Το άρθρο εξηγεί ένα βήμα προς βήμα φροντιστήριο σχετικά με το σχεδιασμό του δικού σας σπιτικού βασικού κυκλώματος επαγωγής, το οποίο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως επαγωγική εστία.
Βασική έννοια θερμαντήρα επαγωγής
Μπορεί να έχετε συναντήσει πολλά κυκλώματα επαγωγής θερμαντήρα DIY online, αλλά κανείς δεν φαίνεται να έχει ασχοληθεί με το κρίσιμο μυστικό πίσω από την εφαρμογή ενός τέλειου και επιτυχημένου σχεδιασμού επαγωγικού θερμαντήρα. Πριν μάθετε αυτό το μυστικό, θα ήταν σημαντικό να γνωρίζετε τη βασική ιδέα λειτουργίας ενός επαγωγικού θερμαντήρα.
Ένας επαγωγικός θερμαντήρας είναι στην πραγματικότητα μια εξαιρετικά «αναποτελεσματική» μορφή ηλεκτρικού μετασχηματιστή και αυτή η ανεπάρκεια γίνεται το κύριο πλεονεκτικό χαρακτηριστικό του.
Γνωρίζουμε ότι σε έναν ηλεκτρικό μετασχηματιστή ο πυρήνας πρέπει να είναι συμβατός με την επαγόμενη συχνότητα και όταν υπάρχει ασυμβατότητα μεταξύ της συχνότητας και του υλικού πυρήνα σε έναν μετασχηματιστή, οδηγεί στην παραγωγή θερμότητας.
Βασικά, ένας μετασχηματιστής με πυρήνα σιδήρου θα απαιτήσει χαμηλότερο εύρος συχνοτήτων περίπου 50 έως 100Hz, και καθώς αυτή η συχνότητα αυξάνεται, ο πυρήνας μπορεί να δείχνει την τάση να θερμαίνεται αναλογικά. Αυτό σημαίνει, εάν η συχνότητα αυξηθεί σε πολύ υψηλότερο επίπεδο μπορεί να είναι πάνω από 100kHz, θα είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή ακραίας θερμότητας εντός του πυρήνα.
Ναι, αυτό ακριβώς συμβαίνει με ένα σύστημα επαγωγής θερμαντήρα όπου η εστία ενεργεί σαν τον πυρήνα και επομένως αποτελείται από υλικό σιδήρου. Και το επαγωγικό πηνίο υπόκειται σε υψηλή συχνότητα, μαζί με αυτό οδηγεί στην παραγωγή αναλογικά έντονης θερμότητας στο δοχείο. Δεδομένου ότι η συχνότητα βελτιστοποιείται σε σημαντικά υψηλό επίπεδο εξασφαλίζει τη μέγιστη δυνατή θερμότητα στο μέταλλο.
Τώρα ας προχωρήσουμε και μάθουμε τις σημαντικές πτυχές που μπορεί να απαιτούνται για το σχεδιασμό ενός επιτυχημένου και τεχνικά σωστού κυκλώματος επαγωγής θερμαντήρα. Οι ακόλουθες λεπτομέρειες θα το εξηγήσουν:
Τι θα χρειαστείτε
Τα δύο γυμνά βασικά πράγματα που απαιτούνται για την κατασκευή οποιουδήποτε επαγωγικού σκεύους είναι:
1) Διπλό πηνίο.
2) Ένα ρυθμιζόμενο κύκλωμα γεννήτριας συχνότητας
Έχω ήδη συζητήσει μερικά κυκλώματα επαγωγής θερμαντήρα σε αυτόν τον ιστότοπο, μπορείτε να τα διαβάσετε παρακάτω:
Κύκλωμα θερμαντήρα ηλιακής επαγωγής
Κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα με χρήση IGBT
Απλό κύκλωμα θέρμανσης επαγωγής - Κύκλωμα κουζίνας καυτής πλάκας
Μικρό κύκλωμα θερμαντήρα επαγωγής για σχολικό έργο
Όλοι οι παραπάνω σύνδεσμοι έχουν τα παραπάνω δύο κοινά πράγματα, δηλαδή έχουν ένα πηνίο εργασίας και ένα στάδιο ταλαντωτή οδηγού.
Σχεδιασμός του πηνίου εργασίας
Για το σχεδιασμό ενός επαγωγικού σκεύους, το πηνίο εργασίας πρέπει να έχει επίπεδο χαρακτήρα, επομένως πρέπει να είναι διαφορετικού τύπου με τη διαμόρφωσή του, όπως φαίνεται παρακάτω:
Ο σχεδιασμός του διπλού τύπου πηνίου που φαίνεται παραπάνω μπορεί να εφαρμοστεί αποτελεσματικά για την κατασκευή σπιτικών επαγωγικών σκευών.
Για βέλτιστη απόκριση και χαμηλή παραγωγή θερμότητας μέσα στο πηνίο, βεβαιωθείτε ότι το σύρμα του διπλού πηνίου είναι κατασκευασμένο με πολλές λεπτές κλωστές χαλκού αντί για ένα μονό στερεό σύρμα.
Έτσι, αυτό γίνεται το πηνίο εργασίας των μαγειρικών σκευών, τώρα τα άκρα αυτού του πηνίου πρέπει απλά να ενσωματωθούν με έναν αντίστοιχο πυκνωτή και ένα συμβατό δίκτυο προγραμμάτων οδήγησης συχνοτήτων, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:
Σχεδιάζοντας το κύκλωμα οδήγησης συντονισμού σειράς H-Bridge
Μέχρι στιγμής οι πληροφορίες θα έπρεπε να σας διαφωτίσουν σχετικά με τον τρόπο διαμόρφωσης ενός απλού επαγωγικού σκεύους ή ενός σχεδιασμού επαγωγικής εστία, ωστόσο το πιο κρίσιμο μέρος του σχεδιασμού είναι ο τρόπος συντονισμού του δικτύου πυκνωτών πηνίου (κύκλωμα δεξαμενής) στο βέλτιστο εύρος έτσι ώστε το κύκλωμα λειτουργεί στο πιο αποτελεσματικό επίπεδο.
Η ενεργοποίηση του κυκλώματος δεξαμενής πηνίου / πυκνωτή (κύκλωμα LC) να λειτουργεί στο επίπεδο συντονισμού τους απαιτεί την επαγωγή του πηνίου και την χωρητικότητα του πυκνωτή να ταιριάζει τέλεια.
Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο όταν η αντίδραση και των δύο ομολόγων είναι ίδια, δηλαδή η αντίδραση του πηνίου (επαγωγέας) καθώς και ο πυκνωτής είναι περίπου η ίδια.
Μόλις επιδιορθωθεί, μπορείτε να περιμένετε ότι το κύκλωμα δεξαμενής θα λειτουργεί στη φυσική του συχνότητα και το δίκτυο LC να φτάνει στο σημείο συντονισμού. Αυτό ονομάζεται ένα τέλεια συντονισμένο κύκλωμα LC.
Αυτό ολοκληρώνει τις βασικές διαδικασίες σχεδιασμού κυκλώματος επαγωγής θερμαντήρα
Ίσως να αναρωτιέστε τι είναι ο συντονισμός ενός κυκλώματος LC. ?? Και πώς αυτό μπορεί να υπολογιστεί γρήγορα για την ολοκλήρωση ενός συγκεκριμένου σχεδιασμού επαγωγικού θερμαντήρα; Θα το συζητήσουμε διεξοδικά στις ακόλουθες ενότητες.
Οι παραπάνω παράγραφοι εξήγησαν τα θεμελιώδη μυστικά πίσω από την ανάπτυξη χαμηλού κόστους αλλά αποτελεσματικής επαγωγικής εστία στο σπίτι, στις ακόλουθες περιγραφές θα δούμε πώς αυτό μπορεί να εφαρμοστεί υπολογίζοντας συγκεκριμένα τις κρίσιμες παραμέτρους του, όπως ο συντονισμός του συντονισμένου κυκλώματος LC και η σωστή διάσταση του το καλώδιο πηνίου για τη διασφάλιση της βέλτιστης ικανότητας χειρισμού.
Τι είναι το συντονισμό στο κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα LC
Όταν ο πυκνωτής μέσα σε ένα συντονισμένο κύκλωμα LC φορτίζεται στιγμιαία, ο πυκνωτής προσπαθεί να εκφορτίσει και να πετάξει το συσσωρευμένο φορτίο πάνω από το πηνίο, το πηνίο αποδέχεται τη φόρτιση και αποθηκεύει τη φόρτιση με τη μορφή μαγνητικού πεδίου. Αλλά μόλις ο πυκνωτής αποφορτιστεί στη διαδικασία, το πηνίο αναπτύσσει μια σχεδόν ισοδύναμη ποσότητα φόρτισης με τη μορφή μαγνητικού πεδίου και τώρα προσπαθεί να το ωθήσει πίσω μέσα στον πυκνωτή, αν και με αντίθετη πολικότητα.
Η εικόνα προσφέρθηκε:
Ο πυκνωτής αναγκάζεται και πάλι να φορτίσει, αλλά αυτή τη φορά προς την αντίθετη κατεύθυνση, και μόλις φορτιστεί πλήρως, προσπαθεί και πάλι να αδειάσει πέρα από το πηνίο, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια κοινή και πίσω φόρτιση με τη μορφή ταλαντούμενο ρεύμα σε όλο το δίκτυο LC.
Η συχνότητα αυτού του ταλαντωμένου ρεύματος γίνεται η συχνότητα συντονισμού του συντονισμένου κυκλώματος LC.
Ωστόσο, λόγω των εγγενών απωλειών, οι παραπάνω ταλαντώσεις τελικά εξαφανίζονται με την πάροδο του χρόνου και η συχνότητα, η φόρτιση τελειώνει μετά από κάποια στιγμή.
Αλλά εάν η συχνότητα επιτρέπεται να διατηρηθεί μέσω μιας εξωτερικής εισόδου συχνότητας, συντονισμένη στο ίδιο επίπεδο συντονισμού, τότε αυτό θα μπορούσε να διασφαλίσει ότι επέρχεται μόνιμο φαινόμενο συντονισμού σε όλο το κύκλωμα LC.
Στη συχνότητα συντονισμού μπορούμε να περιμένουμε ότι το πλάτος της τάσης που ταλαντεύεται στο κύκλωμα LC θα είναι στο μέγιστο επίπεδο, με αποτέλεσμα την πιο αποτελεσματική επαγωγή.
Επομένως μπορούμε να υπονοήσουμε ότι, για να εφαρμόσουμε έναν τέλειο συντονισμό εντός ενός δικτύου LC για ένα σχεδιασμό επαγωγικού θερμαντήρα, πρέπει να διασφαλίσουμε τις ακόλουθες κρίσιμες παραμέτρους:
1) Ένα συντονισμένο κύκλωμα LC
2) Και μια αντίστοιχη συχνότητα για τη διατήρηση του συντονισμού κυκλώματος LC.
Αυτό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο απλό τύπο:
F = 1 ÷ 2π Χ √LC
όπου ο L είναι στο Henry και ο C στο Farad
Εάν δεν θέλετε να περάσετε από την ταλαιπωρία του υπολογισμού του συντονισμού της δεξαμενής πηνίου LC μέσω του τύπου, μια πολύ απλούστερη επιλογή θα μπορούσε να είναι να χρησιμοποιήσετε το ακόλουθο λογισμικό:
Υπολογιστής συχνότητας συντονισμού LC
Ή μπορείτε επίσης να το δημιουργήσετε Μετρητής πλέγματος για αναγνώριση και ρύθμιση της συχνότητας συντονισμού.
Μόλις προσδιοριστεί η συχνότητα συντονισμού, ήρθε η ώρα να ρυθμίσετε το IC πλήρους γέφυρας με αυτήν τη συχνότητα συντονισμού επιλέγοντας κατάλληλα τα στοιχεία χρονισμού Rt και Ct. Αυτό μπορεί να γίνει με κάποια δοκιμή και σφάλμα μέσω πρακτικών μετρήσεων ή μέσω του ακόλουθου τύπου:
Ο ακόλουθος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των τιμών Rt / Ct:
f = 1 / 1,453 x Rt x Ct όπου το Rt είναι στο Ohms και το Ct στο Farads.
Χρήση σειράς συντονισμού
Η έννοια του επαγωγικού θερμαντήρα που συζητείται σε αυτήν την ανάρτηση χρησιμοποιεί ένα κύκλωμα συντονισμού σειράς.
Όταν χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα συντονισμού σειράς LC, έχουμε επαγωγέα ένα (L) και έναν πυκνωτή (C) συνδεδεμένο σε σειρά, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.
Η συνολική τάση Β Εφαρμόζεται σε όλη τη σειρά LC θα είναι το άθροισμα της τάσης στον πηνίο L και της τάσης στον πυκνωτή C. Το ρεύμα που ρέει μέσω του συστήματος θα είναι ίσο με το ρεύμα που ρέει μέσω των στοιχείων L και C.
V = VL + VC
I = IL = IC
Η συχνότητα της εφαρμοζόμενης τάσης επηρεάζει τις αντιδράσεις του επαγωγέα και του πυκνωτή. Καθώς η συχνότητα αυξάνεται από μια ελάχιστη τιμή σε μια υψηλότερη τιμή, η επαγωγική αντίδραση XL του επαγωγέα θα αυξηθεί αναλογικά, αλλά το XC που είναι η χωρητική αντίδραση θα μειωθεί.
Ωστόσο, ενώ η συχνότητα αυξάνεται θα υπάρχει μια συγκεκριμένη περίπτωση ή κατώφλι όταν τα μεγέθη της επαγωγικής αντίδρασης και της χωρητικής αντίδρασης θα είναι ακριβώς ίσα. Αυτή η περίπτωση θα είναι το σημείο συντονισμού της σειράς LC και η συχνότητα μπορεί να οριστεί ως η συχνότητα συντονισμού.
Επομένως, σε ένα κύκλωμα συντονισμού σειράς, ο συντονισμός θα συμβεί όταν
XL = XC
ή, ωL = 1 / ωC
όπου ω = γωνιακή συχνότητα.
Η αξιολόγηση της τιμής του ω μας δίνει:
ω = ωo = 1 / √ LC, που ορίζεται ως η συντονισμένη γωνιακή συχνότητα.
Αντικαθιστώντας αυτό στην προηγούμενη εξίσωση και επίσης μετατρέποντας τη γωνιακή συχνότητα (σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο) σε συχνότητα (Hz), έχουμε τελικά:
fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC
fo = 1 / 2π√ LC
Υπολογισμός μεγέθους σύρματος για πηνίο επαγωγής θερμαντήρα
Μόλις υπολογίσετε τις βελτιστοποιημένες τιμές L και C για το κύκλωμα δεξαμενής του επαγωγικού θερμαντήρα και αξιολογήσετε την ακριβή συμβατή συχνότητα για το κύκλωμα οδήγησης, ήρθε η ώρα να υπολογίσετε και να διορθώσετε την τρέχουσα ικανότητα χειρισμού του πηνίου εργασίας και του πυκνωτή.
Δεδομένου ότι το ρεύμα που εμπλέκεται σε ένα σχεδιασμό επαγωγικού θερμαντήρα θα μπορούσε να είναι ουσιαστικά μεγάλο, αυτή η παράμετρος δεν μπορεί να αγνοηθεί και πρέπει να αντιστοιχιστεί σωστά στο κύκλωμα LC.
Η χρήση τύπων για τον υπολογισμό των μεγεθών καλωδίων για ένα μέγεθος καλωδίου επαγωγής μπορεί να είναι λίγο δύσκολη ειδικά για τους νεοεισερχόμενους, και γι 'αυτό έχει ενεργοποιηθεί ένα ειδικό λογισμικό για το ίδιο σε αυτόν τον ιστότοπο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιοσδήποτε ενδιαφερόμενος χόμπι διάσταση το σωστό μέγεθος σύρμα για το κύκλωμα επαγωγής σας.
Προηγούμενο: Πώς να στείλετε και να λάβετε SMS χρησιμοποιώντας το GSM Modem Επόμενο: GSM Fire SMS Alert Project
