Induktionsvärmare med IGBT (testad)

I det här inlägget diskuterar vi omfattande hur man bygger en högeffekts 1000 watt induktionsvärmare med hjälp av IGBT som anses vara de mest mångsidiga och kraftfulla omkopplingsanordningarna, till och med överlägsna myggor.

Induktionsvärmare Arbetsprincip

Principen som induktionsvärme fungerar är mycket enkel att förstå.

Ett magnetfält med hög frekvens alstras av den spole som finns i induktionsvärmaren och i sin tur induceras virvelströmmar över metallföremålet (magnetiskt) som finns i mitten av spolen och värmer det.

För att kompensera spolens induktiva natur placeras en resonanskapacitet parallellt med spolen.

Resonansfrekvensen är den frekvens med vilken resonanskretsen (även känd som spolkondensator) måste drivas.

Strömmen som strömmar genom spolen är alltid mycket större än exciteringsströmmen. IR2153-kretsen används för att möjliggöra att kretsen fungerar som en 'dubbel halvbro' tillsammans med de fyra kontrollerade IGBT STGW30NC60W.

En lika stor kraft levereras av den dubbla halvbryggan till hela bron, men portföraren i fallet med den förra är enklare.

IGBT STGW30NC60W

Använda antiparallella dioder

De stora dubbeldioderna STTH200L06TV1 (2x 120A) används i form av antiparallella dioder. Även om de mindre dioderna i storlek 30A räcker för detta.

Om du använder de inbyggda dioderna i IGBT som STGW30NC60WD, behöver du inte använda de mindre dioderna eller stora dubbeldioderna. En potentiometer används för att ställa in arbetsfrekvensen i resonans.

En av de bästa indikatorerna för resonansen är LED: s högsta ljusstyrka. Du kan verkligen bygga drivrutiner som är mer sofistikerade beroende på dina krav.

Du kan också använda automatisk inställning som är en av de bästa sakerna att göra, vilket är kursen som används i professionella värmare men det finns en nackdel att kretsens enkelhet kommer att gå förlorad i denna process.

Du kan styra frekvensen som ligger inom intervallet cirka 110 till 210 kHz. En adapter av liten storlek som kan vara antingen transformatortyp eller smps används för att tillhandahålla 14-15V extra spänning som krävs i styrkretsen.

Den isolerande transformatorn

En isolerande transformator och en matchande Choke L1 är den elektriska utrustningen som används för att ansluta utgången till arbetskretsen.

Båda dessa induktorer finns i luftkärnkonstruktionen.

Å ena sidan där en choke består av 4 varv på en diameter på 23 cm, isoleringstransformatorn å andra sidan består av 12 varv på en 14 cm diameter och dessa varv består av dubbel kabel (som visas i figuren nedan) .

Även när uteffekten når en skala på 1600W kommer du att upptäcka att det fortfarande finns mycket utrymme för förbättringar.

Arbetsspolen för den föreslagna IGBT-induktionsvärmaren består av en tråd som är 3,3 mm i diameter.

Använda koppar för spolen

En koppartråd anses vara mer lämplig för att göra arbetsspolen, eftersom den enkelt och effektivt kan anslutas till vattenkylningen.

Spolen består av sex varv tillsammans med dimensionerna 23 mm höjd och 24 mm diameter. Spolen kan bli varm om den utsätts för långvarig drift.

Resonanskondensator består av och består av 23 bitar kondensatorer av liten storlek som har en total kapacitet på 2u3. Du kan också använda kondensatorer på 100nF i konstruktioner som klass X2 och 275V MKP polypropen.

Du kan använda dem för detta ändamål även när de i princip inte är avsedda eller gjorda för sådana ändamål.

Resonansfrekvensen är 160 kHz. EMI-filter rekommenderas alltid att användas. En mjukstart kan användas för att ersätta variacen.

Jag rekommenderar alltid att du använder limiter som är ansluten i serie med elnätet som halogenlampor och värmare på cirka 1 kW när den slås på för första gången.

Varning: den induktionsvärmekrets som används är ansluten till elnätet och innehåller hög spänning och kan vara dödlig.

För att undvika olyckor på grund av detta bör du använda en potentiometer som har en plastaxel. De högfrekventa elektromagnetiska fälten är alltid skadliga och kan ha en skadlig effekt på lagringsmediet och de elektroniska enheterna.

En betydande nivå av elektromagnetisk störning orsakas av kretsen och detta kan i sin tur också orsaka elektrisk stöt, brand eller brännskador.

Varje uppgift eller process som du utför är på egen risk och ansvaret ligger hos dig och jag är inte ansvarig för någon form av skada som uppstår när du utför denna process.

Kretsschema

220V AC till 220V DC Bridge Likriktarkrets med säkerhetslampa

Choke L1

Utformningen av choken L1 som används i ovanstående fullbrygga IGBT-induktionsvärmekrets kan ses i bilden nedan:

Du kan göra detta genom att linda 4 varv med en diameter på 23 cm, med hjälp av vilken tjock enda kabel som helst.

Följande bild visar den dubbla lindade luftkärnan isolering transformator design :

Du kan bygga detta genom att linda 12 varv med en diameter på 14 cm med hjälp av vilken tjock dubbel kabel som helst.

Arbetsspolen kan byggas enligt följande instruktion

Observera att om spolen är tätt lindad kan endast 5 varv behövas. Om sex varv används kan du försöka sträcka spolen något för att uppnå optimal resonans och effektivitet.

UPPDATERING

Lägga till en aktuell gräns

Följande diagram föreslår hur en enkel strömbegränsande funktion kan läggas till ovan beskrivna induktionsvärmare.

TIL111 opto-coupler Pinout Detaljer

Här blir motståndet nära L1 (låt oss kalla det Rx) det aktuella avkänningsmotståndet, som utvecklar en liten spänning över sig själv till önskad punkt när strömmen börjar överskrida de säkra gränserna.

Denna spänning över Rx används för att utlösa lysdioden inuti den bifogade optokopplaren. Utgångstransistorn inuti optot svarar på LED-utlösaren och leder snabbt jordning av Ct, stift nr 3 på huvuddrivrutinen IC IR2153.

IC stängs omedelbart av och förbjuder ytterligare strömökning. När detta händer sjunker strömmen vilket i sin tur eliminerar spänningen över Rx och slår därmed av opto-lysdioden. Detta återställer situationen mot en tidigare normal situation och IC börjar oscillera igen. Denna cykel upprepas nu snabbt och säkerställer en konstant strömförbrukning för lasten inom de förutbestämda säkra gränserna.

Rx = 2 / Strömgräns

Feedback från en av de dedikerade läsarna:

Dear Sir- Jag har framgångsrikt gjort induktionsvärmare 1/2 brygga med 4 IGBT och jag vill veta att den 1000 watt värmelampa som har föreslagits ska anslutas permanent till kretsen eller bara upp till testning för första gången.

Bilder av testresultatet bifogas här under:

Väntar på ditt svar tidigast. Hälsningar - Manish.

Lösa kretsfrågan

Kära Manish,
Ser du glöd på serielampan när du använder induktionsvärmaren?
Om ja, kan det förmodligen inte tas bort, om lampan är i icke-upplyst tillstånd och helt 'kall' (känn den genom att hålla i den) kan den tas bort.
Hälsningar

Feedback från Saeed Mahdavi

Kära Swagatam:

Äntligen kunde jag få min krets att fungera igen efter många fler försök. Och jag sköt videon med bulten glödhet.

Jag hoppas att det kan vara användbart för dem som är intresserade av induktionsvärmare. Kan du snälla berätta för mig hur man höjer värmen så att bulten når smältpunkten?

Spänningen över elnätet är 194 volt och strömmen som förbrukas av kretsen är bara 5 ampere och vågformen på oscilloskopet är ganska sinusvågform.

I min prototyp lade jag några varv till RFC-choken för att få mer spänning på arbetsspolen och konsumera mindre amp.

IGBT: erna fungerade normalt utan mycket värme under driftperioden. Kan du snälla berätta för mig vad jag ska göra för att få mer värme. Tack så mycket

Saeed Mahdavi

Videoklipp: