Sådan designes et induktionsvarmer kredsløb

Sådan designes et induktionsvarmer kredsløb

Artiklen forklarer en trinvis vejledning i design af dit eget hjemmelavede grundlæggende induktionsvarmer kredsløb, som også kan bruges som en induktionskogeplade.



Grundlæggende induktionsvarmer koncept

Du er muligvis stødt på mange DIY induktionsvarmer kredsløb online, men ingen ser ud til at have taget fat på den afgørende hemmelighed bag implementeringen af ​​et perfekt og et vellykket induktionsvarmer design. Før du kender denne hemmelighed, ville det være vigtigt at kende det grundlæggende arbejdskoncept for en induktionsvarmer.

En induktionsvarmer er faktisk en ekstremt 'ineffektiv' form for elektrisk transformer, og denne ineffektivitet bliver dens vigtigste fordelagtige funktion.





Vi ved, at kernen i en elektrisk transformer skal være kompatibel med den inducerede frekvens, og når der er en uforenelighed mellem frekvens og kernematerialet i en transformer, resulterer det i dannelsen af ​​varme.

Grundlæggende vil en jernkernetransformer kræve et lavere frekvensområde omkring 50 til 100Hz, og da denne frekvens øges, kan kernen vise en tendens til at blive varmere forholdsmæssigt. Det indebærer, at hvis frekvensen øges til et meget højere niveau, kan være over 100 kHz, ville det resultere i generering af ekstrem varme inden i kernen.



Ja, det er præcis, hvad der sker med et induktionsvarmer, hvor kogepladen fungerer som kernen og derfor består af jernmateriale. Og induktionsspolen udsættes for en høj frekvens, sammen resulterer dette i dannelsen af ​​en forholdsvis intens mængde varme på karret. Da frekvensen er optimeret på et betydeligt højt niveau, sikres en maksimal mulig varme på metallet.

Lad os nu gå videre og lære de vigtige aspekter, der kan være nødvendige for at designe et vellykket og teknisk korrekt induktionsvarmer kredsløb. Følgende detaljer forklarer dette:

Hvad du har brug for

De to basale grundlæggende ting, der kræves til opbygning af induktionskogegrej er:

1) En bifilær spole.

2) Et kredsløb med justerbar frekvensgenerator

Jeg har allerede diskuteret et par induktionsvarmer kredsløb på dette websted, du kan læse dem nedenfor:

Solar induktion varmelegeme kredsløb

Induktionsvarmer kredsløb ved hjælp af IGBT

Simpel induktion varmelegeme kredsløb - varmeplade komfur kredsløb

Lille induktionsvarmer kredsløb til skoleprojekt

Alle ovenstående links har de to ovennævnte ting til fælles, det vil sige at de har en arbejdsspole og en driveroscillator-fase.

Design af arbejdsspolen

Til design af en induktionskogegrej skal arbejdsspolen være flad i naturen, derfor skal den være af bifilartype med sin konfiguration som vist nedenfor:

Det bifilære spoletype, der er vist ovenfor, kan effektivt implementeres til fremstilling af din hjemmelavede induktionskogegrej.

For optimal reaktion og generering af lav varme inden i spolen skal du sikre dig, at ledningen i den bifilære spole er lavet ved hjælp af mange tynde tråde af kobber i stedet for en enkelt solid ledning.

Således bliver dette kogegrejets arbejdsspole, nu skal enderne af denne spole simpelthen integreres med en matchende kondensator og et kompatibelt frekvensdrivernetværk, som vist i følgende figur:

Design af H-Bridge Series Resonant Driver Circuit

Indtil videre skulle oplysningerne have oplyst dig om, hvordan du konfigurerer et simpelt induktionskogegrej eller et induktionskogedesign, men den mest kritiske del af designet er, hvordan man resonerer spolekondensatornetværket (tankkredsløbet) i det mest optimale område, så kredsløbet fungerer på det mest effektive niveau.

Aktivering af spole / kondensatortank kredsløb (LC kredsløb) til at fungere på deres resonansniveau kræver, at spolens induktans og kondensatorens kapacitans skal matches perfekt.

Dette kan kun ske, når begge modparters reaktans er identisk, dvs. spolens (induktor) reaktans såvel som kondensatoren er omtrent den samme.

Når dette er løst, kan du forvente, at tankkredsløbet fungerer ved sin naturlige frekvens, og LC-netværket når resonanspunktet. Dette kaldes et perfekt tunet LC-kredsløb.

Dette afslutter de grundlæggende fremgangsmåder til design af induktionsvarmer

Du undrer dig måske over, hvad der er resonans ved et LC-kredsløb. ?? Og hvordan kan dette beregnes hurtigt for at fuldføre et specifikt induktionsvarmer design? Vi vil grundigt diskutere dette i de følgende afsnit.

Ovenstående afsnit forklarede de grundlæggende hemmeligheder bag at udvikle en billig, men alligevel effektiv induktionskogeplade derhjemme, i de følgende beskrivelser vil vi se, hvordan dette kan implementeres ved specifikt at beregne dets vigtige parametre, såsom resonansen i det indstillede LC-kredsløb og den korrekte dimension af spoletråden for at sikre en optimal strømhåndteringskapacitet.

Hvad er resonans i induktionsvarmer LC-kredsløb

Når kondensatoren i et afstemt LC-kredsløb kortvarigt oplades, forsøger kondensatoren at aflade og dumpe den akkumulerede ladning over spolen, spolen accepterer opladningen og lagrer opladningen i form af magnetfelt. Men så snart kondensatoren er afladet i processen, udvikler spolen en næsten ækvivalent mængde ladning i form af magnetfelt, og den forsøger nu at tvinge dette tilbage inde i kondensatoren, dog med en modsat polaritet.

Billede med tilladelse:

Wikipedia

Kondensatoren er igen tvunget til at oplade, men denne gang i den modsatte retning, og så snart den er fuldt opladet, prøver den igen at tømme sig selv over spolen, og dette resulterer i en deling af ladning frem og tilbage i form af en oscillerende strøm på tværs af LC-netværket.

Frekvensen af ​​denne oscillerende strøm bliver resonansfrekvensen for det indstillede LC-kredsløb.

Men på grund af iboende tab dør ovenstående svingninger til sidst i løbet af tiden, og hyppigheden slutter opladningen alle efter et stykke tid.

Men hvis frekvensen får lov til at opretholde gennem en ekstern frekvensindgang, der er indstillet på det samme resonansniveau, kan det sikre en permanent resonanseffekt, der induceres over LC-kredsløbet.

Ved resonansfrekvens kan vi forvente, at spændingens amplitude, der oscillerer over LC-kredsløbet, skal være på det maksimale niveau, hvilket resulterer i den mest effektive induktion.

Derfor kan vi antyde, at for at implementere en perfekt resonans i et LC-netværk til et induktionsvarmer design er vi nødt til at sikre følgende vigtige parametre:

1) Et tunet LC-kredsløb

2) Og en matchende frekvens for at opretholde LC-kredsløbsresonans.

Dette kan beregnes ved hjælp af følgende enkle formel:

F = 1 ÷ x √LC

hvor L er i Henry og C er i Farad

Hvis du ikke ønsker at gå igennem besværet med at beregne resonansen af ​​spolens LC-tank gennem formlen, kan en meget enklere mulighed være at bruge følgende software:

LC-resonansfrekvensberegner

Eller du kan også bygge dette Grid dip meter til identifikation og indstilling af resonansfrekvensen.

Når først resonansfrekvensen er identificeret, er det tid til at indstille fuldbro-IC med denne resonansfrekvens ved passende at vælge Rt- og Ct-timing-komponenterne. Dette kan gøres ved nogle forsøg og fejl gennem praktiske målinger eller ved hjælp af følgende formel:

Følgende formel kan bruges til beregning af værdierne for Rt / Ct:

f = 1 / 1,453 x Rt x Ct hvor Rt er i Ohms og Ct i Farads.

Brug af serieresonans

Induktionsvarmerbegrebet diskuteret i dette indlæg bruger et serieresonanskredsløb.

Når der anvendes et serieresonant LC-kredsløb, har vi induktor en (L) og en kondensator (C) forbundet i serie som vist i det følgende diagram.

Den samlede spænding V anvendt over serien LC vil være summen af ​​spændingen over induktoren L og spændingen over kondensatoren C. Strømmen, der strømmer gennem systemet, vil være lig med den strøm, der strømmer gennem L- og C-komponenterne.

V = VL + VC

I = IL = IC

Frekvensen af ​​den påførte spænding påvirker reaktanserne for induktoren og kondensatoren. Når frekvensen øges fra en minimumsværdi til en højere værdi, vil induktorens induktive reaktans XL stige forholdsmæssigt, men XC, som er den kapacitive reaktans, vil falde.

Imidlertid, mens frekvensen øges, vil der være en bestemt forekomst eller tærskel, når størrelsen af ​​den induktive reaktans og den kapacitive reaktans vil være lige lige. Denne instans vil være resonanspunktet i serien LC, og frekvensen kan indstilles som resonansfrekvensen.

Derfor vil resonansen i et serieresonanskredsløb opstå, når

XL = XC

eller, ωL = 1 / ωC

hvor ω = vinkelfrekvens.

Evaluering af værdien af ​​ω giver os:

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

Ved at erstatte dette i den foregående ligning og også konvertere vinkelfrekvensen (i radianer pr. Sekund) til frekvens (Hz) får vi endelig:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Beregning af ledningsstørrelse til arbejdsspole til induktionsvarmer

Når du har beregnet de optimerede værdier for L og C for induktionsvarmerens tankkredsløb og vurderet den nøjagtige kompatible frekvens for førerkredsløbet, er det tid til at beregne og rette den aktuelle håndteringskapacitet for arbejdsspolen og kondensatoren.

Da strømmen, der er involveret i et induktionsvarmerdesign, kunne være væsentlig stor, kan denne parameter ikke ignoreres og skal tildeles korrekt til LC-kredsløbet.

Brug af formler til beregning af ledningsstørrelser til en induktionstrådstørrelse kan være lidt vanskeligt, især for de nyankomne, og det er netop derfor, der er aktiveret en speciel software til det samme på dette websted, som enhver interesseret hobbyist kan bruge til at dimensionerer ledningen i den rigtige størrelse til din induktionskogeplade.




Tidligere: Sådan sendes og modtages SMS ved hjælp af GSM-modem Næste: GSM Fire SMS Alert Project