2 enkle kretser for induksjonsvarmer - kokeplater

I dette innlegget lærer vi to enkle å bygge induksjonsvarmerkretser som fungerer med høyfrekvente magnetiske induksjonsprinsipper for å generere betydelig varme over en liten spesifisert radius.

De omtalte induksjonskoker-kretsene er virkelig enkle og bruker bare noen få aktive og passive vanlige komponenter for de nødvendige handlingene.

Oppdater: Det kan også være lurt å lære hvordan du designer din egen tilpassede koketopp for induksjonsvarmer:
Designing an Induction Heater Circuit - Tutorial

Induksjonsvarmerens arbeidsprinsipp

En induksjonsvarmer er en enhet som bruker et høyfrekvent magnetfelt for å varme opp en jernbelastning eller noe ferromagnetisk metall gjennom virvelstrøm.

I løpet av denne prosessen klarer ikke elektroner i jern å bevege seg like raskt som frekvensen, og dette gir opphav til en omvendt strøm i metallet som kalles virvelstrøm. Denne utviklingen av høy virvelstrøm får til slutt jernet til å varmes opp.

Den genererte varmen er proporsjonal med strøm^to x motstand av metallet. Siden lastmetallet skal være laget av jern, vurderer vi motstanden R for metalljernet.

Varme = jeg^tox R (jern)

Resistens av jern er: 97 nΩ · m

Ovennevnte varme er også direkte proporsjonal med den induserte frekvensen, og det er derfor vanlige jernstemplede transformatorer ikke brukes i høyfrekvente koblingsapplikasjoner, i stedet brukes ferrittmaterialer som kjerner.

Imidlertid utnyttes den ovennevnte ulempen for å skaffe varme fra høyfrekvent magnetisk induksjon.

Med henvisning til de foreslåtte induksjonsvarmerkretsene nedenfor, finner vi konseptet som bruker ZVS eller nullspenningsbryterteknologi for den nødvendige utløsningen av MOSFETene.

Teknologien sikrer minimum oppvarming av enhetene, noe som gjør driften veldig effektiv og effektiv.

Videre å legge til, blir kretsen som selvresonant av naturen automatisk sett ved resonansfrekvensen til den festede spolen og kondensatoren som er helt identisk med en tankkrets.

Bruke Royer Oscillator

Kretsen bruker i prinsippet en Royer-oscillator som er preget av enkelhet og selvresonant driftsprinsipp.

Kretsens funksjon kan forstås med følgende punkter:

1. Når strømmen slås PÅ, begynner den positive strømmen å strømme fra de to halvdelene av arbeidsspolen mot avløpene til myggene.
2. På samme måte når forsyningsspenningen også portene til mosfetene og slår dem PÅ.
3. På grunn av det faktum at ingen to mosfeter eller elektroniske enheter kan ha nøyaktig like ledende spesifikasjoner, slår ikke begge myggene seg sammen, men heller en av dem slås først på.
4. La oss forestille oss at T1 slås PÅ først. Når dette skjer, på grunn av tung strøm som strømmer gjennom T1, har avløpsspenningen en tendens til å synke til null, som igjen suger ut portspenningen til den andre mosfet T2 via den vedlagte schottky-dioden.
5. Her kan det se ut til at T1 kan fortsette å lede og ødelegge seg selv.
6. Dette er imidlertid øyeblikket når L1C1-tankkretsen kommer i aksjon og spiller en avgjørende rolle. Den plutselige ledningen av T1 får en sinuspuls til å spike og kollapse ved avløpet av T2. Når sinuspulsen kollapser, tørker den ned portspenningen til T1, og slår den av. Dette resulterer i en økning i spenningen ved avløpet av T1, som gjør at en gatespenning kan gjenopprettes for T2. Nå, det er T2s ledelse, T2 utfører nå, og utløser en lignende type repetisjon som skjedde for T1.
7. Denne syklusen fortsetter nå raskt og får kretsen til å svinge ved resonansfrekvensen til LC-tankkretsen. Resonansen justeres automatisk til et optimalt punkt, avhengig av hvor godt LC-verdiene samsvarer.

Imidlertid er den viktigste ulempen med designet at den benytter en senter-tappet spole som transformator, noe som gjør svingete implementering litt vanskeligere. Imidlertid tillater midtkranen en effektiv skyveeffekt over spolen gjennom bare et par aktive enheter som mosfets.

Som man kan se, er det rask gjenoppretting eller høyhastighets koblingsdioder koblet over porten / kilden til hver mosfet.

Disse diodene utfører den viktige funksjonen ved å tømme portkapasitansen til de respektive mosfeter under deres ikke-ledende tilstand, og derved gjøre koblingsoperasjonen kjapp og rask.

Hvordan ZVS fungerer

Som vi diskuterte tidligere, fungerer denne induksjonsvarmerkretsen ved hjelp av ZVS-teknologien.

ZVS står for nullspenningsbryter, noe som betyr at mosfetene i kretsbryteren PÅ når de har minimum eller mengde strøm eller null strøm ved avløp, vi har allerede lært dette fra forklaringen ovenfor.

Dette hjelper faktisk mosfetene til å slå seg PÅ trygt, og dermed blir denne funksjonen veldig fordelaktig for enhetene.

Denne funksjonen kan sammenlignes med nullovergangsledningen for triacer i AC-strømkretser.

På grunn av denne egenskapen krever mosfets i ZVS selvresonante kretser som dette mye mindre heatsinks og kan fungere selv med store belastninger opp til 1 kva.

Å være resonant av natur, er frekvensen til kretsen direkte avhengig av induktansen til arbeidsspolen L1 og kondensatoren C1.

Frekvensen kan beregnes med følgende formel:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Hvor f er frekvensen, beregnet i Hertz
L er induktansen til hovedvarmespiralen L1, presentert i Henries
og C er kapasitansen til kondensatoren C1 i Farads

MOSFETene

Du kan bruke IRF540 som mosfets som er vurdert til gode 110V, 33amps. Heatsinks kan brukes til dem, selv om den genererte varmen ikke er til noe bekymringsfullt nivå, men likevel er det bedre å styrke dem på varmeabsorberende metaller. Men alle andre MOSFET-er med N-kanal som er riktig vurdert, kan brukes, det er ingen spesifikke begrensninger for dette.

Induktoren eller induktorene som er tilknyttet hovedvarmerens spole (arbeidsspole) er en slags choke som hjelper til med å eliminere mulig innføring av høyfrekvent innhold i strømforsyningen og også for å begrense strømmen til sikre grenser.

Verdien på denne induktoren bør være mye høyere sammenlignet med arbeidsspolen. En 2mH er generelt ganske nok til formålet. Imidlertid må den bygges ved hjelp av høysporledninger for å muliggjøre et høyt strømområde gjennom det trygt.

Tankkretsen

C1 og L1 utgjør tankkretsen her for den tiltenkte høyresonansfrekvenslåsingen. Igjen må også disse klassifiseres for å tåle høy styrke og varme.

Her kan vi se inkorporeringen av en 330nF / 400V metalliserte PP-kondensatorer.

1) Kraftig induksjonsvarmer ved hjelp av et Mazzilli Driver-konsept

Den første designen som er forklart nedenfor, er et svært effektivt ZVS-induksjonskonsept basert på den populære Mazilli-driverteorien.

Den bruker en enkelt arbeidsspole og to strømbegrensningsspoler. Konfigurasjonen unngår behovet for en senterkran fra hovedarbeidsspolen, noe som gjør systemet ekstremt effektiv og rask oppvarming av last med formidable dimensjoner. Varmespiralen varmer opp lasten gjennom en full bro-trekk-handling

Modulen er faktisk tilgjengelig online og kan enkelt kjøpes til en veldig rimelig pris.

Kretsskjemaet for dette designet kan sees nedenfor:

Det opprinnelige diagrammet kan sees i følgende bilde:

Arbeidsprinsippet er den samme ZVS-teknologien, ved bruk av to MOSFET-er med høy effekt. Forsyningsinngangen kan være alt mellom 5V og 12V, og strøm fra 5 ampere til 20 ampere, avhengig av belastningen som brukes.

Effekt

Effekten fra ovennevnte design kan være så høy som 1200 watt når inngangsspenningen økes opp til 48V og strøm opp til 25 ampere.

På dette nivået kan varmen som genereres fra arbeidsspolen være høy nok til å smelte en 1 cm tykk bolt i løpet av et minutt.

Arbeidsspolens dimensjoner

Video Demo

2) Induksjonsvarmer ved hjelp av en senterkran arbeidsbatteri

Dette andre konseptet er også en ZVS-induksjonsvarmer, men bruker en senterforgrening for arbeidsspolen, som kan være litt mindre effektiv sammenlignet med forrige design. L1, som er det viktigste elementet i hele kretsen. Den må bygges med ekstremt tykke kobbertråder slik at den opprettholder de høye temperaturene under induksjonsoperasjonene.

Kondensatoren som diskutert ovenfor må være ideelt koblet så nær L1-terminalene som mulig. hans er viktig for å opprettholde resonansfrekvensen ved den spesifiserte 200 kHz frekvensen.

Spesifikasjoner for primær arbeidsspiral

For induksjonsvarmerespolen L1 kan mange 1 mm kobbertråd vikles parallelt eller på bifilær måte for å spre strøm mer effektivt og forårsake lavere varmegenerering i spolen.

Selv etter dette kan spolen bli utsatt for ekstreme oppvarminger og kan bli deformert på grunn av den. Derfor kan en alternativ måte å vikle den på prøve.

I denne metoden vikler vi den i form av to separate spoler sammenføyd i sentrum for å skaffe den nødvendige midtkranen.

I denne metoden kan mindre svinger forsøkes for å redusere impedansen til spolen og i sin tur øke dens nåværende håndteringsevne.

Kapasitansen for dette arrangementet kan i kontrast økes for å trekke ned resonansfrekvensen proporsjonalt.

Tank kondensatorer:

I alt 330nF x 6 kan brukes til å anskaffe en netto 2uF kapasitans omtrent.

Hvordan feste kondensator til induksjonsarbeidspolen

Følgende bilde viser den nøyaktige metoden for å feste kondensatorene parallelt med endeterminalene til kobberspiralen, fortrinnsvis gjennom et godt dimensjonert PCB.

Deleliste for ovennevnte induksjonsvarmer eller krets for induksjon

• R1, R2 = 330 ohm 1/2 watt
• D1, D2 = FR107 eller BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10.000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V laget ved å feste de nedenfor viste 6nos 330nF / 400V hettene parallelt

• D3 ---- D6 = 25 ampere dioder
• IC1 = 7812
• L1 = 2 mm messingrør viklet som vist i de følgende bildene, diameteren kan være hvor som helst i nærheten av 30 mm (indre diameter på spolene)
• L2 = 2mH choke laget av vikling av 2mm magnetledning på en hvilken som helst egnet ferrittstang
• TR1 = 0-15V / 20amps
• STRØMFORSYNING: Bruk regulert 15V 20 A DC strømforsyning.

Bruke BC547-transistorer i stedet for høyhastighetsdioder

I kretsdiagrammet for induksjonsvarmer ovenfor kan vi se MOSFETs-porter som består av hurtiggjenopprettingsdioder, noe som kan være vanskelig å oppnå i noen deler av landet.

Et enkelt alternativ til dette kan være i form av BC547-transistorer koblet i stedet for dioder som vist i følgende diagarm.

Transistorene vil utføre den samme funksjonen som diodene, siden BC547 kan fungere godt rundt 1 MHz frekvenser.

Nok et enkelt DIY design

Følgende skjema viser en annen enkel design, som ligner på ovenstående, som kan konstrueres raskt hjemme for å implementere et personlig induksjonsvarmesystem.

Deleliste

• R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
• D1, D2 = BA159 eller FR107
• Z1, Z2 = 12V, 1/2 watt zenerdioder
• Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet på kjøleribben
• C1 = 0.33uF / 400V eller 3 nos 0.1uF / 400V parallelt
• L1, L2, som vist på følgende bilder:
• L2 blir berget fra hvilken som helst gammel ATX-strømforsyning.

Hvordan L2 er bygget

Modifisering til kokeplater

Ovennevnte seksjoner hjalp oss med å lære en enkel induksjonsvarmerkrets ved hjelp av en fjærlignende spole, men denne spolen kan ikke brukes til matlaging og trenger noen alvorlige modifikasjoner.

Den neste delen av artikkelen forklarer hvordan ideen ovenfor kan modifiseres og brukes som en enkel liten induksjon kokekar eller en induksjon kadai krets.

Designet er et lavteknologisk design med lav effekt og er kanskje ikke på nivå med de konvensjonelle enhetene. Kretsen ble bedt om av Mr. Dipesh Gupta

Tekniske spesifikasjoner

Herr,

Jeg har lest artikkelen Simple Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit Og var veldig glad for å finne ut at det er folk som er klare til å hjelpe ungdommer som oss til å gjøre noe ....

Sir, jeg prøver å forstå arbeidet og prøver å utvikle en induksjonskadai for meg selv ... Sir, vær så snill å hjelpe meg med å forstå designen da jeg ikke er så god innen elektronikk

Jeg ønsker å utvikle en induksjon for å varme opp en kadai på dia 20 tommer med 10 kHz frekvens til en veldig lav pris !!!

Jeg så diagrammene og artikkelen din, men var litt forvirret om

• 1. Transformator brukt
• 2. Hvordan lage L2
• 3. Og eventuelle andre endringer i kretsen for 10 til 20 kHz frekvens med 25am strøm

Vennligst hjelp meg sir så snart som mulig .. Det vil være full hjelp hvis du kunne gi de nøyaktige komponentene som trengs .. PlzzOg til slutt du hadde nevnt å bruke STRØMFORSYNING: Bruk regulert 15V 20 amp DC strømforsyning. Hvor brukes den ....

Takk

Dipesh gupta

Designet

Den foreslåtte induksjonskadai-kretsdesignen som presenteres her, er bare for eksperimentelle formål og fungerer kanskje ikke som de konvensjonelle enhetene. Den kan brukes til å lage en kopp te eller tilberede en omelett raskt, og ingenting mer bør forventes.

Den henviste kretsen var opprinnelig designet for oppvarming av jernstang som gjenstander som et bolthode. et skrutrekker metall etc, men med noen modifikasjoner kan den samme kretsen brukes for oppvarming av metallpanner eller kar med konveks base som en 'kadai'.

For å implementere det ovennevnte, ville den opprinnelige kretsen ikke trenge noen modifisering, bortsett fra hovedspolen som må justeres litt for å danne en flat spiral i stedet for det fjærlignende arrangementet.

For eksempel, for å konvertere designet til et induksjonsgryte slik at det støtter fartøy som har en konveks bunn, for eksempel en kadai, må spolen produseres til en sfærisk-spiralform som gitt i figuren nedenfor:

Skjematisk ville være det samme som forklart i min ovenfor sevction, som i utgangspunktet er en Royer-basert design, som vist her:

Design av spiralformet arbeidsspole

L1 er laget ved å bruke 5 til 6 omdreininger av 8 mm kobberrør til en sfærisk-spiralform som vist ovenfor for å få plass til en liten stålskål i midten.

Spolen kan også komprimeres flatt til en spiralform hvis en liten stålpanne er ment å brukes som kokekar som vist nedenfor:

Designe den nåværende begrensningsspolen

L2 kan bygges ved å vikle en 3 mm tykk superemalert kobbertråd over en tykk ferrittstang, antall omdreininger må eksperimenteres til en 2mH-verdi oppnås over terminalene.

TR1 kan være en 20V 30amp transformator eller en SMPS strømforsyning.

Den faktiske induksjonsvarmerkretsen er ganske grunnleggende med sin design og trenger ikke mye forklaring, de få tingene som må tas vare på er som følger:

Resonanskondensatoren må være relativt nærmere hovedarbeidspolen L1 og skal lages ved å koble rundt 10nO på 0.22uF / 400V parallelt. Kondensatorene må være strengt ikke-polare og metalliserte polyester.

Selv om designet kan se ganske greit ut, kan det være litt hodepine å finne midtkranen i det spiralviklede designet fordi en spiralspiral ville ha et usymmetrisk oppsett som gjør det vanskelig å finne den eksakte midtkranen for kretsen.

Det kan gjøres ved prøving og feiling eller ved å bruke en LC-meter.

En feil plassert midtkran kan tvinge kretsen til å fungere unormalt eller produsere ulik oppvarming av myggene, eller hele kretsen kan bare ikke svinge under en verste situasjon.

Referanse: Wikipedia