Obvod indukčného ohrievača využívajúci IGBT (testované)

Obvod indukčného ohrievača využívajúci IGBT (testované)

V tomto príspevku komplexne diskutujeme o tom, ako vytvoriť vysoko výkonný obvod indukčného ohrievača s príkonom 1 000 W pomocou IGBT, ktoré sa považujú za najuniverzálnejšie a najsilnejšie spínacie zariadenia, dokonca lepšie ako mosfety.

Princíp činnosti indukčného ohrievača

Princíp fungovania indukčného ohrevu je ľahko pochopiteľný.

Cievka prítomná v indukčnom ohrievači vytvára magnetické pole vysokej frekvencie, a tak sa následne indukujú vírivé prúdy cez kovový (magnetický) predmet, ktorý je prítomný v strede cievky, a ohrieva ju.



Na vyrovnanie indukčnej povahy cievky je paralelne s cievkou umiestnená rezonančná kapacita.

Rezonančná frekvencia je frekvencia, na ktorú je potrebné napájať rezonančný obvod (tiež známy ako cievkový kondenzátor).

Prúd pretekajúci cievkou je vždy oveľa väčší ako budiaci prúd. Obvod IR2153 sa používa na umožnenie fungovania obvodu ako „dvojitého polomostu“ spolu so štyrmi riadenými IGBT STGW30NC60W.

Dvojité polovičné premostenie dodáva rovnaké množstvo energie ako plné premostenie, ale ovládač brány je v prípade prvého mostíka jednoduchší.

IGBT STGW30NC60W

Pinout obrázka IGBT STGW30NC60W podrobnosti zapojenia indukčného ohrievača IGBT

Používanie antiparalelných diód

Veľké dvojité diódy STTH200L06TV1 (2 x 120 A) sa používajú vo forme antiparalelných diód. Aj keď na to stačia menšie diódy veľkosti 30A.

Modul duálnej diódy STMicroelectronics STTH200L06TV1, izolovaný, 600 V, 120 A.

V prípade, že používate vstavané diódy IGBT, ako napríklad STGW30NC60WD, nebude sa od vás vyžadovať použitie menších diód alebo veľkých dvojitých diód. Na vyladenie pracovnej frekvencie na rezonanciu sa používa potenciometer.

Jedným z najlepších indikátorov rezonancie je najvyšší jas LED. Určite si môžete zostaviť ovládače, ktoré sú sofistikovanejšie v závislosti od vašich požiadaviek.

Môžete tiež použiť automatické ladenie, čo je jedna z najlepších vecí, ktorú si môžete zvoliť u profesionálnych ohrievačov, ale je tu jedna nevýhoda, že sa v tomto procese stratí jednoduchosť okruhu.

Môžete ovládať frekvenciu, ktorá spadá do rozsahu približne 110 až 210 kHz. Adaptér malej veľkosti, ktorý môže byť buď transformátorový, alebo SMPS, sa používa na zabezpečenie 14-15 V pomocného napätia, ktoré je potrebné v riadiacom obvode.

Izolačný transformátor

Izolačný transformátor a zodpovedajúca tlmivka L1 sú elektrické zariadenia, ktoré sa používajú na pripojenie výstupu k pracovnému obvodu.

Oba tieto tlmivky sú prítomné v prevedení vzduch-jadro.

Na jednej strane, kde tlmivka pozostáva zo 4 závitov na priemere 23 cm, izolačný transformátor na druhej strane pozostáva z 12 závitov o priemere 14 cm a tieto závity sú vyrobené z dvojitého kábla (ako je znázornené na obrázku nižšie). .

Aj keď výstupný výkon dosiahne rozsah 1 600 W, zistíte, že stále existuje veľa priestoru na vylepšenie.

Pracovná cievka navrhovaného indukčného ohrievača IGBT je vyrobená z drôtu, ktorý má priemer 3,3 mm.

Použitie medi na cievku

Medený drôt sa považuje za vhodnejší na výrobu pracovnej cievky, pretože sa dá ľahko a efektívne pripojiť k vodnému chladeniu.

Cievka sa skladá zo šiestich závitov spolu s rozmermi 23 mm na výšku a 24 mm v priemere. Cievka sa môže zahriať v prípade, že bude vystavená dlhodobej prevádzke.

Rezonančný kondenzátor je tvorený 23 kusmi kondenzátorov malej veľkosti, ktorý má celkovú kapacitu 2u3. Môžete tiež použiť kondenzátory 100nF v prevedeniach ako polypropylén triedy X2 a 275V MKP.

Môžete ich na tento účel použiť, aj keď v zásade nie sú určené alebo vyrobené na tieto účely.

Frekvencia rezonancie je 160 kHz. Vždy sa odporúča použiť EMI filter. Na nahradenie variaka je možné použiť jemný štart.

Vždy by som vám dôrazne odporúčal používať obmedzovač, ktorý je zapojený do série so sieťou, ako sú halogénové žiarovky a ohrievače približne 1 kW, keď je zapnutý po prvýkrát.

Varovanie: používaný indukčný vykurovací okruh je pripojený k sieti a obsahuje vysoké napätie a môže byť smrteľné.

Aby ste sa vyhli akejkoľvek nehode, mali by ste použiť potenciometer s plastovým hriadeľom. Vysokofrekvenčné elektromagnetické polia sú vždy škodlivé a môžu mať škodlivý účinok na pamäťové médiá a elektronické zariadenia.

Obvod spôsobuje značnú úroveň elektromagnetického rušenia, čo môže tiež spôsobiť úraz elektrickým prúdom, požiar alebo popáleniny.

Každá úloha alebo proces, ktoré vykonáte, je na vaše vlastné riziko a zodpovednosť bude na vás. Ja nebudem niesť zodpovednosť za akékoľvek škody, ktoré vzniknú pri vykonávaní tohto procesu.

Schéma zapojenia

Obvod indukčného ohrievača s výkonom 1 000 W založený na IGBT

220V AC až 220V DC mostíkový usmerňovací obvod s bezpečnostnou lampou

Tlmivka L1

Konštrukciu tlmivky L1 použitú vo vyššie uvedenom obvode indukčného ohrievača IGBT s úplným mostom je možné vidieť na nasledujúcom obrázku:

Môžete to urobiť navinutím 4 závitov s priemerom 23 cm pomocou ľubovoľného hrubého kábla s jedným jadrom.

Nasledujúci obrázok zobrazuje vzduch s dvojitým vinutím návrh izolačného transformátora :

Môžete to vytvoriť navinutím 12 závitov s priemerom 14 cm pomocou ľubovoľného hrubého zdvojeného kábla.

izolačná cievka pre indukčný ohrievač igbt

Pracovná cievka môže byť zostavená podľa nasledujúceho pokynu

konštrukcia pracovnej cievky

Upozorňujeme, že ak je cievka pevne navinutá, môže byť potrebných iba 5 závitov. Ak použijete šesť závitov, môžete skúsiť cievku mierne natiahnuť, aby ste dosiahli optimálnu rezonanciu a účinnosť.

AKTUALIZÁCIA

Pridanie aktuálneho limitu

Nasledujúca schéma naznačuje, ako je možné pridať jednoduchú funkciu obmedzenia prúdu do vyššie vysvetlenej konštrukcie indukčného ohrievača.

Obvod indukčného ohrievača 1 kva s reguláciou prúdu

Detaily Pinout optočlenu TIL111

Detaily Pinout optočlenu TIL111

Tu sa odpor v blízkosti L1 (nazvime to Rx) stáva odporom snímajúcim prúd, ktorý cez seba vyvíja malé napätie do požadovaného bodu, keď prúd začne prekračovať bezpečné limity.

Toto napätie na Rx sa používa na spustenie LED vo vnútri pripojeného optočlenu. Výstupný tranzistor vo vnútri opta reaguje na spustenie LED a rýchlo vedie uzemnenie Ct, pin # 3 hlavného budiča IC IR2153.

IC sa okamžite vypne a zakáže akýkoľvek ďalší nárast prúdu. Keď k tomu dôjde, prúd poklesne, čo zase eliminuje napätie na Rx, a tým vypne opto LED. To vráti situáciu do pôvodnej normálnej situácie a IC začne znova oscilovať. Tento cyklus sa teraz rýchlo opakuje a zaisťuje konštantnú spotrebu prúdu pre záťaž v rámci vopred stanovených bezpečných limitov.

Rx = 2 / prúdový limit

Spätná väzba od jedného z oddaných čitateľov:

Vážený pane, úspešne som vytvoril indukčný ohrievač 1/2 mosta so 4 IGBT a chcem vedieť, že navrhnutá žiarovka ohrievača s výkonom 1 000 W by mala byť trvale pripojená k okruhu alebo iba prvýkrát testovaná.

Fotografie výsledku testu sú uvedené tu:

Vaša odpoveď bude čakať najskôr. S pozdravom - Manish.

Riešenie dotazu na okruh

Drahý Manish,
Počas prevádzky indukčného ohrievača vidíte na sériovej žiarovke nejaké svetlo?
Ak áno, potom ho pravdepodobne nemožno demontovať, ak je žiarovka v neosvetlenom stave a je úplne „studená“ (pocítite jej držanie), je možné ju demontovať.
S pozdravom

Spätná väzba od pána Saeed Mahdavi

Drahý Swagatam:

Konečne som bol schopný po mnohých ďalších pokusoch znova zapojiť svoj obvod. A natočil som video s horúcou červenou skrutkou.

Dúfam, že by to mohlo byť užitočné pre záujemcov o indukčné ohrievače. Povedali by ste mi, prosím, ako zvýšiť teplotu tak, aby svorník dosiahol bod topenia?

Napätie v sieti je 194 voltov a prúd spotrebovaný obvodom je iba 5 ampérov a tvar vlny na osciloskope je celkom sínusový.

Vo svojom prototype som pridal niekoľko otáčok k RFC tlmivke, aby som dostal viac napätia na pracovnú cievku a spotreboval menej zosilňovača.

IGBT fungovali celkom normálne bez toho, aby sa počas prevádzkového obdobia príliš zahrievalo. Mohli by ste mi prosím povedať, čo by som mal urobiť, aby som dostal viac a zahrial. Mnohokrat dakujem

Saeed Mahdavi

Videoklip:




Dvojica: Obvod detektora výpadku žiarovky pre smerový signál automobilu Ďalej: Obvod identifikátora pinov bipolárnych tranzistorov