Схемы индукционных нагревателей. Индукционный нагреватель своими руками: схемы и практические рекомендации

Основные элементы схемы:

• T1, T2 — мощные полевые транзисторы (например, IRFP250N)
• R1, R2 — резисторы 470 Ом
• D1, D2 — быстрые диоды (например, UF4007)
• L — индуктор (5-10 витков медной трубки или толстого провода)
• C — конденсатор или батарея конденсаторов (0.33-1 мкФ)

Эта схема позволяет собрать нагреватель мощностью до 1 кВт при питании от 12-24В. Для более мощных устройств потребуется усложнение схемы.

Изготовление индуктора

Индуктор является ключевым элементом нагревателя. От его параметров зависит эффективность работы устройства. Рекомендации по изготовлению индуктора:

• Используйте медную трубку диаметром 6-10 мм или толстый медный провод (от 2 мм)
• Намотайте 5-10 витков на оправку диаметром 30-50 мм
• Обеспечьте равномерный шаг между витками
• Для повышения эффективности используйте водяное охлаждение индуктора

Как правило, чем больше диаметр индуктора, тем большего размера детали можно нагревать. Однако при этом снижается эффективность нагрева мелких деталей.

Выбор и охлаждение транзисторов

Транзисторы являются самым уязвимым местом индукционного нагревателя. Их выбору и охлаждению следует уделить особое внимание. Рекомендации:

• Используйте мощные полевые транзисторы (MOSFET) с низким сопротивлением открытого канала
• Устанавливайте транзисторы на массивный радиатор
• Применяйте принудительное воздушное или водяное охлаждение
• Для мощных нагревателей используйте параллельное включение нескольких транзисторов

Популярные модели транзисторов для индукционных нагревателей: IRFP250N, IRFP260N, IRFP4668.

Сборка мощного индукционного нагревателя

Для сборки нагревателя мощностью 3-5 кВт потребуется более сложная схема на основе полумостового инвертора. Основные компоненты такого устройства:

• Выпрямитель и фильтр для питания от сети 220В
• Полумостовой инвертор на IGBT или MOSFET транзисторах
• Драйвер управления транзисторами
• Резонансный LC-контур (индуктор и конденсаторы)
• Система охлаждения (водяная или воздушная)

Схема такого нагревателя значительно сложнее и требует навыков в электронике для сборки и настройки.

Меры безопасности при работе с индукционным нагревателем

Индукционный нагреватель является потенциально опасным устройством. При его эксплуатации необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Используйте защитные очки и перчатки при работе с нагретыми деталями
• Не прикасайтесь к индуктору во время работы устройства
• Обеспечьте надежное заземление корпуса нагревателя
• Не допускайте перегрева компонентов устройства
• Не оставляйте работающий нагреватель без присмотра
• Храните легковоспламеняющиеся материалы вдали от рабочей зоны

Соблюдение этих простых правил позволит безопасно эксплуатировать индукционный нагреватель в домашних условиях.

Применение индукционных нагревателей

Индукционные нагреватели находят широкое применение в различных областях:

• Термообработка металлов (закалка, отпуск, отжиг)
• Пайка и сварка металлов
• Плавка металлов в небольших количествах
• Нагрев подшипников для монтажа
• Выпрямление погнутых металлических деталей
• Снятие ржавых гаек и болтов

В промышленности используются мощные индукционные установки для плавки металлов, закалки деталей, нагрева заготовок перед штамповкой и прочих технологических процессов.

Заключение

Индукционный нагреватель — мощный и универсальный инструмент, который может быть полезен в домашней мастерской. Его сборка требует определенных навыков, но результат стоит затраченных усилий. При правильном подходе к изготовлению и эксплуатации, индукционный нагреватель прослужит долго и поможет решить множество задач, связанных с нагревом металла.

ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Приветствую пользователей сайта Радиосхемы. Недавно у меня появилась идея сделать индукционный нагреватель. На просторах интернета были найдены несколько схем для построения устройства. Из них выбрал самую, на мой взгляд, простую по сборке и настройке, и главное — реально рабочую.

Схема устройства

Список деталей

1. Полевой транзистор IRFZ44V 2 шт.
2. Диоды ультра быстрые UF4007 или UF4001 2 шт. 
3. Резистор на 470 Ом на 1 или 0.5 Вт 2 шт.
4. Конденсаторы плёночные 
   1) 1 мкФ на 250в 3 шт.
   2) 220 нФ на 250в 4 штуки.
   3) 470 нФ на 250в 
   4) 330 нФ на 250в
5. Провод медный диаметром 1.2 мм.
6. Провод медный диаметром 2 мм.
7. Кольца от дросселей компьютерном блоке питания 2 шт.

Сборка устройства

Задающая часть нагревателя выполнена на полевых транзисторах IRFZ44V. Распиновка транзистора IRFZ44V.

Транзисторы нужно поставить на большой радиатор. Если устанавливать транзисторы на один радиатор то транзисторы нужно установить на резиновые прокладки и пластмассовые шайбочки чтобы не было замыкания между транзисторов.

Дросселя намотаны на кольцах от компьютерных БП. Сделанные из порошкового  железа. Проводом 1,2 мм 7-15 витков.

Батарея конденсаторов должна быть на 4.7 мкФ. Желательно использовать не один конденсатор, а несколько конденсаторов. Конденсаторы должны быть подключены параллельно.

Катушка нагревателя сделана на проводе диаметром 2 мм 7-8 витков.

После сборки устройство работает сразу. Питается устройство от аккумулятора 12 вольт 7.2 А/ч. Напряжение питания устройства 4.8-28 вольт. При продолжительной работе перегреваются: батарея конденсаторов, полевые транзисторы и дросселя. Потребление тока при холостом ходу 6-8 Ампер.

При внесении в контур металлического предмета потребление тока сразу увеличивается до 10-12 А.

Фото готового устройства смотрите далее.

Видео работы индукционного нагревателя

Далее можно оформить прибор в подходящий красивый корпус и использовать для различных опытов. С мощностью и размером катушки лучше поэкспериментировать, чтоб достичь наилучшего эффекта. Автор статьи 4ei3

   Форум

   Форум по обсуждению материала ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Простой индукционный нагреватель 12 В

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В

Смотрите видео сборки и испытаний:

Простой индукционный нагреватель своими руками

Сейчас на кухнях довольно часто можно встретить новый тип варочных плит — индукционные. В отличие от газовых и простых электрических, в них не нагревается конфорка, не горит с высокой температурой газ, ведь электрическая энергия в таких плитах поступает «напрямую» к разогреваемой посуде, не нагревая ненужные посторонние части плиты. Работает это следующим образом — специальный индуктор создаёт в толще металла посуды сильные вихревые токи, которые и разогревают металл. Помимо кухонных плит, такая технология используется в разных областях промышленности для нагрева и плавки металла. Возможно, на первый взгляд индукционный нагрев выглядит сложно и очень труднореализуемо в домашних условиях, но на самом деле, схема простого индукционного нагревателя не содержит дорогих либо редких деталей, собрать её под силу каждому радиолюбителю. Мощность такой схемы достаточна для того, чтобы раскалить до красна небольшие металлический предметы — лезвия канцелярского ножа, отвёртки, гвозди.

Сток-исток транзистора:

На самой катушке индуктора:

Можно увидеть, что амплитура на катушке индуктора составляет около 70 вольт, и это при том, что напряжение питания схемы составляет всего 11В.

Ещё одним преимуществом данной схемы является её большой КПД — практически вся мощность, потребляемая от источника, уходит в нагрев объекта, а потому транзисторы нагреваются лишь слегка и не требуют массивных радиаторов. Тестовый запуск схемы можно проводить и вовсе без радиаторов, но для долговременной работы они обязательны. Также следует заметить, что ток потребления в этой схеме большой лишь во время нагрева — когда внутрь катушки-индуктора помещён металлический объект. На холостом же ходе схема потребляет небольшой ток, максимум несколько сотен миллиампер. Ниже представлено несколько фотографий раскалённого лезвия ножа, нагретого таким индукционным нагревателем. Удачной сборки!

Индукционный нагреватель 500 Ватт своими руками

Схема индукционного нагревателя на 500 Ватт, который можно сделать своими руками! В интернете множество подобных схем, но интерес к ним пропадает, так как в основном они или не работают или работают но не так как хотелось бы. Данная схема индукционного нагревателя полностью рабочая, проверенная, а главное, не сложная, думаю вы оцените!

Схема индукционного нагревателя:

Компоненты и катушка:

Рабочая катушка содержит 5 витков, для намотки была использована медная трубка диаметром около 1 см, но можно и меньше. Такой диаметр был выбран не случайно, через трубку подаётся вода для охлаждения катушки и транзисторов.

Транзисторы ставил IRFP150 так как IRFP250 под рукой не оказалось. Конденсаторы плёночные 0,27 мкФ 160 вольт, но можно поставить 0,33 мкФ и выше, если первые найти не получится. Обратите внимание, что схему можно питать напряжением до 60 вольт, но в этом случае, рекомендуется ставить конденсаторы на напряжение 250 вольт. Если схема будет питаться напряжением до 30 вольт, то на 150 вполне хватит!

[ads1]

Стабилитроны можно ставить любые на 12-15 вольт от 1 Ватт, например 1N5349 и им подобные. Диоды можно использовать UF4007 и ему подобные. Резисторы 470 Ом от 2-х Ватт.

Немного фотографий:

За место радиаторов, были использованы медные пластины, которые припаиваются прямо к трубке, так как в данной конструкции используется водное охлаждение. На мой взгляд это самое эффективное охлаждение, потому что транзисторы греются хорошо и ни какие вентиляторы и супер радиаторы не спасут их от перегрева!

Охлаждающие пластины на плате расположены таким образом, что бы трубка катушки проходила через них. Пластины и трубку нужно припаять между собой, для этого я использовал газовую горелку и большой паяльник для пайки автомобильных радиаторов.

Конденсаторы расположены на двух стороннем текстолите, плата припаивается так же к трубке катушки на прямую, для лучшего охлаждения.

Дроссели намотаны на ферритовых кольцах, лично я достал их из компьютерного блока питания, провод использовался медных в изоляции.

Индукционный нагреватель получился достаточно мощным, латунь и алюминий плавит очень легко, железные детали тоже плавит, но немного медленнее. Так как я использовал транзисторы IRFP150 то по параметрам, схему можно питать напряжением до 30 вольт, поэтому мощность ограничивается только этим фактором. Так что всё таки советую использовать IRFP250.

На этом всё! Ниже оставлю видео работы индукционного нагревателя и список деталей, которые можно купить на AliExpress по очень низкой цене!

Купить детали на Алиэкспресс:

Купить Индукционный нагреватель:

Видео:

Индукционный нагреватель металла своими руками: схема

Нагреватель индукционного типа является незаменимым приспособлением для домашних мастеров, которое позволяет нагревать, закалять и плавить металл. Устройство не требует угля, газа, сооружения специальной печи: нужно лишь подключение к электрической сети. На том, как собрать индукционный нагреватель металла своими руками по схеме и пошаговой инструкции, разберемся в подробностях.

Принцип работы

Индукционный нагрев осуществляется при помощи следующих составляющих:

• индуктора;
• генератора;
• нагреваемого предмета.

В качестве индуктора используется катушка, которую изготавливают из толстой медной проволоки. Посредством этой детали создается магнитное поле. При помощи генератора переменного тока вырабатывается ВЧ поток от обычной электросети 220 В и 50 Гц. Нагревательным элементом может быть любой металлический предмет, который способен поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля.

Особенность магнитного поля заключается в том, что оно способно менять направление электромагнитных волн на ВЧ. При помещении внутрь поля металлического предмета, происходит нагрев металла без контакта с катушкой, благодаря вихревым токам.

Таким образом удается добиться минимальных потерь при переходе одного вида энергии в другую и при этом получить высокий КПД. Благодаря индукционному способу можно получить довольно быстрый нагрев поверхностных слоев. Например, для нагрева металлической заготовки диаметром около 40 мм и длиной 150 мм понадобится порядка 25 с.

Индукционные нагреватели чаще всего работают на частоте 10 кГц. Именно так удается получить максимальный КПД. Частоту можно регулировать, что зависит от таких показателей:

• температура нагреваемого предмета;
• требуемая производительность нагрева;
• поперечное сечение предмета.

Читайте также: Катушка Тесла своими руками в домашних условиях

Плюсы и минусы

Преимуществ у индукционного нагревателя немало:

• простота изготовления;
• высокий КПД;
• экологичность;
• возможность работы в различных средах;
• невысокие затраты на электричество;
• длительная эксплуатация;
• надежность.

Что касается недостатков, то таковых практически не существует.

Индукционный нагрев применяется в быттехнике (отопительные котлы, кухонные плиты). Подобное оборудование выделяется простой эксплуатацией, надежностью, высокой эффективностью.

Как сделать индукционный нагреватель

Существуют разные варианты индукционных нагревателей металла, которые можно сделать своими руками по схеме и пошаговой инструкции. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Двухтактная схема

Устройство выполнено из задающего генератора ВЧ на мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение определяется мощностью самих транзисторов. Если последние используются IRFP250, то напряжение должно быть в пределах 12-30 В.

Поскольку во время работы транзисторы будут выделять большое количество тепла, их следует разместить на радиаторе большой площади и применить вентилятор для обдува либо вовсе воду для охлаждения. В холостом режиме самодельный нагреватель потребляет около 10 А, а во время нагрева – минимум 15 А, что говорит о необходимости использования мощного БП не менее чем на 20 А.

Для представленной схемы можно изготовить печатную плату.

Монтаж производим следующим образом:

1. Наматываем дроссели проводом, покрытым лаковой изоляцией. Кольца можно использовать от компьютерного БП.
2. Емкости с1-с16 используем металлопленочные, номиналом 0,33 мкФ на 630 В. Их соединяем параллельно рядами. Всего должно получиться 16 шт. Конденсаторы, рассчитанные на меньшее напряжение, лучше не использовать – будут греться.
3. Монтируем конденсаторы и дроссели на плату. Последние фиксируем при помощи силиконового герметика.
4. Катушку изготавливаем из медной трубки диаметром 6 мм. Наматываем ее на заготовке диаметром 40 мм, например, на отрезке трубы. Количество витков катушки – 5. Расстояние между крайними витками – 40 мм. Концы катушки загибаем и фиксируем к радиаторам при помощи клемных колодок.
5. Поскольку в процессе работы катушка будет сильно нагреваться, изготавливаем систему охлаждения. Для этого на концы медной трубки надеваем силиконовые трубки и подключаем их к автомобильному насосу омывателя ветрового стекла.
6. Для охлаждения теплоотводов монтируем компьютерный вентилятор. Если напряжение нагревателя будет подниматься до 60 В, потребуется более мощный вентилятор и радиаторы.
7. Для усиления дорожек на плате напаиваем медную проволоку.
8. Подаем питание от автомобильного АКБ и проверяем работоспособность устройства.

Усиленный вариант

Нагреватель выполнен по схеме обычного ВЧ мультивибратора.

Необходимые детали подбираются согласно схеме. Сборка состоит из таких шагов:

1. Изготавливаем катушку из 5 мм меди и подготавливаем плату из текстолита.
2. Монтируем катушку и транзисторы на плату.
3. Изготавливаем дроссели.
4. Припаиваем остальные радиокомпоненты по схеме.
5. Проверяем работоспособность устройства, подавая напряжение от блока питания.

При правильной сборке изделие должно сразу функционировать. В противном случае следует проверить правильность соединений по схеме. Если нет желания самостоятельно собирать, можно приобрести готовый генератор, который справится с нагревом мелких деталей.

Читайте также: Качер Бровина своими руками

С питанием от сети

Для запитки нагревателя от электросети можно собрать схему на IR2153. Для настройки резонанса используется переменный резистор 100 кОм. Для управления частотами требуется дополнительное питание 12-15 В. Дроссель, через который питание подается от сети 220 В, состоит из 20 витков провода 1,5 мм, намотанного на ферритовом сердечнике 8х10 мм. Катушка для нагрева металлических изделий выполняется из толстой проволоки и имеет 10-30 витков, намотанных на оправке 3-10 см. Емкости используются 6х330 нФ на 250 В.

Простая схема

Одним из наиболее простых индукционных нагревателей является устройство, представленное на схеме:

Применяемые транзисторы имеют следующую распиновку:

Сборка выполняется в такой последовательности:

1. Транзисторы закрепляем на большой теплоотвод. При использовании одного радиатора, транзисторы следует фиксировать через резиновые прокладки и пластиковые шайбы, чтобы избежать замыкания между элементами.
2. Дроссели наматываем на кольцах из порошкового железа. Их можно взять от компьютерного блока питания. Провод используем 1,2 мм, количество витков – 7-15.
3. Конденсаторы собираем в виде батареи с общей емкостью 4,7 мкФ. Все элементы между собой соединяем параллельно.
4. Катушку наматываем проводом 2 мм в количестве 8 витков.
5. Собираем нагреватель по схеме навесным монтажом либо на плате.

Закончив сборку, устройство при подаче напряжения начинает сразу же работать. В качестве источника питания можно задействовать АКБ на 12 В и 7,2 А. Ток на холостом ходу составляет 6-8 А. Если в контур поместить металлический предмет, потребляемый ток увеличится до 12 А.

Нагреватель на 3кВт

Для того чтобы индукционный нагреватель мог плавить разный металл (алюминий, медь, сталь), потребуется мощное устройство. Его можно собрать также своими руками по аналогии с приведенными схемами.

Компоненты

Основными составляющими мощного нагревателя являются инвертор, драйвер, трансформатор и RLC-контур. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный. Для мощного устройства его работа должна быть стабильной. Также используется защита МОП-транзистора от перепадов напряжения. При скачках возникают шумы, переключающие изделие на ВЧ, что приводит к перегреву транзистора и его выходу из строя.

В нижней части печатной платы расположены линии с большими токами. Для этого используется несколько слоев меди, что позволяет пропускать токи больших величин, а именно — более 50 А. В конструкции задействуются алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением для рассеивания тепла от транзисторов.

Схема инвертора:

Драйвер имеет следующее схематическое решение, которое позволяет самостоятельно останавливаться на частоте резонанса.

Блок конденсаторов имеет номинал 4,4 мкФ и способен выдерживать 300 А. Катушка используется с индуктивностью порядка 1 мкГн. Для крепления конденсаторов следует использовать медную шину, в которой нужно проделать отверстия и паяльником припаять к ним емкости. Затем с каждой стороны конденсаторов необходимо закрепить медные трубки для водяного охлаждения.

Для изготовления трансформатора на кольцах следует выполнить намотку из провода 0,54 мм, состоящего из 64 нитей. Это позволит выдерживать нагрузку в 50 А.

Для рабочей катушки используется трубка 9 мм от холодильника. Катушка состоит из 4-6 витков, намотанных на оправке около 50 мм.

Готовая конструкция имеет вид, как на фото.

С работой устройства на 12 киловатт можно ознакомиться по видео. Основное отличие со схемой на 3 кВт заключается в использовании управляемого микропроцессорного драйвера, более мощных транзисторах и больших радиаторах. Питание нагревателя на 12 кВт осуществляется от сети 220 В.

Из сварочного инвертора

Нагреватель можно выполнить из инвертора для сварки. Однако просто подключить катушку к клеммам устройства нельзя – он попросту выйдет из строя. Чтобы задействовать инвертор в качестве индукционного нагревателя, потребуется сложная переделка, которую невозможно выполнить без знаний в области радиоэлектроники.

Вкратце переоборудование сводится к следующему: первичную обмотку катушки подсоединяют после преобразователя ВЧ инвертора вместо встроенной катушки сварочного прибора. Также нужно будет убрать диодный мост и произвести монтаж конденсаторного блока.

Читайте также: Катушка для удлинителя своими руками

Меры безопасности

При работе с нагревателем индукционного типа нужно учитывать следующие моменты:

• эксплуатация должна быть крайне аккуратной, поскольку повышается вероятность получения ожогов как от нагреваемых предметов, так и от элементов устройства;
• создаваемое установкой электромагнитное поле может воздействовать на предметы, расположенные поблизости. Поэтому перед работой рекомендуется убрать такие устройства, как мобильники, цифровые камеры и т.п., а также надеть одежду без металлических элементов.

Ознакомившись с разными вариантами схем и пошаговыми инструкциями по изготовлению индукционного нагревателя металла своими руками, собрать подобное устройство сможет практически каждый желающий. Единственное, что потребуется, так это минимальные умения в обращении с паяльником, а также опыт чтения схем. Правильный подбор элементов и безошибочная сборка устройства позволят получить своеобразную печь для нагрева, закалки и плавки металлических предметов при конструировании или ремонте чего-либо.

Индукционный нагреватель металла на 12 киловатт – схема инвертора и компоненты

Сейчас мы узнаем как сделать своими руками индукционный нагреватель, который можно использовать для разных проектов или просто для удовольствия. Вы сможете мгновенно плавить сталь, алюминий или медь. Вы можете использовать её для пайки, плавления и ковки металлов. Вы можете использовать самодельный индуктивный нагреватель и для литья.

Мое учебное пособие охватывает теорию, компоненты и сборку некоторых из важнейших компонентов.

Инструкция большая, в ней мы рассмотрим основные шаги, дающие вам представление о том, что входит в такой проект, и о том, как его спроектировать, чтобы ничего не взорвалось.

Для печи я собрал очень точный недорогой криогенный цифровой термометр. Кстати, в тестах с жидким азотом он неплохо себя показал против брендовых термометров.

Шаг 1: Компоненты

Основные компоненты высокочастотного индукционного нагревателя для нагрева металла электричеством — инвертор, драйвер, соединительный трансформатор и колебательный контур RLC. Вы увидите схему чуть позже. Начнем с инвертора. Это — электрическое устройство, которое изменяет постоянный ток на переменный. Для мощного модуля он должен работать стабильно. Сверху находится защита, которая используется, чтобы защитить привод логического элемента МОП-транзистора от любого случайного перепада напряжения. Случайные перепады вызывают шум, который приводит к переключению на высокие частоты. Это приводит к перегреву и отказу МОП-транзистора.

Линии с большой силой тока находятся внизу печатной платы. Много слоев меди используются, чтобы позволить им пропускать более 50А тока. Нам не нужен перегрев. Также обратите внимание на большие алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением с обеих сторон. Это необходимо, чтобы рассеивать тепло, вырабатываемое МОП-транзисторами.

Изначально я использовал вентиляторы, но чтобы справиться с этой мощностью, я установил небольшие водяные насосы, благодаря которым вода циркулирует через алюминиевые теплоотводы. Пока вода чистая, трубки не проводят ток. У меня также установлены тонкие слюдяные пластины под МОП-транзисторами, чтобы гарантировать отсутствие проводимости через стоки.

Шаг 2: Схема инвертора

Это схема для инвертора. Схема на самом деле не такая сложная. Инвертированный и неинвертированный драйвер повышает или понижает напряжение 15В, чтобы настроить переменный сигнал в трансформаторе (GDT). Этот трансформатор изолирует чипы от мосфетов. Диод на выходе мосфета действует для ограничения пиков, а резистор минимизирует колебания.

Конденсатор C1 поглощает любые проявления постоянного тока. В идеале, вам нужны самые быстрые перепады напряжения на цепи, так как они уменьшают нагрев. Резистор замедляет их, что кажется нелогичным. Однако если сигнал не угасает, вы получаете перегрузки и колебания, которые разрушают мосфеты. Больше информации можно получить из схемы демпфера.

Диоды D3 и D4 помогают защитить МОП-транзисторы от обратных токов. C1 и C2 обеспечивают незамкнутые линии для проходящего тока во время переключения. T2 — это трансформатор тока, благодаря которому драйвер, о котором мы поговорим далее, получает обратный сигнал от тока на выходе.

Шаг 3: Драйвер

Эта схема действительно большая. Вообще, вы можете прочитать про простой маломощный инвертор. Если вам нужна большая мощность, вам нужен соответствующий драйвер. Этот драйвер будет останавливаться на резонансной частоте самостоятельно. После того, как ваш металл расплавится, он останется заблокированным на правильной частоте без необходимости какой-либо регулировки.

Если вы когда-либо строили простой индукционный нагреватель с чипом PLL, вы, вероятно, помните процесс настройки частоты, чтобы металл нагревался. Вы наблюдали за движением волны на осциллографе и корректировали частоту синхронизации, чтобы поддерживать эту идеальную точку. Больше не придется этого делать.

В этой схеме используется микропроцессор Arduino для отслеживания разности фаз между напряжением инвертора и емкостью конденсатора. Используя эту фазу, он вычисляет правильную частоту с использованием алгоритма «C».

Я проведу вас по цепи:

Сигнал емкости конденсатора находится слева от LM6172. Это высокоскоростной инвертор, который преобразует сигнал в красивую, чистую квадратную волну. Затем этот сигнал изолируется с помощью оптического изолятора FOD3180. Эти изоляторы являются ключевыми!

Далее сигнал поступает в PLL через вход PCAin. Он сравнивается с сигналом на PCBin, который управляет инвертором через VCOout. Ардуино тщательно контролирует тактовую частоту PLL, используя 1024-битный импульсно-модулированный сигнал. Двухступенчатый RC-фильтр преобразует сигнал PWM в простое аналоговое напряжение, которое входит в VCOin.

Как Ардуино знает, что делать? Магия? Догадки? Нет. Он получает информацию о разности фаз PCA и PCB от PC1out. R10 и R11 ограничивают напряжение в пределах 5 напряжений для Ардуино, а двухступенчатый RC-фильтр очищает сигнал от любого шума. Нам нужны сильные и чистые сигналы, потому что мы не хотим платить больше денег за дорогие мосфеты после того, как они взорвутся от шумных входов.

Шаг 4: Передохнём

Это был большой массив информации. Вы можете спросить себя, нужна ли вам такая причудливая схема? Зависит от вас. Если вы хотите автонастройку, тогда ответ будет «да». Если вы хотите настраивать частоту вручную, тогда ответ будет отрицательным. Вы можете создать очень простой драйвер всего лишь с таймером NE555 и использовать осциллограф. Можно немного усовершенствовать его, добавив PLL (петля фаза-ноль)

Тем не менее, давайте продолжим.

Шаг 5: LC-контур

К этой части есть несколько подходов. Если вам нужен мощный нагреватель, вам понадобится конденсаторный массив для управления током и напряжением.

Во-первых, вам нужно определить, какую рабочую частоту вы будете использовать. Более высокие частоты имеют больший скин-эффект (меньшее проникновение) и хороши для небольших объектов. Более низкие частоты лучше для больших объектов и имеют большее проникновение. Более высокие частоты имеют большие потери при переключении, но через бак пройдет меньше тока. Я выбрал частоту около 70 кГц и дошел до 66 кГц.

Мой конденсаторный массив имеет ёмкость 4,4 мкФ и может выдерживать более 300А. Моя катушка около 1мкГн. Также я использую импульсные пленочные конденсаторы. Они представляют собой осевой провод из самовосстанавливающегося металлизированного полипропилена и имеют высокое напряжение, высокий ток и высокую частоту (0.22 мкФ, 3000В). Номер модели 224PPA302KS.

Я использовал две медные шины, в которых просверлил соответствующие отверстия с каждой стороны. Паяльником я припаял конденсаторы к этим отверстиям. Затем я прикрепил медные трубки с каждой стороны для водного охлаждения.

Не берите дешевые конденсаторы. Они будут ломаться, и вы заплатите больше денег, чем если бы вы сразу купили хорошие.

Шаг 6: Сборка трансформатора

Если вы внимательно читали статью, вы зададите вопрос: а как управлять LC-контуром? Я уже рассказывал об инверторе и контуре, не упоминая, как они связаны.

Соединение осуществляется через соединительный трансформатор. Мой от Magnetics, Inc. Номер детали — ZP48613TC. Adams Magnetics также является хорошим выбором при выборе ферритовых тороидов.

Тот, что слева, имеет провод 2мм. Это хорошо, если ваш входной ток ниже 20А. Провод перегреется и сгорит, если ток больше. Для высокой мощности вам нужно купить или сделать литцендрат. Я сделал сам, сплетя 64 нити из проволоки 0.5мм. Такой провод без проблем может выдержать ток 50А.

Инвертор, который я показал вам ранее, принимает высоковольтный постоянный ток и изменяет его на переменные высокие или низкие значения. Эта переменная квадратная волна проходит черезч соединительный трансформатор через переключатели мосфета и конденсаторы связи постоянного тока на инверторе.

Медная трубка из емкостного конденсатора проходит через нее, что делает ее одновитковой вторичной обмоткой трансформатора. Это, в свою очередь, позволяет сбрасываемому напряжению проходить через конденсатор емкости и рабочую катушку (контур LC).

Шаг 7: Делаем рабочую катушку

Один из вопросов, который мне часто задавали: «Как ты делаешь такую изогнутую катушку?» Ответ — песок. Песок будет препятствовать разрушению трубки во время процесса изгиба.

Возьмите медную трубку от холодильника 9мм и заполните ее чистым песком. Перед тем, как сделать это, закройте один конец какой-нибудь лентой, а также закройте другой после заполнения песком. Вкопайте трубу соответствующего диаметра в землю. Отмерьте длину трубки для вашей катушки и начните медленно наматывать её на трубу. Как только вы сделаете один виток, остальные будет сделать несложно. Продолжайте наматывать трубку, пока не получите количество желаемых витков (обычно 4-6). Второй конец нужно выровнять с первым. Это упростит подключение к конденсатору.

Теперь снимите колпачки и возьмите воздушный компрессор, чтобы выдуть песок. Желательно делать это на улице.

Обратите внимание, что медная трубка также служит для водного охлаждения. Эта вода циркулирует через емкостный конденсатор и через рабочую катушку. Рабочая катушка генерирует много тепла от тока. Даже если вы используете керамическую изоляцию внутри катушки (чтобы удерживать тепло), вы по-прежнему будете иметь чрезвычайно высокие температуры в рабочем пространстве, нагревающие катушку. Я начну работу с большим ведром ледяной воды и через некоторое время она станет горячей. Советую заготовить очень много льда.

Шаг 8: Обзор проекта

Выше представлен обзор проекта на 3 кВт. Он имеет простой PLL-драйвер, инвертор, соединительный трансформатор и бак.

Видео демонстрирует 12кВт индукционный горн в работе. Основное различие заключается в том, что он имеет управляемый микропроцессором драйвер, более крупные МОП-транзисторы и теплоотводы. Блок 3кВт работает от 120В переменного тока; блок 12 кВт использует 240В.

устройство и принцип работы, схема изготовления своими руками

Индукционный способ нагрева

Тепло во вкладке распределяется неравномерно, а только в поверхностных ее слоях и далее по объему распространяется за счет теплопроводности материала вкладки. Причем с повышением частоты переменного магнитного поля глубина проникновения уменьшается, а интенсивность увеличивается.

Для работы индуктора с частотой большей, чем в сети (50Гц), применяются транзисторные или тиристорные преобразователи частоты. Тиристорные преобразователи позволяют получать частоты до 8 КГц, транзисторные — до 25КГц. Схемы их подключения можно найти легко.

Планируя установку систем отопления в собственном доме или на даче, кроме прочих вариантов на жидком или твердом топливе, необходимо рассмотреть вариант с применением индукционного нагрева котла. С таким отоплением экономить на электроэнергии не удастся, но отсутствуют опасные для здоровья вещества.

Принцип работы индуктора

Основное назначение индуктора — выработка тепловой энергии за счет электрической без использования теплоэлектронагревателей принципиально другим способом.

Типовой индуктор состоит из следующих основных деталей и устройств:

• генератор переменного тока — устройство для изменения сетевой частоты в более высокую, которая транслируется на катушку;
• индуктор — катушка, в которой индуцируется переменное магнитное поле;
• нагревательный элемент — металлический предмет, в котором под воздействием электромагнитного поля возникают вихревые токи, которые и нагревают проводник.

Устройство нагревательного прибора

Основные элементы индукционного нагревателя для отопительной системы.

1. Стальная проволока диаметром 5-7 мм.
2. Труба из пластика с толстой стенкой. Внутренний диаметр не менее 50 мм и длина подбирается по месту установки.
3. Медная эмалированная проволока для катушки. Размеры подбираются в зависимости от мощности устройства.
4. Сетка из нержавеющей стали.
5. Сварочный инвертор.

Порядок изготовления индукционного котла

Вариант первый

На концах трубы установить переходники от пластиковой трубы к размеру трубы в месте подключения нагревателя.

Медным эмалированным проводом намотать обмотку на корпусе нагревателя (пластиковой трубе). Для этого понадобится порядка 17 метров провода: количество витков — 90, наружный диаметр трубы порядка 60 мм: 3,14 х 60 х90 = 17 (метров). Длину уточните дополнительно, когда будет точно известен наружный диаметр трубы.

Пластиковую трубку, а теперь уже индукционный котел, врезать в трубопровод в вертикальном положении.

При проверке работоспособности индукционного нагревателя убедитесь, что в котле присутствует теплоноситель. В противном случае корпус (пластиковая труба) расплавится очень быстро.

Подключить котел к инвертору, необходимо заполнить систему теплоносителем и можно включать.

Вариант второй

Конструкция индукционного нагревателя из сварочного инвертора по этому варианту более сложна, требует определенных навыков и умений работать своими руками, однако, она более эффективна. Принцип тот же — индукционный нагрев теплоносителя.

Для начала нужно изготовить сам индукционный нагреватель — котел. Для этого понадобятся две трубки разного диаметра, которые вставляются одна в другую с зазором между ними порядка 20 мм. Длина трубок от 150 до 500 мм, в зависимости от предполагаемой мощности индукционного нагревателя. Нужно вырезать два кольца соответственно зазору между трубками и приварить их герметично по торцам. Получилась емкость тороидальной формы.

Остается вварить в наружную стенку входную (нижнюю) трубку по касательной к корпусу и верхнюю (выходную) трубку параллельно входной на противоположной стороне тороида. Размер трубок — по размеру труб отопительной системы. Расположение входного и выходного патрубков по касательной, обеспечит циркуляцию теплоносителя по всему объему котла без образования застойных зон.

Второй шаг — создание обмотки. Эмалированный медный провод нужно наматывать вертикально, пропуская его внутрь и поднимая наверх по внешнему контуру корпуса. И так 30-40 витков, образуя тороидальную катушку. В таком варианте нагреваться будет одновременно вся поверхность котла, таким образом, значительно повышая его производительность и эффективность.

Изготовить наружный корпус обогревателя из непроводящих материалов, использовав, например, пластиковую трубу большого диаметра или банальное пластиковое ведро, если будет достаточно его высоты. Диаметр наружного корпуса должен обеспечивать выход патрубков котла сбоку. Обеспечить соблюдение правил электробезопасности по всей схеме подключения.

Корпус котла отделить от наружного корпуса теплоизолятором, можно использовать как сыпучий термоизоляционный материал (керамзит), так и плиточный (изовер, минплита и тому подобное). Этим предотвращаются потери тепла в атмосферу от конвекции.

Остается заполнить систему своим теплоносителем и подсоединить индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Такой котел совершенно не требует вмешательства и может работать 25 и более лет без ремонта, поскольку в конструкции отсутствуют движущиеся детали, а в схеме подключения предусмотрено использование автоматического управления.

Вариант третий

Остается только подключить сварочный инвертор и наслаждаться теплом в своем жилище.

Обратите внимание на несколько моментов.

1. Нежелательно устанавливать такой обогреватель в жилых комнатах, где чаще всего находятся люди. Дело в том, что электромагнитное поле распространяется не только внутри катушки, но и в окружающем пространстве. Чтобы убедиться в этом, достаточно воспользоваться обыкновенным магнитом. Нужно взять его в руку и подойти к катушке (котлу). Магнит начнет ощутимо вибрировать и тем сильнее, чем ближе катушка. Поэтому лучше использовать котел в нежилой части дома или квартиры.
2. Устанавливая катушку на трубе, убедитесь, что на этом участке системы отопления теплоноситель естественным образом течет вверх, чтобы не создавать противотока, иначе система вообще не будет работать.

Можно предложить много вариантов применения индукционного нагрева в жилище. Например, в системе горячего водоснабжения можно вообще отказаться от подачи горячей воды, подогревая ее на выходах из каждого крана. Однако, это тема для отдельного рассмотрения.

Несколько слов о безопасности при использовании индукционных нагревателей со сварочным инвертором:

• для обеспечения электробезопасности необходимо тщательно изолировать токопроводящие элементы конструкций по всей схеме подключения;
• индукционный нагреватель рекомендуется только для закрытых систем отопления, в которых циркуляция обеспечивается водяным насосом;
• рекомендуется размещать индукционную систему на расстоянии не менее 30 см от стен и мебели и в 80 сантиметрах от пола или потолка;
• чтобы обезопасить работу системы нужно оснастить систему манометром, аварийным клапаном и устройством автоматического регулирования.
• установить устройство для стравливания воздуха из системы отопления во избежание образования воздушных пробок.

КПД индукционных котлов и нагревателей близка к 100%, при этом нужно учитывать, что потери электроэнергии в сварочных инверторах и проводке, так или иначе, возвращаются к потребителю в виде тепла.

Прежде чем приступать к изготовлению индукционной системы, посмотрите технические данные промышленных образцов. Это поможет определиться с исходными данными самодельной системы.

Желаем успехов в творчестве и труде на самого себя!

2 Простые схемы индукционного нагревателя — плиты-плиты

В этом посте мы узнаем о двух простых в сборке схемах индукционного нагревателя, которые работают с принципами высокочастотной магнитной индукции для генерирования значительного количества тепла на небольшом заданном радиусе.

Обсуждаемые схемы индукционной плиты действительно просты и используют всего несколько активных и пассивных обычных компонентов для требуемых действий.

Обновление: Вы также можете узнать, как спроектировать свою собственную варочную панель индукционного нагревателя:
Проектирование цепи индукционного нагревателя — Учебное пособие

Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель — это устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева железного груза или любого ферромагнитного металла посредством вихревого тока.

Во время этого процесса электроны внутри железа не могут двигаться со скоростью, равной частоте, и это приводит к возникновению в металле обратного тока, называемого вихревым током. Это развитие сильного вихревого тока в конечном итоге вызывает нагрев железа.

Вырабатываемое тепло пропорционально току ² x сопротивлению металла. Поскольку предполагается, что металл нагрузки состоит из железа, мы рассматриваем сопротивление R для металлического железа.

Нагрев = I ² x R (Железо)

Удельное сопротивление железа составляет: 97 нОм · м

Вышеупомянутое тепло также прямо пропорционально наведенной частоте, поэтому обычные трансформаторы с штамповкой из железа не используются в В приложениях с высокочастотным переключением вместо сердечников используются ферритовые материалы.

Однако здесь вышеупомянутый недостаток используется для получения тепла от высокочастотной магнитной индукции.

Обращаясь к предлагаемым ниже схемам индукционного нагревателя, мы находим концепцию, использующую ZVS или технологию переключения нулевого напряжения для требуемого запуска полевых МОП-транзисторов.

Технология обеспечивает минимальный нагрев устройств, что делает работу очень эффективной и действенной.

Кроме того, цепь, являющаяся саморезонансной по своей природе, автоматически настраивается на резонансную частоту присоединенной катушки и конденсатора, вполне идентичных цепи с резервуаром.

Использование генератора Ройера

В схеме в основном используется генератор Ройера, который отличается простотой и саморезонансным принципом работы.

Функционирование схемы можно понять по следующим пунктам:

1. При включении питания положительный ток начинает течь от двух половин рабочей катушки к стокам МОП-транзисторов.
2. В то же время напряжение питания также достигает ворот МОП-транзисторов, включая их.
3. Однако из-за того, что никакие два МОП-транзистора или какие-либо электронные устройства не могут иметь точно одинаковые характеристики проводимости, оба МОП-транзистора не включаются вместе, скорее, один из них включается первым.
4. Давайте представим, что T1 включается первым. Когда это происходит, из-за сильного тока, протекающего через T1, его напряжение стока имеет тенденцию падать до нуля, что, в свою очередь, высасывает напряжение затвора другого МОП-транзистора T2 через присоединенный диод Шоттки.
5. Здесь может показаться, что T1 может продолжать вести себя и уничтожать себя.
6. Однако именно в этот момент включается контур резервуара L1C1, который играет решающую роль. Внезапное проведение T1 вызывает скачок и коллапс синусоидального импульса на стоке T2. Когда синусоидальный импульс схлопывается, он снижает напряжение затвора T1 и отключает его. Это приводит к повышению напряжения на стоке T1, что позволяет восстановить напряжение затвора для T2. Теперь настала очередь Т2 проводить, Т2 теперь проводит, вызывая повторение, подобное тому, которое имело место для Т1.
7. Этот цикл теперь продолжается быстро, заставляя контур колебаться на резонансной частоте контура резервуара LC. Резонанс автоматически настраивается на оптимальную точку в зависимости от того, насколько хорошо совпадают значения LC.

Однако основным недостатком конструкции является то, что в ней используется центральная катушка с ответвлениями в качестве трансформатора, что немного усложняет реализацию обмотки. Однако центральный отвод обеспечивает эффективный двухтактный эффект через катушку всего через пару активных устройств, таких как МОП-транзисторы.

Как видно, через затвор / исток каждого МОП-транзистора подключены диоды с быстрым восстановлением или высокоскоростным переключением.

Эти диоды выполняют важную функцию разряда емкости затвора соответствующих МОП-транзисторов во время их непроводящих состояний, тем самым делая операцию переключения быстрой и быстрой.

Как работает ZVS

Как мы обсуждали ранее, эта схема индукционного нагревателя работает по технологии ZVS.

ZVS означает переключение при нулевом напряжении, то есть МОП-транзисторы в цепи включаются, когда на их стоках присутствует минимальная или величина тока, или нулевой ток, мы уже узнали это из объяснения выше.

Это на самом деле помогает МОП-транзисторам безопасно включаться, и, таким образом, эта функция становится очень полезной для устройств.

Эту функцию можно сравнить с проводимостью при переходе через нуль для симисторов в цепях переменного тока.

Благодаря этому свойству МОП-транзисторы в таких саморезонансных цепях ZVS требуют гораздо меньших радиаторов и могут работать даже с массивными нагрузками до 1 кВА.

Поскольку частота контура является резонансной по своей природе, она напрямую зависит от индуктивности рабочей катушки L1 и конденсатора C1.

Частота может быть рассчитана по следующей формуле:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Где f — частота, рассчитанная в Hertz
L — это индуктивность основной нагревательной катушки L1, представленная в Henries
, а C — емкость конденсатора C1 в фарадах

МОП-транзисторы

Вы можете использовать IRF540 в качестве МОП-транзисторов, которые рассчитаны на хорошие 110 В, 33 ампера.Для них можно использовать радиаторы, хотя выделяемое тепло не вызывает беспокойства, но все же лучше укрепить их на теплопоглощающих металлах. Однако можно использовать любые другие N-канальные МОП-транзисторы с соответствующим номиналом, для этого нет никаких особых ограничений.

Индуктор или катушки индуктивности, связанные с катушкой главного нагревателя (рабочей катушкой), представляют собой своего рода дроссель, который помогает исключить любое возможное попадание высокочастотной составляющей в источник питания, а также ограничивает ток до безопасных пределов.

Значение этого индуктора должно быть намного выше по сравнению с рабочей катушкой. Обычно для этой цели вполне достаточно 2 мГн. Однако он должен быть построен с использованием проводов большого сечения, чтобы обеспечить безопасное прохождение через него большого диапазона тока.

Контур резервуара

C1 и L1 составляют контур резервуара для предполагаемой фиксации высокой резонансной частоты. Опять же, они тоже должны быть рассчитаны на то, чтобы выдерживать высокие значения тока и тепла.

Здесь мы видим использование металлизированных полипропиленовых конденсаторов 330 нФ / 400 В.

1) Мощный индукционный нагреватель с использованием концепции драйвера Mazzilli

Первая конструкция, описанная ниже, представляет собой высокоэффективную индукционную концепцию ZVS, основанную на популярной теории драйверов Мазилли.

Он использует одну рабочую катушку и две катушки ограничителя тока. Такая конфигурация исключает необходимость центрального отвода от основной рабочей катушки, что делает систему чрезвычайно эффективной и обеспечивает быстрый нагрев нагрузки огромных размеров. Нагревательный змеевик нагревает нагрузку посредством двухтактного механизма полного моста.

Модуль фактически доступен в Интернете и может быть легко куплен по очень разумной цене.

Принципиальная схема этой конструкции представлена ​​ниже:

Исходную схему можно увидеть на следующем изображении:

Принцип работы — та же технология ZVS с использованием двух полевых МОП-транзисторов высокой мощности. Вход питания может иметь диапазон от 5 В до 12 В и ток от 5 до 20 ампер в зависимости от используемой нагрузки.

Выходная мощность

Выходная мощность вышеупомянутой конструкции может достигать 1200 Вт при повышении входного напряжения до 48 В и тока до 25 ампер.

На этом уровне тепло, выделяемое рабочим змеевиком, может быть достаточно высоким, чтобы за минуту расплавить болт толщиной 1 см.

Размеры рабочей катушки

Видео-демонстрация

2) Индукционный нагреватель с использованием рабочей катушки с центральным ответвлением

Эта вторая концепция также является индукционным нагревателем ZVS, но для работы используется центральное разветвление катушка, которая может быть немного менее эффективной по сравнению с предыдущей конструкцией.L1, который является наиболее важным элементом всей схемы. Он должен быть построен с использованием очень толстых медных проводов, чтобы выдерживать высокие температуры во время индукционных операций.

Конденсатор, как описано выше, в идеале должен быть подключен как можно ближе к клеммам L1. Это важно для поддержания резонансной частоты на указанной частоте 200 кГц.

Характеристики первичной рабочей катушки

Для катушки индукционного нагревателя L1 можно намотать несколько медных проводов диаметром 1 мм параллельно или бифилярно, чтобы более эффективно рассеивать ток, вызывая меньшее тепловыделение в катушке.

Даже после этого катушка может подвергнуться сильному нагреву и деформироваться из-за этого, поэтому можно попробовать альтернативный метод намотки.

В этом методе мы наматываем его в виде двух отдельных катушек, соединенных в центре для получения требуемого центрального отвода.

В этом методе можно попробовать использовать меньшие витки для уменьшения импеданса катушки и, в свою очередь, увеличения ее способности выдерживать ток.

Емкость для этой схемы, напротив, может быть увеличена, чтобы пропорционально понизить резонансную частоту.

Конденсаторы резервуара:

Всего 330 нФ x 6 можно использовать для получения чистой емкости приблизительно 2 мкФ.

Как прикрепить конденсатор к индукционной катушке

На следующем изображении показан точный метод подключения конденсаторов параллельно концевым выводам медной катушки, предпочтительно через печатную плату хорошего размера.

Список деталей для указанной выше цепи индукционного нагревателя или цепи индукционной нагревательной плиты

• R1, R2 = 330 Ом 1/2 Вт
• D1, D2 = FR107 или BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10000 мкФ / 25 В
• C2 = 2 мкФ / 400 В, получено путем параллельного подсоединения показанных ниже конденсаторов 6 nos 330 нФ / 400 В

• D3 —- D6 = 25-амперные диоды
• IC1 = 7812
• L1 = латунная трубка 2 мм намотанный, как показано на следующих рисунках, диаметр может быть где угодно около 30 мм (внутренний диаметр катушек)
• L2 = 2 мГн дроссель, полученный путем наматывания магнитного провода 2 мм на любой подходящий ферритовый стержень
• TR1 = 0-15 В / 20 ампер
• ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ: Используйте стабилизированный источник питания постоянного тока 15 В, 20 А.

Использование транзисторов BC547 вместо высокоскоростных диодов

На приведенной выше схеме индукционного нагревателя мы можем видеть затворы полевых МОП-транзисторов, состоящих из диодов с быстрым восстановлением, которые могут быть трудно получить в некоторых частях страны.

Простая альтернатива этому может заключаться в транзисторах BC547, подключенных вместо диодов, как показано на следующей диаграмме.

Транзисторы будут выполнять ту же функцию, что и диоды, поскольку BC547 может хорошо работать на частотах около 1 МГц.

Другой простой дизайн DIY

На следующей схеме показан еще один простой дизайн, аналогичный приведенному выше, который можно быстро построить дома для реализации индивидуальной системы индукционного нагрева.

Список деталей

• R1, R4 = 1K 1/4 Вт MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 Вт MFR 1%
• D1, D2 = BA159 или FR107
• Z1, Z2 = 12 В, Стабилитрон 1/2 Вт
• Q1, Q2 = МОП-транзистор IRFZ44n на радиаторе
• C1 = 0,33 мкФ / 400 В или 3 н.у.1 мкФ / 400 В параллельно
• L1, L2, как показано на следующих изображениях:
• L2 восстановлен от любого старого блока питания компьютера ATX.

Преобразование в горячую плиту Кухонная утварь

Вышеупомянутые разделы помогли нам изучить простую схему индукционного нагревателя с использованием пружинной катушки, однако эту катушку нельзя использовать для приготовления пищи, и она требует некоторых серьезные модификации.

В следующем разделе статьи объясняется, как описанную выше идею можно изменить и использовать в качестве простой небольшой индукционной цепи нагревателя посуды или индукционной цепи кадай.

Дизайн низкотехнологичный, маломощный и может отличаться от обычных устройств. Схема была запрошена г-ном Дипешом Гуптой

Технические характеристики

Сэр,

Я прочитал вашу статью Простая схема индукционного нагревателя — Схема горячей плиты и был очень рад обнаружить, что есть люди, готовые помочь таким молодым людям, как мы, в сделай что-нибудь ….

Сэр, я пытаюсь понять принцип работы и пытаюсь разработать для себя индукционный кадай… Сэр, пожалуйста, помогите мне разобраться в дизайне, так как я так хорош в электронике

Я хочу разработать индукцию для нагрева кадай диаметром 20 дюймов с частотой 10 кГц по очень низкой цене !!!

Я видел ваши схемы и статью, но немного запутался насчет

• 1. Используемый трансформатор
• 2. Как сделать L2
• 3. И любые другие изменения в схеме для частоты 10-20 кГц при токе 25А

Пожалуйста, помогите мне как можно скорее..Это будет полезно, если вы можете предоставить точную информацию о необходимых компонентах. PlzzИ, наконец, вы упомянули об использовании ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ: Используйте регулируемый источник питания постоянного тока 15 В, 20 А. Где это используется ….

Спасибо

Dipesh gupta

The Design

Предлагаемая конструкция индукционной кадайной цепи, представленная здесь, предназначена только для экспериментальных целей и может не работать как обычные устройства. Его можно использовать для быстрого приготовления чашки чая или омлета, и ничего большего ожидать не стоит.

Указанная схема изначально была разработана для нагрева таких предметов, как железный стержень, например, головки болта. отвертка металлическая и т. д., однако с некоторыми изменениями эта же схема может быть применена для нагрева металлических кастрюль или сосудов с выпуклым основанием типа «кадай».

Для реализации вышеизложенного исходная схема не нуждается в каких-либо изменениях, за исключением основной рабочей катушки, которую нужно будет немного подправить, чтобы сформировать плоскую спираль вместо пружинной конструкции.

В качестве примера, чтобы преобразовать конструкцию в индукционную посуду так, чтобы она поддерживала сосуды с выпуклым дном, такие как кадай, змеевик должен иметь сферически-спиральную форму, как показано на рисунке ниже:

Схема будет такой же, как объяснено в моем предыдущем разделе, который в основном основан на конструкции Ройера, как показано здесь:

Проектирование спиральной рабочей катушки

L1 изготавливается путем использования 5-6 витков 8-миллиметровой медной трубки в сферическую форму. -спиральная форма, как показано выше, для размещения небольшой стальной чаши посередине.

Катушка может быть также плоско сжата в спиральную форму, если небольшая стальная сковорода предназначена для использования в качестве посуды, как показано ниже:

Конструирование ограничителя тока Катушка

L2 может быть изготовлена ​​путем наматывания суперэмалированной пленки толщиной 3 мм. медный провод над толстым ферритовым стержнем, количество витков необходимо экспериментировать, пока на его выводах не будет достигнуто значение 2 мГн.

TR1 может быть трансформатором 20 В 30 ампер или источником питания SMPS.

Фактическая схема индукционного нагревателя довольно проста по своей конструкции и не требует особых объяснений, необходимо позаботиться о следующих вещах:

Резонансный конденсатор должен располагаться относительно ближе к основной рабочей катушке. L1 и должен быть получен путем подключения примерно 10 ноль 0.22 мкФ / 400 В параллельно. Конденсаторы должны быть строго неполярного и металлизированного полиэфирного типа.

Хотя конструкция может показаться довольно простой, нахождение центрального отвода внутри спирально намотанной конструкции может вызвать некоторую головную боль, потому что спиральная катушка будет иметь несимметричную компоновку, что затруднит определение точного центрального отвода для схемы.

Это можно сделать методом проб и ошибок или с помощью LC-метра.

Неправильно расположенный центральный ответвитель может заставить схему работать ненормально или производить неравномерный нагрев МОП-транзисторов, или вся схема может просто не колебаться в худшей ситуации.

Ссылка: Википедия

Схема простого индукционного нагревателя своими руками

Этот замечательный небольшой проект демонстрирует принципы высокочастотной магнитной индукции и способы изготовления индукционного нагревателя. Схема очень проста в сборке и использует только несколько общих компонентов. С показанной здесь индукционной катушкой схема потребляет около 5 А от источника питания 15 В, когда наконечник отвертки нагревается. Кончик отвертки нагревается докрасна примерно за 30 секунд!

Схема управления использует метод, известный как ZVS (переключение при нулевом напряжении), для активации транзисторов, что позволяет эффективно передавать мощность.В схеме, которую вы видите здесь, транзисторы почти не нагреваются из-за метода ZVS. Еще одна замечательная особенность этого устройства заключается в том, что это саморезонансная система, которая автоматически работает на резонансной частоте подключенной катушки и конденсатора. Если вы хотите сэкономить время, в нашем магазине есть индукционный нагреватель. Возможно, вы все равно захотите прочитать эту статью, чтобы получить несколько полезных советов по правильной работе вашей системы.

Как работает индукционный нагрев?

Когда магнитное поле изменяется около металла или другого проводящего объекта, в материале индуцируется ток (известный как вихревой ток), который генерирует тепло.Вырабатываемое тепло пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление материала. Эффекты индукции используются в трансформаторах для преобразования напряжений во всех видах приборов. Большинство трансформаторов имеют металлический сердечник, поэтому при использовании в них наведены вихревые токи. Разработчики трансформаторов используют разные методы, чтобы предотвратить это, поскольку нагрев — это просто пустая трата энергии. В этом проекте мы будем напрямую использовать этот нагревательный эффект и постараемся максимизировать нагревательный эффект, создаваемый вихревыми токами.

Если мы приложим непрерывно изменяющийся ток к катушке с проволокой, у нас будет постоянно изменяющееся магнитное поле внутри нее. На более высоких частотах индукционный эффект довольно силен и имеет тенденцию концентрироваться на поверхности нагреваемого материала из-за скин-эффекта. Типичные индукционные нагреватели используют частоты от 10 кГц до 1 МГц.

ОПАСНО: Данное устройство может создавать очень высокие температуры!

Схема

Используемая схема представляет собой тип коллекторного резонансного генератора Ройера, который имеет преимущества простоты и саморезонансной работы.Очень похожая схема используется в обычных схемах инвертора, используемых для питания люминесцентного освещения, такого как подсветка ЖК-дисплея. Они приводят в действие трансформатор с центральным ответвлением, который повышает напряжение примерно до 800 В для питания фонарей. В этой схеме самодельного индукционного нагревателя трансформатор состоит из рабочей катушки и нагреваемого объекта.

Основным недостатком этой схемы является то, что требуется катушка с отводом по центру, которую может быть немного сложнее намотать, чем обычный соленоид. Катушка с отводом по центру необходима, чтобы мы могли создать поле переменного тока из одного источника постоянного тока и всего двух транзисторов N-типа.Центр катушки подключается к положительному источнику питания, а затем каждый конец катушки попеременно подключается к земле транзисторами, так что ток будет течь вперед и назад в обоих направлениях.

Сила тока, потребляемого от источника питания, зависит от температуры и размера нагреваемого объекта.

Из этой схемы индукционного нагревателя видно, насколько он на самом деле прост. Всего несколько основных компонентов — это все, что нужно для создания рабочего индукционного нагревателя.

R1 и R2 — стандартные резисторы 240 Ом, 0,6 Вт. Значение этих резисторов будет определять, насколько быстро МОП-транзисторы могут включиться, и должно быть достаточно низким. Однако они не должны быть слишком маленькими, так как резистор будет заземлен через диод при включении противоположного транзистора.

Диоды D1 и D2 используются для разряда затворов MOSFET. Это должны быть диоды с низким прямым падением напряжения, чтобы затвор был хорошо разряжен, а полевой МОП-транзистор полностью выключился, когда другой включен.Рекомендуются диоды Шоттки, такие как 1N5819, поскольку они имеют низкое падение напряжения и высокую скорость. Номинальное напряжение диодов должно быть достаточным, чтобы выдерживать повышение напряжения в резонансном контуре. В этом проекте напряжение выросло до 70 В.

Транзисторы T1 и T2 представляют собой полевые МОП-транзисторы на 100 В, 35 А (STP30NF10). Для этого проекта они были установлены на радиаторах, но при работе с указанными здесь уровнями мощности они почти не нагревались. Эти полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за их низкого сопротивления сток-исток и малого времени отклика.

Катушка индуктивности L2 используется как дроссель для предотвращения попадания высокочастотных колебаний в источник питания и для ограничения тока до приемлемого уровня. Значение индуктивности должно быть довольно большим (у нас было около 2 мГн), но оно также должно быть выполнено из достаточно толстого провода, чтобы пропускать весь ток питания. Если дроссель не используется или у него слишком малая индуктивность, цепь может перестать колебаться. Необходимое точное значение индуктивности будет зависеть от используемого блока питания и настройки катушки. Возможно, вам придется поэкспериментировать, прежде чем вы получите хороший результат.Показанный здесь был сделан путем наматывания примерно 8 витков магнитной проволоки толщиной 2 мм на тороидальный ферритовый сердечник. В качестве альтернативы вы можете просто намотать провод на большой болт, но вам понадобится гораздо больше витков провода, чтобы получить такую ​​же индуктивность, как у тороидального ферритового сердечника. Вы можете увидеть пример этого на фото слева. В нижнем левом углу вы можете увидеть болт, намотанный на множество витков провода оборудования. Эта установка на макетной плате использовалась при малой мощности для тестирования. Для большей мощности пришлось использовать более толстую проводку и все спаять вместе.

Поскольку компонентов было так мало, мы спаяли все соединения напрямую и не использовали печатную плату. Это также было полезно для выполнения соединений для сильноточных частей, поскольку толстый провод можно было напрямую припаять к клеммам транзистора. Оглядываясь назад, возможно, было бы лучше подключить индукционную катушку, прикрутив ее непосредственно к радиаторам на полевых МОП-транзисторах. Это связано с тем, что металлический корпус транзисторов также является выводом коллектора, а радиаторы могут помочь охладить катушку.

Конденсатор C1 и индуктор L1 образуют резонансный контур резервуара индукционного нагревателя. Они должны выдерживать большие токи и температуры. Мы использовали полипропиленовые конденсаторы емкостью 330 нФ. Более подробная информация об этих компонентах представлена ​​ниже.

Индукционная катушка и конденсатор

Катушка должна быть сделана из толстой проволоки или трубы, так как в ней будут протекать большие токи. Медная труба работает хорошо, так как токи высокой частоты в любом случае будут течь в основном по внешним частям.Вы также можете прокачать по трубе холодную воду, чтобы она оставалась прохладной.

Конденсатор должен быть подключен параллельно рабочей катушке, чтобы создать резонансный контур резервуара. Комбинация индуктивности и емкости будет иметь определенную резонансную частоту, на которой цепь управления будет работать автоматически. Используемая здесь комбинация катушка-конденсатор резонирует на частоте около 200 кГц.

Важно использовать конденсаторы хорошего качества, которые могут выдерживать большие токи и тепло, рассеиваемое в них, иначе они скоро выйдут из строя и разрушат вашу схему привода.Они также должны быть размещены достаточно близко к рабочей катушке и с использованием толстой проволоки или трубы. Большая часть тока будет протекать между катушкой и конденсатором, поэтому этот провод должен быть самым толстым. При желании провода, соединяющие цепь и источник питания, можно сделать немного тоньше.

Этот змеевик здесь был сделан из латунной трубы диаметром 2 мм. Его было просто наматывать и легко паять, но вскоре он начал деформироваться из-за чрезмерного нагрева. Затем повороты касаются друг друга, замыкаясь и делая его менее эффективным.Поскольку во время использования контур управления оставался относительно холодным, казалось, что его можно заставить работать на более высоких уровнях мощности, но необходимо будет использовать более толстую трубу или охлаждать ее водой. Затем установка была улучшена, чтобы выдерживать более высокий уровень мощности…

Продвигая дальше

Основным ограничением описанной выше схемы было то, что рабочая катушка через короткое время сильно нагрелась из-за больших токов. Для того, чтобы в течение длительного времени иметь большие токи, мы сделали еще одну катушку, используя более толстую латунную трубку, чтобы вода могла прокачиваться через нее во время работы.Более толстую трубу было труднее согнуть, особенно в центральной точке отвода. Перед сгибанием трубы необходимо было засыпать ее мелким песком, так как это предохраняет ее от защемления на крутых изгибах. Затем он был очищен сжатым воздухом.

Индукционная катушка была сделана из двух половин, как показано здесь. Затем они были спаяны вместе, и небольшой кусок трубы из ПВХ использовался для соединения центральных труб, чтобы вода могла течь через всю катушку.

В этой катушке было использовано меньше витков, чтобы она имела более низкий импеданс и, следовательно, выдерживала более высокие токи.Емкость также была увеличена, чтобы резонансная частота была ниже. Всего было использовано шесть конденсаторов по 330 нФ, что дало общую емкость 1,98 мкФ.

Кабели, соединяющиеся с катушкой, были просто припаяны к трубе возле концов, оставляя место для установки какой-нибудь трубы из ПВХ.

Этот змеевик можно охладить, просто пропустив воду прямо из крана, но для отвода тепла лучше использовать насос и радиатор. Для этого старый насос для аквариума был помещен в ящик с водой, и к выпускному патрубку прилегала труба.Эта труба поступала на модифицированный кулер компьютерного процессора, в котором для отвода тепла использовались три тепловые трубы.

Кулер был преобразован в радиатор путем отрезания концов тепловых трубок, а затем их соединения с трубами PCV, чтобы вода протекала через все 3 тепловые трубки, прежде чем выйти и вернуться к насосу.

Если вы сами разрезаете тепловые трубки, делайте это в хорошо проветриваемом помещении, а не в помещении, поскольку они содержат летучие растворители, которые могут быть токсичными для дыхания. Вы также должны носить защитные перчатки, чтобы предотвратить контакт с кожей.

Этот модифицированный кулер для процессора был очень эффективным в качестве радиатора и позволял воде оставаться довольно прохладной.

Другие необходимые модификации заключались в замене диодов D1 и D2 на диоды, рассчитанные на более высокое напряжение. Мы использовали обычные диоды 1N4007. Это было связано с тем, что с увеличением тока в резонансном контуре наблюдалось большее повышение напряжения. Вы можете видеть на изображении здесь, что пиковое напряжение составляло 90 В (желтый график осциллографа), что также очень близко к номинальному значению транзисторов 100 В.

Используемый блок питания был настроен на 30 В, поэтому также необходимо было подавать напряжение на затворы транзистора через стабилизатор напряжения 12 В. Когда внутри рабочей катушки не было металла, она потребляла около 7 А. Когда был добавлен болт на фотографии, он поднялся до 10 А, а затем постепенно снова упал, когда он нагрелся до температуры выше Кюри. Для более крупных объектов он, безусловно, превышает 10А, но используемый блок питания имеет ограничение в 10А. Вы можете найти подходящий блок питания на 24 В, 15 А в нашем интернет-магазине.

Болт, который вы видите на фотографии раскаленным докрасна, разогрелся примерно за 30 секунд.Отвертка на первом изображении теперь может нагреться докрасна примерно за 5 секунд.

Чтобы перейти на более высокую мощность, чем эта, необходимо использовать другие конденсаторы или их массив большего размера, чтобы ток распределялся между ними в большей степени. Это связано с тем, что протекающие большие токи и используемые высокие частоты могут значительно нагревать конденсаторы. Примерно через 5 минут использования на этом уровне мощности индукционный нагреватель DIY необходимо выключить, чтобы они могли остыть.Также необходимо использовать другую пару транзисторов, чтобы они могли выдерживать большие скачки напряжения.

Во всем этот проект оказался вполне удовлетворительным, так как дал хороший результат от простой и недорогой схемы. Как бы то ни было, он может быть полезен для закалки стали или для пайки мелких деталей. Если вы решили создать собственный проект индукционного нагревателя, разместите свои фотографии ниже. Пожалуйста, ознакомьтесь с другими комментариями, прежде чем делать свои собственные, поскольку это может сэкономить ваше время в дальнейшем.

Если вы хотите смоделировать этот проект для тестирования различных значений индуктивности или выбора транзисторов, загрузите LTSpice и запустите это моделирование самодельного индукционного нагревателя (щелкните правой кнопкой мыши, Сохранить как)

Насколько жарко станет?

Трудно сказать, насколько горячо вы сможете что-то получить, так как есть много параметров, которые необходимо учитывать. Различные материалы будут по-разному реагировать на индукционный нагрев, а их форма и размер будут влиять на то, как нагревание или отвод тепла в атмосферу.

Вы можете получить приблизительное представление, используя некоторые базовые вычисления по приведенной ниже формуле, или, если хотите, мы сделали удобный калькулятор мощности нагревателя, который может рассчитать это за вас. Эта форма включает в себя материалы (например, воду), которые нельзя нагревать напрямую с помощью индукционных нагревателей, но она по-прежнему полезна, если вы пытаетесь определить, например, мощность, необходимую для нагрева поддона с водой с помощью индукционного нагревателя.

ПРИМЕР: Насколько сильно нагреются 20 г стали за 30 секунд при нагревании с помощью нагревателя мощностью 300 Вт? (при условии, что 100 Вт потеряно для окружающей среды)

Формулы:
Q = m x Cp x ΔT
ΔT = Q ÷ m ÷ Cp

Рабочий:
(300Вт — 100Вт) x 30с = 6000Дж
6000Дж ÷ 20г ÷ 0.466Дж / г ° C = 643,78 ° C

Результат: температура
20 г стали повысится на 643,78 ° C при нагревании нагревателем мощностью 300 Вт в течение 30 секунд.

Устранение неисправностей

Если у вас возникли проблемы с тем, чтобы это работало, вот несколько советов, которые помогут устранить неполадки в вашем домашнем проекте индукционного нагревателя….

PSU (источник питания)
Если ваш PSU не может подавать большой скачок тока при включении индукционного нагревателя, он не будет колебаться. В этот момент напряжение источника питания упадет (хотя блок питания может этого не отображать), и это помешает правильному переключению транзисторов.Чтобы решить эту проблему, вы можете разместить несколько больших электролитических конденсаторов параллельно источнику питания. Когда они заряжены, они могут подавать в вашу цепь большой импульсный ток. Хорошим мощным источником питания будет наш БП на 24 В 15 А постоянного тока.

Дроссель (индуктор L2)
Ограничивает мощность индукционного нагревателя. Если ваш не колеблется, вам может потребоваться дополнительная индуктивность, чтобы предотвратить падение напряжения в вашем блоке питания. Вам нужно будет поэкспериментировать с необходимой вам индуктивностью. Лучше иметь слишком много, чем слишком мало, так как это только ограничит мощность нагревателя.Слишком мало может означать, что это вообще не сработает. Если у вас слишком маленький сердечник индуктора, сильный ток приведет к его насыщению и вызовет слишком большой ток, что может привести к повреждению вашей цепи.

Электропроводка
Соединительные провода должны быть короткими, чтобы уменьшить паразитную индуктивность и помехи. Длинные провода добавляют в цепь нежелательное сопротивление и индуктивность, что может привести к нежелательным колебаниям или снижению производительности. Наш кабель питания на 30 А подходит для этого.

Компоненты
Выбранные транзисторы должны иметь низкое падение напряжения / сопротивление в открытом состоянии, в противном случае они перегреются или даже предотвратят колебания системы.Вероятно, IGBT не будут работать, но большинство полевых МОП-транзисторов с аналогичными характеристиками должны работать нормально. Конденсаторы должны иметь низкое ESR (сопротивление) и ESL (индуктивность), чтобы они могли выдерживать высокие токи и температуры. Диоды также должны иметь низкое прямое падение напряжения, чтобы транзисторы правильно отключались. Они также должны быть достаточно быстрыми, чтобы работать на резонансной частоте вашего индукционного нагревателя.

Включение питания
При включении не допускайте попадания металла в нагревательную спираль.Это может привести к более сильным скачкам тока, что может помешать возникновению колебаний, как упомянуто выше. Также не пытайтесь нагревать большое количество металла. Этот проект подходит только для небольших индукционных нагревателей. Если вы хотите контролировать или постепенно увеличивать мощность, вы можете использовать одну из наших схем импульсного модулятора мощности. Подробности смотрите в публикации 5108 ниже.

Мозг
Для безопасного выполнения этого проекта вам понадобится разумно работающий мозг. Создание индукционного нагревателя может быть очень опасным, поэтому, если вы новичок в электронике, вам следует попросить кого-нибудь помочь вам сделать это.Подходите к делу логически; Если он не работает, проверьте, что используемые компоненты не неисправны, проверьте правильность подключения, прочтите всю эту статью и все комментарии, выполните поиск в Google, если вы не понимаете какие-либо термины, или прочитайте наш раздел «Обучение электронике». Помните: горячие вещи могут обжечь вас и могут поджечь вещи; Электричество может убить вас электрическим током, а также вызвать пожар. Безопасность превыше всего.

Самодельный индукционный нагреватель Схема DIY

Как работают эти индукционные нагреватели? Мы рассмотрим схему и шаг за шагом объясним, как создается колебательный сигнал, как индуцируется ток и как нагревается металл.Наконец, мы используем эту схему и устанавливаем самодельную версию и смотрим, работает ли она на нагрев некоторых металлов. Так что посмотрим …

ЧАСТЬ 1 — Коммерческий модуль

Во-первых, чтобы узнать и сопоставить сигналы, я купил один из этих коммерческих модулей индукционного нагревателя. Он рекламируется как 1000 Вт mdoule. Мы можем видеть несколько огромных конденсаторов, несколько катушек и еще несколько компонентов, а на выходе — огромную катушку из толстой медной проволоки. Эта выходная катушка создаст мощное колеблющееся магнитное поле, которое будет нагревать металлы, и мы увидим, как это сделать.Я делаю еще одну катушку из медного провода и помещаю ее рядом с катушкой индукционного нагревателя, и, как вы можете видеть на осциллографе, у нас есть колебательный сигнал около 100 МГц.

Чтобы понять, как этот модуль нагревает металлы, нам нужно понять 3 вещи. Во-первых, как магнитные поля могут индуцировать токи внутри металлов и обратный процесс, как токопроводящие провода будут создавать магнитные поля. Затем нам нужно увидеть, как резонанс этих катушек и конденсаторов будет создавать высокочастотные сигналы и, наконец, как ток будет нагревать металлы.Как вы можете видеть ниже, после включения модуля эти высокочастотные и мощные колебания нагревают металл до ярко-красного цвета всего за несколько секунд.

ЧАСТЬ 2 — Закон Фарадея

Закон индукции Фарадея — это основной закон электромагнетизма, предсказывающий, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая явление электродвижущей силы, называемое электромагнитной индукцией. Это основной принцип работы трансформаторов, индукторов и многих типов электродвигателей, генераторов и соленоидов.Таким образом, движущийся магнит будет создавать изменения магнитного потока внутри катушки, и тем самым мы можем индуцировать ток внутри катушки. Но что еще может формировать кореатирующее магнитное поле?

Что ж, еще один компонент, помимо amgnet, который также создает магнитные поля, — это катушка. Да, катушка может производить обратный процесс индукции тока. Если мы подаем ток через катушку, будет создано магнитное поле, поэтому нам не нужны магниты. Катушка могла создавать магнитное поле и наводить ток во второй катушке, как трансформаторы.Итак, теперь мы знаем, как индуцировать ток, и этот ток будет нагревать наш металл. Ниже вы можете увидеть, как я передаю сигнал от одной катушки к другой.

ЧАСТЬ 3 — Частота резонанса

В этом примере мы будем использовать параллельно катушку и конденсатор. Это называется резервуаром LC, и если мы ударим по нему электроникой, он будет резонировать на своей резонансной частоте. Итак, если я приложу небольшой импульс напряжения, и они отключат соединение, это создаст быстро колеблющийся сигнал.Я подключаю конденсатор и катушку параллельно и очень быстро прикасаюсь к одному кабелю с напряжением 12 В к этому резервуару LC. Посмотрите ниже, что происходит. После прикосновения к резервуару LC я получаю на осциллографе первый осциллирующий сигнал, который медленно затухает. Итак, теперь мы получаем наши высокочастотные и мощные колебания, которые позже индуцируют ток внутри металла. Но наша схема работает немного иначе. Для этого давайте взглянем на схему базового и простого модуля индукционного нагревателя.

ЧАСТЬ 4 — Схема

В этом примере мы будем использовать параллельно катушку и конденсатор.Это называется резервуаром LC, и если мы ударим по нему электроникой, он будет резонировать на своей резонансной частоте. Итак, если я приложу небольшой импульс напряжения, и они отключат соединение, это создаст быстро колеблющийся сигнал. Я подключаю конденсатор и катушку параллельно и очень быстро прикасаюсь к одному кабелю с напряжением 12 В к этому резервуару LC. Посмотрите ниже, что происходит. После прикосновения к резервуару LC я получаю на осциллографе первый осциллирующий сигнал, который медленно затухает. Итак, теперь мы получаем наши высокочастотные и мощные колебания, которые позже индуцируют ток внутри металла.Но наша схема работает немного иначе. Для этого давайте взглянем на схему базового и простого модуля индукционного нагревателя.

Итак, как вы можете видеть на схеме выше, у нас на выходе 3 катушки. Пока не обращайте внимания на катушку L3, потому что это будет выходная катушка, которая будет создавать магнитное поле. У нас есть 2 катушки, L1 и L2, и один конденсатор, C1. У нас будет резонанс, как и раньше, но на этот раз он будет другим и никогда не прекратится. Как вы можете видеть, у нас также есть два диода, D1 и D2, которые подключены к затвору двух транзисторов, T1 и T2.Когда сигнал сначала колеблется на C1, на одной стороне C1 будет положительное напряжение, а на другой стороне C1 — отрицательное напряжение. Таким образом, один диод будет пропускать ток, а другой — нет. Таким образом, один транзистор будет включен, а другой выключен. Но буквально через мгновение из-за этого процесса полярность на C1 изменится, и это активирует второй транзистор и выключит другой. И этот процесс будет повторяться снова и снова, и это изменит поток тока внутри катушки L3, потому что, как вы можете видеть, один enf этой катушки подключен к 15 В, а другой конец будет подключен к отрицательному или положительному, и тем самым будет создаваться колебательный ток.Это создаст колеблющееся магнитное поле.

эффективных конструкций индукционного нагрева — Технические статьи

Сковорода, разрезанная пополам, стоит на варочной поверхности с яйцом, аккуратно разбитым в ее центре. Половина на сковороде имеет идеально приготовленную, блестящую белизну, а оставшаяся половина — прозрачная и сырая. Это мощный имидж, который со всей очевидностью демонстрирует, насколько эффективнее индукционные плиты по сравнению с альтернативными технологиями приготовления пищи.Сообщение: индукционный нагрев направляет энергию туда, где она необходима.

Полупроводниковая промышленность отреагировала на потребность в индукционных нагревательных приборах путем постоянной настройки и совершенствования технологии переключения, необходимой для ее оптимальной реализации. Таким образом, индукционная технология обычно используется в рисоварках, вспенивателях молока и плитах.

Использование индукционного нагрева в системах отопления

Принципы обычного трансформатора составляют основу приложений индукционного нагрева.Однако, в то время как трансформатор индуцирует ток во вторичной катушке от первичной катушки, индукционный нагреватель использует первичную катушку для индукции тока в самой посуде для приготовления пищи. Это гарантирует, что результирующий эффект нагрева будет сконцентрирован именно там, где это необходимо. Именно вихревые токи индуцируются в материале посуды для приготовления пищи, что приводит к тепловому эффекту, известному как джоулев нагрев. Высокое сопротивление обеспечивают сосуды, изготовленные из магнитных материалов, таких как нержавеющая сталь и железо, в то время как немагнитные материалы, такие как алюминий и медь, обеспечивают меньшее сопротивление.

Из-за используемых высоких частот ток в первичной катушке протекает в основном по поверхности проводника, что называется скин-эффектом. В змеевиках индукционного нагрева используется медная проволока особого типа, известная как литц-проволока, которая состоит из множества тонких отдельных жил. Это приводит к увеличению площади поверхности катушки, тем самым уменьшая сопротивление переменному току.

Выбор топологии и их функции

Существует несколько подходов к выбору топологии, но из-за ценового давления на многих рынках, на которые ориентированы эти приложения, наиболее распространенным выбором является схема одностороннего параллельного резонанса (SEPR) (рис. 1).Эта топология программного переключения использует резонансную сеть резервуаров, состоящую из конденсатора Cr и литц-катушки Lr. БТИЗ, работающий в условиях переключения при нулевом напряжении (ZVS), вместе с параллельным диодом завершают конструкцию. Вместо того, чтобы реализовывать дискретный подход, диод обычно интегрируется в IGBT, причем характеристики диода оптимизируются в соответствии с потребностями схемы этого типа. Частоты переключения 20–30 кГц гарантируют, что любой шум выходит за пределы слышимого диапазона, что делает эту схему подходящей для магнитной посуды.Более высокие частоты также могут использоваться как часть функции плавного пуска.

Работа цепи резонанса напряжения разбита на четыре периода времени (рисунок 3) и применима для случая, когда процесс запуска был завершен (т.е. Cr полностью заряжен):

1. T1 — Цикл начинается с включения Q1, позволяя току течь от Cm через Lr и Q1 и заставляя ток линейно увеличиваться, пока не достигнет желаемого уровня.В это время напряжение на Cr ограничено до напряжения на Cm.

2. T2 — Следующий Q1 отключается, в результате чего Lr и Cr входят в резонанс. Достигнутое пиковое резонансное напряжение увеличивается пропорционально времени включения T1.

3. T3 — Резонансный ток изменяет направление, вызывая снижение напряжения над Cr.

4. T4 — Теперь полярность напряжения на Cr меняется на обратную.Когда оно превышает напряжение на Cm, ток начинает течь через диод, возвращая полярность и напряжение Cr к значению Cm.

Номинал IGBT будет зависеть от пика напряжения, который видит Q1, который для источников питания 100 В переменного тока потребует номинального значения VCES от 900 до 1200 В или от 1350 до 1800 В для источников питания 220 В переменного тока.

По мере увеличения требований к мощности обычно используется метод полумостового токового резонанса с использованием двух IGBT со встроенными диодами (рисунок 3). Такие конструкции могут также поддерживать использование «полностью из металла», где частота переключения от 80 до 100 кГц может даже поддерживать использование немагнитных посуды для приготовления пищи. Резонансный контур реализован в виде последовательной конструкции LC или LCR.

Работа этой схемы также может быть описана в четыре этапа (рисунок 4) после завершения процесса запуска следующим образом:

1. T1 — Верхний переключатель Q1 включается, в результате чего ток течет от конденсатора Cm в цепь резонансного тока Cr-Lr.

2. T2 — Переключатель Q1 выключается, оставляя Cr заряжаться из-за тока, протекающего от Lr через диод нижнего переключателя.

3. T3 — Переключатель Q2 включен, позволяя резонансному току течь от Cr через Q2 в Lr. В этот момент VCE Q2 ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, тем самым активируя ZVS.

4. T4 — Переключатель Q2 выключен, позволяя свободному току течь от Lr через Cr, диод параллельно Q1 и Cm. В этот момент VCE Q1 аналогичным образом ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, обеспечивая ZVS для следующей фазы, T1.

В результате пиковые напряжения ограничиваются суммой пикового входного напряжения переменного тока, что позволяет устанавливать IGBT с VCES от 600 до 650 В для входов 220 В переменного тока. Более высокие токи не позволяют использовать эту конструкцию с входами 100 В переменного тока.

Выбор подходящих IBGT для использования в устройствах индукционного нагрева

Очевидно, что правильное понимание напряжений, генерируемых на VCES, является критическим фактором при выборе IGBT.Напряжение управления затвором, VGES, также требует проверки. Обычно он работает при 18 В, чтобы уменьшить потери мощности в IGBT. Однако колебания в электросети на многих рынках, иногда до 20%, означают, что проектировщикам необходимо убедиться, что в таблице данных указан достаточный запас для этих параметров. Тепловые параметры, такие как Rth (j-c), дают представление о требуемой концепции охлаждения, в то время как следует проводить испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС), особенно на отключение при более низких частотах испытаний.

Еще одним важным аспектом для рассмотрения является рейтинг IC (sat), параметр, который важен во время токов короткого замыкания, которые протекают для заряда Cr при начальном включении питания, пока его напряжение не будет соответствовать напряжению на Cm. Наконец, следует проверить максимально допустимый ток коллектора с прямым смещением в безопасной рабочей области (FBSOA), VCE, для различных значений длительности импульса.

Punch-through (PT) IGBT — предпочтительное устройство в таких приложениях, поскольку они поддерживают более высокие частоты переключения, чем не-PT-типы в прошлом.Последние достижения позволили уменьшить толщину слоя коллектора P для создания структур, известных как IGBT с ограничителем поля (FS). Это позволяет создать слой N, чтобы включить корпусный диод с обратной проводимостью (RC), ведущий к RC-IGBT. Благодаря пониженному хвостовому току они хорошо подходят для схем софт-коммутации. Последний RC-IGBT от Toshiba, GT20N135SRA, представляет собой устройство нового поколения с поддержкой 20 А при 100 ° C и 1350 В. Это идеальное решение для устройств индукционного нагрева с питанием 220 В переменного тока для устройств средней мощности мощностью 2200 Вт.

По сравнению с устройствами предыдущего поколения, ток короткого замыкания IC (sat) ограничен примерно 150 А при 100 ° C. Во время фазы запуска схемы, когда Cr заряжается, это помогает снизить ток насыщения коллектора и подавить колебания напряжения (рисунок 5). Более широкий FBSOA также означает, что могут протекать более высокие токи, но это должно быть сбалансировано с учетом того, что некоторые потери преобразуются в тепло. GT20N135SRA имеет максимальное значение Rth (j-c) 0,48 ° C / Вт, поэтому, если предположить, что IGBT должен рассеивать 35 Вт в реализации устройства, температура корпуса будет примерно на 6 ° C ниже, чем у устройств предыдущего поколения (GT40RR21 — 0.65 ° C / Вт).

Улучшенный слой N также привел к снижению прямого напряжения VF на 0,5 В по сравнению с устройствами предыдущего поколения. При заданном типичном значении 1,75 В при 25 ° C это снижает потери и повышает эффективность.Операция выключения IGBT может затруднить соответствие стандарту CISPR, требуя резистора в тракте затвора для снижения скорости переключения. Однако это приводит к увеличению потерь. В том же настольном приложении с GT20N135SRA теперь достигается запас примерно на 10 дБ на частоте 30 МГц без такого резистора, что обеспечивает лучший компромисс между излучаемыми излучениями и рассеиваемой мощностью (рис. 6).

Сводка

Хотя индукционные нагревательные приборы обеспечивают большую эффективность и лучший контроль по сравнению со многими альтернативными технологиями, ответственность за их реализацию ложится на инженера-конструктора. Полупроводниковая промышленность ответила на это коммутационными устройствами IGBT, которые на протяжении нескольких поколений продолжали улучшать характеристики, критически важные для оптимальной производительности, от рассеивания тепла и ЭМС до характеристик напряжения и тока и улучшенных обратнопроводящих корпусных диодов.

GT20N135SRA, последнее поколение RC-IGBT от Toshiba, упрощает вывод на рынок продуктов, которые проходят испытания на излучение, а также являются более эффективными. Будучи оптимизированными для приложений с резонансным током 220 В переменного тока, будущие продукты будут расширяться для удовлетворения более высоких потребностей в токе для больших кухонных сосудов и более высоких напряжений, возникающих в приборах на 100 В переменного тока.

Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

, работа и применение

Принцип индукционного нагрева используется в производственных процессах с 1920-х годов. Как уже было сказано, необходимость — мать изобретений, во время Второй мировой войны необходимость в быстром процессе упрочнения деталей металлического двигателя привела к быстрому развитию технологии индукционного нагрева. Сегодня мы видим применение этой технологии в наших повседневных потребностях. В последнее время потребность в улучшенном контроле качества и безопасных производственных технологиях снова привлекла внимание к этой технологии.С помощью современных передовых технологий внедряются новые и надежные методы реализации индукционного нагрева.

Что такое индукционный нагрев?

Принцип работы процесса индукционного нагрева представляет собой комбинированный рецепт электромагнитной индукции и джоулева нагрева. Процесс индукционного нагрева — это бесконтактный процесс нагрева электропроводящего металла путем создания в нем вихревых токов с использованием принципа электромагнитной индукции.Поскольку генерируемый вихревой ток течет против удельного сопротивления металла, по принципу джоулева нагрева в металле генерируется тепло.

Как работает индукционный нагрев?

Знание закона Фарадея очень полезно для понимания работы индукционного нагрева. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение электрического поля в проводнике приводит к возникновению переменного магнитного поля вокруг него, сила которого зависит от величины приложенного электрического поля.Этот принцип работает и наоборот, когда в проводнике изменяется магнитное поле.

Итак, вышеуказанный принцип используется в процессе индукционного нагрева. Здесь твердотельный источник питания с высокочастотной частотой подается на катушку индуктивности, а нагреваемый материал помещается внутри катушки. Когда через катушку пропускают переменный ток, вокруг нее создается переменное магнитное поле в соответствии с законом Фарадея. Когда материал, помещенный внутри индуктора, попадает в диапазон этого переменного магнитного поля, в материале генерируется вихревой ток.

Теперь соблюдается принцип джоулева нагрева. В соответствии с этим при прохождении тока через материал в нем выделяется тепло. Таким образом, когда в материале генерируется ток из-за индуцированного магнитного поля, протекающий ток выделяет тепло изнутри материала. Этим объясняется процесс бесконтактного индукционного нагрева.

Схема индукционного нагрева

Установка, используемая для процесса индукционного нагрева, состоит из высокочастотного источника питания, обеспечивающего переменный ток в цепи.Медная катушка используется в качестве индуктора, и к ней подается ток. Нагреваемый материал помещается внутрь медного змеевика.

Изменяя силу подаваемого тока, мы можем контролировать температуру нагрева. Поскольку вихревой ток, возникающий внутри материала, течет противоположно удельному электрическому сопротивлению материала, в этом процессе наблюдается точный и локализованный нагрев.

Помимо вихревых токов, в магнитных частях также выделяется тепло из-за гистерезиса.Электрическое сопротивление, создаваемое магнитным материалом по отношению к изменяющемуся магнитному полю внутри индуктора, вызывает внутреннее трение. Это внутреннее трение создает тепло.

Поскольку процесс индукционного нагрева является процессом бесконтактного нагрева, нагреваемый материал может находиться вдали от источника питания или погружен в жидкость, или в любую газообразную среду, или в вакууме. Для этого типа нагрева не требуются дымовые газы.

Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании системы индукционного нагрева

Есть несколько факторов, которые следует учитывать при проектировании системы индукционного нагрева для любого типа применения.

• Обычно процесс индукционного нагрева используется для металлов и токопроводящих материалов. Непроводящий материал можно нагревать напрямую.
• При нанесении на магнитные материалы тепло генерируется как вихревыми токами, так и эффектом гистерезиса магнитных материалов.
• Маленькие и тонкие материалы нагреваются быстрее по сравнению с большими и толстыми материалами.
• Чем выше частота переменного тока, тем меньше глубина проплавления.
• Материалы с более высоким сопротивлением быстро нагреваются.
• Индуктор, в который помещается нагревательный материал, должен позволять легко вставлять и удалять материал.
• При расчете мощности источника питания необходимо учитывать удельную теплоемкость нагреваемого материала, массу материала и требуемое превышение температуры.
• Потери тепла из-за теплопроводности, конвекции и излучения также следует принимать во внимание при выборе мощности источника питания.

Формула для индукционного нагрева

Глубина, на которую вихревой ток проникает в материал, определяется частотой индуктивного тока.Для токоведущих слоев эффективная глубина может быть рассчитана как

D = 5000 √ρ / мкФ

Здесь d означает глубину (см), относительная магнитная проницаемость материала обозначена как µ, ρ — удельное сопротивление материала в Ом-см, f означает частоту переменного поля в Гц.

Катушка, используемая в качестве индуктора, к которому подается питание, бывает различных форм.Индуцированный ток в материале пропорционален количеству витков в катушке. Таким образом, для эффективности и действенности индукционного нагрева важна конструкция катушки.

Обычно индукционные катушки представляют собой медные проводники с водяным охлаждением. В зависимости от наших приложений используются катушки различной формы. Чаще всего используется многооборотная спиральная катушка. Для этой катушки ширина диаграммы нагрева определяется количеством витков в катушке. Однооборотные катушки полезны в тех случаях, когда требуется нагрев узкой полосы заготовки или кончика материала.

Многопозиционный спиральный змеевик используется для нагрева более чем одной заготовки. Блинный змеевик используется, когда требуется нагреть только одну сторону материала. Внутренний змеевик используется для нагрева внутренних отверстий.

Применение индукционного нагрева

• Целенаправленный нагрев для поверхностного нагрева, плавления, пайки возможен с помощью процесса индукционного нагрева.
• Кроме металлов, индукционным нагревом возможен нагрев жидких и газообразных проводов.
• Для нагрева кремния в полупроводниковой промышленности используется принцип индукционного нагрева.
• Этот процесс используется в индукционных печах для нагрева металла до температуры плавления.
• Поскольку это бесконтактный процесс нагрева, вакуумные печи используют этот процесс для производства специальной стали и сплавов, которые могут окисляться при нагревании в присутствии кислорода.
• Процесс индукционного нагрева используется для сварки металлов, а иногда и пластмасс, когда они легированы ферромагнитной керамикой.
• Индукционные плиты, используемые на кухне, работают по принципу индукционного нагрева.
• Для припайки карбида к валу используется процесс индукционного нагрева.
• Для герметизации крышек бутылок и фармацевтических препаратов с защитой от несанкционированного доступа используется процесс индукционного нагрева.
• Машина для моделирования впрыска пластмасс использует индукционный нагрев для повышения энергоэффективности впрыска.

Для обрабатывающей промышленности индукционный нагрев обеспечивает мощное сочетание стабильности, скорости и контроля.Это аккуратный, быстрый и экологически чистый процесс нагрева. Потери тепла, наблюдаемые при индукционном нагреве, могут быть решены с помощью закона Ленца. Этот закон показал способ продуктивного использования тепловых потерь, возникающих в процессе индукционного нагрева. Какое из применений индукционного нагрева вас поразило?

Схема простого индукционного нагревателя

Идея предлагаемой схемы простого индукционного нагревателя проста. Катушка генерирует высокочастотный магнитный поток, а затем металлические предметы в катушке создают вихревые токи, которые могут нагревать ее.

Просадки гистерезиса дополнительно способствуют нагреву. Возможно, даже для такой катушки меньшего размера, как эта, обычно используется ток около 100 А, следовательно, в случае с катушкой вы обнаружите резонансную емкость, которая составляет их индуктивный характер.

Цепь катушка-конденсатор должна получать питание на их резонансной частоте. Ток мотивации значительно меньше, чем ток по всей катушке. Источником питания является простой полумост MOSFET, регулируемый схемой IR2153.МОП-транзисторы имеют компактный радиатор.

Управляющая частота настраивается на резонанс с помощью потенциометра. Резонанс определяется неоновой лампочкой. Частоту можно было регулировать в диапазоне примерно от 20 до 200 кГц.

Для цепи управления требуется вспомогательное напряжение 12-15 В постоянного тока. Я буду использовать малоразмерный источник питания для настенной розетки, но просто потому, что можно использовать всего несколько мА, не стесняйтесь использовать осаждающий резистор или конденсатор.

В основном из-за того, что выходной драйвер не может быть напрямую связан, вы можете последовательно найти дополнительный дроссель.Он включает около двадцати витков диаметром 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм, а также прочность может быть определена путем изменения воздушного зазора.

Индукционный нагрев работает напрямую от электросети. Он будет использовать двухполупериодное выпрямленное напряжение без фильтрующего электролитического конденсатора. Лампочка подключается последовательно, чтобы уменьшить ток и помочь сохранить схему в случае ошибки, перегрузки или нежелательной работы.
Рабочая катушка индукционного нагрева должна быть из прочной медной проволоки или, что более желательно, из медной трубки и иметь примерно 12–30 витков на диаметре 3–10 см.

Резонансный конденсатор — результат большой силы тока, создаваемой многочисленными (как минимум 6) конденсаторами. В моем примере катушка имеет 26 витков, а конденсаторы — 6 x 330n 250V ~.

Вместе очень сильно нагреваются после длительной работы. Резонансная частота составляет примерно 29 кГц. Мой резонансный контур построен быстро, с добавлением метода проб и ошибок можно достичь значительно лучших конечных результатов.

Это действительно мой первый опыт работы с простой схемой индукционного нагревателя

Принцип работы, конструкция и применение рабочей катушки

Люди используют цепь индукционного нагревателя для бесконтактного нагрева проводящих материалов.Это также устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева ферромагнитной керамики и металлов. Кроме того, индукционный нагреватель подходит для плавки и ковки стали, а также алюминия. В коммерческих целях вы также можете использовать их для пайки, пайки и термообработки.

Индукционный нагреватель особенно интересен в изготовлении, поскольку он не требует никаких индукционных нагревательных элементов. Вместо этого электронное устройство похоже на плиту, которая сохраняет температуру. В этом руководстве объясняется конструкция цепей индукционного нагревателя.Цепь первичного индукционного нагревателя проста в сборке, к тому же в ней используются только некоторые стандартные компоненты.

Так что давайте перейдем к делу.

Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Induction_heater.jpg

Согласно закону Фарадея, изучение процесса индукционного нагрева необходимо — согласно закону электромагнитной индукции Фарадея переключение проводника в электрическое поле приводит в действие переменное магнитное поле.Во время цикла индукционного нагревателя частота движется быстрее, чем электроны в утюге. Несомненно, это вызывает обратный ток, который является вихревым током.

Из-за образования сильного вихревого тока утюг также нагревается. Принцип также работает наоборот при изменении магнитного поля в проводнике. Экстремальный нагрев равен удвоенному сопротивлению утюга. Поскольку загруженный металл — это железо, мы будем называть сопротивление R металлического железа.Таким образом, твердотельный источник питания радиочастоты применяется к катушке индуктивности и материалам, которые вы будете нагревать.

Тепло = I2 x R (Железо)

Удельное сопротивление железа = 97 нОм

Поскольку указанное выше тепло равно рабочей частоте, обычные трансформаторы привода затвора не работают в системах высокочастотного индукционного нагрева. Следующий процесс представляет собой принцип Джоулевого нагрева. Здесь, после того, как ток проходит через материал, он генерирует магнитные материалы. Кроме того, простые конструкции схемы индукционного нагревателя устанавливаются на резонансную частоту медной катушки и блока схем, которые аналогичны цепи резервуара.

Как построить индукционный нагреватель? Здесь мы обсудим разработку индукционной катушки и быстро осциллирующего сигнала, в том числе индукцию протекания тока, чтобы сделать металл горячим. Как и для большинства устройств, для цепи индукционного нагрева требуется печатная плата и другие активные компоненты.

• Согласование импеданса: мощность источника питания индукционного нагрева аналогична мощности других устройств предыдущего поколения.Поскольку он имеет как переменное, так и максимальное напряжение, полное сопротивление мощности и нагрузка должны быть близки к обеспечению полной подачи питания на заготовку. Цепи управления согласованием импеданса работают при индукционном нагреве, чтобы значения напряжения, тока и мощности достигли своих наивысших пределов. Кроме того, он полезен в электрическом трансформаторе.

• Источник питания: индукционные источники питания являются важной частью системы индукционного нагревателя. Их часто оценивают по рабочему диапазону частот и мощности.Кроме того, существует несколько типов источников питания, таких как умножители частоты, преобразователи искрового разрядника и инвертор напряжения.

• Резонансный резервуар: Резонансный резервуар индукционного нагревателя обычно состоит из индукторов и конденсаторов, включенных параллельно с резонансной частотой. То, что происходит в контуре резервуара, похоже на качающийся маятник. В баке конденсатора источник питания обеспечивает энергию, которая колеблется между конденсатором (электростатическая энергия) и катушкой индуктивности (электромагнитная энергия).В этом случае передача энергии затухает из-за потерь в катушке индуктивности, нагрузке и конденсаторе. Кроме того, конденсаторная батарея обеспечивает необходимую емкость для достижения резонансной частоты с той же емкостью, что и источник питания.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit#/media/File:RLC_parallel_circuit_v1.svg

(резонансный контур)

• Индукторы индукционного нагревателя

Катушка индукционного нагревателя представляет собой профилированную медную трубку, которая передает энергию в нескольких формах.Индуктивный ток в материале равен количеству витков катушки. Следовательно, для эффективности и действенности схемы нагрева важна конструкция первичного змеевика.

Это также проводящий материал, через который проходит переменный ток, создавая магнитное поле. Электропроводящие компоненты и металлические части обычно остаются внутри индукционной тепловой катушки, рядом с ней или через нее. Обратите внимание, что эти материалы никогда не касаются кольца, но они создают в металле магнитную индукцию, выделяющую тепло.

Обычно индукционные катушки работают как медные индукционные катушки с водяным охлаждением. В зависимости от области применения также существуют катушки различной формы. Но обычно используется многооборотная спиральная катушка. В случае кольца ширина рисунка нагрева определяется количеством витков в петле. Таким образом, однооборотные замки подходят для приложений, где необходим нагрев кремния, наконечника материала или узкой ленты.

Между тем многопозиционная спиральная катушка нагревает многие детали.Производители также используют внутреннее кольцо для нагрева внутренних отверстий, в то время как змеевик для блинов нагревает только одну сторону материала.

Источник: https: //www.flickr.com/photos/abstractmachine/332302589

(индукционная катушка)

Цепь индукционного нагревателя

1. Когда вы прикладываете катушку к магнитным материалам, она выделяет тепло как за счет эффекта гистерезиса, так и за счет вихревого тока.
2. Расположение рядом с соединением отдельных катушек имеет меньшую плотность магнитного потока.Таким образом, центр внутреннего диаметра нагревательной катушки никогда не находится в центре индукционного нагрева.
3. Для увеличения эффективности индукционного нагрева необходимо уменьшить расстояние между катушкой блина и нагрузкой.
4. Если вы разместите деталь посередине катушки индукционного нагрева, лучше всего соединить ее рядом с магнитным проводом или полем. Однако, если он смещен по центру, зона нагрузки ближе к поворотам теряет меньше тепла.
5. Чтобы определить мощность источника питания катушки, примите во внимание конвекцию, излучение и теплопотери из-за теплопроводности.
6. Чем выше критическая частота переменного тока, тем меньше глубина проникновения нагрева.
7. Материалы с более высокой резонансной частотой нагреваются быстро.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit#/media/File:Tuned_circuit_animation_3_300ms.gif

(контур резонансного бака)

Ниже приведена формула КПД катушки:

Эффективность катушки = энергоэффективность бифилярной катушки, передаваемая нагрузке / энергия, передаваемая катушке

Цепь индукционного нагревателя

Хотя объект индукционного нагрева требует равномерного нагрева, во многих случаях его профиль не всегда постоянен.Однако вы можете изменить его двумя способами. Во-первых, разделите кривые, где спиральная катушка имеет большее поперечное сечение. Другой способ — увеличить расстояние между обмотками в тех местах, где площадь поперечного сечения более значительна.

Похожая ситуация возникает при нагревании плоских поверхностей большим змеевиком для блинов. Другие области будут получать меньше тепла, чем средняя область. Чтобы предотвратить это, увеличьте пространство между плоским предметом и поверхностью катушки, соединив конический узор с катушкой для блинов.

Industries использует канальный змеевик, когда время нагрева ни короткое, ни долгое; Но требует относительно небольшого уровня мощности. Несколько нагревательных спиралей проходят через него с постоянной скоростью, чтобы достичь максимального давления при выходе из устройства. Чтобы обеспечить вход и выход катушек, их концы часто загибают. Там, где железу требуется профильный нагрев, в промышленности наряду с многооборотными канальными катушками используется пластинчатый концентратор флюса.

Производители используют двойной деформированный змеевик для достижения однородной температуры, нагревают концы вала и припой. Замок имеет наклонные стороны, которые помогают достичь равномерного нагрева. Чтобы иметь магнитный эффект, вы должны обратить внимание на путь обеих блинных катушек, в которых формируются первичные обмотки.

Источник: https://pixabay.com/photos/coil-copper-diy-energy-heat-87655/

(нагревательный змеевик)

Он работает в таких областях, как сварка пластика, металла и узкополосных соединений при легировании ферромагнитной керамикой.Используя разделенную возвратную катушку, вы индуцируете высокий ток в зоне сварки, который разделится на две части. Таким образом, процесс индукционного нагрева на пути сварки выше, чем на других частях объекта.

Цепь индукционного нагревателя

Хотя провода короткие, они являются важным элементом цепи резервуара и индукционной тепловой катушки, поскольку обладают конечной индуктивностью. На схеме ниже показана принципиальная электрическая схема тепловой станции резонансного контура.C — резонансный конденсатор тепловой станции. Кроме того, L — это вывод, который представляет собой полную индуктивность выводов катушки. V — полное входное напряжение от источника индукционного питания к работе цепи индукционного нагревателя.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

Концентратор потока — это материал с низкой электропроводностью и высокой проницаемостью, который работает в катушке индукционного нагревателя, усиливая магнитный поток или поле на нагревающей нагрузке.Воздействие концентратора потока на цепь индукционного нагревателя заключается в повышении теплового КПД при низком уровне мощности.

Industries использует катушки с высокой индуктивностью на низкой частоте, потому что L-вывод меньше, чем L-катушка.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eddy_currents_due_to_magnet.svg

(вихревой ток в магнитном поле)

Ниже представлена ​​принципиальная схема и схема индукционного нагревателя.

По сравнению с несколькими электронными устройствами, индукционные нагревательные приборы обладают большей эффективностью, лучшим контролем и скоростью. Однако уровень эффективности зависит от того, насколько хорошо вы их сконструируете и реализуете.

Схема индукционного нагревателя обеспечивает быстрый, аккуратный и экологически чистый метод нагрева.