Vezje indukcijskega grelnika z uporabo IGBT (preizkušeno)

V tej objavi izčrpno razpravljamo o tem, kako zgraditi vezje indukcijskega grelnika z močjo 1000 W z uporabo IGBT-jev, ki veljajo za najbolj vsestranske in najmočnejše stikalne naprave, celo boljše od mosfetov.

Načelo delovanja indukcijskega grelnika

Načelo, na katerem deluje indukcijsko ogrevanje, je zelo enostavno razumeti.

Visokofrekvenčno magnetno polje tvori tuljava, ki je prisotna v indukcijskem grelniku, zato se nad kovinskim (magnetnim) predmetom, ki je prisoten v sredini tuljave, inducirajo vrtinčni tokovi in ​​ga segrejejo.

Za kompenzacijo induktivne narave tuljave je vzporedno s tuljavo postavljena resonančna sposobnost.

Resonančna frekvenca je frekvenca, pri kateri je treba voditi resonančno vezje (znano tudi kot tuljava-kondenzator).

Tok, ki teče skozi tuljavo, je vedno veliko večji od vzbujalnega toka. Vezje IR2153 se uporablja za delovanje vezja kot 'dvojnega pol mosta' skupaj s štirimi nadzorovanimi IGBT STGW30NC60W.

Dvojni polovični most odda enako količino moči kot celotni most, vendar je gonilnik vrat v primeru prvega enostavnejši.

IGBT STGW30NC60W

Uporaba antiparalelnih diod

Velike dvojne diode STTH200L06TV1 (2x 120A) se uporabljajo v obliki vzporednih diod. Tudi če bodo za to dovolj manjše diode velikosti 30A.

Če uporabljate vgrajene diode IGBT, kot je STGW30NC60WD, potem ne boste morali uporabljati manjših ali velikih dvojnih diod. Za nastavitev delovne frekvence v resonanco se uporablja potenciometer.

Eden najboljših kazalnikov resonance je največja svetlost LED. Zagotovo lahko zgradite gonilnike, ki so bolj dovršeni glede na vaše potrebe.

Uporabite lahko tudi samodejno nastavitev, ki je ena najboljših stvari, kar je običajno pri profesionalnih grelnikih, vendar obstaja ena pomanjkljivost, da se v tem postopku izgubi preprostost vezja.

Lahko nadzirate frekvenco, ki pade v območju od približno 110 do 210 kHz. Za zagotovitev 14-15V pomožne napetosti, ki je potrebna v krmilnem vezju, se uporablja majhen adapter, ki je lahko transformatorja ali smps.

Izolacijski transformator

Izolacijski transformator in ustrezna dušilka L1 sta električna oprema, ki se uporablja za priključitev izhoda na delovni krog.

Obe induktorji sta prisotni v zasnovi zračnega jedra.

Na eni strani je dušilka sestavljena iz 4 zavojev s premerom 23 cm, po drugi strani pa je izolacijski transformator sestavljena iz 12 zavojev s premerom 14 cm in ti zavoji so sestavljeni iz dvožičnega kabla (kot je prikazano na spodnji sliki) .

Tudi ko izhodna moč doseže obseg 1600 W, boste ugotovili, da je še veliko možnosti za izboljšave.

Delovna tuljava predlaganega indukcijskega grelnika IGBT je sestavljena iz žice s premerom 3,3 mm.

Uporaba bakra za tuljavo

Bakrena žica je primernejša za izdelavo delovne tuljave, saj jo je mogoče enostavno in učinkovito priključiti na vodno hlajenje.

Tuljava je sestavljena iz šestih zavojev, skupaj z dimenzijami 23 mm višine in 24 mm premera. Tuljava se lahko segreje, če je izpostavljena daljšemu delovanju.

Resonančni kondenzator je sestavljen iz 23 majhnih kondenzatorjev s skupno zmogljivostjo 2u3. Kondenzatorje 100nF lahko uporabite tudi v izvedbah, kot sta razred X2 in polipropilen MKP 275V.

V ta namen jih lahko uporabite tudi, kadar v bistvu niso namenjeni ali izdelani za take namene.

Frekvenca resonanca je 160 kHz. EMI filter je vedno priporočljivo uporabljati. Za nadomestitev variac lahko uporabimo mehak zagon.

Vedno vam toplo priporočam, da pri prvem vklopu uporabite omejevalnik, ki je zaporedno priključen na električno omrežje, kot so halogenske žarnice in grelci približno 1 kW.

Opozorilo: Indukcijski ogrevalni krog, ki se uporablja, je priključen na električno omrežje in vsebuje visoko napetost in je lahko smrtonosen.

Da bi se izognili kakršni koli nesreči zaradi tega, uporabite potenciometer s plastično gredjo. Visokofrekvenčna elektromagnetna polja so vedno škodljiva in lahko škodljivo vplivajo na pomnilniške medije in elektronske naprave.

Vezje povzroča znatno stopnjo elektromagnetnih motenj, kar lahko povzroči električni udar, požar ali opekline.

Vsaka naloga ali postopek, ki ga izvedete, je na lastno odgovornost in odgovornost je na vas in ne bom odgovoren za kakršno koli škodo, ki nastane pri izvajanju tega postopka.

Shema vezja

220V enosmerni usmernik mosta izmeničnega do 220v enosmernega toka z varnostno svetilko

Dušilka L1

Zasnova dušilke L1, uporabljena v zgornjem vezju indukcijskega grelnika IGBT s polnim mostom, je razvidna iz spodnje slike:

To lahko naredite tako, da navijete 4 zavoje s premerom 23 cm s katerim koli debelim enojnim kablom.

Naslednja slika prikazuje dvojno navito zračno jedro izvedba izolacijskega transformatorja :

To lahko zgradite tako, da navijete 12 zavojev s premerom 14 cm s katerim koli debelim dvojnim žičnim kablom.

Delovna tuljava je lahko izdelana v skladu z naslednjimi navodili

Če je tuljava tesno navita, bo morda potrebnih le 5 obratov. Če uporabite šest obratov, poskusite tuljavo nekoliko raztegniti, da dosežete optimalno resonanco in učinkovitost.

NADGRADNJA

Dodajanje trenutne omejitve

Naslednji diagram kaže, kako lahko zgoraj razloženo zasnovo indukcijskega grelnika dodamo preprosto funkcijo omejevanja toka.

Podrobnosti o izvleku optične spojke TIL111

Tu upor blizu L1 (recimo mu Rx) postane trenutni zaznavni upor, ki razvije majhno napetost na sebi do želene točke, ko tok začne presegati varne meje.

Ta napetost na Rx se uporablja za sprožitev LED v pritrjenem optičnem spenjaču. Izhodni tranzistor znotraj opta se odzove na sprožitev LED in hitro izvede ozemljitev Ct, nožice št. 3 glavnega gonilnika IC IR2153.

IC se takoj izklopi in prepove nadaljni dvig toka. Ko se to zgodi, tok pade, kar posledično odpravi napetost na Rx in s tem izklopi opto LED. To stanje spremeni v prejšnje normalno stanje in IC začne znova nihati. Ta cikel se zdaj hitro ponavlja, zagotavlja konstantno porabo toka za obremenitev v vnaprej določenih varnih mejah.

Rx = 2 / trenutna meja

Povratne informacije enega od namenskih bralcev:

Spoštovani, uspešno sem izdelal most z indukcijskim grelnikom 1/2 s 4 IGBT-ji in želim vedeti, da bi morala biti predlagana svetilka grelnika z močjo 1000 vatov trajno priključena na vezje ali šele prvič preizkušena.

Slike rezultatov testa so priložene tukaj pod:

Čakam na vaš odgovor čim prej. Lep pozdrav - Manish.

Reševanje poizvedbe vezja

Dragi Manish,
Ali med delovanjem indukcijskega grelca vidite serijo na serijski svetilki?
Če je odgovor pritrdilen, ga verjetno ni mogoče odstraniti, če je svetilka v neosvetljenem stanju in popolnoma 'hladna' (občutite jo tako, da jo držite), jo lahko odstranite.
S spoštovanjem

Povratne informacije gospoda Saeeda Mahdavija

Dragi Swagatam:

Končno sem lahko po veliko več poskusih spet deloval. In video sem posnel z vročim vijakom.

Upam, da bi bilo koristno za tiste, ki jih zanimajo indukcijski grelci. Bi mi prosim povedali, kako povečati toploto, tako da sornik doseže tališče?

Napetost na omrežju je 194 voltov, tok, ki ga porabi vezje, je le 5 amperov, oblika valovanja na osciloskopu pa je precej sinusna.

V svojem prototipu sem RFC dušilki dodal nekaj obratov, da sem dobil več napetosti na delovni tuljavi in ​​porabil manj ojačevalnika.

IGBT-ji so v obratovalnem obdobju povsem normalno delovali brez veliko ogrevanja. Prosim, povejte mi, kaj naj storim, da dobim več in grem. Najlepša hvala

Saeed Mahdavi

Video posnetek: