Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

В данной статье описана схема инвертора напряжения с мостовой топологией на базе генератора UC3825. Мощность инвертора составляет около 2 кВт продолжительной нагрузки. Устройство может применяться в различных лабораторных приложениях, в том числе и для индукционного нагрева металлов (без АПЧ). Вся конструкция инвертора состоит из двух блоков – блока управления и силового блока.

Рисунок 1 – Схема блока управления мостом

Принципиальная схема блока управления аналогична схеме из “Полумоста на UC3825”, с основным отличием в количестве линий управления ключами инвертора. Регулировка выходной мощности производится изменением длительности импульсов при помощи резистора R6. Регулировку схемы ограничения тока КЗ можно производить на готовом устройстве с использованием мощной активной нагрузки, при пониженном напряжении силовой цепи. В разрыв питания силовой цепи включается амперметр, подстроечник R13 устанавливается на минимум, подается пониженное питание. С изменением сопротивления подстроечника R13 должны меняться показания амперметра, он показывает ток, при котором будет действовать ограничение. Величина уставки устанавливается в зависимости от того, на какой максимальный ток рассчитаны транзисторы инвертора. Генератором в блоке управления является микросхема UC3825, которая имеет два выхода для управления ключами двухтактного преобразователя. Выходные каскады данной микросхемы способны управлять с приемлемым быстродействием полевыми транзисторами с небольшим зарядом затвора (Ciss), но не могут быть задействованы для управления силовыми ключами. У ключей инвертора, как правило, величина заряда затвора велика, поэтому для достижения достаточно короткого времени заряда затворов, на них необходимо подавать импульсы с пиками тока обычно не менее 2А. А если задействовано параллельное соединение нескольких транзисторов в качестве одного ключа, то требуются ещё более мощный драйвер. Поэтому применен драйвер на MOSFETах VT3/VT4. Применение полевых транзисторов IRF530 в драйвере с относительно малым зарядом затвора и с относительно малым сопротивлением открытого канала (Rds_on), позволяет добиться минимальных задержек импульсов, требуемой их мощности, при довольно малых потерях в транзисторах драйвера (нагреве). На вторичной стороне трансформатора GDT задействованы цепи разряда затвора, применение которых позволяет существенно сократить время разряда и несколько снизить нагрузку на драйвер. Транзистор (VT1, VT2, VT5, VT6) в цепи разряда запирается при следовании с обмотки GDT положительного импульса (относительно истока), и отпирается при снятии управляющего импульса за счет наличия на затворе положительного потенциала (пока он заряжен) и “подтяжки” базы к коллектору резистором 470 Ом. При необходимости дальнейшего сокращения длительности фронтов управляющих импульсов, возможно включение диодов параллельно затворным резисторам и применение схем разряда на полевых транзисторах. Но в данном случае схема дает приемлемые длительности фронтов. Резисторы по 1кОм параллельно затворам здесь применены не столько для ускорения разряда (с этим справляется схема разряда), сколько для защиты от сохранения заряда затвора при случайном обрыве цепей управления (применен разъем). На выходе плата генерирует четыре однополярных управляющих сигнила. Осциллограмма (Рис. 2 а) снята, с двух линий управления без подключенных ключей, на ней видны два сигнала и мертвое время. На осциллограмме (Рис. 2 б) изображен один из управляющих сигналов, непосредственно на ногах одного из силовых транзисторов. При тестировании драйверов с нагрузкой по 5.1Ом + 10нФ на каждый канал одновременно, длительности фронтов составляли не более 200нс. “Иглы” сразу после переднего фронта на затворах не превышают 15-16В и обусловлены применением GDT (индуктивности обмоток) и подавляются снижением сопротивления резисторов, параллельных вторичным обмоткам, но при этом будет возрастать средний ток питания драйвера. Т.к. затворы силовых транзисторов могут пробиться уже при напряжении 20В и выше, их желательно защищать TVS-диодами (например, P6KE18), хотя, иногда успешно применяются стабилитроны (например, КС515, КС518), как и сделано в данном устройстве.

Рисунок 2 – Осциллограммы управляющих сигналов (частота 140 кГц)

Рисунок 3 – Изображение платы управления

Driver_PCB_r1.lay (160 кб) – плата управления в формате SprintLayout

Рисунок 4 – Схема силового блока

В силовой блок входят сам инвертор, выпрямитель сетевого напряжения, трансформатор тока, схема питания кулера и индикации его перегрева. Транзисторы моста обвязаны стабилитронами, возвратными диодами и RC-снабберами. При закрытии ключей одного из плеч происходит быстрое изменение тока в нагрузке. Если нагрузка имеет индуктивный характер, то в моменты коммутации могут возникать индуктивные выбросы (ЭДС самоиндукции), амплитуда которых пропорциональна величине индуктивности и скорости изменения тока. Такие переходные процессы могут вывести ключи из строя. RC-снабберы рассеивают энергию коммутационных выбросов на резисторах. Супрессор VD8 защищает элементы силовой цепи от перенапряжений свыше 400В. Для охлаждения ключей моста использован кулер для CPU компьютера. В завершенном устройстве, перед подачей питания на мост, необходимо проверить формы управляющих сигналов непосредственно на затворах (см. Рис. 2 б). При стабильной работе длительность фронта/спада может быть порядка 200-250 нс, амплитуда импульсов 12-14 В, dead-time не менее 0,8 мкс (для IGBT оно было бы больше). Инвертор испытан на нагрузке в 2кВт. Для повышения мощности можно использовать более мощные транзисторы и лучшую систему охлаждения.

Рисунок 5 – Изображение силового блока

В качестве выходного контура использован последовательный LC-контур с согласующим трансформатором. Индуктор изготовлен из медной трубки диаметром 6 мм, имеет диаметр 42 мм, высоту 60 мм, количество витков – 7. Батарея конденсаторов набрана из 16 шт. CBB81 0,1мкФ*2000В, общая емкость составляет 1,6 мкФ. Согласующий трансформатор намотан на сердечнике из трех колец М2000НМ К45x28x8, имеет 25 витков первичной обмотки. Фактическая резонансная частота контура составляет 146 кГц.

Рисунок 6 – Схема выходного контура

При резонансе напряжений в идеальном последовательном LC-контуре, ток ограничивается только активным сопротивлением контура. Следовательно, если частота инвертора равна резонансной частоте контура, индуктор пустой (без нагрузки) и не принято никаких мер по избежанию работы в таком режиме, то инвертор будет работать практически на КЗ. Избежать такого режима можно несколькими способами. Один из них – постоянная работа с графитовым тиглем. Второй способ – включение с уже нагруженным индуктором (с заготовкой). При внесении заготовки в индуктор, меняется его индуктивность и резонансная частота контура. При внесении в индуктор ферромагнетиков (сталь, железо), резонансная частота сдвигается вниз, а при внесении диамагнетиков (медь) – частота сдигается вверх. Насколько сильно изменится частота, зависит от массы и материала заготовки (его магнитной проницаемости). Кроме того, резонансная частота меняется по мере нагрева заготовки, поскольку магнитные свойства материала зависят от его температуры. Мощность, передаваемая на нагрев заготовки максимальна только на резонансной частоте. Поэтому при фиксированной частоте генератора нельзя добиться полной отдачи мощности на нагрев при разных массах, материалах и при разных степенях нагрева заготовок. Есть несколько способов подстройки частоты генератора в резонанс с LC-контуром: Первый (канонический) – с помощью осциллографа, по отсутствию сдвига фаз между током в контуре напряжением на нем. Второй способ – поиск частоты, при которой амплитуда напряжения на L или C элементах контура достигает наибольших значений (форма напряжения при этом синусоидальная). На элементах контура амплитуда напряжения может во много раз превышать напряжение питания, поэтому указанную процедуру необходимо проводить при пониженном напряжении питания инвертора и с делителем напряжения. Третий и наиболее простой способ – отслеживание тока, потребляемого инвертором в процессе регулирования частоты генератора (R9). Частота, при которой потребляемый ток наибольший, является резонансной. Следующий график показывает приблизительную зависимость потребляемого контуром тока от частоты инвертора, со стальной заготовкой в индукторе, и без нее.

Рисунок 7 – Изменение резонансной кривой при внесении стальной заготовки

Фотоархив

Видео

Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

Библиографическая ссылка на статью:
Матвеев С.Д., Черкасов М.М. Повышение эффективности электроводонагревательных устройств для отопления вспомогательных помещений на животноводческих фермах // Современная техника и технологии. 2017. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/05/13344 (дата обращения: 07.02.2019).

Одним из перспективных и основных путей развития животноводства является путь индустриализации, концентрации и специализации производства. Данное развитие идет в направлении совершенствования технологических процессов и повышения общей культуры ведения животноводства. В этих условиях проблема энергосбережения в отраслях сельского хозяйства требует особого внимания [1]. Она наиболее актуальна для таких энергоемких устройств как электрические водонагреватели. Применяемые в настоящее время в сельскохозяйственном производстве электродные и элементные нагреватели жидкости обладают рядом существенных недостатков. Наиболее важными из них являются: повышенная опасность поражения людей и животных электрическим током (электродные нагреватели) и небольшой срок службы ТЭНов (элементные нагреватели) [2]. Элементные водонагреватели являются более безопасными и распространенными электронагревательными устройствами, поэтому рассмотрим особенности их эксплуатации подробнее.

Как известно, принцип работы таких устройств основан на тепловом действии тока при протекании его по проводнику с относительно большим удельным сопротивлением и последующей передаче выделившегося тепла от рабочего элемента теплоносителю. Такие устройства достаточно просты в конструктивном исполнении, надежны и неприхотливы в эксплуатации, не требуют дорогостоящего технического обслуживания. Однако в процессе работы часто происходит нарушение нормальных условий эксплуатации, вследствие чего эффективность работы ТЭНов водонагревательных приборов постепенно снижается, и они преждевременно выходят из строя. Такими нарушениями являются образование отложений на теплообменной поверхности нагревательного элемента, агрессивность среды теплоносителя, повышение напряжения питания ТЭНа. Например, первичная накипь, образующаяся на оболочках ТЭНов, в 3-5 раз уменьшает срок их службы. Особенно серьезные проблемы с первичной накипью возникают при непрерывном нагреве и кипячении жесткой проточной воды, когда скорость ее образования на оболочках ТЭНов достигает 0,2-0,4 мм в сутки, а срок их службы не превышает одного месяца [3]. Чаще всего, подобные условия эксплуатации приводят к перегреву нихромовой спирали ТЭНа, её быстрому разрушению и электрическому обрыву, что требует частой замены ТЭНов.

Продлить срок службы водонагревательного устройства можно несколькими способами. Например, периодической очисткой или заменой теплоносителя, для поддержания его физико-химических свойств на должном уровне, однако это не всегда эффективно, особенно если такое обслуживание требует остановки отопительной системы. Также можно регулировать напряжение питания ТЭНа, снижать его при достижении температуры теплоносителя определенного порога, а затем использовать ТЭН на неполной мощности. Но в этом случае потребуется дополнительная модернизация всей системы: установка температурных датчиков, регуляторов мощности и т. п., что не всегда возможно эффективно реализовать на определённой конструктивно законченной отопительной системе.

Предлагается применить в отопительной системе проточный нагревательный модуль со встроенным тепловым элементом, нагреваемым индукционным способом, посредством токов высокой частоты. Основными преимуществами такого нагрева являются возможность передачи электрической энергии бесконтактным способом и выделение тепла непосредственно в нагреваемом объекте. В результате чего использование электроэнергии оказывается более эффективным, а скорость нагрева рабочего элемента значительно увеличивается по сравнению с ТЭНами.

Для проведения предварительных испытаний, исследования рабочих характеристик и оценки эффективности отопительной системы такого типа предполагается построить испытательный макет. Его примерная блок-схема приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Блок-схема макета отопительной системы с нагревателем индукционного типа. Цифрами обозначены: 1 –инвертор со встроенным амперметром, 2 – индуктор, 3 – нагревательный модуль, 4 – трубопровод с теплоносителем, 5 – радиатор отопления, 6 – циркуляционный насос, 7 – датчики температуры теплоносителя, 8 – блок управления инвертором.

Макет отопительной системы представляет собой замкнутый трубопроводный контур (4), в котором с помощью насоса (6) осуществляется циркуляция теплоносителя. Нагрев последнего происходит в нагревательном модуле (3), отвод тепла в окружающую среду обеспечивается радиатором (5). Контроль температуры теплоносителя осуществляется с помощью датчиков (7). Блок питания индуктора – инвертор (1) представляет собой мощный импульсный преобразователь частоты и служит для возбуждения высокочастотных колебаний в индукторе. По встроенному амперметру осуществляется контроль тока, потребляемого индуктором в различных режимах работы. Основой блока управления инвертором (8) является генератор импульсов с регулируемыми параметрами, позволяющий менять рабочие режимы инвертора в зависимости от поставленной экспериментальной задачи. Из литературы известны конструкции проточных водонагревателей, представляющие собой многослойный трубчатый змеевик, на который наложена тороидальная обмотка индуктора. Нагрев воды в них осуществляется при прохождении последней по змеевику. Однако их основным недостатком является большая удельная металлоемкость до 10 и более кг/кВт, значительное рассеяние магнитных потоков и, как следствие, большие потери тепла [4]. В предложенном макете отопительной системы используется иная конструкция нагревательного модуля (рисунок 2). Конструктивно он представляет собой диэлектрическую трубу (емкость), через которую циркулирует жидкий теплоноситель (вода, масло). Поверх трубы навивается индукционная катушка, а внутрь помещается система из металлических трубок (тепловых элементов), расположенных вдоль потока теплоносителя. Индукционная катушка при работе может достаточно сильно разогреваться, поэтому выполнена из тонкостенной медной трубки, через которую дополнительным маломощным насосом прокачивается охлаждающая жидкость.

Читайте также:  Акустическое реле (схема, монтажная плата)

Рис. 2. Конструкция нагревательного модуля. Цифрами обозначены: 1 – диэлектрическая трубка, 2 – тепловые элементы – металлические тонкостенные трубки, 3 – индуктор из медной трубки, 4 – вход холодного теплоносителя, 5 – выход нагретого теплоносителя.

Принцип действия индукционного нагрева заключается в преобразовании энергии электромагнитного поля, поглощаемой электропроводным нагреваемым объектом, в тепловую энергию [5, с. 150]. Через катушку индуктора пропускается переменный электрический ток, в результате чего вокруг неё создается изменяющееся во времени переменное электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в находящихся внутри индуктора металлических трубках (тепловых элементах) вихревые токи (токи Фуко), которые и разогревают их под действием выделяющегося в проводнике джоулева тепла. Теплоноситель, омывая тепловые элементы, охлаждает их, при этом увеличивает свою температуру.

Подобная система «индуктор – тепловой элемент» представляет собой трансформатор без сердечника, где катушка индуктора является первичной, а тепловой элемент – вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

Питание индуктора осуществляется переменным током повышенной частоты, порядка 100 кГц. В этом случае вихревые токи, наводимые в тепловых элементах, вытесняются собственным магнитным полем в тонкие поверхностные слои металла, где их плотность достигает наибольшего значения, что ведет к интенсивному разогреву поверхности тепловых элементов. Более глубокие внутренние слои теплового элемента, где плотность вихревых токов на порядки меньше, прогреваются за счёт теплопроводности. Такое неоднородное распределение плотности высокочастотного переменного тока по сечению проводников является следствием проявления поверхностного эффекта или скин-эффекта [6, с. 24], представляющего собой явление затухания электромагнитных волн по мере проникновения их в проводящую среду. Глубина скин-слоя в основном зависит от частоты питающего тока и относительной магнитной проницаемости материала теплового элемента. При очень больших частотах ток практически существует только в тонком поверхностном слое проводника [7, с. 2]. Таким образом, увеличивая частоту тока, питающего индуктор, можно добиться увеличения плотности тока на поверхности тепловых элементов и тем самым поднять их рабочую температуру без значительного увеличения электрической мощности, потребляемой устройством. На рисунке 3 представлена примерная электрическая блок схема инвертора.

Рис. 3. Электрическая блок-схема инвертора.

Схема состоит из двух модулей – управляющего и силового. В состав модуля управления входит задающий генератор и схема ограничения потребляемого тока. Силовой модуль содержит выпрямитель, модуль силовых ключей и собственно нагрузку.

Схема функционирует следующим образом. Переменное сетевое напряжение выпрямляется и подается на накопительный конденсатор Cн, соединенный с модулем силовых ключей. Силовой модуль выполнен по классической полумостовой схеме и состоит из двух полупроводниковых ключей (К1 и К2) и конденсаторного делителя (C1 и C2). Нагрузка подключается к общим точкам соединения ключей и конденсаторам делителя[8, с. 251]. Задающий генератор в составе модуля управления формирует управляющие импульсы с заданной частотой и скважностью и попеременно открывает и закрывает силовые ключи. Таким образом, верхний (по схеме) вывод нагрузки подключается то к положительной, то к отрицательной шине питания. В результате на нагрузке формируется переменное напряжение с амплитудой равной половине напряжения питания. Нагрузка инвертора представляет собой колебательный LC контур, образованный индуктором L и блоком конденсаторов Cx и подключается к силовому модулю через согласующий трансформатор Tr[9]. Эквивалентная схема нагрузки приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема нагрузки инвертора.

Эквивалент теплового элемента (обозначен пунктиром), нагреваемого вихревыми токами высокой частоты, изображен в виде последовательно соединенного витка катушки и резистора. Таким образом, подразумевается индуктивное и активное сопротивление нагреваемого материала.

Быстродействующая схема ограничения тока блокирует работу задающего генератора и закрывает оба силовых ключа при превышении установленного порогового значения тока, питающего индуктор.

Электрическая принципиальная схема силовой части инвертора представлена на рисунке 5. За её основу с минимальными изменениями взята схема от лабораторного инверторного индукционного нагревателя, предназначенного для плавки металлов. [10]. Управляющие импульсы от задающего генератора поступают на входы PDMC+ и PDMC− микросхемы оптической развязки IC1. Логический элемент D1 инвертирует сигнал после прохождения оптической развязки, а также формирует инверсный сигнал для управления нижним ключом VT2.

Рис.5. Принципиальная электрическая схема силового модуля инвертора.

Элемент D2 введён для формирования задержек (т. н. «мертвого времени»), для предотвращения сквозных токов через выходные силовые транзисторы. Длительность вышеупомянутых задержек определяется резисторами R3, R4 и конденсаторами C2, C3 и с указанными на схеме номиналами элементов составляет около 0,5 мкс. На рисунке 6 представлен примерный вид осциллограмм управляющих импульсов для транзисторов верхнего и нижнего плеча полумоста.

Рис.6. Осциллограммы управляющих импульсов для ключевых транзисторов.

В качестве драйвера ключей VT1, VT2 используется широко распространенная микросхема IR2110, включенная по стандартной схеме, приведенной в технической документации на эту микросхему. Силовая часть выполнена по полумостовой схеме с несимметричным включением нагрузки. В качестве силовых ключей применяются мощные IGBT-транзисторы со встроенными внутренними «сверхбыстрыми» диодами. Их обвязка является стандартной для подобных схем включения. Резисторы R5, R6 ограничивают максимальный ток заряда и разряда затвора, R7, R8 выполняют защитные функции. Конденсаторы C7, C8, C9, играют роль простейших ёмкостных снабберов и служат для устранения выбросов на ключах, вызванных паразитными индуктивностями цепей питания инвертора, а также индуктивным характером его нагрузки. Нагрузка подключается непосредственно к выходам Out+ и Out−.

На логических элементах D1.3, D1.4 и транзисторе T1 собрана схема быстродействующей токовой защиты, срабатывающей при превышении порогового значения тока, потребляемого силовой частью схемы. Порог срабатывания устанавливается резистором R14. После срабатывания защиты перевод схемы в рабочий режим производится кнопкой «Перегрузка – Сброс».

Постоянное напряжение HV+, HV− с амплитудой порядка 310В. формируется из сетевого однофазного напряжения выпрямительным диодным мостом KBPC3510 и сглаживается электролитическим конденсатором большой емкости C16. Напряжение +15В. необходимо для питания микросхемы драйвера ключей, и подается от отдельного источника питания с максимальным током нагрузки не менее 0,5 А. Из этого же напряжения с помощью линейного стабилизатора 7805 формируется напряжение 5В. для питания логических элементов, оптической развязки и схемы защиты.

В качестве задающего генератора возможно применение любого универсального генератора сигналов, способного формировать импульсы прямоугольной формы с частотой 30…150 кГц, скважностью ≥ 2 и амплитудой порядка 5В.

Максимальная потребляемая мощность данной индукционной водонагревательной системы составляет порядка 2 кВт. Предусматривается её регулировка, как с помощью изменения скважности импульсов на определенной фиксированной частоте, так и регулировкой частоты, для перехода в резонансный режим работы. Такой подход позволяет экспериментальным способом подобрать наилучший материал проводника для изготовления тепловых элементов и получить от них максимальную теплоотдачу.

Подобные индукционные водонагревательные устройства можно использовать в системах отопления не только как основной нагреватель, но и совместно с ТЭНами (работающими на пониженной мощности), в качестве дополнительного проточного подогревателя, доводящего температуру теплоносителя до установленного нормативами значения. Таким образом, снижается тепловая нагрузка на штатные ТЭНы и значительно продлевается срок их эксплуатации.

Библиографический список

  1. Матвеев С. Д. Исследование и разработка коронно-разрядного озонатора для непрерывной дезинфекции яиц в инкубаторе – Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 05.20.02., – ЧГАУ, 2009. – 108 с.
  2. Русинов В. А. Разработка проточных индукционных нагревателей жидкости пониженной металлоемкости для сельскохозяйственного производства – Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 05.20.02., – ЧГАУ, 2004. – 225 с.
  3. Мордвинов Ю. А. Патент 2385552 C1. Тэн с защитой от первичной накипи/ Ю.А. Мордвинов, М.Ю. Мордвинов, Н.Ю. Силина.
  4. Котов В.А. Патент RU 2400944. Вихревой индукционный нагреватель и устройство обогрева для помещения / В.А. Котов, А.В. Слободян. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/240/2400944.html
  5. Егоров А.В. Электрические печи для производства сталей / А.В. Егоров, А.Ф. Моржин – М.: “Металлургия”, 1975 – 352 с.
  6. Глуханов .Н.П. Физические основы высокочастотного нагрева / Н.П. Глуханов – М.: “Машиностроение”, 1965 – 80 с.
  7. Буханов В.М. Скин эффект – Лабораторный практикум по общей физике (электричество и магнетизм) / В.М. Буханов, Т.М. Глушкова, А.В. Матюнин, А.М. Салецкий, Д.Э. Харабадзе – МГУ им. М.В.Ломоносова, физический факультет, кафедра общей физики – МГУ, 2011 – 12 с.
  8. Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному / Б.Ю. Семенов – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. – 416 с.
  9. Кухтецкий С.В. Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.icct.ru/Practicality/Papers/30-03-2010/Invertor-01.php
  10. Кухтецкий С.В. Простой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 3. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.icct.ru/sites/default/files/Invertor-07.pdf

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

Модератор форума: Sam
Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ » Индукционный нагреватель, взорвались MOSFETы. (Сборка индукционного нагревателя до 2кВт)

Индукционный нагреватель, взорвались MOSFETы.

Пн, 07.03.2016, 22:19 | Сообщение # 11
stalker68
Пн, 07.03.2016, 22:26 | Сообщение # 12
Fazotron
Пн, 07.03.2016, 22:57 | Сообщение # 13
Alex_Net

stalker68, ВОТ-ВОТ. Сам грешу на это. У меня даже этот кондер и цепочка RC уже впаяны (на фотке сразу перед транзисторами). Но я решил, что она необходима, только при подключении самого колебательного контура, так как и указана на отдельной схеме. При этом лампочка, не такая уж и мощная (100Вт), казалось бы, что она может сделать этим транзисторам.

Провод уже перепаял на конец всей цепочки, но тестировать все-равно буду теперь от 24V.

Добавлено (07.03.2016, 22:57)
———————————————
Fazotron, эта и есть проверенная схема. И выложена она на сайте Института Химии научным сотрудником Кухтецким С.В. Как раз для того, чтобы мелкие лаборатории и “нуждающиеся”, могли собрать из дешевых компонентов лабораторный индукционный нагреватель, который в том числе и плавит несколько сотен грамм цветного металла.

Вопрос в том, что у одних запускается без граблей, а у других “мелкие неприятности”, вот так и бегают по форумам, а потом “бах” и сама заработала.

Пн, 07.03.2016, 23:04 | Сообщение # 14
dsfas
Сб, 19.03.2016, 14:16 | Сообщение # 15
romuko122
Сб, 19.03.2016, 14:53 | Сообщение # 16
Pavel4126
Сб, 19.03.2016, 20:46 | Сообщение # 17
Alex_Net

Pavel4126, да, с резисторами я уже понял, что 2Вт маленькие.
С “dead time” как раз все нормально, как у Кухтецкого – 400-500нс.
Я уже сам пожалел, что выбрал вариант с самоподстройкой частоты и PDM – она то как раз и не настраивается.

Синяя линия: выходы с силового контура на переходной трансформатор
Желтая: показания с трансформатора тока на компенсатор задержек
PDM 20%

Так вот эти иглы и сбивают всю настройку. Начинаешь добавлять мощности и частота слетает аж в раза 2. На графике творится ужас.
На трансформатор тока намотал, где-то 4 витка, чтоб соответствовало реальному рабочему напряжению (310V), сейчас где-то 70.
Т.е. компенсатор в принципе живой и что-то пытается настроить, по крайне мере с 54кГц перестраивается ближе к 60-ти. Как раз при этом видно, что следующий ключ попадает в резонанс с контуром.
Вот откуда берутся иглы и как от них избавиться?!

Читайте также:  Портативная зарядка для телефона от одной батарейки своими руками
Сб, 19.03.2016, 23:05 | Сообщение # 18
Pavel4126
Сб, 19.03.2016, 23:32 | Сообщение # 19
Alex_Net

Pavel4126,
так сейчас они уже и не греются, грелись только когда 310V подключал и лампу.
Сейчас подключаю колебательный контур.
Пробовал где-то при 150V (точно не знаю – набором лампочек подбирал) гаечный ключ нагревать, тоже вроде все нормально, но опять-же не могу всю мощность запустить.
Думаю надо какой-нибудь высокочастотный фильтр на токовый трансформатор.

Кстати проблема описана и в статье Кухтецкого, только у меня почему-то с этим дифференциальным трансформатором беда.
Вот цитата из статьи (http://www.icct.ru/node/88):
Дифференциальный трансформатор тока
Здесь необходимо обсудить еще один нюанс. Сигнал положительной обратной связи, который мы будем подавать на вход компенсатора задержек, пропорционален току, текущему через нагрузку. Как правило, в качестве датчика тока используются трансформаторы тока. Обычно с ними нет никаких проблем, но для лабораторных задач инверторы должны иметь широкий диапазон регулировки мощности. Фактически от 0 до максимально возможного. А это уже создает определенные проблемы при малых уровнях мощности. Характерные высокочастотные наводки, совпадающие по времени с моментами переключения ключей, по амплитуде становятся сопоставимы с самим сигналом тока. Пример таких наводок можно посмотреть на рис.26 справа, где они выделены красным. Эти наводки могут приводить к сбоям ФАПЧ компенсатора задержек и в результате – к невозможности работы всей системы.
Рис.26. Пример высокочастотных наводок на сигнале тока и схема дифференциального трансформатора тока.

Характерные частоты этих наводок много выше рабочих частот инвертора и составляют десятки мегагерц. Поэтому они сравнительно просто отфильтровать. В данной работе для этой цели используется дифференциальный трансформатор тока, схема которого приведена на рис.26 справа. Вторичные обмотки мотаются бифилярно. Затем конец одной соединяется с началом другой и делается отвод. Высокочастотные наводки с двух вторичных обмоток взаимно компенсируются. Такой трансформатор позволяет существенно снизить уровень помех и повысить надежность работы АПЧ.
Конец цитаты.

Вс, 20.03.2016, 18:11 | Сообщение # 20
Alex_Net

Помойму нашел проблему “иголок” с дифференциальным трансформатором и сбоя в работе компенсатора задержек.
Переходной транс, я делал разборный Ш-образный, на случай замены колебательного контура (под разные задачи).

Так вот сделал его, аж из четырех половинок. При этом, стянут он у меня плохо. При включении инвертора, аж посвистывает.

Собрал генератор на макетке, все работает – частота регулируется вручную Attiny2313. Настраиваю примерно под резонансную частоту.
Как только подаю питание на нагрузку, генератор слетает, даже хуже чем компенсатор (вероятно кучка торчащих проводков). Короче, скорее всего, транс этот безумно фонит – микросхемы находящиеся рядом, просто перестают нормально функционировать. Причем я это заметил и на PDM-регуляторе (вылетает экран), там стоят аж две Attiny2313.

А еще смешнее было с компом на этой неделе с экспериментами:
вылетела мышка, отсоединил-присоединил USB – нихрена не работает
перезагрузил комп – черный экран ( при этом инвертор и нагрузка были включены )
выключил инвертор – комп загрузился.

Вот такие дела, даже не думал, что могут быть такие бешеные помехи.

Лабораторный инвертор для индукционной плавки металлов

Комментарии ( 62 )

  • valio
  • 16 июля 2013, 19:19
  • valio
  • 18 июля 2013, 00:37
  • zubb
  • 16 июля 2013, 19:56
  • Satellite
  • 16 июля 2013, 12:17
  • EW1UA
  • 16 июля 2013, 16:25
  • antonluba
  • 16 июля 2013, 16:36
  • EW1UA
  • 17 июля 2013, 00:15
  • EW1UA
  • 17 июля 2013, 00:38
  • EW1UA
  • 17 июля 2013, 01:32
  • kalik
  • 16 июля 2013, 15:48
  • bomond
  • 16 июля 2013, 13:43
  • antonluba
  • 16 июля 2013, 17:20
  • antonluba
  • 16 июля 2013, 17:31
  • antonluba
  • 16 июля 2013, 18:20
  • Vga
  • 16 июля 2013, 17:53
  • Vga
  • 16 июля 2013, 18:01

На досуге попробуйте подобрать пару транзисторов под эту задачу. Думаю, вы будете неприятно удивлены, как плохо сочетается более-менее нормальный импульсный ток, разумные размеры и короткое время восстановления. Это если говорить о биполярах. С полевиками ситуация еще хуже — их самих надо от сквозного тока защищать.

Кстати, многие драйвера у TI имеют совмещенный выходной каскад — стоят и биполяры и полевики. Что, как бы, намекает, что все отнюдь не так просто, как кажется на первый взгляд.

  • evsi
  • 16 июля 2013, 18:34
  • evsi
  • 16 июля 2013, 18:30
  • kalik
  • 17 июля 2013, 00:32
  • evsi
  • 17 июля 2013, 08:01
  • antonluba
  • 17 июля 2013, 09:24
  • bomond
  • 17 июля 2013, 10:27
  • evsi
  • 17 июля 2013, 12:44
  • kalik
  • 17 июля 2013, 11:20
  • bomond
  • 17 июля 2013, 12:36
  • kalik
  • 17 июля 2013, 15:59
  • zubb
  • 17 июля 2013, 16:27
  • evsi
  • 17 июля 2013, 21:04
  • kalik
  • 17 июля 2013, 21:28
  • evsi
  • 17 июля 2013, 21:58
  • zubb
  • 17 июля 2013, 22:14
  • evsi
  • 17 июля 2013, 22:19

для тех задач где она применяется (маломощные асинхронники, MOSFET/IGBT на 6..20А) большой ток и не нужен — емкость затвора небольшая, и частота ШИМа тоже — до 8..20 кГц.

а в схемке из статьи, как уже выше писал, хватит и одной 2153, только выходы умощнить комплементарными парами NPN-PNP или NMOS/PMOS (см.аппноты IRF).

  • zubb
  • 17 июля 2013, 22:10

для тех задач где она применяется (маломощные асинхронники, MOSFET/IGBT на 6..20А) большой ток и не нужен — емкость затвора небольшая, и частота ШИМа тоже — до 8..20 кГц.

Я предпочитаю оперировать зарядом затвора, а не емкостью (значение которой справедливо только для тех условий, в которых она замерялась). А полный заряд затвора бывает достаточно большим. Впрочем, даже если он маленький, а частота преобразования небольшая, это вовсе не повод не переключать его быстро. Фактически в жестком режиме переключения от драйвера напрямую зависят потери на ключах (см. ниже).

а в схемке из статьи, как уже выше писал, хватит и одной 2153, только выходы умощнить комплементарными парами NPN-PNP или NMOS/PMOS (см.аппноты IRF).

  • evsi
  • 17 июля 2013, 23:08

порядка 4Вт потерь на каждом транзисторе

Кухтецкий С.В. – Способы подстройки частоты лабораторного инвертора

Главная
Об Институте
Адрес и схема проезда
Администрация
Диссертационный совет
Ученый совет
Совет молодых ученых
Аспирантура
Устав Института
Научные направления
Телефонный справочник
История создания Института
Подразделения Института
Кадровый состав Института
Лаборатории
Персоналии
Библиотека
Научная деятельность
Конференции
Проекты
Научные результаты
Технологии
Публикации и патенты
Научная школа
Научно-образовательный центр
Интеграция с Высшей школой
Научное сотрудничество
Госзакупки
Фото-архив
Ссылки
Экспериментатору
Таблица элементов

Настоящий раздел предназначен для сбора и публикации материалов, которые могуть быть полезны в повседневной лабораторной практике. К пополнению раздела приглашаются все желающие.

    С.В.КухтецкийВиртуальный USB-порт в лабораторной практике

      Подключение измерительного и контролирующего оборудования к компьютеру является неотъемлемым атрибутом любого современного физико-химического эксперимента. Виртуальный USB-порт – один из очень простых и эффективных способов решения такой задачи. В статье рассмотрены способы реализации таких портов на базе недорогих микроконтроллеров AVR, анализируются особенности аппаратного исполнения и программного обеспечения. Приводятся практические примеры решений нескольких типовых задач автоматизации эксперимента при помощи виртуальных USB-портов. В том числе – до сих пор еще актуальная задача замены бумажных самописцев в старых, морально устаревших, но еще функционирующих лабораторных приборах.
      Статья в формате pdf


    С.В.КухтецкийПростой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 1.

      В статье подробно описана схема, конструкция и приведены советы по изготовлению лабораторного инвертора, предназначенного для индукционного нагрева и плавки. Инвертор может быть легко интегрирован в существующее оборудование лабораторных установок (трубчатые печи, прогреваемые трубопроводы, нагрев электропроводных тиглей и т.п.). Он может также использоваться автономно для закалки и плавки (в том числе – во взвешенном состоянии) небольших образцов металлов и сплавов (несколько грамм). Мощность инвертора регулируется от 0 до 2 кВт, диапазон рабочих частот – от 60 кГц до 300 кГц, питание – от сети 220В.
      Статья в формате pdf


    С.В.КухтецкийПростой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 2.

      В статье продолжено рассмотрение простых «бюджетных» конструкций инверторов напряжения, предназначенных для самостоятельного изготовления и использования в практике физико-химической лаборатории. Инвертор представляет собой полный мост ключей на мощных МОП-транзисторах с «ручной» частотной регулировкой мощности. Диапазон рабочих частот 60-300 кГц. Предусмотрено два режима работы: непрерывный (десятки часов и более) на уровне 1-2 кВт и кратковременной (10-20 мин) – до 4 кВт. Питание от сети 220 В. Приведены подробное описание каждого узла, схемы, фотографии и результаты тестовых испытаний. Описанный инвертор предназначен для питания высокотемпературной трубчатой печи, но может быть полезен и для решения других задач, связанных с бесконтактным нагревом до высоких температур – плавка металла, получение небольших образцов сплавов в «электромагнитном тигле» (левитационная плавка) и т.п.
      Статья в формате pdf


    С.В.КухтецкийЦифровой модулятор плотности импульсов для регулирования мощности инвертора.

      В статье рассмотрены принцип действия, конструкция, программное обеспечение цифрового модулятора плотности импульсов и результаты его испытаний в качестве регулятора мощности инвертора напряжения. В применении к инвертору, работающему на резонансную нагрузку, такой способ модуляции обладает важным преимуществом: он дает возможность регулировать мощность инвертора без применения дополнительных силовых элементов, сохраняя «мягкий» режим переключения ключей во всем диапазоне регулирования мощности. Модулятор реализован всего на одной микросхеме (микроконтроллер ATtiny2313). Рабочая частота – до 300 кГц. Диапазон регулирования плотности импульсов (мощности) – от 0 до 100% с шагом 1%. Уровень модуляции устанавливается через последовательный интерфейс (USART) от внешней управляющей системы или от персонального компьютера.
      Статья в формате pdf
      Архив статьи


    С.В.КухтецкийСпособы подстройки частоты лабораторного инвертора.

      В статье рассмотрены способы регулировки частоты – еще одного важнейшего параметра, определяющего работу инвертора. Подробно проанализированы три класса решений задачи подстройки инвертора на резонансную частоту нагрузки: автономный генератор, автогенератор и ФАПЧ. Статья продолжает цикл публикаций, посвященных самодельным лабораторным инверторам, и ориентирована на экспериментаторов, которые не являются специалистами в силовой электронике, но хотели бы использовать инверторы в своей лабораторной практике (индукционный нагрев, источники питания электрических разрядов и ультразвуковых излучателей, и т.д.). Поэтому часть материала изложена в виде популярных физических демонстраций, а конкретные решения представлены в виде законченных практических схем со всеми сопутствующими материалами.
      Статья в формате pdf
      Архив статьи


    С.В.КухтецкийКоаксиальная криптоловая печь.

      Криптоловые печи, довольно широко применявшиеся в первой половине прошлого столетия, в настоящее время почти неизвестны экспериментаторам. Тем не менее, такие печи – очень простой, быстрый и эффективный способ получения высоких (1500-2000 градусов и выше) температур в лабораторных условиях, если по каким-то причинам нет возможности использовать современное специальное оборудование (индукционные, дуговые или другие высокотемпературные печи). В данной статье в очень краткой форме (фотографии с минимальными комментариями) показана конструкция и порядок сборки коаксиальной криптоловой печи. Особенность этой печи в том, что ток течет радиально, концентрируясь около центрального цилиндрического графитового электрода. Этот электрод выполняет и роль тигля. Внешний коаксиальный электрод большего диаметра изготовлен из стали и играет дополнительную роль – боковой стенки печи. Помимо замыкания тока, внешние слои криптола, примыкающие к внешнему электроду, служат теплоизоляцией. При достаточно большом отношении радиусов внешнего и внутреннего электродов перегревная неустойчивость не возникает, высокотемпературная зона окружает только внутренний электрод, и печь работает устойчиво.
      Статья в формате pdf


    С.В.КухтецкийЛабораторный инвертор с PDM-регулированием мощности.

      В статье описан вариант практической реализации лабораторного инвертора с полностью цифровым управлением. Для регулировки мощности используется цифровой модулятор плотности импульсов, а в качестве задающего генератора используется синтезатор частоты. Инвертор имеет следующие параметры: потребляемая мощность – до 2 кВт, диапазон частот – от 100 до 300 кГц с минимальным шагом 62.5 Гц, диапазон регулировки мощности – от 0 до 100% с минимальным шагом 1%. Схема управления реализована на трех микроконтроллерах. Для управления устройством используется «кнопочный» интерфейс с цифровой индикацией рабочей частоты и уровня модуляции (мощности). Все материалы, необходимые для самостоятельной реализации такого инвертора (схемы, печатные платы, готовые «прошивки» и исходные тексты), прилагаются.
      Статья в формате pdf
      Архив статьи


    С.В.КухтецкийПростой лабораторный инвертор для индукционного нагрева. Часть 3.

      Данная статья завершает цикл статей, посвященных недорогим модульным конструкциям лабораторных инверторов. На основе силового модуля, описанного в первом разделе данной статьи, и дополнительных модулей, описанных ранее, собрано несколько конструкций лабораторных инверторов, различающихся способом регулировки мощности и подстройки рабочей частоты инвертора (в том числе и автоматической). Каждый вариант представляет собой законченное устройство, которое может быть использовано для решения лабораторных задач, связанных с индукционным нагревом, генерацией неравновесной плазмы, ультразвука и т.п..
      Как и в предыдущих статьях, приводится вся необходимая информация для самостоятельного изготовления модулей в непрофильной лаборатории: полные схемы, печатные платы, прошивки, исходные тексты программ, рекомендации по изготовлению и настройке.

      Статья в формате pdf
      Архив статьи

Как сделать высокочастотный индукционный нагреватель своими руками – схема простого индуктивного горна для нагрева металла электричеством

Сейчас мы узнаем как сделать своими руками индукционный нагреватель, который можно использовать для разных проектов или просто для удовольствия. Вы сможете мгновенно плавить сталь, алюминий или медь. Вы можете использовать её для пайки, плавления и ковки металлов. Вы можете использовать самодельный индуктивный нагреватель и для литья.

Мое учебное пособие охватывает теорию, компоненты и сборку некоторых из важнейших компонентов.

Инструкция большая, в ней мы рассмотрим основные шаги, дающие вам представление о том, что входит в такой проект, и о том, как его спроектировать, чтобы ничего не взорвалось.

Для печи я собрал очень точный недорогой криогенный цифровой термометр. Кстати, в тестах с жидким азотом он неплохо себя показал против брендовых термометров.

Шаг 1: Компоненты

Основные компоненты высокочастотного индукционного нагревателя для нагрева металла электричеством — инвертор, драйвер, соединительный трансформатор и колебательный контур RLC. Вы увидите схему чуть позже. Начнем с инвертора. Это — электрическое устройство, которое изменяет постоянный ток на переменный. Для мощного модуля он должен работать стабильно. Сверху находится защита, которая используется, чтобы защитить привод логического элемента МОП-транзистора от любого случайного перепада напряжения. Случайные перепады вызывают шум, который приводит к переключению на высокие частоты. Это приводит к перегреву и отказу МОП-транзистора.

Линии с большой силой тока находятся внизу печатной платы. Много слоев меди используются, чтобы позволить им пропускать более 50А тока. Нам не нужен перегрев. Также обратите внимание на большие алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением с обеих сторон. Это необходимо, чтобы рассеивать тепло, вырабатываемое МОП-транзисторами.

Изначально я использовал вентиляторы, но чтобы справиться с этой мощностью, я установил небольшие водяные насосы, благодаря которым вода циркулирует через алюминиевые теплоотводы. Пока вода чистая, трубки не проводят ток. У меня также установлены тонкие слюдяные пластины под МОП-транзисторами, чтобы гарантировать отсутствие проводимости через стоки.

Шаг 2: Схема инвертора

Это схема для инвертора. Схема на самом деле не такая сложная. Инвертированный и неинвертированный драйвер повышает или понижает напряжение 15В, чтобы настроить переменный сигнал в трансформаторе (GDT). Этот трансформатор изолирует чипы от мосфетов. Диод на выходе мосфета действует для ограничения пиков, а резистор минимизирует колебания.

Конденсатор C1 поглощает любые проявления постоянного тока. В идеале, вам нужны самые быстрые перепады напряжения на цепи, так как они уменьшают нагрев. Резистор замедляет их, что кажется нелогичным. Однако если сигнал не угасает, вы получаете перегрузки и колебания, которые разрушают мосфеты. Больше информации можно получить из схемы демпфера.

Диоды D3 и D4 помогают защитить МОП-транзисторы от обратных токов. C1 и C2 обеспечивают незамкнутые линии для проходящего тока во время переключения. T2 — это трансформатор тока, благодаря которому драйвер, о котором мы поговорим далее, получает обратный сигнал от тока на выходе.

Шаг 3: Драйвер

Эта схема действительно большая. Вообще, вы можете прочитать про простой маломощный инвертор. Если вам нужна большая мощность, вам нужен соответствующий драйвер. Этот драйвер будет останавливаться на резонансной частоте самостоятельно. После того, как ваш металл расплавится, он останется заблокированным на правильной частоте без необходимости какой-либо регулировки.

Если вы когда-либо строили простой индукционный нагреватель с чипом PLL, вы, вероятно, помните процесс настройки частоты, чтобы металл нагревался. Вы наблюдали за движением волны на осциллографе и корректировали частоту синхронизации, чтобы поддерживать эту идеальную точку. Больше не придется этого делать.

В этой схеме используется микропроцессор Arduino для отслеживания разности фаз между напряжением инвертора и емкостью конденсатора. Используя эту фазу, он вычисляет правильную частоту с использованием алгоритма «C».

Я проведу вас по цепи:

Сигнал емкости конденсатора находится слева от LM6172. Это высокоскоростной инвертор, который преобразует сигнал в красивую, чистую квадратную волну. Затем этот сигнал изолируется с помощью оптического изолятора FOD3180. Эти изоляторы являются ключевыми!

Далее сигнал поступает в PLL через вход PCAin. Он сравнивается с сигналом на PCBin, который управляет инвертором через VCOout. Ардуино тщательно контролирует тактовую частоту PLL, используя 1024-битный импульсно-модулированный сигнал. Двухступенчатый RC-фильтр преобразует сигнал PWM в простое аналоговое напряжение, которое входит в VCOin.

Как Ардуино знает, что делать? Магия? Догадки? Нет. Он получает информацию о разности фаз PCA и PCB от PC1out. R10 и R11 ограничивают напряжение в пределах 5 напряжений для Ардуино, а двухступенчатый RC-фильтр очищает сигнал от любого шума. Нам нужны сильные и чистые сигналы, потому что мы не хотим платить больше денег за дорогие мосфеты после того, как они взорвутся от шумных входов.

Шаг 4: Передохнём

Это был большой массив информации. Вы можете спросить себя, нужна ли вам такая причудливая схема? Зависит от вас. Если вы хотите автонастройку, тогда ответ будет «да». Если вы хотите настраивать частоту вручную, тогда ответ будет отрицательным. Вы можете создать очень простой драйвер всего лишь с таймером NE555 и использовать осциллограф. Можно немного усовершенствовать его, добавив PLL (петля фаза-ноль)

Тем не менее, давайте продолжим.

Шаг 5: LC-контур

К этой части есть несколько подходов. Если вам нужен мощный нагреватель, вам понадобится конденсаторный массив для управления током и напряжением.

Во-первых, вам нужно определить, какую рабочую частоту вы будете использовать. Более высокие частоты имеют больший скин-эффект (меньшее проникновение) и хороши для небольших объектов. Более низкие частоты лучше для больших объектов и имеют большее проникновение. Более высокие частоты имеют большие потери при переключении, но через бак пройдет меньше тока. Я выбрал частоту около 70 кГц и дошел до 66 кГц.

Мой конденсаторный массив имеет ёмкость 4,4 мкФ и может выдерживать более 300А. Моя катушка около 1мкГн. Также я использую импульсные пленочные конденсаторы. Они представляют собой осевой провод из самовосстанавливающегося металлизированного полипропилена и имеют высокое напряжение, высокий ток и высокую частоту (0.22 мкФ, 3000В). Номер модели 224PPA302KS.

Я использовал две медные шины, в которых просверлил соответствующие отверстия с каждой стороны. Паяльником я припаял конденсаторы к этим отверстиям. Затем я прикрепил медные трубки с каждой стороны для водного охлаждения.

Не берите дешевые конденсаторы. Они будут ломаться, и вы заплатите больше денег, чем если бы вы сразу купили хорошие.

Шаг 6: Сборка трансформатора

Если вы внимательно читали статью, вы зададите вопрос: а как управлять LC-контуром? Я уже рассказывал об инверторе и контуре, не упоминая, как они связаны.

Соединение осуществляется через соединительный трансформатор. Мой от Magnetics, Inc. Номер детали — ZP48613TC. Adams Magnetics также является хорошим выбором при выборе ферритовых тороидов.

Тот, что слева, имеет провод 2мм. Это хорошо, если ваш входной ток ниже 20А. Провод перегреется и сгорит, если ток больше. Для высокой мощности вам нужно купить или сделать литцендрат. Я сделал сам, сплетя 64 нити из проволоки 0.5мм. Такой провод без проблем может выдержать ток 50А.

Инвертор, который я показал вам ранее, принимает высоковольтный постоянный ток и изменяет его на переменные высокие или низкие значения. Эта переменная квадратная волна проходит черезч соединительный трансформатор через переключатели мосфета и конденсаторы связи постоянного тока на инверторе.

Медная трубка из емкостного конденсатора проходит через нее, что делает ее одновитковой вторичной обмоткой трансформатора. Это, в свою очередь, позволяет сбрасываемому напряжению проходить через конденсатор емкости и рабочую катушку (контур LC).

Шаг 7: Делаем рабочую катушку

Один из вопросов, который мне часто задавали: «Как ты делаешь такую изогнутую катушку?» Ответ — песок. Песок будет препятствовать разрушению трубки во время процесса изгиба.

Возьмите медную трубку от холодильника 9мм и заполните ее чистым песком. Перед тем, как сделать это, закройте один конец какой-нибудь лентой, а также закройте другой после заполнения песком. Вкопайте трубу соответствующего диаметра в землю. Отмерьте длину трубки для вашей катушки и начните медленно наматывать её на трубу. Как только вы сделаете один виток, остальные будет сделать несложно. Продолжайте наматывать трубку, пока не получите количество желаемых витков (обычно 4-6). Второй конец нужно выровнять с первым. Это упростит подключение к конденсатору.

Теперь снимите колпачки и возьмите воздушный компрессор, чтобы выдуть песок. Желательно делать это на улице.

Обратите внимание, что медная трубка также служит для водного охлаждения. Эта вода циркулирует через емкостный конденсатор и через рабочую катушку. Рабочая катушка генерирует много тепла от тока. Даже если вы используете керамическую изоляцию внутри катушки (чтобы удерживать тепло), вы по-прежнему будете иметь чрезвычайно высокие температуры в рабочем пространстве, нагревающие катушку. Я начну работу с большим ведром ледяной воды и через некоторое время она станет горячей. Советую заготовить очень много льда.

Шаг 8: Обзор проекта

Выше представлен обзор проекта на 3 кВт. Он имеет простой PLL-драйвер, инвертор, соединительный трансформатор и бак.

Видео демонстрирует 12кВт индукционный горн в работе. Основное различие заключается в том, что он имеет управляемый микропроцессором драйвер, более крупные МОП-транзисторы и теплоотводы. Блок 3кВт работает от 120В переменного тока; блок 12 кВт использует 240В.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ссылка на основную публикацию