Схема индукционного нагрева: Схема создания индукционного нагревателя своими руками

ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Приветствую пользователей сайта Радиосхемы. Недавно у меня появилась идея сделать индукционный нагреватель. На просторах интернета были найдены несколько схем для построения устройства. Из них выбрал самую, на мой взгляд, простую по сборке и настройке, и главное — реально рабочую.

Схема устройства

Список деталей

1. Полевой транзистор IRFZ44V 2 шт.
2. Диоды ультра быстрые UF4007 или UF4001 2 шт. 
3. Резистор на 470 Ом на 1 или 0.5 Вт 2 шт.
4. Конденсаторы плёночные 
   1) 1 мкФ на 250в 3 шт.
   2) 220 нФ на 250в 4 штуки.
   3) 470 нФ на 250в 
   4) 330 нФ на 250в
5. Провод медный диаметром 1.2 мм.
6. Провод медный диаметром 2 мм.
7. Кольца от дросселей компьютерном блоке питания 2 шт.

Сборка устройства

Задающая часть нагревателя выполнена на полевых транзисторах IRFZ44V. Распиновка транзистора IRFZ44V.

Транзисторы нужно поставить на большой радиатор.

Дросселя намотаны на кольцах от компьютерных БП. Сделанные из порошкового  железа. Проводом 1,2 мм 7-15 витков.

Батарея конденсаторов должна быть на 4.7 мкФ. Желательно использовать не один конденсатор, а несколько конденсаторов. Конденсаторы должны быть подключены параллельно.

Катушка нагревателя сделана на проводе диаметром 2 мм 7-8 витков.

После сборки устройство работает сразу. Питается устройство от аккумулятора 12 вольт 7.2 А/ч. Напряжение питания устройства 4.8-28 вольт. При продолжительной работе перегреваются: батарея конденсаторов, полевые транзисторы и дросселя. Потребление тока при холостом ходу 6-8 Ампер.

При внесении в контур металлического предмета потребление тока сразу увеличивается до 10-12 А.

Фото готового устройства смотрите далее.

Видео работы индукционного нагревателя

Далее можно оформить прибор в подходящий красивый корпус и использовать для различных опытов. С мощностью и размером катушки лучше поэкспериментировать, чтоб достичь наилучшего эффекта. Автор статьи 4ei3

   Форум

   Форум по обсуждению материала ПРОСТОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

Индукционный нагреватель своими руками – схема, устройство, видео

Идея нагревать металл вихревыми токами Фуко, возбуждаемыми электромагнитным полем катушки, отнюдь не нова. Она давно и успешно эксплуатируется в промышленных плавильных печах, кузнечных мастерских, бытовых нагревательных приборах – плитах и электрокотлах. Последние довольно дороги, так что домашние умельцы не оставляют попыток сделать индукционный нагреватель воды своими руками. Наша задача – рассмотреть работоспособные варианты самодельных устройств и разобраться, можно ли применять их для отопления дома.

О принципе индуктивного нагрева

Для начала разъясним, как функционируют электрические индукционные нагреватели. Переменный ток, проходя по виткам катушки, образует вокруг нее электромагнитное поле. Если поместить внутрь обмотки сердечник из магнитящегося металла, то он станет нагреваться вихревыми токами, возникающими под воздействием поля. Вот и весь принцип.

Важное условие. Чтобы металлический сердечник нагревался, катушка должна питаться переменным током, меняющим знак и вектор поля с высокой частотой. При подаче на обмотку постоянного тока вы получите обыкновенный электромагнит.

Сам нагревательный элемент носит название индуктора и является главной частью установки. В отопительных котлах он представляет собой стальную трубу с протекающим внутри теплоносителем, а в кухонных плитах – плоскую катушку, максимально приближенную к варочной панели, как изображено далее на фото.

Вторая часть индукционного нагревателя — схема, повышающая частоту тока. Дело в том, что напряжение с промышленной частотой 50 Гц малопригодно для работы подобных устройств. Если присоединить индуктор к сети напрямую, то он начнет сильно гудеть и слабо прогревать сердечник, причем вместе с обмотками. Чтобы эффективно преобразовывать электричество в теплоту и полностью передавать ее металлу, частоту нужно повысить минимум до 10 кГц, чем и занимается электросхема.

В чем заключаются реальные преимущества индукционных котлов перед ТЭНовыми и электродными:

1. Деталь, нагревающая воду, — это простой кусок трубы, не участвующий в электрохимических процессах (как в электродных теплогенераторах). Поэтому срок службы индуктора ограничивается только работоспособностью катушки и может достигать 10—20 лет.
2. По той же причине элемент одинаково хорошо «дружит» со всеми видами теплоносителей – водой, антифризом и даже машинным маслом, разницы нет.
3. Внутренности индуктора не покрываются накипью в процессе эксплуатации.

Примечание. С индукционными котлами связано множество мифов. Например, продавцы утверждают, что они экономичнее других электрических обогревателей на 10—20%, хотя в действительности КПД всех электрокотлов равен 98%. Список преимуществ ограничивается тремя вышеперечисленными пунктами, остальное – реклама.

Варианты самодельных устройств

На просторах интернета размещено достаточное количество разнообразных конструкций, создаваемых для различных целей. Взять индукционный малогабаритный нагреватель, сделанный из компьютерного блока питания 250—500 Вт. Модель, показанная на фото, пригодится мастеру в гараже или автосервисе для плавки стержней из алюминия, меди и латуни.

Но для отопления помещений конструкция не подойдет по причине малой мощности. В интернете есть два реальных варианта, чьи испытания и работа засняты на видео:

• водонагреватель из полипропиленовой трубы с питанием от сварочного инвертора либо индукционной кухонной панели;
• стальной котел с нагревом от той же варочной панели.

Справка. Существуют и другие, полностью самодельные конструкции, где преобразователи частоты умельцы собирают с нуля. Но для этого нужны знания и навыки в области радиотехники, поэтому рассматривать их мы не будем, а просто приведем пример такой схемы.

Теперь давайте подробнее разберем, как делаются индукционные нагреватели своими руками, а главное, — как они потом функционируют.

Изготавливаем нагревательный элемент из трубы

Если вы плотно занимались поиском информации по данной теме, то наверняка столкнулись с этой конструкцией, поскольку мастер выложил ее сборку на популярном видеоресурсе YouTube. После чего многие сайты разместили текстовые версии изготовления этого индуктора в виде пошаговых инструкций. Вкратце нагреватель делается так:

1. Внутрь трубы из полипропилена диаметром 40 мм и длиной 50 см наталкиваются металлические ершики для мытья посуды (можно рубленую проволоку — катанку). Они должны притягиваться магнитом.
2. К трубе припаиваются отводы с резьбами для подключения к отопительной сети.
3. Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4—5 стержней из текстолита. На них наматывается провод сечением 1.7—2 мм² со стеклоизоляцией, применяющийся в сварочных трансформаторах.
4. Варочная панель разбирается и «родной» индуктор плоской формы демонтируется. Вместо него подключается самодельный нагреватель из трубы.

Важный нюанс. Длину и сечение провода для намотки катушки следует определять по штатному индуктору печки, чтобы она соответствовала мощности полевых транзисторов в электросхеме. Если взять больше провода, то упадет мощность нагрева, меньше – перегреются и выйдут из строя транзисторы. Как это выглядит визуально, смотрите на видео:

Как нетрудно догадаться, роль нагревательного элемента здесь играют металлические ершики, находящиеся в переменном магнитном поле катушки. Если запустить варочную панель на максимум, одновременно пропуская через импровизированный котел проточную воду, то ее удастся нагреть на 15—20 °С, что и показали испытания агрегата.

Поскольку мощность большинства индукционных плит лежит в пределах 2—2.5 кВт, то с помощью теплогенератора можно обогреть помещения общей площадью не более 25 м². Есть способ увеличить нагрев, подключив индуктор к сварочному аппарату, но здесь есть свои сложности:

1. Инвертор выдает постоянный ток, а нужен переменный. Для подсоединения индукционного нагревателя аппарат придется разобрать и найти на схеме точки, где напряжение еще не выпрямлено.
2. Нужно взять провод большего сечения и подобрать число витков путем расчета. Как вариант, медную проволоку Ø1.5 мм в эмалевой изоляции.
3. Понадобится организовать охлаждение элемента.

Проверку работоспособности индуктивного водонагревателя автор демонстрирует в своем видео, представленном ниже. Испытания показали, что агрегат требует доработки, но конечный результат, к сожалению, неизвестен. Похоже, что умелец оставил проект незавершенным.

Как собрать индукционный котел

В этом случае дешевую китайскую плиту разбирать не нужно. Суть в том, чтобы сварить по ее размерам котловой бак, руководствуясь пошаговой инструкцией:

1. Возьмите стальную профильную трубу 20 х 40 мм с толщиной стенки 2 мм и нарежьте из нее заготовок по ширине панели.
2. Сварите трубки между собой по длине, стыкуя меньшими сторонами.
3. Сверху и снизу к торцам герметично приварите железные крышки. Сделайте в них отверстия и поставьте патрубки с резьбами.
4. К одной из сторон прикрепите сваркой 2 уголка, чтобы они образовали полку для индукционной печки.
5. Покрасьте агрегат термостойкой эмалью из баллончика. Подробнее процесс сборки показан в видеоролике.

Окончательная сборка и запуск заключается в монтаже котла на стену и его врезке в систему отопления. Варочная панель вставляется в гнездо из уголков на задней стенке бака и подключается к электросети. Остается заполнить систему теплоносителем, стравить воздух и включить нагрев индуктора.

Здесь вас подстерегает та же проблема, что встречалась с предыдущей моделью. Несомненно, индукционный нагрев будет работать, но его мощности 2.5 кВт хватит для обогрева парочки небольших комнат при морозе на улице. Осенью и весной, когда температура не опустилась ниже нуля, самодельный котел сможет отопить площадь 35—40 м². Как его правильно подключить к системе, смотрите в очередном видеосюжете:

Выводы и рекомендации

Мы намеренно представили варианты индукционных водонагревателей несложной конструкции, чтобы каждый желающий мог сделать подобный агрегат своими силами. Но остался вопрос, нужно ли заниматься этим делом и тратить собственное время. На этот счет есть ряд объективных соображений:

1. Пользователи, не разбирающиеся в электрике и радиотехнике, вряд ли смогут добиться увеличения мощности нагрева свыше 2.5 кВт. Для этого придется собрать схему преобразователя частоты.
2. КПД индуктора ничуть не выше, чем у других электрических котлов. Но собрать нагреватель с ТЭНами гораздо проще.
3. Если у вас не завалялась дома индукционная панель, то потребуется ее купить примерно за 80 у. е. Столько стоят дешевые китайские изделия в интернет-магазинах. За те же деньги продаются готовые электродные котлы мощностью до 10 кВт.
4. Электроплиты оснащаются автоматикой безопасности, отключающих бытовой прибор спустя 1 или 2 часа работы. Это доставляет неудобство при эксплуатации.
5. Если в силу разных причин теплоноситель вытечет из самодельного теплогенератора, то нагрев не прекратится. Это чревато пожаром.

Конечно, вы можете обойтись без дорогих покупок, досконально разобраться в конструкции и смастерить индукционный нагреватель с нуля. Но выполнить все бесплатно не получится, ведь потребуется приобрести комплектующие для схемы. Заметьте, что бонусы от подобного отопительного агрегата невелики, так что всерьез браться за его изготовление с целью обогрева частного дома нецелесообразно.

Простой индукционный нагреватель 12 В

Изготовление простой индукционный нагреватель 12 В

Смотрите видео сборки и испытаний:

Индукционный нагреватель металла своими руками: схема

Нагреватель индукционного типа является незаменимым приспособлением для домашних мастеров, которое позволяет нагревать, закалять и плавить металл. Устройство не требует угля, газа, сооружения специальной печи: нужно лишь подключение к электрической сети. На том, как собрать индукционный нагреватель металла своими руками по схеме и пошаговой инструкции, разберемся в подробностях.

Принцип работы

Индукционный нагрев осуществляется при помощи следующих составляющих:

• индуктора;
• генератора;
• нагреваемого предмета.

В качестве индуктора используется катушка, которую изготавливают из толстой медной проволоки. Посредством этой детали создается магнитное поле. При помощи генератора переменного тока вырабатывается ВЧ поток от обычной электросети 220 В и 50 Гц. Нагревательным элементом может быть любой металлический предмет, который способен поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля.

Особенность магнитного поля заключается в том, что оно способно менять направление электромагнитных волн на ВЧ. При помещении внутрь поля металлического предмета, происходит нагрев металла без контакта с катушкой, благодаря вихревым токам.

Таким образом удается добиться минимальных потерь при переходе одного вида энергии в другую и при этом получить высокий КПД. Благодаря индукционному способу можно получить довольно быстрый нагрев поверхностных слоев. Например, для нагрева металлической заготовки диаметром около 40 мм и длиной 150 мм понадобится порядка 25 с.

Индукционные нагреватели чаще всего работают на частоте 10 кГц. Именно так удается получить максимальный КПД. Частоту можно регулировать, что зависит от таких показателей:

• температура нагреваемого предмета;
• требуемая производительность нагрева;
• поперечное сечение предмета.

Читайте также: Катушка Тесла своими руками в домашних условиях

Плюсы и минусы

Преимуществ у индукционного нагревателя немало:

• простота изготовления;
• высокий КПД;
• экологичность;
• возможность работы в различных средах;
• невысокие затраты на электричество;
• длительная эксплуатация;
• надежность.

Что касается недостатков, то таковых практически не существует.

Индукционный нагрев применяется в быттехнике (отопительные котлы, кухонные плиты). Подобное оборудование выделяется простой эксплуатацией, надежностью, высокой эффективностью.

Как сделать индукционный нагреватель

Существуют разные варианты индукционных нагревателей металла, которые можно сделать своими руками по схеме и пошаговой инструкции. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Двухтактная схема

Устройство выполнено из задающего генератора ВЧ на мощных полевых транзисторах. Рабочее напряжение определяется мощностью самих транзисторов. Если последние используются IRFP250, то напряжение должно быть в пределах 12-30 В.

Поскольку во время работы транзисторы будут выделять большое количество тепла, их следует разместить на радиаторе большой площади и применить вентилятор для обдува либо вовсе воду для охлаждения. В холостом режиме самодельный нагреватель потребляет около 10 А, а во время нагрева – минимум 15 А, что говорит о необходимости использования мощного БП не менее чем на 20 А.

Для представленной схемы можно изготовить печатную плату.

Монтаж производим следующим образом:

1. Наматываем дроссели проводом, покрытым лаковой изоляцией. Кольца можно использовать от компьютерного БП.
2. Емкости с1-с16 используем металлопленочные, номиналом 0,33 мкФ на 630 В. Их соединяем параллельно рядами. Всего должно получиться 16 шт. Конденсаторы, рассчитанные на меньшее напряжение, лучше не использовать – будут греться.
3. Монтируем конденсаторы и дроссели на плату. Последние фиксируем при помощи силиконового герметика.
4. Катушку изготавливаем из медной трубки диаметром 6 мм. Наматываем ее на заготовке диаметром 40 мм, например, на отрезке трубы. Количество витков катушки – 5. Расстояние между крайними витками – 40 мм. Концы катушки загибаем и фиксируем к радиаторам при помощи клемных колодок.
5. Поскольку в процессе работы катушка будет сильно нагреваться, изготавливаем систему охлаждения. Для этого на концы медной трубки надеваем силиконовые трубки и подключаем их к автомобильному насосу омывателя ветрового стекла.
6. Для охлаждения теплоотводов монтируем компьютерный вентилятор. Если напряжение нагревателя будет подниматься до 60 В, потребуется более мощный вентилятор и радиаторы.
7. Для усиления дорожек на плате напаиваем медную проволоку.
8. Подаем питание от автомобильного АКБ и проверяем работоспособность устройства.

Усиленный вариант

Нагреватель выполнен по схеме обычного ВЧ мультивибратора.

Необходимые детали подбираются согласно схеме. Сборка состоит из таких шагов:

1. Изготавливаем катушку из 5 мм меди и подготавливаем плату из текстолита.
2. Монтируем катушку и транзисторы на плату.
3. Изготавливаем дроссели.
4. Припаиваем остальные радиокомпоненты по схеме.
5. Проверяем работоспособность устройства, подавая напряжение от блока питания.

При правильной сборке изделие должно сразу функционировать. В противном случае следует проверить правильность соединений по схеме. Если нет желания самостоятельно собирать, можно приобрести готовый генератор, который справится с нагревом мелких деталей.

Читайте также: Качер Бровина своими руками

С питанием от сети

Для запитки нагревателя от электросети можно собрать схему на IR2153. Для настройки резонанса используется переменный резистор 100 кОм. Для управления частотами требуется дополнительное питание 12-15 В. Дроссель, через который питание подается от сети 220 В, состоит из 20 витков провода 1,5 мм, намотанного на ферритовом сердечнике 8х10 мм. Катушка для нагрева металлических изделий выполняется из толстой проволоки и имеет 10-30 витков, намотанных на оправке 3-10 см. Емкости используются 6х330 нФ на 250 В.

Простая схема

Одним из наиболее простых индукционных нагревателей является устройство, представленное на схеме:

Применяемые транзисторы имеют следующую распиновку:

Сборка выполняется в такой последовательности:

1. Транзисторы закрепляем на большой теплоотвод. При использовании одного радиатора, транзисторы следует фиксировать через резиновые прокладки и пластиковые шайбы, чтобы избежать замыкания между элементами.
2. Дроссели наматываем на кольцах из порошкового железа. Их можно взять от компьютерного блока питания. Провод используем 1,2 мм, количество витков – 7-15.
3. Конденсаторы собираем в виде батареи с общей емкостью 4,7 мкФ. Все элементы между собой соединяем параллельно.
4. Катушку наматываем проводом 2 мм в количестве 8 витков.
5. Собираем нагреватель по схеме навесным монтажом либо на плате.

Закончив сборку, устройство при подаче напряжения начинает сразу же работать. В качестве источника питания можно задействовать АКБ на 12 В и 7,2 А. Ток на холостом ходу составляет 6-8 А. Если в контур поместить металлический предмет, потребляемый ток увеличится до 12 А.

Нагреватель на 3кВт

Для того чтобы индукционный нагреватель мог плавить разный металл (алюминий, медь, сталь), потребуется мощное устройство. Его можно собрать также своими руками по аналогии с приведенными схемами.

Компоненты

Основными составляющими мощного нагревателя являются инвертор, драйвер, трансформатор и RLC-контур. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный. Для мощного устройства его работа должна быть стабильной. Также используется защита МОП-транзистора от перепадов напряжения. При скачках возникают шумы, переключающие изделие на ВЧ, что приводит к перегреву транзистора и его выходу из строя.

В нижней части печатной платы расположены линии с большими токами. Для этого используется несколько слоев меди, что позволяет пропускать токи больших величин, а именно — более 50 А. В конструкции задействуются алюминиевые радиаторы с водяным охлаждением для рассеивания тепла от транзисторов.

Схема инвертора:

Драйвер имеет следующее схематическое решение, которое позволяет самостоятельно останавливаться на частоте резонанса.

Блок конденсаторов имеет номинал 4,4 мкФ и способен выдерживать 300 А. Катушка используется с индуктивностью порядка 1 мкГн. Для крепления конденсаторов следует использовать медную шину, в которой нужно проделать отверстия и паяльником припаять к ним емкости. Затем с каждой стороны конденсаторов необходимо закрепить медные трубки для водяного охлаждения.

Для изготовления трансформатора на кольцах следует выполнить намотку из провода 0,54 мм, состоящего из 64 нитей. Это позволит выдерживать нагрузку в 50 А.

Для рабочей катушки используется трубка 9 мм от холодильника. Катушка состоит из 4-6 витков, намотанных на оправке около 50 мм.

Готовая конструкция имеет вид, как на фото.

С работой устройства на 12 киловатт можно ознакомиться по видео. Основное отличие со схемой на 3 кВт заключается в использовании управляемого микропроцессорного драйвера, более мощных транзисторах и больших радиаторах. Питание нагревателя на 12 кВт осуществляется от сети 220 В.

Из сварочного инвертора

Нагреватель можно выполнить из инвертора для сварки. Однако просто подключить катушку к клеммам устройства нельзя – он попросту выйдет из строя. Чтобы задействовать инвертор в качестве индукционного нагревателя, потребуется сложная переделка, которую невозможно выполнить без знаний в области радиоэлектроники.

Вкратце переоборудование сводится к следующему: первичную обмотку катушки подсоединяют после преобразователя ВЧ инвертора вместо встроенной катушки сварочного прибора. Также нужно будет убрать диодный мост и произвести монтаж конденсаторного блока.

Читайте также: Катушка для удлинителя своими руками

Меры безопасности

При работе с нагревателем индукционного типа нужно учитывать следующие моменты:

• эксплуатация должна быть крайне аккуратной, поскольку повышается вероятность получения ожогов как от нагреваемых предметов, так и от элементов устройства;
• создаваемое установкой электромагнитное поле может воздействовать на предметы, расположенные поблизости. Поэтому перед работой рекомендуется убрать такие устройства, как мобильники, цифровые камеры и т.п., а также надеть одежду без металлических элементов.

Ознакомившись с разными вариантами схем и пошаговыми инструкциями по изготовлению индукционного нагревателя металла своими руками, собрать подобное устройство сможет практически каждый желающий. Единственное, что потребуется, так это минимальные умения в обращении с паяльником, а также опыт чтения схем. Правильный подбор элементов и безошибочная сборка устройства позволят получить своеобразную печь для нагрева, закалки и плавки металлических предметов при конструировании или ремонте чего-либо.

Схема самодельного индукционного нагревателя | 2 Схемы

Вот проект индукционного нагревателя металлов простейшей конструкции, он собран по схеме мультивибратора и часто выступает как первый нагреватель, который делают радиолюбители.

Принцип действия ТВЧ установки

Катушка создает высокочастотное магнитное поле, и в металлическом предмете в середине катушки возникают вихревые токи, которые будут его разогревать. Даже маленькие катушки раскачивают ток около 100 A, поэтому параллельно с катушкой, подключена резонансная емкость, которая компенсирует ее индукционный характер. Схема катушка-конденсатор должна работать на их резонансной частоте.

Схема принципиальная электрическая

Вот оригинальная схема генератора индукционного нагревателя, а ниже неё чуть изменённый вариант, по которому и была собрана конструкция мини ТВЧ установки. Ничего дефицитного тут нет — купить придётся только полевые транзисторы, использовать можно BUZ11, IRFP240, IRFP250 или IRFP460. Конденсаторы специальные высоковольтные, а питание будет от автомобильного аккумулятора 70 А/ч — он будет очень хорошо держать ток.

Проект на удивление оказался успешным — всё заработало, хоть и собрано было «на коленке» за час. Особенно порадовало что не требует сеть 220 В — авто аккумуляторы позволяют питать её хоть в полевых условиях (кстати, может из неё походную микроволновку сделать?). Можно поэкспериментировать в направлении чтобы снизить напряжение питания до 4-8 В как от литиевых АКБ (для миниатюризации) с сохранением хорошей эффективности нагрева. Массивные металлические предметы конечно плавить не получится, но для мелких работ пойдёт.

Ток потребления от источника питания 11 А, но после прогрева падает до примерно 7 A, потому что сопротивление металла при нагреве заметно увеличивается. И не забудьте сюда использовать толстые провода, способные выдержать более 10 А тока, иначе провода при работе станут горячие.

Второй вариант схемы — с питанием от сети

Чтоб удобнее настраивать резонанс можно собрать более совершенную схему с драйвером IR2153. Рабочая частота настраивается регулятором 100к в резонанс. Частотами можно управлять в диапазоне примерно 20 — 200 кГц. Схема управления нуждается в вспомогательном напряжении 12-15 В от сетевого адаптера, а силовая часть через диодный мост может быть подключена напрямую к сети 220 В. Дроссель имеет около 20 витков 1,5 мм на ферритовом сердечнике 8×10 мм.

Рабочая катушка ТВЧ должна быть из толстой проволоки или лучше медной трубки, и имеет около 10-30 витков на оправке 3-10 см. Конденсаторы 6 х 330n 250V. И то, и другое через некоторое время сильно нагревается. Резонансная частота около 30 кГц. Эта самодельная установка индукционного нагрева собрана в пластиковом корпусе и работает уже более года.

Индукционный нагреватель металла на 12 киловатт – схема инвертора и компоненты

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.

Индукционный нагреватель 500 Ватт своими руками

Схема индукционного нагревателя на 500 Ватт, который можно сделать своими руками! В интернете множество подобных схем, но интерес к ним пропадает, так как в основном они или не работают или работают но не так как хотелось бы. Данная схема индукционного нагревателя полностью рабочая, проверенная, а главное, не сложная, думаю вы оцените!

Схема индукционного нагревателя:

Компоненты и катушка:

Рабочая катушка содержит 5 витков, для намотки была использована медная трубка диаметром около 1 см, но можно и меньше. Такой диаметр был выбран не случайно, через трубку подаётся вода для охлаждения катушки и транзисторов.

Транзисторы ставил IRFP150 так как IRFP250 под рукой не оказалось. Конденсаторы плёночные 0,27 мкФ 160 вольт, но можно поставить 0,33 мкФ и выше, если первые найти не получится. Обратите внимание, что схему можно питать напряжением до 60 вольт, но в этом случае, рекомендуется ставить конденсаторы на напряжение 250 вольт. Если схема будет питаться напряжением до 30 вольт, то на 150 вполне хватит!

[ads1]

Стабилитроны можно ставить любые на 12-15 вольт от 1 Ватт, например 1N5349 и им подобные. Диоды можно использовать UF4007 и ему подобные. Резисторы 470 Ом от 2-х Ватт.

Немного фотографий:

За место радиаторов, были использованы медные пластины, которые припаиваются прямо к трубке, так как в данной конструкции используется водное охлаждение. На мой взгляд это самое эффективное охлаждение, потому что транзисторы греются хорошо и ни какие вентиляторы и супер радиаторы не спасут их от перегрева!

Охлаждающие пластины на плате расположены таким образом, что бы трубка катушки проходила через них. Пластины и трубку нужно припаять между собой, для этого я использовал газовую горелку и большой паяльник для пайки автомобильных радиаторов.

Конденсаторы расположены на двух стороннем текстолите, плата припаивается так же к трубке катушки на прямую, для лучшего охлаждения.

Дроссели намотаны на ферритовых кольцах, лично я достал их из компьютерного блока питания, провод использовался медных в изоляции.

Индукционный нагреватель получился достаточно мощным, латунь и алюминий плавит очень легко, железные детали тоже плавит, но немного медленнее. Так как я использовал транзисторы IRFP150 то по параметрам, схему можно питать напряжением до 30 вольт, поэтому мощность ограничивается только этим фактором. Так что всё таки советую использовать IRFP250.

На этом всё! Ниже оставлю видео работы индукционного нагревателя и список деталей, которые можно купить на AliExpress по очень низкой цене!

Купить детали на Алиэкспресс:

Купить Индукционный нагреватель:

Видео:

Индукционный нагрев III. с IGBT

Принцип индукционного нагрева прост. Катушка генерирует высокочастотное магнитное поле, а металлический предмет в середине катушка индуцирует вихревые токи, которые нагревают ее. Параллельно катушке подключается резонансная емкость для компенсации ее индуктивный характер. Резонансный контур (катушка-конденсатор) должен работать на его резонансной частоте.Ток возбуждения намного меньше чем ток, протекающий через катушку. Схема работает как «двойной полумост» с четырьмя IGBT STGW30NC60W, управляемыми с помощью схема IR2153. Двойной полумост способен выдавать ту же мощность, что и полный мост, но драйвер затвора проще. Большой двойной диод STTh300L06TV1 (2x 120A) работает как антипараллельные диоды. Будет достаточно диодов гораздо меньшего размера (30А). Если вы используете IGBT со встроенным диоды (например, STGW30NC60WD), вам не придется их использовать.Рабочая частота настраивается в резонанс с помощью потенциометра. Резонанс обозначается значком максимальная яркость светодиода. Конечно, вы можете создать более сложный драйвер. Лучше всего использовать автоматическую настройку, что, конечно, есть в профессиональных обогревателях, но схема потеряет привлекательную простоту. Частоту можно регулировать в диапазоне примерно От 110 до 210 кГц. Схема управления требует дополнительного напряжения 14-15В от небольшого адаптера (может быть как коммутируемым, так и обычным).Выход подключен в рабочий контур через согласование дросселя L1 и разделительного трансформатора. Оба они находятся в воздушном исполнении. Дроссель имеет 4 витка на диаметре 23 см, разделительный трансформатор состоит из 12 витков двухжильного кабеля диаметром 14 см (см. фото ниже). Выходная мощность сейчас около 1600 Вт и все еще есть. есть возможности для улучшения.
Рабочая катушка изготовлена ​​из проволоки диаметром 3,3 мм. Лучше будет медная труба, которая может быть подключена к водяному охлаждению.Катушка имеет 6 витков диаметром 24 мм и высотой 23 мм. Катушка после продолжительной работы нагревается. Резонансный конденсатор выполнен из 23 шт. Малогабаритных конденсаторов общей емкостью 2u3. В конструкции можно использовать конденсаторы 100 нФ (полипропилен ~ 275В МКП и класс X2). Они не предназначены для таких целей, но могут быть использованы. Резонансная частота 160 кГц. Рекомендуется использовать фильтр EMI. Вариак можно заменить на мягкий пуск. Рекомендую использовать ограничитель тока, подключенный последовательно к сети (например, нагреватели, галогенные лампы, около 1 кВт) при первом включении.

Предупреждение! Цепь индукционного нагрева электрически подключена к сети и находится под опасным для жизни напряжением! Используйте потенциометр с пластмассовым стержнем. Высокочастотное электромагнитное поле может нанести вред электронным устройствам и носителям информации. Схема вызывает значительные электромагнитные помехи. Это может вызвать поражение электрическим током, ожоги или возгорание. Все делаете на свой страх и риск. Я не несу ответственности за любой причиненный вам вред.

Резонансный контур индукционного нагрева

рабочий индукционный нагреватель

двойполомость 🙂

Двойной полумост

Двойной полумост и электролитический конденсатор

Elyte 2200u / 500V RIFA

Зеленый L1 и белый изолирующий трансформатор

деталь высокочастотного изоляционного трансформатора

Видео — Плавка стального шнека

Видео — Плавка стального шнека 2

Видео — обогрев разных предметов

дом

, работа и применение

Принцип индукционного нагрева используется в производственных процессах с 1920-х годов.Как уже было сказано, необходимость — мать изобретений, во время Второй мировой войны потребность в быстром процессе упрочнения деталей металлического двигателя привела к быстрому развитию технологии индукционного нагрева. Сегодня мы видим применение этой технологии в наших повседневных потребностях. В последнее время потребность в улучшенном контроле качества и безопасных производственных технологиях снова привлекла внимание к этой технологии. С помощью современных передовых технологий внедряются новые и надежные методы реализации индукционного нагрева.

Что такое индукционный нагрев?

Принцип работы процесса индукционного нагрева представляет собой комбинированный рецепт электромагнитной индукции и джоулева нагрева. Индукционный нагрев — это бесконтактный процесс нагрева электропроводящего металла путем создания в нем вихревых токов с использованием принципа электромагнитной индукции. Поскольку генерируемый вихревой ток течет против удельного сопротивления металла, по принципу джоулева нагрева в металле генерируется тепло.

Как работает индукционный нагрев?

Знание закона Фарадея очень полезно для понимания работы индукционного нагрева. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение электрического поля в проводнике приводит к возникновению переменного магнитного поля вокруг него, сила которого зависит от величины приложенного электрического поля. Этот принцип работает и наоборот, когда в проводнике изменяется магнитное поле.

Итак, вышеуказанный принцип используется в процессе индукционного нагрева.Здесь твердотельный источник питания с высокочастотной частотой подается на катушку индуктивности, а нагреваемый материал помещается внутри катушки. Когда через катушку пропускают переменный ток, вокруг нее создается переменное магнитное поле в соответствии с законом Фарадея. Когда материал, помещенный внутри индуктора, попадает в диапазон этого переменного магнитного поля, в материале генерируется вихревой ток.

Теперь соблюдается принцип джоулева нагрева. В соответствии с этим при прохождении тока через материал в нем выделяется тепло.Таким образом, когда в материале генерируется ток из-за индуцированного магнитного поля, протекающий ток выделяет тепло изнутри материала. Это объясняет процесс бесконтактного индукционного нагрева.

Схема индукционного нагрева

Установка, используемая для процесса индукционного нагрева, состоит из высокочастотного источника питания, обеспечивающего переменный ток в цепи. Медная катушка используется в качестве индуктора, и к ней подается ток. Нагреваемый материал помещается внутрь медного змеевика.

Изменяя силу подаваемого тока, мы можем контролировать температуру нагрева. Поскольку вихревой ток, возникающий внутри материала, течет противоположно удельному электрическому сопротивлению материала, в этом процессе наблюдается точный и локализованный нагрев.

Помимо вихревых токов, в магнитных частях также выделяется тепло из-за гистерезиса. Электрическое сопротивление, создаваемое магнитным материалом по отношению к изменяющемуся магнитному полю внутри индуктора, вызывает внутреннее трение.Это внутреннее трение создает тепло.

Поскольку процесс индукционного нагрева представляет собой процесс бесконтактного нагрева, нагреваемый материал может находиться вдали от источника питания или погружен в жидкость, или в любую газообразную среду, или в вакууме. Для этого типа нагрева не требуются дымовые газы.

Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании системы индукционного нагрева

Есть несколько факторов, которые следует учитывать при проектировании системы индукционного нагрева для любого типа применения.

• Обычно индукционный нагрев используется для металлов и токопроводящих материалов. Непроводящий материал можно нагревать напрямую.
• При нанесении на магнитные материалы тепло генерируется как вихревыми токами, так и эффектом гистерезиса магнитных материалов.
• Маленькие и тонкие материалы нагреваются быстрее по сравнению с большими и толстыми материалами.
• Чем выше частота переменного тока, тем меньше глубина проплавления.
• Материалы с более высоким сопротивлением быстро нагреваются.
• Индуктор, в который помещается нагревательный материал, должен позволять легко вставлять и удалять материал.
• При расчете мощности источника питания необходимо учитывать удельную теплоемкость нагреваемого материала, массу материала и требуемое превышение температуры.
• Потери тепла из-за теплопроводности, конвекции и излучения также следует принимать во внимание при выборе мощности источника питания.

Формула для индукционного нагрева

Глубина, на которую вихревой ток проникает в материал, определяется частотой индуктивного тока.Для токоведущих слоев эффективная глубина может быть рассчитана как

D = 5000 √ρ / мкФ

Здесь d означает глубину (см), относительная магнитная проницаемость материала обозначена как µ, ρ — удельное сопротивление материала в Ом-см, f означает частоту переменного поля в Гц.

Катушка, используемая в качестве индуктора, к которой подается питание, бывает различных форм.Индуцированный ток в материале пропорционален количеству витков в катушке. Таким образом, для эффективности и действенности индукционного нагрева важна конструкция катушки.

Обычно индукционные катушки представляют собой медные проводники с водяным охлаждением. В зависимости от наших приложений используются катушки различной формы. Чаще всего используется многооборотная спиральная катушка. Для этой катушки ширина диаграммы нагрева определяется количеством витков в катушке. Однооборотные катушки полезны в тех случаях, когда требуется нагрев узкой полосы заготовки или кончика материала.

Многопозиционный спиральный змеевик используется для нагрева более чем одной заготовки. Блинный змеевик используется, когда требуется нагреть только одну сторону материала. Внутренний змеевик используется для нагрева внутренних отверстий.

Применение индукционного нагрева

• Целенаправленный нагрев для поверхностного нагрева, плавления, пайки возможен с помощью процесса индукционного нагрева.
• Кроме металлов, индукционным нагревом возможен нагрев жидких проводов и газопроводов.
• Для нагрева кремния в полупроводниковой промышленности используется принцип индукционного нагрева.
• Этот процесс используется в индукционных печах для нагрева металла до температуры плавления.
• Поскольку это бесконтактный процесс нагрева, вакуумные печи используют этот процесс для производства специальной стали и сплавов, которые могут окисляться при нагревании в присутствии кислорода.
• Процесс индукционного нагрева используется для сварки металлов, а иногда и пластмасс, когда они легированы ферромагнитной керамикой.
• Индукционные плиты, используемые на кухне, работают по принципу индукционного нагрева.
• Для пайки твердого сплава на валу используется процесс индукционного нагрева.
• Для герметизации крышек бутылок и фармацевтических препаратов с защитой от несанкционированного доступа используется процесс индукционного нагрева.
• Машина для моделирования впрыска пластмасс использует индукционный нагрев для повышения энергоэффективности впрыска.

Для обрабатывающей промышленности индукционный нагрев обеспечивает мощное сочетание стабильности, скорости и контроля.Это аккуратный, быстрый и экологически чистый процесс нагрева. Потери тепла, наблюдаемые при индукционном нагреве, могут быть решены с помощью закона Ленца. Этот закон показал способ продуктивного использования тепловых потерь, возникающих в процессе индукционного нагрева. Какое из применений индукционного нагрева вас поразило?

эффективных конструкций индукционного нагрева — Технические статьи

Сковорода, разрезанная пополам, стоит на варочной поверхности с яйцом, аккуратно разбитым в ее центре. Половина на сковороде имеет идеально приготовленную, блестящую белизну, а оставшаяся половина — прозрачная и сырая.Это мощный имидж, который со всей очевидностью демонстрирует, насколько эффективнее индукционные плиты по сравнению с альтернативными технологиями приготовления пищи. Сообщение: индукционный нагрев направляет энергию туда, где она необходима.

Полупроводниковая промышленность отреагировала на потребность в индукционных нагревательных приборах путем непрерывной настройки и совершенствования технологии переключения, необходимой для ее оптимальной реализации. Таким образом, индукционная технология обычно используется в рисоварках, вспенивателях молока и плитах.

Использование индукционного нагрева в системах отопления

Принципы обычного трансформатора составляют основу приложений индукционного нагрева. Однако, в то время как трансформатор индуцирует ток во вторичной катушке от первичной катушки, индукционный нагреватель использует первичную катушку для индукции тока в самой посуде для приготовления пищи. Это гарантирует, что результирующий эффект нагрева будет сконцентрирован именно там, где это необходимо. Именно вихревые токи индуцируются в материале посуды для приготовления пищи, что приводит к тепловому эффекту, известному как джоулев нагрев.Высокое сопротивление обеспечивают сосуды, изготовленные из магнитных материалов, таких как нержавеющая сталь и железо, в то время как немагнитные материалы, такие как алюминий и медь, обеспечивают меньшее сопротивление.

Из-за используемых высоких частот ток в первичной катушке протекает в основном по поверхности проводника, что называется скин-эффектом. В змеевиках индукционного нагрева используется медная проволока особого типа, известная как литц-проволока, которая состоит из множества тонких отдельных жил. Это приводит к увеличению площади поверхности катушки, тем самым уменьшая сопротивление переменному току.

Выбор топологии и их функции

Существует несколько подходов к выбору топологии, но из-за ценового давления на многих рынках, на которые ориентированы эти приложения, наиболее распространенным выбором является схема одностороннего параллельного резонанса (SEPR) (рис. 1). Эта топология программного переключения использует резонансную сеть резервуаров, состоящую из конденсатора Cr и литц-катушки Lr. БТИЗ, работающий в условиях переключения при нулевом напряжении (ZVS), вместе с параллельным диодом завершают конструкцию.Вместо того, чтобы реализовывать дискретный подход, диод обычно интегрируется в IGBT, причем характеристики диода оптимизируются в соответствии с потребностями схемы этого типа. Частоты переключения 20–30 кГц гарантируют, что любой шум выходит за пределы слышимого диапазона, что делает эту схему подходящей для магнитной посуды. Более высокие частоты также могут использоваться как часть функции плавного пуска.

Работа цепи резонанса напряжения разбита на четыре периода времени (рисунок 3) и применима для случая, когда процесс запуска был завершен (т.е. Cr полностью заряжен):

1. T1 — Цикл начинается с включения Q1, позволяя току течь от Cm через Lr и Q1 и вызывая линейное увеличение протекающего тока до тех пор, пока он не достигнет желаемого уровня. В это время напряжение на Cr ограничивается напряжением на Cm.

2. T2 — Следующий Q1 отключается, в результате чего Lr и Cr входят в резонанс. Достигнутое пиковое резонансное напряжение увеличивается пропорционально времени включения T1.

3. T3 — Резонансный ток меняет направление, в результате чего напряжение над Cr падает.

4. T4 — Теперь меняется полярность напряжения на Cr. Когда оно превышает напряжение на Cm, ток начинает течь через диод, возвращая полярность и напряжение Cr к значению Cm.

Номинал IGBT будет зависеть от пика напряжения, который видит Q1, который для источников питания 100 В переменного тока потребует номинального значения VCES от 900 до 1200 В или от 1350 до 1800 В для источников питания 220 В переменного тока.

По мере увеличения требований к мощности обычно используется подход полумостового токового резонанса с использованием двух IGBT со встроенными диодами (рисунок 3).Такие конструкции могут также поддерживать использование «полностью из металла», где частота переключения от 80 до 100 кГц может даже поддерживать использование немагнитных посуды для приготовления пищи. Резонансный контур реализован в виде последовательной конструкции LC или LCR.

Работа этой схемы также может быть описана в четыре этапа (рисунок 4) после завершения процесса запуска следующим образом:

1. T1 — Верхний переключатель Q1 включен, в результате чего ток, протекающий от конденсатора Cm, течет в цепь резонансного тока Cr-Lr.

2. T2 — Переключатель Q1 выключается, оставляя Cr заряжаться из-за тока, протекающего от Lr через диод нижнего переключателя.

3. T3 — Переключатель Q2 включен, позволяя резонансному току течь от Cr через Q2 в Lr. В этот момент VCE Q2 ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, тем самым активируя ZVS.

4. T4 — Переключатель Q2 выключен, позволяя свободному току течь от Lr через Cr, диод параллельно Q1 и Cm.В этот момент VCE Q1 аналогичным образом ограничивается прямым напряжением параллельного (или интегрированного) диода, обеспечивая ZVS для следующей фазы, T1.

В результате пиковое напряжение ограничивается суммой пикового входного напряжения переменного тока, что позволяет устанавливать IGBT с VCES от 600 до 650 В для входов 220 В переменного тока.Более высокие токи не позволяют использовать эту конструкцию с входами 100 В переменного тока.

Выбор подходящих IBGT для использования в устройствах индукционного нагрева

Очевидно, что правильное понимание напряжений, генерируемых на VCES, является критическим фактором при выборе IGBT. Напряжение управления затвором, VGES, также требует проверки. Обычно он работает при 18 В, чтобы уменьшить потери мощности в IGBT. Однако колебания в электросети на многих рынках, иногда до 20%, означают, что проектировщикам необходимо убедиться, что в таблице данных указан достаточный запас для этих параметров.Тепловые параметры, такие как Rth (j-c), дают представление о требуемой концепции охлаждения, в то время как следует проводить испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС), особенно на отключение при более низких частотах испытаний.

Еще один важный аспект, который необходимо рассмотреть, — это рейтинг IC (sat), параметр, который важен во время токов короткого замыкания, протекающих для заряда Cr при начальном включении питания, пока его напряжение не будет соответствовать напряжению на Cm. Наконец, следует проверить максимально допустимый ток коллектора VCE в зоне безопасной эксплуатации с прямым смещением (FBSOA) для различных значений длительности импульса.

Punch-through (PT) IGBT — это предпочтительное устройство в таких приложениях, поскольку они поддерживают более высокие частоты переключения, чем типы без PT в прошлом. Последние достижения позволили уменьшить толщину слоя коллектора P для создания структур, известных как IGBT с ограничителем поля (FS). Это позволяет создать слой N, чтобы включить корпусный диод с обратной проводимостью (RC), ведущий к RC-IGBT. Благодаря пониженному хвостовому току они хорошо подходят для схем софт-коммутации. Последний RC-IGBT Toshiba, GT20N135SRA, представляет собой устройство нового поколения с поддержкой 20 А при 100 ° C и 1350 В.Это идеально подходит для устройств индукционного нагрева мощностью 220 В переменного тока для приборов средней мощности мощностью 2200 Вт.

По сравнению с устройствами предыдущего поколения, ток короткого замыкания IC (sat) ограничен примерно 150 А при 100 ° C. Во время фазы запуска схемы, когда Cr заряжается, это помогает снизить ток насыщения коллектора и подавить колебания напряжения (рисунок 5). Более широкий FBSOA также означает, что могут протекать более высокие токи, но это должно быть сбалансировано с учетом того, что некоторые потери преобразуются в тепло.GT20N135SRA имеет максимальное значение Rth (jc) 0,48 ° C / Вт, поэтому, если предположить, что IGBT должен рассеивать 35 Вт в реализации устройства, температура корпуса будет примерно на 6 ° C ниже, чем у устройств предыдущего поколения (GT40RR21 — 0,65 ° C / W).

Улучшенный слой N также привел к снижению прямого напряжения VF до 0.5 В по сравнению с устройствами предыдущего поколения. При заданном типичном значении 1,75 В при 25 ° C это снижает потери и повышает эффективность. Операция выключения IGBT может затруднить соответствие стандарту CISPR, требуя резистора в тракте затвора для снижения скорости переключения. Однако это приводит к увеличению потерь. В том же настольном приложении с GT20N135SRA теперь достигается запас примерно на 10 дБ на частоте 30 МГц без такого резистора, что обеспечивает лучший компромисс между излучаемыми излучениями и рассеиваемой мощностью (рис. 6).

Сводка

Хотя индукционные нагревательные приборы обеспечивают большую эффективность и лучший контроль по сравнению со многими альтернативными технологиями, ответственность за их реализацию ложится на инженера-конструктора. Полупроводниковая промышленность ответила на это коммутационными устройствами IGBT, которые на протяжении нескольких поколений продолжали улучшать характеристики, критически важные для оптимальной производительности, от рассеивания тепла и ЭМС до характеристик напряжения и тока, а также улучшенных обратнопроводящих корпусных диодов.

GT20N135SRA, последнее поколение RC-IGBT от Toshiba, упрощает вывод на рынок продуктов, которые проходят испытания на излучение, а также являются более эффективными. Будучи оптимизированными для приложений с резонансным током 220 В переменного тока, будущие продукты будут расширяться, чтобы покрыть более высокие потребности в токе для более крупных кухонных сосудов и более высоких напряжений, возникающих в приборах на 100 В переменного тока.

Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

Amazon.com: Модуль платы низковольтного индукционного нагрева Yosoo 1000W ZVS Катушка Тесла 12V-48V Подогреватель с обратным ходом DIY: Инструменты и обустройство дома

Примечание:

1. В комплект входит полный набор элементов схемы привода и латунь

2. Покупателям необходимо привезти с собой собственный блок питания и охлаждения.

3. Печатная плата с использованием двухсторонней стекловолоконной платы, в основном медные дорожки, используются для расширения всей задней поверхности резонансного контура, общей, непрерывной работы, пожалуйста, добавьте вентилятор для продувки сверху, к резонансным конденсаторам и остальные компоненты крутые.

4. Использование импульсного источника питания Обратите внимание, что из-за высокой мощности обычно используется функция медленного запуска, при которой выходное напряжение только что открытой машины медленно растет, в то время как она включается перед схемой индукционного нагрева, если напряжение повышается до 12 В, Поскольку при запуске недостаточное напряжение не может позволить себе вибрацию, в результате две трубки MOS одновременной проводимости, так что сгорели компоненты.

Таким образом, первый начнет переключение напряжения источника питания выше 12 В, а затем подключится к цепи индукционного нагрева.

5. Объем нагреваемого объекта внутри нагревательной спирали не может превышать 1/5 объема (если нагревательный цилиндр, то диаметр нагревательной спирали меньше диаметра 1/3), или это может быть связано с перегрузить или сжечь блок питания в цепи.

Хотя эта схема может выдерживать входной ток 20-30 А, но не превышать 15 А при безопасной работе, вы можете легко добавить амперметр между источником питания и платой драйвера нагрева, но всегда контролировать перегрузку по току.

Эта схема может не только делать индукционный нагрев, медная трубка в высокочастотный трансформатор, это мощный инвертор. Примечание:

Обязательно тщательно охладите его во время работы в пределах указанных пределов (поможет компьютерный вентилятор с очень высокой скоростью потока CFM).

Вы должны сначала включить источник питания, а затем подать питание на нагреватель, иначе вы его сожжете.

В комплект входит:

1 плата индукционного нагрева ZVS, 1 шт., Латунь

Индукционный нагрев и конденсаторы индукционного нагрева — Блог о пассивных компонентах

Источник: EPCI, блог Capacitors Faks

Индукционный нагрев происходит, когда электропроводящий материал помещается в изменяющееся магнитное поле.Нагрев происходит из-за потерь на вихревые токи внутри материала (в магнитных материалах, таких как железо, некоторое количество тепла также генерируется за счет гистерезисных потерь). Давайте посмотрим на потребности в конденсаторах в этой области применения.

Важным аспектом процесса является то, что тепло генерируется самим материалом без необходимости использования внешнего источника лучистого тепла. Это означает, что индукционный нагрев будет чистым и быстрым. Это также очень повторяющееся; После того, как оборудование установлено, деталь за частью можно нагревать с одинаковыми результатами.

Индукционный нагрев находит применение во многих отраслях промышленности для термической обработки, такой как отжиг, ковка, сварка, пайка, отверждение и герметизация.

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ И ПРИМЕНЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТЕПЛА

Индукционный нагрев естественным образом подходит для автоматизированных производственных линий и, поскольку магнитные поля могут проникать сквозь стекло и подобные материалы, он работает в контролируемой среде.

Некоторые отрасли промышленности, широко использующие индукционный нагрев:

• Автомобильная промышленность для обработки подшипников, тормозов, приводов, шарниров шестерен и валов.Рамы, сиденья, бамперы и рули также подвергаются термообработке.
• Автобусная и грузовая промышленность для аналогичных, хотя и более крупных, приложений и судостроительная промышленность для более крупных производств; Он также используется для ремонта и изменения формы поврежденных корпусов. Промышленные судовые двигатели для коммерческих и развлекательных целей используют процессы индукционного нагрева в производстве.
• Индустрия спорта и фитнеса для клюшек для гольфа, ворот и тренажеров.
• Производство ветряных турбин для систем управления зубчатыми передачами.
• В авиационной и космической промышленности для термообработки компонентов и производства специальных сплавов.
• Нефтяная и горнодобывающая промышленность для производства труб и инструмента.
• Железнодорожная промышленность для множества деталей локомотивов.
• Промышленное, жилое и промышленное строительство для производства строительных профилей.

Оборудование для индукционного нагрева

Проектирование и производство оборудования для индукционного нагрева само по себе является важной отраслью, а типы машин многочисленны и разнообразны.

Некоторые типы:

• большие промышленные установки для термообработки и обработки
• теплогенераторы мобильные
• сварочные аппараты твердотельные
• модульные кузнечные системы
• нестандартные конфигурации

Конденсаторы индукционного нагрева

Три основных компонента машины индукционного нагрева — это рабочая катушка, источник питания и контур резервуара. Рабочая катушка генерирует электромагнитное поле, которое выделяет тепло, источник питания преобразует линейный сигнал в переменный ток и подает его на рабочую головку, а контур резервуара генерирует рабочую частоту.

Конденсаторы, подходящие для использования в оборудовании индукционного нагрева, включают:

• пластиковая пленка с водяным охлаждением
• конденсаторы керамические

Подходящие конденсаторы разработаны для минимизации внутренних потерь, поэтому они могут работать в электрических цепях с высокими частотами, с очень высоким током и высоким рабочим напряжением. Конденсаторы жидкостного охлаждения могут достигать довольно высокой номинальной рабочей мощности в диапазоне от сотен кВА до нескольких МВА.

Внутренние потери являются причиной повышения тепла, которое необходимо отводить.Это тепло может вызвать разрушение конденсатора, если отвода тепла недостаточно. Допустимое повышение температуры конденсатора, вызванное рассеиваемой мощностью, также зависит от температуры окружающей среды, которую необходимо учитывать при проектировании. См. Ниже Рис.

Допустимое превышение температуры конденсаторов индукционного нагрева, пример, источник: es-ostrava

При применении конденсатора полезно сбалансировать энергию и выбрать соответствующее охлаждение конденсатора.

Конденсаторы для цепей резервуаров индукционного нагревателя являются важным рынком для некоторых производителей конденсаторов.

Такие производители, как Alcon Electronics, Dacpol, Celem, Illinois Capacitor, Iskra, ZEZ-SILKO, производят кондуктивные или водяные пленочные конденсаторы с пластмассовой пленкой в ​​основном для рынка индукционного нагрева, в то время как многие керамические конденсаторы с водяным охлаждением высокой мощности РЧ от таких производителей, как ES- Ostrava, High Energy Corp. и Vishay хорошо подходят для этой задачи.

Показанное изображение: Пример диапазона конденсаторов индукционного нагрева до 5 000кВА; кредит изображения: ZEZ-SILKO.

Принцип работы, конструкция и применение рабочей катушки

Люди используют цепь индукционного нагревателя для бесконтактного нагрева проводящих материалов. Это также устройство, которое использует высокочастотное магнитное поле для нагрева ферромагнитной керамики и металлов. Кроме того, индукционный нагреватель подходит для плавки и ковки стали, а также алюминия. В коммерческих целях вы также можете использовать их для пайки, пайки и термообработки.

Индукционный нагреватель особенно интересен в изготовлении, поскольку он не требует никаких индукционных нагревательных элементов. Вместо этого электронное устройство похоже на плиту, которая сохраняет температуру. В этом руководстве объясняется конструкция цепей индукционного нагревателя. Схема первичного индукционного нагревателя проста в сборке, к тому же в ней используются только некоторые стандартные компоненты.

Так что давайте перейдем к делу.

Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Induction_heater.jpg

Согласно закону Фарадея, изучение процесса индукционного нагрева необходимо — согласно закону электромагнитной индукции Фарадея переключение проводника в электрическое поле приводит в действие переменное магнитное поле. Во время цикла индукционного нагревателя частота движется быстрее, чем электроны в утюге. Несомненно, это вызывает обратный ток, который является вихревым током.

Из-за образования сильного вихревого тока утюг также нагревается.Принцип также работает наоборот при изменении магнитного поля в проводнике. Экстремальный нагрев равен удвоенному сопротивлению утюга. Поскольку загруженный металл — это железо, мы будем называть сопротивление R металлического железа. Таким образом, твердотельный источник питания радиочастоты применяется к катушке индуктивности и материалам, которые вы будете нагревать.

Тепло = I2 x R (Железо)

Удельное сопротивление железа = 97 нОм

Поскольку указанное выше тепло равно рабочей частоте, обычные трансформаторы привода затвора не работают в системах высокочастотного индукционного нагрева.Следующий процесс представляет собой принцип джоулевого нагрева. Здесь, после того, как ток проходит через материал, он генерирует магнитные материалы. Кроме того, простые конструкции схемы индукционного нагревателя устанавливаются на резонансную частоту медной катушки и блока схем, которые аналогичны цепи резервуара.

Как построить индукционный нагреватель? Здесь мы обсудим проектирование индукционной катушки и быстро колеблющегося сигнала, в том числе индукцию протекания тока, чтобы сделать металл горячим.Как и для большинства устройств, для цепи индукционного нагрева требуется печатная плата и другие активные компоненты.

• Согласование импеданса: мощность источника питания индукционного нагрева аналогична мощности других устройств предыдущего поколения. Поскольку он имеет как переменное, так и максимальное напряжение, полное сопротивление мощности и нагрузка должны быть близки к обеспечению полной подачи питания на заготовку. Цепи управления согласованием импеданса работают при индукционном нагреве, чтобы значения напряжения, тока и мощности достигли своих наивысших пределов.Кроме того, он полезен в электрическом трансформаторе.

• Источник питания: индукционные источники питания являются неотъемлемой частью системы индукционного нагревателя. Их часто оценивают по рабочему диапазону частот и мощности. Кроме того, существует несколько типов источников питания, таких как умножители частоты, преобразователи искрового разрядника и инвертор напряжения.

• Резонансный резервуар: Резонансный резервуар индукционного нагревателя обычно состоит из индукторов и конденсаторов, включенных параллельно с резонансной частотой.То, что происходит в контуре резервуара, похоже на качающийся маятник. В баке конденсатора источник питания обеспечивает энергию, которая колеблется между конденсатором (электростатическая энергия) и катушкой индуктивности (электромагнитная энергия). В этом случае передача энергии затухает из-за потерь в катушке индуктивности, нагрузке и конденсаторе. Кроме того, конденсаторная батарея обеспечивает необходимую емкость для достижения резонансной частоты с той же емкостью, что и источник питания.

Источник: https: // en.wikipedia.org/wiki/RLC_circuit#/media/File:RLC_parallel_circuit_v1.svg

(резонансный контур)

• Индукторы индукционного нагревателя

Катушка индукционного нагревателя представляет собой профилированную медную трубку, которая передает энергию в нескольких формах. Индуктивный ток в материале равен количеству витков катушки. Следовательно, для эффективности и действенности схемы нагрева важна конструкция первичного змеевика.

Это также проводящий материал, через который проходит переменный ток, создавая магнитное поле. Электропроводящие компоненты и металлические детали обычно остаются внутри индукционной тепловой катушки, рядом с ней или через нее. Обратите внимание, что эти материалы никогда не касаются кольца, но они создают магнитную индукцию в металле, чтобы создать тепло.

Обычно индукционные катушки работают как медные индукционные катушки с водяным охлаждением. В зависимости от области применения также существуют катушки различной формы. Но обычно используется многооборотная спиральная катушка.В случае кольца ширина рисунка нагрева определяется количеством витков в петле. Таким образом, однооборотные замки подходят для приложений, где необходим нагрев кремния, наконечника материала или узкой ленты.

Между тем многопозиционная спиральная катушка нагревает многие детали. Производители также используют внутреннее кольцо для нагрева внутренних отверстий, в то время как змеевик для блинов нагревает только одну сторону материала.

Источник: https: //www.flickr.com/photos/abstractmachine/332302589

(индукционная катушка)

1. Когда вы накладываете катушку на магнитные материалы, она выделяет тепло как за счет эффекта гистерезиса, так и за счет вихревого тока.
2. Расположение рядом с соединением отдельных катушек имеет меньшую плотность магнитного потока. Таким образом, центр внутреннего диаметра нагревательной катушки никогда не находится в центре индукционного нагрева.
3. Для увеличения эффективности индукционного нагрева необходимо уменьшить расстояние между катушкой для блинов и нагрузкой.
4. Если вы разместите деталь в середине катушки индукционного нагрева, лучше всего соединить ее рядом с магнитным проводом или полем. Однако, если он смещен по центру, зона нагрузки ближе к поворотам теряет меньше тепла.
5. Чтобы определить мощность источника питания катушки, примите во внимание конвекцию, излучение и теплопотери из-за теплопроводности.
6. Чем выше критическая частота переменного тока, тем меньше глубина проникновения нагрева.
7. Материалы с более высокой резонансной частотой нагреваются быстро.

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit#/media/File:Tuned_circuit_animation_3_300ms.gif

(контур резонансного бака)

Ниже приведена формула КПД катушки:

Эффективность катушки = энергоэффективность бифилярной катушки, передаваемая нагрузке / энергия, передаваемая катушке

Хотя объект индукционного нагрева требует равномерного нагрева, во многих случаях его профиль не может быть постоянным.Однако вы можете изменить его двумя способами. Во-первых, разделите кривые, где спиральная катушка имеет большее поперечное сечение. Другой способ — увеличить расстояние между обмотками в тех местах, где площадь поперечного сечения более значительна.

Похожая ситуация возникает при нагревании плоских поверхностей большим змеевиком для блинов. Другие области будут получать меньше тепла, чем средняя область. Чтобы предотвратить это, увеличьте пространство между плоским предметом и поверхностью катушки, соединив конический узор с катушкой для блинов.

Industries использует канальный змеевик, когда время нагрева ни короткое, ни долгое; Но требует относительно небольшого уровня мощности. Несколько нагревательных спиралей проходят через него с постоянной скоростью, чтобы достичь максимального давления при выходе из устройства. Чтобы обеспечить вход и выход катушек, их концы часто загибают. Там, где железу требуется профильный нагрев, в промышленности наряду с многооборотными канальными катушками используется пластинчатый концентратор флюса.

Производители используют двойную деформированную катушку для достижения однородной температуры, нагревают концы вала и припой. Замок имеет наклонные стороны, что позволяет достичь равномерного нагрева. Чтобы иметь магнитный эффект, вы должны обратить внимание на путь обеих блинных катушек, в которых формируются первичные обмотки.

Источник: https://pixabay.com/photos/coil-copper-diy-energy-heat-87655/

(нагревательный змеевик)

Он работает в таких областях, как сварка пластика, металла и узкополосных соединений при легировании ферромагнитной керамикой.Используя разделенную катушку возврата, вы индуцируете высокий ток в зоне сварки, который разделится на две части. Таким образом, процесс индукционного нагрева на пути сварки выше, чем на других частях объекта.

Хотя провода короткие, они являются важным элементом цепи резервуара и индукционной тепловой катушки, поскольку обладают конечной индуктивностью. На схеме ниже показана принципиальная электрическая схема тепловой станции резонансного контура.C — резонансный конденсатор тепловой станции. Кроме того, L — это вывод, который представляет собой полную индуктивность выводов катушки. V — полное входное напряжение от источника индукционного питания к работе цепи индукционного нагревателя.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

Концентратор потока — это материал с низкой электропроводностью и высокой проницаемостью, который работает в катушке индукционного нагревателя, усиливая магнитный поток или поле на нагревающей нагрузке.Воздействие концентратора потока на цепь индукционного нагревателя заключается в повышении теплового КПД при низком уровне мощности.

Industries использует катушки с высокой индуктивностью на низкой частоте, потому что L-вывод меньше, чем L-катушка.

Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eddy_currents_due_to_magnet.svg

(вихревой ток в магнитном поле)

Ниже представлена ​​принципиальная схема и схема индукционного нагревателя.

По сравнению с несколькими электронными устройствами, индукционные нагревательные приборы обладают большей эффективностью, лучшим контролем и скоростью. Однако уровень эффективности зависит от того, насколько хорошо вы их сконструируете и реализуете.

Схема индукционного нагревателя обеспечивает быстрый, аккуратный и экологически чистый метод нагрева.С помощью приведенных выше диаграмм вы обнаружите, что работу и конструкцию контура бака и индукционной катушки легко построить и протестировать. Вы всегда можете связаться с нами в любое время.

A Источник питания индукционного нагрева 25 кВт, 25 кГц для системы MOVPE с использованием резонансного инвертора L-LC

Топология резонансного инвертора L-LC (RI) для приложений индукционного нагрева (IH) берет большинство достоинств традиционной серии и параллельные резонансные схемы при снятии их ограничений.В этой статье пересматривается анализ переменного тока на основной частоте L-LC RI, и предлагается новая рабочая точка с улучшенным коэффициентом усиления по току и почти синфазной работой по сравнению с традиционной рабочей точкой. Также описан приблизительный анализ схемы с источником прямоугольного напряжения, в котором подчеркивается влияние вспомогательной катушки индуктивности на форму волны тока источника. Анализ также приводит к оптимальному выбору вспомогательной индуктивности. Приведены требования к системе парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений (MOVPE), в которой графитовый токоприемник должен быть нагрет до 1200 ° C, требующий источника питания IH 25 кВт, 25 кГц, конфигурация разработанной системы IH и результаты экспериментов. .

1. Введение

Индукционный нагрев (IH) [1] обычно используется для термической обработки металлов (закалка, отпуск и отжиг), нагрева перед деформацией (ковка, обжимка, осадка, гибка и прошивка), пайка и пайка, термоусадочная муфта, покрытие, плавление, выращивание кристаллов, герметизация крышек, спекание, осаждение из паров углерода, эпитаксиальное осаждение и генерация плазмы. IH — бесконтактный метод. Тепло выделяется только в части, а не в окружающей среде, за исключением излучения.Местоположение нагрева может быть определено в определенной области на металлическом компоненте, что позволяет получить точные и стабильные результаты. Поскольку нагрев происходит в самом объекте, IH считается более эффективным, чем альтернативные методы.

Система IH включает в себя базовый индукционный источник питания, который обеспечивает требуемую выходную мощность при требуемой частоте сети, в комплекте с соответствующими компонентами, узел индукционной катушки, метод обработки материалов и некоторый метод охлаждения. Как правило, полумостовые или полумостовые резонансные инверторы (RI) чаще всего используются в качестве источников питания для IH.Эквивалентная модель катушки IH с обрабатываемой деталью может быть представлена ​​в упрощенной форме эквивалентной индуктивностью () и сопротивлением (), как показано на рисунке 1. Если катушка IH питается напрямую от источника питания, отношение полной мощности к реальной будет большим. Следовательно, катушка IH должным образом компенсируется конденсаторами и дополнительными катушками индуктивности в подходящей конфигурации, так что от источника потребляется минимальная реактивная мощность. Кроме того, чтобы согласовать требования к напряжению-току нагрузки с доступным источником, требуется соответствующая сеть.Согласование обычно достигается с помощью изолирующего трансформатора с подходящим соотношением витков.