Einfache DIY Induktionsheizer
Dieses große kleine Projekt zeigt die Prinzipien der hochfrequenten magnetischen Induktion. Die Schaltung ist sehr einfach zu bauen und nutzt nur ein paar gemeinsamen Komponenten. Mit der Induktionsspule zieht hier die Schaltung etwa 5A von einer Vorrat 15V gezeigt, wenn eine Schraubendreherspitze erwärmt wird. Es dauert etwa 30 Sekunden für die Spitze des Schraubendrehers rot heiß zu werden!
Die Steuerschaltung verwendet eine Methode als ZVS (Zero Voltage Switching) bekannt, um die Transistoren zu aktivieren, die für eine effiziente Übertragung von Energie ermöglicht. In der Schaltung Sie hier sehen, bekommen die Transistoren kaum warm aufgrund der ZVS-Verfahren. Ein weiterer großer an diesem Gerät ist, dass es sich um eine Eigenresonanzsystems ist und wird bei der Resonanzfrequenz der angebrachten Spule und Kondensator automatisch ausgeführt. Wenn Sie etwas Zeit sparen wollen, haben wir eine Induktions Heizkreislauf in unserem Shop. Vielleicht haben Sie noch Ihr System gut funktioniert auf dem Erhalten Sie diesen Artikel obwohl für einige gute Tipps lesen möchten.
Wenn ein Magnetfeld Veränderungen in der Nähe eines Metall oder einem anderen leitenden Objekts, ein Stromfluss (als ein Wirbelstrom bekannt) wird in dem Material induziert werden, und Wärme erzeugt. Die erzeugte Wärme ist proportional zu dem Strom durch den Widerstand des Materials multipliziert quadriert. Die Auswirkungen der Induktion zur Umwandlung Spannungen in allen Arten von Geräten in Transformatoren verwendet. Die meisten Transformatoren haben einen metallischen Kern und wird daher Wirbelströme in sie induziert, wenn sie in Gebrauch. Transformator Designer verwenden verschiedene Techniken, um dies als die Erwärmung zu verhindern, wird die Energie nur verschwendet. In diesem Projekt werden wir direkt Nutzung dieser Heizwirkung machen und versuchen, die Heizwirkung durch die Wirbelströme erzeugt zu maximieren.
Wenn wir einen sich kontinuierlich ändernden Strom an eine Spule aus Draht gelten, haben wir ein ständig wechselndes Magnetfeld innerhalb dieser Gruppe. Bei höheren Frequenzen sind die Induktionswirkung ist ziemlich stark und neigt dazu, auf der Oberfläche des Materials zu konzentrieren erhitzt aufgrund der Wirkung der Haut zu sein. Typische Induktionsheizungen verwenden Frequenzen von 10 kHz bis 1 MHz.
GEFAHR: Sehr hohe Temperaturen können mit diesem Gerät erzeugt werden!
Die Schaltung verwendet, ist eine Art von Kollektor Resonanz Royer-Oszillator, der die Vorteile der Einfachheit und der Selbstresonanzbetrieb aufweist. Eine sehr ähnliche Schaltung ist für den Antrieb von Leuchtstofflampen, wie LCD-Hintergrundbeleuchtung in gemeinsamen Inverterschaltungen verwendet. Sie fahren einen Transformator Mitte angezapft, die für die Versorgung der Lichter, die Spannung auf etwa 800 V tritt. In dieser DIY Induktionsheizvorrichtung Schaltung besteht der Transformator der Arbeitsspule und das Objekts zu erwärmen.
Der wesentliche Nachteil dieser Schaltung ist, dass eine Mittelabzweigspule benötigt, die ein wenig komplizierter zu Wind als ein gemeinsamer Magnet sein kann. Das Zentrum Gewindespule benötigt, so dass wir ein Wechselfeld von einer einzigen DC-Versorgung und nur zwei N-Typ-Transistoren zu schaffen. Die Mitte der Spule ist mit der positiven Versorgung verbunden und dann jedem Ende der Spule abwechselnd miteinander verbunden durch die Transistoren Boden, so dass der Strom in beiden Richtungen hin und her fließen.
Die Menge an Strom aus der Versorgung gezogen wird, wobei die Temperatur und die Größe des Objekts variiert erhitzt wird.
Die Dioden D1 und D2 werden verwendet, um den MOSFET-Gates zu entladen. Sie sollten Dioden mit einem niedrigen Durchlassspannungsabfall, so dass das Tor auch entladen wird und die MOSFET vollständig ausgeschaltet, wenn der andere eingeschaltet ist. Schottky-Dioden wie die 1N5819 werden empfohlen, da sie ein geringen Spannungsabfall und hohe Geschwindigkeit. Die Nennspannung der Dioden muss ausreichend sein, die der Spannungsanstieg in dem Resonanzkreis zu widerstehen. In diesem Projekt stieg die Spannung auf bis zu 70V.
Die Transistoren T1 und T2 sind 100V 35A MOSFETs (STP30NF10). Sie wurden am Kühlkörper für dieses Projekt angebracht, aber sie kaum warm bekamen, wenn sie bei den Leistungsstufen hier gezeigten läuft. Diese MOSFETs wurden durch gewählte einen niedrigen Drain-Source-Widerstand Sorce und schnelle Reaktionszeiten zu haben.
Da es so wenige Komponenten beteiligt waren, gelötet wir alle Anschlüsse direkt und PCB nicht genutzt. Dies war auch nützlich für die Herstellung der Anschlüsse für die Hochstromteile als dicker Draht direkt an die Transistoranschlüsse angelötet werden könnte. Im Nachhinein wäre es vielleicht besser gewesen, die Induktionsspule zu verbinden, indem sie direkt an den Kühlkörper auf dem MOSFETs zu schrauben. Dies liegt daran, dass der Metallkörper der Transistoren auch der Kollektoranschluß ist und die Kühlkörper könnten die Spulenkühler zu helfen.
Der Kondensator C1 und die Induktivität L1 den Resonanztankkreis des Induktionsheizgerätes bilden. Diese müssen in der Lage große Ströme und Temperaturen standhalten. Wir verwenden, um einige 330nF Polypropylen-Kondensatoren. Weitere Einzelheiten zu diesen Komponenten sind unten dargestellt.
Die Spule muß von dicken Draht oder Rohr durchgeführt werden, da es große Ströme in strömen sein. Kupferrohr gut funktioniert wie die Hochfrequenzströme meist an den Außenteilen sowieso fließen. Sie können auch kaltes Wasser durch das Rohr pumpen es kühl zu halten.
Ein Kondensator ist parallel zu der Arbeitsspule verbunden werden, um einen Resonanztankkreis zu schaffen. Die Kombination aus Induktivität und Kapazität hat eine spezifische Resonanzfrequenz, bei der die Steuerschaltung automatisch arbeitet. Die Spule-Kondensator-Kombination bei etwa 200 kHz hier Resonanz verwendet.
Es ist wichtig, gute Qualität Kondensatoren zu verwenden, die große Ströme und die Wärme in ihnen abgeführt standhalten kann, sonst würden sie bald ausfallen und Ihre Treiberschaltung zerstören. Sie müssen auch ziemlich nahe an der Arbeitsspule platziert werden und dicken Draht oder Rohr. Die meisten der Strom zwischen der Spule und der Kondensator so fließt dieser Draht sein muss dicksten sein. Die Drähte an die Schaltung und die Stromversorgung Verknüpfung kann etwas dünner sein, wenn gewünscht.
Diese Spule wurde hier von 2 mm Durchmesser Messingrohr. Es war einfach zu wickeln und leicht zu löten, aber es würde bald beginnen aufgrund übermäßiger Erwärmung zu verformen. Die Windungen würden dann berühren, kurzschließen und macht es weniger effektiv. Da die Steuerschaltung während des Gebrauchs relativ kühl blieb, schien es, dass diese bei höheren Leistungsstufen arbeiten gemacht werden könnte, aber es wäre notwendig, dickeres Rohr zu verwenden oder zu Wasser zu kühlen. Als nächstes wird das Setup verbessert wurde eine höhere Leistungsstufe zu tolerieren.
Breites Spektrum von Teilen für Induktionsheizer
Siehe die DIY Induktionsheizer in Aktion!
Die wichtigste Einschränkung des Setup war vor, dass die Arbeitsspule nach kurzer Zeit aufgrund der großen Ströme sehr heiß werden würde. Um für eine längere Zeit größere Ströme zu haben, haben wir eine weitere Spule dickes Messingrohr mit, so dass Wasser durch gepumpt werden kann, wenn es ausgeführt wurde. Das dickere Rohr war schwerer zu biegen, vor allem in der Mitte Entnahmestelle. Es war notwendig, das Rohr mit feinem Sand zu füllen, bevor es zu biegen, da dies verhindert an den scharfen Biegungen von Kneifen. Es war dann ausgeräumt Druckluft.
Weniger Drehungen wurden in dieser Spule verwendet, so dass es eine niedrigere Impedanz aufweisen würde und damit höhere Ströme aufrechtzuerhalten. Die Kapazität wurde auch erhöht, so dass die Resonanzfrequenz niedriger wäre. Insgesamt sechs 330nF Kondensatoren wurden verwendet, um eine Gesamtkapazität von 1.98uF zu geben.
Es ist möglich, diese Spule einfach zu kühlen, indem Wasser durch direkt aus dem Wasserhahn füttern, aber es ist besser, eine Pumpe und Kühler zu verwenden, um die Wärme zu entfernen. Dazu wird eine alte Pumpe Fischtank wurde in einem Kasten Wasser gelegt und ein Rohr die Auslaßdüse angebracht. Dieses Rohr zu einem modifizierten Computer CPU Kühler zugeführt, die drei Wärmerohre verwendet, um die Wärme zu bewegen.
Der Kühler wurde in einen Kühler überführt, indem die Enden von den Wärmerohren schneiden und sie verknüpfe dann mit PCV-Rohre zum würde das Wasser durch alle 3 Heatpipes fließen vor dem Beenden und zur Pumpe zurückgeht.
Andere Modifikationen erforderlich waren, die die Dioden D1 und D2 mit denen für höhere Spannungen bewertet ersetzen. Wir haben die gemeinsame 1N4007-Dioden. Das lag daran, mit dem erhöhten Strom ein größerer Spannungsanstieg in dem Schwingkreis war. Sie können hier im Bild sehen, dass die Spitzenspannung betrug 90 V (gelb Umfang Spur), die auch an der 100V Bewertung der Transistoren sehr nahe ist.
Das Netzteil verwendet, um 30V wurde so eingestellt, es war auch neccesary die Spannung an den Transistor-Gates über eine 12 V-Spannungsregler zuzuführen. Wenn kein Metall im Innern der Arbeitsspule, wäre es etwa 7 Å von dem Versorgungs ziehen. Wenn der Bolzen in das Foto aufgenommen wurde, ging diese bis zu 10A und dann allmählich wieder fallen gelassen, da es über die Curie-Temperatur erhitzt. Es würde sicherlich über 10A mit größeren Objekten, aber das verwendete Netzteil verfügt über eine 10A Grenze. Sie können einen geeigneten einen 24V, 15A PSU in unserem Online-Shop finden.
Der Bolzen Sie sehen rot heiß im Foto glühenden dauerte etwa 30 Sekunden Maximaltemperatur zu erreichen. Der Schraubendreher im ersten Bild könnte nun erhitzt heiß in ca. 5 Sekunden rot werden.
Um eine höhere Leistung als dies zu realisieren, wäre es notwendig, verschiedene Kondensatoren oder eine größere Reihe von ihnen zu verwenden, so dass der Strom mehr zwischen ihnen verteilt. Dies liegt daran, die großen Ströme und hohe Frequenzen verwendet, um die Kondensatoren deutlich erwärmen würde. Nach etwa 5 Minuten Nutzung bei diesem Leistungspegel der DIY benötigte Induktionsheizung so abgeschaltet werden, dass sie abkühlen können. Es wäre auch notwendig, ein anderes Paar von Transistoren zu verwenden, so dass sie die größere Spannung steigt standhalten konnten.
Wenn Sie dieses Projekt simulieren wollen für verschiedene Induktivitätswerte oder Transistor Auswahl testen, bitte LTSpice herunterladen und diese DIY Induktionsheizer Simulation laufen (Rechtsklick, Ziel speichern unter)
Wie heiß wird es bekommen?
Es ist schwer zu sagen, wie heiß Sie in der Lage sein werden, etwas zu bekommen, da es viele Parameter zu berücksichtigen ist. Verschiedene Materialien werden unterschiedlich reagieren Erwärmung und ihre Form und Größe auf die Induktion beeinflusst, wie die Wärme oder Wärme in die Atmosphäre zu vergießen.
Sie können eine grobe Vorstellung mit einigen grundlegenden Berechnungen mit dem formual unten, oder wenn Sie es vorziehen, haben wir eine handliche Heizleistung Rechner, die es heraus für Sie arbeiten kann.
Beispiel: Wie heiß wird in 30 Sekunden 20 g Stahl erhalten, wenn sie erwärmt mit einer 300W-Heizung? (Vorausgesetzt, 100W an die Umgebung verloren)
Arbeiten:
(300 W - 100 W) x 30 s = 6000 J
6000 J ÷ 20 g ÷ 0,466 J / g ° C = 643,78 ° C
Ergebnis:
20g von Stahl wird in der Temperatur von 643,78 ° C erhöhen, wenn mit einer 300 W-Heizung für 30 Sekunden (s) erhitzt.
Fehlerbehebung
Wenn Sie Schwierigkeiten haben, diese Arbeit haben, sind hier ein paar Tipps, um Ihnen zu Hause gemacht Induktionsheizung Projekt zu beheben.
Verdrahtung
Halten Sie die Anschlussdrähte kurz Streuinduktivität und Interferenz zu reduzieren. Lange Drähte unerwünschten Widerstand und Induktivität zu der Schaltung hinzuzufügen und zu unerwünschten Schwingungen bzw. schlechter Leistung führen können. Unser 30A Stromkabel ist gut geeignet, um diese.
Komponenten
Die Transistoren gewählt müssen einen niedrigen Spannungsabfall / Ein-Zustand haben Widerstand sonst werden sie überhitzen, oder auch das System von Schwing zu verhindern. IGBTs wird proabbaly nicht funktionieren, aber die meisten MOSFETs mit ähnlichen Bewertungen sollten in Ordnung sein. Die Kondensatoren müssen einen niedrigen ESR (Widerstand) und ESL (Induktivität), so können sie den hohen Strom und Temperaturen tolerieren. Die Dioden sollten auch einen niedrigen Vorwärtsspannungsabfall, so dass die Transistoren korrekt abschalten. Sie sollten auch schnell genug sein, bei der Resonanzfrequenz des Induktionsheizers zu arbeiten.
Powering it up
Wenn es das Einschalten, nicht aus Metall innerhalb der Heizwendel. Dies kann zu größeren Stromstöße führen, die die Schwingung wie erwähnt verhindern könnte oben gestartet werden kann. Versuchen Sie auch nicht, große Mengen an Metall zu erhitzen. Dieses Projekt ist für kleine Induktionsheizungen geeignet. Wenn Sie steuern möchten, oder nach und nach die Macht wieder auftauchen, können Sie einen unserer Leistungspulsmodulator Schaltungen verwenden. Siehe Beitrag 5108 weiter unten.
Ein komplett montiert und getestet Induction Heizkreislauf ist ab sofort erhältlich in unserem Shop zu kaufen. Diese Schaltung ist genau wie die in diesem DIY-Projekt außer es leistungsstarke 180A Transistoren verwendet Robustheit zu verbessern.
Die Schaltung weist im Eingang für Aktivierung / Deaktivierung der Leistungsabgabe, so dass es durch eine PWM-Schaltung für die Leistungssteuerung moduliert werden kann.
Die hier bereitgestellten Informationen können nicht so genau oder nicht vollständig entsprechen garantiert werden. Immer mit einer alternativen Quelle, bevor irgendwelche Vorschläge hier gemacht folgen.