2 circuite simple de încălzire cu inducție - aragazuri cu plită caldă

În acest post învățăm 2 circuite de încălzire cu inducție ușor de construit care funcționează cu principii de inducție magnetică de înaltă frecvență pentru a genera o magnitudine substanțială de căldură pe o rază mică specificată.

Circuitele aragazului cu inducție discutate sunt cu adevărat simple și utilizează doar câteva componente obișnuite active și pasive pentru acțiunile necesare.

Actualizați: De asemenea, vă recomandăm să aflați cum să vă proiectați propriul blat de bucătărie cu inducție personalizat:
Proiectarea unui circuit de încălzire cu inducție - Tutorial

Principiul de lucru al încălzitorului cu inducție

Un încălzitor cu inducție este un dispozitiv care utilizează un câmp magnetic de înaltă frecvență pentru a încălzi o sarcină de fier sau orice metal feromagnetic prin curent turbionar.

În timpul acestui proces, electronii din fier nu se pot mișca la fel de repede ca frecvența și acest lucru dă naștere unui curent invers în metal numit curent turbionar. Această dezvoltare a curentului turbionar ridicat determină în cele din urmă fierul să se încălzească.

Căldura generată este proporțională cu actual^Două X rezistenţă a metalului. Deoarece metalul de încărcare ar trebui să fie format din fier, luăm în considerare rezistența R pentru fierul metalic.

Căldură = I^Douăx R (fier)

Rezistivitatea fierului este: 97 nΩ · m

Căldura de mai sus este, de asemenea, direct proporțională cu frecvența indusă și de aceea transformatoarele obișnuite ștanțate cu fier nu sunt utilizate în aplicații de comutare de înaltă frecvență, în schimb materialele de ferită sunt utilizate ca miezuri.

Totuși aici, dezavantajul de mai sus este exploatat pentru obținerea căldurii de la inducția magnetică de înaltă frecvență.

Referindu-ne la circuitele de încălzire prin inducție propuse mai jos, găsim conceptul care utilizează tehnologia ZVS sau de comutare a tensiunii zero pentru declanșarea necesară a MOSFET-urilor.

Tehnologia asigură încălzirea minimă a dispozitivelor, ceea ce face ca operațiunea să fie foarte eficientă și eficientă.

În plus, circuitul fiind auto-rezonant prin natura sa, obține automat seturi la frecvența de rezonanță a bobinei și condensatorului atașat destul de identice cu circuitul rezervorului.

Utilizarea oscilatorului Royer

Circuitul utilizează în mod fundamental un oscilator Royer care este marcat de simplitate și de principiul de funcționare auto-rezonant.

Funcționarea circuitului ar putea fi înțeleasă cu următoarele puncte:

1. Când alimentarea este pornită, curentul pozitiv începe să curgă din cele două jumătăți ale bobinei de lucru către canalele de scurgere ale mosfetelor.
2. În același timp, tensiunea de alimentare ajunge și la porțile mosfetelor pornind-le.
3. Cu toate acestea, datorită faptului că nu există două mosfete sau dispozitive electronice care pot avea specificații de conducere exact similare, ambele mosfete nu se aprind împreună, mai degrabă unul dintre ele se aprinde mai întâi.
4. Să ne imaginăm că T1 pornește mai întâi. Când se întâmplă acest lucru, din cauza curentului puternic care trece prin T1, tensiunea sa de scurgere tinde să scadă la zero, ceea ce, la rândul său, aspiră tensiunea de poartă a celuilalt mosfet T2 prin dioda schottky atașată.
5. Aici, poate părea că T1 ar putea continua să se conducă și să se distrugă.
6. Cu toate acestea, acesta este momentul în care circuitul rezervorului L1C1 intră în acțiune și joacă un rol crucial. Conducerea bruscă a T1 determină creșterea pulsului sinusoidal și prăbușirea la scurgerea T2. Când pulsul sinusal se prăbușește, acesta se usucă în tensiunea porții T1 și îl oprește. Acest lucru duce la o creștere a tensiunii la scurgerea T1, ceea ce permite restabilirea tensiunii porții pentru T2. Acum, este rândul lui T2 să conducă, T2 conduce acum, declanșând un tip similar de repetare care a avut loc pentru T1.
7. Acest ciclu continuă acum rapid provocând oscilarea circuitului la frecvența de rezonanță a circuitului rezervorului LC. Rezonanța se ajustează automat la un punct optim în funcție de cât de bine sunt potrivite valorile LC.

Cu toate acestea, principalul dezavantaj al designului este că folosește o bobină cu filet central ca transformator, ceea ce face ca implementarea înfășurării să fie puțin mai dificilă. Cu toate acestea, robinetul central permite un efect eficient de împingere peste bobină prin doar câteva dispozitive active, cum ar fi mosfete.

După cum se poate vedea, există diode de recuperare rapidă sau de comutare de mare viteză conectate la poarta / sursa fiecărui mosfet.

Aceste diode îndeplinesc funcția importantă de descărcare a capacității de poartă a mosfetelor respective în timpul stărilor lor neconductoare, făcând astfel operația de comutare rapidă și rapidă.

Cum funcționează ZVS

După cum am discutat mai devreme, acest circuit de încălzire cu inducție funcționează utilizând tehnologia ZVS.

ZVS înseamnă comutarea zero a tensiunii, adică mosfetele din circuitul comutator ON când au curent minim sau cantitate sau curent zero la canalele lor, am aflat deja acest lucru din explicația de mai sus.

Acest lucru ajută mosfeturile să pornească în siguranță și astfel această caracteristică devine foarte avantajoasă pentru dispozitive.

Această caracteristică ar putea fi comparată cu conducerea de trecere zero pentru triac-uri în circuitele de rețea de curent alternativ.

Datorită acestei proprietăți, mosfetele din circuitele auto-rezonante ZVS, cum ar fi acestea, necesită radiatoare mult mai mici și pot funcționa chiar și cu sarcini masive de până la 1 kva.

Fiind rezonantă prin natură, frecvența circuitului este direct dependentă de inductanța bobinei de lucru L1 și a condensatorului C1.

Frecvența poate fi calculată folosind următoarea formulă:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Unde f este frecvența, calculată în Hz
L este inductanța bobinei principale de încălzire L1, prezentată în Henries
și C este capacitatea condensatorului C1 în Farads

MOSFET-urile

Poți să folosești IRF540 ca mosfete care sunt evaluate la 110V bune, 33amps. Radiatoarele ar putea fi utilizate pentru ele, deși căldura generată nu este la nici un nivel îngrijorător, totuși este totuși mai bine să le întăriți pe metalele care absorb căldura. Cu toate acestea, pot fi utilizate orice alte MOSFET-uri cu canal N clasificate corespunzător, nu există restricții specifice pentru aceasta.

Inductorul sau inductoarele asociate cu bobina principală de încălzire (bobina de lucru) este un fel de sufocare care ajută la eliminarea oricărei intrări posibile a conținutului de înaltă frecvență în sursa de alimentare și, de asemenea, pentru restricționarea curentului la limite de siguranță.

Valoarea acestui inductor ar trebui să fie mult mai mare în comparație cu bobina de lucru. Un 2mH este, în general, suficient pentru acest scop. Cu toate acestea, trebuie să fie construit folosind fire cu gabarit înalt pentru a facilita o gamă de curent mare prin acesta în siguranță.

Circuitul tancurilor

C1 și L1 constituie circuitul rezervorului aici pentru blocarea intenționată a frecvenței de rezonanță ridicată. Din nou, și acestea trebuie să fie evaluate pentru a rezista la magnitudini mari de curent și căldură.

Aici putem vedea încorporarea unui condensator PP metalizat 330nF / 400V.

1) Încălzitor puternic cu inducție folosind un concept de driver Mazzilli

Primul design explicat mai jos este un concept de inducție ZVS extrem de eficient bazat pe teoria populară a driverului Mazilli.

Folosește o singură bobină de lucru și două bobine limitatoare de curent. Configurația evită necesitatea unui robinet central de la bobina principală de lucru, făcând astfel sistemul extrem de eficient și de încălzire rapidă a sarcinii cu dimensiuni redutabile. Bobina de încălzire încălzește sarcina printr-o acțiune completă de împingere a punții

Modulul este de fapt disponibil online și poate fi cumpărat cu ușurință la un cost foarte rezonabil.

Schema circuitului pentru acest design poate fi văzută mai jos:

Diagrama originală poate fi observată în următoarea imagine:

Principiul de lucru este aceeași tehnologie ZVS, folosind două MOSFET-uri de mare putere. Intrarea de alimentare poate fi între 5V și 12V și curent de la 5 amperi la 20 amperi, în funcție de sarcina utilizată.

Putere de ieșire

Puterea de ieșire din designul de mai sus poate fi de până la 1200 de wați, când tensiunea de intrare este crescută până la 48V și curentul de până la 25 amperi.

La acest nivel, căldura generată de bobina de lucru poate fi suficient de mare pentru a topi un șurub gros de 1 cm într-un minut.

Dimensiunile bobinei de lucru

Demo video

2) Încălzitor cu inducție folosind o bobină de lucru centrală

Acest al doilea concept este, de asemenea, un încălzitor cu inducție ZVS, dar folosește o bifurcație centrală pentru bobina de lucru, care poate fi ușor mai puțin eficientă în comparație cu designul anterior. L1, care este cel mai crucial element al întregului circuit. Acesta trebuie construit folosind fire de cupru extrem de groase, astfel încât să susțină temperaturile ridicate în timpul operațiilor de inducție.

Condensatorul așa cum s-a discutat mai sus trebuie să fie conectat în mod ideal cât mai aproape posibil de bornele L1. al său este important pentru menținerea frecvenței de rezonanță la frecvența specificată de 200kHz.

Specificații ale bobinei de lucru primare

Pentru bobina de încălzire cu inducție L1, multe fire de cupru de 1 mm pot fi înfășurate în paralel sau în mod bifilar, pentru a disipa curentul mai eficient, provocând o producție mai mică de căldură în bobină.

Chiar și după aceasta, bobina ar putea fi supusă unor călduri extreme și s-ar putea deforma din cauza acesteia, prin urmare, poate fi încercată o metodă alternativă de înfășurare.

În această metodă o înfășurăm sub formă de două bobine separate unite în centru pentru a obține robinetul central necesar.

În această metodă, se pot încerca viraje mai mici pentru a reduce impedanța bobinei și, la rândul său, să-i crească capacitatea de manipulare curentă.

Capacitatea pentru acest aranjament poate fi în contrast crescută pentru a trage în jos proporțional frecvența de rezonanță.

Condensatoare rezervoare:

În total, 330nF x 6 ar putea fi utilizat pentru a obține o capacitate netă de 2uF aproximativ.

Cum să atașați condensatorul la bobina de lucru cu inducție

Imaginea următoare prezintă metoda precisă de atașare a condensatoarelor în paralel cu capetele terminale ale bobinei de cupru, de preferință printr-un PCB bine dimensionat.

Lista pieselor pentru circuitul de încălzire cu inducție sau circuitul cu placă fierbinte de mai sus

• R1, R2 = 330 ohmi 1/2 watt
• D1, D2 = FR107 sau BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10.000 uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V realizat prin atașarea în paralel a capacelor 6nos 330nF / 400V de mai jos

• D3 ---- D6 = diode de 25 amp
• IC1 = 7812
• L1 = țeavă de alamă de 2 mm înfășurată așa cum se arată în imaginile următoare, diametrul poate fi oriunde aproape de 30 mm (diametrul intern al bobinelor)
• L2 = bobina de 2 mH realizată prin înfășurarea sârmei magnetice de 2 mm pe orice tijă de ferită adecvată
• TR1 = 0-15V / 20amps
• SURSA DE ALIMENTARE: Utilizați o sursă de alimentare de 15V 20 amp DC.

Utilizarea tranzistoarelor BC547 în locul diodelor de mare viteză

În diagrama circuitului de încălzire cu inducție de mai sus, putem vedea porțile MOSFET constând din diode de recuperare rapidă, care ar putea fi dificil de obținut în unele părți ale țării.

O alternativă simplă la aceasta poate fi sub formă de tranzistoare BC547 conectate în locul diodelor așa cum se arată în diagramul următor.

Tranzistoarele ar îndeplini aceeași funcție ca diodele, deoarece BC547 poate funcționa bine în jurul frecvențelor de 1 MHz.

Un alt design DIY simplu

Următoarea schemă prezintă un alt design simplu, similar cu cel de mai sus, care poate fi construit rapid acasă pentru implementarea unui sistem de încălzire cu inducție personală.

Lista de componente

• R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
• D1, D2 = BA159 sau FR107
• Z1, Z2 = 12V, diode zener de 1/2 watt
• Q1, Q2 = MOSFET IRFZ44n la radiator
• C1 = 0.33uF / 400V sau 3 nos 0.1uF / 400V în paralel
• L1, L2, așa cum se arată în următoarele imagini:
• L2 este recuperat de la orice sursă de alimentare a computerului ATX.

Cum este construit L2

Modificarea într-un vas de gătit

Secțiunile de mai sus ne-au ajutat să învățăm un circuit simplu de încălzire prin inducție folosind un arc ca bobina, totuși această bobină nu poate fi utilizată pentru gătitul alimentelor și are nevoie de modificări serioase.

Următoarea secțiune a articolului explică modul în care ideea de mai sus poate fi modificată și utilizată ca un circuit simplu de încălzire a vaselor de gătit cu inducție sau un circuit kadai cu inducție.

Designul este un design low tech, cu putere redusă și este posibil să nu fie la egalitate cu unitățile convenționale. Circuitul a fost solicitat de dl Dipesh Gupta

Specificatii tehnice

Domnule,

Am citit articolul dvs. Circuitul încălzitorului cu inducție simplă - Circuitul aragazului cu placă fierbinte Și am fost foarte fericit să constat că există oameni gata să ajute tinerii ca noi să facă ceva ....

Domnule Încerc să înțeleg funcționarea și încerc să dezvolt un kadai de inducție pentru mine ... Domnule, vă rog, ajutați-mă să înțeleg proiectarea, deoarece sunt atât de bun în electronică

Vreau să dezvolt o inducție pentru a încălzi un kadai de 20 inch cu o frecvență de 10khz la un cost foarte mic !!!

Am văzut diagramele și articolul dvs., dar am fost un pic confuz

• 1. Transformator folosit
• 2. Cum se face L2
• 3. Și orice alte modificări ale circuitului pentru frecvența de 10-20 kHz cu curent de 25am

Vă rog să mă ajutați, domnule, cât mai curând posibil .. Va fi de ajutor complet dacă ați putea furniza detaliile exacte ale componentelor necesare .. Plzz Și, în cele din urmă, ați menționat să utilizați sursa de alimentare: Utilizați o sursă de alimentare de 15V 20 amp DC. Unde se folosește ....

Mulțumiri

Dipesh gupta

Design-ul

Proiectarea circuitului kadai de inducție propus prezentat aici este doar în scop experimental și poate să nu servească ca unitățile convenționale. Poate fi folosit pentru a prepara o ceașcă de ceai sau pentru a găti rapid o omletă și nu ar mai fi de așteptat nimic.

Circuitul menționat a fost inițial conceput pentru încălzirea tijelor de fier, precum obiecte precum un cap de șurub. o șurubelniță metalică, totuși, cu unele modificări, același circuit poate fi aplicat pentru încălzirea tigăilor metalice sau a vaselor cu bază convexă ca un 'kadai'.

Pentru implementarea celor de mai sus, circuitul original nu ar avea nevoie de nicio modificare, cu excepția bobinei principale de lucru care va trebui modificată puțin pentru a forma o spirală plană în locul aranjamentului ca arc.

De exemplu, pentru a transforma designul într-un vas de gătit cu inducție, astfel încât acesta să susțină vasele cu un fund convex, cum ar fi un kadai, bobina trebuie fabricată într-o formă sferică-elicoidală, așa cum se arată în figura de mai jos:

Schema ar fi aceeași cu cea explicată în serviciul meu de mai sus, care este în esență un design bazat pe Royer, așa cum se arată aici:

Proiectarea bobinei de lucru elicoidale

L1 se realizează folosind 5 până la 6 rotații de tub de cupru de 8 mm într-o formă sferică-elicoidală, așa cum se arată mai sus, pentru a găzdui un mic castron de oțel în mijloc.

Bobina poate fi, de asemenea, comprimată plat într-o formă spirală, dacă o tigaie mică de oțel este destinată a fi utilizată ca vase, după cum se arată mai jos:

Proiectarea bobinei limitatorului de curent

L2 poate fi construit prin înfășurarea unui fir de cupru super smălțuit de 3 mm grosime pe o tijă groasă de ferită, numărul de spire trebuie experimentat până când se obține o valoare de 2 mH între terminalele sale.

TR1 ar putea fi un transformator de 20V 30amp sau o sursă de alimentare SMPS.

Circuitul propriu-zis al încălzitorului cu inducție este destul de simplu cu designul său și nu are nevoie de prea multe explicații, puținele lucruri care trebuie îngrijite sunt următoarele:

Condensatorul de rezonanță trebuie să fie relativ mai aproape de bobina principală de lucru L1 și trebuie realizat prin conectarea în paralel a aproximativ 10nos de 0,22uF / 400V. Condensatorii trebuie să fie strict nepolari și tip poliester metalizat.

Deși designul poate părea destul de simplu, găsirea robinetului central în cadrul proiectului înfășurat în spirală ar putea provoca unele dureri de cap, deoarece o bobină spirală ar avea un aspect nesimetric, ceea ce face dificilă localizarea robinetului central exact pentru circuit.

S-ar putea face printr-o încercare și eroare sau folosind un contor LC.

O priză centrală situată greșit ar putea forța circuitul să funcționeze anormal sau să producă încălzirea inegală a mosfet-urilor sau întregul circuit ar putea să nu oscileze într-o situație mai gravă.

Referinţă: Wikipedia