Induktionsvarmer kredsløb ved hjælp af IGBT (testet)

Induktionsvarmer kredsløb ved hjælp af IGBT (testet)

I dette indlæg diskuterer vi grundigt, hvordan man bygger et 1000 watt induktionsvarmer kredsløb med høj effekt ved hjælp af IGBT'er, der anses for at være de mest alsidige og kraftfulde omskifterenheder, endda bedre end mosfeter.



Induktionsvarmerens arbejdsprincip

Princippet, som induktionsopvarmning fungerer på, er meget let at forstå.

Et magnetfelt med høj frekvens frembringes af spolen, der er til stede i induktionsvarmeren, og således induceres hvirvelstrømme over metalgenstanden (magnetisk), som er til stede i midten af ​​spolen og varmer den op.



For at kompensere spolens induktive natur placeres en resonanskapacitet parallelt med spolen.

Resonansfrekvensen er den frekvens, hvormed resonanskredsløbet (også kendt som spolekondensator) skal drives.



Strømmen, der strømmer gennem spolen, er altid meget større end exciteringsstrømmen. IR2153-kredsløbet bruges til at muliggøre, at kredsløbet fungerer som en 'dobbelt halvbro' sammen med de fire kontrollerede IGBT STGW30NC60W.

En lige stor mængde strøm leveres af den dobbelte halvbro til den fulde bro, men portdriveren i tilfældet med den tidligere er enklere.

IGBT STGW30NC60W

IGBT STGW30NC60W billede pinout induktionsvarmer IGBT pinout detaljer

Brug af antiparallelle dioder

De store dobbeltdioder STTH200L06TV1 (2x 120A) anvendes i form af anti-parallelle dioder. Selvom de mindre dioder i størrelsen 30A er nok til dette.

STMicroelectronics STTH200L06TV1 Dual Diode Module, Isoleret, 600V 120A

Hvis du bruger de indbyggede dioder i IGBT som STGW30NC60WD, er du ikke forpligtet til at bruge de mindre dioder eller store dobbeltdioder. Et potentiometer bruges til at indstille driftsfrekvensen til resonans.

En af de bedste indikatorer for resonansen er LEDens højeste lysstyrke. Du kan helt sikkert oprette drivere, der er mere sofistikerede afhængigt af dit krav.

Du kan også bruge automatisk tuning, som er en af ​​de bedste ting at gøre, hvilket er det kursus, der er anvendt i de professionelle varmelegemer, men der er en ulempe ved, at kredsløbets enkelhed går tabt i denne proces.

Du kan styre frekvensen, der falder i området fra ca. 110 til 210 kHz. En adapter af lille størrelse, som enten kan være transformertype eller smps, bruges til at tilvejebringe 14-15V hjælpespænding, som kræves i styrekredsløbet.

Den isolerende transformer

En isoleringstransformator og en matchende Choke L1 er det elektriske udstyr, der bruges til at forbinde udgangen til arbejdskredsen.

Begge disse induktorer er til stede i luft-kerne design.

På den ene side hvor en choker består af 4 omdrejninger på en 23 cm diameter, består isoleringstransformatoren på den anden side af 12 omdrejninger på en 14 cm diameter, og disse drejninger består af dobbelt kablet kabel (som vist i figuren nedenfor) .

Selv når udgangseffekten når op til en skala på 1600W, vil du opdage, at der stadig er meget plads til forbedring.

Arbejdsspolen til den foreslåede IGBT-induktionsvarmer består af en ledning, der er 3,3 mm i diameter.

Brug af kobber til spolen

En kobbertråd anses for mere egnet til at gøre arbejdsspolen, da den let og effektivt kan tilsluttes vandkøling.

Spolen består af seks omdrejninger sammen med dimensionerne 23 mm højde og 24 mm diameter. Spolen kan blive varm, hvis den udsættes for langvarig drift.

Resonanskondensator består af og består af 23 stykker kondensatorer af lille størrelse, som har en samlet kapacitet på 2u3. Du kan også bruge kondensatorer på 100nF i design som klasse X2 og 275V MKP polypropylen.

Du kan bruge dem til dette formål, selv når de grundlæggende ikke er beregnet til eller lavet til sådanne formål.

Resonansfrekvensen er 160 kHz. EMI-filter anbefales altid at blive brugt. En blød start kan bruges til at erstatte variacen.

Jeg vil altid anbefale dig stærkt at bruge begrænser, der er forbundet i serie med lysnettet såsom halogenlamper og varmeapparater på ca. 1 kW, når den tændes for første gang.

Advarsel: det anvendte induktionsvarmekredsløb er forbundet til lysnettet og indeholder spænding på højt niveau og kan være dødelig.

For at undgå enhver ulykke på grund af dette skal du bruge et potentiometer, der har en plastaksel. De elektromagnetiske felter med høj frekvens er altid skadelige og kan have en skadelig virkning på lagringsmediet og de elektroniske enheder.

Et betydeligt niveau af elektromagnetisk interferens er forårsaget af kredsløbet, og dette kan igen også forårsage elektrisk stød, brand eller forbrændinger.

Enhver opgave eller proces, som du udfører, er på egen risiko, og ansvaret ligger hos dig, og jeg er ikke ansvarlig for nogen form for skade, der opstår ved udførelsen af ​​denne proces.

Kredsløbsdiagram

IGBT-baseret 1000 watt induktionsvarmer kredsløb

220V AC til 220V DC Bridge-ensretterkreds med sikkerhedslampe

Chokeren L1

Designet af chokeren L1, der anvendes i ovenstående fuldbro IGBT-induktionsvarmer, kan ses i nedenstående billede:

Du kan gøre dette ved at vikle 4 omdrejninger med en diameter på 23 cm ved hjælp af et hvilket som helst tykt enkeltkernet kabel.

Det følgende billede viser den dobbelte oprullede luftkerne isolation transformer design :

Du kan bygge dette ved at vikle 12 omdrejninger med en diameter på 14 cm ved hjælp af et hvilket som helst tykt dobbeltkabel.

isolationsspole til igbt-induktionsvarmer

Arbejdsspolen kan bygges i henhold til følgende instruktion

arbejdsspolekonstruktion

Bemærk, at hvis spolen er tæt viklet, er det kun 5 omdrejninger, der kræves. Hvis der anvendes seks omdrejninger, kan du prøve at strække spolen let for at opnå optimal resonans og effektivitet.

OPDATER

Tilføjelse af en aktuel grænse

Følgende diagram viser, hvordan en simpel strømbegrænsende funktion kan føjes til det ovenfor forklarede induktionsvarmer design.

1 kva induktionsvarmer kredsløb med strømstyring

TIL111 opt-kobling Pinout detaljer

TIL111 opt-kobling Pinout detaljer

Her bliver modstanden nær L1 (lad os kalde det Rx) den nuværende sensormodstand, som udvikler en lille spænding over sig selv til det ønskede punkt, når strømmen begynder at overskride de sikre grænser.

Denne spænding over Rx bruges til at udløse lysdioden inde i den vedhæftede optokobler. Udgangstransistoren inde i optoen reagerer på LED-udløseren og leder hurtigt jordforbindelse af Ct, pin nr. 3 på hoveddriveren IC IR2153.

IC lukker straks ned og forbyder enhver yderligere stigning i strømmen. Når dette sker, falder strømmen, hvilket igen eliminerer spændingen over Rx og slukker derved opto-LED'en. Dette vender situationen mod tidligere normal situation, og IC begynder at svinge igen. Denne cyklus gentages nu hurtigt og sikrer et konstant strømforbrug for lasten inden for de forudbestemte sikre grænser.

Rx = 2 / strømgrænse

Feedback fra en af ​​de dedikerede læsere:

Dear Sir- Jeg har med succes lavet induktionsvarmer 1/2 bro med 4 IGBT'er, og jeg vil gerne vide, at den 1000 watt varmelegeme, der er blevet foreslået, skal være permanent forbundet til kredsløbet eller kun op til test for 1. gang.

Billeder af testresultatet er vedlagt her under:

Afventer tidligst dit svar. Hilsen - Manish.

Løsning af kredsløbsforespørgsel

Kære Manish,
Ser du nogen glød på serielampen under betjening af induktionsvarmeren?
Hvis ja, kan den sandsynligvis ikke fjernes, hvis lampen er i ikke-oplyst tilstand og helt 'kold' (føl den ved at holde den), kan den fjernes.
Hilsen

Feedback fra Mr. Saeed Mahdavi

Kære Swagatam:

Endelig var jeg i stand til at få mit kredsløb til at fungere igen efter mange flere forsøg. Og jeg skød videoen med bolten rødglødende.

Jeg håber, det kan være nyttigt for dem, der er interesserede i induktionsvarmer. Vil du venligst fortælle mig, hvordan man øger varmen, så bolten når smeltepunkt?

Spændingen over lysnettet er 194 volt, og strømmen, der forbruges af kredsløbet, er kun 5 ampere, og bølgeformen på oscilloskopet er ret sinusformet.

I min prototype tilføjede jeg et par omdrejninger til RFC-chokeren for at få mere spænding på arbejdsspolen og forbruge mindre forstærker.

IGBT'erne fungerede ganske normalt uden meget opvarmning i driftsperioden. Vil du venligst fortælle mig, hvad jeg skal gøre for at få mere og varme. Mange tak

Saeed Mahdavi

Videoklip:




Et par af: Detektor kredsløb til lampeudfald til bilsignal Næste: Bipolar transistorstiftidentifikationskreds