална точка в зависимост от това колко добре се съпоставят LC стойностите.

Основният недостатък на дизайна обаче е, че той използва централно намотана бобина като трансформатор, което прави изпълнението на намотката малко по-сложно. Централният кран обаче позволява ефективен ефект на издърпване върху намотката само чрез няколко активни устройства като MOSFET-и.

Както се вижда, има бързо възстановяване или високоскоростни превключващи диоди, свързани през портата / източника на всеки MOSFET.

Тези диоди изпълняват важната функция за разреждане на капацитета на порта на съответните MOSFET-та по време на техните непроводими състояния, като по този начин превключват операцията бързо и бързо.

Как работи ZVS

Както обсъждахме по-рано, тази верига на индукционния нагревател работи по технологията ZVS.

ZVS означава превключване на нулево напрежение, което означава, че MOSFET-ите във веригата се включват, когато имат минимален или количество ток или нулев ток в канализацията си, ние вече научихме това от горното обяснение.

Това всъщност помага на MOSFET-ите да се включат безопасно и по този начин тази функция става много изгодна за устройствата.

Тази характеристика може да бъде сравнена с нулевата пресичаща проводимост за триаци в мрежови вериги с променлив ток.

Поради това свойство MOSFET-ите в саморезонансните схеми на ZVS изискват много по-малки радиатори и могат да работят дори при масивни натоварвания до 1 ква.

Тъй като е резонансна по природа, честотата на веригата е пряко зависима от индуктивността на работната намотка L1 и кондензатора C1.

Честотата може да бъде изчислена по следната формула:

е = 1 / (2π * √ [ L * ° С] )

Където е е честотата, изчислена в херци
L е индуктивността на основната нагревателна намотка L1, представена в Henries
и C е капацитетът на кондензатора C1 във Farads

MOSFET-овете

Можеш да използваш IRF540 като MOSFET, които са оценени на добри 110V, 33amps. За тях могат да се използват радиатори, въпреки че генерираната топлина не е на някакво тревожно ниво, но все пак е по-добре да ги подсилите върху метали, поглъщащи топлината. Въпреки това могат да се използват всякакви други MOSFET транзистори с подходящ рейтинг, няма конкретни ограничения за това.

Индукторът или индукторите, свързани с основната нагревателна намотка (работна намотка), са вид дросел, който помага да се елиминира евентуалното навлизане на високочестотното съдържание в захранването, а също и за ограничаване на тока до безопасни граници.

Стойността на този индуктор трябва да бъде много по-висока в сравнение с работната намотка. 2mH обикновено е напълно достатъчен за целта. Той обаче трябва да бъде изграден с помощта на кабели с голям габарит, за да се улесни безопасно обхвата на висок ток през него.

Цистерната на резервоара

C1 и L1 представляват веригата на резервоара тук за предвиденото заключване с висока резонансна честота. Отново тези мусти трябва да бъдат оценени да издържат на големи величини на ток и топлина.

Тук можем да видим включването на 330nF / 400V метализирани PP кондензатори.

1) Мощен индукционен нагревател, използващ концепция за драйвер на Mazzilli

Първият дизайн, обяснен по-долу, е високоефективна ZVS индукционна концепция, базирана на популярната теория за драйверите на Mazilli.

Той използва една работна намотка и две ограничителни намотки за ток. Конфигурацията избягва нуждата от централен кран от основната работна намотка, като по този начин прави системата изключително ефективна и бързо нагряване на товара със страхотни размери. Нагревателната намотка загрява товара чрез пълно издърпване на моста

Модулът всъщност е достъпен онлайн и може лесно да бъде закупен на много разумна цена.

Схемата на веригата за този дизайн може да се види по-долу:

Оригиналната диаграма може да се види на следното изображение:

Принципът на работа е същата ZVS технология, като се използват два MOSFET с висока мощност. Входът за захранване може да бъде между 5V и 12V и ток от 5 ампера до 20 ампера в зависимост от използвания товар.

Изходна мощност

Изходната мощност от горния дизайн може да достигне 1200 вата, когато входното напрежение е повишено до 48V, а токът до 25 ампера.

На това ниво топлината, генерирана от работната намотка, може да бъде достатъчно висока, за да разтопи болт с дебелина 1 см в рамките на минута.

Размери на работната бобина

Демо видео

2) Индукционен нагревател, използващ работна намотка с централен кран

Тази втора концепция също е индукционен нагревател ZVS, но използва централно разклонение за работната намотка, което може да е малко по-малко ефективно в сравнение с предишния дизайн. L1, който е най-важният елемент от цялата верига. Той трябва да бъде изграден с помощта на изключително дебели медни проводници, така че да поддържа високите температури по време на индукционните операции.

Кондензаторът, както е обсъдено по-горе, трябва да бъде идеално свързан възможно най-близо до клемите L1. той е важен за поддържане на резонансната честота на определената честота 200kHz.

Спецификации на основната работна намотка

За индукционната нагревателна намотка L1 много 1 mm медна тел могат да бъдат увити паралелно или по бифиларен начин, за да се разсее по-ефективно токът, което води до по-ниско образуване на топлина в намотката.

Дори след това намотката може да бъде подложена на екстремни топлини и може да се деформира поради това, поради което може да се изпробва алтернативен метод за навиване.

При този метод го навиваме под формата на две отделни намотки, съединени в центъра за придобиване на необходимия централен кран.

При този метод могат да се изпробват по-малки обороти за намаляване на импеданса на намотката и от своя страна да се увеличи нейната текуща способност за работа.

Капацитетът за това устройство може за разлика да бъде увеличен, за да се намали пропорционално резонансната честота.

Кондензатори на резервоара:

Като цяло 330nF x 6 може да се използва за придобиване на нетен капацитет от 2uF приблизително.

Как да прикрепите кондензатор към индукционната работна намотка

Следващото изображение показва точния метод за закрепване на кондензаторите успоредно с крайните терминали на медната намотка, за предпочитане чрез добре оразмерена печатна платка.

Списък на частите за горната верига на индукционния нагревател или веригата на индукционната плоча

• R1, R2 = 330 ома 1/2 вата
• D1, D2 = FR107 или BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10 000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V, направени чрез прикрепване на показаните по-долу 6nos 330nF / 400V капачки паралелно

• D3 ---- D6 = 25 ампер диода
• IC1 = 7812
• L1 = 2 мм месингова тръба, навита, както е показано на следващите снимки, диаметърът може да бъде някъде близо 30 мм (вътрешен диаметър на намотките)
• L2 = 2mH дросел, направен чрез навиване на 2mm магнитна тел върху всеки подходящ феритен прът
• TR1 = 0-15V / 20amps
• ЗАХРАНВАНЕ: Използвайте регулирано 15V 20 amp DC захранване.

Използване на транзистори BC547 вместо високоскоростни диоди

В горната електрическа схема на индукционния нагревател можем да видим портите на MOSFET, състоящи се от диоди за бързо възстановяване, които може да е трудно да се получат в някои части на страната.

Една проста алтернатива на това може да бъде под формата на транзистори BC547, свързани вместо диодите, както е показано в следващата диагарма.

Транзисторите ще изпълняват същата функция като диодите, тъй като BC547 може да работи добре около 1Mhz честоти.

Още един прост дизайн на „направи си сам“

Следващата схема показва друг прост дизайн, подобен на горния, който може да бъде конструиран бързо у дома за внедряване на лична индукционна отоплителна система.

Списък с части

• R1, R4 = 1K 1/4 вата MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 вата MFR 1%
• D1, D2 = BA159 или FR107
• Z1, Z2 = 12V, 1/2 вата ценерови диоди
• Q1, Q2 = IRFZ44n MOSFET на радиатор
• C1 = 0,33uF / 400V или 3 паралелно 0,1uF / 400V
• L1, L2, както е показано на следните изображения:
• L2 се спасява от всяко старо ATX компютърно захранване.

Как се изгражда L2

Модификация в съдове за готвене

Горните раздели ни помогнаха да научим проста верига на индукционен нагревател, използвайки пружина като намотка, но тази намотка не може да се използва за готвене на храна и се нуждае от някои сериозни модификации.

Следващият раздел на статията обяснява как горната идея може да бъде модифицирана и използвана като обикновена малка индукционна нагревателна верига за готварски съдове или индукционна верига на кадаи.

Дизайнът е нискотехнологичен, с ниска мощност и може да не е равен на конвенционалните устройства. Веригата е поискана от г-н Dipesh Gupta

Технически спецификации

Сър,

Прочетох ур статията Проста верига на индукционния нагревател - Нагревателна печка с гореща плоча и бях много щастлива да открия, че има хора, готови да помогнат на младежи като нас да направят нещо ....

Сър, опитвам се да разбера работата и се опитвам да развия индукционен кадай за себе си ... Сър, моля, помогнете ми да разбера проектирането, тъй като не съм толкова добър в електрониката

Искам да разработя индукция за загряване на кадай с диаметър 20 инча с честота 10 kHz на много ниска цена !!!

Видях вашите схеми и статии, но бях малко объркан

• 1. Използван трансформатор
• 2. Как да направим L2
• 3. И всякакви други промени във веригата за честота от 10 до 20 kHz с ток от 25 am

Моля, помогнете ми, сър, възможно най-скоро .. Ще бъде пълна помощ, ако можете да предоставите точните подробности за необходимите компоненти .. Plzz И накрая ф споменахте да използвате POWER SUPPLY: Използвайте регулирано 15V 20 ампертоково захранване. Къде се използва ....

Благодаря

Дипеш гупта

Дизайнът

Предложеният дизайн на индукционната схема на кадай, представен тук, е само с експериментална цел и може да не служи като конвенционалните единици. Може да се използва за приготвяне на чаша чай или за бързо приготвяне на омлет и не трябва да се очаква нищо повече.

Споменатата верига първоначално е проектирана за нагряване на железни пръти като предмети като болтова глава. отвертка метална и т.н., но с известна модификация същата схема може да се приложи за нагряване на метални тигани или съдове с изпъкнала основа като „кадай“.

За изпълнението на горното, оригиналната схема няма да се нуждае от модификации, с изключение на основната работна намотка, която ще трябва да бъде променена малко, за да образува плоска спирала вместо подреждане като пружина.

Като пример, за да се превърне дизайнът в индукционен съд за готвене, така че да поддържа съдове с изпъкнало дъно като кадай, намотката трябва да бъде изработена в сферично-винтова форма, както е дадено на фигурата по-долу:

Схемата ще бъде същата, както е обяснено в горния ми раздел, който всъщност е дизайн, базиран на Royer, както е показано тук:

Проектиране на спирална работна намотка

L1 се прави чрез използване на 5 до 6 завъртания на 8-метрова медна тръба в сферично-спираловидна форма, както е показано по-горе, за да побере малка стоманена купа в средата.

Намотката може също така да бъде компресирана плоско в спирална форма, ако малък съд от стомана е предназначен да се използва като съдове за готвене, както е показано по-долу:

Проектиране на ограничителя на тока

L2 може да се изгради чрез навиване на супер емайлирана медна тел с дебелина 3 мм върху дебел феритен прът, като броят на завъртанията трябва да се експериментира, докато на нейните клеми се постигне стойност 2 mH.

TR1 може да бъде 20V 30amp трансформатор или SMPS захранване.

Действителната верига на индукционния нагревател е доста елементарна по своя дизайн и не се нуждае от много обяснения, малкото неща, за които трябва да се погрижите, са както следва:

Резонансният кондензатор трябва да е относително по-близо до основната работна намотка L1 и трябва да бъде направен чрез паралелно свързване около 10nos от 0,22uF / 400V. Кондензаторите трябва да бъдат строго неполярен и метализиран полиестерен тип.

Въпреки че дизайнът може да изглежда доста ясен, намирането на централния кран в спирално навития дизайн може да създаде известно главоболие, тъй като спиралната намотка ще има несиметрично оформление, което затруднява намирането на точния централен кран за веригата.

Това може да бъде направено чрез някои проби и грешки или с помощта на LC измервателен уред.

Неправилно разположен централен кран може да принуди веригата да функционира необичайно или да доведе до неравномерно нагряване на MOSFET-овете, или цялата верига може просто да не успее да трепне при най-лошата ситуация.

Справка: Уикипедия