Induktiolämmitinpiirin suunnittelu

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Artikkelissa selitetään vaiheittainen opetusohjelma oman kotitekoisen induktiolämmitinpiirin suunnittelusta, jota voidaan käyttää myös induktiokeittotasona.

Induktiolämmittimen peruskonsepti

Olet ehkä törmännyt moniin DIY-induktiolämmityspiireihin verkossa, mutta kukaan ei tunnu olevan käsitellyt ratkaisevaa salaisuutta täydellisen ja onnistuneen induktiolämmittimen suunnittelun takana. Ennen kuin tiedät tämän salaisuuden, olisi tärkeää tietää induktiolämmittimen peruskäsite.



Induktiolämmitin on itse asiassa äärimmäisen 'tehoton' sähkömuuntajan muoto, ja tästä tehottomuudesta tulee sen tärkein etu.

Tiedämme, että sähkömuuntajassa ytimen on oltava yhteensopiva indusoidun taajuuden kanssa, ja kun taajuuden ja muuntajan ydinmateriaalin välillä on ristiriita, se johtaa lämmön muodostumiseen.



Pohjimmiltaan rautaytimellä varustettu muuntaja vaatii matalamman taajuusalueen, joka on noin 50 - 100 Hz, ja kun tätä taajuutta lisätään, ytimellä voi olla taipumus lämmetä suhteellisesti. Tämä tarkoittaa, että jos taajuus nostetaan paljon korkeammalle tasolle, se voi olla yli 100 kHz, se johtaisi äärimmäisen lämmön muodostumiseen ytimen sisällä.

Kyllä, näin tapahtuu induktiolämmitinjärjestelmässä, jossa keittotaso toimii kuin ydin ja koostuu siten rautamateriaalista. Ja induktiokäämi altistetaan suurelle taajuudelle, mikä yhdessä johtaa suhteellisen voimakkaan lämpömäärän muodostamiseen astiaan. Koska taajuus on optimoitu huomattavasti korkealla tasolla, varmistetaan metallin suurin mahdollinen lämpö.

Jatketaan nyt ja opitaan tärkeät näkökohdat, joita voidaan tarvita onnistuneen ja teknisesti oikean induktiolämmitinpiirin suunnittelussa. Seuraavat yksityiskohdat selittävät tämän:

Mitä tarvitset

Induktiokeittoastioiden rakentamiseen vaaditaan kaksi paljainta perustekijää:

1) Kaksisuuntainen kela.

2) Säädettävä taajuusgeneraattorin piiri

Olen jo keskustellut muutamasta induktiolämmityspiiristä tällä verkkosivustolla, voit lukea ne alla:

Aurinkoinduktiolämmitinpiiri

Induktiolämmitinpiiri IGBT: n avulla

Yksinkertainen induktiolämmityspiiri - kuumalevypiiri

Pieni induktiolämmitinpiiri kouluprojektiin

Kaikilla yllä olevilla linkeillä on kaksi yllä olevaa asiaa yhteistä, toisin sanoen niillä on työkierukka ja ohjaimen oskillaattorivaihe.

Työkäämin suunnittelu

Induktiokeittoastioiden suunnittelussa työkäämin on tarkoitus olla luonteeltaan tasainen, joten sen on oltava samanlainen kokoonpanonsa kanssa, kuten alla on esitetty:

Edellä esitetty kaksinkertainen kelatyyppinen muotoilu voidaan toteuttaa tehokkaasti kotitekoisten induktiokeittoastioiden valmistamiseksi.

Optimaalisen vasteen ja matalan lämmöntuotannon varmistamiseksi kelassa on varmistettava, että kaksisuuntaisen kelan johdin on valmistettu monista ohuista kuparisäikeistä yhden kiinteän langan sijaan.

Siten tästä tulee keittoastian työkäämi, ja nyt tämän kelan päät on yksinkertaisesti integroitava yhteensopivaan kondensaattoriin ja yhteensopivaan taajuusohjainverkkoon, kuten seuraavassa kuvassa näkyy:

H-Bridge -sarjan resonanssiohjainpiirin suunnittelu

Toistaiseksi tietojen olisi pitänyt olla valistanut sinua siitä, miten yksinkertainen induktiokeittoastia tai induktiokeittotaso voidaan konfiguroida, mutta suunnittelun kriittisin osa on, kuinka resonoidaan kelakondensaattoriverkko (säiliöpiiri) optimaalisimmalle alueelle niin, että piiri toimii tehokkaimmalla tasolla.

Kelan / kondensaattorisäiliön piirin (LC-piirin) toiminnan mahdollistamiseksi resonanssitasollaan kelan induktanssi ja kondensaattorin kapasitanssi on sovitettava täydellisesti.

Tämä voi tapahtua vain, kun molempien vastineiden reaktanssi on identtinen, ts. Kelan (induktorin) ja kondensaattorin reaktanssi on suunnilleen sama.

Kun tämä on korjattu, voit odottaa, että säiliöpiiri toimii luonnollisella taajuudellaan ja LC-verkko saavuttaa resonanssipisteen. Tätä kutsutaan täydellisesti viritetyksi LC-piiriksi.

Tämä päättää induktiolämmitinpiirin suunnittelun perusmenettelyt

Saatat miettiä, mikä on LC-piirin resonanssi.? Ja miten tämä voidaan laskea nopeasti tietyn induktiolämmittimen suunnittelun loppuun saattamiseksi? Keskustelemme tästä kattavasti seuraavissa kohdissa.

Edellä olevissa kappaleissa selitettiin perussalat edullisen mutta tehokkaan induktiokeittotason kehittämisen takana kotona, seuraavissa kuvauksissa näemme, kuinka tämä voidaan toteuttaa laskemalla erityisesti sen tärkeät parametrit, kuten viritetyn LC-piirin resonanssi ja kelalanka optimaalisen virrankäsittelykapasiteetin varmistamiseksi.

Mikä on resonanssi induktiolämmittimen LC-piirissä

Kun viritetyn LC-piirin kondensaattori latautuu hetkellisesti, kondensaattori yrittää purkaa ja pudottaa kertyneen varauksen kelan päälle, kela hyväksyy varauksen ja tallentaa varauksen magneettikentän muodossa. Mutta heti kun kondensaattori on purkautunut prosessissa, kela kehittää melkein vastaavan määrän varausta magneettikentän muodossa ja se yrittää nyt pakottaa tämän takaisin kondensaattorin sisään, vaikkakin päinvastaisella napaisuudella.

Kuva:

Wikipedia

Kondensaattori pakotetaan jälleen latautumaan, mutta tällä kertaa päinvastaiseen suuntaan, ja heti kun se on täyteen ladattu, se yrittää jälleen tyhjentää itsensä kelan yli, mikä johtaa varauksen jakamiseen edestakaisin. värähtelevä virta LC-verkon yli.

Tämän värähtelyvirran taajuudesta tulee viritetyn LC-piirin resonanssitaajuus.

Luontaisten tappioiden vuoksi yllä olevat värähtelyt kuitenkin lopulta kuolevat ajan myötä, ja taajuus, varaus kaikki loppuvat jonkin ajan kuluttua.

Mutta jos taajuuden annetaan ylläpitää ulkoisen taajuustulon kautta, joka on viritetty samalla resonanssitasolla, se voisi varmistaa pysyvän resonanssivaikutuksen indusoituvan LC-piirin yli.

Resonanssitaajuudella voidaan odottaa, että LC-piirin yli värähtelevän jännitteen amplitudi on maksimitasolla, mikä johtaa tehokkaimpaan induktioon.

Siksi voimme viitata siihen, että täydellisen resonanssin toteuttamiseksi LC-verkossa induktiolämmittimen suunnittelussa on varmistettava seuraavat tärkeät parametrit:

1) Viritetty LC-piiri

2) Ja vastaava taajuus LC-piirin resonanssin ylläpitämiseksi.

Tämä voidaan laskea seuraavalla yksinkertaisella kaavalla:

F = 1 ÷ x √LC

missä L on Henryssä ja C Faradissa

Jos et halua käydä läpi vaivaa laskettaessa kelan LC-säiliön resonanssi kaavan avulla, paljon yksinkertaisempi vaihtoehto voisi olla seuraavan ohjelmiston käyttö:

LC-resonanssitaajuuslaskin

Tai voit myös rakentaa tämän Ruudukon mittari resonanssitaajuuden tunnistamiseksi ja asettamiseksi.

Kun resonanssitaajuus on tunnistettu, on aika asettaa täyssilta IC tällä resonanssitaajuudella valitsemalla sopivasti Rt- ja Ct-ajastuskomponentit. Tämä voidaan tehdä joillakin kokeilla ja virheillä käytännön mittausten avulla tai seuraavan kaavan avulla:

Seuraavaa kaavaa voidaan käyttää Rt / Ct-arvojen laskemiseen:

f = 1 / 1,453 x Rt x Ct, jossa Rt on ohmina ja Ct Faradissa.

Sarjaresonanssin käyttäminen

Tässä viestissä käsitelty induktiolämmittimen käsite käyttää sarjan resonanssipiiriä.

Kun käytetään sarjaresonanssista LC-piiriä, induktori (L) ja kondensaattori (C) on kytketty sarjaan, kuten seuraavassa kaaviossa on esitetty.

Kokonaisjännite V Sarjan LC kautta syötetty jännite on induktorin L ja kondensaattorin C jännitteen summa. Järjestelmän läpi virtaava virta on yhtä suuri kuin L ja C komponenttien läpi virtaava virta.

V = VL + VC

I = IL = IC

Käytetyn jännitteen taajuus vaikuttaa induktorin ja kondensaattorin reaktansseihin. Kun taajuus nousee minimiarvosta suurempaan, induktorin induktiivinen reaktanssi XL kasvaa suhteellisesti, mutta kapasitiivinen reaktanssi XC pienenee.

Taajuuden kasvaessa on kuitenkin tietty tapaus tai kynnys, jolloin induktiivisen reaktanssin ja kapasitiivisen reaktanssin suuruudet ovat vain yhtä suuret. Tämä esiintymä on sarjan LC resonanssipiste, ja taajuus voidaan asettaa resonanssitaajuudeksi.

Siksi sarjaresonanssipiirissä resonanssi esiintyy, kun

XL = XC

tai ωL = 1 / ºC

missä ω = kulmataajuus.

Arvon ω arvo antaa meille:

ω = ωo = 1 / √ LC, joka määritetään resonanssikulmataajuudeksi.

Kun tämä korvataan edellisessä yhtälössä ja muunnetaan myös kulmataajuus (radiaaneina sekunnissa) taajuudeksi (Hz), saadaan lopulta:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Induktiolämmittimen työkelan johtimen koon laskeminen

Kun olet laskenut L: n ja C: n optimoidut arvot induktiolämmittimen säiliöpiirille ja arvioinut tarkan yhteensopivan taajuuden ohjainpiirille, on aika laskea ja korjata työkelan ja kondensaattorin nykyinen käsittelykapasiteetti.

Koska induktiolämmittimen suunnittelussa mukana oleva virta voi olla huomattavan suuri, tätä parametria ei voida sivuuttaa ja se on osoitettava oikein LC-piirille.

Kaavojen käyttäminen induktiolangan koon laskemiseksi voi olla hieman vaikeaa etenkin uusille tulokkaille, ja juuri tämän vuoksi tällä sivustolla on otettu käyttöön erityinen ohjelmisto, jota kaikki kiinnostuneet harrastajat voivat käyttää mitoita oikean kokoinen johto induktiokeittotasoasi varten.




Edellinen: Kuinka lähettää ja vastaanottaa tekstiviestejä GSM-modeemin avulla Seuraava: GSM Fire SMS Alert Project