2 מעגלי חימום אינדוקציה פשוטים - כיריים

בפוסט זה אנו לומדים 2 מעגלי חימום אינדוקציה קלים לבנייה העובדים עם עקרונות אינדוקציה מגנטית בתדירות גבוהה ליצירת גודל חום משמעותי ברדיוס מוגדר קטן.

מעגלי כיריים האינדוקציה הנדונים הם פשוטים באמת ומשתמשים בכמה רכיבים רגילים פעילים ופסיביים לצורך הפעולות הנדרשות.

עדכון: כדאי גם ללמוד כיצד לעצב כיריים מחוממות אינדוקציה בהתאמה אישית:
תכנון מעגל דוד אינדוקציה - הדרכה

עקרון עבודה של תנור אינדוקציה

תנור אינדוקציה הוא מכשיר המשתמש בשדה מגנטי בתדר גבוה כדי לחמם עומס ברזל או כל מתכת פרומגנטית באמצעות זרם אדי.

בתהליך זה אלקטרונים בתוך הברזל אינם מסוגלים לנוע במהירות כמו התדר, וזה מוליד זרם הפוך במתכת המכונה זרם אדי. התפתחות זו של זרם מערבולת גבוה גורמת בסופו של דבר להתחמם בברזל.

החום הנוצר פרופורציונלי ל- נוֹכְחִי^שתיים איקס הִתנַגְדוּת של המתכת. מכיוון שמתכת העומס אמורה להיות מורכבת מברזל, אנו רואים את ההתנגדות R עבור ברזל המתכת.

חום = אני^שתייםx R (ברזל)

עמידות הברזל היא: 97 nΩ · m

החום הנ'ל הוא גם פרופורציונלי ישירות לתדר המושרה ולכן לא משתמשים בשנאי חותמת ברזל רגילים ביישומי מיתוג בתדרים גבוהים, אלא חומרי פריט משמשים ליבות.

אולם כאן החיסרון הנ'ל מנוצל לרכישת חום מאינדוקציה מגנטית בתדירות גבוהה.

בהתייחס למעגלי תנור האינדוקציה המוצעים להלן, אנו מוצאים את הרעיון המשתמש בטכנולוגיית מיתוג מתח ZVS או אפס להפעלה נדרשת של ה- MOSFET.

הטכנולוגיה מבטיחה חימום מינימלי של המכשירים מה שהופך את הפעולה ליעילה ואפקטיבית מאוד.

נוסף על כך, המעגל המהווה תהודה עצמית מטבעו מקבל באופן אוטומטי סטים בתדר התהודה של הסליל והקבל המחוברים זהים למדי למעגל טנקים.

שימוש במתנד רויר

המעגל משתמש ביסודו במתנד רויר המסומן בפשטות ועקרון הפעלה מהדהד.

ניתן להבין את תפקוד המעגל בנקודות הבאות:

1. כאשר ההפעלה מופעלת, זרם חיובי מתחיל לזרום משני חצאי סליל העבודה לעבר ניקוז המוספטים.
2. באותה מידה מתח האספקה ​​מגיע גם לשערי המוספטים ומפעילים אותם.
3. אולם בשל העובדה כי אין שני מוספטים או מכשירים אלקטרוניים כלשהם שיכולים להיות בעלי מפרט התנהלות דומה זה לזה, שני המוספים אינם נדלקים יחד, אלא אחד מהם נדלק תחילה.
4. בואו נדמיין ש- T1 מופעל קודם. כאשר זה קורה, בגלל זרם כבד שזורם דרך T1, מתח הניקוז שלו נוטה לרדת לאפס, אשר בתורו מוצץ את מתח השער של ה- Mosfet T2 האחר דרך דיודת השוטקי המצורפת.
5. כאן, נראה כי T1 עשוי להמשיך להתנהל ולהרוס את עצמו.
6. עם זאת, זה הרגע שבו מעגל הטנקים L1C1 נכנס לפעולה וממלא תפקיד מכריע. ההולכה הפתאומית של T1 גורמת לדופק סינוס לנקוט ולהתמוטט בניקוז T2. כאשר דופק הסינוס קורס, הוא מתייבש במתח השער של T1 ומכבה אותו. התוצאה היא עליית מתח בניקוז T1, המאפשר להחזיר מתח שער עבור T2. כעת, תורו של T2 להתנהל, T2 מתנהל כעת, מה שמפעיל סוג דומה של חזרה שהתרחשה עבור T1.
7. מחזור זה ממשיך כעת במהירות וגורם למעגל להתנודד בתדר התהודה של מעגל הטנק LC. התהודה מסתגלת באופן אוטומטי לנקודה אופטימלית בהתאם למידת התאמת ערכי ה- LC.

עם זאת החיסרון העיקרי של העיצוב הוא בכך שהוא משתמש בסליל טפח מרכזי כשנאי, מה שהופך את היישום המפותל למעט מסובך יותר. עם זאת הברז המרכזי מאפשר אפקט משיכה דחוף יעיל מעל הסליל דרך רק כמה מכשירים פעילים כגון מוספטים.

כפי שניתן לראות, ישנן התאוששות מהירה או דיודות מיתוג במהירות גבוהה המחוברות מעבר לשער / מקור של כל מוספט.

דיודות אלה ממלאות את הפונקציה החשובה של פריקת קיבולת השער של המוספטים בהתאמה במצבים שאינם מוליכים ובכך הופכות את פעולת ההחלפה למהירה ומהירה.

איך עובד ZVS

כפי שדנו קודם, מעגל תנור אינדוקציה זה עובד בטכנולוגיית ZVS.

ZVS מייצג מיתוג מתח אפס, כלומר, המוספטים במעגל מופעלים כאשר יש להם מינימום או כמות זרם או אפס זרם בניקוזיהם, כבר למדנו זאת מההסבר לעיל.

זה למעשה עוזר למוספטים להדליק בצורה בטוחה וכך תכונה זו הופכת ליתרון מאוד עבור המכשירים.

ניתן להשוות בין מאפיין זה להולכת מעבר אפס לטריאקים במעגלי זרם חילופין.

עקב מאפיין זה, המסגרים במעגלי תהודה עצמית של ZVS כגון זה דורשים כיורי קירור קטנים בהרבה ויכולים לעבוד גם עם עומסים אדירים עד 1 kva.

בהיותו מהדהד מטבעו, תדירות המעגל תלויה ישירות בהשראות של סליל העבודה L1 והקבל C1.

ניתן לחשב את התדירות באמצעות הנוסחה הבאה:

f = 1 / (2π * √ [ ל * C] )

איפה f הוא התדר המחושב בהרץ
L הוא ההשראה של סליל החימום הראשי L1, המוצג בהנריס
ו- C הוא הקיבול של הקבל C1 בפאראדס

ה- MOSFETs

אתה יכול להשתמש IRF540 כמו mosfets אשר מדורגות על 110V טוב, 33amps. ניתן להשתמש בכלי קירור עבורם, למרות שהחום שנוצר אינו ברמה מדאיגה, ובכל זאת עדיף לחזק אותם על מתכות סופגות חום. עם זאת ניתן להשתמש בכל MOSFET של ערוץ N בעל דירוג מתאים אחר, אין מגבלות ספציפיות לכך.

המשרן או המשרנים הקשורים לסליל המחמם הראשי (סליל עבודה) הוא סוג של חנק המסייע בביטול כל כניסה אפשרית של תכולת התדר הגבוה לספק החשמל וגם להגבלת הזרם לגבולות הבטוחים.

הערך של המשרן הזה צריך להיות הרבה יותר גבוה בהשוואה לסליל העבודה. בדרך כלל די 2mH מספיק למטרה. עם זאת יש לבנות אותו באמצעות חוטי מד גבוהים כדי להקל על טווח זרם גבוה דרכו בבטחה.

מעגל הטנקים

C1 ו- L1 מהווים כאן את מעגל הטנק עבור תפס התדרים המהודר המיועד. שוב גם המוסטים האלה מדורגים לעמוד בעוצמות זרם וחום גבוהות.

כאן אנו יכולים לראות שילוב של קבלים PP מתכתיים 330nF / 400V.

1) תנור אינדוקציה רב עוצמה באמצעות קונספט נהג Mazzilli

התכנון הראשון שמוסבר להלן הוא תפיסת אינדוקציה יעילה ביותר של ZVS המבוססת על תאוריית הנהגים הפופולרית של Mazilli.

הוא משתמש בסליל עבודה יחיד ובשני סלילי מגביל זרם. התצורה מונעת את הצורך בברז מרכזי מסליל העבודה הראשי ובכך הופכת את המערכת לחימום יעיל ומהיר ביותר של עומס בעל ממדים אדירים. סליל החימום מחמם את העומס באמצעות פעולת משיכת דחיפה מלאה בגשר

המודול זמין למעשה באופן מקוון וניתן לרכוש אותו בקלות בעלות סבירה ביותר.

את תרשים המעגל לתכנון זה ניתן לראות להלן:

ניתן לראות את התרשים המקורי בתמונה הבאה:

עקרון העבודה הוא אותה טכנולוגיית ZVS, המשתמשת בשני MOSFET בעלי הספק גבוה. קלט האספקה ​​יכול להיות בין 5 וולט ל 12 וולט, והזרם בין 5 אמפר ל -20 אמפר תלוי בעומס המשמש.

תפוקת חשמל

תפוקת החשמל מהעיצוב הנ'ל יכולה להיות גבוהה ככל 1200 וואט, כאשר מתח הכניסה מוגבר עד 48 וולט, והזרם עד 25 אמפר.

ברמה זו החום שנוצר מסליל העבודה יכול להיות גבוה מספיק כדי להמיס בורג בעובי 1 ס'מ בתוך דקה.

מידות סליל עבודה

הדגמת וידאו

2) תנור אינדוקציה באמצעות סליל עבודה במרכז הברז

הרעיון השני הזה הוא גם תנור אינדוקציה של ZVS, אך משתמש בביגוד מרכזי לסליל העבודה, שעשוי להיות מעט פחות יעיל בהשוואה לעיצוב הקודם. ה- L1, שהוא האלמנט החשוב ביותר במעגל כולו. עליו לבנות באמצעות חוטי נחושת עבים במיוחד, כך שהוא יקיים את הטמפרטורות הגבוהות במהלך פעולות האינדוקציה.

הקבל כפי שפורט לעיל חייב להיות מחובר באופן אידיאלי קרוב ככל האפשר למסופי L1. שלו חשוב לקיום תדר התהודה בתדר 200kHz שצוין.

מפרט סלילי עבודה ראשוני

עבור סליל תנור אינדוקציה L1, חוט נחושת 1 מ'מ רבים עשוי להיפצע במקביל או באופן דו-כיווני על מנת להפיץ את הזרם בצורה יעילה יותר ולגרום לייצור חום נמוך יותר בסליל.

גם אחרי זה הסליל יכול להיות נתון לחימום קיצוני, ועלול להתעוות בשל כך ולכן ניתן לנסות שיטה אלטרנטיבית להתפתל.

בשיטה זו אנו מתפתלים בצורה של שני סלילים נפרדים המחוברים במרכז לרכישת הברז המרכזי הנדרש.

בשיטה זו ניתן לנסות סיבובים פחותים להפחתת עכבת הסליל ולהגדיל את יכולת הטיפול הנוכחית שלו.

לעומת זאת, הקיבול לסידור זה יכול להיות מוגבר על מנת להוריד את תדר התהודה באופן פרופורציונלי.

קבלים טנקים:

בסך הכל 330nF x 6 יכול לשמש לרכישת קיבול 2uF נטו בערך.

כיצד לחבר קבלים לסליל עבודת ההשראה

התמונה הבאה מציגה את השיטה המדויקת של חיבור הקבלים במקביל לטרמינלים הסופיים של סליל הנחושת, רצוי דרך PCB ממדי היטב.

רשימת חלקים למעגל תנור אינדוקציה או מעגל פלטה חמה אינדוקציה לעיל

• R1, R2 = 330 אוהם 1/2 וואט
• D1, D2 = FR107 או BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10,000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V שנעשה על ידי הצמדת המכסים המוצגים להלן 6nos 330nF / 400V במקביל

• D3 ---- D6 = 25 דיודות אמפר
• IC1 = 7812
• L1 = צינור פליז שנפצע 2 מ'מ כפי שמוצג בתמונות הבאות, הקוטר יכול להיות בכל מקום ליד 30 מ'מ (קוטר סלילי)
• L2 = חנק 2mH שנעשה על ידי סלילת חוט מגנט של 2 מ'מ על כל מוט פריט מתאים
• TR1 = 0-15V / 20 אמפר
• ספק כוח: השתמש בספק כוח מוסדר של 15 וולט 20 אמפר DC.

שימוש בטרנזיסטורים BC547 במקום דיודות במהירות גבוהה

בתרשים המעגל לתנור אינדוקציה לעיל אנו יכולים לראות את שערי ה- MOSFET המורכבים מדיודות התאוששות מהירות, אשר עשוי להיות קשה להשיג בחלקים מסוימים של המדינה.

חלופה פשוטה לכך עשויה להיות בצורה של טרנזיסטורים BC547 המחוברים במקום הדיודות, כפי שמוצג בתמונה הבאה.

הטרנזיסטורים יבצעו את אותה פונקציה כמו הדיודות שכן ה- BC547 יכול לפעול בסביבות תדרים של 1Mhz.

עוד עיצוב פשוט של DIY

התרשים הבא מציג עיצוב פשוט אחר, הדומה לאמור לעיל, אשר ניתן לבנות אותו במהירות לבית ליישום מערכת חימום אינדוקציה אישית.

רשימת חלקים

• R1, R4 = 1K 1/4 וואט MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 וואט MFR 1%
• D1, D2 = BA159 או FR107
• Z1, Z2 = 12V, דיודות זנר 1/2 וואט
• Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet על גוף הקירור
• C1 = 0.33uF / 400V או 3 nos 0.1uF / 400V במקביל
• L1, L2, כפי שמוצג בתמונות הבאות:
• L2 נחלץ מכל ספק כוח ישן של מחשב ATX.

כיצד בנוי L2

שינוי לכלי בישול

הסעיפים שלעיל עזרו לנו ללמוד מעגל חימום אינדוקציה פשוט באמצעות קפיץ כמו סליל, אולם לא ניתן להשתמש בסליל זה לבישול אוכל וזקוק לשינויים רציניים.

החלק הבא במאמר מסביר כיצד ניתן לשנות את הרעיון הנ'ל ולהשתמש בו כמו מעגל תנור כלי בישול אינדוקציה פשוט או מעגל קדאי אינדוקציה.

העיצוב הוא עיצוב נמוך טק, צריכת חשמל נמוכה, וייתכן שלא יהיה זהה ליחידות המקובלות. המעגל התבקש על ידי מר דיפש גופטה

מפרט טכני

אֲדוֹנִי,

קראתי את המאמר שלך מעגל חימום אינדוקציה פשוט - מעגל כיריים לפלטה חמה ושמחתי מאוד לגלות שיש אנשים מוכנים לעזור לצעירים כמונו לעשות משהו ....

אדוני אני מנסה להבין את העבודה ומנסה לפתח לעצמי קדאי אינדוקציה ... אדוני אנא עזור לי להבין את העיצוב כפי שאני לא כל כך טוב באלקטרוניקה

אני רוצה לפתח אינדוקציה לחימום קדאי של 20 אינץ 'dia בתדר 10khz בעלות נמוכה מאוד !!!

ראיתי את הדיאגרמות והמאמר שלך אבל הייתי קצת מבולבל לגבי

• 1. שנאי בשימוש
• 2. איך מכינים L2
• 3. וכל שינוי אחר במעגל בתדר של 10 עד 20 קילוהרץ עם זרם של 25 בבוקר

אנא עזור לי אדוני בהקדם האפשרי. זה יהיה עזרה מלאה אם ​​אתה יכול לספק את פרטי הרכיבים המדויקים הדרושים .. Plzz ולבסוף u ציינתי להשתמש באספקת חשמל: השתמש באספקת חשמל מוסדרת 15V 20 אמפר DC. איפה משתמשים בזה ....

תודה

Dipesh gupta

העיצוב

תכנון מעגל האינדוקציה המוצג כאן מוצג רק למטרה ניסיונית וייתכן שלא ישמש כמו היחידות המקובלות. ניתן להשתמש בה להכנת כוס תה או לבישול של חביתה במהירות ואין לצפות ליותר מכך.

המעגל המופנה תוכנן במקור לחימום מוט ברזל כמו חפצים כמו ראש בריח. מתכת מברג וכו ', אולם עם שינוי כלשהו ניתן להחיל את אותו מעגל לחימום מחבתות מתכת או כלים עם בסיס קמור כמו' קדאי '.

לצורך יישום האמור לעיל, המעגל המקורי לא יזדקק לשינוי כלשהו, ​​למעט סליל העבודה הראשי אשר יהיה צורך לצבוט מעט כדי ליצור ספירלה שטוחה במקום הסידור הקפיץ.

כדוגמה, כדי להמיר את העיצוב לכלי בישול אינדוקציה כך שהוא תומך בכלי עם תחתית קמורה כמו קדאי, יש לייצר את הסליל לצורה כדורית-סלילית כמפורט באיור להלן:

הסכימה תהיה זהה למוסבר בסקציה הנ'ל שלי, שהיא בעצם תכנון מבוסס Royer, כפי שמוצג כאן:

תכנון סליל העבודה הסלילי

L1 מיוצר באמצעות 5 עד 6 סיבובים של צינור נחושת 8 מ'מ לצורה כדורית-סלילית כפי שמוצג לעיל על מנת להכיל קערת פלדה קטנה באמצע.

הסליל יכול גם להיות דחוס שטוח לצורת ספירלה אם תבנית פלדה קטנה מיועדת לשמש כלי בישול כמוצג להלן:

תכנון סליל המגביל הנוכחי

L2 עשוי להיבנות על ידי סלילת חוט נחושת סופר אמייל בעובי 3 מ'מ מעל מוט פריט עבה, יש לנסות את מספר הסיבובים עד להשגת ערך 2mH על פני מסופיו.

TR1 יכול להיות שנאי 20 וולט או 30amp או ספק כוח SMPS.

מעגל תנור האינדוקציה בפועל הוא די בסיסי בעיצובו ואינו זקוק להסבר רב, הדברים המעטים שצריך לטפל בהם הם כדלקמן:

קבל התהודה חייב להיות קרוב יחסית לסליל העבודה הראשי L1 ועליו להיעשות על ידי חיבור סביב 10 ננו של 0.22uF / 400V במקביל. הקבלים חייבים להיות מסוג פוליאסטר לא קוטבי ומתכת לחלוטין.

למרות שהעיצוב עשוי להיראות די פשוט, מציאת הברז המרכזי בתוך העיצוב הפצוע הספירלי עלולה לגרום לכאב ראש מכיוון שלסליל הספירלה יהיה מתווה לא סימטרי המקשה על איתור הברז המרכזי המדויק למעגל.

זה יכול להיעשות על ידי ניסוי וטעייה כלשהי או על ידי שימוש במד LC.

ברז מרכזי הממוקם באופן שגוי עלול לאלץ את המעגל לתפקד בצורה לא תקינה או לייצר חימום לא שוויוני של המוספטים, או שהמעגל כולו עלול פשוט להיכשל בתנודה במצב הגרוע ביותר.

התייחסות: ויקיפדיה