Επαγωγική θερμάστρα για εργαστήρια και καταστήματα

Η δημοσίευση εξηγεί πώς να φτιάξετε μικρό σπιτικό κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα για εργαστήρια και καταστήματα για τη διεξαγωγή εργασιών θέρμανσης μικρής κλίμακας, όπως τήξη διακοσμήσεων ή βραστό μικρό ποσοστό υγρών με ηλεκτρική ενέργεια ή μπαταρία. Η ιδέα ζητήθηκε από τους κ. Suni και κ. Naeem

1. Στόχοι και απαιτήσεις κυκλώματος
2. Η πρόκλησή μας είναι να κάνουμε ένα κύκλωμα επαγωγής για χρήση από 12 V έως 24 V με μια επίπεδη σπείρα που μπορεί να πάρει το μισό λίτρο νερού να βράσει σε όσο το δυνατόν λιγότερο χρόνο.
3. Ο πρωταρχικός στόχος είναι να λειτουργήσει το κύκλωμα επαγωγής, αλλά υπάρχουν και άλλες προκλήσεις που περιγράφονται παρακάτω.
4. Το δοχείο στο οποίο πρέπει να βράζει το νερό είναι από ανοξείδωτο χάλυβα διπλού τοιχώματος και είναι μονωμένο και η απόσταση μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού δοχείου όπου λειτουργεί η επαγωγή είναι περίπου 5-7 mm.
5. Έχουμε επιλέξει επαγωγή για την προστασία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων από τη θερμότητα ενός συμβατικού σπειροειδούς θερμαντικού πηνίου που είναι δυνατή όταν είναι μονωμένη η δεξαμενή.
6. Το εξωτερικό δοχείο έχει διάμετρο Ø 70 mm και ο χώρος για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα έχει ύψος 20 mm, οπότε μια άλλη πρόκληση είναι να δούμε αν έχουμε χώρο για τα εξαρτήματα.
7. Σε σύνδεση με το τροφοδοτικό υπάρχει συνδεδεμένος διακόπτης κλίσης ο οποίος διακόπτει την ισχύ στον επαγωγικό βρόχο σε περίπτωση που το δοχείο έχει κλίση 15 μοίρες ή περισσότερο. Όταν διακοπεί η τροφοδοσία στο κύκλωμα επαγωγής, ενεργοποιείται ένας βομβητής ήχου.
8. Περαιτέρω, ο επαγωγικός βρόχος συνδέεται με δύο θερμοστάτες. Ένας θερμοστάτης που διακόπτει την ισχύ στο κύκλωμα επαγωγής όταν το νερό φτάσει στο σημείο βρασμού και ένας άλλος θερμοστάτης που αναλαμβάνει να διατηρήσει τη θερμοκρασία του νερού σε περίπου 60 μοίρες - δεν ξέρω αν αυτό θα απαιτήσει ένα προγραμματιζόμενο κύκλωμα. Θα ήθελα επίσης να μάθω εάν υπάρχουν διαθέσιμοι θερμοστάτες υπερύθρων.
9. Γνωρίζω ότι αυτό είναι πολλά ταυτόχρονα, αλλά όπως αναφέρθηκε, πρωταρχικός στόχος είναι να λειτουργήσει το κύκλωμα επαγωγής. Είναι δυνατόν να μας στείλετε μια λίστα με τα απαραίτητα εξαρτήματα και ένα διάγραμμα του κυκλώματος.
10. Ανυπομονούμε να ακούσουμε από εσάς!
11. Με εκτίμηση Súni Christiansen
12. γεια, κύριε, χρειάζομαι ένα διάγραμμα κυκλώματος επαγωγής θερμαντήρα για το κατάστημά μας, έχουμε ένα κατάστημα ασημένιων κοσμημάτων
13. οπότε θέλω να λιώσω ασημί και μερικές φορές χρυσό, αλλά αν στείλετε μικρό κύκλωμα με τροφοδοσία χωρίς μετασχηματιστή που θα είναι καλό για μένα.
14. Είδα στο Διαδίκτυο ένα πολύ μικρό έργο για επαγωγική θερμάστρα, αλλά δεν μπορώ να βρω τροφοδοσία tansfomerless μπορείς να με βοηθήσεις αν στείλεις το έργο Induction Heater και τον τροφοδοτικό του χωρίς μετασχηματιστή

Ο σχεδιασμός

Σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μάθαμε τη βασική μέθοδο σχεδιάζοντας ένα προσαρμοσμένο κύκλωμα επαγωγής θερμαντήρα βελτιστοποιώντας τον συντονισμό του κυκλώματος δεξαμενής LC, εδώ θα εφαρμόσουμε την ίδια ιδέα και θα δούμε πώς μπορεί να κατασκευαστεί το προτεινόμενο σπιτικό επαγωγικό θερμαντικό κύκλωμα για χρήση σε εργαστήρια και κοσμηματοπωλεία.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τον τυπικό σχεδιασμό επαγωγικού θερμαντήρα που μπορεί να προσαρμοστεί όπως απαιτείται από τον χρήστη, σύμφωνα με τις ατομικές του προτιμήσεις.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λειτουργία κυκλώματος

Ολόκληρο το κύκλωμα έχει διαμορφωθεί γύρω από το δημοφιλές γεφύρι IC IRS2453 το οποίο πράγματι κατασκευάζει μετατροπείς γεφυρών εξαιρετικά εύκολο και ανθεκτικό. Εδώ χρησιμοποιούμε αυτό το IC για την κατασκευή κυκλώματος μετατροπέα επαγωγής DC σε DC.

Όπως φαίνεται στον σχεδιασμό, το IC δεν χρησιμοποιεί τίποτα περισσότερο από 4 N-channel mosfets για την εφαρμογή της τοπολογίας του inverter πλήρους γέφυρας, επιπλέον το IC περιλαμβάνει έναν ενσωματωμένο ταλαντωτή και ένα δίκτυο bootstrap που εξασφαλίζει έναν εξαιρετικά συμπαγή σχεδιασμό για το κύκλωμα μετατροπέα.

Η συχνότητα του ταλαντωτή μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας τα στοιχεία Ct και Rt.

Η mosfet H-γέφυρα φορτώνεται από το κύκλωμα δεξαμενής LC χρησιμοποιώντας ένα διπλό πηνίο που σχηματίζει το επαγωγικό πηνίο μαζί με μερικούς παράλληλους πυκνωτές.

Το IC ενσωματώνει επίσης ένα pinout τερματισμού που μπορεί να αξιοποιηθεί για το κλείσιμο του IC και ολόκληρου του κυκλώματος σε περίπτωση καταστροφικών περιστάσεων.

Εδώ έχουμε χρησιμοποιήσει ένα τρέχον δίκτυο περιοριστή χρησιμοποιώντας τρανζίστορ BC547 και το διαμόρφωσα με τον πείρο SD του IC για την εξασφάλιση μιας τρέχουσας ελεγχόμενης ασφαλούς εφαρμογής του κυκλώματος. Με αυτή τη διάταξη, ο χρήστης μπορεί ελεύθερα να πειραματιστεί με το κύκλωμα χωρίς να φοβάται να κάψει τις συσκευές ισχύος κατά τη διάρκεια των διαφόρων λειτουργιών βελτιστοποίησης.

Όπως συζητήθηκε σε ένα από τα προηγούμενα άρθρα, η βελτιστοποίηση του συντονισμού του πηνίου εργασίας γίνεται το βασικό σημείο για οποιοδήποτε κύκλωμα επαγωγικής θέρμανσης και εδώ επίσης διασφαλίζουμε ότι η συχνότητα έχει ρυθμιστεί με ακρίβεια προκειμένου να καταστεί δυνατή η πιο ευνοϊκή αντήχηση για τον επαγωγικό θερμαντήρα μας Κύκλωμα LC.

Δεν έχει σημασία αν το πηνίο εργασίας έχει σχήμα σπειροειδούς διπλού πηνίου ή κυλινδρικής περιέλιξης, αρκεί ο συντονισμός να ταιριάζει σωστά, το αποτέλεσμα αναμένεται να είναι βέλτιστο από την επιλεγμένη σχεδίαση.

Πώς να υπολογίσετε τη συχνότητα συντονισμού

Η συχνότητα συντονισμού για το κύκλωμα δεξαμενής LC μπορεί να υπολογιστεί μέσω του τύπου:

F = 1 / 2π Χ √LC Όπου το F είναι η συχνότητα, το L είναι η επαγωγή του πηνίου (με εισαγόμενο μαγνητικό φορτίο) και το C είναι ο πυκνωτής συνδεδεμένος παράλληλα με το πηνίο. Φροντίστε να βάλετε την τιμή του L σε Henry και C στο Farad . Εναλλακτικά μπορείτε επίσης να το χρησιμοποιήσετε λογισμικό υπολογισμού συντονισμού για τον προσδιορισμό των τιμών των διαφόρων παραμέτρων στο σχεδιασμό .

Η τιμή του F μπορεί να επιλεγεί αυθαίρετα, ας πούμε ότι μπορούμε να υποθέσουμε ότι είναι 50kHz, το L μπορεί στη συνέχεια να προσδιοριστεί μετρώντας την επαγωγή του πηνίου εργασίας, και τέλος η τιμή του C μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο, ή αναφερόμενο λογισμικό αριθμομηχανής.

Κατά τη μέτρηση της επαγωγής L φροντίστε να διατηρήσετε το σιδηρομαγνητικό φορτίο συνδεδεμένο με το πηνίο εργασίας, με τους πυκνωτές αποσυνδεμένους.

Επιλογή του πυκνωτή

Δεδομένου ότι ένα σημαντικό ποσό ρεύματος θα μπορούσε να εμπλέκεται με τον προτεινόμενο επαγωγικό θερμαντήρα για τα εργαστήρια ή για στολίδια διακοσμήσεων, ο πυκνωτής πρέπει να βαθμολογείται κατάλληλα για την υψηλή συχνότητα ρεύματος.

Για να το αντιμετωπίσουμε αυτό ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσουμε πολλούς πυκνωτές παράλληλα και να βεβαιωθούμε ότι η τελική τιμή του παράλληλου συνδυασμού είναι ίση με την υπολογισμένη τιμή. Για παράδειγμα, εάν η υπολογισμένη τιμή είναι 0,1uF και εάν έχετε αποφασίσει να χρησιμοποιήσετε 10 πυκνωτές παράλληλα, τότε η τιμή κάθε πυκνωτή θα πρέπει να είναι περίπου 0,01uF και ούτω καθεξής.

Επιλογή της τρέχουσας αντίστασης περιορισμού Rx

Το Rx μπορεί απλά να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Rx = 0,7 / Μέγιστο ρεύμα

Εδώ, το μέγιστο ρεύμα αναφέρεται στο μέγιστο ρεύμα που μπορεί να είναι επιτρεπτό για το πηνίο εργασίας ή το φορτίο χωρίς να καταστρέφονται τα mosfets και για βέλτιστη θέρμανση του φορτίου.

Για παράδειγμα, εάν το βέλτιστο ρεύμα θέρμανσης φορτίου προσδιορίζεται ότι είναι 10 αμπέρ, τότε το Rx θα μπορούσε να υπολογιστεί και να διαστασιολογηθεί για περιορισμό οτιδήποτε πάνω από αυτό το ρεύμα και τα mosfets πρέπει να επιλεγούν για χειρισμό άνω των 15 amp.

Όλα αυτά μπορεί να απαιτούν κάποιο πειραματισμό και το Rx μπορεί αρχικά να διατηρηθεί υψηλότερο και στη συνέχεια να μειωθεί σταδιακά έως ότου επιτευχθεί η σωστή απόδοση.

Ψύξη του πηνίου εργασίας.

Το πηνίο εργασίας μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας έναν κοίλο σωλήνα από ορείχαλκο ή έναν χαλκό σωλήνα και να κρυώσει με άντληση νερού βρύσης μέσω αυτού, ή εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας ανεμιστήρας ψύξης ακριβώς κάτω από το πηνίο για να απορροφήσει τη θερμότητα από το πηνίο από το πίσω άκρο του περιβλήματος. Άλλες κατάλληλες μέθοδοι μπορούν επίσης να δοκιμαστούν από τον χρήστη.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος

Η μονάδα τροφοδοσίας που απαιτείται για τον προαναφερθέντα επαγωγικό θερμαντήρα για εργαστήρια και καταστήματα μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας μετασχηματιστή 20 amp, 12V και διορθώνοντας την έξοδο χρησιμοποιώντας ανορθωτή γέφυρας 30 amp και πυκνωτή 10,000uF / 35V.

Η τροφοδοσία χωρίς μετασχηματιστή μπορεί να είναι ακατάλληλη για επαγωγική θερμάστρα, καθώς αυτό θα απαιτούσε κύκλωμα 20 amp smps που θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά δαπανηρό.