Ebben a bejegyzésben megtanulunk 2 könnyen felépíthető indukciós fűtőáramkört, amelyek nagyfrekvenciás mágneses indukciós elvekkel működnek, hogy jelentős nagyságú hőt termeljenek kis meghatározott sugárban.
A tárgyalt indukciós tűzhely áramkörök valóban egyszerűek, és csak néhány aktív és passzív hétköznapi komponenst használnak a szükséges műveletekhez.
Frissítés: Azt is megtanulhatja, hogyan kell megtervezni saját testreszabott indukciós melegítő főzőlapját:
Indukciós fűtő áramkör tervezése - oktatóanyag
Az indukciós fűtés működési elve
Az indukciós fűtőberendezés olyan eszköz, amely nagyfrekvenciás mágneses teret használ fel a vasterhelés vagy bármely ferromágneses fém melegítésére örvényáramon keresztül.
Ennek során a vas belsejében lévő elektronok nem képesek olyan gyorsan mozogni, mint a frekvencia, és ez fordított áramot eredményez a fémben, amelyet örvényáramnak neveznek. Ez a nagy örvényáramú fejlődés végül a vas felmelegedését okozza.
A keletkező hő arányos a jelenlegikét x ellenállás a fém. Mivel a terhelő fém állítólag vasból áll, figyelembe vesszük a fémvas R ellenállását.
Hő = Ikétx R (vas)
A vas ellenállása: 97 nΩ · m
A fenti hő szintén egyenesen arányos az indukált frekvenciával, és ezért a közönséges vasbélyegzős transzformátorokat nem használják a magas frekvenciájú kapcsolási alkalmazásokban, hanem ferrit anyagokat használnak magként.
Azonban itt a fenti hátrányt kihasználják a hő kinyerésére nagyfrekvenciás mágneses indukcióból.
Az alábbiakban javasolt indukciós fűtőáramkörökre hivatkozva megtaláljuk azt a koncepciót, amely a ZVS vagy nulla feszültségű kapcsolási technológiát használja a MOSFET-ek szükséges kiváltásához.
A technológia biztosítja az eszközök minimális felmelegedését, ezáltal a működés nagyon hatékony és eredményes.
Hozzá kell tenni azt is, hogy az áramkör természeténél fogva önrezonáns automatikusan megkapja a készleteket a csatlakoztatott tekercs és kondenzátor rezonanciafrekvenciáján, amelyek teljesen megegyeznek a tartály áramkörével.
Royer oszcillátor használata
Az áramkör alapvetően egy Royer oszcillátort használ, amelyet az egyszerűség és az önrezonáns működési elv jellemez.
Az áramkör működését a következő pontokkal lehet megérteni:
- Az áramellátás bekapcsolásakor pozitív áram kezd áramlani a munka tekercsének két feléből a mosfetek lefolyói felé.
- Ugyanakkor a tápfeszültség eléri az MOSFET kapuit is, bekapcsolva őket.
- Mivel azonban nincs két mosfetnek vagy bármilyen elektronikus eszköznek pontosan hasonló vezetési specifikációja, mindkét mosfet nem kapcsol be együtt, inkább egyikük kapcsol be először.
- Képzeljük el, hogy a T1 először bekapcsol. Amikor ez megtörténik, a T1-en átáramló erős áram miatt a lefolyó feszültsége nullára csökken, ami viszont a csatolt schottky-diódán keresztül kiszívja a másik T2 mosfet kapufeszültségét.
- Itt úgy tűnhet, hogy a T1 továbbra is folytathatja és elpusztíthatja önmagát.
- Ez az a pillanat, amikor az L1C1 tartály áramkör működésbe lép, és döntő szerepet játszik. A T1 hirtelen vezetése a szinuszimpulzus tüskéjét és összeomlását okozza a T2 lefolyónál. Amikor a szinusz impulzus összeomlik, kiszárítja a T1 kapu feszültségét, és leállítja. Ez a T1 leeresztésénél a feszültség növekedését eredményezi, amely lehetővé teszi a kapu feszültségének helyreállítását a T2 számára. Most, amikor a T2 változik a vezetésen, a T2 most már vezet, hasonló típusú ismétlést váltva ki, ami a T1 esetében történt.
- Ez a ciklus most gyorsan folytatódik, ami az áramkör rezgését okozza az LC tartály áramkörének rezonáns frekvenciáján. A rezonancia automatikusan az optimális ponthoz igazodik, attól függően, hogy az LC értékek mennyire illenek össze.
A tervezés fő hátránya azonban, hogy transzformátorként egy középen csapolt tekercset alkalmaz, ami kissé bonyolultabbá teszi a kanyargós megvalósítást. A középső csap azonban csak néhány aktív eszközön, például mosfeten keresztül teszi lehetővé a tekercs hatékony nyomóhatását.
Mint látható, gyors helyreállítási vagy nagy sebességű kapcsoló diódák vannak összekötve az egyes mosfetek kapuján / forrásán.
Ezek a diódák azt a fontos funkciót látják el, hogy az adott mosfetek kapukapacitását lemerítik nem vezető állapotukban, ezáltal a kapcsolási művelet gyors és gyors.
Hogyan működik a ZVS
Ahogy korábban megbeszéltük, ez az indukciós fűtőáramkör a ZVS technológiával működik.
A ZVS a nulla feszültségű kapcsolást jelenti, vagyis az áramkör bekapcsolásakor a mosfeteket akkor kapcsolják be, amikor a csatornákon minimális vagy mennyiségű áram vagy nulla áram van, ezt már a fenti magyarázatból megtudtuk.
Ez valójában elősegíti a mosfet biztonságos bekapcsolását, és ezáltal ez a funkció nagyon előnyössé válik az eszközök számára.
Ez a tulajdonság összehasonlítható lenne a váltakozó áramú áramkörökben lévő triakok nulla keresztezési vezetésével.
Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a ZVS önrezonáns áramkörökben található mosfetek sokkal kisebb hűtőbordákat igényelnek, és akár 1 kva-ig terjedő hatalmas terhelések mellett is képesek működni.
Mivel természeténél fogva rezonáns, az áramkör frekvenciája közvetlenül függ az L1 munkatekercs és a C1 kondenzátor induktivitásától.
A gyakoriság a következő képlet segítségével számolható ki:
f = 1 / (2π * √ [ L * C] )
Hol f a frekvencia, Hertz-ben számítva
L a Henries-ben bemutatott L1 fő fűtőtekercs induktivitása
és C a C1 kondenzátor kapacitása Faradokban
A MOSFET-ek
Te tudod használni IRF540 mint a jó 110V-os, 33ampos-os névleges mosfetek. Hűtőbordákat lehetne használni számukra, bár a keletkező hő szintje nem aggasztó, mégis jobb, ha hőelnyelő fémeken erősítjük őket. Bármilyen más, megfelelő besorolású N csatornás MOSFET használható, erre nincsenek külön korlátozások.
A fő fűtőtekercshez (munkatekercshez) tartozó induktivitás vagy induktorok egyfajta fojtótekercsek, amelyek segítenek kiküszöbölni a nagyfrekvenciás tartalom esetleges behatolását az áramellátásba, valamint az áram biztonságos határokra történő korlátozását is.
Ennek az induktornak a munkatekercshez képest sokkal magasabbnak kell lennie. A célra általában elég egy 2 mH. Ennek ellenére nagy nyomtávú huzalok segítségével kell megépíteni a nagy áramtartomány biztonságát.
A tartály áramköre
C1 és L1 alkotják a tartály áramkört a tervezett nagy rezonancia frekvenciájú reteszeléshez. Ismét ezeket kell értékelni, hogy ellenálljanak az áram és a hő nagyságának.
Itt láthatjuk a 330nF / 400V fémezett PP kondenzátorok beépítését.
1) Nagy teljesítményű indukciós fűtőberendezés a Mazzilli Driver Concept segítségével
Az alábbiakban ismertetett első terv egy rendkívül hatékony ZVS indukciós koncepció, amely a népszerű Mazilli vezető elméleten alapul.
Egyetlen munkatekercset és két áramkorlátozó tekercset használ. A kialakítással elkerülhető, hogy a központi csapból szükség legyen egy középső csapra, ezáltal a rendszer rendkívül hatékony és gyors terhelés felmelegítésére, hatalmas méretekkel. A fűtőtekercs a híd teljes tolóhúzási művelete révén melegíti a terhelést
A modul valójában online elérhető, és nagyon kedvező áron könnyen megvásárolható.
A kialakítás kapcsolási rajza az alábbiakban látható:
Az eredeti ábra a következő képen látható:
A működési elv ugyanaz a ZVS technológia, két nagy teljesítményű MOSFET használatával. A táp bemenet bármi lehet 5 V és 12 V között, az áram pedig 5 és 20 amper között, a felhasznált terheléstől függően.
Teljesítmény
A fenti kivitel teljesítménye akár 1200 watt is lehet, ha a bemeneti feszültséget 48 V-ra emelik, és az áramot 25 amperre.
Ezen a szinten a munkatekercsből keletkező hő elég magas lehet ahhoz, hogy egy cm-es vastagságú csavart egy perc alatt megolvadjon.
Munka tekercs méretei
Videó bemutató
https://youtu.be/WvV0m8iA6bM2) Indukciós fűtés a Center Tap Work Coil segítségével
Ez a második koncepció egyben ZVS indukciós fűtőberendezés is, de a munka tekercséhez középső elágazást használ, ami kissé kevésbé hatékony lehet az előző kialakításhoz képest. Az L1, amely az egész áramkör legfontosabb eleme. Rendkívül vastag rézhuzalok segítségével kell megépíteni, hogy az indukciós műveletek során megtartsa a magas hőmérsékletet.
A fent említett kondenzátort ideális esetben a lehető legközelebb kell csatlakoztatni az L1 terminálokhoz. övé a rezonáns frekvencia fenntartása a megadott 200 kHz frekvencián.
Elsődleges munka tekercs specifikációk
Az L1 indukciós fűtőtekercsnél sok 1 mm-es rézhuzalt lehet párhuzamosan vagy kétirányú módon feltekerni annak érdekében, hogy hatékonyabban oszthassák el az áramot, ami alacsonyabb hőtermelést eredményez a tekercsben.
Ezt követően a tekercset extrém hő hatásának lehet kitéve, és deformálódhat emiatt, ezért alternatív tekercselési módot lehet kipróbálni.
Ebben a módszerben két külön tekercs formájában tekerjük össze, amelyek a középpontban vannak összekötve a szükséges középső csap megszerzéséhez.
Ebben a módszerben kisebb fordulatokkal lehet kipróbálni a tekercs impedanciájának csökkentését, és ezzel növelni annak jelenlegi kezelési képességét.
Ennek az elrendezésnek a kapacitása ellentétben növelhető a rezonáns frekvencia arányos lehúzása érdekében.
Tartály kondenzátorok:
Mind a 330nF x 6 felhasználható körülbelül nettó 2uF kapacitás megszerzésére.
A kondenzátor csatlakoztatása az indukciós munkatekercshez
Az alábbi kép a kondenzátorok réztekercs végcsatlakozóival párhuzamosan történő rögzítésének pontos módját mutatja, előnyösen jól méretezett NYÁK-on keresztül.
Alkatrészlista a fenti indukciós fűtőkör vagy indukciós főzőlap áramköréhez
- R1, R2 = 330 ohm, 1/2 watt
- D1, D2 = FR107 vagy BA159
- T1, T2 = IRF540
- C1 = 10 000 uF / 25 V
- C2 = 2uF / 400V az alább látható 6nos 330nF / 400V sapkák párhuzamos csatlakoztatásával
- D3 ---- D6 = 25 amp dióda
- IC1 = 7812
- L1 = 2 mm-es sárgaréz cső feltekercselve a következő képek szerint, az átmérő bárhol közel lehet 30 mm-ig (a tekercsek belső átmérője)
- L2 = 2mH fojtószelep, amelyet 2 mm-es mágnesdrót tekercselésével készítenek bármely alkalmas ferritrúdra
- TR1 = 0-15V / 20amp
- TÁPELLÁTÁS: Használjon szabályozott 15 V 20 A DC tápegységet.
BC547 tranzisztorok használata nagy sebességű diódák helyett
A fenti indukciós fűtőelem kapcsolási rajzán láthatjuk a gyors helyreállítási diódákból álló MOSFET kapukat, amelyeket az ország egyes részein nehéz lehet beszerezni.
Ennek egyszerű alternatívája lehet a diódák helyett csatlakoztatott BC547 tranzisztorok formájában, amint azt a következő átmérő mutatja.
A tranzisztorok ugyanazt a funkciót látnák el, mint a diódák, mivel a BC547 1Mhz frekvenciák körül jól tud működni.
Egy másik egyszerű barkácsolási tervezés
Az alábbi vázlat egy másik, a fentiekhez hasonló, egyszerű kivitelt mutat, amely otthon gyorsan elkészíthető a személyes indukciós fűtési rendszer megvalósításához.
Alkatrész lista
- R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
- R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
- D1, D2 = BA159 vagy FR107
- Z1, Z2 = 12V, 1/2 wattos zener diódák
- Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet a hűtőbordán
- C1 = 0,33uF / 400V vagy 3 nos 0,1uF / 400V párhuzamosan
- L1, L2, a következő képeken látható módon:
- Az L2-et bármelyik régi ATX számítógép tápegységéből meg lehet szabadítani.
Hogyan épül fel az L2
Forródeszkás edénysé alakítás
A fenti szakaszok segítettek megtanulni egy egyszerű indukciós fűtő áramkört rugószerű tekercs segítségével, azonban ez a tekercs nem használható étel főzéséhez, és komoly módosításokra szorul.
A cikk következő szakasza elmagyarázza, hogyan lehet a fenti ötletet módosítani és használni, mint egy egyszerű kis indukciós konyhai fűtőkör vagy egy indukciós kadai áramkör.
A kialakítás alacsony technológiájú, alacsony fogyasztású, és nem feltétlenül egyezik meg a hagyományos egységekkel. A pályát Dipesh Gupta úr kérte
Műszaki adatok
Uram,
Olvastam az egyszerű indukciós fűtő áramkör - főzőlapos főző áramkör cikkét, és nagyon boldog voltam, amikor megállapítottam, hogy vannak olyan emberek, akik készen állnak a hozzánk hasonló fiatalok segítésére abban, hogy valamit megtegyenek ....
Uram. Megpróbálom megérteni a működést, és megpróbálok kifejleszteni magamnak egy indukciós kadai-t.
Indukciót szeretnék kifejleszteni, hogy 20 hüvelykes kadai-t 10 kHz frekvenciával nagyon alacsony költséggel felmelegítsek !!!
Láttam az ábráit és cikkét, de kissé zavart voltam
- 1. Használt transzformátor
- 2. Hogyan készítsük el az L2-t
- 3. És bármilyen más változás az áramkörben 10-20 kHz frekvencián, 25ams áram mellett
Kérem, segítsen a lehető leghamarabb uram .. Segítséget nyújt, ha a szükséges alkatrészekkel meg tudja adni a szükséges részleteket .. PlzzAnd utoljára u megemlítette, hogy TÁPELLÁTÁST kell használni: Használjon szabályozott 15V 20 amp DC tápegységet. Hol használják ....
Köszönöm
Dipesh gupta
A dizájn
Az itt bemutatott javasolt indukciós kadai áramkör kialakítása csak kísérleti célokat szolgál, és nem biztos, hogy a hagyományos egységekhez hasonlóan szolgál. Fel lehet használni egy csésze tea készítéséhez vagy egy omlett gyors főzéséhez, és semmi másra nem kell számítani.
A hivatkozott áramkört eredetileg vasrúdszerű tárgyak, például csavarfej melegítésére tervezték. fém csavarhúzó stb., azonban némi módosítással ugyanez az áramkör alkalmazható a fém serpenyők vagy domború alapú edények fűtésére, mint a „kadai”.
A fentiek megvalósításához az eredeti áramkör nem igényel semmilyen módosítást, kivéve a fő munkatekercset, amelyet a rugószerű elrendezés helyett lapos spirál kialakításához kissé meg kell változtatni.
Például annak érdekében, hogy a formatervezést indukciós edényké alakítsuk át úgy, hogy domború aljú edényeket, például kadai-t támasszon alá, a tekercset gömb alakú-spirális alakúra kell gyártani, az alábbi ábrán látható módon:
A vázlat megegyezik a fenti szakaszomban kifejtettekkel, amelyek alapvetően egy Royer-alapú tervezés, amint az itt látható:
A spirális munka tekercsének megtervezése
Az L1 úgy készül, hogy 5-6 mm-es 8 mm-es rézcsövet használunk gömb-spirál alakúvá, a fent látható módon, annak érdekében, hogy középen egy kis acél tál legyen.
A tekercs laposan is összenyomható spirál formába, ha egy kis acél edényt kívánnak főzőedényként használni, az alábbiak szerint:
Az áramkorlátozó tekercs tervezése
Az L2 úgy építhető fel, hogy 3 mm vastag szuperzománcozott rézhuzalt tekercsel egy vastag ferritrúdra, a fordulatok számát addig kell kísérletezni, amíg 2 mH értéket nem érünk el a kapcsain.
A TR1 lehet 20V 30ampos transzformátor vagy SMPS tápegység.
A tényleges indukciós fűtőáramkör meglehetősen egyszerű a kialakításával, és nem kell sok magyarázat, a néhány dologra, amire ügyelni kell, a következők:
A rezonancia kondenzátornak viszonylag közelebb kell lennie az L1 fő munkatekercshez, és úgy kell elkészíteni, hogy 10 nos körül 0,22 uF / 400 V-ot párhuzamosan csatlakoztassanak. A kondenzátoroknak szigorúan nem poláros és fémezett poliészter típusúaknak kell lenniük.
Bár a kialakítás meglehetősen egyszerűnek tűnhet, a spirális tekercsben lévő középső csap megtalálása némi fejfájást okozhat, mivel a spiráltekercsnek aszimmetrikus az elrendezése, ami megnehezíti az áramkör pontos középcsapjának megtalálását.
Meg lehet tenni valamilyen próbával és hibával, vagy LC-mérővel.
A helytelenül elhelyezett középső csap arra kényszerítheti az áramkört, hogy rendellenesen működjön, vagy a mosfetek egyenlőtlen felmelegedését eredményezheti, vagy a teljes áramkör csak nem tud rezgni a legrosszabb helyzetben.
Referencia: Wikipédia
Előző: Egyszerű TV adó-áramkör Következő: D osztályú erősítő áramkör IC 555 használatával
