2 jednostavna kruga indukcijskog grijača - štednjaci s pločom

U ovom postu saznajemo 2 laka za izradu kruga indukcijskog grijača koji rade s visokofrekventnim principima magnetske indukcije za stvaranje značajne veličine topline u malom specificiranom radijusu.

Raspravljeni krugovi indukcijskog štednjaka doista su jednostavni i koriste samo nekoliko aktivnih i pasivnih običnih komponenata za potrebne radnje.

Ažuriraj: Možda ćete htjeti naučiti i kako dizajnirati vlastiti štednjak s indukcijskim grijačem:
Projektiranje kruga indukcijskog grijača - Vodič

Princip rada indukcijskog grijača

Indukcijski grijač je uređaj koji koristi visokofrekventno magnetsko polje za zagrijavanje željeznog tereta ili bilo kojeg feromagnetskog metala vrtložnom strujom.

Tijekom ovog procesa elektroni unutar željeza ne mogu se kretati tako brzo kao frekvencija, što dovodi do obrnute struje u metalu nazvane vrtložnom strujom. Ovaj razvoj velike vrtložne struje u konačnici uzrokuje zagrijavanje željeza.

Stvorena toplina proporcionalna je Trenutno^dva x otpornost od metala. Budući da bi teretni metal trebao biti od željeza, uzimamo u obzir otpor R metalnog željeza.

Toplina = ja^dvax R (željezo)

Otpornost željeza je: 97 nΩ · m

Gornja toplina također je izravno proporcionalna induciranoj frekvenciji i zato se uobičajeni transformatori s utisnutim željezom ne koriste u visokofrekventnim sklopnim primjenama, već se feritni materijali koriste kao jezgre.

Međutim, ovdje se gornji nedostatak koristi za stjecanje topline od magnetske indukcije visoke frekvencije.

Pozivajući se na predložene krugove indukcijskog grijača u nastavku, pronalazimo koncept koji koristi ZVS ili tehnologiju prebacivanja nultog napona za potrebno aktiviranje MOSFET-ova.

Tehnologija osigurava minimalno zagrijavanje uređaja čineći rad vrlo učinkovitim i učinkovitim.

Uz to, krug koji je sam po sebi rezonantan automatski dobiva setove na rezonantnoj frekvenciji priključene zavojnice i kondenzatora posve identične krugu spremnika.

Korištenje Royer oscilatora

Sklop u osnovi koristi Royerov oscilator koji je obilježen jednostavnošću i samorezonantnim principom rada.

Funkcioniranje sklopa moglo bi se razumjeti sa sljedećim točkama:

1. Kada se napajanje uključi, pozitivna struja počinje teći iz dviju polovica radne zavojnice prema odvodima MOSFET-a.
2. Istovremeno, opskrbni napon također dolazi do vrata mosfetova okrećući ih.
3. Međutim, s obzirom na činjenicu da niti jedan mosfet ili bilo koji elektronički uređaj ne mogu imati potpuno slične specifikacije vođenja, oba se mosfet-a ne uključuju zajedno, već se jedan od njih prvo UKLJUČUJE.
4. Zamislimo da se T1 prvo UKLJUČI. Kada se to dogodi, zbog jake struje koja prolazi kroz T1, njezin odvodni napon ima tendenciju pada na nulu, što zauzvrat usisava napon na vratima drugog MOSFET-a T2 putem priključene Schottky diode.
5. Ovdje se može činiti da bi se T1 mogao nastaviti ponašati i uništavati.
6. Međutim, ovo je trenutak kada krug spremnika L1C1 stupa u akciju i igra presudnu ulogu. Iznenadno provođenje T1 uzrokuje skok sinusnog impulsa i kolaps na odvodu T2. Kad se sinusni impuls sruši, on suši napon vrata T1 i isključuje ga. To rezultira porastom napona na odvodu T1, što omogućuje vraćanje napona na vratima za T2. Sada je red na T2 da provodi, T2 sada provodi, pokrećući sličnu vrstu ponavljanja koja se dogodila za T1.
7. Ovaj se ciklus sada nastavlja brzo uzrokujući osciliranje kruga na rezonantnoj frekvenciji kruga LC spremnika. Rezonancija se automatski podešava na optimalnu točku, ovisno o tome koliko se dobro podudaraju vrijednosti LC.

Međutim, glavni nedostatak dizajna je taj što kao transformator koristi središnju zavojnicu, što čini izvedbu namotavanja malo složenijom. Međutim središnja slavina omogućuje učinkovit push-pull efekt preko zavojnice kroz samo nekoliko aktivnih uređaja kao što su MOSFET-ovi.

Kao što se može vidjeti, postoje diode za brzi oporavak ili sklopke velike brzine povezane preko vrata / izvora svakog MOSFET-a.

Te diode obavljaju važnu funkciju pražnjenja izlaznog kapaciteta odgovarajućih MOSFET-ova tijekom njihovog neprovodnog stanja, čineći tako prebacivanje brzim i brzim.

Kako ZVS djeluje

Kao što smo ranije razgovarali, ovaj krug indukcijskog grijača radi pomoću ZVS tehnologije.

ZVS označava prebacivanje nultog napona, što znači da se MOSFET-ovi u krugu UKLJUČUJU kada imaju minimalnu ili količinu struje ili nultu struju na odvodima, to smo već naučili iz gornjeg objašnjenja.

To zapravo pomaže MOSFET-ovima da se sigurno UKLJUČUJU i time ova značajka postaje vrlo korisna za uređaje.

Ova se značajka može usporediti s nultom prolaznom provodnošću za trijake u mrežnim krugovima izmjenične struje.

Zbog ovog svojstva, mosfetovi u ZVS samorezonantnim krugovima kao što je ovaj zahtijevaju mnogo manje hladnjake i mogu raditi čak i kod velikih opterećenja do 1 kva.

Budući da je po prirodi rezonantna, frekvencija kruga izravno ovisi o induktivitetu radne zavojnice L1 i kondenzatora C1.

Frekvencija se može izračunati pomoću sljedeće formule:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Gdje f je frekvencija, izračunata u Hertz-ima
L je induktivitet glavne zavojnice za grijanje L1, predstavljene u Henriesu
a C je kapacitivnost kondenzatora C1 u Faradsu

MOSFET-ovi

Možeš koristiti IRF540 kao mosfet-ovi koji su ocijenjeni na dobrih 110 V, 33 ampera. Za njih bi se mogli koristiti hladnjaci, iako proizvedena toplina nije nimalo zabrinjavajuća, ali ipak je bolje ojačati ih na metalima koji apsorbiraju toplinu. Međutim, mogu se koristiti bilo koji drugi odgovarajuće ocijenjeni N-kanalni MOSFET-ovi, za to ne postoje posebna ograničenja.

Prigušnica ili prigušnice povezane s glavnom zavojnicom grijača (radna zavojnica) svojevrsna su prigušnica koja pomaže eliminirati svaki mogući ulazak visokofrekventnog sadržaja u napajanje, a također ograničava struju na sigurne granice.

Vrijednost ovog induktora trebala bi biti mnogo veća u odnosu na radnu zavojnicu. 2mH je općenito sasvim dovoljno za tu svrhu. Međutim, mora se graditi pomoću žica visokog kolosijeka kako bi se sigurno osiguralo veliko područje struje kroz njega.

Spremnički krug

C1 i L1 ovdje čine krug spremnika za predviđeno zaključavanje visoke rezonantne frekvencije. Opet i ove mostove treba podnijeti da podnose velike magnetske jakosti struje i topline.

Ovdje možemo vidjeti ugradnju metaliziranih PP kondenzatora 330nF / 400V.

1) Snažni indukcijski grijač pomoću koncepta Mazzilli Driver

Prvi dolje objašnjeni dizajn vrlo je učinkovit ZVS indukcijski koncept zasnovan na popularnoj teoriji Mazillijevih upravljačkih programa.

Koristi jednu radnu zavojnicu i dvije zavojnice ograničenja struje. Konfiguracijom se izbjegava potreba za središnjom slavinom iz glavne radne zavojnice, što sustav čini izuzetno učinkovitim i brzim zagrijavanjem tereta ogromnih dimenzija. Zavojnica za grijanje zagrijava teret djelovanjem potiskivanja punog mosta

Modul je zapravo dostupan na mreži i može se lako kupiti po vrlo razumnoj cijeni.

Shemu sklopa za ovaj dizajn možete vidjeti u nastavku:

Izvorni dijagram može se vidjeti na sljedećoj slici:

Načelo rada je ista ZVS tehnologija, koja koristi dva MOSFET-a velike snage. Ulazni priključak može biti između 5V i 12V, a struja od 5 ampera do 20 ampera, ovisno o korištenom opterećenju.

Izlazna snaga

Izlazna snaga iz gornjeg dizajna može biti čak 1200 vata, kada se ulazni napon podigne na 48V, a struja do 25 ampera.

Na toj razini toplina koja se generira iz radne zavojnice može biti dovoljno visoka da u roku od jedne minute otopi vijak debljine 1 cm.

Dimenzije radne zavojnice

Video demonstracija

2) Indukcijski grijač pomoću radne zavojnice sa središnjim slavinom

Ovaj drugi koncept također je ZVS indukcijski grijač, ali koristi središnju bifurkaciju za radnu zavojnicu, što može biti malo manje učinkovito u usporedbi s prethodnim dizajnom. L1, koji je najvažniji element cijelog kruga. Mora se graditi od izuzetno debelih bakrenih žica tako da održava visoke temperature tijekom indukcijskih operacija.

Kondenzator kao što je gore spomenuto mora biti idealno povezan što bliže L1 stezaljkama. njegova je važna za održavanje rezonantne frekvencije na navedenoj frekvenciji od 200 kHz.

Specifikacije primarne zavojnice

Za zavojnicu indukcijskog grijača L1, mnogo bakrenih žica od 1 mm može biti namotano paralelno ili na bifilarni način kako bi se struja učinkovitije odvodila uzrokujući niže stvaranje topline u zavojnici.

Čak i nakon toga, zavojnica bi mogla biti izložena ekstremnim vrućinama i mogla bi se deformirati zbog nje, pa bi se mogao pokušati alternativni način namotavanja.

Ovom metodom navijamo je u obliku dvije odvojene zavojnice spojene u središtu za dobivanje potrebne središnje slavine.

Ovom metodom mogu se isprobati manji zavoji za smanjenje impedancije zavojnice i zauzvrat povećati njezinu trenutnu sposobnost upravljanja.

Kapacitet ovog uređaja može se za razliku od toga povećati kako bi se proporcionalno povukla rezonantna frekvencija.

Kondenzatori spremnika:

Sve u svemu 330nF x 6 bi se moglo koristiti za stjecanje neto kapaciteta približno 2uF.

Kako pričvrstiti kondenzator na indukcijsku radnu zavojnicu

Sljedeća slika prikazuje precizan način pričvršćivanja kondenzatora paralelno s krajnjim završnicama bakrene zavojnice, po mogućnosti kroz dobro dimenzioniranu PCB.

Popis dijelova za gornji krug indukcijskog grijača ili krug indukcijske ploče s vrućom pločom

• R1, R2 = 330 ohma 1/2 vata
• D1, D2 = FR107 ili BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10.000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V izrađen paralelnim pričvršćivanjem dolje prikazanih 6nos 330nF / 400V kapica

• D3 ---- D6 = diode od 25 ampera
• IC1 = 7812
• L1 = cijev od mesinga od 2 mm, kako je prikazano na sljedećim slikama, promjer može biti negdje blizu 30 mm (unutarnji promjer zavojnica)
• L2 = 2mH prigušnica izrađena namotavanjem 2 mm magnetne žice na bilo koju prikladnu feritnu šipku
• TR1 = 0-15V / 20ampera
• NAPAJANJE: Koristite regulirano napajanje istosmjernom strujom od 15 V od 20 ampera.

Korištenje tranzistora BC547 umjesto brzih dioda

Na gornjoj shemi kruga indukcijskog grijača možemo vidjeti vrata MOSFET-a koja se sastoje od brzih dioda za oporavak, što bi u nekim dijelovima zemlje moglo biti teško dobiti.

Jednostavna alternativa tome može biti u obliku BC547 tranzistora spojenih umjesto dioda kao što je prikazano na sljedećem dijagarmu.

Tranzistori će obavljati istu funkciju kao i diode, jer BC547 može dobro raditi na frekvencijama od 1 MHz.

Još jedan jednostavan DIY dizajn

Sljedeća shema prikazuje još jedan jednostavan dizajn, sličan gore navedenom, koji se može brzo izgraditi kod kuće za uvođenje osobnog indukcijskog sustava grijanja.

Popis dijelova

• R1, R4 = 1K 1/4 vata MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 vata MFR 1%
• D1, D2 = BA159 ili FR107
• Z1, Z2 = 12V, zener diode 1/2 vata
• Q1, Q2 = IRFZ44n MOSFET na hladnjaku
• C1 = 0,33uF / 400V ili 3 para 0,1uF / 400V paralelno
• L1, L2, kao što je prikazano na sljedećim slikama:
• L2 je spašen iz bilo kojeg starog napajanja računala ATX.

Kako se gradi L2

Preinaka u posuđe za kuhanje

Gore navedeni odjeljci pomogli su nam da naučimo jednostavan krug indukcijskog grijača pomoću zavojnice poput opruge, međutim ta zavojnica ne može se koristiti za kuhanje hrane i treba neke ozbiljne preinake.

Sljedeći odjeljak članka objašnjava kako se gornja ideja može modificirati i koristiti poput jednostavnog malog kruga indukcijskog grijača posuđa ili indukcijskog kruga kadai.

Dizajn je niskotehnološki dizajn male snage i možda neće biti ravan konvencionalnim jedinicama. Krug je zatražio gospodin Dipesh Gupta

Tehničke specifikacije

Gospodine,

Pročitao sam ur članak Jednostavni krug indukcijskog grijača - krug štednjaka s vrućom pločom i bio sam vrlo sretan kad sam otkrio da postoje ljudi spremni pomoći mladima poput nas da nešto učine ....

Gospodine, pokušavam razumjeti rad i pokušavam razviti indukcijski kadai za sebe ... Gospodine, molim vas, pomozite mi da razumijem projektiranje jer nisam toliko dobar u elektronici

Želim razviti indukciju za zagrijavanje kadaija promjera 20 inča frekvencije 10 kHz po vrlo niskoj cijeni !!!

Vidio sam vaše dijagrame i članak, ali bio sam pomalo zbunjen

• 1. Korišteni transformator
• 2. Kako napraviti L2
• 3. I bilo koje druge promjene u krugu za frekvenciju od 10 do 20 kHz s strujom od 25 am

Molim vas, pomozite mi što prije, gospodine .. Bit će puno pomoći ako u možete pružiti točne detalje o potrebnim komponentama .. PlzzI na kraju, u ste spomenuli da koristite NAPAJANJE: Koristite regulirano napajanje istosmjernom strujom od 15 V od 20 A Gdje se koristi ....

Hvala

Dipeš gupta

Dizajn

Predloženi dizajn indukcijskog kadai kruga ovdje predstavljen samo je u eksperimentalne svrhe i možda neće služiti kao konvencionalne jedinice. Može se koristiti za pripremu šalice čaja ili brzo kuhanje omleta i ništa više ne treba očekivati.

Navedeni krug izvorno je dizajniran za grijanje željeznih šipki poput predmeta poput glave svornjaka. metalni odvijač itd., međutim s određenim preinakama isti se krug može primijeniti za grijanje metalnih posuda ili posuda s konveksnom bazom poput 'kadai'.

Za provedbu gore navedenog, izvorni sklop ne bi trebao bilo kakvu preinaku, osim glavne radne zavojnice koju će trebati malo dotjerati kako bi se stvorila ravna spirala umjesto rasporeda poput opruge.

Kao primjer, da bi se dizajn pretvorio u indukcijsko posuđe tako da podupire posude s ispupčenim dnom kao što je kadai, zavojnica mora biti izrađena u sferno-spiralni oblik kako je dato na donjoj slici:

Shema bi bila ista kao što je objašnjeno u mom gornjem odjeljku, koji je u osnovi Royer-ov dizajn, kao što je ovdje prikazano:

Projektiranje zavojne zavojnice

L1 se izrađuje pomoću 5 do 6 zavoja bakrene cijevi od 8 mm u sferno-spiralni oblik kao što je prikazano gore kako bi se u sredinu smjestila mala čelična posuda.

Zavojnica se također može komprimirati ravno u spiralni oblik ako je mala čelična posuda namijenjena upotrebi kao posuđe za kuhanje, kao što je prikazano dolje:

Projektiranje ograničivača struje

L2 se može izgraditi namotavanjem 3 mm debele super emajlirane bakrene žice preko debele feritne šipke, broj zavoja mora se eksperimentirati dok se na njegovim stezaljkama ne postigne vrijednost od 2 mH.

TR1 može biti 20V transformator od 30amp ili SMPS napajanje.

Stvarni krug indukcijskog grijača prilično je osnovni po svom dizajnu i ne treba puno objašnjenja, nekoliko stvari na koje treba voditi računa je sljedeće:

Rezonancijski kondenzator mora biti relativno bliže glavnoj radnoj zavojnici L1 i treba ga izraditi paralelnim spajanjem oko 10nos od 0,22uF / 400V. Kondenzatori moraju biti strogo nepolarni i metaliziranog poliestera.

Iako dizajn može izgledati prilično jednostavno, pronalazak središnje slavine unutar spiralno namotanog dizajna mogao bi zadati glavobolju jer bi spiralna zavojnica imala nesimetričan raspored što bi otežavalo pronalaženje točne središnje slavine za krug.

To se može učiniti nekim pokušajima i pogreškama ili pomoću LC mjerača.

Pogrešno smještena središnja slavina mogla bi prisiliti krug da radi nenormalno ili proizvesti nejednako zagrijavanje MOSFET-a, ili cijeli krug može jednostavno oscilirati u najgoroj situaciji.

Referenca: Wikipedija