כיצד לעצב מעגל חימום אינדוקציה

המאמר מסביר הדרכה שלב אחר שלב בנוגע לעיצוב מעגל חימום אינדוקציה בסיסי תוצרת בית, שיכול לשמש גם ככיריים אינדוקציה.

קונספט תנור אינדוקציה בסיסי

יתכן ונתקלתם במעגלי תנור אינדוקציה DIY רבים ברשת, אך נראה כי איש לא התייחס לסוד המכריע שמאחורי יישום עיצוב תנור אינדוקציה מושלם ומוצלח. לפני שתדעו את הסוד הזה יהיה חשוב להכיר את מושג העבודה הבסיסי של תנור אינדוקציה.

תנור אינדוקציה הוא למעשה צורה שנייה חשמלית 'לא יעילה' ביותר, וחוסר יעילות זה הופך לתכונה המועילה העיקרית שלו.

אנו יודעים שבשנאי חשמלי הליבה צריכה להיות תואמת לתדר המושרה, וכאשר יש חוסר תאימות בין תדר לחומר הליבה בשנאי, זה גורם לייצור חום.

ביסודו של דבר שנאי ליבת ברזל ידרוש טווח תדרים נמוך יותר סביב 50 עד 100 הרץ, וככל שתדר זה מוגבר הליבה עשויה להראות נטייה להתחמם באופן יחסי. זה מרמז שאם התדירות מוגברת לרמה גבוהה בהרבה עשויה להיות מעל 100 קילוהרץ תביא ליצירת חום קיצוני בתוך הליבה.

כן, זה בדיוק מה שקורה עם מערכת תנור אינדוקציה בה הכיריים פועלים כמו הליבה ולכן מורכבים מחומר ברזל. וסליל האינדוקציה נתון לתדירות גבוהה, יחד זה מביא ליצירת כמות חום אינטנסיבית באופן יחסי על הכלי. מכיוון שהתדר מותאם ברמה גבוהה משמעותית מבטיח חום מקסימאלי אפשרי על המתכת.

עכשיו בואו נמשיך ונלמד את ההיבטים החשובים שעשויים להידרש לתכנון מעגל חימום אינדוקציה מוצלח ונכון טכנית. הפרטים הבאים יסבירו זאת:

מה שאתה תצטרך

שני הדברים הבסיסיים החשופים הנדרשים לבניית כלי בישול אינדוקציה הם:

1) סליל דו-כיווני.

2) מעגל מחולל תדרים מתכוונן

כבר דנתי בכמה מעגלי חימום אינדוקציה באתר זה, אתה יכול לקרוא אותם להלן:

מעגל דוד אינדוקציה סולארי

מעגל תנור אינדוקציה באמצעות IGBT

מעגל חימום אינדוקציה פשוט - מעגל כיריים

מעגל חימום אינדוקציה קטן לפרויקט בית הספר

לכל הקישורים הנ'ל משותף שני הדברים הנ'ל, כלומר יש להם סליל עבודה ושלב מתנד נהג.

תכנון סליל העבודה

לעיצוב כלי בישול אינדוקציה, סליל העבודה אמור להיות שטוח באופיו, ולכן עליו להיות בעל סוג דו-כיווני עם תצורתו, כמוצג להלן:

ניתן ליישם את עיצוב הסליל הביפילרי המוצג לעיל בצורה יעילה להכנת כלי בישול אינדוקציה ביתיים.

לקבלת תגובה אופטימלית וייצור חום נמוך בתוך הסליל וודא שהחוט של הסליל הביפלרי מיוצר באמצעות קווצות נחושת דקות רבות במקום חוט מוצק יחיד.

לפיכך, זה הופך לסליל העבודה של כלי הבישול, ועכשיו פשוט צריך לשלב את קצות סליל זה בקבל תואם ורשת דרייבר תדרים תואמת, כפי שמוצג באיור הבא:

תכנון מעגל הנהגים המהדהד מסדרת H-Bridge

עד כה המידע היה צריך להאיר אותך בנוגע לאופן בו ניתן להגדיר כלי בישול אינדוקציה פשוטים או עיצוב כיריים אינדוקציה, אולם החלק הקריטי ביותר בתכנון הוא כיצד להדהד את רשת קבלים הסליל (מעגל הטנקים) לטווח האופטימלי ביותר כך המעגל עובד ברמה היעילה ביותר.

כדי לאפשר למעגל מיכל הסליל / קבלים (מעגל LC) לפעול ברמת התהודה שלהם, יש צורך להתאים באופן מושלם את השראות הסליל ואת הקיבול של הקבל.

זה יכול לקרות רק כאשר התגובה של שני המקבילים זהה, כלומר התגובה של הסליל (המשרן) כמו גם הקבל זהים בערך.

לאחר שתוקן זה ניתן לצפות שמעגל הטנק יפעל בתדר הטבעי שלו ורשת ה- LC תגיע לנקודת התהודה. זה נקרא מעגל LC מכוון לחלוטין.

זה מסכם את הליכי תכנון מעגל אינדוקציה בסיסי

ייתכן שאתה תוהה לגבי מה זה תהודה של מעגל LC. ?? וכיצד ניתן לחשב זאת במהירות להשלמת תנור אינדוקציה ספציפי ספציפי? נדון בכך באופן מקיף בסעיפים הבאים.

בפסקאות שלעיל הסבירו את הסודות הבסיסיים העומדים מאחורי פיתוח כיריים אינדוקציה בעלות נמוכה אך יעילה בבית, בתיאורים הבאים נראה כיצד ניתן ליישם זאת על ידי חישוב ספציפי של הפרמטרים המכריעים שלו, כגון התהודה של מעגל ה- LC המכוון שלו והמימד הנכון של חוט הסליל להבטחת יכולת טיפול שוטפת מיטבית.

מה זה תהודה במעגל LC אינדוקציה

כאשר הקבל בתוך מעגל LC מכוון נטען לרגע, הקבל מנסה לפרוק ולזרוק את המטען המצטבר מעל הסליל, הסליל מקבל את המטען ושומר את המטען בצורה של שדה מגנטי. אך ברגע שהקבל השתחרר בתהליך, הסליל מפתח כמות מטען כמעט שווה בצורת שדה מגנטי וכעת הוא מנסה להכריח זאת בחזרה בתוך הקבל, אם כי בקוטביות הפוכה.

תמונה באדיבות:

ויקיפדיה

הקבל שוב נאלץ להיטען אך הפעם בכיוון ההפוך, וברגע שהוא נטען במלואו, הוא שוב מנסה לרוקן את עצמו על פני הסליל, וזה גורם לחלוקת מטען הלוך ושוב בצורת זרם מתנדנד ברחבי רשת LC.

תדר הזרם המתנודד הזה הופך לתדר התהודה של מעגל LC מכוון.

עם זאת, עקב הפסדים גלומים התנודות הנ'ל בסופו של דבר מתות במהלך הזמן, והתדירות, המטען מסתיים בסופו של דבר לאחר זמן מה.

אבל אם מותר להחזיק את התדר באמצעות קלט תדרים חיצוני, המכוון באותה רמת תהודה, אז זה יכול להבטיח אפקט תהודה קבוע המושרה על פני מעגל LC.

בתדר תהודה אנו יכולים לצפות שמשרעת המתח המתנודדת על פני מעגל LC תהיה ברמה המקסימלית, וכתוצאה מכך האינדוקציה היעילה ביותר.

לכן אנו יכולים לרמוז שכדי להטמיע תהודה מושלמת בתוך רשת LC לתכנון תנור אינדוקציה עלינו להבטיח את הפרמטרים החשובים הבאים:

1) מעגל LC מכוון

2) ותדר תואם לשמירה על תהודה במעגל LC.

ניתן לחשב זאת באמצעות הנוסחה הפשוטה הבאה:

F = 1 ÷ 2π איקס √LC

איפה L נמצא בהנרי ו- C בפאראד

אם אתה לא רוצה לעבור את הטרדות של חישוב התהודה של מיכל LC הסליל באמצעות הנוסחה, אפשרות הרבה יותר פשוטה יכולה להיות שימוש בתוכנה הבאה:

מחשבון תדר תהודה LC

או שאתה יכול גם לבנות את זה מד טבילה רשת לזיהוי וקביעת תדר התהודה.

לאחר זיהוי תדר התהודה, הגיע הזמן להגדיר את IC הגשר המלא עם תדר התהודה הזה על ידי בחירה מתאימה של רכיבי התזמון Rt ו- Ct. זה יכול להיעשות על ידי ניסוי וטעייה באמצעות מדידות מעשיות, או באמצעות הנוסחה הבאה:

ניתן להשתמש בנוסחה הבאה לחישוב הערכים של Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct כאשר Rt נמצא באום ו- Ct בפאראדס.

שימוש בתהודה סדרתית

הרעיון של תנור אינדוקציה הנדון בפוסט זה משתמש במעגל תהודה סדרתי.

כאשר משתמשים במעגל LC המהדהד בסדרה, יש לנו משרן (L) וקבל (C) המחוברים בסדרה, כפי שמוצג בתרשים הבא.

המתח הכולל ו המופעל על פני הסדרה LC יהיה סכום המתח על פני המשרן L והמתח על פני הקבל C. הזרם הזורם במערכת יהיה שווה לזרם הזורם דרך רכיבי L ו- C.

V = VL + VC

אני = IL = IC

תדירות המתח המופעל משפיעה על תגובת המשרן והקבל. כאשר התדירות מוגברת מערך מינימלי לערך גבוה יותר, תגובתיות ההשראה XL של המשרן תגדל באופן יחסי, אך XC שהוא התגובה הקיבולית יקטן.

עם זאת, בעוד התדר מוגבר יהיה מקרה או סף מסוים כאשר גודל התגובה האינדוקטיבית והתגובה הקיבולית יהיו שווים בדיוק. מופע זה יהיה נקודת התהודה של הסדרה LC, וניתן להגדיר את התדר כתדר התהודה.

לכן, במעגל תהודה סדרתי, התהודה תתרחש כאשר

XL = XC

או, ωL = 1 / ωC

כאשר ω = תדר זוויתי.

הערכת הערך של ω נותנת לנו:

ω = ωo = 1 / √ LC, שמוגדר כתדר הזוויתי המהדהד.

החלפת זה במשוואה הקודמת וגם המרת תדר הזוויתי (ברדיאנים לשנייה) לתדר (הרץ), סוף סוף נקבל:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

חישוב גודל חוט עבור סליל עבודה אינדוקציה

לאחר שחישבתם את הערכים הממוטבים של L ו- C עבור מעגל המיכל של תנור האינדוקציה והערכתם את התדירות התואמת המדויקת עבור מעגל הנהג, הגיע הזמן לחשב ולתקן את יכולת הטיפול הנוכחית של סליל העבודה והקבל.

מכיוון שהזרם המעורב בתכנון חימום אינדוקציה יכול להיות גדול באופן משמעותי, לא ניתן להתעלם מפרמטר זה ויש להקצותו כראוי למעגל LC.

שימוש בנוסחאות לחישוב גדלי חוטים עבור גודל חוט אינדוקציה עשוי להיות מעט קשה במיוחד עבור המצטרפים החדשים, ובדיוק לכן הופעלה באתר זה תוכנה מיוחדת עבורו, שכל תחביב מעוניין יכול להשתמש בה כדי להשתמש בה. ממד את החוט בגודל הנכון למעגל כיריים האינדוקציה שלך.