Κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα με χρήση IGBT (Δοκιμασμένο)

Σε αυτήν την ανάρτηση συζητάμε διεξοδικά πώς να φτιάξουμε ένα κύκλωμα επαγωγής θερμότητας 1000 watt υψηλής ισχύος χρησιμοποιώντας IGBT που θεωρούνται οι πιο ευέλικτες και ισχυρές συσκευές μεταγωγής, ακόμη και ανώτερες από τα mosfets.

Αρχή εργασίας επαγωγικού θερμαντήρα

Η αρχή πάνω στην οποία λειτουργεί η επαγωγική θέρμανση είναι πολύ απλή στην κατανόηση.

Ένα μαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας παράγεται από το πηνίο που υπάρχει στον επαγωγικό θερμαντήρα και έτσι με τη σειρά του προκαλούνται ρεύματα διόδου από το μεταλλικό (μαγνητικό) αντικείμενο που υπάρχει στη μέση του πηνίου και το θερμαίνει.

Για να αντισταθμιστεί η επαγωγική φύση του πηνίου, μια ικανότητα συντονισμού τοποθετείται παράλληλα με το πηνίο.

Η συχνότητα συντονισμού είναι η συχνότητα στην οποία πρέπει να οδηγείται το κύκλωμα συντονισμού (επίσης γνωστό ως πυκνωτής πηνίου).

Το ρεύμα που ρέει μέσω του πηνίου είναι πάντα πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα διέγερσης. Το κύκλωμα IR2153 χρησιμοποιείται για να επιτρέπει τη λειτουργία του κυκλώματος ως «διπλή μισή γέφυρα» μαζί με τα τέσσερα ελεγχόμενα IGBT STGW30NC60W.

Ίση ποσότητα ισχύος παρέχεται από τη διπλή μισή γέφυρα ως προς την πλήρη γέφυρα, αλλά ο οδηγός πύλης στην περίπτωση του πρώτου είναι απλούστερος.

IGBT STGW30NC60W

Χρήση αντι-παράλληλων διόδων

Οι μεγάλου μεγέθους διπλές δίοδοι STTH200L06TV1 (2x 120Α) χρησιμοποιούνται με τη μορφή αντι-παράλληλων διόδων. Ακόμα κι αν οι μικρότερες δίοδοι μεγέθους 30Α θα είναι αρκετές για αυτό.

Σε περίπτωση που χρησιμοποιήσετε τις ενσωματωμένες διόδους του IGBT όπως το STGW30NC60WD, τότε δεν θα σας ζητηθεί να χρησιμοποιήσετε τις μικρότερες διόδους ή τις μεγάλες διπλές διόδους. Χρησιμοποιείται ποτενσιόμετρο για να συντονιστεί η συχνότητα λειτουργίας σε συντονισμό.

Ένας από τους καλύτερους δείκτες του συντονισμού είναι η υψηλότερη φωτεινότητα των LED. Μπορείτε σίγουρα να δημιουργήσετε προγράμματα οδήγησης που είναι πιο εξελιγμένα ανάλογα με τις απαιτήσεις σας.

Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον αυτόματο συντονισμό που είναι ένα από τα καλύτερα πράγματα που πρέπει να κάνετε, που είναι η πορεία που υιοθετείται στους επαγγελματικούς θερμαντήρες, αλλά υπάρχει ένα μειονέκτημα ότι η απλότητα του κυκλώματος θα χαθεί σε αυτήν τη διαδικασία.

Μπορείτε να ελέγξετε τη συχνότητα που κυμαίνεται από περίπου 110 έως 210 kHz. Ένας προσαρμογέας μικρού μεγέθους που μπορεί να είναι είτε τύπου μετασχηματιστή είτε smps χρησιμοποιείται για την παροχή 14-15V βοηθητικής τάσης που απαιτείται στο κύκλωμα ελέγχου.

Ο μετασχηματιστής απομόνωσης

Ένας μετασχηματιστής απομόνωσης και ένα ταιριαστό Choke L1 είναι ο ηλεκτρικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση της εξόδου στο κύκλωμα εργασίας.

Και οι δύο αυτοί επαγωγείς είναι παρόντες στον σχεδιασμό του πυρήνα αέρα.

Από τη μία πλευρά όπου ένα τσοκ αποτελείται από 4 στροφές σε διάμετρο 23 εκατοστών, ο μετασχηματιστής απομόνωσης από την άλλη πλευρά αποτελείται από 12 στροφές σε διάμετρο 14 cm και αυτές οι στροφές αποτελούνται από διπλό ενσύρματο καλώδιο (όπως φαίνεται στο σχήμα που δίνεται παρακάτω) .

Ακόμη και όταν η ισχύς εξόδου φτάσει σε κλίμακα 1600W, θα διαπιστώσετε ότι υπάρχει ακόμη πολύ περιθώριο βελτίωσης.

Το πηνίο εργασίας του προτεινόμενου επαγωγικού θερμαντήρα IGBT αποτελείται από σύρμα διαμέτρου 3,3 mm.

Χρήση χαλκού για το πηνίο

Ένα χαλκό σύρμα θεωρείται καταλληλότερο για να κάνει το πηνίο εργασίας καθώς μπορεί να συνδεθεί εύκολα και αποτελεσματικά με την ψύξη του νερού.

Το πηνίο αποτελείται από έξι στροφές μαζί με τις διαστάσεις ύψους 23 mm και διάμετρο 24 mm. Το πηνίο μπορεί να ζεσταθεί σε περίπτωση παρατεταμένης λειτουργίας.

Ο πυκνωτής συντονισμού αποτελείται και αποτελείται από 23 τεμάχια πυκνωτών μικρού μεγέθους που έχουν συνολική χωρητικότητα 2u3. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε πυκνωτές 100nF στα σχέδια, όπως πολυπροπυλένιο κατηγορίας X2 και 275V MKP.

Μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για αυτό το σκοπό, ακόμη και όταν δεν προορίζονται ή δεν έχουν σχεδιαστεί για τέτοιους σκοπούς.

Η συχνότητα του συντονισμού είναι 160 kHz. Το φίλτρο EMI συνιστάται πάντα να χρησιμοποιείται. Ένα απαλό ξεκίνημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση του κιρσούς.

Θα σας συνιστούσα πάντα να χρησιμοποιείτε περιοριστή ο οποίος είναι συνδεδεμένος σε σειρά με το δίκτυο όπως οι λαμπτήρες αλογόνου και οι θερμαντήρες περίπου 1 kW όταν ενεργοποιείται για πρώτη φορά.

Προειδοποίηση: το κύκλωμα επαγωγής θέρμανσης που χρησιμοποιείται συνδέεται στο δίκτυο και περιέχει τάση υψηλού επιπέδου και μπορεί να είναι θανατηφόρο.

Για να αποφύγετε οποιοδήποτε ατύχημα λόγω αυτού, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα ποτενσιόμετρο με πλαστικό άξονα. Τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία υψηλής συχνότητας είναι πάντα επιβλαβή και μπορούν να έχουν επιβλαβείς επιπτώσεις στα μέσα αποθήκευσης και στις ηλεκτρονικές συσκευές.

Ένα σημαντικό επίπεδο ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών προκαλείται από το κύκλωμα και αυτό με τη σειρά του μπορεί επίσης να προκαλέσει ηλεκτροπληξία, πυρκαγιά ή εγκαύματα.

Κάθε εργασία ή διαδικασία που εκτελείτε με δική σας ευθύνη και η ευθύνη θα σας φέρει και δεν θα είμαι υπεύθυνος για κάθε είδους ζημία που προκύπτει κατά την εκτέλεση αυτής της διαδικασίας.

Διάγραμμα κυκλώματος

Κύκλωμα ανορθωτή 220V AC έως 220V DC Bridge με λάμπα ασφαλείας

Το Choke L1

Ο σχεδιασμός του τσοκ L1 που χρησιμοποιείται στο παραπάνω κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα IGBT γεφυρών μπορεί να φανεί στην παρακάτω εικόνα:

Μπορείτε να το κάνετε αυτό τυλίγοντας 4 στροφές με διάμετρο 23 εκατοστών, χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε παχύ μονόπυρο καλώδιο.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το διπλό πηνίο αέρα σχεδιασμός μετασχηματιστή απομόνωσης :

Μπορείτε να το δημιουργήσετε περιστρέφοντας 12 στροφές με διάμετρο 14 cm, χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε παχύ διπλό ενσύρματο καλώδιο.

Το πηνίο εργασίας μπορεί να κατασκευαστεί σύμφωνα με τις ακόλουθες οδηγίες

Λάβετε υπόψη ότι εάν το πηνίο τυλίγεται καλά, μπορεί να απαιτούνται μόνο 5 στροφές. Εάν χρησιμοποιούνται έξι στροφές, τότε μπορείτε να δοκιμάσετε να τεντώσετε ελαφρώς το πηνίο για να επιτύχετε βέλτιστο συντονισμό και απόδοση.

ΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΖΩ

Προσθήκη τρέχοντος ορίου

Το ακόλουθο διάγραμμα υποδεικνύει πώς μπορεί να προστεθεί ένα απλό περιοριστικό ρεύμα στον παραπάνω εξηγημένο σχεδιασμό επαγωγικού θερμαντήρα.

Λεπτομέρειες Pinout οπτικού ζεύκτη TIL111

Εδώ η αντίσταση κοντά στο L1 (ας το ονομάσουμε Rx) γίνεται η τρέχουσα αντίσταση ανίχνευσης, η οποία αναπτύσσει μια μικρή τάση απέναντι στο επιθυμητό σημείο όταν το ρεύμα αρχίζει να ξεπερνά τα ασφαλή όρια.

Αυτή η τάση σε Rx χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση του LED στο εσωτερικό του συνδεδεμένου οπτοζεύκτη. Το τρανζίστορ εξόδου στο εσωτερικό του οπτικού αποκρίνεται στην ενεργοποίηση του LED και πραγματοποιεί γρήγορα τη γείωση του Ct, pin # 3 του κύριου οδηγού IC IR2153.

Το IC τερματίζει αμέσως απαγορεύοντας οποιαδήποτε περαιτέρω άνοδο του ρεύματος. Όταν συμβεί αυτό, οι τρέχουσες πτώσεις που με τη σειρά τους εξαλείφουν την τάση σε Rx, απενεργοποιώντας έτσι το οπτικό LED. Αυτό επαναφέρει την κατάσταση σε προηγούμενη κανονική κατάσταση και το IC αρχίζει να ταλαντεύεται ξανά. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται γρήγορα διασφαλίζοντας σταθερή κατανάλωση ρεύματος για το φορτίο, εντός των προκαθορισμένων ορίων ασφαλείας.

Rx = 2 / Τρέχον όριο

Σχόλια από έναν από τους αφοσιωμένους αναγνώστες:

Αγαπητέ κύριε - Έχω κάνει επιτυχώς την επαγωγική θερμάστρα 1/2 γέφυρας με 4 IGBT και θέλω να ξέρω ότι η λυχνία θέρμανσης 1000 watt που προτείνεται θα πρέπει να είναι μόνιμα συνδεδεμένη στο κύκλωμα ή μόνο μέχρι τη δοκιμή για πρώτη φορά.

Οι εικόνες του αποτελέσματος του τεστ περικλείονται εδώ:

Περιμένουμε την απάντησή σας το νωρίτερο. Με εκτίμηση - Manish.

Επίλυση του ερωτήματος κυκλώματος

Αγαπητέ Manish,
Κατά τη λειτουργία του επαγωγικού θερμαντήρα βλέπετε λάμψη στη λάμπα της σειράς;
Εάν ναι, τότε μάλλον δεν μπορεί να αφαιρεθεί, εάν η λάμπα είναι σε κατάσταση μη φωτισμού και εντελώς «κρύα» (αισθανθείτε την κρατώντας την) τότε μπορεί να αφαιρεθεί.
Χαιρετισμοί

Σχόλια από τον κ. Saeed Mahdavi

Αγαπητέ Swagatam:

Επιτέλους κατάφερα να κάνω ξανά το κύκλωμα μου μετά από πολλές προσπάθειες. Και πυροβόλησα το βίντεο με το μπουλόνι με κόκκινο χρώμα.

Ελπίζω να είναι χρήσιμο για όσους ενδιαφέρονται για επαγωγικούς θερμαντήρες. Μπορείτε να μου πείτε πώς να αυξήσετε τη θερμότητα ώστε το μπουλόνι να φτάσει στο σημείο τήξης;

Η τάση κατά μήκος του δικτύου είναι 194 βολτ και το ρεύμα που καταναλώνεται από το κύκλωμα είναι μόλις 5 αμπέρ και η κυματομορφή στον παλμογράφο είναι αρκετά ημιτονοειδής κυματομορφή.

Στο πρωτότυπο μου πρόσθεσα μερικές στροφές στο τσοκ RFC για να πάρω περισσότερη τάση στο πηνίο εργασίας και να καταναλώσω λιγότερο ενισχυτή.

Τα IGBT λειτούργησαν κανονικά χωρίς πολύ θέρμανση κατά τη διάρκεια της περιόδου λειτουργίας. Παρακαλώ πείτε μου τι πρέπει να κάνω για να κάνω περισσότερη ζέστη. Ευχαριστώ πολύ

Σαίντ Μαχντάβι

Βίντεο κλιπ: