V tem prispevku se naučimo 2 enostavnih zgradb indukcijskih grelnih vezij, ki delujejo z visokofrekvenčnimi principi magnetne indukcije za ustvarjanje znatne velikosti toplote v majhnem določenem polmeru.
Obravnavana vezja indukcijskih štedilnikov so resnično preprosta in za zahtevane ukrepe uporabljajo le nekaj aktivnih in pasivnih navadnih komponent.
Nadgradnja: Morda se boste tudi želeli naučiti, kako oblikovati svojo lastno kuhalno ploščo z indukcijskim grelnikom:
Oblikovanje vezja indukcijskega grelnika - Vadnica
Načelo delovanja indukcijskega grelnika
Indukcijski grelec je naprava, ki uporablja visokofrekvenčno magnetno polje za ogrevanje železove obremenitve ali katere koli feromagnetne kovine z vrtinčnim tokom.
Med tem postopkom se elektroni v železu ne morejo premikati tako hitro kot frekvenca, kar povzroči povratni tok v kovini, imenovan vrtinčni tok. Ta razvoj visokega vrtinčnega toka na koncu povzroči segrevanje železa.
Proizvedena toplota je sorazmerna z trenutnodva x odpornost kovine. Ker naj bi bila obremenjena kovina sestavljena iz železa, upoštevamo upor R kovinskega železa.
Vročina = Idvax R (železo)
Upornost železa je: 97 nΩ · m
Zgornja toplota je tudi neposredno sorazmerna z inducirano frekvenco in zato se običajni transformatorji z vtisnjenim železom ne uporabljajo v visokofrekvenčnih stikalnih aplikacijah, temveč se kot jedra uporabljajo feritni materiali.
Vendar pa je zgoraj navedena pomanjkljivost izkoriščena za pridobivanje toplote z visokofrekvenčno magnetno indukcijo.
Glede na predlagana spodnja vezja indukcijskega grelnika najdemo koncept, ki uporablja tehnologijo preklapljanja ZVS ali ničelne napetosti za zahtevano sprožitev MOSFET-jev.
Tehnologija zagotavlja minimalno ogrevanje naprav, zaradi česar je delovanje zelo učinkovito in uspešno.
Poleg tega vezje, ki je po svoji naravi resonančno, samodejno dobi sklope na resonančni frekvenci pritrjene tuljave in kondenzatorja, ki je popolnoma enako vezju rezervoarja.
Uporaba Royer oscilatorja
Vezje v osnovi uporablja Royerjev oscilator, ki ga zaznamujeta preprostost in samorezonančni princip delovanja.
Delovanje vezja bi lahko razumeli z naslednjimi točkami:
- Ko je napajanje vklopljeno, začne pozitivni tok teči iz obeh polovic delovne tuljave proti odtokom mosfetov.
- Hkrati napajalna napetost doseže tudi vrata mosfetov, ki jih vklopijo.
- Ker pa nobeden od dveh MOSFET-ov ali katere koli elektronske naprave ne more imeti natančno podobnih prevodnih specifikacij, se oba MOSFET-a ne vklopijo skupaj, temveč se eden najprej vklopi.
- Predstavljajmo si, da se T1 najprej vklopi. Ko se to zgodi, zaradi močnega toka, ki teče skozi T1, njegova odtočna napetost ponavadi pade na nič, kar posledično sesa napetost vrat drugega mosfet-a T2 prek priložene Schottky diode.
- Tu se morda zdi, da se T1 lahko še naprej obnaša in uničuje.
- Vendar pa je to trenutek, ko krogotok rezervoarja L1C1 začne delovati in ima ključno vlogo. Nenadna prevodnost T1 povzroči, da se sinusni impulz zviša in sesuje na odtoku T2. Ko se sinusni impulz sesede, posuši napetost vrat T1 in jo izklopi. To povzroči dvig napetosti na odtoku T1, kar omogoča obnovitev napetosti vrat za T2. Zdaj je na vrsti T2 za vodenje, T2 zdaj vodi, kar sproži podobno vrsto ponovitve, ki se je zgodila za T1.
- Ta cikel se zdaj hitro nadaljuje, zaradi česar vezje niha pri resonančni frekvenci krogotoka LC. Resonanca se samodejno prilagodi na optimalno točko, odvisno od tega, kako dobro se ujemajo vrednosti LC.
Vendar je glavna slabost zasnove ta, da kot transformator uporablja sredinsko navito tuljavo, zaradi česar je navijanje nekoliko bolj zapleteno. Vendar pa sredinska pipa omogoča učinkovit potisni učinek preko tuljave skozi samo nekaj aktivnih naprav, kot so MOSFET-i.
Kot je razvidno, so na vrata / vir vsakega MOSFET-a priključene diode za hitro obnovitev ali visoke hitrosti.
Te diode opravljajo pomembno funkcijo praznjenja kapacitivnosti vrat ustreznih MOSFET-ov v njihovem neprevodnem stanju, s čimer naredijo preklop hitro in hitro.
Kako deluje ZVS
Kot smo že omenili, to vezje indukcijskega grelnika deluje z uporabo tehnologije ZVS.
ZVS pomeni preklapljanje ničelne napetosti, kar pomeni, da mosfets v stikalnem stikalu VKLOPI, ko imajo na svojih odtokih najmanjši ali količinski tok ali ničelni tok, smo se tega že naučili iz zgornje razlage.
To dejansko pomaga mosfetom, da se varno vklopijo, zato ta funkcija postane zelo koristna za naprave.
To lastnost bi lahko primerjali z ničelno prevodno prevodnostjo za triak v omrežnih tokokrogih z izmeničnim tokom.
Zaradi te lastnosti mosfet-ovi v samoresonančnih tokokrogih ZVS zahtevajo veliko manjše hladilnike in lahko delujejo tudi pri velikih obremenitvah do 1 kva.
Ker je frekvenca vezja po naravi resonančna, je neposredno odvisna od induktivnosti delovne tuljave L1 in kondenzatorja C1.
Frekvenco lahko izračunamo po naslednji formuli:
f = 1 / (2π * √ [ L * C] )
Kje f je frekvenca, izračunana v hercih
L je induktivnost glavne grelne tuljave L1, predstavljene v Henriesu
in C je kapacitivnost kondenzatorja C1 v Faradsu
MOSFET-ji
Lahko uporabiš IRF540 kot MOSFET-i, ki so ocenjeni na dobrih 110 V, 33 amperov. Zanje bi lahko uporabili hladilnike, čeprav proizvedena toplota ni na nobeni zaskrbljujoči ravni, vendar jih je vseeno bolje ojačati na kovinah, ki absorbirajo toploto. Vendar se lahko uporabijo kateri koli drugi ustrezno ocenjeni N-kanali MOSFET-i, vendar za to ni posebnih omejitev.
Induktor ali induktorji, povezani z glavno grelno tuljavo (delovno tuljavo), so nekakšna dušilka, ki pomaga odpraviti morebiten vstop visokofrekvenčne vsebine v napajalnik in tudi omejiti tok na varne meje.
Vrednost te induktorja bi morala biti veliko višja v primerjavi z delovno tuljavo. 2mH je na splošno povsem dovolj za ta namen. Vendar mora biti zgrajen z uporabo visokokakovostnih žic, da se varno olajša visok obseg toka.
Tank krogotok
C1 in L1 tu predstavljata vezje rezervoarja za predvideno zaskočenje z visoko resonančno frekvenco. Tudi ti mošti so ocenjeni tako, da prenesejo velike jakosti toka in toplote.
Tu lahko vidimo vgradnjo metaliziranih PP kondenzatorjev 330nF / 400V.
1) Zmogljiv indukcijski grelec z Mazzillijevim konceptom gonilnika
Prva zasnova, opisana spodaj, je zelo učinkovit koncept indukcije ZVS, ki temelji na priljubljeni teoriji gonilnikov Mazilli.
Uporablja eno delovno tuljavo in dve omejevalni tuljavi. Konfiguracija preprečuje potrebo po sredinski pipi iz glavne delovne tuljave, s čimer je sistem izjemno učinkovit in hiter segrevanje bremena z velikanskimi dimenzijami. Ogrevalna tuljava segreva obremenitev s pomočjo celotnega vlečnega mostu
Modul je dejansko na voljo na spletu in ga je mogoče enostavno kupiti po zelo ugodnih stroških.
Shemo vezja za to zasnovo si lahko ogledate spodaj:
Izvirni diagram je prikazan na naslednji sliki:
Načelo dela je enaka tehnologija ZVS z uporabo dveh močnostnih MOSFET-jev. Napajalni vhod je lahko med 5V in 12V in tok od 5 do 20 amperov, odvisno od uporabljene obremenitve.
Izhodna moč
Izhodna moč zgornje zasnove je lahko do 1200 vatov, ko je vhodna napetost povišana na 48V, tok pa do 25 amperov.
Na tej ravni je toplota, ki nastaja iz delovne tuljave, lahko dovolj visoka, da v eni minuti stopi 1 cm debel vijak.
Dimenzije delovne tuljave
Video predstavitev
https://youtu.be/WvV0m8iA6bM2) Indukcijski grelec s pomočjo sredinske delovne tuljave
Ta drugi koncept je tudi indukcijski grelnik ZVS, vendar uporablja delovno tuljavo za delovno tuljavo, ki je lahko nekoliko manj učinkovita v primerjavi s prejšnjo zasnovo. L1, ki je najpomembnejši element celotnega vezja. Zgrajena mora biti iz izredno debelih bakrenih žic, tako da med indukcijskimi operacijami vzdržuje visoke temperature.
Kondenzator, kot je opisano zgoraj, mora biti idealno povezan čim bližje sponkam L1. njegova je pomembna za vzdrževanje resonančne frekvence na določeni frekvenci 200 kHz.
Specifikacije primarne delovne tuljave
Za indukcijsko grelno tuljavo L1 je mogoče veliko 1 mm bakrene žice naviti vzporedno ali bifilarno, da učinkoviteje odvaja tok, kar povzroči nižjo proizvodnjo toplote v tuljavi.
Tudi po tem je tuljava lahko izpostavljena ekstremnim vročinam in se zaradi nje lahko deformira, zato se lahko preizkusi alternativni način navijanja.
Pri tej metodi ga navijamo v obliki dveh ločenih tuljav, združenih na sredini za pridobitev zahtevane sredinske pipe.
Pri tej metodi se lahko poskusi z manjšimi zavoji, da se zmanjša impedanca tuljave in nato poveča njegova trenutna sposobnost upravljanja.
Nasprotno se lahko kapacitivnost za to ureditev poveča, da se sorazmerna frekvenca potegne navzdol.
Kondenzatorji rezervoarja:
V celoti lahko 330nF x 6 uporabimo za približno pridobivanje neto kapacitete 2uF.
Kako pritrditi kondenzator na indukcijsko delovno tuljavo
Naslednja slika prikazuje natančen način pritrditve kondenzatorjev vzporedno s končnimi zaključki bakrene tuljave, po možnosti skozi dobro dimenzioniran PCB.
Seznam delov zgornjega kroga indukcijskega grelnika ali indukcijskega kroga grelne plošče
- R1, R2 = 330 ohmov 1/2 vata
- D1, D2 = FR107 ali BA159
- T1, T2 = IRF540
- C1 = 10.000uF / 25V
- C2 = 2uF / 400V, narejen s paralelnim pritrditvijo spodnjih 6nos 330nF / 400V pokrovčkov
- D3 ---- D6 = 25 amp diode
- IC1 = 7812
- L1 = 2 mm medeninasta cev, navita kot je prikazano na naslednjih slikah, premer je lahko približno 30 mm (notranji premer tuljav)
- L2 = 2mH dušilka, narejena z navijanjem 2mm magnetne žice na katero koli primerno feritno palico
- TR1 = 0-15V / 20amperov
- NAPAJANJE: Uporabite regulirano napajalno enoto 15V 20 amp DC.
Uporaba tranzistorjev BC547 namesto visokohitrostnih diod
V zgornjem diagramu vezja indukcijskega grelnika lahko vidimo vrata MOSFET-jev, sestavljene iz hitrih obnovitvenih diod, ki jih je v nekaterih delih države težko dobiti.
Preprosta alternativa temu je lahko v obliki tranzistorjev BC547, ki so namesto diod priključeni, kot je prikazano na naslednji diagarmi.
Tranzistorji bi opravljali enako funkcijo kot diode, saj BC547 lahko deluje dobro pri frekvencah 1 MHz.
Še en preprost DIY dizajn
Naslednja shema prikazuje še eno preprosto zasnovo, podobno zgornji, ki jo je mogoče hitro izdelati doma za izvedbo osebnega indukcijskega ogrevalnega sistema.
Seznam delov
- R1, R4 = 1K 1/4 vata MFR 1%
- R2, R3 = 10K 1/4 vata MFR 1%
- D1, D2 = BA159 ali FR107
- Z1, Z2 = 12V, zener diode 1/2 vata
- Q1, Q2 = IRFZ44n MOSFET na hladilniku
- C1 = 0,33uF / 400V ali 3 št. 0,1uF / 400V vzporedno
- L1, L2, kot je prikazano na naslednjih slikah:
- L2 je rešen iz katerega koli starega računalniškega napajalnika ATX.
Kako je L2 zgrajen
Spreminjanje v posodo za kuhanje
Zgornji razdelki so nam pomagali, da smo se naučili preprostega kroga indukcijskega grelnika z uporabo vzmeti, kot je tuljava, vendar te tuljave ni mogoče uporabiti za kuhanje hrane in potrebuje nekaj resnih sprememb.
Naslednji odsek članka pojasnjuje, kako je mogoče zgornjo idejo spremeniti in uporabiti kot preprost majhen indukcijski krog grelnika posode ali indukcijski krog kadai.
Zasnova je nizkotehnološka, nizko porabljiva in morda ni enaka običajnim enotam. Krog je zahteval gospod Dipesh Gupta
Tehnične specifikacije
Gospod,
Prebral sem ur članek Enostavno vezje grelnika indukcijskega grelnika - krožnik kuhalne plošče in z velikim veseljem ugotovil, da obstajajo ljudje, ki so pripravljeni pomagati mladim, kot smo mi, da nekaj naredijo ....
Gospod, poskušam razumeti delovanje in poskušam razviti indukcijski kadai zase ... Gospod, prosim, pomagajte mi razumeti načrtovanje, saj sem tako dober v elektroniki
Želim razviti indukcijo za segrevanje kadaija dia 20 palca s frekvenco 10 kHz po zelo nizkih stroških !!!
Videl sem vaše diagrame in članek, vendar sem bil nekoliko zmeden
- 1. Uporabljeni transformator
- 2. Kako narediti L2
- 3. In vse druge spremembe v vezju za frekvenco 10 do 20 kHz s tokom 25 am
Prosim, pomagajte mi, gospod, čim prej .. Pomoč vam bo v celoti, če boste lahko zagotovili natančne podrobnosti o potrebnih komponentah .. Plzz In nazadnje ste omenili uporabo POWER SUPPLY: Uporabite regulirano napajalno enoto 15V 20 amp DC. Kje se uporablja ....
Hvala
Dipesh gupta
Dizajn
Predlagana zasnova indukcijskega vezja kadai, predstavljena tukaj, je samo za eksperimentalne namene in morda ne bo služila kot običajne enote. Uporablja se lahko za pripravo skodelice čaja ali hitro kuhanje omlete in nič več ni pričakovati.
Omenjeno vezje je bilo prvotno zasnovano za ogrevanje železnih palic, kot so predmeti, kot je glava vijaka. kovinski izvijač itd., vendar lahko z določeno spremembo isti krog uporabimo za ogrevanje kovinskih posod ali posod s konveksnim dnom, kot je 'kadai'.
Za izvedbo zgoraj navedenega prvotnega vezja ne bi bilo treba spreminjati, razen glavne delovne tuljave, ki jo bo treba nekoliko prilagoditi, da bo namesto vzmetne razporeditve oblikovala ravno spiralo.
Na primer, da lahko zasnovo pretvorimo v indukcijsko posodo, tako da podpira posode s konveksnim dnom, kot je kadai, je treba tuljavo izdelati v sferično-vijačno obliko, kot je prikazano na spodnji sliki:
Shema bi bila enaka, kot je pojasnjena v mojem zgornjem razdelku, ki je v bistvu zasnovana na Royerju, kot je prikazano tukaj:
Oblikovanje vijačne delovne tuljave
L1 je narejen z uporabo 5 do 6 zavojev 8 mm bakrene cevi v sferično-vijačno obliko, kot je prikazano zgoraj, da se na sredini prilega majhna jeklena posoda.
Tuljava je lahko stisnjena ravno v spiralno obliko, če je majhna jeklena posoda uporabljena kot posoda za kuhanje, kot je prikazano spodaj:
Načrtovanje omejevalne tuljave
L2 lahko izdelamo tako, da 3 mm debelo super emajlirano bakreno žico navijemo čez debelo feritno palico, število zavojev je treba preizkusiti, dokler na njenih sponkah ne dosežemo vrednosti 2 mH.
TR1 je lahko 20V 30amp transformator ali SMPS napajalnik.
Dejansko vezje indukcijskega grelnika je po svoji zasnovi precej osnovno in ne potrebuje veliko razlag, nekaj stvari, za katere je treba poskrbeti, je naslednje:
Resonančni kondenzator mora biti razmeroma bližje glavni delovni tuljavi L1 in mora biti narejen tako, da vzporedno povežete približno 10nos 0,22uF / 400V. Kondenzatorji morajo biti strogo nepolarnega in metaliziranega poliestra.
Čeprav je zasnova morda videti povsem enostavna, bi lahko iskanje osrednje pipe v spiralno naviti izvedbi povzročilo preglavice, ker bi imela spiralna tuljava nesimetrično postavitev, zaradi česar bi bilo težko najti natančno osrednjo pipo za tokokrog.
To je mogoče storiti s poskusi in napakami ali z uporabo LC merilnika.
Napačno nameščena sredinska pipa lahko prisili vezje k neobičajnemu delovanju ali povzroči neenakomerno segrevanje mosfetov, ali pa celotno vezje v najslabših razmerah lahko preprosto niha.
Referenca: Wikipedija
Prejšnja: Preprosto vezje TV oddajnika Naprej: vezje ojačevalnika razreda D z uporabo IC 555
