Статията обяснява стъпка по стъпка урок относно проектирането на собствена домашна основна верига на индукционен нагревател, която може да се използва и като индукционна плоча за готвене.
Основна концепция на индукционния нагревател
Може да сте се натъкнали на много вериги за индукционен нагревател „направи си сам“ онлайн, но изглежда никой не е разгледал ключовата тайна зад изпълнението на перфектен и успешен дизайн на индукционния нагревател. Преди да знаете тази тайна, би било важно да знаете основната работна концепция на индукционния нагревател.
Индукционният нагревател всъщност е изключително „неефективна“ форма на електрически трансформатор и тази неефективност се превръща в неговата основна изгодна характеристика.
Знаем, че в електрическия трансформатор сърцевината трябва да е съвместима с индуцираната честота и когато има несъвместимост между честотата и материала на сърцевината в трансформатора, това води до генериране на топлина.
По същество железният трансформатор ще изисква по-нисък честотен диапазон около 50 до 100 Hz и тъй като тази честота се увеличава, сърцевината може да покаже тенденция да се нагрява пропорционално. Това предполага, че ако честотата се увеличи до много по-високо ниво, може да бъде над 100kHz, това би довело до генериране на екстремна топлина в сърцевината.
Да, точно това се случва със система за индукционен нагревател, където плотът за готвене действа като сърцевината и следователно е изграден от железен материал. И индукционната намотка е подложена на висока честота, заедно това води до генериране на пропорционално интензивно количество топлина върху съда. Тъй като честотата е оптимизирана на значително високо ниво, осигурява максимално възможна топлина върху метала.
Сега нека продължим и да научим важните аспекти, които може да са необходими за проектирането на успешна и технически правилна верига на индукционния нагревател. Следните подробности ще обяснят това:
Какво ще ви трябва
Двете основни неща, необходими за изграждането на всякакви индукционни съдове за готвене, са:
1) Бифиларна намотка.
2) Регулируема честотна верига на генератора
Вече обсъдих няколко вериги за индукционен нагревател на този уебсайт, можете да ги прочетете по-долу:
Схема на соларен индукционен нагревател
Верига на индукционния нагревател с помощта на IGBT
Обикновена схема на индукционния нагревател - схема на готварската печка
Малка индукционна нагревателна верига за училищен проект
Всички горепосочени връзки имат горните две общи неща, тоест имат работна намотка и степен на осцилатор на драйвера.
Проектиране на работната намотка
За проектиране на индукционни съдове за готвене работната намотка трябва да е плоска по своята природа, поради което тя трябва да бъде бифиларен тип с нейната конфигурация, както е показано по-долу:
Показаният по-горе дизайн на бифиларна намотка може ефективно да бъде изпълнен за направата на вашите домашни съдове за индукционно готвене.
За оптимална реакция и ниско генериране на топлина в бобината, уверете се, че проводникът на бифиларната намотка е направен с помощта на много тънки нишки от мед, вместо един твърд проводник.
По този начин това се превръща в работна намотка на съдовете за готвене, сега краищата на тази намотка просто трябва да бъдат интегрирани със съответстващ кондензатор и съвместима мрежа от честотни драйвери, както е показано на следващата фигура:
Проектиране на верига за резонансен драйвер от серия H-Bridge
Досега информацията би трябвало да ви е осветила по отношение на това как да конфигурирате обикновен индукционен съд за готвене или дизайн на индукционен плот, но най-критичната част от дизайна е как да резонирате кондензаторната мрежа на бобината (веригата на резервоара) в най-оптималния диапазон, така че веригата работи на най-ефективно ниво.
Разрешаването на веригата на намотката / кондензатора (LC верига) да работи на тяхното резонансно ниво изисква индуктивността на намотката и капацитетът на кондензатора да бъдат напълно съчетани.
Това може да се случи само когато реактивното съпротивление на двата аналога е идентично, т.е. реактивното съпротивление на бобината (индуктора), както и кондензаторът са приблизително еднакви.
След като това бъде решено, можете да очаквате веригата на резервоара да работи с естествената си честота и LC мрежата да достигне резонансната точка. Това се нарича перфектно настроена LC верига.
Това завършва основните процедури за проектиране на веригата на индукционния нагревател
Може би се чудите какво е резонанс на LC верига. ?? И как това може да бъде изчислено бързо за завършване на специфичен дизайн на индукционния нагревател? Ще обсъдим подробно това в следващите раздели.
Горните параграфи обясниха основните тайни зад разработването на евтин, но ефективен индукционен плот за готвене у дома, в следващите описания ще видим как това може да бъде приложено чрез изчисляване на неговите ключови параметри като резонанса на неговата настроена LC верига и правилния размер на жицата на бобината за осигуряване на оптимален капацитет за обработка на ток.
Какво представлява резонансът в LC веригата на индукционния нагревател
Когато кондензаторът в настроена LC верига се зареди за момент, кондензаторът се опитва да разреди и изхвърли натрупания заряд върху намотката, намотката приема заряда и съхранява заряда под формата на магнитно поле. Но веднага щом кондензаторът се разреди в процеса, бобината развива почти еквивалентно количество заряд под формата на магнитно поле и сега се опитва да принуди това обратно в кондензатора, макар и с противоположна полярност.
Снимката е предоставена:
Кондензаторът отново е принуден да се зарежда, но този път в обратна посока и веднага след като се зареди напълно, той отново се опитва да се изпразни през бобината и това води до споделяне на заряда напред и назад под формата на трептящ ток в LC мрежата.
Честотата на този трептящ ток се превръща в резонансна честота на настроената LC верига.
Въпреки това, поради присъщите загуби, горните трептения в крайна сметка изчезват с течение на времето и честотата, всички зарядът приключва след известно време.
Но ако честотата се остави да поддържа чрез външен честотен вход, настроен на същото резонансно ниво, това може да осигури постоянен резонансен ефект, индуциран в LC веригата.
При резонансна честота можем да очакваме амплитудата на осцилиращото напрежение в LC веригата да бъде на максимално ниво, което води до най-ефективната индукция.
Следователно можем да предположим, че за да реализираме перфектен резонанс в LC мрежа за дизайн на индукционен нагревател, трябва да осигурим следните ключови параметри:
1) Настроена LC верига
2) И съвпадаща честота за поддържане на резонанса на LC веригата.
Това може да се изчисли, като се използва следната проста формула:
F = 1 ÷ 2π х √LC
където L е в Хенри, а C е във Фарад
Ако не искате да преодолявате неприятностите при изчисляването на резонанса на LC резервоара с бобина чрез формула, много по-опростена опция може да бъде използването на следния софтуер:
LC калкулатор на резонансната честота
Или можете също да изградите това Измервателен уред за решетка за идентифициране и настройка на резонансната честота.
След като се идентифицира резонансната честота, е време да настроите интегралния интегрален интеграл с тази резонансна честота, като изберете подходящо Rt и Ct синхронизиращи компоненти. Това може да се направи чрез някои проби и грешки чрез практически измервания или чрез следната формула:
Следващата формула може да се използва за изчисляване на стойностите на Rt / Ct:
f = 1 / 1.453 x Rt x Ct, където Rt е в ома и Ct във фарад.
Използване на сериен резонанс
Концепцията за индукционния нагревател, обсъдена в тази публикация, използва серийна резонансна верига.
Когато се използва последователна резонансна LC верига, имаме индуктор (L) и кондензатор (C), свързани последователно, както е показано на следващата диаграма.
Общото напрежение V приложена през серията LC ще бъде сумата от напрежението върху индуктора L и напрежението през кондензатора C. Токът, протичащ през системата, ще бъде равен на тока, който тече през компонентите L и C.
V = VL + VC
I = IL = IC
Честотата на приложеното напрежение влияе на реактивните съпротивления на индуктора и кондензатора. Тъй като честотата се увеличава от минимална стойност на по-висока стойност, индуктивното съпротивление XL на индуктора ще се увеличи пропорционално, но XC, което е капацитивното съпротивление, ще намалее.
Въпреки това, докато честотата се увеличава, ще има определен екземпляр или праг, когато величините на индуктивното съпротивление и капацитивното съпротивление ще бъдат просто равни. Този екземпляр ще бъде резонансната точка на серията LC и честотата може да бъде зададена като резонансна честота.
Следователно в последователна резонансна верига резонансът ще настъпи, когато
XL = XC
или, ωL = 1 / ωC
където ω = ъглова честота.
Оценяването на стойността на ω ни дава:
ω = ωo = 1 / √ LC, което се определя като резонансна ъглова честота.
Замествайки това в предишното уравнение и също преобразувайки ъгловата честота (в радиани в секунда) в честота (Hz), накрая получаваме:
fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC
fo = 1 / 2π√ LC
Изчисляване на размера на проводника за работната намотка на индукционния нагревател
След като сте изчислили оптимизираните стойности на L и C за веригата на резервоара на индукционния нагревател и сте оценили точната съвместима честота за веригата на водача, е време да изчислите и фиксирате текущия капацитет на работа на работната намотка и кондензатора.
Тъй като токът, включен в конструкцията на индукционен нагревател, може да бъде значително голям, този параметър не може да бъде пренебрегнат и трябва да бъде правилно присвоен на LC веригата.
Използването на формули за изчисляване на размерите на проводниците за размер на индукционния проводник може да бъде малко трудно, особено за новодошлите, и точно затова на този сайт е активиран специален софтуер за същия, който всеки заинтересован любител може да използва, за да оразмерете правилния размер тел за вашата индукционна готварска верига.
Предишно: Как да изпращате и получавате SMS с помощта на GSM модем Следва: GSM Fire SMS Alert Project
