In deze post bespreken we uitgebreid hoe je een 1000 watt inductieverwarmingscircuit met hoog vermogen kunt bouwen met behulp van IGBT's die worden beschouwd als de meest veelzijdige en krachtige schakelapparaten, zelfs superieur aan mosfets.
Werkingsprincipe van de inductieverwarmer
Het principe waarop inductieverwarming werkt, is heel eenvoudig te begrijpen.
Door de in de inductieverwarmer aanwezige spoel wordt een hoogfrequent magnetisch veld opgewekt en zo worden op hun beurt wervelstromen opgewekt over het in het midden van de spoel aanwezige metalen (magnetische) object en verhit dit.
Om het inductieve karakter van de spoel te compenseren, wordt een resonantiecapaciteit parallel aan de spoel geplaatst.
De resonantiefrequentie is de frequentie waarmee het resonantiecircuit (ook wel spoelcondensator genoemd) moet worden aangestuurd.
De stroom die door de spoel vloeit, is altijd veel groter dan de bekrachtigingsstroom. Het IR2153-circuit wordt gebruikt om de werking van het circuit als een 'dubbele halve brug' mogelijk te maken, samen met de vier bestuurde IGBT STGW30NC60W.
De dubbele halve brug levert evenveel vermogen als de volledige brug, maar de poortaandrijver in het eerste geval is eenvoudiger.
IGBT STGW30NC60W
Anti-parallelle diodes gebruiken
De grote dubbele diodes STTH200L06TV1 (2x 120A) worden gebruikt in de vorm van anti-parallelle diodes. Zelfs als de kleinere diodes van 30A hiervoor voldoende zijn.
Als u de ingebouwde diodes van IGBT zoals STGW30NC60WD gebruikt, dan hoeft u de kleinere diodes of grote dubbele diodes niet te gebruiken. Een potentiometer wordt gebruikt om de werkfrequentie af te stemmen op resonantie.
Een van de beste indicatoren van de resonantie is de hoogste helderheid van de LED. U kunt zeker stuurprogramma's bouwen die geavanceerder zijn, afhankelijk van uw vereisten.
U kunt ook automatische afstemming gebruiken, wat een van de beste dingen is om te doen, wat de cursus is die wordt gevolgd bij de professionele kachels, maar er is één nadeel dat de eenvoud van het circuit in dit proces verloren gaat.
U kunt de frequentie regelen die in het bereik van ongeveer 110 tot 210 kHz valt. Een adapter van klein formaat die zowel van het transformatortype als van smps kan zijn, wordt gebruikt om 14-15V aan hulpspanning te leveren die nodig is in het regelcircuit.
De isolerende transformator
Een scheidingstransformator en een bijpassende smoorspoel L1 zijn de elektrische apparatuur die wordt gebruikt om de uitgang met het werkende circuit te verbinden.
Beide inductoren zijn aanwezig in het luchtkernontwerp.
Enerzijds waar een smoorspoel bestaat uit 4 windingen op een diameter van 23 cm, bestaat de scheidingstransformator anderzijds uit 12 windingen op een diameter van 14 cm en deze windingen bestaan uit dubbel bedrade kabel (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding) .
Zelfs wanneer het uitgangsvermogen een schaal van 1600W bereikt, zult u merken dat er nog veel ruimte voor verbetering is.
De werkspoel van de voorgestelde IGBT-inductieverwarmer is gemaakt van een draad met een diameter van 3,3 mm.
Koper gebruiken voor de spoel
Een koperdraad wordt geschikter geacht om de werkspoel te maken, omdat deze gemakkelijk en effectief kan worden aangesloten op de waterkoeling.
De spoel bestaat uit zes windingen samen met de afmetingen van 23 mm hoogte en 24 mm diameter. De batterij kan heet worden als deze langdurig wordt gebruikt.
Resonantiecondensator is opgebouwd uit en bestaat uit 23 stuks kleine condensatoren met een totale capaciteit van 2u3. U kunt ook condensatoren van 100nF gebruiken in de ontwerpen zoals Klasse X2 en 275V MKP polypropyleen.
U kunt ze voor dit doel gebruiken, zelfs als ze in wezen niet bedoeld of gemaakt zijn voor dergelijke doeleinden.
De frequentie van resonantie is 160 kHz. EMI-filter wordt altijd aanbevolen om te worden gebruikt. Een zachte start kan worden gebruikt om de variac te vervangen.
Ik zou je altijd sterk aanraden om een limiter te gebruiken die in serie geschakeld is met het lichtnet zoals halogeenlampen en kachels van ongeveer 1 kW wanneer deze voor het eerst wordt ingeschakeld.
Waarschuwing: het gebruikte inductieverwarmingscircuit is aangesloten op het lichtnet en bevat een hoge spanning en kan dodelijk zijn.
Om ongelukken als gevolg hiervan te voorkomen, moet u een potentiometer gebruiken met een plastic as. De elektromagnetische velden van hoge frequentie zijn altijd schadelijk en kunnen een schadelijk effect hebben op de opslagmedia en de elektronische apparaten.
Een aanzienlijk niveau van elektromagnetische interferentie wordt veroorzaakt door het circuit en dit kan op zijn beurt ook elektrische schokken, brand of brandwonden veroorzaken.
Elke taak of proces dat u uitvoert, is op eigen risico en de verantwoordelijkheid ligt bij u en ik ben niet verantwoordelijk voor enige vorm van schade die optreedt bij het uitvoeren van dit proces.
Schakelschema
220V AC naar 220V DC bruggelijkrichterschakeling met veiligheidslamp
De Choke L1
Het ontwerp van de smoorspoel L1 die wordt gebruikt in het bovenstaande IGBT-inductieverwarmingscircuit met volledige brug is te zien in de onderstaande afbeelding:
U kunt dit maken door 4 windingen met een diameter van 23 cm op te rollen met behulp van een dikke kabel met één kern.
De volgende afbeelding toont de dubbel gewikkelde luchtkern isolatie transformator ontwerp
Je kunt dit bouwen door 12 windingen met een diameter van 14 cm op te rollen met behulp van een dikke dubbele kabel.
De werkspoel kan worden gebouwd volgens de volgende instructies
Houd er rekening mee dat als de spoel strak is opgewonden, er slechts 5 slagen nodig kunnen zijn. Als u zes windingen gebruikt, kunt u proberen de spoel iets uit te rekken om een optimale resonantie en efficiëntie te bereiken.
BIJWERKEN
Een huidige limiet toevoegen
Het volgende diagram geeft aan hoe een eenvoudige stroombeperkende functie kan worden toegevoegd aan het hierboven toegelichte ontwerp van de inductieverwarmer.
TIL111 opto-coupler Pinout Details
Hier wordt de weerstand bij L1 (laten we het Rx noemen) de stroomgevoelige weerstand, die een kleine spanning over zichzelf ontwikkelt naar het gewenste punt wanneer de stroom de veilige limieten begint te overschrijden.
Deze spanning over Rx wordt gebruikt om de LED in de bijgevoegde opto-coupler te triggeren. De uitgangstransistor in de opto reageert op de LED-triggering en geleidt snel de Ct, pin # 3 van de hoofddriver IC IR2153.
De IC wordt onmiddellijk uitgeschakeld en verhindert elke verdere stijging van de stroom. Wanneer dit gebeurt, daalt de stroom, wat op zijn beurt de spanning over Rx elimineert, waardoor de opto-LED wordt uitgeschakeld. Hierdoor wordt de situatie teruggedraaid naar een eerdere normale situatie en begint de IC weer te oscilleren. Deze cyclus herhaalt zich nu snel en zorgt voor een constant stroomverbruik voor de belasting, binnen de vooraf bepaalde veilige grenzen.
Rx = 2 / huidige limiet
Feedback van een van de toegewijde lezers:
Geachte heer, ik heb met succes een inductieverwarmer 1/2 brug gemaakt met 4 IGBT's en ik wil weten dat de 1000 watt verwarmingslamp die is voorgesteld permanent op het circuit moet worden aangesloten of alleen tot het testen voor de eerste keer.
Afbeeldingen van het testresultaat zijn hier bijgevoegd onder:
In afwachting van uw antwoord op zijn vroegst. Groeten - Manish.
De circuitvraag oplossen
Beste Manish,
Zie je tijdens het gebruik van de inductieverwarmer een gloed op de serielamp?
Zo ja, dan kan deze waarschijnlijk niet worden verwijderd, als de lamp in onverlichte toestand is en helemaal 'koud' (voel aan door hem vast te houden) dan kan hij worden verwijderd.
vriendelijke groeten
Feedback van de heer Saeed Mahdavi
Beste Swagatam:
Eindelijk kon ik mijn schakeling weer laten werken na nog veel meer pogingen. En ik heb de video gemaakt met de bout roodgloeiend.
Ik hoop dat het nuttig kan zijn voor diegenen die geïnteresseerd zijn in inductieverhitters. Kun je me alsjeblieft vertellen hoe ik de hitte kan verhogen zodat de bout het smeltpunt bereikt?
De spanning over het lichtnet is 194 volt en de stroom die door het circuit wordt verbruikt, is slechts 5 ampère en de golfvorm op de oscilloscoop is vrij sinusvormig.
In mijn prototype heb ik een paar slagen aan de RFC-smoorspoel toegevoegd om meer spanning op de werkspoel te krijgen en minder ampère te verbruiken.
De IGBT's werkten vrij normaal zonder veel verwarming tijdens de bedrijfsperiode. Kunt u mij vertellen wat ik moet doen om meer en warmte te krijgen. Hartelijk bedankt
Saeed Mahdavi
Videoclip:
Een paar: Lampuitvaldetectorcircuit voor auto-richtingaanwijzer Volgende: Bipolaire transistorpenidentificatiekring
