Litar Pemanas Induksi Menggunakan IGBT (Diuji)

Dalam catatan ini kami membincangkan secara komprehensif bagaimana membina litar pemanas aruhan 1000 watt dengan kuasa tinggi menggunakan IGBT yang dianggap sebagai alat pensuisan yang paling serba boleh dan berkuasa, bahkan lebih unggul daripada mosfet.

Prinsip Kerja Pemanas Induksi

Prinsip di mana pemanasan aruhan berfungsi sangat mudah difahami.

Medan magnet dengan frekuensi tinggi dihasilkan oleh gegelung yang terdapat dalam pemanas induksi dan seterusnya arus eddy disebabkan oleh objek logam (magnet) yang terdapat di tengah gegelung dan memanaskannya.

Untuk mengimbangi sifat induktif gegelung, kapasiti resonans diletakkan selari dengan gegelung.

Frekuensi resonan adalah frekuensi di mana litar resonans (juga dikenali sebagai coil-kapasitor) perlu digerakkan.

Arus yang mengalir melalui gegelung selalu jauh lebih besar daripada arus pengujaan. Litar IR2153 digunakan untuk membolehkan litar berfungsi sebagai 'double half-bridge' bersama dengan empat IGBT STGW30NC60W yang dikendalikan.

Kuasa yang sama diserahkan oleh jambatan separuh dua hingga jambatan penuh, tetapi pemacu gerbang dalam kes yang pertama lebih mudah.

IGBT STGW30NC60W

Menggunakan Diod Anti Selari

Diod berkembar bersaiz besar STTH200L06TV1 (2x 120A) digunakan dalam bentuk diod anti selari. Walaupun diod yang lebih kecil dengan ukuran 30A akan mencukupi untuk ini.

Sekiranya anda menggunakan diod terbina dalam IGBT seperti STGW30NC60WD, maka anda tidak akan diminta untuk menggunakan dioda yang lebih kecil atau diod berganda yang besar. Potensiometer digunakan untuk menyesuaikan frekuensi operasi menjadi resonans.

Salah satu petunjuk terbaik dari resonans adalah kecerahan tertinggi LED. Anda pasti boleh membina pemacu yang lebih canggih bergantung pada keperluan anda.

Anda juga boleh menggunakan penalaan automatik yang merupakan salah satu perkara terbaik untuk dilakukan, iaitu kursus yang digunakan dalam pemanas profesional tetapi ada satu kelemahan bahawa kesederhanaan litar akan hilang dalam proses ini.

Anda boleh mengawal frekuensi yang berada dalam julat sekitar 110 hingga 210 kHz. Adaptor bersaiz kecil yang boleh menjadi jenis transformer atau smps digunakan untuk menyediakan voltan tambahan 14-15V yang diperlukan dalam litar kawalan.

Pengubah Mengasingkan

Transformer pengasingan dan Choke L1 yang sepadan adalah peralatan elektrik yang digunakan untuk menyambungkan output ke litar kerja.

Kedua-dua induktor ini terdapat dalam reka bentuk teras udara.

Di satu sisi di mana tercekik terdiri dari 4 putaran pada diameter 23cm, pengubah pengasingan di sisi lain terdiri dari 12 putaran pada diameter 14 cm dan belokan ini terdiri dari kabel berwayar berganda (seperti yang ditunjukkan pada gambar yang diberikan di bawah) .

Walaupun kuasa output mencapai skala 1600W, anda akan mendapati masih banyak ruang untuk penambahbaikan.

Gegelung kerja pemanas induksi IGBT yang dicadangkan terdiri daripada wayar yang berdiameter 3.3 mm.

Menggunakan Tembaga untuk Gegelung

Kawat tembaga dianggap lebih sesuai untuk membuat gegelung kerja kerana dapat disambungkan dengan mudah dan berkesan ke penyejukan air.

Gegelung terdiri dari enam putaran bersama dengan dimensi ketinggian 23 mm dan diameter 24 mm. Gegelung boleh menjadi panas sekiranya mengalami operasi yang berpanjangan.

Kapasitor resonans terdiri dan terdiri daripada 23 kepingan kapasitor bersaiz kecil yang mempunyai kapasiti total 2u3. Anda juga boleh menggunakan kapasitor 100nF dalam reka bentuk seperti Kelas X2 dan 275V MKP polipropilena.

Anda boleh menggunakannya untuk tujuan ini walaupun pada dasarnya tidak dimaksudkan atau dibuat untuk tujuan tersebut.

Kekerapan resonan ialah 160 kHz. Penapis EMI selalu disyorkan untuk digunakan. Permulaan yang lembut dapat digunakan untuk menggantikan varikos.

Saya sangat mengesyorkan anda menggunakan limiter yang disambungkan secara bersiri dengan elektrik seperti lampu halogen dan pemanas kira-kira 1 kW semasa dihidupkan untuk pertama kalinya.

Amaran: litar pemanasan aruhan yang digunakan disambungkan ke sumber elektrik dan mengandungi voltan tahap tinggi dan boleh membawa maut.

Untuk mengelakkan kemalangan akibat ini, anda harus menggunakan potensiometer yang mempunyai batang plastik. Medan elektromagnetik dengan frekuensi tinggi selalu berbahaya dan boleh memberi kesan yang merosakkan pada media storan dan alat elektronik.

Tahap gangguan elektromagnetik yang ketara disebabkan oleh litar dan ini seterusnya boleh menyebabkan kejutan elektrik, kebakaran, atau luka bakar.

Setiap tugas atau proses yang anda laksanakan adalah atas risiko anda sendiri dan tanggungjawab anda akan berada di tangan anda dan saya tidak akan bertanggung jawab atas segala bahaya yang timbul semasa menjalankan proses ini.

Rajah Litar

Litar Rectifier Jambatan 220V AC hingga 220V dengan Lampu Keselamatan

The Choke L1

Reka bentuk choke L1 yang digunakan dalam litar pemanas induksi IGBT jambatan penuh di atas dapat dilihat pada gambar yang diberikan di bawah:

Anda boleh membuatnya dengan melilit 4 putaran dengan diameter 23cm, menggunakan kabel tunggal yang tebal.

Gambar berikut menunjukkan cored udara bergelung dua reka bentuk pengubah pengasingan :

Anda boleh membuatnya dengan melilit 12 putaran dengan diameter 14 cm, dengan menggunakan kabel berwayar tebal.

Gegelung kerja boleh dibina mengikut arahan berikut

Harap maklum bahawa jika gegelung dililit dengan erat, hanya diperlukan 5 putaran. Sekiranya enam putaran digunakan, anda mungkin cuba meregangkan gegelung sedikit untuk mencapai resonans dan kecekapan yang optimum.

KEMASKINI

Menambah Had Semasa

Gambar rajah berikut menunjukkan bagaimana ciri pembatas arus sederhana dapat ditambahkan pada reka bentuk pemanas aruhan yang dijelaskan di atas.

Perincian Pinout TIL111 opto-coupler

Di sini perintang berhampiran L1 (mari kita sebut Rx) menjadi perintang penginderaan semasa, yang mengembangkan voltan kecil melintasi dirinya ke titik yang diingini semasa arus mula melebihi had selamat.

Voltan di Rx ini digunakan untuk memicu LED di dalam opto-coupler yang terpasang. Transistor output di dalam opto bertindak balas terhadap pemicu LED dan dengan cepat melakukan pembumian Ct, pin # 3 pemacu utama IC IR2153.

IC ditutup serta-merta melarang kenaikan semasa. Apabila ini berlaku penurunan semasa yang seterusnya menghilangkan voltan merentasi Rx, dengan itu mematikan LED opto. Ini mengembalikan keadaan ke keadaan normal lebih awal, dan IC mula bergetar lagi. Kitaran ini kini berulang dengan cepat memastikan penggunaan arus berterusan untuk beban, dalam had selamat yang telah ditentukan.

Rx = 2 / Had Semasa

Maklum balas daripada salah seorang pembaca yang berdedikasi:

Tuan Yang Terutama- Saya telah berjaya membuat jambatan pemanas induksi 1/2 dengan 4 IGBT dan saya ingin tahu bahawa lampu pemanas 1000 watt yang dicadangkan harus disambungkan secara kekal ke litar atau hanya untuk ujian untuk kali pertama.

Gambar hasil ujian dilampirkan di sini di bawah:

Menunggu jawapan anda seawal. Salam - Manish.

Menyelesaikan Pertanyaan Litar

Manish yang dihormati,
Semasa mengendalikan pemanas induksi adakah anda melihat cahaya pada lampu siri?
Sekiranya ya maka mungkin ia tidak dapat dipadamkan, jika lampu dalam keadaan tidak menyala dan benar-benar 'sejuk' (rasakan dengan memegangnya) maka ia dapat dipadamkan.
Salam

Maklum balas daripada Encik Saeed Mahdavi

Swagatam yang dihormati:

Akhirnya saya dapat membuat litar saya berfungsi semula setelah banyak usaha. Dan saya merakam video dengan baut merah panas.

Saya harap ia berguna bagi mereka yang berminat dengan pemanas induksi. Tolong beritahu saya bagaimana meningkatkan haba sehingga bolt mencapai titik lebur?

Voltan merentas arus elektrik adalah 194 volt dan arus yang digunakan oleh litar hanya 5 ampere dan bentuk gelombang pada osiloskop adalah bentuk gelombang sinus.

Dalam prototaip saya, saya menambah beberapa putaran ke RFC choke untuk mendapatkan lebih banyak voltan pada gegelung kerja dan menggunakan lebih sedikit amp.

IGBT berfungsi seperti biasa tanpa banyak pemanasan dalam tempoh operasi. Tolong beritahu saya apa yang harus saya lakukan untuk mendapatkan lebih banyak dan panas. Terima kasih banyak-banyak

Saeed Mahdavi

Klip video: