Paano Magdisenyo ng isang Induction Heater Circuit

Ipinapaliwanag ng artikulo ang isang sunud-sunod na tutorial tungkol sa pagdidisenyo ng iyong sariling lutong bahay na pangunahing induction heater circuit, na maaaring magamit din bilang isang induction cooktop.

Pangunahing Konsepto ng Heater ng Induction

Maaaring nakatagpo ka ng maraming mga circuit ng heater ng induction ng online sa online ngunit tila walang nakitungo sa mahalagang lihim sa likod ng pagpapatupad ng isang perpekto at isang matagumpay na disenyo ng pampainit ng induction. Bago malaman ang lihim na ito mahalaga na malaman ang pangunahing konsepto ng pagtatrabaho ng isang induction heater.

Ang isang pampainit ng induction ay talagang isang labis na 'hindi mabisa' na form ng electrical transpormer, at ang kawalang-kakayahan na ito ay nagiging pangunahing bentahe nitong tampok.

Alam namin na sa isang de-koryenteng transpormador ang pangunahing kinakailangang maging tugma sa sapilitan dalas, at kapag mayroong isang hindi pagkakatugma sa pagitan ng dalas at ng pangunahing materyal sa isang transpormer, nagreresulta ito sa pagbuo ng init.

Sa panimula ang isang iron cored transpormer ay mangangailangan ng isang mas mababang saklaw ng dalas sa paligid ng 50 hanggang 100Hz, at dahil ang dalas na ito ay nadagdagan ang core ay maaaring magpakita ng isang pagkahilig ng pagkuha ng mas mainit na proporsyonal. Ito ay nagpapahiwatig, kung ang dalas ay nadagdagan sa isang mas mataas na antas ay maaaring higit sa 100kHz ay ​​magreresulta sa pagbuo ng matinding init sa loob ng core.

Oo, ito mismo ang nangyayari sa isang induction heater system kung saan kumikilos ang cooktop tulad ng core at samakatuwid ay binubuo ng iron material. At ang coil ng induction ay napailalim sa isang mataas na dalas, magkakasama na nagreresulta sa pagbuo ng isang proporsyonal na matinding dami ng init sa daluyan. Dahil ang dalas ay na-optimize sa makabuluhang mataas na antas ay tinitiyak ang isang maximum na posibleng init sa metal.

Ipagpatuloy natin at alamin ang mga mahahalagang aspeto na maaaring kailanganin para sa pagdidisenyo ng isang matagumpay at teknikal na wastong Induction heater circuit. Ipapaliwanag ito ng mga sumusunod na detalye:

Ano ang kakailanganin mo

Ang dalawang hubad na pangunahing bagay na kinakailangan para sa pagbuo ng anumang induction cookware ay:

1) Isang bifilar coil.

2) Isang naaayos na circuit ng generator ng dalas

Natalakay ko na ang ilang mga induction heater circuit sa website na ito, maaari mong basahin ang mga ito sa ibaba:

Solar Induction Heater Circuit

Induction Heater Circuit Gamit ang IGBT

Simpleng Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit

Maliit na Induction Heater Circuit para sa Project ng Paaralan

Ang lahat ng mga link sa itaas ay may magkatulad na dalawang mga bagay sa itaas, iyon ay mayroon silang isang coil ng trabaho at yugto ng oscillator ng driver.

Pagdidisenyo ng Work Coil

Para sa pagdidisenyo ng isang induction cookware, ang coil ng trabaho ay dapat na likas na flat, samakatuwid dapat itong uri ng bifilar kasama ang pagsasaayos nito, tulad ng ipinakita sa ibaba:

Ang disenyo ng uri ng bifilar coil na ipinakita sa itaas ay maaaring mabisang ipatupad para sa paggawa ng iyong homemade induction cookware.

Para sa pinakamainam na tugon at mababang pagbuo ng init sa loob ng likid siguraduhin na ang kawad ng bifilar coil ay ginawa gamit ang maraming manipis na mga hibla ng tanso sa halip na isang solong solidong kawad.

Kaya, ito ay naging coil ng trabaho ng cookware, ngayon ang mga dulo ng coil na ito ay kailangang maisama sa isang katugmang kapasitor at isang katugmang network ng driver ng dalas, tulad ng ipinakita sa sumusunod na pigura:

Pagdidisenyo ng H-Bridge Series Resonant Driver Circuit

Sa ngayon ang impormasyon ay dapat na napaliwanagan ka tungkol sa kung paano i-configure ang isang simpleng induction cookware o isang disenyo ng induction cooktop, subalit ang pinaka-kritikal na bahagi ng disenyo ay kung paano i-resonate ang coil capacitor network (ang tank circuit) sa pinakamainam na saklaw upang ang circuit ay gumagana sa pinaka mahusay na antas.

Ang pagpapagana ng coil / capacitor tank circuit (LC circuit) upang gumana sa kanilang antas ng resonance ay nangangailangan ng inductance ng coil at ang capacitance ng capacitor na ganap na maitugma.

Maaari lamang itong mangyari kapag magkatulad ang reaktibo ng kapwa mga katapat, iyon ang reaktibo ng likaw (inductor) pati na rin ang capacitor ay halos pareho.

Kapag naayos na ito maaari mong asahan na gumana ang tank circuit sa natural na dalas nito at maabot ng network ng LC ang point ng resonance. Ito ay tinatawag na isang perpektong nakatutok na LC circuit.

Tinatapos nito ang pangunahing pamamaraan ng pagdidisenyo ng circuit heater circuit

Maaari kang nagtataka tungkol sa kung ano ang resonance ng isang LC circuit. ?? At paano ito makakalkula nang mabilis para sa pagkumpleto ng isang tukoy na disenyo ng induction heater? Komprehensibong tatalakayin namin ito sa mga sumusunod na seksyon.

Ipinaliwanag ng mga talata sa itaas ang pangunahing mga lihim sa likod ng pagbuo ng isang mababang gastos ngunit mabisang induction cooktop sa bahay, sa mga sumusunod na paglalarawan makikita natin kung paano ito maipapatupad sa pamamagitan ng partikular na pagkalkula ng mga kritikal na parameter nito tulad ng pag-iingay ng nakatutok nitong LC circuit at tamang sukat ng ang coil wire para sa pagtiyak ng isang pinakamainam na kasalukuyang kakayahan sa paghawak.

Ano ang Resonance sa Induction Heater LC Circuit

Kapag ang capacitor sa loob ng isang nakaayos na LC circuit ay pansamantalang sisingilin, sinisikap ng capacitor na ilabas at itapon ang naipon na singil sa likid, tatanggapin ng coil ang singil at iimbak ang singil sa anyo ng magnetic field. Ngunit sa lalong madaling panahon ang kapasitor ay natapos sa proseso, ang likaw ay bubuo ng isang halos katumbas na halaga ng singil sa anyo ng magnetic field at sinusubukan nitong pilitin ito pabalik sa loob ng capacitor, bagaman sa isang kabaligtaran polarity.

Kagandahang-loob ng imahe:

Wikipedia

Ang capacitor ay muling pinilit na singilin ngunit sa oras na ito sa kabaligtaran, at sa sandaling ganap na sisingilin, sinusubukan ulit nitong alisan ng laman ang coil, at nagreresulta ito sa pabalik-balik na pagbabahagi ng singil sa anyo ng isang kasalukuyang oscillating sa buong network ng LC.

Ang dalas ng kasalukuyang uma-oscillating na ito ay nagiging dalas ng resonance ng nakatutok na LC circuit.

Gayunpaman dahil sa likas na pagkalugi ang mga oscillation sa itaas ay tuluyang namatay sa kurso ng oras, at ang dalas, ang singil lahat ay natapos pagkatapos ng ilang oras.

Ngunit kung ang dalas ay pinapayagan upang mapanatili sa pamamagitan ng isang panlabas na input ng dalas, na-tune sa parehong antas ng resonance, pagkatapos ay masiguro ang isang permanenteng epekto ng resonance na sapilitan sa buong LC circuit.

Sa dalas ng resonance maaari nating asahan ang amplitude ng boltahe na uma-oscillate sa kabila ng circuit ng LC na nasa maximum na antas, na magreresulta sa pinakamabisang induction.

Samakatuwid maaari naming ipahiwatig iyon, upang magpatupad ng isang perpektong resonance sa loob ng isang LC network para sa isang disenyo ng induction heater na kailangan namin upang matiyak ang mga sumusunod na mahalagang parameter:

1) Isang nakatutok na LC circuit

2) At isang pagtutugma ng dalas upang mapanatili ang LC circuit resonance.

Maaari itong kalkulahin gamit ang sumusunod na simpleng formula:

F = 1 ÷ 2π x √LC

kung saan ang L ay nasa Henry at ang C ay nasa Farad

Kung hindi mo nais na dumaan sa mga abala ng pagkalkula ng resonance ng coil LC tank sa pamamagitan ng formula, isang mas simpleng pagpipilian ay maaaring gamitin ang sumusunod na software:

Calculator ng Frequency Frequency ng LC

O maaari mo ring buuin ito Grid dip meter para sa pagkilala at pagtatakda ng dalas ng resonance.

Kapag natukoy ang dalas ng resonance, oras na upang itakda ang buong-tulay na IC sa dalas ng resonance na ito sa pamamagitan ng angkop na pagpili ng mga bahagi ng Rt, at Ct na tiyempo. Maaari itong magawa ng ilang pagsubok at error sa pamamagitan ng mga praktikal na sukat, o sa pamamagitan ng sumusunod na pormula:

Ang sumusunod na formula ay maaaring gamitin para sa pagkalkula ng mga halaga ng Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct kung saan ang Rt ay nasa Ohms at Ct sa Farads.

Paggamit ng Series Resonance

Ang konsepto ng pampainit ng induction na tinalakay sa post na ito ay gumagamit ng isang serye ng resonant circuit.

Kapag ang isang serye ng resonant LC circuit ay nagtatrabaho, mayroon kaming inductor isang (L) at isang capacitor (C) na konektado sa serye, tulad ng ipinakita sa sumusunod na diagram.

Ang kabuuang boltahe V na inilapat sa serye ng LC ay ang kabuuan ng boltahe sa kabuuan ng inductor L at ang boltahe sa kabuuan ng capacitor C. Ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng system ay magiging katumbas ng kasalukuyang dumadaloy sa mga bahagi ng L at ng C.

V = VL + VC

Ako = IL = IC

Ang dalas ng inilapat na boltahe ay nakakaapekto sa mga reaktibo ng inductor at ng kapasitor. Tulad ng dalas ay nadagdagan mula sa isang minimum na halaga sa isang mas mataas na halaga, ang inductive reactance XL ng inductor ay proporsyonal na tataas, ngunit ang XC na kung saan ay ang capacitive reactance ay bababa.

Gayunpaman, habang ang dalas ay nadaragdagan magkakaroon ng isang partikular na halimbawa o threshold kapag ang lakas ng inductive reactance at ang capacitive reactance ay magiging pantay lamang. Ang halimbawang ito ang magiging resonant point ng seryeng LC, at ang dalas ay maaaring itakda bilang dalas ng resonant.

Samakatuwid, sa isang serye ng resonant circuit, ang resonance ay magaganap kung kailan

XL = XC

o, ωL = 1 / ωC

kung saan ω = angular frequency.

Ang pagsusuri sa halaga ng ω ay nagbibigay sa amin:

ω = ωo = 1 / √ LC, na tinukoy bilang ang resonant na anggulo ng dalas.

Ang pagpapalit nito sa nakaraang equation at pag-convert din ng anggulo ng dalas (sa mga radian bawat segundo) sa dalas (Hz), sa wakas ay nakuha namin:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Kinakalkula ang Laki ng Wire para sa Induction Heater Work Coil

Kapag nakalkula mo ang na-optimize na mga halaga ng L at C para sa tank circuit ng pampainit ng induction at sinuri ang eksaktong katugma na dalas para sa driver circuit, oras na upang kalkulahin at ayusin ang kasalukuyang kapasidad sa paghawak ng coil ng trabaho at ng capacitor.

Dahil ang kasalukuyang kasangkot sa loob ng isang disenyo ng induction heater ay maaaring malaki ang laki, ang parameter na ito ay hindi maaaring balewalain at dapat na italaga nang tama sa LC circuit.

Ang paggamit ng mga formula para sa pagkalkula ng mga laki ng wire para sa isang laki ng Induction wire ay maaaring maging medyo mahirap lalo na para sa mga bagong dating, at iyon ang eksaktong dahilan kung bakit ang isang espesyal na software para sa pareho ay pinagana sa site na ito, kung saan maaaring gamitin ng anumang interesadong hobbyist sukatin ang tamang sukat ng kawad para sa iyong induction cooktop circuit.