Ebben a bejegyzésben átfogóan megvitatjuk, hogyan lehet egy nagy teljesítményű, 1000 wattos indukciós fűtő áramkört felépíteni az IGBT-k segítségével, amelyeket a legsokoldalúbb és legerősebb kapcsolóeszközöknek tekintenek, még a mosfeteknél is jobbak.
Az indukciós fűtés működési elve
Az indukciós fűtés működési elvének megértése nagyon egyszerű.
Az indukciós fűtőelemben lévő tekercs nagy frekvenciájú mágneses teret hoz létre, és ezáltal örvényáramok indukálódnak a tekercs közepén lévő fém (mágneses) tárgy felett, és azt felmelegítik.
A tekercs induktív jellegének kompenzálása érdekében a tekerccsel párhuzamosan egy rezonancia kapacitást helyeznek el.
A rezonancia frekvencia az a frekvencia, amelynél a rezonancia áramkört (más néven tekercs-kondenzátort) meg kell vezetni.
A tekercsen keresztül áramló áram mindig sokkal nagyobb, mint a gerjesztő áram. Az IR2153 áramkört arra használják, hogy az áramkör „kettős félhidaként” működjön a négy vezérelt IGBT STGW30NC60W mellett.
A kettős félhíd ugyanolyan teljesítményt szolgáltat, mint a teljes híd, de az előbbi esetében a kapuhajtó egyszerűbb.
IGBT STGW30NC60W
Párhuzamos diódák használata
A nagy méretű STTH200L06TV1 dupla diódákat (2x 120A) anti-párhuzamos diódák formájában használják. Még akkor is, ha a kisebb 30A méretű diódák elegendőek lesznek ehhez.
Abban az esetben, ha az IGBT beépített diódáit, például az STGW30NC60WD-t használja, akkor nem lesz szükség a kisebb diódák vagy a nagy dupla diódák használatára. Potenciométert használnak annak érdekében, hogy a működési frekvenciát rezonanciára hangolják.
A rezonancia egyik legjobb mutatója a LED legnagyobb fényereje. Biztosan készíthet olyan illesztőprogramokat, amelyek az igényektől függően kifinomultabbak.
Használhatja az automatikus hangolást is, amely az egyik legjobb tennivaló, amely a professzionális fűtőberendezésekben alkalmazott pálya, de van egy hátránya, hogy az áramkör egyszerűsége elvész ebben a folyamatban.
Szabályozhatja a 110 és 210 kHz közötti tartományba eső frekvenciát. Kis méretű adapter, amely lehet akár transzformátor típusú, akár smps, 14-15 V segédfeszültség biztosítására szolgál, amelyre szükség van a vezérlő áramkörben.
Az izoláló transzformátor
Egy leválasztó transzformátor és a hozzá tartozó L1 fojtószelep az elektromos berendezés, amelyet a kimenet és a munkaáramkör összekapcsolására használnak.
Mindkét induktivitás jelen van a légmag kialakításában.
Egyrészt, ha egy fojtótekercs 4 fordulatból áll egy 23 cm átmérőn, a leválasztó transzformátor 12 fordulatból áll, 14 cm átmérőjű, és ezek a fordulatok kettős vezetékes kábelből állnak (az alábbi ábra szerint) .
Még akkor is, ha a kimenő teljesítmény eléri az 1600 W-os skálát, azt fogja tapasztalni, hogy még sok lehetőség van a fejlesztésre.
A javasolt IGBT indukciós fűtőtekercs tekercsét 3,3 mm átmérőjű huzal alkotja.
Réz használata a tekercshez
A rézhuzalt alkalmasabbnak tekintik a munka tekercsének elkészítésére, mivel könnyen és hatékonyan csatlakoztatható a vízhűtéshez.
A tekercs hat fordulatból áll, 23 mm magasságú és 24 mm átmérőjű méretekkel együtt. A tekercs felmelegedhet, ha hosszan tartó működésnek van kitéve.
A rezonancia kondenzátor 23 darab kis méretű kondenzátorból áll, amelyek teljes kapacitása 2u3. 100 nF-os kondenzátorokat is használhat olyan kialakításokban, mint az X2 osztály és a 275 V MKP polipropilén.
Akkor is felhasználhatja őket erre a célra, ha azokat alapvetően nem ilyen célokra szánják vagy készítik.
A rezonáns frekvenciája 160 kHz. Az EMI szűrő használata mindig ajánlott. Lágyindítás használható a variac helyettesítésére.
Mindig erősen ajánlom, hogy az első bekapcsoláskor használja az áramellátó hálózathoz sorosan csatlakoztatott korlátozókat, például halogénlámpákat és körülbelül 1 kW-os fűtőtesteket.
Figyelem: a használt indukciós fűtőkör az elektromos hálózatra van csatlakoztatva, magas feszültséget tartalmaz és halálos lehet.
Az ebből eredő balesetek elkerülése érdekében használjon műanyag tengelyű potenciométert. A nagy frekvenciájú elektromágneses mezők mindig károsak, és káros hatással lehetnek az adathordozókra és az elektronikus eszközökre.
Jelentős mértékű elektromágneses interferenciát okoz az áramkör, ez pedig áramütést, tüzet vagy égési sérüléseket is okozhat.
Minden feladat vagy folyamat, amelyet elvégez, a saját felelősségére tartozik, és a felelősség Önt terheli, és nem vagyok felelős semmilyen kárért, amely e folyamat végrehajtása során keletkezik.
Kördiagramm
220 V AC - 220 V DC híd egyenirányító áramkör biztonsági lámpával
A fojtószelep L1
A fenti teljes hídos IGBT indukciós fűtő áramkörben használt L1 fojtószerkezet az alábbi ábrán látható:
Ezt úgy teheti meg, hogy 4 fordulatot teker 23 mm átmérővel, bármilyen vastag egymagú kábellel.
A következő képen látható a kettős tekercses levegőmag szigetelő transzformátor kialakítása :
Ezt úgy építheti fel, hogy 12 fordulatot tekercsel 14 cm átmérővel, bármilyen vastag, duplázott vezetékes kábellel.
A munkatekercs az alábbi utasítás szerint építhető fel
Felhívjuk figyelmét, hogy ha a tekercs szorosan fel van tekerve, akkor csak 5 fordulat szükséges. Ha hat fordulatot alkalmaz, megpróbálhatja kissé meghúzni a tekercset az optimális rezonancia és hatékonyság elérése érdekében.
FRISSÍTÉS
Áramkorlát hozzáadása
Az alábbi ábra azt sugallja, hogyan lehet egy egyszerű áramkorlátozó funkcióval kiegészíteni a fent ismertetett indukciós fűtőberendezést.
TIL111 opto-coupler Pinout részletek
Itt az L1 közelében lévő ellenállás (nevezzük Rx-nek) válik az áramérzékelő ellenállássá, amely kis feszültséget fejleszt ki a kívánt pontig, amikor az áram meghaladja a biztonságos határokat.
Ezt az Rx-en keresztüli feszültséget használják a LED bekapcsolására a mellékelt opto-csatolóban. Az opto belsejében lévő kimeneti tranzisztor reagál a LED-re, és gyorsan leföldeli az IR2153 fő meghajtó IC 3. Ct-jének földelését.
Az IC azonnal leáll, megtiltva az áram további növekedését. Amikor ez megtörténik, az áramcsökkenés megszünteti az Rx feszültségét, ezáltal kikapcsolva az opto LED-et. Ez visszafordítja a helyzetet a korábbi normális helyzet felé, és az IC újra oszcillálni kezd. Ez a ciklus most gyorsan megismétlődik, biztosítva a terhelés állandó áramfelvételét, az előre meghatározott biztonságos határokon belül.
Rx = 2 / áramkorlát
Visszajelzés az egyik dedikált olvasótól:
Tisztelt Uram! Sikeresen elkészítettem az indukciós fűtő 1/2 hidat 4 IGBT-vel, és szeretném tudni, hogy a javasolt 1000 wattos fűtőtest-lámpát állandóan csatlakoztatni kell az áramkörhöz, vagy csak első alkalommal kell tesztelni.
A vizsgálati eredmények képei itt találhatók:
Leghamarabb várja a válaszát. Üdvözlet - Manish.
Az áramköri lekérdezés megoldása
Kedves Manish,
Az indukciós fűtés működtetése közben lát-e izzást a sorozatú lámpán?
Ha igen, akkor valószínűleg nem lehet eltávolítani, ha a lámpa nem megvilágított állapotban van és teljesen „hideg” (érezze meg, ha megtartja), akkor kivehető.
Üdvözlettel
Visszajelzés Saeed Mahdavi úrtól
Kedves Swagatam:
Végül sok más próbálkozás után újra működőképessé tudtam tenni az áramkört. És a videót a forró csavarral forgattam.
Remélem, hasznos lehet azok számára, akik érdeklődnek az indukciós fűtőberendezések iránt. Kérem, mondja meg, hogyan lehet növelni a hőt, hogy a csavar elolvadjon?
A hálózati feszültség 194 volt, az áramkör által fogyasztott áram pedig csak 5 amper, és az oszcilloszkóp hullámalakja meglehetősen szinuszos.
A prototípusomban hozzáfordítottam néhány fordulatot az RFC fojtószelephez, hogy nagyobb feszültséget kapjak a munkatekercsen és kevesebb áramot fogyasztjak.
Az IGBT-k teljesen normálisan működtek, fűtés nélkül az üzemidő alatt. Kérem, mondja meg, mit kellene tennem, hogy többet kapjak és melegedjek? Nagyon köszönöm
Saeed Mahdavi
Videoklip:
Előző: Lámpa kimaradás érzékelő áramkör az autó irányjelzéséhez Következő: Bipoláris tranzisztoros pin azonosító áramkör
