Как да проектираме схема на индукционен нагревател

Как да проектираме схема на индукционен нагревател

Статията обяснява стъпка по стъпка урок относно проектирането на собствена домашна основна верига на индукционен нагревател, която може да се използва и като индукционна плоча за готвене.



Основна концепция на индукционния нагревател

Може да сте се натъкнали на много вериги за индукционен нагревател „направи си сам“ онлайн, но изглежда никой не е разгледал ключовата тайна зад изпълнението на перфектен и успешен дизайн на индукционния нагревател. Преди да знаете тази тайна, би било важно да знаете основната работна концепция на индукционния нагревател.

Индукционният нагревател всъщност е изключително „неефективна“ форма на електрически трансформатор и тази неефективност се превръща в неговата основна изгодна характеристика.





Знаем, че в електрическия трансформатор сърцевината трябва да е съвместима с индуцираната честота и когато има несъвместимост между честотата и материала на сърцевината в трансформатора, това води до генериране на топлина.

По същество железният трансформатор ще изисква по-нисък честотен диапазон около 50 до 100 Hz и тъй като тази честота се увеличава, сърцевината може да покаже тенденция да се нагрява пропорционално. Това предполага, че ако честотата се увеличи до много по-високо ниво, може да бъде над 100kHz, това би довело до генериране на екстремна топлина в сърцевината.



Да, точно това се случва със система за индукционен нагревател, където плотът за готвене действа като сърцевината и следователно е изграден от железен материал. И индукционната намотка е подложена на висока честота, заедно това води до генериране на пропорционално интензивно количество топлина върху съда. Тъй като честотата е оптимизирана на значително високо ниво, осигурява максимално възможна топлина върху метала.

Сега нека продължим и да научим важните аспекти, които може да са необходими за проектирането на успешна и технически правилна верига на индукционния нагревател. Следните подробности ще обяснят това:

Какво ще ви трябва

Двете основни неща, необходими за изграждането на всякакви индукционни съдове за готвене, са:

1) Бифиларна намотка.

2) Регулируема честотна верига на генератора

Вече обсъдих няколко вериги за индукционен нагревател на този уебсайт, можете да ги прочетете по-долу:

Схема на соларен индукционен нагревател

Верига на индукционния нагревател с помощта на IGBT

Обикновена схема на индукционния нагревател - схема на готварската печка

Малка индукционна нагревателна верига за училищен проект

Всички горепосочени връзки имат горните две общи неща, тоест имат работна намотка и степен на осцилатор на драйвера.

Проектиране на работната намотка

За проектиране на индукционни съдове за готвене работната намотка трябва да е плоска по своята природа, поради което тя трябва да бъде бифиларен тип с нейната конфигурация, както е показано по-долу:

Показаният по-горе дизайн на бифиларна намотка може ефективно да бъде изпълнен за направата на вашите домашни съдове за индукционно готвене.

За оптимална реакция и ниско генериране на топлина в бобината, уверете се, че проводникът на бифиларната намотка е направен с помощта на много тънки нишки от мед, вместо един твърд проводник.

По този начин това се превръща в работна намотка на съдовете за готвене, сега краищата на тази намотка просто трябва да бъдат интегрирани със съответстващ кондензатор и съвместима мрежа от честотни драйвери, както е показано на следващата фигура:

Проектиране на верига за резонансен драйвер от серия H-Bridge

Досега информацията би трябвало да ви е осветила по отношение на това как да конфигурирате обикновен индукционен съд за готвене или дизайн на индукционен плот, но най-критичната част от дизайна е как да резонирате кондензаторната мрежа на бобината (веригата на резервоара) в най-оптималния диапазон, така че веригата работи на най-ефективно ниво.

Разрешаването на веригата на намотката / кондензатора (LC верига) да работи на тяхното резонансно ниво изисква индуктивността на намотката и капацитетът на кондензатора да бъдат напълно съчетани.

Това може да се случи само когато реактивното съпротивление на двата аналога е идентично, т.е. реактивното съпротивление на бобината (индуктора), както и кондензаторът са приблизително еднакви.

След като това бъде решено, можете да очаквате веригата на резервоара да работи с естествената си честота и LC мрежата да достигне резонансната точка. Това се нарича перфектно настроена LC верига.

Това завършва основните процедури за проектиране на веригата на индукционния нагревател

Може би се чудите какво е резонанс на LC верига. ?? И как това може да бъде изчислено бързо за завършване на специфичен дизайн на индукционния нагревател? Ще обсъдим подробно това в следващите раздели.

Горните параграфи обясниха основните тайни зад разработването на евтин, но ефективен индукционен плот за готвене у дома, в следващите описания ще видим как това може да бъде приложено чрез изчисляване на неговите ключови параметри като резонанса на неговата настроена LC верига и правилния размер на жицата на бобината за осигуряване на оптимален капацитет за обработка на ток.

Какво представлява резонансът в LC веригата на индукционния нагревател

Когато кондензаторът в настроена LC верига се зареди за момент, кондензаторът се опитва да разреди и изхвърли натрупания заряд върху намотката, намотката приема заряда и съхранява заряда под формата на магнитно поле. Но веднага щом кондензаторът се разреди в процеса, бобината развива почти еквивалентно количество заряд под формата на магнитно поле и сега се опитва да принуди това обратно в кондензатора, макар и с противоположна полярност.

Снимката е предоставена:

Уикипедия

Кондензаторът отново е принуден да се зарежда, но този път в обратна посока и веднага след като се зареди напълно, той отново се опитва да се изпразни през бобината и това води до споделяне на заряда напред и назад под формата на трептящ ток в LC мрежата.

Честотата на този трептящ ток се превръща в резонансна честота на настроената LC верига.

Въпреки това, поради присъщите загуби, горните трептения в крайна сметка изчезват с течение на времето и честотата, всички зарядът приключва след известно време.

Но ако честотата се остави да поддържа чрез външен честотен вход, настроен на същото резонансно ниво, това може да осигури постоянен резонансен ефект, индуциран в LC веригата.

При резонансна честота можем да очакваме амплитудата на осцилиращото напрежение в LC веригата да бъде на максимално ниво, което води до най-ефективната индукция.

Следователно можем да предположим, че за да реализираме перфектен резонанс в LC мрежа за дизайн на индукционен нагревател, трябва да осигурим следните ключови параметри:

1) Настроена LC верига

2) И съвпадаща честота за поддържане на резонанса на LC веригата.

Това може да се изчисли, като се използва следната проста формула:

F = 1 ÷ х √LC

където L е в Хенри, а C е във Фарад

Ако не искате да преодолявате неприятностите при изчисляването на резонанса на LC резервоара с бобина чрез формула, много по-опростена опция може да бъде използването на следния софтуер:

LC калкулатор на резонансната честота

Или можете също да изградите това Измервателен уред за решетка за идентифициране и настройка на резонансната честота.

След като се идентифицира резонансната честота, е време да настроите интегралния интегрален интеграл с тази резонансна честота, като изберете подходящо Rt и Ct синхронизиращи компоненти. Това може да се направи чрез някои проби и грешки чрез практически измервания или чрез следната формула:

Следващата формула може да се използва за изчисляване на стойностите на Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct, където Rt е в ома и Ct във фарад.

Използване на сериен резонанс

Концепцията за индукционния нагревател, обсъдена в тази публикация, използва серийна резонансна верига.

Когато се използва последователна резонансна LC верига, имаме индуктор (L) и кондензатор (C), свързани последователно, както е показано на следващата диаграма.

Общото напрежение V приложена през серията LC ще бъде сумата от напрежението върху индуктора L и напрежението през кондензатора C. Токът, протичащ през системата, ще бъде равен на тока, който тече през компонентите L и C.

V = VL + VC

I = IL = IC

Честотата на приложеното напрежение влияе на реактивните съпротивления на индуктора и кондензатора. Тъй като честотата се увеличава от минимална стойност на по-висока стойност, индуктивното съпротивление XL на индуктора ще се увеличи пропорционално, но XC, което е капацитивното съпротивление, ще намалее.

Въпреки това, докато честотата се увеличава, ще има определен екземпляр или праг, когато величините на индуктивното съпротивление и капацитивното съпротивление ще бъдат просто равни. Този екземпляр ще бъде резонансната точка на серията LC и честотата може да бъде зададена като резонансна честота.

Следователно в последователна резонансна верига резонансът ще настъпи, когато

XL = XC

или, ωL = 1 / ωC

където ω = ъглова честота.

Оценяването на стойността на ω ни дава:

ω = ωo = 1 / √ LC, което се определя като резонансна ъглова честота.

Замествайки това в предишното уравнение и също преобразувайки ъгловата честота (в радиани в секунда) в честота (Hz), накрая получаваме:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Изчисляване на размера на проводника за работната намотка на индукционния нагревател

След като сте изчислили оптимизираните стойности на L и C за веригата на резервоара на индукционния нагревател и сте оценили точната съвместима честота за веригата на водача, е време да изчислите и фиксирате текущия капацитет на работа на работната намотка и кондензатора.

Тъй като токът, включен в конструкцията на индукционен нагревател, може да бъде значително голям, този параметър не може да бъде пренебрегнат и трябва да бъде правилно присвоен на LC веригата.

Използването на формули за изчисляване на размерите на проводниците за размер на индукционния проводник може да бъде малко трудно, особено за новодошлите, и точно затова на този сайт е активиран специален софтуер за същия, който всеки заинтересован любител може да използва, за да оразмерете правилния размер тел за вашата индукционна готварска верига.




Предишно: Как да изпращате и получавате SMS с помощта на GSM модем Следва: GSM Fire SMS Alert Project