Krug indukcijskog grijača pomoću IGBT-a (testirano)

U ovom postu sveobuhvatno raspravljamo o tome kako izgraditi krug indukcijskog grijača velike snage 1000 W pomoću IGBT-a koji se smatraju najsvestranijim i najsnažnijim preklopnim uređajima, čak i superiornijim od MOSFET-ova.

Princip rada indukcijskog grijača

Načelo na kojem djeluje indukcijsko grijanje vrlo je jednostavno razumljivo.

Magnetsko polje visoke frekvencije stvara zavojnica prisutna u indukcijskom grijaču, pa se zauzvrat induciraju vrtložne struje preko metalnog (magnetskog) predmeta koji je prisutan u sredini zavojnice i zagrijava ga.

Da bi se nadoknadila induktivna priroda zavojnice, paralelno sa zavojnicom postavlja se rezonancijski kapacitet.

Rezonantna frekvencija je frekvencija kojom se mora pokretati rezonantni krug (poznat i kao kondenzator zavojnice).

Struja koja prolazi kroz zavojnicu uvijek je mnogo veća od struje pobude. Krug IR2153 koristi se za omogućavanje rada kruga kao 'dvostrukog polumosta' zajedno s četiri kontrolirana IGBT STGW30NC60W.

Dvostruki polu-most daje jednaku količinu snage kao i puni most, ali pokretač vrata u slučaju prvog je jednostavniji.

IGBT STGW30NC60W

Korištenje antiparalelnih dioda

Duple diode velike veličine STTH200L06TV1 (2x 120A) koriste se u obliku anti-paralelnih dioda. Čak i ako će za to biti dovoljne manje diode veličine 30A.

U slučaju da koristite ugrađene diode IGBT-a poput STGW30NC60WD, tada nećete morati koristiti manje ili velike dvostruke diode. Potenciometar se koristi za podešavanje radne frekvencije u rezonanciju.

Jedan od najboljih pokazatelja rezonancije je najveća svjetlina LED-a. Svakako možete izraditi upravljačke programe koji su sofisticiraniji, ovisno o vašim zahtjevima.

Također možete koristiti automatsko podešavanje, što je jedna od najboljih stvari za napraviti, što je praksa prihvaćena u profesionalnim grijačima, ali postoji jedan nedostatak da će se u tom procesu izgubiti jednostavnost sklopa.

Možete kontrolirati frekvenciju koja pada u rasponu od približno 110 do 210 kHz. Adapter male veličine koji može biti ili transformator ili smps koristi se za osiguravanje 14-15V pomoćnog napona potrebnog u upravljačkom krugu.

Izolacijski transformator

Izolacijski transformator i odgovarajuća prigušnica L1 električna su oprema koja se koristi za spajanje izlaza na radni krug.

Obje ove prigušnice prisutne su u dizajnu zračne jezgre.

S jedne strane, gdje se prigušnica sastoji od 4 zavoja promjera 23 cm, izolacijski transformator, s druge strane, sastoji se od 12 zavoja promjera 14 cm, a ti su zavoji sastavljeni od dvostrukog žičanog kabela (kao što je prikazano na donjoj slici) .

Čak i kada izlazna snaga dosegne skalu od 1600 W, vidjet ćete da još uvijek ima puno prostora za poboljšanje.

Radna zavojnica predloženog IGBT indukcijskog grijača sastoji se od žice promjera 3,3 mm.

Korištenje bakra za zavojnicu

Bakrena žica smatra se prikladnijom za izradu radne zavojnice jer se na jednostavan i učinkovit način može povezati s vodenim hlađenjem.

Zavojnica se sastoji od šest zavoja, dimenzija 23 mm visine i 24 mm promjera. Zavojnica se može zagrijati u slučaju duljeg rada.

Rezonancijski kondenzator sastoji se od 23 kondenzatora male veličine koji imaju ukupni kapacitet 2u3. Također možete koristiti kondenzatore od 100 nF u izvedbama poput klase X2 i 275V MKP polipropilena.

Možete ih koristiti u tu svrhu čak i kada u osnovi nisu namijenjeni ili napravljeni za takve svrhe.

Frekvencija rezonancije je 160 kHz. Uvijek se preporučuje uporaba EMI filtra. Meki start može se koristiti kao zamjena za varijac.

Uvijek bih vam preporučio da koristite limitator koji je serijski povezan s mrežom, poput halogenih svjetiljki i grijača od približno 1 kW, kada se uključuje prvi put.

Upozorenje: Korišteni indukcijski krug grijanja spojen je na električnu mrežu i sadrži visoki napon i može biti smrtonosan.

Da biste izbjegli bilo kakvu nesreću zbog toga, upotrijebite potenciometar koji ima plastično vratilo. Elektromagnetska polja visoke frekvencije uvijek su štetna i mogu imati štetan učinak na medije za pohranu i elektroničke uređaje.

Krug uzrokuje značajnu razinu elektromagnetskih smetnji, što zauzvrat također može prouzročiti električni udar, požar ili opekline.

Svaki zadatak ili postupak koji izvodite na vlastiti je rizik, a odgovornost je na vama, a ja neću biti odgovoran za bilo kakvu štetu koja nastane provođenjem ovog postupka.

Kružni dijagram

Krug ispravljača mosta od istosmjerne do 220 v istosmjerne struje sa sigurnosnom lampom

Prigušnica L1

Dizajn prigušnice L1 koji se koristi u gornjem krugu IGBT indukcijskog grijača s punim mostom može se vidjeti na donjoj slici:

To možete napraviti namotavanjem 4 zavoja promjera 23 cm, koristeći bilo koji debeli jednostruki kabel.

Sljedeća slika prikazuje dvostruko namotani zračni jezgru dizajn izolacijskog transformatora :

To možete izgraditi namotavanjem 12 zavoja promjera 14 cm, koristeći bilo koji debeli dvostruki žičani kabel.

Radna zavojnica može se izraditi prema slijedećim uputama

Imajte na umu da ako je zavojnica čvrsto namotana, tada će biti potrebno samo 5 zavoja. Ako se koristi šest zavoja, možete pokušati lagano razvući zavojnicu za postizanje optimalne rezonancije i učinkovitosti.

AŽURIRAJ

Dodavanje trenutnog ograničenja

Sljedeći dijagram sugerira kako se jednostavnom značajkom ograničavanja struje može dodati gore objašnjeni dizajn indukcijskog grijača.

Pojedinosti pinouta optičke spojnice TIL111

Ovdje otpornik u blizini L1 (nazovimo ga Rx) postaje otpornik osjetnika struje, koji razvija mali napon na sebi do željene točke kada struja počne prelaziti sigurne granice.

Ovaj napon na Rx koristi se za aktiviranje LED-a unutar priključene opto-spojnice. Izlazni tranzistor unutar opta reagira na okidanje LED diode i brzo provodi uzemljenje Ct, pina br. 3 glavnog upravljačkog programa IC IR2153.

IC se odmah isključuje zabranjujući daljnji porast struje. Kada se to dogodi, struja padne što zauzvrat eliminira napon na Rx, isključujući time opto LED. To vraća situaciju u prijašnju normalnu situaciju, a IC ponovno počinje oscilirati. Ovaj se ciklus sada brzo ponavlja, osiguravajući konstantnu potrošnju struje za opterećenje, unutar unaprijed određenih sigurnih granica.

Rx = 2 / Ograničenje struje

Povratne informacije jednog od posvećenih čitatelja:

Poštovani, uspješno sam izradio most s indukcijskim grijačem 1/2 s 4 IGBT-a i želim znati da bi predložena svjetiljka grijača od 1000 W trebala biti trajno spojena na krug ili samo do prvog testiranja.

Slike rezultata ispitivanja priložene su ovdje pod:

Očekujem vaš odgovor najranije. Pozdrav - Manish.

Rješavanje upita o krugu

Draga Manish,
Tijekom rada indukcijskog grijača vidite li žar na serijskoj žarulji?
Ako je odgovor da, onda ga vjerojatno nije moguće ukloniti, ako je svjetiljka u neosvijetljenom stanju i potpuno 'hladna' (osjetite je držeći je), tada se može ukloniti.
Pozdrav

Povratne informacije od gospodina Saeeda Mahdavija

Dragi Swagatam:

Napokon sam uspio ponovno pokrenuti svoj krug nakon puno više pokušaja. I video sam snimio s vrućim crvom.

Nadam se da bi to moglo biti korisno onima koji su zainteresirani za indukcijske grijače. Možete li mi reći kako povećati toplinu tako da vijak dosegne točku topljenja?

Napon na mreži je 194 volta, a struja koju krug troši je samo 5 ampera, a valni oblik na osciloskopu prilično je sinusnog oblika.

U svom prototipu dodao sam nekoliko okretaja na RFC prigušnicu kako bih dobio veći napon na radnoj zavojnici i potrošio manje pojačala.

IGBT-ovi su radili sasvim normalno, bez puno grijanja tijekom operativnog razdoblja. Molim vas, recite mi što bih trebao učiniti kako bih dobio više i grijao se. Hvala puno

Saeed Mahdavi

Video isječak: