Hvordan lage en induksjonsvarmerkrets

Artikkelen forklarer en trinnvis veiledning angående utforming av din egen hjemmelagde grunnleggende induksjonsvarmerkrets, som også kan brukes som induksjonstopp.

Grunnleggende induksjonsvarmer konsept

Du har kanskje kommet over mange DIY-induksjonsvarmerkretser online, men ingen ser ut til å ha adressert den viktige hemmeligheten bak å implementere et perfekt og vellykket design av induksjonsvarmer. Før du kjenner denne hemmeligheten, ville det være viktig å kjenne det grunnleggende arbeidskonseptet til en induksjonsvarmer.

En induksjonsvarmer er faktisk en ekstremt 'ineffektiv' form for elektrisk transformator, og denne ineffektiviteten blir den viktigste fordelaktige funksjonen.

Vi vet at kjernen i en elektrisk transformator må være kompatibel med den induserte frekvensen, og når det er en inkompatibilitet mellom frekvens og kjernematerialet i en transformator, resulterer det i generering av varme.

I utgangspunktet vil en jernkjernetransformator kreve et lavere frekvensområde rundt 50 til 100Hz, og når denne frekvensen økes, kan kjernen vise en tendens til å bli varmere proporsjonalt. Det antyder at hvis frekvensen økes til et mye høyere nivå kan være over 100 kHz, vil det føre til generering av ekstrem varme i kjernen.

Ja, dette er nøyaktig hva som skjer med et induksjonsvarmeranlegg der platetoppen fungerer som kjernen og derfor består av jernmateriale. Og induksjonsspolen utsettes for en høy frekvens, sammen resulterer dette i generering av en forholdsvis intens mengde varme på fartøyet. Siden frekvensen er optimalisert på betydelig høyt nivå, sikres en maksimal mulig varme på metallet.

La oss nå fortsette og lære de viktige aspektene som kan være nødvendige for å designe en vellykket og teknisk korrekt induksjonsvarmerkrets. Følgende detaljer vil forklare dette:

Hva du trenger

De to bare grunnleggende tingene som kreves for å bygge noen induksjonskokeutstyr er:

1) En bifilar spole.

2) En justerbar frekvensgeneratorkrets

Jeg har allerede diskutert noen få induksjonsvarmer på dette nettstedet, du kan lese dem nedenfor:

Solar Induksjon Varmekrets

Induksjonsvarmerkrets ved hjelp av IGBT

Enkel induksjonsvarmerkrets - kokeplate

Liten induksjonsvarmerkrets for skoleprosjekt

Alle ovennevnte lenker har de to ovennevnte tingene til felles, det vil si at de har en arbeidsspole og en driveroscillator.

Designe arbeidsspolen

For å designe et induksjonskokeutstyr, skal arbeidsspolen være flat i naturen, derfor må den være av bifilar type med sin konfigurasjon, som vist nedenfor:

Bifilar spoletypen som er vist ovenfor, kan implementeres effektivt for å lage hjemmelagde induksjonskoker.

For optimal respons og lav varmeutvikling i spolen, sørg for at ledningen til den bifilare spolen er laget med mange tynne kobberstrenger i stedet for en enkelt solid ledning.

Dermed blir dette arbeidsspolen til kokekaret, nå må endene på denne spolen bare integreres med en matchende kondensator og et kompatibelt frekvensdrivernettverk, som vist i følgende figur:

Design av H-Bridge Series Resonant Driver Circuit

Så langt bør informasjonen ha opplyst deg om hvordan du konfigurerer et enkelt induksjonskokeutstyr eller et induksjonstoppdesign, men den mest kritiske delen av designet er hvordan du resonerer spolekondensatornettverket (tankkretsen) til det mest optimale området slik at kretsen fungerer på det mest effektive nivået.

For at spole / kondensatortankkrets (LC-krets) skal kunne fungere på deres resonansnivå, må spolenes induktans og kondensatorens kapasitans tilpasses perfekt.

Dette kan bare skje når reaktansen til begge motparter er identisk, det vil si reaktansen til spolen (induktoren) så vel som kondensatoren er omtrent den samme.

Når dette er løst, kan du forvente at tankkretsen fungerer på sin naturlige frekvens og at LC-nettverket når resonanspunktet. Dette kalles en perfekt innstilt LC-krets.

Dette avslutter de grunnleggende prosedyrene for utforming av induksjonsvarmer

Du lurer kanskje på hva som er resonans til en LC-krets. ?? Og hvordan kan dette beregnes raskt for å fullføre en spesifikk induksjonsvarmer? Vi vil diskutere dette grundig i de følgende avsnittene.

Ovennevnte avsnitt forklarte de grunnleggende hemmelighetene bak å utvikle en billig, men likevel effektiv induksjonstopp hjemme, i de følgende beskrivelsene vil vi se hvordan dette kan implementeres ved spesifikt å beregne de viktige parametrene som resonansen til den innstilte LC-kretsen og den riktige dimensjonen av spoletråden for å sikre en optimal strømhåndteringskapasitet.

Hva er resonans i induksjonsvarmer LC Circuit

Når kondensatoren i en innstilt LC-krets er ladet et øyeblikk, prøver kondensatoren å tømme og dumpe den akkumulerte ladningen over spolen, spolen aksepterer ladningen og lagrer ladningen i form av magnetfelt. Men så snart kondensatoren har blitt utladet i prosessen, utvikler spolen nesten like mye ladning i form av magnetfelt, og den prøver nå å tvinge dette tilbake i kondensatoren, men med motsatt polaritet.

Bilde med tillatelse:

Wikipedia

Kondensatoren er igjen tvunget til å lade, men denne gangen i motsatt retning, og så snart den er fulladet, prøver den igjen å tømme seg over spolen, og dette resulterer i en deling av ladning frem og tilbake i form av en oscillerende strøm på tvers av LC-nettverket.

Frekvensen til denne oscillerende strømmen blir resonansfrekvensen til den innstilte LC-kretsen.

Men på grunn av iboende tap, svinger de ovennevnte til slutt ut i løpet av tiden, og frekvensen, vil ladningen ta slutt etter en gang.

Men hvis frekvensen får bære gjennom en ekstern frekvensinngang, innstilt på samme resonansnivå, kan det sikre at en permanent resonanseffekt blir indusert over LC-kretsen.

Ved resonansfrekvens kan vi forvente at amplituden til spenningen som svinger over LC-kretsen skal være på maksimalt nivå, noe som resulterer i den mest effektive induksjonen.

Derfor kan vi antyde at for å implementere en perfekt resonans i et LC-nettverk for en induksjonsvarmer, må vi sikre følgende viktige parametere:

1) En innstilt LC-krets

2) Og en samsvarende frekvens for å opprettholde LC-kretsresonansen.

Dette kan beregnes ved hjelp av følgende enkle formel:

F = 1 ÷ 2π x √LC

der L er i Henry og C er i Farad

Hvis du ikke vil gå gjennom problemene med å beregne resonansen til spolens LC-tank gjennom formelen, kan et mye enklere alternativ være å bruke følgende programvare:

LC Resonant Frequency Calculator

Eller du kan også bygge dette Grid dip meter for å identifisere og sette resonansfrekvensen.

Når resonansfrekvensen er identifisert, er det på tide å stille fullbro-IC med denne resonansfrekvensen ved å velge Rt- og Ct-timing-komponentene. Dette kan gjøres ved noen prøving og feiling gjennom praktiske målinger, eller gjennom følgende formel:

Følgende formel kan brukes til å beregne verdiene til Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct hvor Rt er i Ohms og Ct i Farads.

Bruke serieresonans

Induksjonsvarmer konseptet diskutert i dette innlegget bruker en serieresonanskrets.

Når en serieresonant LC-krets brukes, har vi induktor en (L) og en kondensator (C) koblet i serie, som vist i følgende diagram.

Total spenning V påført over serien LC vil være summen av spenningen over induktoren L og spenningen over kondensatoren C. Strømmen som strømmer gjennom systemet vil være lik strømmen som strømmer gjennom L- og C-komponentene.

V = VL + VC

I = IL = IC

Frekvensen til den påførte spenningen påvirker reaktansene til induktoren og kondensatoren. Når frekvensen økes fra en minimumsverdi til en høyere verdi, vil den induktive reaktansen XL til induktoren øke proporsjonalt, men XC som er den kapasitive reaktansen vil avta.

Imidlertid, mens frekvensen økes, vil det være en bestemt forekomst eller terskel når størrelsen på den induktive reaktansen og den kapasitive reaktansen vil være like. Denne forekomsten vil være resonanspunktet i serien LC, og frekvensen kan settes som resonansfrekvensen.

Derfor, i en serieresonanskrets, vil resonansen oppstå når

XL = XC

eller, ωL = 1 / ωC

hvor ω = vinkelfrekvens.

Evaluering av verdien av ω gir oss:

ω = ωo = 1 / √ LC, som er definert som resonansvinkelfrekvensen.

Ved å erstatte dette i forrige ligning og også konvertere vinkelfrekvensen (i radianer per sekund) til frekvens (Hz), får vi endelig:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Beregning av ledningsstørrelse for arbeidsspole for induksjonsvarmer

Når du har beregnet de optimaliserte verdiene til L og C for tankkretsen til induksjonsvarmeren og vurdert den nøyaktige kompatible frekvensen for førerkretsen, er det på tide å beregne og fikse strømhåndteringskapasiteten til arbeidsspolen og kondensatoren.

Siden strømmen involvert i en induksjonsvarmer kan være betydelig, kan denne parameteren ikke ignoreres og må tilordnes korrekt til LC-kretsen.

Å bruke formler for å beregne ledningsstørrelser for en induksjonstrådstørrelse kan være litt vanskelig, spesielt for nykommerne, og det er nettopp derfor en spesiell programvare for det samme er aktivert på dette nettstedet, som enhver interessert hobbyist kan bruke til å dimensjon riktig størrelse ledning for induksjonstoppkretsen.