Induksjonsvarmerkrets ved hjelp av IGBT (testet)

I dette innlegget diskuterer vi grundig hvordan man bygger en 1000 watt induksjonsvarmerkrets med høy effekt ved hjelp av IGBT-er som anses å være de mest allsidige og kraftige koblingsenhetene, til og med bedre enn mosfeter.

Induksjonsvarmerens arbeidsprinsipp

Prinsippet som induksjonsoppvarming fungerer på er veldig enkelt å forstå.

Et magnetfelt med høy frekvens produseres av spolen som er tilstede i induksjonsvarmeren, og derved blir virvelstrømmer indusert over metallobjektet (magnetisk) som er tilstede i midten av spolen og varmer det opp.

For å kompensere spolens induktive natur, plasseres en resonanskapasitet parallelt med spolen.

Resonansfrekvensen er frekvensen som resonanskretsen (også kjent som spolekondensator) må drives.

Strømmen som strømmer gjennom spolen er alltid mye større enn magnetiseringsstrømmen. IR2153-kretsen brukes til å gjøre det mulig å arbeide i kretsen som en 'dobbel halvbro' sammen med de fire kontrollerte IGBT STGW30NC60W.

En like stor kraft leveres av den doble halvbroen som for hele broen, men portføreren i tilfelle av den tidligere er enklere.

IGBT STGW30NC60W

Bruke antiparallelle dioder

De store dobbeltdioder STTH200L06TV1 (2x 120A) brukes i form av antiparallelle dioder. Selv om de mindre diodene i størrelse 30A vil være nok til dette.

Hvis du bruker de innebygde diodene til IGBT, for eksempel STGW30NC60WD, vil du ikke være pålagt å bruke de mindre dioder eller store doble dioder. Et potensiometer brukes for å innstille driftsfrekvensen til resonans.

En av de beste indikatorene for resonansen er LEDens høyeste lysstyrke. Du kan absolutt bygge drivere som er mer sofistikerte, avhengig av dine behov.

Du kan også bruke automatisk innstilling som er en av de beste tingene å gjøre, som er kurset som brukes i profesjonelle varmeovner, men det er en ulempe med at enkelheten i kretsen vil gå tapt i denne prosessen.

Du kan kontrollere frekvensen som faller i området fra 110 til 210 kHz. En adapter av liten størrelse som enten kan være transformertype eller smps brukes til å gi 14-15V hjelpespenning som kreves i styringskretsen.

Den isolerende transformatoren

En isolasjonstransformator og en matchende Choke L1 er det elektriske utstyret som brukes til å koble utgangen til arbeidskretsen.

Begge disse induktorene er tilstede i luftkjernedesignet.

På den ene siden hvor en choke består av 4 svinger på en 23 cm diameter, består isolasjonstransformatoren på den andre siden av 12 svinger på en 14 cm diameter og disse svingene består av dobbelt kablet kabel (som vist i figuren nedenfor) .

Selv når utgangseffekten når en skala på 1600W, vil du oppdage at det fortsatt er mye forbedringsmuligheter.

Arbeidsspolen til den foreslåtte IGBT-induksjonsvarmeren består av en ledning som er 3,3 mm i diameter.

Bruke kobber til spolen

En kobbertråd anses å være mer egnet for å lage arbeidsspolen, da den enkelt og effektivt kan kobles til vannkjølingen.

Spolen består av seks svinger sammen med dimensjonene 23 mm høyde og 24 mm diameter. Spolen kan bli varm i tilfelle den utsettes for langvarig drift.

Resonanskondensator består av og består av 23 stykker kondensatorer av liten størrelse som har en total kapasitet på 2u3. Du kan også bruke kondensatorer på 100nF i designene som klasse X2 og 275V MKP polypropylen.

Du kan bruke dem til dette formålet, selv når de i utgangspunktet ikke er ment eller laget for slike formål.

Frekvensen av resonans er 160 kHz. EMI-filter anbefales alltid å brukes. En myk start kan brukes for å erstatte variabelen.

Jeg vil alltid anbefale deg på det sterkeste å bruke limiter som er koblet i serie med strømnettet som halogenlamper og varmeovner på ca. 1 kW når den slås på for første gang.

Advarsel: Induksjonsvarmekretsen som brukes er koblet til strømnettet og inneholder spenning på høyt nivå og kan være dødelig.

For å unngå ulykker på grunn av dette, bør du bruke et potensiometer som har en plastaksel. De elektromagnetiske feltene med høy frekvens er alltid skadelige og kan ha en skadelig effekt på lagringsmediet og de elektroniske enhetene.

Et betydelig nivå av elektromagnetisk forstyrrelse er forårsaket av kretsen, og dette kan igjen forårsake elektrisk støt, brann eller forbrenning.

Hver oppgave eller prosess som du utfører er på egen risiko, og ansvaret ligger hos deg, og jeg vil ikke være ansvarlig for noen form for skade som oppstår ved å utføre denne prosessen.

Kretsdiagram

220V AC til 220V DC Bridge Rectifier Circuit med sikkerhetslampe

Choke L1

Utformingen av choke L1 som brukes i ovennevnte fullbryggede IGBT-induksjonsvarmerkrets kan sees i nedenstående bilde:

Du kan lage dette ved å vikle 4 svinger med 23 cm diameter, ved hjelp av en hvilken som helst tykk enkeltkabel.

Følgende bilde viser den dobbeltspolede luftkjernen isolasjon transformator design :

Du kan bygge dette ved å vikle 12 omdreininger med en diameter på 14 cm, ved hjelp av en hvilken som helst tykk dobbeltkabel.

Arbeidsspolen kan bygges i henhold til følgende instruksjon

Vær oppmerksom på at hvis spolen er tett viklet, kan det bare være behov for 5 omdreininger. Hvis du bruker seks svinger, kan du prøve å strekke spolen litt for å oppnå optimal resonans og effektivitet.

OPPDATER

Legge til en nåværende grense

Følgende diagram viser hvordan en enkel strømbegrensende funksjon kan legges til den ovenfor forklarte induksjonsvarmeren.

TIL111 opt-coupler Pinout Detaljer

Her blir motstanden nær L1 (la oss kalle det Rx) den nåværende følemotstanden, som utvikler en liten spenning over seg selv til ønsket punkt når strømmen begynner å overskride de sikre grensene.

Denne spenningen over Rx brukes til å utløse LED-lampen inne i den vedlagte optokoblingen. Utgangstransistoren inne i optoen reagerer på LED-utløseren og leder raskt jording av Ct, pin nr. 3 til hoveddriveren IC IR2153.

IC lukkes umiddelbart og forbyr ytterligere økning i strømmen. Når dette skjer, faller strømmen, som igjen eliminerer spenningen over Rx, og slår derved av opto-LED. Dette reverserer situasjonen mot tidligere normal situasjon, og IC begynner å svinge igjen. Denne syklusen gjentas nå raskt og sikrer et konstant strømforbruk for lasten, innenfor de forhåndsbestemte sikre grensene.

Rx = 2 / strømgrense

Tilbakemelding fra en av de dedikerte leserne:

Kjære herre - Jeg har med hell laget induksjonsvarmer 1/2 bro med 4 IGBTer, og jeg vil vite at 1000 watt varmelampen som er blitt foreslått skal være permanent koblet til kretsen eller bare opp til testing for første gang.

Bilder av testresultatet er vedlagt her under:

Venter på svaret ditt tidligst. Hilsen - Manish.

Løse kretsspørringen

Kjære Manish,
Ser du noe glød på serielampen mens du bruker induksjonsvarmeren?
Hvis ja, sannsynligvis kan den ikke fjernes, hvis lampen er i ikke-opplyst tilstand og helt 'kald' (føl den ved å holde den), kan den fjernes.
Hilsen

Tilbakemelding fra Saeed Mahdavi

Kjære Swagatam:

Endelig var jeg i stand til å få kretsen min til å fungere igjen etter mange flere forsøk. Og jeg tok videoen med glødende bolt.

Jeg håper det kan være nyttig for de som er interessert i induksjonsovner. Kan du fortelle meg hvordan du kan øke varmen slik at bolten når smeltepunktet?

Spenningen over strømnettet er 194 volt, og strømmen som forbrukes av kretsen er bare 5 ampere, og bølgeformen på oscilloskopet er ganske sinusbølgeform.

I prototypen min la jeg noen svinger til RFC-choken for å få mer spenning på arbeidsspolen og forbruke mindre amp.

IGBT-ene fungerte ganske normalt uten mye oppvarming i løpet av driftsperioden. Fortell meg hva jeg burde gjøre for å få mer og varme. Takk så mye

Saeed Mahdavi

Videoklipp: