Chauffage simple bricolage induction
Ce grand petit projet démontre les principes de l'induction magnétique à haute fréquence. Le circuit est très simple à construire et utilise seulement quelques composants communs. Avec la bobine d'induction montré ici le circuit consomme environ 5A à partir d'une alimentation 15V quand on chauffe une pointe de tournevis. Il faut environ 30 secondes pour la pointe du tournevis pour devenir rouge chaud!
Le circuit de commande utilise un procédé connu sous le nom ZVS (zéro de commutation de tension) pour activer les transistors qui permet un transfert efficace de l'énergie. Dans le circuit que vous voyez ici, les transistors reçoivent à peine chaud en raison de la méthode ZVS. Une autre grande chose au sujet de cet appareil est qu'il est un système d'auto-résonance et se déroulera automatiquement à la fréquence de résonance de la bobine et un condensateur fixé. Si vous voulez gagner du temps, nous avons un circuit de chauffage à induction disponible dans notre boutique. Vous pourriez encore vouloir lire cet article mais pour quelques bons conseils sur l'obtention de votre système fonctionne bien.
Lors d'un changement de champ magnétique à proximité d'un métal ou d'un autre objet conducteur, un flux de courant (connu sous le nom de courants de Foucault) sont induites dans la matière et génèrent de la chaleur. La chaleur produite est proportionnelle au courant au carré multipliée par la résistance du matériau. Les effets d'induction sont utilisées dans les transformateurs pour convertir des tensions dans toutes sortes d'appareils. La plupart des transformateurs ont un noyau métallique et aura donc des courants de Foucault induits dans les lors de l'utilisation. Les concepteurs de transformateurs utilisent différentes techniques pour éviter ce que le chauffage est tout simplement un gaspillage d'énergie. Dans ce projet, nous allons directement utiliser cet effet de chauffage et d'essayer de maximiser l'effet de chauffage produit par les courants de Foucault.
Si l'on applique un courant continu à un changement de bobine de fil, nous aurons un champ magnétique changeant continuellement à l'intérieur. À des fréquences plus élevées, l'effet d'induction est assez forte et aura tendance à se concentrer sur la surface du matériau est chauffé en raison de l'effet de peau. chauffage par induction typiques utilisent des fréquences de 10 kHz à 1 MHz.
DANGER: Des températures très élevées peut être généré avec cet appareil!
Le circuit utilisé est un type d'oscillateur de résonance du capteur Royer qui présente les avantages de simplicité et d'auto opération de résonance. On utilise un circuit similaire à circuits inverseurs communs utilisés pour l'alimentation de l'éclairage fluorescent comme rétroéclairages à cristaux liquides. Ils conduisent un transformateur à prise centrale qui intensifie la tension à environ 800V pour alimenter les lampes. Dans ce circuit de chauffage par induction du transformateur est constitué de bricolage de la bobine de travail et l'objet à chauffer.
Le principal inconvénient de ce circuit est qu'un centre exploité bobine est nécessaire, ce qui peut être un peu plus difficile à vent qu'un électro-aimant commun. Le centre est exploité bobine nécessaire pour que nous puissions créer un champ électrique alternatif à partir d'une seule alimentation à courant continu et à seulement deux transistors de type N. Le centre de la bobine est reliée à l'alimentation positive et chaque extrémité de la bobine est reliée alternativement à la masse par les transistors de sorte que le courant circule dans les deux sens dans les deux sens.
La quantité de courant prélevé sur l'alimentation varie avec la température et la taille de l'objet à chauffer.
Les diodes D1 et D2 sont utilisés pour décharger les portes MOSFET. Ils doivent être des diodes avec une faible chute de tension avant de sorte que la porte sera bien déchargée et le MOSFET complètement lorsque l'autre est. diodes Schottky comme le 1N5819 sont recommandés car ils ont une faible chute de tension et haute vitesse. La tension des diodes doit être suffisante pour résister à la hausse de tension dans le circuit de résonance. Dans ce projet, la tension a atteint jusqu'à 70V.
Les transistors T1 et T2 sont 100V 35A MOSFETs (STP30NF10). Ils étaient montés sur des dissipateurs pour ce projet, mais ils ont à peine eu chaud lors de l'exécution aux niveaux de puissance indiqués ici. Ces MOSFET ont été choisis en raison d'avoir une faible résistance drain-sorce et des temps de réponse rapides.
Comme il y avait si peu de composants impliqués, nous tous les raccordements soudés directement directement et ne pas utiliser un PCB. Cela a également été utile pour faire les connexions pour les parties hautes de courant sous forme de fil d'épaisseur peut être directement soudé sur les bornes du transistor. Avec le recul, il aurait été préférable de connecter la bobine d'induction en le vissant directement aux dissipateurs sur les MOSFETs. En effet, le corps métallique des transistors est également la borne de collecteur et les dissipateurs pourrait aider à maintenir le refroidisseur de la bobine.
Le condensateur C1 et l'inductance L1 forment le circuit résonnant de l'appareil de chauffage par induction. Ceux-ci doivent être en mesure de résister à des courants et des températures. Nous avons utilisé des condensateurs en polypropylène 330nF. Plus de détails sur ces composants est illustré ci-dessous.
La bobine doit être faite d'un fil épais ou tuyau qu'il y aura des grands courants circulant dedans. Les tuyaux de cuivre fonctionne bien comme les courants de haute fréquence couleront principalement sur les parties extérieures de toute façon. Vous pouvez également pomper de l'eau froide à travers le tuyau pour le garder frais.
Un condensateur doit être raccordé en parallèle à la bobine de travail pour créer un circuit bouchon résonnant. La combinaison de l'inductance et la capacité aura une fréquence de résonance spécifique à laquelle le circuit de commande fonctionne automatiquement. La combinaison bobine-condensateur utilisé ici a résonné autour de 200kHz.
Il est important d'utiliser des condensateurs de bonne qualité qui peuvent résister à des courants et la chaleur dissipée en eux sinon ils seraient bientôt échouer et détruire votre circuit d'entraînement. Ils doivent également être placés assez près de la bobine de travail et en utilisant un fil épais ou un tuyau. La plupart du courant sera circulant entre la bobine et un condensateur donc ce fil doit être plus épaisses. Les fils de liaison à l'alimentation du circuit et la puissance peuvent être légèrement plus mince si on le souhaite.
Cette bobine ici a été fabriqué à partir de tuyauterie en cuivre de 2 mm de diamètre. Il était simple au vent et facile à souder, mais il allait bientôt commencer à se déformer en raison de l'excès de chauffage. Les tours seraient alors toucher, court-circuiter et le rendant moins efficace. Etant donné que le circuit de commande est resté relativement froid pendant l'utilisation, il semble que cela pourrait être fait fonctionner à des niveaux de puissance plus élevés, mais il serait nécessaire d'utiliser des tuyaux plus épais ou à l'eau refroidir. Ensuite, la configuration a été améliorée pour tolérer un niveau de puissance supérieur.
Une large gamme de pièces disponibles pour les fours à induction
Voir le chauffage par induction DIY en action!
La principale limitation de l'installation était au-dessus que la bobine de travail obtiendrait très chaud après un court laps de temps en raison des grands courants. Afin d'avoir de plus grands courants pour un temps plus long, nous avons fait une autre bobine en utilisant des tubes en cuivre plus épais afin que l'eau puisse être pompée à travers quand il a été en cours d'exécution. Le tube plus épais était plus difficile à plier, en particulier au point de prélèvement central. Il était nécessaire de remplir le tuyau de sable fin avant de se pencher comme cela l'empêche de se pincer les virages serrés. Il a ensuite été autorisé à l'aide d'air comprimé.
Moins tours ont été utilisés dans cette bobine de sorte qu'il aurait une impédance plus faible et donc de maintenir des courants plus élevés. La capacité a également été augmentée de sorte que la fréquence de résonance serait plus faible. Un total de six condensateurs 330nF ont été utilisés pour donner une capacité totale de 1.98uF.
Il est possible de refroidir cette bobine simplement en alimentant l'eau à travers directement du robinet, mais il est préférable d'utiliser une pompe et radiateur pour évacuer la chaleur. Pour cela, une ancienne pompe du réservoir de poisson a été placé dans une boîte d'eau et d'un tuyau équipé de la buse de sortie. Ce tuyau introduit dans un dispositif de refroidissement de l'unité centrale d'ordinateur modifié qui utilise trois caloducs pour déplacer la chaleur.
Le refroidisseur a été converti en un radiateur en coupant les extrémités de caloducs, puis de les relier avec des tuyaux en PVC à l'eau circulerait à travers les 3 caloducs avant de sortir et de retourner à la pompe.
D'autres modifications nécessaires devaient remplacer les diodes D1 et D2 avec celles notées pour des tensions plus élevées. Nous avons utilisé les diodes 1N4007 communes. En effet, avec la montée dans le circuit résonnant courant est en hausse il y avait une tension plus grande. Vous pouvez le voir dans l'image ici que la tension de crête était 90V (trace de portée jaune) qui est également très proche de la cote de 100V des transistors.
Le bloc d'alimentation utilisé a été mis à 30V de sorte qu'il a également été neccesary pour alimenter la tension aux grilles des transistors par l'intermédiaire d'un régulateur de tension de 12V. En l'absence de métal était à l'intérieur de la bobine de travail, il Prélever environ 7A de l'alimentation. Lorsque le boulon dans la photo a été ajouté, ce chiffre est passé à 10A puis comme chauffé progressivement abandonné à nouveau au-delà de la température de curies. Il serait certainement aller plus 10A avec des objets plus grands, mais le bloc d'alimentation utilisé a une limite de 10A. Vous pouvez trouver une appropriée 24V, 15A PSU dans notre boutique en ligne.
Le boulon vous pouvez voir lumineux rouge chaud dans la photo a pris environ 30 secondes pour atteindre la température maximale. Le tournevis dans la première image pourrait maintenant être chauffé au rouge dans environ 5 secondes.
Pour aller à une puissance supérieure à cela, il serait nécessaire d'utiliser différents condensateurs ou un ensemble plus grand d'entre eux de sorte que le courant a été plus répartie entre eux. En effet, les grands courants qui coule et hautes fréquences utilisées chaufferait les condensateurs de manière significative. Après environ 5 minutes d'utilisation à ce niveau de puissance de chauffage par induction bricolage nécessaire pour éteindre afin qu'ils puissent refroidir. Il serait également nécessaire d'utiliser une autre paire de transistors afin qu'ils puissent résister aux hausses de tension plus grandes.
Si vous souhaitez simuler ce projet pour tester différentes valeurs d'inductance ou choix de transistor, s'il vous plaît télécharger LTSpice et exécuter cette simulation de chauffage par induction DIY (clic droit, Enregistrer sous)
Comment allez-il faire chaud?
Il est difficile de dire à quel point chaud, vous serez en mesure d'obtenir quelque chose comme il y a beaucoup de paramètres à prendre en compte. Différents matériaux réagissent différemment à un chauffage par induction et leur forme et leur taille aura une incidence sur la façon dont la mise à la chaleur ou la remise de la chaleur dans l'atmosphère.
Vous pouvez avoir une idée approximative en utilisant des calculs de base avec le formual ci-dessous, ou si vous préférez, nous avons fait une calculatrice puissance de chauffage à portée de main qui peut le travailler pour vous.
Exemple: Comment CHAUDES 20g d'acier s'en 30 secondes lorsque chauffé avec un chauffe-300W? (En supposant 100W est perdu à l'environnement)
Travail:
(300 W - 100 W) x 30 s = 6000 J
6000 J ÷ 20 ÷ 0,466 g J / g ° C = 643,78 ° C
Résultat:
20g de l'acier augmente la température de 643,78 ° C lorsqu'elle est chauffée avec un élément chauffant de 300 W pendant 30 secondes (s).
Dépannage
Si vous avez du mal à obtenir ce travail, voici quelques conseils pour vous aider à résoudre votre maison en projet de chauffage par induction.
câblage
Gardez les fils de connexion courts pour réduire l'inductance parasite et interférences. longs fils ajoutent une résistance non désirée et l'inductance au circuit et peut entraîner des oscillations indésirables ou de mauvaises performances. Notre câble d'alimentation 30A est bien adapté à ce sujet.
Composants
Les transistors choisis doivent avoir une faible chute de tension / Résistance à l'état sinon ils surchauffent, ou même empêcher le système d'osciller. IGBTs ne proabbaly fonctionne pas, mais la plupart des MOSFETs avec des cotes similaires devrait être OK. Les condensateurs doivent avoir une faible ESR (résistance) et ESL (inductance) afin qu'ils puissent tolérer le courant élevé et des températures. Les diodes devraient également avoir une faible chute de tension afin que les transistors désactivent correctement. Ils devraient également être assez rapide pour fonctionner à la fréquence de résonance de votre chauffage par induction.
Le mettre sous tension
Lors de mise sous tension, ne pas en métal dans la bobine de chauffage. Cela peut conduire à des pics de courant plus importantes qui pourraient empêcher l'oscillation de départ comme mentionné ci-dessus. De plus, ne pas essayer de chauffer de grandes quantités de métal. Ce projet ne convient que pour les petits fours à induction. Si vous souhaitez contrôler ou transformer progressivement la puissance, vous pouvez utiliser l'un de nos circuits de modulation d'impulsions de puissance. Voir ci-dessous 5108 après pour plus de détails.
Un circuit de chauffage à induction entièrement assemblé et testé est maintenant disponible pour acheter dans notre boutique. Ce circuit est comme celui de ce projet de bricolage sauf qu'il utilise des transistors 180A puissants pour améliorer la robustesse.
Le circuit comporte en entrée pour activer / désactiver la sortie de puissance de sorte qu'il peut être modulé par un circuit PWM pour la commande de puissance.
Les informations fournies ici ne peut pas être garantie aussi précis ou correct. Vérifiez toujours avec une autre source avant de suivre les suggestions faites ici.