2 circuits d'escalfadors d'inducció simples: cuines de cuina

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





En aquest post aprenem 2 circuits d'escalfadors d'inducció fàcils de construir que funcionen amb principis d'inducció magnètica d'alta freqüència per generar una magnitud substancial de calor en un radi especificat petit.

Els circuits de cuines d’inducció discutits són realment simples i utilitzen només uns quants components normals actius i passius per a les accions necessàries.




Actualització: També us recomanem que aprengueu a dissenyar la vostra pròpia cuina de calefacció per inducció:
Disseny d'un circuit d'escalfador per inducció: tutorial


Principi de funcionament de l'escalfador per inducció

Un escalfador d’inducció és un dispositiu que utilitza un camp magnètic d’alta freqüència per escalfar una càrrega de ferro o qualsevol metall ferromagnètic a través del corrent de Foucault.



Durant aquest procés, els electrons dins del ferro no poden moure’s tan ràpidament com la freqüència, i això dóna lloc a un corrent invers en el metall anomenat corrent de Foucault. Aquest desenvolupament d’un corrent de Foucault alt provoca, finalment, l’escalfament del ferro.

La calor generada és proporcional a actual2 x resistència del metall. Atès que se suposa que el metall de càrrega està format per ferro, considerem la resistència R del ferro metàl·lic.

Calor = Jo2x R (ferro)

La resistivitat del ferro és: 97 nΩ · m

La calor anterior també és directament proporcional a la freqüència induïda i és per això que els transformadors estampats de ferro no s’utilitzen en aplicacions de commutació d’alta freqüència, sinó que els materials de ferrita s’utilitzen com a nuclis.

Tanmateix, aquí s’utilitza l’inconvenient anterior per adquirir calor a partir d’inducció magnètica d’alta freqüència.

Referint-nos als circuits d'escalfadors d'inducció proposats a continuació, trobem el concepte que utilitza la tecnologia de commutació de tensió zero o ZVS per a l'activació necessària dels MOSFET.

La tecnologia garanteix un mínim escalfament dels dispositius, cosa que fa que el funcionament sigui molt eficient i eficaç.

A més, el circuit, per naturalesa, és automàticament ressonant, obté conjunts automàticament a la freqüència de ressonància de la bobina i el condensador connectats bastant idèntics a un circuit de tanc.

Utilitzant l’Oscillator Royer

El circuit utilitza fonamentalment un oscil·lador Royer que està marcat per la simplicitat i el principi de funcionament autoresonant.

El funcionament del circuit es podria entendre amb els punts següents:

  1. Quan s’encén l’alimentació, el corrent positiu comença a fluir des de les dues meitats de la bobina de treball cap als desguassos dels mosquetons.
  2. Al mateix temps, la tensió d’alimentació també arriba a les portes dels mosfets encenent-los.
  3. Tanmateix, a causa del fet que no hi ha dos mosquetes o dispositius electrònics que puguin tenir unes especificacions de conducta exactament similars, tots dos mosquetons no s’encenen junts, sinó que un d’ells s’encén primer.
  4. Imaginem que T1 s’encén primer. Quan això passa, a causa del fort corrent que flueix a través de T1, la seva tensió de drenatge tendeix a baixar a zero, cosa que al seu torn absorbeix la tensió de la porta de l’altre mosfet T2 a través del díode schottky connectat.
  5. Aquí, pot semblar que T1 pugui continuar conduint-se i destruint-se.
  6. Tanmateix, aquest és el moment en què el circuit de tancs L1C1 entra en acció i té un paper crucial. La sobtada conducció de T1 provoca un impuls sinusoïdal que s'enfonsa i col·lapsa al desguàs de T2. Quan el pols sinusoïdal col·lapsa, s’asseca la tensió de la porta de T1 i l’apaga. Això es tradueix en un augment de la tensió al desguàs de T1, que permet restaurar la tensió de la porta per a T2. Ara, és el torn de T2 a realitzar, ara T2 condueix, provocant un tipus similar de repetició que es va produir per a T1.
  7. Aquest cicle continua ara ràpidament fent que el circuit oscil·li a la freqüència de ressonància del circuit del tanc LC. La ressonància s'ajusta automàticament a un punt òptim en funció de la concordança dels valors LC.

Tanmateix, el principal inconvenient del disseny és que utilitza una bobina de rosca central com a transformador, cosa que fa que la implementació del bobinat sigui una mica més complicada. Tanmateix, l'aixeta central permet un efecte d'empenta eficient sobre la bobina a través d'un parell de dispositius actius, com ara mosquetes.

Com es pot veure, hi ha díodes de recuperació ràpids o de commutació d’alta velocitat connectats a través de la porta / font de cada mosfet.

Aquests díodes fan la important funció de descarregar la capacitat de la porta dels respectius mosfets durant els seus estats no conductors, cosa que fa que l'operació de commutació sigui ràpida i ràpida.

Com funciona ZVS

Com hem comentat anteriorment, aquest circuit d'escalfadors d'inducció funciona amb la tecnologia ZVS.

ZVS significa commutació de voltatge zero, és a dir, que els mosfets del circuit s’encenen quan tenen una intensitat mínima o quantitat de corrent o zero a les seves canalitzacions, ja ho hem après de l’explicació anterior.

En realitat, això ajuda els mosfets a encendre’s de manera segura i, per tant, aquesta característica esdevé molt avantatjosa per als dispositius.

Aquesta característica es podria comparar amb la conducció de creuament zero per a triacs en circuits de xarxa de corrent altern.

A causa d’aquesta propietat, els mosfets dels circuits d’autoresonància ZVS com aquest requereixen dissipadors de calor molt més petits i poden funcionar fins i tot amb càrregues massives d’1 kva.

Per freqüència de ressonància, la freqüència del circuit depèn directament de la inductància de la bobina de treball L1 i del condensador C1.

La freqüència es podria calcular mitjançant la fórmula següent:

f = 1 / (2π * √ [ L * C] )

On f és la freqüència, calculada en Hz
L és la inductància de la bobina principal de calefacció L1, presentada a Henries
i C és la capacitat del condensador C1 a Farads

Els MOSFET

Pots fer servir IRF540 com els mosfets que tenen una bona 110V, 33amps. Es podrien utilitzar dissipadors de calor, tot i que la calor generada no és preocupant, però és millor reforçar-los en els metalls que absorbeixen la calor. No obstant això, es pot utilitzar qualsevol altre MOSFET de canal N classificat adequadament, no hi ha restriccions específiques per a això.

Els inductors o inductors associats a la bobina principal de l’escalfador (bobina de treball) són una mena d’estrangulament que ajuda a eliminar qualsevol possible entrada del contingut d’alta freqüència a la font d’alimentació i també per restringir el corrent a límits de seguretat.

El valor d’aquest inductor hauria de ser molt superior en comparació amb la bobina de treball. Un 2mH és generalment suficient per a aquest propòsit. Tanmateix, s'ha de construir mitjançant cables de gran calibre per facilitar un abast de corrent elevat a través d'ell de manera segura.

El circuit de tancs

C1 i L1 constitueixen el circuit del tanc aquí per al tancament previst d’alta freqüència de ressonància. Una vegada més, també cal classificar-los per suportar grans magnituds de corrent i calor.

Aquí podem veure la incorporació d’un condensador PP metalitzat de 330nF / 400V.

1) Potent escalfador d’inducció amb un concepte de controlador Mazzilli

El primer disseny que s’explica a continuació és un concepte d’inducció ZVS d’alta eficiència basat en la popular teoria del controlador Mazilli.

Utilitza una sola bobina de treball i dues bobines limitadores de corrent. La configuració evita la necessitat d'un aixeta central de la bobina de treball principal, cosa que fa que el sistema sigui extremadament eficaç i que escalfi ràpidament la càrrega amb unes dimensions formidables. La bobina de calefacció escalfa la càrrega a través d’una acció d’estirada de pont completa

El mòdul està disponible en línia i es pot comprar fàcilment a un cost molt raonable.

El diagrama de circuits d’aquest disseny es pot veure a continuació:

El diagrama original es pot veure a la següent imatge:

Escalfador d

El principi de funcionament és la mateixa tecnologia ZVS, que utilitza dos MOSFET d’alta potència. L'entrada de subministrament pot variar entre 5V i 12V, i pot tenir una intensitat de 5 a 20 a segons la càrrega utilitzada.

Potència de sortida

La potència de sortida del disseny anterior pot arribar als 1200 watts, quan la tensió d’entrada augmenta fins a 48 V i el corrent és de fins a 25 amperes.

En aquest nivell, la calor generada per la bobina de treball pot ser prou elevada com per fondre un pern d'1 cm de gruix en un minut.

Dimensions de la bobina de treball

Demostració de vídeo

https://youtu.be/WvV0m8iA6bM

2) Escalfador per inducció mitjançant una bobina de treball del centre tap

Aquest segon concepte també és un escalfador d’inducció ZVS, però utilitza una bifurcació central per a la bobina de treball, que pot ser una mica menys eficient en comparació amb el disseny anterior. El L1, que és l’element més crucial de tot el circuit. S’ha de construir mitjançant cables de coure extremadament gruixuts per mantenir les altes temperatures durant les operacions d’inducció.

circuit d

El condensador tal com s’ha comentat anteriorment s’ha de connectar idealment el més a prop possible dels terminals L1. el seu és important per mantenir la freqüència de ressonància a la freqüència especificada de 200 kHz.

Especificacions de la bobina de treball primària

Per a la bobina d'escalfament per inducció L1, molts cables de coure d'1 mm es poden enrotllar en paral·lel o de forma bifilar per dissipar el corrent de manera més eficaç provocant una menor generació de calor a la bobina.

Fins i tot després d'això, la bobina es podria sotmetre a escalfaments extrems i es podria deformar a causa d'ella, per tant es pot provar un mètode alternatiu de bobinatge.

En aquest mètode, l’enrotllem en forma de dues bobines separades unides al centre per adquirir l’aixeta central necessària.

En aquest mètode es poden provar girs menors per reduir la impedància de la bobina i, al seu torn, augmentar la seva capacitat de maneig actual.

La capacitat d’aquesta disposició pot augmentar-se per contra per tal de reduir proporcionalment la freqüència de ressonància.

Condensadors de tancs:

En total, es podria utilitzar x 330nF per adquirir una capacitat neta de 2uF aproximadament.

com muntar la bobina de treball principal per al simple escalfador d’inducció

Com connectar el condensador a la bobina de treball d’inducció

La següent imatge mostra el mètode precís per connectar els condensadors en paral·lel als terminals finals de la bobina de coure, preferiblement a través d’un PCB ben dimensionat.

diàmetre de la bobina de l

Llista de peces per al circuit d’escalfament per inducció o placa de calefacció per inducció anterior

  • R1, R2 = 330 ohms 1/2 watt
  • D1, D2 = FR107 o BA159
FR107 díodes de recuperació ràpida
  • T1, T2 = IRF540
  • C1 = 10.000 uF / 25V
  • C2 = 2uF / 400V realitzat mitjançant la fixació de les tapes 6nos 330nF / 400V que es mostren a continuació en paral·lel
Condensador de 0.33uF / 400V MKT polièster metalitzat
  • D3 ---- D6 = díodes de 25 amperes
  • IC1 = 7812
  • L1 = tub de llautó de 2 mm enrotllat tal com es mostra a les imatges següents, el diàmetre pot ser prop de 30 mm (diàmetre intern de les bobines)
  • L2 = sufocador de 2 mH realitzat mitjançant bobinatge de fil d’imant de 2 mm en qualsevol vareta de ferrita adequada
  • TR1 = 0-15V / 20amps
  • ALIMENTACIÓ: utilitzeu una font d’alimentació regulada de 15 V i 20 A de CC.

Utilitzant transistors BC547 en lloc de díodes d’alta velocitat

Al diagrama anterior del circuit de l’escalfador per inducció podem veure les portes dels MOSFET que consisteixen en díodes de recuperació ràpids, que poden ser difícils d’obtenir en algunes parts del país.

Una alternativa senzilla a això pot ser en forma de transistors BC547 connectats en lloc dels díodes, tal com es mostra al següent diagarm.

Els transistors realitzarien la mateixa funció que els díodes, ja que el BC547 pot funcionar bé al voltant de les freqüències d’1 MHz.

Un altre disseny de bricolatge senzill

L'esquema següent mostra un altre disseny senzill, similar a l'anterior, que es pot construir ràpidament a casa per implementar un sistema de calefacció per inducció personal.

segon disseny d

Llista de peces

  • R1, R4 = 1K 1/4 watt MFR 1%
  • R2, R3 = 10K 1/4 watt MFR 1%
  • D1, D2 = BA159 o FR107
  • Z1, Z2 = 12V, díodes zener de 1/2 watt
  • Q1, Q2 = Mosfet IRFZ44n al dissipador de calor
  • C1 = 0,33uF / 400V o 3 núms 0,1uF / 400V en paral·lel
  • L1, L2, com es mostra a les imatges següents:
  • L2 es recupera de qualsevol font d’alimentació d’ordinador ATX antiga.
Resultats de les proves d detalls de la bobina del limitador de corrent per al simple escalfador d’inducció provar una temperatura d resultats de les proves de cargol roent

Com es construeix L2

Modificació en un parament de cuina

Les seccions anteriors ens van ajudar a aprendre un senzill circuit d'escalfament per inducció mitjançant una molla com una bobina, tot i que aquesta bobina no es pot utilitzar per cuinar aliments i necessita algunes modificacions greus.

A la secció següent de l'article s'explica com es pot modificar i utilitzar la idea anterior com un simple circuit d'escalfament de parament d'inducció petit o un circuit kadai d'inducció.

El disseny és de baixa tecnologia i potència baixa i pot no ser igual a les unitats convencionals. El circuit va ser sol·licitat pel senyor Dipesh Gupta

Especificacions tècniques

Senyor,

He llegit el vostre article Simple Induction Heater Circuit - Hot Plate Cooker Circuit. Vaig estar molt content de trobar que hi ha gent preparada per ajudar joves com nosaltres a fer alguna cosa ...

Senyor, intento entendre el funcionament i intento desenvolupar un kadai d'inducció per a mi ... Senyor, si us plau, ajudeu-me a entendre el disseny, ja que sóc tan bo en electrònica

Vull desenvolupar una inducció per escalfar un kadai de 20 polzades de diàmetre amb una freqüència de 10 kHz a un cost molt baix !!!

Vaig veure els vostres diagrames i article, però em va confondre una mica

  • 1. Transformador utilitzat
  • 2. Com fer L2
  • 3. I qualsevol altre canvi en el circuit per a una freqüència de 10 a 20 kHz amb una intensitat de 25 hores

Si us plau, ajudeu-me senyor el més aviat possible .. Serà una ajuda completa si podríeu proporcionar els detalls exactes necessaris sobre els components. On s’utilitza ....

Gràcies

Dipesh gupta

El disseny

El disseny del circuit kadai d’inducció proposat que es presenta aquí és només amb finalitats experimentals i pot no servir com les unitats convencionals. Es pot utilitzar per preparar una tassa de te o cuinar una truita ràpidament i no s’ha d’esperar res més.

El circuit esmentat originalment es va dissenyar per escalfar objectes de ferro, com ara un cap de cargol. un tornavís metàl·lic, però, amb alguna modificació, es pot aplicar el mateix circuit per escalfar paelles o recipients metàl·lics amb base convexa com un 'kadai'.

Per implementar l’anterior, el circuit original no necessitaria cap modificació, excepte la bobina de treball principal que haurà de ser modificada una mica per formar una espiral plana en lloc de l’arranjament com la molla.

Com a exemple, per convertir el disseny en una estrella de cuina d’inducció de manera que suporti els vaixells que tinguin un fons convex com un kadai, la bobina s’ha de fabricar en forma esfèrica-helicoïdal tal com es mostra a la figura següent:

L'esquema seria el mateix que s'explica a la meva versió anterior, que és bàsicament un disseny basat en Royer, com es mostra aquí:

Disseny de la bobina de treball helicoïdal

L1 es fa utilitzant de 5 a 6 voltes de tub de coure de 8 mm en forma esfèrica-helicoïdal, tal com es mostra més amunt per tal d’acomodar un petit bol d’acer al centre.

La bobina també es pot comprimir de forma plana en forma d’espiral si es vol utilitzar una paella d’acer petita com a estris de cuina, tal com es mostra a continuació:

exemple pràctic d’una cuina senzilla per escalfar amb inducció de bobines de creps

Disseny de la bobina limitadora de corrent

El L2 es pot construir enrotllant un fil de coure super esmaltat de 3 mm de gruix sobre una vareta de ferrita gruixuda, s’ha d’experimentar el nombre de voltes fins que s’aconsegueixi un valor de 2 mH a través dels seus terminals.

TR1 podria ser un transformador de 20 V 30 amp o una font d'alimentació SMPS.

El circuit real d’escalfadors per inducció és força bàsic amb el seu disseny i no necessita molta explicació, les poques coses que cal tenir en compte són les següents:

El condensador de ressonància ha d’estar relativament més a prop de la bobina de treball principal L1 i s’ha de fabricar connectant al voltant de 10nos de 0,22uF / 400V en paral·lel. Els condensadors han de ser estrictament de tipus polièster no polar i metalitzat.

Tot i que el disseny pot semblar bastant senzill, trobar l’aixeta central dins del disseny enrotllat en espiral pot causar mal de cap, ja que una bobina en espiral tindria un disseny asimètric que dificultaria la localització de l’aixeta central exacta del circuit.

Es podria fer mitjançant proves i errors o mitjançant un mesurador LC.

Un aixec central situat malament pot obligar el circuit a funcionar de manera anormal o produir un escalfament desigual dels mosfets, o bé tot el circuit no pot oscil·lar en una situació pitjor.

Referència: Viquipèdia




Anterior: circuit senzill de transmissor de TV Següent: Circuit d'amplificador de classe D mitjançant IC 555