2 enkla induktionsvärmekretsar - kokplattor

I det här inlägget lär vi oss två enkla att bygga induktionsvärmekretsar som arbetar med högfrekventa magnetiska induktionsprinciper för att generera betydande värmestorlek över en liten specificerad radie.

De diskuterade induktionskretsarna är riktigt enkla och använder bara några få aktiva och passiva vanliga komponenter för de åtgärder som krävs.

Uppdatering: Du kanske också vill lära dig att designa din egen skräddarsydda spishäll:
Designa en induktionsvärmare - handledning

Induktionsvärmare Arbetsprincip

En induktionsvärmare är en anordning som använder ett högfrekvent magnetfält för att värma upp en järnbelastning eller någon ferromagnetisk metall genom virvelström.

Under denna process kan elektroner inuti järn röra sig lika snabbt som frekvensen, och detta ger upphov till en omvänd ström i metallen som kallas virvelström. Denna utveckling av hög virvelström får slutligen järnet att värmas upp.

Den genererade värmen är proportionell mot nuvarande^två x motstånd av metallen. Eftersom lastmetallen ska bestå av järn, betraktar vi motståndet R för metalljärnet.

Värme = jag^tvåx R (järn)

Resistiviteten hos järn är: 97 nΩ · m

Ovanstående värme är också direkt proportionell mot den inducerade frekvensen och det är därför vanliga järnstansade transformatorer inte används i högfrekventa omkopplingsapplikationer, utan ferritmaterial används som kärnor.

Här utnyttjas emellertid ovannämnda nackdel för att få värme från högfrekvent magnetisk induktion.

Med hänvisning till de föreslagna induktionsvärmekretsarna nedan hittar vi konceptet som använder ZVS eller nollspänningsomkopplingsteknik för den nödvändiga utlösningen av MOSFET.

Tekniken säkerställer en minimal uppvärmning av enheterna vilket gör operationen mycket effektiv och effektiv.

Ytterligare att tillägga, kretsen är självresonant av naturen automatiskt får inställningar vid resonansfrekvensen för den anslutna spolen och kondensatorn som är helt identiska med en tankkrets.

Använda Royer Oscillator

Kretsen använder i grunden en Royer-oscillator som kännetecknas av enkelhet och självresonant manövreringsprincip.

Kretsens funktion kan förstås med följande punkter:

1. När strömmen slås PÅ börjar positiv ström flyta från de två halvorna av arbetsspolen mot avloppet på myggarna.
2. Samtidigt når matningsspänningen också mosfetsportarna och slår på dem.
3. Men på grund av det faktum att inga två myggor eller några elektroniska enheter kan ha exakt likadana ledningsspecifikationer, tänds inte båda myggarna tillsammans, utan en av dem tänds först.
4. Låt oss föreställa oss att T1 slår PÅ först. När detta händer, på grund av tung ström som flyter genom T1, tenderar dess avloppsspänning att sjunka till noll, vilket i sin tur suger ut grindspänningen för den andra mosfeten T2 via den bifogade schottky-dioden.
5. Här kan det tyckas att T1 kan fortsätta att leda och förstöra sig själv.
6. Detta är dock det ögonblick då L1C1-tankkretsen kommer till handling och spelar en avgörande roll. Den plötsliga ledningen av T1 får en sinuspuls att spika och kollapsa vid avloppet av T2. När sinuspulsen kollapsar torkar den ned grindspänningen för T1 och stänger av den. Detta resulterar i en ökning av spänningen vid avloppet av T1, vilket gör att en grindspänning kan återställas för T2. Nu, det är T2s tur att genomföra, T2 genomför nu och utlöser en liknande typ av upprepning som inträffade för T1.
7. Denna cykel fortsätter nu snabbt och får kretsen att svänga vid resonansfrekvensen för LC-tankkretsen. Resonansen justeras automatiskt till en optimal punkt beroende på hur väl LC-värdena matchas.

Emellertid är den främsta nackdelen med designen att den använder en center-tappad spole som transformator, vilket gör lindningsimplementeringen lite svårare. Men mittkranen möjliggör en effektiv push-pull-effekt över spolen genom bara ett par aktiva enheter som mosfets.

Som framgår finns det snabba återställnings- eller höghastighetsomkopplingsdioder anslutna över porten / källan till varje mosfet.

Dessa dioder utför den viktiga funktionen att urladda grindkapacitansen hos respektive mosfetter under deras icke-ledande tillstånd och därigenom göra omkopplingen snabb och snabb.

Hur ZVS fungerar

Som vi diskuterade tidigare fungerar denna induktionsvärmare med hjälp av ZVS-tekniken.

ZVS står för nollspänningsomkoppling, vilket betyder att mosfetterna i kretsbrytaren är PÅ när de har minsta eller stora ström eller nollström vid avloppet, vi har redan lärt oss detta från ovanstående förklaring.

Detta hjälper faktiskt myggarna att slå PÅ säkert och därmed blir denna funktion mycket fördelaktig för enheterna.

Denna funktion kan jämföras med nollkorsningsledningen för triacs i nätströmskretsar.

På grund av denna egenskap kräver myggarna i ZVS självresonanskretsar som denna mycket mindre kylflänsar och kan fungera även med massiva belastningar upp till 1 kva.

Eftersom det är resonant av naturen är kretsens frekvens direkt beroende av induktansen hos arbetsspolen L1 och kondensatorn C1.

Frekvensen kan beräknas med följande formel:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

Var f är frekvensen, beräknad i Hertz
L är induktansen för huvudvärmespolen L1, presenterad i Henries
och C är kondensatorn C1 kapacitans i Farads

MOSFET: erna

Du kan använda IRF540 som mosfets som är klassade till bra 110V, 33amps. Kylflänsar kan användas för dem, även om den genererade värmen inte är på någon oroande nivå, men ändå är det bättre att förstärka dem på värmeabsorberande metaller. Men alla andra lämpligt rankade N-MOSFET-kanaler kan användas, det finns inga specifika begränsningar för detta.

Induktorn eller induktorerna som är associerade med huvudvärmespolen (arbetsspole) är en typ av choke som hjälper till att eliminera eventuellt inträde av högfrekvensinnehållet i strömförsörjningen och också för att begränsa strömmen till säkra gränser.

Värdet på denna induktor bör vara mycket högre jämfört med arbetsspolen. En 2mH är i allmänhet tillräckligt för ändamålet. Emellertid måste den byggas med höga trådar för att underlätta ett högt strömområde genom det säkert.

Tankkretsen

C1 och L1 utgör tankkretsen här för den avsedda låsning med hög resonansfrekvens. Återigen måste dessa också klassificeras för att motstå höga strömmar och värme.

Här kan vi se införlivandet av en 330nF / 400V metalliserad PP-kondensator.

1) Kraftfull induktionsvärmare med ett Mazzilli Driver-koncept

Den första designen som förklaras nedan är ett mycket effektivt ZVS-induktionskoncept baserat på den populära Mazilli-drivrutinsteorin.

Den använder en enda arbetsspole och en tvåströmsbegränsningsspolar. Konfigurationen undviker behovet av en mittkran från huvudbearbetningsspolen, vilket gör systemet extremt effektiv och snabb uppvärmning av last med formidabla dimensioner. Värmebatteriet värmer upp lasten genom en heltäckande bryggdragning

Modulen finns faktiskt online och kan enkelt köpas till en mycket rimlig kostnad.

Kretsschemat för denna design kan ses nedan:

Det ursprungliga diagrammet kan ses i följande bild:

Arbetsprincipen är samma ZVS-teknik, med två högeffektiva MOSFET. Matningsingången kan vara mellan 5V och 12V och ström från 5 ampere till 20 ampere beroende på vilken belastning som används.

Uteffekt

Effekten från ovanstående design kan vara så hög som 1200 watt när ingångsspänningen höjs till 48V och ström upp till 25 ampere.

På denna nivå kan värmen som genereras från arbetsspolen vara tillräckligt hög för att smälta en 1 cm tjock bult inom en minut.

Arbetsspolens mått

Videodemo

2) Induktionsvärmare med hjälp av en Center Tap Work Coil

Detta andra koncept är också en ZVS-induktionsvärmare, men använder en mittfördelning för arbetsspolen, vilket kan vara något mindre effektivt jämfört med den tidigare designen. L1, som är det viktigaste elementet i hela kretsen. Den måste byggas med extremt tjocka koppartrådar så att den upprätthåller de höga temperaturerna under induktionsoperationerna.

Kondensatorn som diskuterats ovan måste helst anslutas så nära L1-terminalerna som möjligt. Detta är viktigt för att upprätthålla resonansfrekvensen vid den angivna 200 kHz-frekvensen.

Specifikationer för primär arbetsspole

För induktionsvärmespolen L1 kan många 1 mm koppartråd lindas parallellt eller på bifilärt sätt för att sprida strömmen mer effektivt och orsaka lägre värmegenerering i spolen.

Även efter detta kan spolen utsättas för extrema värmer och kan deformeras på grund av den, därför kan en alternativ lindningsmetod prövas.

I denna metod lindar vi den i form av två separata spolar förenade i mitten för att erhålla den önskade mittkranen.

I denna metod kan mindre varv försökas för att minska impedansen hos spolen och i sin tur öka dess nuvarande hanteringsförmåga.

Kapacitansen för detta arrangemang kan däremot ökas för att dra ner resonansfrekvensen proportionellt.

Tank kondensatorer:

Sammantaget kan 330nF x 6 användas för att erhålla en nettokapacitet på 2uF ungefär.

Hur man fäster kondensatorn på induktionsspolen

Följande bild visar den exakta metoden för att fästa kondensatorerna parallellt med kopparspolens ändterminaler, företrädesvis genom ett väl dimensionerat kretskort.

Dellista för ovanstående induktionsvärmekrets eller induktionsplatta

• R1, R2 = 330 ohm 1/2 watt
• D1, D2 = FR107 eller BA159

• T1, T2 = IRF540
• C1 = 10.000uF / 25V
• C2 = 2uF / 400V gjord genom att fästa de nedan visade 6nos 330nF / 400V-kåporna parallellt

• D3 ---- D6 = 25 amp-dioder
• IC1 = 7812
• L1 = 2 mm mässingsrör lindat som visas i följande bilder, diametern kan vara nära 30 mm (spolens innerdiameter)
• L2 = 2mH choke tillverkad genom att linda 2mm magnettråd på vilken lämplig ferritstav som helst
• TR1 = 0-15V / 20amp
• STRÖMFÖRSÖRJNING: Använd reglerad 15V 20 A DC strömförsörjning.

Använda BC547-transistorer istället för höghastighetsdioder

I kretsschemat för induktionsvärmare ovan kan vi se MOSFETs-grindarna som består av snabba återvinningsdioder, vilket kan vara svårt att få i vissa delar av landet.

Ett enkelt alternativ till detta kan vara i form av BC547-transistorer anslutna istället för dioderna som visas i följande diagarm.

Transistorerna skulle utföra samma funktion som dioderna eftersom BC547 kan fungera väl runt 1MHz frekvenser.

En annan enkel DIY-design

Följande schema visar en annan enkel design, liknande den ovan, som kan konstrueras snabbt hemma för att implementera ett personligt induktionsvärmesystem.

Dellista

• R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
• R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
• D1, D2 = BA159 eller FR107
• Z1, Z2 = 12V, 1/2 watt zenerdioder
• Q1, Q2 = IRFZ44n mosfet på kylflänsen
• C1 = 0.33uF / 400V eller 3 nos 0.1uF / 400V parallellt
• L1, L2, som visas på följande bilder:
• L2 räddas från alla gamla ATX-datorer.

Hur L2 är byggd

Modifieras till kokplattor

Ovanstående avsnitt hjälpte oss att lära oss en enkel induktionsvärmare med hjälp av en fjäderliknande spole, men denna spole kan inte användas för att laga mat och behöver några allvarliga modifieringar.

Följande avsnitt i artikeln förklarar hur ovanstående idé kan modifieras och användas som en enkel liten induktionsvärmare eller en induktionskadai-krets.

Designen är en lågteknologisk design med låg effekt och kanske inte är i nivå med de konventionella enheterna. Kretsen begärdes av Mr. Dipesh Gupta

Tekniska specifikationer

Herr,

Jag har läst din artikel Simple Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit Och var väldigt glad över att det finns människor redo att hjälpa ungdomar som oss att göra något ....

Sir jag försöker förstå arbetet och försöker utveckla en induktionskadai för mig själv ... Sir snälla hjälp mig att förstå designen eftersom jag inte är så bra inom elektronik

Jag vill utveckla en induktion för att värma upp en kadai på dia 20 tum med 10 kHz frekvens till en mycket låg kostnad !!!

Jag såg dina diagram och artikel men var lite förvirrad över

• 1. Transformator används
• 2. Hur man gör L2
• 3. Och alla andra förändringar i kretsen för 10 till 20 kHz frekvens med 25 am ström

Snälla hjälp mig herr så snart som möjligt .. Det kommer att vara full hjälp om du kunde ge exakta detaljer som behövs för komponenter .. PlzzAnd sist u hade nämnt att använda STRÖMFÖRSÖRJNING: Använd reglerad 15V 20 amp DC strömförsörjning. Var används den ...

Tack

Dipesh gupta

Designen

Den föreslagna induktionskadai-kretsdesignen som presenteras här är bara för experimentändamål och fungerar kanske inte som de konventionella enheterna. Den kan användas för att göra en kopp te eller laga en omelett snabbt och inget mer bör förväntas.

Den hänvisade kretsen var ursprungligen konstruerad för uppvärmning av järnstång som föremål såsom ett skruvhuvud. en skruvmejselmetall etc, men med viss modifiering kan samma krets användas för uppvärmning av metallpannor eller kärl med konvex bas som en 'kadai'.

För att implementera ovanstående skulle den ursprungliga kretsen inte behöva modifieras, förutom huvudbearbetningsspolen som måste justeras lite för att bilda en platt spiral istället för ett fjäderliknande arrangemang.

Som ett exempel, för att konvertera designen till en induktionskokkärl så att den stöder kärl med en konvex botten, såsom en kadai, måste spolen tillverkas i en sfärisk-spiralform som anges i figuren nedan:

Schemat skulle vara detsamma som förklaras i min ovanstående sektion, som i grunden är en Royer-baserad design, som visas här:

Designa spiralformad arbetsspole

L1 görs genom att använda 5 till 6 varv av 8 mm kopparrör till en sfärisk-spiralform som visas ovan för att rymma en liten stålskål i mitten.

Spolen kan också komprimeras platt till en spiralform om en liten stålpanna är avsedd att användas som köksredskap enligt bilden nedan:

Designa den aktuella begränsningsspolen

L2 kan byggas genom att linda en 3 mm tjock super emaljerad koppartråd över en tjock ferritstav, antalet varv måste experimenteras tills ett 2mH-värde uppnås över dess terminaler.

TR1 kan vara en 20V 30amp transformator eller en SMPS strömförsörjning.

Den faktiska induktionsvärmekretsen är ganska grundläggande med sin design och behöver inte mycket förklaring, de få saker som behöver tas om hand är följande:

Resonanskondensatorn måste vara relativt närmare huvudbearbetningsspolen L1 och bör göras genom att ansluta cirka 10nO 0.22uF / 400V parallellt. Kondensatorerna måste vara strikt icke-polära och metalliserade polyester.

Även om designen kan se ganska enkel ut, kan det vara en del huvudvärk att hitta mittkranen i den spiralformade designen eftersom en spiralspiral skulle ha en osymmetrisk layout vilket gör det svårt att hitta den exakta mittkranen för kretsen.

Det kan göras med någon försök och fel eller genom att använda en LC-mätare.

En felaktigt placerad mittkran kan tvinga kretsen att fungera onormalt eller producera ojämn uppvärmning av myggarna, eller hela kretsen kan bara misslyckas med att svänga under en värsta situation.

Referens: Wikipedia