Indukcijas sildītāja ķēde, izmantojot IGBT (pārbaudīts)

Šajā amatā mēs visaptveroši apspriežam, kā izveidot jaudīgu 1000 vatu indukcijas sildītāja ķēdi, izmantojot IGBT, kas tiek uzskatītas par vispusīgākajām un jaudīgākajām komutācijas ierīcēm, pat pārākas par mosfets.

Indukcijas sildītāja darbības princips

Principu, pēc kura darbojas indukcijas apkure, ir ļoti vienkārši saprast.

Augstas frekvences magnētisko lauku rada indukcijas sildītājā esošā spole, un tādējādi virpuļstrāvas tiek inducētas virs metāla (magnētiskā) priekšmeta, kas atrodas spoles vidū, un to silda.

Lai kompensētu spoles induktīvo raksturu, paralēli spolei tiek novietota rezonanses spēja.

Rezonanses frekvence ir frekvence, ar kuru jāpārvieto rezonanses ķēde (pazīstama arī kā spoles kondensators).

Caur spoli plūstošā strāva vienmēr ir daudz lielāka nekā ierosmes strāva. IR2153 ķēde tiek izmantota, lai ļautu ķēdei darboties kā “dubultam pus tiltam” kopā ar četriem kontrolētajiem IGBT STGW30NC60W.

Divkāršs pustilts piegādā vienādu enerģijas daudzumu kā pilnam tiltam, bet vārtu piedziņa pirmā gadījumā ir vienkāršāka.

IGBT STGW30NC60W

Anti-paralēlu diodu izmantošana

Liela izmēra dubultās diodes STTH200L06TV1 (2x 120A) tiek izmantotas anti-paralēlu diodu formā. Pat ja tam pietiks ar mazākām 30A izmēra diodēm.

Gadījumā, ja izmantojat IGBT iebūvētās diodes, piemēram, STGW30NC60WD, jums nebūs jāizmanto mazākās diodes vai lielas divkāršās diodes. Lai pielāgotu darbības frekvenci rezonansē, tiek izmantots potenciometrs.

Viens no labākajiem rezonanses rādītājiem ir LED visaugstākais spilgtums. Jūs noteikti varat izveidot draiverus, kas ir sarežģītāki atkarībā no jūsu prasībām.

Varat arī izmantot automātisko regulēšanu, kas ir viena no labākajām darbībām, kas ir profesionālajos sildītājos pieņemtais kurss, taču ir viens trūkums, ka šajā procesā tiks zaudēta ķēdes vienkāršība.

Jūs varat kontrolēt frekvenci, kas ir diapazonā no aptuveni 110 līdz 210 kHz. Neliela izmēra adapteris, kas var būt vai nu transformatora, vai smps, tiek izmantots, lai nodrošinātu 14-15 V papildu spriegumu, kas nepieciešams vadības ķēdē.

Izolējošais transformators

Izolējošais transformators un atbilstošais droselis L1 ir elektriskā iekārta, ko izmanto, lai pievienotu izeju darba ķēdei.

Abi šie induktori ir gaisa kodola konstrukcijā.

No vienas puses, kur droselis sastāv no 4 pagriezieniem 23 cm diametrā, izolācijas transformators, no otras puses, sastāv no 12 pagriezieniem uz 14 cm diametra, un šie pagriezieni sastāv no divkārša vadu (kā parādīts zemāk dotajā attēlā) .

Pat tad, kad izejas jauda sasniedz 1600 W mērogu, jūs atradīsit, ka vēl ir daudz iespēju uzlabot.

Piedāvātā IGBT indukcijas sildītāja darba spole sastāv no stieples, kuras diametrs ir 3,3 mm.

Vara izmantošana spolei

Vara stieple tiek uzskatīta par piemērotāku darba spoles izgatavošanai, jo to var viegli un efektīvi savienot ar ūdens dzesēšanu.

Spole sastāv no sešiem pagriezieniem kopā ar izmēriem 23 mm augstumā un 24 mm diametrā. Spole var sakarst, ja tā ilgstoši darbojas.

Rezonanses kondensators sastāv no 23 maza izmēra kondensatoriem, kuru kopējā jauda ir 2u3. Varat arī izmantot 100nF kondensatorus tādos dizainos kā X2 klase un 275V MKP polipropilēns.

Jūs varat tos izmantot šim nolūkam pat tad, ja tie būtībā nav paredzēti vai izgatavoti šādiem mērķiem.

Rezonanses frekvence ir 160 kHz. Vienmēr ieteicams izmantot EMI filtru. Variacu var aizstāt ar mīkstu sākumu.

Es vienmēr iesaku jums izmantot ierobežotāju, kas tiek sērijveidā savienots ar elektrotīklu, piemēram, halogēna lampām un aptuveni 1 kW sildītājiem, kad tas tiek ieslēgts pirmo reizi.

Brīdinājums: izmantotais indukcijas sildīšanas loks ir pievienots elektrotīklam un satur augsta līmeņa spriegumu, un tas var būt letāls.

Lai izvairītos no negadījumiem, kas saistīti ar to, jums jāizmanto potenciometrs ar plastmasas vārpstu. Augstas frekvences elektromagnētiskie lauki vienmēr ir kaitīgi, un tiem var būt kaitīga ietekme uz datu nesējiem un elektroniskajām ierīcēm.

Ievērojamu elektromagnētisko traucējumu līmeni izraisa ķēde, kas savukārt var izraisīt elektrošoku, ugunsgrēku vai apdegumus.

Katrs uzdevums vai process, ko veicat, ir uz jūsu risku, un atbildība gulsies uz jums, un es nebūšu atbildīgs par jebkāda veida kaitējumu, kas rodas, veicot šo procesu.

Ķēdes shēma

220 V maiņstrāvas līdz 220 V līdzstrāvas tilta taisngriežu ķēde ar drošības lampu

Drosele L1

Droseles L1 konstrukcija, kas izmantota iepriekš minētajā pilna tilta IGBT indukcijas sildītāja ķēdē, ir redzama zemāk dotajā attēlā:

To var izdarīt, saritinot četrus pagriezienus ar 23 cm diametru, izmantojot jebkuru biezu viena serdeņa kabeli.

Nākamajā attēlā redzams dubultā tinuma gaisa serdeņš izolācijas transformatoru dizains :

Jūs to varat izveidot, savijot 12 pagriezienus ar 14 cm diametru, izmantojot jebkuru biezu divkāršu vadu.

Darba spoli var uzbūvēt saskaņā ar šo instrukciju

Lūdzu, ņemiet vērā, ka, ja spole ir cieši savīta, var būt nepieciešami tikai 5 pagriezieni. Ja tiek izmantoti seši pagriezieni, varat mēģināt nedaudz izstiept spoli, lai sasniegtu optimālu rezonansi un efektivitāti.

ATJAUNINĀT

Pašreizējā ierobežojuma pievienošana

Šī diagramma parāda, kā vienkāršu strāvas ierobežošanas funkciju var pievienot iepriekš izskaidrotajam indukcijas sildītāja projektam.

TIL111 opto-coupler Pinout informācija

Šeit rezistors netālu no L1 (sauksim to par Rx) kļūst par strāvas sensoru, kas attīstās neliels spriegums pāri sev līdz vēlamajam punktam, kad strāva sāk pārsniegt drošās robežas.

Šis spriegums pāri Rx tiek izmantots, lai iedarbinātu gaismas diode pievienotā opto savienotājā. Izejas tranzistors opto iekšpusē reaģē uz gaismas diodes iedarbināšanu un ātri veic galvenā draivera IC IR2153 tapas # 3 Ct iezemēšanu.

IC nekavējoties izslēdzas, aizliedzot turpmāku strāvas pieaugumu. Kad tas notiek, strāvas kritumi, kas savukārt novērš spriegumu visā Rx, tādējādi izslēdzot opto LED. Tas atgriež situāciju pret agrāku normālu situāciju, un IC atkal sāk svārstīties. Šis cikls tagad ātri atkārtojas, nodrošinot nemainīgu strāvas patēriņu slodzei iepriekš noteiktās drošās robežās.

Rx = 2 / strāvas robeža

Atsauksmes no viena no veltītajiem lasītājiem:

Godātais kungs, es esmu veiksmīgi izveidojis indukcijas sildītāja 1/2 tiltu ar 4 IGBT, un es vēlos zināt, ka ieteiktā 1000 vatu sildītāja lampa ir pastāvīgi jāpievieno ķēdei vai tikai līdz 1. testēšanai.

Testa rezultātu attēli ir pievienoti šeit:

Ātrāk gaida jūsu atbildi. Ar cieņu - Manish.

Circuit Query atrisināšana

Dārgais Manish,
Vai, strādājot ar indukcijas sildītāju, redzat kādu spīdumu sērijas lampā?
Ja jā, tad, iespējams, to nevar noņemt, ja lampa ir neizgaismota un pilnīgi “auksta” (sajūtiet to turot), tad to var noņemt.
Sveicieni

Atsauksmes no Saeed Mahdavi kunga

Cienījamais Swagatam:

Beidzot es atkal varēju panākt, lai mana ķēde darbotos pēc daudziem citiem mēģinājumiem. Un es uzfilmēju videoklipu ar sarkanu karstu skrūvi.

Es ceru, ka tas varētu būt noderīgs tiem, kurus interesē indukcijas sildītāji. Lūdzu, pastāstiet man, kā palielināt siltumu, lai skrūve sasniegtu kušanas temperatūru?

Spriegums elektrotīklā ir 194 volti, un ķēdes patērētā strāva ir tikai 5 ampēri, un viļņu forma osciloskopā ir diezgan sinusa viļņu forma.

Savā prototipā es pievienoju dažus pagriezienus RFC droselim, lai iegūtu vairāk sprieguma uz darba spoles un patērētu mazāk ampēru.

IGBT darba laikā darbojās diezgan normāli, bez lielas apkures. Vai jūs, lūdzu, pastāstītu, kas man būtu jādara, lai iegūtu vairāk un sildītu. Liels paldies

Zīds Mahdavi

Videoklips: