Kako dizajnirati krug indukcijskog grijača

U članku je objašnjen korak po korak vodič o dizajniranju vlastitog domaćeg osnovnog kruga indukcijskog grijača, koji se također može koristiti kao indukcijska ploča za kuhanje.

Osnovni koncept indukcijskog grijača

Možda ste na mreži naišli na brojne DIY krugove indukcijskog grijača, ali čini se da nitko nije riješio ključnu tajnu uvođenja savršenog i uspješnog dizajna indukcijskog grijača. Prije poznavanja ove tajne bilo bi važno znati osnovni radni koncept indukcijskog grijača.

Indukcijski grijač zapravo je krajnje 'neučinkovit' oblik električnog transformatora i ta neučinkovitost postaje njegovo glavno prednost.

Znamo da u električnom transformatoru jezgra mora biti kompatibilna s induciranom frekvencijom, a kada postoji nesklad između frekvencije i materijala jezgre u transformatoru, to rezultira stvaranjem topline.

U osnovi će transformator s željeznim jezgrom zahtijevati niži opseg frekvencije oko 50 do 100Hz, a kako se ta frekvencija povećava, jezgra može pokazivati ​​tendenciju proporcionalnog zagrijavanja. To implicira, ako se frekvencija poveća na puno višu razinu, može biti veća od 100 kHz, rezultirat će stvaranjem ekstremne topline unutar jezgre.

Da, upravo se to događa sa sustavom indukcijskog grijača gdje ploča za kuhanje djeluje poput jezgre i stoga je sastavljena od željeznog materijala. A indukcijska zavojnica je podvrgnuta visokoj frekvenciji, što zajedno rezultira stvaranjem proporcionalno intenzivne količine topline na posudi. Budući da je frekvencija optimizirana na značajno visokoj razini, osigurava se maksimalna moguća toplina na metalu.

Sada nastavimo i naučimo važne aspekte koji bi mogli biti potrebni za projektiranje uspješnog i tehnički ispravnog kruga indukcijskog grijača. Sljedeće pojedinosti će to objasniti:

Što će vam trebati

Dvije osnovne stvari potrebne za izradu bilo kojeg indukcijskog posuđa su:

1) Bifilarna zavojnica.

2) Krug generatora podesive frekvencije

Već sam razgovarao o nekoliko krugova indukcijskog grijača na ovoj web stranici, možete ih pročitati u nastavku:

Krug solarnog indukcijskog grijača

Krug indukcijskog grijača pomoću IGBT-a

Jednostavni krug indukcijskog grijača - krug štednjaka s vrućom pločom

Mali krug indukcijskog grijača za školski projekt

Svim gornjim karikama zajedničke su gornje dvije stvari, to jest imaju radnu zavojnicu i stupanj oscilatora pogonskog sklopa.

Dizajniranje radne zavojnice

Za projektiranje indukcijskog posuđa, radna zavojnica treba biti ravne naravi, stoga mora biti dvočlanog tipa sa svojom konfiguracijom, kao što je prikazano dolje:

Gore prikazani dizajn bifilarne zavojnice može se učinkovito primijeniti za izradu vašeg domaćeg indukcijskog posuđa.

Za optimalan odziv i nisko stvaranje topline unutar zavojnice pobrinite se da je žica bifilarne zavojnice izrađena od mnogo tankih bakrenih niti umjesto jedne pune žice.

Dakle, ovo postaje radna zavojnica posuđa, sada krajevi ove zavojnice jednostavno trebaju biti integrirani s odgovarajućim kondenzatorom i kompatibilnom mrežom pokretača frekvencije, kao što je prikazano na sljedećoj slici:

Projektiranje kruga rezonantnih pogonskih sklopova serije H-Bridge

Do sada su vas informacije trebale prosvijetliti u vezi s tim kako konfigurirati jednostavno indukcijsko posuđe ili dizajn indukcijske ploče, međutim najkritičniji dio dizajna je kako rezonirati mrežu kondenzatora zavojnice (krug spremnika) u najoptimalniji raspon tako da sklop radi na najučinkovitijoj razini.

Omogućavanje kruga spremnika zavojnice / kondenzatora (LC krug) da radi na njihovoj rezonancijskoj razini zahtijeva da se induktivitet zavojnice i kapacitet kondenzatora savršeno podudaraju.

To se može dogoditi samo kada su reaktancija oba parametara identična, tj. Reaktancija zavojnice (induktora) i kondenzatora su približno jednake.

Nakon što se to popravi, možete očekivati ​​da krug spremnika radi na svojoj prirodnoj frekvenciji i da LC mreža dosegne točku rezonancije. To se naziva savršeno podešen LC krug.

Ovim se završavaju osnovni postupci projektiranja kruga indukcijskog grijača

Možda se pitate što je rezonancija LC kruga. ?? I kako se to može brzo izračunati za dovršetak određenog dizajna indukcijskog grijača? O tome ćemo opsežno raspravljati u sljedećim odjeljcima.

Gornji su odlomci objasnili temeljne tajne razvoja niskotarifne, ali učinkovite indukcijske ploče za kuhanje kod kuće, u sljedećim opisima vidjet ćemo kako se to može primijeniti specifičnim izračunavanjem njegovih presudnih parametara, poput rezonancije njegova podešenog LC kruga i ispravne dimenzije žica zavojnice za osiguravanje optimalne nosivosti struje.

Što je rezonancija u krugu LC indukcijskog grijača

Kada se kondenzator u podešenom LC krugu trenutno napuni, kondenzator pokušava isprazniti i odbaciti nakupljeni naboj preko zavojnice, zavojnica prihvaća naboj i pohranjuje naboj u obliku magnetskog polja. Ali čim se kondenzator pri tom isprazni, zavojnica razvija gotovo ekvivalentnu količinu naboja u obliku magnetskog polja i sada to pokušava prisiliti natrag unutar kondenzatora, iako s suprotnim polaritetom.

Ljubaznost slike:

Wikipedija

Kondenzator je ponovno prisiljen napuniti se, ali ovaj put u suprotnom smjeru, i čim se potpuno napuni, opet se pokušava isprazniti preko zavojnice, što rezultira naprijed-natrag dijeljenjem naboja u obliku oscilirajuća struja kroz LC mrežu.

Frekvencija ove oscilirajuće struje postaje rezonantna frekvencija podešenog LC kruga.

Međutim, zbog inherentnih gubitaka, gore navedene oscilacije vremenom izumiru i frekvencije, naboj na kraju prestaje nakon nekog vremena.

Ali ako se frekvenciji dopušta održavanje putem vanjskog frekvencijskog ulaza, podešenog na istu razinu rezonancije, tada bi to moglo osigurati trajni efekt rezonancije induciran kroz LC krug.

Na rezonantnoj frekvenciji možemo očekivati ​​da je amplituda napona koji oscilira kroz LC krug na maksimalnoj razini, što rezultira najučinkovitijom indukcijom.

Stoga možemo implicirati da za provođenje savršene rezonancije unutar LC mreže za dizajn indukcijskog grijača moramo osigurati sljedeće ključne parametre:

1) Namješteni LC krug

2) I odgovarajuća frekvencija za održavanje rezonancije LC kruga.

To se može izračunati pomoću sljedeće jednostavne formule:

F = 1 ÷ 2π x √LC

gdje je L u Henryju, a C u Faradu

Ako ne želite proći kroz gnjavažu izračunavanja rezonancije LC spremnika zavojnice pomoću formule, puno jednostavnija opcija mogla bi biti uporaba sljedećeg softvera:

LC kalkulator rezonantne frekvencije

Ili možete i ovo izgraditi Mrežni dip metar za prepoznavanje i podešavanje rezonantne frekvencije.

Jednom kada se utvrdi rezonancijska frekvencija, vrijeme je da postavite IC punog mosta s tom rezonantnom frekvencijom prikladnim odabirom vremenskih komponenata Rt i Ct. To se može postići nekim pokušajima i pogreškama putem praktičnih mjerenja ili putem sljedeće formule:

Sljedeća se formula može koristiti za izračunavanje vrijednosti Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct gdje je Rt u Ohmima, a Ct u Faradima.

Korištenje serijske rezonancije

Koncept indukcijskog grijača o kojem se govori u ovom postu koristi serijski rezonantni krug.

Kada se koristi serijski rezonantni LC krug, imamo induktivitet (L) i kondenzator (C) spojene u seriju, kao što je prikazano na sljedećem dijagramu.

Ukupni napon V primijenjen na seriju LC bit će zbroj napona na induktivitetu L i napona na kondenzatoru C. Struja koja prolazi kroz sustav bit će jednaka struji koja teče kroz L i C komponente.

V = VL + VC

I = IL = IC

Učestalost primijenjenog napona utječe na reaktancije induktora i kondenzatora. Kako se frekvencija povećava s minimalne na veću vrijednost, induktivna reaktancija XL induktora proporcionalno će se povećavati, ali XC koji je kapacitivni reaktansat će se smanjivati.

Međutim, dok se frekvencija povećava, postojat će određena instanca ili prag kada će veličine induktivne reaktancije i kapacitivne reaktancije biti jednake. Ovaj će slučaj biti rezonantna točka serije LC, a frekvencija se može postaviti kao rezonantna frekvencija.

Stoga će se u serijskom rezonantnom krugu rezonancija dogoditi kada

XL = XC

ili, ωL = 1 / ωC

gdje je ω = kutna frekvencija.

Procjena vrijednosti ω daje nam:

ω = ωo = 1 / √ LC, koja je definirana kao rezonantna kutna frekvencija.

Zamjenom ovoga u prethodnoj jednadžbi i pretvaranjem kutne frekvencije (u radijanima u sekundi) u frekvenciju (Hz), konačno dobivamo:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Izračunavanje veličine žice za radnu zavojnicu indukcijskog grijača

Nakon što izračunate optimizirane vrijednosti L i C za krug spremnika indukcijskog grijača i procijenite točnu kompatibilnu frekvenciju za pogonski krug, vrijeme je da izračunate i popravite trenutni kapacitet rukovanja radnom zavojnicom i kondenzatorom.

Budući da struja uključena u izvedbu indukcijskog grijača može biti znatno velika, ovaj se parametar ne može zanemariti i mora biti ispravno dodijeljen LC krugu.

Korištenje formula za izračunavanje veličina žica za indukcijsku veličinu žice može biti malo teško, posebno za novopridošle, i upravo je zato na ovoj stranici omogućen poseban softver za istu koji svaki zainteresirani hobi može koristiti za dimenzionirajte žicu prave veličine za vaš indukcijski krug kuhališta.