V članku je razložena navodila po korakih glede oblikovanja lastnega domačega osnovnega kroga indukcijskega grelnika, ki ga lahko uporabimo tudi kot indukcijsko ploščo.
Osnovni koncept indukcijskega grelnika
Morda ste v spletu naleteli na številne vezje za indukcijski grelec DIY, vendar se zdi, da nihče ni obravnaval ključne skrivnosti izvedbe popolne in uspešne zasnove indukcijskega grelnika. Preden poznamo to skrivnost, bi bilo pomembno poznati osnovni koncept indukcijskega grelnika.
Indukcijski grelec je pravzaprav izjemno 'neučinkovita' oblika električnega transformatorja in ta neučinkovitost postane njegova glavna prednostna lastnost.
Vemo, da mora biti jedro v električnem transformatorju združljivo z inducirano frekvenco in kadar obstaja nezdružljivost frekvence in materiala jedra v transformatorju, to povzroči proizvodnjo toplote.
V bistvu bo železni transformator potreboval nižji frekvenčni razpon okoli 50 do 100 Hz, in ko se ta frekvenca poveča, lahko jedro kaže sorazmerno težje segrevanje. To pomeni, da če bi frekvenco povečali na precej višjo raven, ki bi lahko bila večja od 100 kHz, bi to v jedru povzročilo ekstremno toploto.
Da, ravno to se zgodi pri sistemu indukcijskega grelnika, pri katerem kuhalna plošča deluje kot jedro in je zato sestavljena iz železovega materiala. In indukcijska tuljava je izpostavljena visoki frekvenci, kar skupaj povzroči nastanek sorazmerno intenzivne količine toplote na posodi. Ker je frekvenca optimizirana na znatno visoki ravni, zagotavlja največjo možno toploto na kovini.
Zdaj pa nadaljujmo in se naučimo pomembnih vidikov, ki so morda potrebni za oblikovanje uspešnega in tehnično pravilnega kroga indukcijskega grelnika. To bodo pojasnili naslednji podatki:
Kaj boste potrebovali
Dve osnovni stvari, potrebni za izdelavo indukcijske posode, sta:
1) Bifilarna tuljava.
2) Vezje generatorja z nastavljivo frekvenco
Na tej spletni strani sem že razpravljal o nekaj vezjih indukcijskega grelnika, ki jih lahko preberete spodaj:
Krog solarnega indukcijskega grelnika
Krog indukcijskega grelnika z uporabo IGBT
Preprosto indukcijsko vezje grelnika - krožni štedilnik
Majhni indukcijski grelec za šolski projekt
Vsem zgornjim povezavam sta skupni zgoraj navedeni dve stvari, to je, da imajo delovno tuljavo in stopnjo pogonskega oscilatorja.
Oblikovanje delovne tuljave
Za zasnovo indukcijske posode naj bi bila delovna tuljava ravna, zato mora biti dvofilarna s svojo konfiguracijo, kot je prikazano spodaj:
Zgoraj prikazano obliko dvofilarne tuljave je mogoče učinkovito uporabiti za izdelavo vaše domače indukcijske posode.
Za optimalen odziv in nizko proizvodnjo toplote v tuljavi poskrbite, da je žica bifilarne tuljave namesto ene same trdne žice narejena iz številnih tankih bakrenih žic.
Tako ta postane delovna tuljava posode, zdaj pa je treba konce te tuljave preprosto integrirati z ustreznim kondenzatorjem in združljivim omrežjem frekvenčnih gonilnikov, kot je prikazano na naslednji sliki:
Oblikovanje resonančnega gonilnega kroga serije H-Bridge
Do zdaj bi vas morale informacije razsvetliti glede nastavitve preproste indukcijske posode ali zasnove indukcijske kuhalne plošče, vendar je najbolj kritičen del zasnove, kako odmevati mrežo kondenzatorskih tuljav (krogotok rezervoarja) v najbolj optimalno območje, tako da vezje deluje na najučinkovitejši ravni.
Če želite, da vezje tuljave / kondenzatorskega rezervoarja (LC vezje) deluje na njihovi resonančni ravni, morata biti induktivnost tuljave in kapacitivnost kondenzatorja popolnoma usklajeni.
To se lahko zgodi le, če sta reaktanca obeh primerkov enaka, to je reaktanca tuljave (induktorja) in kondenzatorja približno enaka.
Ko je to popravljeno, lahko pričakujete, da bo krog rezervoarja deloval na svoji naravni frekvenci in da bo LC mreža dosegla resonančno točko. Temu rečemo popolnoma nastavljeno LC vezje.
S tem so zaključeni osnovni postopki načrtovanja indukcijskega grelnika
Morda se sprašujete, kaj je resonanca LC vezja. ?? In kako lahko to hitro izračunamo za dokončanje določene zasnove indukcijskega grelnika? O tem bomo izčrpno razpravljali v naslednjih poglavjih.
Zgornji odstavki so razložili temeljne skrivnosti razvoja poceni, a učinkovite indukcijske kuhalne plošče doma, v naslednjih opisih bomo videli, kako je to mogoče izvesti s posebnimi izračuni njenih ključnih parametrov, kot so resonanca uglašenega LC kroga in pravilna dimenzija tuljava žice za zagotavljanje optimalne tokovne zmogljivosti.
Kaj je resonanca v vezju LC indukcijskega grelnika
Ko se kondenzator znotraj nastavljenega LC vezja na trenutek napolni, poskuša kondenzator izprazniti in zbiti nakopičeni naboj preko tuljave, tuljava sprejme naboj in shrani naboj v obliki magnetnega polja. Toda takoj, ko se kondenzator med postopkom izprazni, tuljava razvije skoraj enakovredno količino naboja v obliki magnetnega polja in zdaj poskuša to potisniti nazaj v kondenzator, čeprav z nasprotno polarnostjo.
Vljudnost slike:
Kondenzator je spet prisiljen napolniti, vendar tokrat v nasprotni smeri in takoj, ko se popolnoma napolni, se spet poskuša izprazniti preko tuljave, kar ima za posledico izmenjavo naboja naprej in nazaj v obliki nihajni tok v omrežju LC.
Frekvenca tega nihajočega toka postane resonančna frekvenca uglašenega LC vezja.
Vendar zaradi lastnih izgub sčasoma nihanja sčasoma izginejo in frekvenca se po vsakem naboju konča.
Če pa se frekvenca lahko vzdržuje prek zunanjega frekvenčnega vhoda, nastavljenega na enako resonančno raven, potem bi to lahko zagotovilo trajni resonančni učinek, ki se inducira skozi LC vezje.
Pri resonančni frekvenci lahko pričakujemo, da bo amplituda napetosti, ki niha skozi LC vezje, na najvišji ravni, kar ima za posledico najučinkovitejšo indukcijo.
Zato lahko sklepamo, da moramo za izvedbo popolne resonance znotraj LC omrežja za zasnovo indukcijskega grelnika zagotoviti naslednje ključne parametre:
1) Uglašeno LC vezje
2) In ujemajoča se frekvenca za vzdrževanje resonance LC vezja.
To lahko izračunamo po naslednji preprosti formuli:
F = 1 ÷ 2π x √LC
kjer je L v Henryju in C v Faradu
Če ne želite iti skozi težave pri izračunu resonance rezervoarja LC tuljave s pomočjo formule, je veliko preprostejša možnost uporaba naslednje programske opreme:
LC kalkulator resonančne frekvence
Lahko pa tudi to zgradite Mrežni merilnik za prepoznavanje in nastavitev resonančne frekvence.
Ko je prepoznana resonančna frekvenca, je čas, da s to resonančno frekvenco nastavite polno mostno IC s primerno izbiro časovnih komponent Rt in Ct. To lahko storijo nekateri poskusi in napake s praktičnimi meritvami ali z naslednjo formulo:
Za izračun vrednosti Rt / Ct lahko uporabimo naslednjo formulo:
f = 1 / 1.453 x Rt x Ct, kjer je Rt v ohmih in Ct v Faradih.
Uporaba serijske resonance
Koncept indukcijskega grelnika, obravnavan v tej objavi, uporablja serijsko resonančno vezje.
Ko uporabimo serijsko resonančno LC vezje, imamo induktor (L) in kondenzator (C), ki sta povezana zaporedno, kot je prikazano na naslednjem diagramu.
Skupna napetost V uporabljena v seriji LC bo vsota napetosti na induktorju L in napetosti na kondenzatorju C. Tok, ki teče skozi sistem, bo enak toku, ki teče skozi komponente L in C.
V = VL + VC
I = IL = IC
Frekvenca uporabljene napetosti vpliva na reaktancije induktorja in kondenzatorja. Ko se frekvenca povečuje z minimalne na višjo vrednost, se bo induktivna reaktanca XL induktorja sorazmerno povečala, XC, ki je kapacitivna reaktanca, pa se bo zmanjšala.
Medtem ko se frekvenca povečuje, bo prišlo do določenega primera ali praga, ko bosta velikosti induktivne reaktancije in kapacitivne reaktance enake. Ta primer bo resonančna točka serije LC, frekvenco pa lahko nastavimo kot resonančno frekvenco.
Zato bo v serijskem resonančnem vezju resonanca nastopila, ko
XL = XC
ali, ωL = 1 / ωC
kjer je ω = kotna frekvenca.
Ocenjevanje vrednosti ω nam daje:
ω = ωo = 1 / √ LC, ki je definirana kot resonančna kotna frekvenca.
Če to nadomestimo v prejšnji enačbi in pretvorimo kotno frekvenco (v radianih na sekundo) v frekvenco (Hz), končno dobimo:
fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC
fo = 1 / 2π√ LC
Izračun velikosti žice za delovno tuljavo indukcijskega grelnika
Ko ste izračunali optimizirani vrednosti L in C za krogotok rezervoarja indukcijskega grelnika in ocenili natančno združljivo frekvenco za gonilni krog, je čas, da izračunate in popravite trenutno nosilnost delovne tuljave in kondenzatorja.
Ker je tok, ki je vključen v zasnovo indukcijskega grelnika, lahko bistveno velik, tega parametra ni mogoče prezreti in ga je treba pravilno dodeliti vezju LC.
Uporaba formul za izračun velikosti žic za indukcijsko velikost žice je morda nekoliko težko, zlasti za novince, in ravno zato je na tem spletnem mestu omogočena posebna programska oprema za isto, ki jo lahko uporabi vsak zainteresiran hobi dimenzionirajte pravo velikost žice za vaše indukcijsko kuhališče.
Prejšnji: Kako pošiljati in prejemati SMS s pomočjo modema GSM Naprej: GSM požarni SMS opozorilo
