Indukční ohřev, základní principy a technologie. Indukční ohřívač: jednoduché okruhy pro kutilskou realizaci Okruh indukčního ohřívače 5 kW

Na výsledky tohoto článku se strávil téměř rok a bylo vynaloženo mnoho peněz, takže než vyvodíte závěry z prvních řádků, přečtěte si jej prosím až do konce – mnoho věcí se vyjasní.
Vše začalo tím, že dozrálo téma výměny vytápění domu. Plyn je samozřejmě dobrý, ale náš kotel je dost starý a nechceme ho měnit - má plynule nastavitelnou teplotu, moderní jsou diskrétní, tzn. nemají spalování na poloviční nebo 1/4 čtvrtiny maxima a čím hladší seřízení, tím ekonomičtější každý ohřívač. Ano, úspory nejsou velké, ale mohu utratit i 200–300 rublů úspor podle vlastního uvážení a bez placení za plyn.
No, jak se dalo čekat, vše začalo vyhledávačem. Zajel jsem do vyhledávacího dotazu "Indukční kotel" a začal studovat nalezené stránky ... A musel jsem vážně přemýšlet ...

V první řadě jsem byl trapný z těch nesmyslů, kterých bylo plno stránek popisujících indukční kotel, princip indukčního ohřevu a nešvar regulačních schémat. Sami si to můžete ověřit zadáním do vyhledávače INDUKČNÍ KOTLE RUKAMA nebo NÁKRESY INDUKČNÍHO KOTLE. Téměř na všech stránkách jsou odkazy na video, kde muž v koupelně staví indukční kamna za výměník a vesele vysílá, že je vše připraveno, hnusně mlčí o tom, že kamna mají automatické vypínání a každé 2 kamna restartuje -3 hodiny.
Na jedné ze stránek propagujících indukční kotle byla vyslovena přímo paranoia, nemohu odolat a cituji:
Topné těleso se zahřívá, protože jeho vodičem protéká proud se zvýšeným odporem, proto se v každém případě zahřeje na udávaných 600 - 750 * C a chladicí kapalina se na jeho povrchu vždy vaří. Z tohoto důvodu topné těleso rychle zaroste vodním kamenem. Z toho se přenos tepla snižuje a ohřívač nakonec vyhoří.
V indukčním kotli můžete používat různé chladicí kapaliny, dokonce i ropné produkty, pokud nejsou přehřáté nad 70 * C.
CO??!!! 600-750 stupňů?! Dobře, vezmeme olejový ohřívač, vyhodíme termostat a po modlitbě, aby nepraskl, zahřejeme na maximum. Samozřejmě je lepší jednou vidět, než stokrát slyšet. Takže HLEDÁME
Teplota spirály je tedy 421 stupňů při teplotě radiátoru 168 stupňů, a to s ohledem na skutečnost, že uvnitř je olej a jeho tepelná vodivost je 5krát horší než voda. Odkud pochází tóga z 600-750 stupňů? Takže pro každý případ je teplota tavení hliníku 660 stupňů, mědi 1100. Vím však odkud - některé slitiny nichromu mají maximální provozní teplotu 750 °C, ale jsou velké pochybnosti, zda se toho podaří dosáhnout.
Zvětšuje se topné těleso? Taky jsi pokazil fotku? Hmm...

Oho-hoyushki ho-ho ... Pro ty, kteří nevědí, je to topné těleso z pračky a najednou jsem je měnil docela často, protože jsem pracoval v opravně. Takže toto je hrozné slovo SCALP:
Vodní kámen jsou tvrdé vápenaté usazeniny, které se špatně rozpouštějí a vznikají v důsledku vytváření páry nebo ohřevu vody. Kromě vodního kamene při zahřívání vody vzniká i oxid uhličitý. Na jeho množství však záleží pouze v průmyslovém měřítku pro práci s tvrdou vodou. Takže v kotelnách je při odvápňování kotlů nutné větrat prostory, ale i při vaření vody je nutné zajistit dobré větrání v místnosti.
K tvorbě vodního kamene při ohřevu vody dochází vždy, pokud je voda tvrdá. Jen zde může být měřítko jiné, protože. tvrdost vody nemusí být nutně uhličitanová. Je zřejmé, že důvodem vzniku uhličitanového kamene jsou vápenaté a hořečnaté soli. Pokud dojde k tvorbě vodního kamene v důsledku křemičitanu vápenatého, pak je vodní kámen síranový. Křemičité sloučeniny látek, jako je železo, hliník nebo vápník, vedou k tvorbě křemičitanového kamene. Tvorba vodního kamene po práci s tvrdou vodou tedy neznamená, že uhličitanový vodní kámen odpadl. I když by mělo být objasněno, že uhličitanová stupnice je nejběžnější.

Ha! Z toho není těžké vyvodit závěr, že vodní kámen je dodáván pouze s novou dávkou vody a voda v systému se mění velmi zřídka a právě tato vrstva vodního kamene se tvoří pouze jednou a s každou další dávkou vody trochu houstne. a voda se do systému také nepřidává často. Na fotografii zobrazený kotlový ohřívač tedy dosáhne stavu cca 20 let po hnilobě hliníkových radiátorů, jelikož vodní kámen se usazuje nejen na tělese topného tělesa, ale i na tělesech samotného kotle, méně, ale stále se usazuje.
A mimochodem, zbavit se vodního kamene v topení je docela dobře - 100 gramů protiváhu v systému tento problém zcela odstraní - ověřeno provozem elektrokotle na tři topné sezóny.
Ale zpět k reklamě na indukční kotle:

V kotlích TEN lze jako nosič tepla použít pouze vodu a kromě toho je nejlepší použít destilovanou vodu.
Při údržbě jsou topná tělesa méně praktická než indukční kotle, protože přechodový kontakt mezi napájecím vodičem a vodičem samotného topného tělesa se neustále přehřívá, kvůli tomu oxiduje a slábne. Je nutné neustále dbát na to, aby nedošlo k přepálení napájecího vodiče, jinak při vyhoření může dojít k poškození závitového spojení topného tělesa a výměna takového funkčního topného tělesa. tento problém u indukčních kotlů neexistuje, protože spojení jeho topného tělesa s napájecím zdrojem se provádí přes střídavé elektromagnetické pole.
No, ano, samozřejmě, samozřejmě. Připojuje se indukční cívka k zásuvce bezdrátově? CHLADNÝ! Nejčastěji dochází k vyhoření v místech připojení při velkém zatížení a nepřetržitém nepřetržitém provozu, takže přehřáté kontakty jaksi nezní přesvědčivě... Dobře, co dál?
Indukční kotle lze umístit kamkoli, ani na samostatné místo. Jsou ohnivzdorné a fungují tiše.
Aha!!! A rejnok uvnitř kotle neustále klepe hlavou na stěny a není možné být vůbec v místnosti?
Indukční kotle poskytují mnohem vyšší elektrickou bezpečnost pro člověka než topná tělesa - kotle, protože samotné topné těleso může vyhořet dvěma způsoby: a) odtlakováním pouzdra; v tomto případě se zahřátý nichrom drolí, protože se na něj dostane voda - nehrozí nebezpečí, že by se člověk dostal pod napětí; b) bez odtlakování pouzdra; v tomto případě se může zahřátý nichrom přilepit na tělo topného tělesa. Topné těleso pokračuje v práci a prostřednictvím vody je kovové těleso kotle napájeno.
Je to zcela logický argument, pokud je kotel instalován v rozporu s bezpečnostními pravidly - jakékoli silové zařízení musí být uzemněno. A umí zabít blázna baterií, no, když prakem a v hlavě.
Doposud nebylo možné vyrobit indukční cívku indukčního kotle o výkonech 3 kW a více při 50 Hz malou a kompaktní. Proto má kotel s topným tělesem mnohem menší rozměry při stejném výkonu než indukční kotel.

Kač se a nikdy neuspěji - frekvence je nízká, jen 50 Hz, ale je potřeba určitá indukčnost a dokonce i drát, aby se nezahříval, když jím projdou ty samé 3 kW. Indukční kotel bude tedy vždy velký.
No, schematická schémata indukčních kotlů jsou obecně něco. Na jednom z míst bylo navrženo použít následující schéma pro indukční kotel:

Opravdu, usmíval se docela dlouho - s napájením 10 ... 30 voltů jdou roztopit kotel? Ano, napájecí zdroj pro tento prd bude generovat více tepla než tato hračka pro středoškoláky.
Upřímně řečeno, narazil jsem i na jednu poměrně kuriózní verzi tyristorového obvodu, ale provoz na audio frekvencích mou pozornost nevzbudil.

Jeden z reklamních sloganů mě doslova rozesmál:
Úspora spotřeby elektrické energie
Spotřeba 2,5 kW místo 4–5 je výborný výsledek. Ambiciózním a spořivým domácím řemeslníkům to ale nestačilo. Kde ale vzít levnou elektřinu do sporáku? Ukazuje se, že odpověď je známá již dlouho.
Toto zařízení se nazývá invertor a převádí stejnosměrný proud na střídavý proud. S ním můžete snížit aktuální spotřebu na vytápění téměř na nulu.
Abychom snížili spotřebu energie, potřebujeme následující:
Dva akumulátory ne méně než 190 Ah (nejlépe 250 Ah). 4 kW měnič.
Nabíječka baterií (24 V).
Hlavní potrubí musí být vyrobeno z nemagnetického materiálu (plast, hliník, měď).
Baterie zapojíme paralelně a uvedeme je do stálého „nabíjení“. Proces, který se vyskytuje v elektrickém obvodu:
Baterie produkují stejnosměrný proud, který je přiváděn do střídače.
Střídač převádí stejnosměrný proud na střídavý proud 220 V.
Proud z invertoru je přiváděn do indukční pece, která pracuje v normálním režimu (průtok).
Nabíječka neustále dobíjí baterie.

Upřímně, toto je citát z internetu a vůbec si nedokážu představit, komu je určen.

Obecně reklama na indukční kotel zklamala, ale přesto zůstaly rozpaky - výrobci při přerušení tvrdili, že indukční kotel má mnohem větší výkon ve srovnání s topným tělesem. To je ten háček, kterému jsem propadl - výkon kotle je totiž na světle docela dobrá úspora.
Neměl jsem dost odhodlání hned vyrobit indukční kotel, a tak jsem se rozhodl nejprve zkusit sestavit indukční topnou baterii. První věc, která se sama o sobě zeptala, byl indukční sporák, ale s ropuchou nedošlo k dohodě o tématu jeho nákupu, a proto, když na internetu našel schéma indukčního sporáku, byla z něj izolována napájecí jednotka, která byla sestavena .

Obvod se ukázal být docela vrtošivý, ne po smrti několika IGBT tranzistorů jsem se rozhodl, že takové experimenty mohou zůstat bez kalhot, protože jsem vzal tranzistory z demontáže, takže jsem nebyl příliš zarmoucen. Koupeno.
Okamžitě jsem objednal IRFPS37N50 u stejného prodejce, jako bych tušil, že něco není dobré. Ano, a doručení v této verzi bylo relativně levné - dvě objednávky a jedna platba za doručení.
Obecně, když jsem si dost pohrál s jednocyklem, dospěl jsem k závěru, že věc je dobrá, ale sebemenší chyba v nastavení zabíjí výkonové tranzistory. Proto jsem se rozhodl jít jinou cestou - pokusit se sestavit push-pull okruh indukčního ohřívače, protože výkonní terénní pracovníci již byli po ruce. Po krátkém přemýšlení jsem se rozhodl použít ovladač polomůstku IR2153 a aby ho nezabily těžké hradla, napájel jsem jej emitorovými sledovači 1,5 A. Výsledkem bylo následující zapojení:

Myšlenka byla celkem jednoduchá - fóliové kondenzátory nedrží velké proudy moc dobře, takže jich použijte více, a pokud jich je více, můžete zvolit kapacitu tak, aby se výsledný LC obvod dostal do rezonance a dostal maximální magnetická pole.
Jako výměník tepla bylo rozhodnuto použít čtvercovou trubku - teplosměnnou plochu jak venku, tak uvnitř, a to je přirozeně jen po ruce.

Existovalo podezření, že se elektronika velmi zahřeje, protože u jednotaktní verze bylo nutné použít ventilátor chladiče. No, aby proud vzduchu nepronásledoval nadarmo, bylo rozhodnuto jej použít jako konvekční proudění - nasměrovat ho potrubím do čtvercové trubky výměníku tepla, čímž se zvýší výkon konstrukce.

Umístění cívek mezi teplosměnnými registry je zcela stíní, což neumožňuje uniknout vysokofrekvenčnímu elektromagnetickému záření ze zátěže, protože to nejen škodí, ale také snižuje účinnost tohoto zařízení. Aby se v případě poškození izolace samotného drátu cívky nedotýkaly výměníku tepla, byla použita vlnitá lepenka impregnovaná epoxidovým lepidlem. Bylo možné použít sklolaminát, ale tak velký kus nebyl po ruce.
Cívky můžete upevnit i na tmel, v zásadě jde hlavně o to, aby docela pevně držely i při pádu ohřívače. I když, samozřejmě, upustit takovou věc, i když jen během přepravy - ukázala se těžká hračka, ale nemůžete ji nosit na sobě, takže vůbec nebyly myšlenky na váhu. Na konce cívek byl nasazen vysokoteplotní cambric - nesmršťovací, se skelným vláknem je mnohem dražší než smršťování a vypadá jako materiál. Kruhové spirály mají samozřejmě vyšší kvalitativní faktor, ale potřeboval jsem spirálu uspořádat tak, aby ohřívala CELOU plochu výměníku. Proto byly vyrobeny dvě obdélníkové cívky. Dvě, protože je bylo možné zapojit buď sériově nebo paralelně a tím se rozšířila pravděpodobnost pádu do rezonance - netušil jsem, jaká indukčnost ve finále dopadne.
Udělal se výkres, vytiskl se na papír, přilepil se lepicí páskou na list dřevotřísky, v rozích byly vyvrtány otvory, do kterých se vkládaly karafiáty. Čepy byly předem opatřeny kusy teplem smrštitelné hadičky a na tuto šablonu byly navinuty cívky. Po navinutí byly svitky přelity epoxidovým lepidlem a nahřáty fénem, ​​aby se lépe impregnovaly svazky lankového drátu, kterým se svitky navíjely. Byl použit drát o průměru 0,35 mm, ve svazku bylo 28 žil. Později jsem udělal další cívky a umyl je tmelem - bylo bolestivé, že se ukázaly jako tekuté, i když bojovaly docela dobře.

To vše se pak shromáždilo v jednom přístroji a upravilo. Jak se ukázalo, na rozdíl od jednocyklové verze výkonové tranzistory se stejným radiátorem nepotřebovaly proudění vzduchu, ale ventilátor byl stále ponechán - výměna tepla s ním je mnohem lepší. Rychlost však byla snížena na minimum slyšitelnosti – bude tedy mít více prostředků, zažene dovnitř méně prachu a nebude dráždit bzučením.
Po montáži bylo samozřejmě potřeba porovnat, co je vlastně výnosnější - olejová vana nebo indukční. Byla provedena celá řada měření, ale pokaždé se induktor ukázal jako vítěz ve vztahu k olejovači, což diváky z YouTube pěkně rozzuřilo. Ano, samozřejmě, některá měření nebyla úplně správná, ale poslední série prakticky nezpůsobila kritiku, i když názory, že jsem nechodil do školy a neznám zákon o ochraně, stále blikaly. Ano, vlastně jsem do tohoto zákona nezasáhl - bavíme se o výkonu a o ničem jiném.
Obecně platí, že nejnovější měření byla shrnuta do tabulky, na základě jejíchž výsledků sami vyvozujete závěry, což je výhodnější.

VYTÁPĚNÍ MALÉ MÍSTNOSTI NA TEPLOTU 40°C

Spotřeba kW

Průměrná rychlost větru

Průměrná venkovní teplota

olejový ohřívač
indukční ohřívač

UDRŽOVÁNÍ TEPLOTY VE STEJNÉ MÍSTNOSTI BĚHEM DNE
SÍLA JE VŠECHNO STEJNÁ

Indukce
mastný
proudění
Dva masopusty

VÍCE O POČASÍ
ÚDAJE Z WEBOVÝCH STRÁNEK SYNOPTIC


Více podrobností o tom, co a jak bylo provedeno, je uvedeno ve videu. Zobrazeno VELMI detailně, takže je to přes hodinu a půl, tak se zásobte popcornem.

Okamžitě se začaly objevovat otázky typu „Mohl byste mi sestavit ovládací desku?“. Ano, mohl, samozřejmě, ale existují pouze dvě nuance:
Je to drahé, protože desky musím vyrábět ručně, ZCELA ručně, jelikož u tohoto zařízení nevidím frontu a nepotřebuji desky objednávat z výroby s minimálním nákladem 10 kusů. A výroba desky je jak žehlení, tak ruční vrtání a cínování, tzn. docela dost času, který si nemůžu jen tak vzít a darovat - víš, životnost je omezená a utrácet ho za něco, co mě nezajímá a nebrat za to peníze, je prostě hloupost.
Pravděpodobnost, že si tento návrh vzpomenete na nepřipravenou páječku, není příliš vysoká, protože kromě desky je zapotřebí také induktor, a to jsou cívky, jejichž počet závitů přímo závisí na způsobu jejich připojení, tloušťka oceli a vzdálenost mezi svitkem a ocelí.
Obecně jsem se rozhodl zachránit se před nečinným žvaněním na toto téma a natočil jsem video s doporučeními na výrobu induktorů, a pokud si někdo přeje koupit desku, pošlu ho, aby se podíval na toto video s otázkou „Může děláš to samé?" Řady kupců tají jako sníh v dešti...

Výsledek soutěže mezi indukčním ohřívačem a olejovým na mě samozřejmě zapůsobil a myšlenka na sestavení indukčního kotle se mi v hlavě VELMI pevně usadila. První věcí, kterou bylo třeba rozhodnout, bylo, který induktor sestavit. Samozřejmě, na rozdíl od domácích indukčních kotlů jsem to nehodlal dělat na 50 Hz. A k tomu už byly potřeba vážnější kondenzátory - na obrázky roztrhaných filmařů bylo na internetu příliš. Proto byly objednány kondenzátory pro indukční vařiče - určitě vydrží jak proud, tak napětí. Pro potlačení přepětí byly objednány kondenzátory a pro vytvoření rezonance byly zakoupeny kondenzátory řady MKP, které se používají v indukčních vařičích. Na výživu jsem bral na 5 mikrofarad a 3 mikrofarad, na induktor na 0,27 mikrofarad. Kde jsem již koupil ceduli, že produkt není dostupný, tak si KONDENZÁTORY MKP vyberte sami.
Dalším faktorem pro vznik indukčního kotle byla jejich hromadná výroba, i když ne naše, ale kompaktnější a vysokofrekvenční - čínské indukční kotle o výkonu 6 kW a 10 kW. Pravda, z fotek bylo jasné, že Číňané najížděli na maximální výkon 3 kW z jedné sekce topení, protože používali jednocyklové měniče - to je vidět z přítomnosti dvou a tří stejných řídicích desek s nucené větrání. Při použití push-pull můstkového měniče jsem očekával, že z jedné sekce získám 4-5 kW a vzhledem k tomu, že pohonná jednotka může obsluhovat 2 sekce tlumivky, nebyly s výkonem vůbec žádné problémy.
Proč je výkon indukčního kotle omezený? Vše je zcela banální - pro získání rezonance je nutná určitá indukčnost. Pokud je rezonance na zvukových frekvencích, pak bude slyšet jak ovládání, tak samotný induktor, a to bude VELMI únavné, mírně řečeno. Pokud půjdeme na vyšší frekvence, pak budeme nuceni snížit počet otáček a sílu magnetické pole, nutné pro výskyt Foucaultových proudů, tzn. vířivé proudy, které ohřívají ocel, se sníží. Síla magnetického pole je totiž přímo úměrná počtu závitů a proudu, který jimi protéká. Navíjení zvyšovacího transformátoru pro získání většího napětí se nesnížilo ze dvou důvodů:
Rozměry a cena feritu
Problém izolace induktoru a výkonové části řízení

Ano, ano, izolace zde má také velký význam - při rezonanci a můstkovém invertoru přivádí na cívku induktoru asi 800 voltů. Pokud zdvojnásobíte frekvenci, budete muset také snížit počet závitů 2krát a pro získání stejného výkonu budete muset dvakrát zvýšit aplikované napětí, a to je již 1600 voltů. Ne, neodvážil jsem se s něčím takovým začít a ani vám neradím - tato věc začíná být příliš nebezpečná.
První verze ovládacího schématu jasně ukázala, že kromě zvýšené přesnosti je třeba schéma mírně změnit, což bylo provedeno. Podařilo se mi však zkontrolovat něco u první možnosti:

Vůbec mě to nezaujalo... Po krátkém přemýšlení jsem však dospěl k závěru, že jsem s kontrolou spěchal - magnetické pole kolem cívky induktoru nebylo uzavřeno, což vedlo ke ztrátám - ocelový plát, který byl vedle kotle, se během pokusu znatelně zahřál.
No a protože jsem stále ztratil kontrolu nad indukčním kotlem, bylo rozhodnuto sestavit nezničitelný stojan na testování tlumivek a vlastně i nové, promyšlenější ovládání indukčního kotle.
Po večerním sezení se v důsledku toho ukázalo takové schéma zkušebního stojanu. V zásadě zde z netradičního pouze první stupeň proudového omezení - efektivní hodnota není tvořena dobou trvání impulsů, jak je u regulátoru TL494 obvykle zvykem, ale změnou převodní frekvence. Toto řešení je dáno především tím, že není potřeba řešit samoindukční pulzy, které způsobují zahřívání výkonových tranzistorů a jelikož zátěž má reaktanci, která se zvyšuje s použitou frekvencí, nebylo pochyb o výkonu toto obvodové řešení. Navíc byl do obvodu zaveden analogový měřič frekvence, který umožňuje orientaci v používaných frekvencích. Stupnice měřiče frekvence byla samozřejmě odstupňována podle údajů skutečného měřiče frekvence.


ZVĚTŠIT SCHÉMA

Také ovládání kotle prošlo určitými změnami a výsledné schéma zapojení mělo následující podobu:


ZVĚTŠIT SCHÉMA

Schémata mají obecný principřízení proudu protékajícího zátěží - úprava frekvence. Ve stojanu je frekvence závislá na proudu protékajícím zátěží, u kotle je tato závislost tvořena termostatem. Úprava má navíc dva kroky – k prvnímu poklesu spotřeby dochází, když teplota chladicí kapaliny dosáhne určité hodnoty a provádí se v krocích. Druhý stupeň seřízení je plynulý a mění výkon dodávaný do tlumivky kotle v závislosti na teplotě vytápěné místnosti. Setrvačnost ohřívače tedy zcela chybí.
Po neúspěšném testu první verze indukčního kotle bylo vyzkoušeno stínění cívek feritovými tyčemi - nárůst výkonu byl výrazný. To samozřejmě inspirovalo, ale ne moc - projekt se stal příliš drahým - bylo potřeba hodně feritu, ale není to levné.
Řešení problému přišlo ve dvou fázích. Nejprve bylo rozhodnuto o použití toroidního výměníku s labyrintem uvnitř, ale po malém přemýšlení se objevil náčrt toroidního indukčního kotle bez labyrintu a s jiným uspořádáním vstupního a výstupního potrubí.
První zařazení ukázalo, že na kotli bylo příliš málo otáček a cívka se musela zhutnit a navinout.
Před montáží řídicí desky k indukčnímu kotli zbýval v podstatě týden, ale svrběly mě ruce - kotel už byl hotový a připravenost zkušebního stojanu také strašila.
Byl sestaven a testován topný model s několika možnostmi pro elektrické kotle, ale konečná zkušenost byla zmařena - průměr trubek se ukázal být příliš malý a voda v kotli s topným tělesem se jednoduše vařila:

Byl přepracován model vytápění - bylo přidáno oběhové čerpadlo, které zabrání varu vody a objem vody v modelu se zvýšil z jednoho a půl vědra na šest a půl, což umožnilo výrazně prodloužit dobu trvání pokus. Takže přišla hodina X, čili okamžik pravdy:

Abych byl upřímný, jsem naštvaný. Nedošlo k žádnému magickému zvýšení výkonu. Je jasné, že při samocirkulaci by pravděpodobnost růstu nejspíš byla - při pomalém pohybu vody se na povrchu topného tělesa tvoří bublinky, které jsou odváděny do expanzní nádoby, odebírají teplo, ale při při použití oběhového čerpadla je tento efekt anulován - topné těleso se příliš intenzivně omývá vodou a tvorba plynu se desetinásobně sníží.
Indukční kotel byl samozřejmě také hnán do rezonance, ale závislost protékajícího proudu je lineární - začíná se zvětšovat se zvyšováním frekvence a přibližováním se k rezonanci a po jejím průchodu proud také lineárně klesá. Nebyly zjištěny žádné výboje proudu procházející cívkou.
Protože byl model sestaven plnohodnotně, nemohl jsem odolat, abych si nepohrál s elektrodovým kotlem:

Pro tyto pokusy byl také zakoupen nový, moderní elektroměr, který se po dokončení měření prostě ukázal jako nepotřebný. Můj zvědavý nos v něm samozřejmě uvízl také:

Obecně jsem nezačal montovat řídicí desku kotle až do konce - není žádný rozdíl v tepelném výkonu indukčního kotle a kotle na topných tělesech, proto tuto desku nebudu potřebovat. Ne, nebudu to rozebírat až do konce - k dispozici jsou jak TL494, tak IR2110 a výkonové tranzistory jsem k tomu ještě nepřipájel. Ať to zatím padne. Ale vezmu do provozu myšlenky indukčního ohřevu - s podobnou sadou výkonových zařízení můžete pomalu nebo rychle ohřát spoustu ocelových věcí pro různé účely. Zkušenosti tedy byly získány a stojan byl ponechán na další pokusy.
Samozřejmě je škoda, že se myšlenka s indukčním kotlem ukázala jako neudržitelná, ale existuje výrobní technologie indukční ohřívače, které jsou elektronicky samozřejmě složitější než tovární konvekční, ale přesnějším udržováním teploty, nebo pomocí plynulé regulace jako u kotle lze dosáhnout slušných úspor.
Ještě jednou připomínám - tady nejde o efektivitu, ale o produktivitu a nemusím před nosem mávat učebnicemi fyziky a termodynamiky - pokusy popsané v učebnicích byly zasazeny do ideálních podmínek a obydlí nikdy nebude v takových podmínkách, vždy má výměnu tepla s okolím. Neměl jsem dost mysli na to, abych matematicky vypočítal, co a jak se bude dít, a tak jsem nasbíral několik modelů a vše ZKUŠENOSTI ověřil a viděl na vlastní oči. Takže uklidněte svůj sarkasmus a pokud máte pochybnosti, můžete si vše zopakovat - všechna schémata zapojení, všechna použitá provedení jsou popsána dostatečně podrobně.

Na závěr pár slov o vyhlídkách tohoto způsobu vytápění v každodenním životě. Jakýkoli magnetický kov lze zahřát. Proč to děláš, to není moje věc. Z mé strany byly úspěšně testovány dvě možnosti - domácí žehlička s ocelovou základnou a domácí páječka na plastové trubky.
Bohužel v té době byly testovány tlumivky a výkonová část a teplota byla řízena pomocí termočlánku. K dnešnímu dni již bylo vyvinuto ovládání tohoto ohřívače přes MK bez použití kontaktních snímačů.

Princip činnosti je založen na postupném snižování výkonu dodávaného do induktoru při dosažení nastavené teploty. Při použití IR2155o jako hlavního oscilátoru budete potřebovat optočlen LED-fotorezistor nebo fotorezistorovou lampu. Jakmile se teplota přiblíží nastavené teplotě, LED diody se postupně rozsvítí. První z nich zvýší frekvenci hlavního oscilátoru 1,5krát, čímž vyřadí induktor z rezonance. Druhý stále zvyšuje frekvenci 1,5krát. No a třetí úplně zastaví generátor.
Jak vyrobit takový optočlen je znázorněno na videu:

Na konci tohoto videa je jen letmý pohled na test železa.
Kruhový diagram bezkontaktní regulátor teploty je zobrazen níže. MK můžete napájet z jakéhokoli stabilizovaného pětivoltového zdroje. Ali mimochodem prodává UNIVERZÁLNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE, mající výstupní napětí 5 voltů - pro regulátor a 12 voltů, které lze použít k napájení IR2155 a zbavit se 2W rezistorů. Pouze pětivoltová země je lepší oddělit dvanáct voltů od země.

Obvod, deska a firmware pro MK jsou v ARCHIVU.
Při použití optočlenů jako hlavního oscilátoru TL494 nebo SG3525 lze použít optočlen LED-fototranzistor (PC817), jehož tranzistor je součástí obvodu rezistoru pro nastavení frekvence.

Jedinečnost člověka spočívá v tom, že neustále vymýšlí zařízení a mechanismy, které výrazně usnadňují práci v určité oblasti pracovní nebo životní činnosti.

K tomu se zpravidla používá nejnovější vývoj v oblasti vědy.

Indukční ohřev není výjimkou. V poslední době získal princip indukce široké uplatnění v mnoha oblastech, které lze bezpečně připsat:

  • v metalurgii se k tavení kovů používá indukční ohřev;
  • v některých průmyslových odvětvích se používají speciální rychloohřevné pece, jejichž provoz je založen na principu indukce;
  • v domácí oblasti lze indukční ohřívače využít například pro vaření, ohřev vody nebo vytápění soukromého domu. (O vlastnostech indukčního ohřevu si můžete přečíst v).

K dnešnímu dni existuje velké množství indukčních instalací průmyslového typu. To však neznamená, že konstrukce takových zařízení je velmi složitá.

Nejjednodušší indukční ohřívač je docela možné vyrobit pro domácí potřeby vlastníma rukama. V tomto článku budeme podrobně hovořit o indukčním ohřívači a také různé cesty jeho ruční práce.

Druhy

Indukční ohřívací jednotky pro kutily se zpravidla dělí na dva hlavní typy:

  • (zkráceně VIN), které se používají především k ohřevu vody a vytápění domu;
  • ohřívače určené k použití různé typy elektronické díly a sestavy.

Vírový indukční ohřívač (VIN) se skládá z následujících konstrukčních součástí:

  • zařízení, které přeměňuje běžnou elektřinu na vysokofrekvenční proud;
  • induktor, což je druh transformátoru, který vytváří magnetické pole;
  • tepelný výměník nebo topný článek, který je umístěn uvnitř induktoru.

Princip fungování VIN se skládá z následujících kroků:

Poznámka specialisty: protože indukční cívka je považována za nejdůležitější prvek tohoto typu ohřívače, je třeba k její výrobě přistupovat velmi pečlivě: měděný drát musí být navíjen v úhledných závitech na plastové trubce. Počet otáček musí být alespoň 100.

Jak je patrné z popisu, návrh VIN není dostatečně komplikovaný, takže si můžete bezpečně vyrobit vířivý ohřívač vlastníma rukama.

Jak udělat

První možnost.

Elektronický obvod ohřívače. (Kliknutím zvětšíte) Poměrně jednoduchý a přitom výkonný indukční ohřívač lze navrhnout na základě tištěný spoj, jehož schéma je znázorněno na obrázku.

Vlastnosti tohoto schématu jsou následující důležité body:

  1. Tato konstrukce je ve skutečnosti multivibrátor, který je organizován na vysokovýkonných tranzistorech.
  2. Důležitým prvkem obvodu je odpor, který nedovolí přehřátí tranzistorů, což obecně ovlivní efektivní fungování celé tlumivky.
  3. Samotný induktor by měl vypadat jako druh spirály a sestávat z 6–8 závitů měděného drátu
  4. Aby se příliš nepřemýšlelo o konstrukci regulátoru napětí, lze jej již vzít hotová verze z napájecího zdroje počítače.

Odborná rada: protože induktor bude generovat silné teplo, doporučuje se instalovat tranzistory na speciální radiátory, aby se zabránilo poruchám.

Druhá možnost.
Tento způsob uspořádání indukčního ohřívače je založen na použití elektronického transformátoru.

Jeho podstata je následující:

  • dvě trubky jsou propojeny svařováním tak, že v řezu připomínají tvar koblihy (tato konfigurace bude současně sloužit jako vodič a topný článek);
  • měděný drát je zároveň přímo navinut na těle;
  • pro vysoce kvalitní pohyb chladicí kapaliny jsou do těla přivařeny dvě trubky, z nichž jedna voda vstupuje do ohřívače a druhá je přiváděna do topného systému.

Tím jsme vše uvedli možné způsoby sestavení indukčního ohřívače pomocí elektronických dílů. Doufáme, že naše tipy a doporučení budou pro vás velmi poučné.

Podívejte se na video, ve kterém zkušený uživatel vysvětluje jednu z možností výroby indukčního ohřívače vlastníma rukama:

Indukční ohřívač je vrcholem ve vývoji elektrických spotřebičů. Díky tomuto zařízení můžete výrazně ušetřit spotřebu energie. Tepelný generátor použitý v tomto zařízení je zcela neškodný, během provozu nevypouští saze. Například z hlediska účinnosti je topný kotel (schéma indukčního ohřívače je uveden níže) na druhém místě po infračerveném ohřívači. Na rozdíl od infračervených zařízení, která se prodávají pouze ve specializovaných prodejnách, lze však indukční ohřívače nejen koupit, ale také sestavit ručně.

Taková zařízení přicházejí v několika úrovních složitosti a účelu, například pro vodu a kov. Jejich zařízení se samozřejmě liší, ale princip fungování je stejný. Níže uvedená fotografie ukazuje schéma indukčního kovového ohřívače, pomocí kterého je poměrně snadné toto zařízení sestavit.

V tomto článku se tedy budeme zabývat procesem montáže indukčního ohřívače z improvizovaných prostředků, které lze nalézt v „koších“ jakéhokoli domácího mistra.

Jak funguje DIY indukční ohřívač?

Princip fungování domácího ohřívače se neliší od továrního zařízení. To znamená, že chladicí kapalina cirkuluje v aktivní zóně a zahřívá se od jejích stěn nebo obsahu. Ohřívá se v důsledku vířivých proudů generovaných vinutím.

Důležité: polymerová jádra jsou vycpaná sekaným drátem!

Na druhé straně je vinutí navinuto kolem těla jádra a uzavřeno ke zdroji vysokofrekvenčního proudu. Právě tato energie je schopna generovat střídavé elektromagnetické pole - hlavní příčinu vzniku vířivých proudů ve stacionárním jádru (nebo jeho výplni).

Schéma indukčního ohřívače vody, uvedené níže, se často používá v topných kotlích.

Jako zdroj vysokofrekvenčního střídavého proudu může fungovat konvenční nebo složitější systém založený na transformátoru a frekvenčním měniči.

Je třeba poznamenat, že se správným přístupem k výběru zdroje a formování vinutí můžete vytvořit skutečně efektivní zařízení, které nebude fungovat hůř než jeho tovární protějšek. Mimochodem, v jeho sadě je vždy návod a schéma indukčního ohřívače.

Sestavujeme indukční zařízení vlastníma rukama: důležité detaily

K sestavení takového ohřívače budete potřebovat:


Právě toto zařízení bude zdrojem vysokofrekvenčního střídavého elektrického proudu, který napájí induktor.

Poté musíte vzít Wind it s pružinou na těle jádra. Toto zařízení bude fungovat jako induktor. Je velmi důležité připojit kontakty vodičů ke svorkám měniče, aby se zabránilo pájení a kroucení. Na základě toho musí být kus tohoto materiálu použitý k vytvoření jádra dostatečně dlouhý. Počet závitů je obvykle 50 a průměr drátu je obvykle 3 mm. Schéma indukčního ohřívače ukazuje pořadí zapojení jednotlivých komponentů.

Tvorba jádra

Jádro je obyčejná polymerová trubka vyrobená ze zesíťovaného polyethylenu nebo polypropylenu. Tyto druhy plastů odolávají nejvyšším možným teplotám. Průchozí průměr jádrové trubky by měl být 50 mm a tloušťka stěny nesmí být menší než 2,5-3 mm. Pak lze tuto část použít jako kalibr, na který je navinut měděný drát tvořící induktor.

Přibližné schéma indukčního ohřívače je na tomto obrázku.

Topným prvkem takového kotle bude výplň polymerního jádra - nasekané kusy o průměru 7 mm. Navíc jejich délka nesmí být menší než 5 cm.

Montáž zařízení na příkladu topného indukčního kotle

Proces montáže všech těchto součástí jediný systém jak následuje:

  • Nejprve vezměte kus polymerové trubky, upevněte ji a naviňte 50 závitů 3 mm měděného drátu přes budoucí jádro.
  • Dále odřízněte konce jádra a nechte 7-10 cm od okraje drátu ke kohoutkům.

Důležité: Okruh indukčního ohřívače Udělej si sám se provádí v několika fázích, jejichž pořadí by v žádném případě nemělo být porušeno. Abyste předešli chybám, musíte přesně dodržovat pokyny.


Výroba indukčního ohřívače vlastníma rukama, musíte se starat o bezpečnost zařízení. K tomu je nutné se řídit následujícími pravidly, která zvyšují úroveň spolehlivosti celého systému:

  1. Do horního odpaliště by měl být vložen pojistný ventil, aby se uvolnil přetlak. V opačném případě, pokud selže oběhové čerpadlo, jádro pod vlivem páry jednoduše praskne. Takové momenty zpravidla poskytuje schéma jednoduchého indukčního ohřívače.
  2. Střídač je připojen k síti pouze přes RCD. Toto zařízení funguje v kritických situacích a pomůže vyhnout se zkratu.
  3. Svařovací invertor musí být uzemněn vedením kabelu do speciálního kovového obvodu namontovaného v zemi za stěnami konstrukce.
  4. Těleso indukčního ohřívače musí být umístěno ve výšce 80 cm nad podlahou. Kromě toho musí být vzdálenost od stropu alespoň 70 cm a od ostatních kusů nábytku - více než 30 cm.
  5. Indukční ohřívač vytváří velmi silné elektromagnetické pole, a proto by měl být umístěn mimo obytné prostory a výběhy pro domácí zvířata.

Shrnutí

Indukční ohřívač pro kutily nebude fungovat hůř než tovární spotřebič. Není horší ve výkonu, účinnosti a bezpečnosti, samozřejmě, pokud byla dodržena všechna pravidla.

Použití elektrických ohřívačů je mimořádně snadné. Jsou mnohem bezpečnější než jakákoliv plynová zařízení, neprodukují saze a saze na rozdíl od jednotek, které pracují na kapalná nebo pevná paliva, a konečně není třeba připravovat palivové dříví atd. Hlavní nevýhodou elektrických topidel je vysoká cena elektřiny. Při hledání úspor se někteří řemeslníci rozhodli vyrobit indukční ohřívač vlastníma rukama. Dostali vynikající vybavení, které vyžaduje mnohem menší náklady na provoz.

Princip činnosti indukčního ohřevu

Provoz indukčního ohřívače využívá energii elektromagnetického pole, kterou ohřívaný předmět pohlcuje a přeměňuje na teplo. Pro generování magnetického pole se používá induktor, tedy víceotáčková válcová cívka. Procházející tímto induktorem, proměnnou elektřina vytváří kolem cívky střídavé magnetické pole.

Domácí invertorový ohřívač vám umožní zahřát se rychle a na velmi vysoké teploty. Pomocí takových zařízení můžete nejen ohřívat vodu, ale dokonce roztavit různé kovy.

Pokud je zahřátý předmět umístěn uvnitř nebo v blízkosti induktoru, bude proražen tokem vektoru magnetické indukce, který se neustále mění v čase. V tomto případě vzniká elektrické pole, jehož čáry jsou umístěny kolmo ke směru magnetického toku a pohybují se v začarovaném kruhu. Díky těmto vírovým proudům se elektrická energie přeměňuje na tepelnou energii a předmět se zahřívá.

Elektrická energie induktoru je tedy přenášena na předmět bez použití kontaktů, jak se to děje v odporových pecích. V důsledku toho je tepelná energie spotřebována efektivněji a rychlost ohřevu se výrazně zvyšuje. Tento princip je široce používán v oblasti zpracování kovů: jeho tavení, kování, pájení natvrdo atd. S nemenším úspěchem lze k ohřevu vody použít vírový indukční ohřívač.

Indukční generátor tepla v topném systému

Pro organizaci vytápění soukromého domu pomocí indukčního ohřívače je nejjednodušší použít transformátor, který se skládá z primárního a sekundárního vinutí nakrátko. Vířivé proudy v takovém zařízení vznikají ve vnitřní součásti a směřují vzniklé elektromagnetické pole do sekundárního okruhu, který současně funguje jako pouzdro a topné těleso pro chladicí kapalinu.

Vezměte prosím na vědomí, že nejen voda, ale také nemrznoucí kapalina, olej a jakákoli jiná vodivá média mohou při indukčním ohřevu působit jako nosič tepla. V tomto případě na stupni čištění chladicí kapaliny příliš nezáleží.

Invertorový ohřívač je kompaktní, tichý a lze jej instalovat téměř na jakékoli vhodné místo, které splňuje bezpečnostní požadavky.

Vybaveno dvěma tryskami. Spodní odbočná trubka, kterou bude proudit studená chladicí kapalina, musí být instalována na vstupní části potrubí a nahoře je instalována odbočná trubka, která převádí horkou chladicí kapalinu do přívodní části potrubí. Při zahřívání nosiče tepla v kotli vzniká hydrostatický tlak a vstupuje do topné sítě.

Provoz indukčního ohřívače má řadu výhod, které je třeba zmínit:

  • chladicí kapalina v systému neustále cirkuluje, což zabraňuje možnosti přehřátí;
  • indukční systém vibruje, v důsledku toho se na stěnách zařízení neusazuje vodní kámen a jiné usazeniny;
  • absence tradičních topných prvků umožňuje provozovat kotel s vysokou intenzitou, bez obav z častých poruch;
  • absence odpojitelných spojů eliminuje únik;
  • provoz indukčního kotle není doprovázen hlukem, takže může být instalován téměř v každé vhodné místnosti;
  • při indukčním ohřevu nevznikají žádné nebezpečné produkty rozkladu paliva.

Bezpečnost, tichý provoz, možnost používat správnou chladicí kapalinu a odolnost zařízení přilákaly mnoho majitelů domů. Někteří z nich uvažují o možnosti vyrobit si domácí indukční ohřívač.

Jak si vyrobit indukční ohřívač sami?

Vlastní výroba takového ohřívače není příliš těžký úkol kterou zvládne i začínající mistr. Pro začátek si udělejte zásoby:

  • kus plastové potrubí se silnými stěnami, které se stanou tělesem ohřívače;
  • ocelový drát o průměru nejvýše 7 mm;
  • adaptéry pro připojení tělesa ohřívače k topení Domy;
  • kovová síť, která bude držet kusy ocelového drátu uvnitř pouzdra;
  • měděný drát pro vytvoření indukční cívky;
  • vysokofrekvenční měnič.

Nejprve je třeba připravit ocelový drát. K tomu se jednoduše nakrájí na kousky dlouhé asi 5 cm. Spodní část segmentu plastové trubky je pokryta kovovou síťovinou, uvnitř jsou nality kusy drátu a tělo je také shora pokryto kovovou síťkou. Tělo musí být zcela vyplněno kousky drátu. Současně může být přijatelný drát nejen z "nerezové oceli", ale i z jiných kovů.

Pak byste měli vyrobit indukční cívku. Jako základ je použito připravené plastové pouzdro, na které je pečlivě navinuto 90 závitů měděného drátu.

Poté, co je spirála připravena, je těleso pomocí adaptérů připojeno k topnému systému domu. Poté je cívka připojena k síti přes vysokofrekvenční měnič. Považuje se za docela vhodné vyrobit indukční ohřívač ze svařovacího invertoru, protože se jedná o nejjednodušší a nejlevnější možnost.

Nejčastěji se při výrobě domácích vířivých indukčních ohřívačů používají levné modely svařovacích invertorů, protože jsou pohodlné a plně splňují požadavky

Je třeba poznamenat, že byste neměli testovat zařízení, pokud k němu není dodávána žádná chladicí kapalina, jinak se plastové pouzdro může velmi rychle roztavit.

Zajímavá verze indukčního ohřívače vyrobeného z varné desky je uvedena ve videu:

Pro zvýšení bezpečnosti konstrukce se doporučuje izolovat exponované části měděné cívky.

Indukční topný systém umístěte alespoň 30 cm od stěn a nábytku a alespoň 80 cm od stropu nebo podlahy.

Aby byl provoz zařízení bezpečnější, doporučuje se vybavit jej manometrem, automatickým řídicím systémem a zařízeními pro odstranění vzduchu, který vnikl do systému.

Nyní se naučíme, jak vyrobit indukční ohřívač vlastníma rukama, který lze použít různé projekty nebo jen tak pro zábavu. Ocel, hliník nebo měď můžete okamžitě roztavit. Můžete jej použít pro pájení, tavení a kování kovů. K odlévání můžete použít i domácí indukční ohřívač.

Můj tutoriál pokrývá teorii, součásti a montáž některých nejdůležitějších součástí.

Návod je velký a bude obsahovat základní kroky, abyste měli představu o tom, co takový projekt obsahuje a jak jej navrhnout, aby nic nevybuchlo.

Pro troubu jsem dal dohromady velmi přesný, levný kryogenní digitální teploměr. Mimochodem, v testech s kapalným dusíkem se proti značkovým teploměrům ukázal dobře.

Krok 1: Komponenty

Hlavními součástmi vysokofrekvenčního indukčního ohřívače pro ohřev kovu elektřinou jsou invertor, budič, vazební transformátor a oscilační obvod RLC. Diagram uvidíte o něco později. Začněme s invertorem. Tento - elektrické zařízení, který mění stejnosměrný proud na střídavý proud. Pro výkonný modul musí fungovat stabilně. Nahoře je kryt, který se používá k ochraně ovladače brány MOSFET před jakýmkoli náhodným přepětím. Náhodné poklesy způsobují šum, který vede k přepínání na vysoké frekvence. To vede k přehřátí a selhání MOSFET.

Řádky s velká síla proudu jsou umístěny ve spodní části desky s plošnými spoji. Používá se mnoho vrstev mědi, které jim umožňují přenášet proud přes 50 A. Nepotřebujeme přehřívání. Všimněte si také velkých vodou chlazených hliníkových chladičů na obou stranách. To je nezbytné pro rozptýlení tepla generovaného MOSFETy.

Zpočátku jsem používal ventilátory, ale abych tento výkon zvládl, nainstaloval jsem malá vodní čerpadla, která cirkulují vodu přes hliníkové chladiče. Dokud je voda čistá, trubky nevedou proud. Mám také tenké slídové desky nainstalované pod MOSFETy, aby bylo zajištěno, že neprochází kanalizací.

Krok 2: Schéma měniče

Toto je obvod pro invertor. Okruh ve skutečnosti není tak složitý. Invertovaný a neinvertovaný driver zvyšuje nebo snižuje 15V napětí pro úpravu střídavého signálu v transformátoru (GDT). Tento transformátor izoluje čipy od mosfetů. Dioda na výstupu mosfetu omezuje špičky a rezistor minimalizuje oscilace.

Kondenzátor C1 absorbuje jakýkoli projev stejnosměrného proudu. V ideálním případě chcete nejrychlejší poklesy napětí v obvodu, protože snižují teplo. Rezistor je zpomaluje, což se zdá neintuitivní. Pokud však signál nezmizí, dochází k přetížení a oscilacím, které ničí mosfety. Více informací lze získat z okruhu klapky.

Diody D3 a D4 pomáhají chránit MOSFETy před zpětnými proudy. C1 a C2 poskytují otevřené cesty pro průchod proudu během spínání. T2 je proudový transformátor, díky kterému budič, o kterém si povíme příště, získává zpětnou vazbu z výstupního proudu.

Krok 3: Ovladač

Tento okruh je opravdu velký. Obecně si můžete přečíst o jednoduchém měniči s nízkým výkonem. Pokud potřebujete větší výkon, potřebujete správný ovladač. Tento řidič zastaví na rezonanční frekvence na vlastní pěst. Jakmile se váš kov roztaví, zůstane uzamčen na správné frekvenci bez nutnosti jakéhokoli nastavení.

Pokud jste někdy stavěli jednoduchý indukční ohřívač čipů PLL, pravděpodobně si pamatujete proces ladění frekvence, aby se kov zahřál. Sledovali jste pohyb vlny na osciloskopu a upravili spouštěcí frekvenci, abyste udrželi ideální bod. Nebudeš to muset dělat znovu.

Tento obvod využívá mikroprocesor Arduino ke sledování fázového rozdílu mezi napětím invertoru a kapacitou kondenzátoru. Pomocí této fáze vypočítá správnou frekvenci pomocí algoritmu "C".

Provedu vás řetězem:

Kapacitní signál kondenzátoru je umístěn nalevo od LM6172. Jedná se o vysokorychlostní invertor, který převádí signál do krásné, čisté obdélníkové vlny. Tento signál je následně izolován pomocí optického izolátoru FOD3180. Tyto izolátory jsou klíčové!

Dále signál vstupuje do PLL přes vstup PCAin. Porovnává se se signálem na PCBin, který ovládá měnič přes VCOout. Arduino pečlivě řídí hodiny PLL pomocí 1024bitového pulzně modulovaného signálu. Dvoustupňový RC filtr převádí PWM signál na jednoduché analogové napětí, které přechází do VCOin.

Jak Arduino ví, co má dělat? Kouzlo? Tipni si? Ne. Přijímá informaci o fázovém rozdílu mezi PCA a PCB z PC1out. R10 a R11 omezují napětí na 5 napětí pro Arduino a dvoustupňový RC filtr čistí signál od jakéhokoli šumu. Potřebujeme silné a čisté signály, protože nechceme platit více peněz za drahé mosfety poté, co explodují z hlučných vstupů.

Krok 4: Dejte si pauzu

Bylo to obrovské množství informací. Možná se ptáte sami sebe, zda potřebujete takové luxusní schéma? Záleží na tobě. Pokud chcete automatické ladění, odpověď je ano. Pokud chcete frekvenci naladit ručně, pak odpověď zní ne. Můžete vytvořit velmi jednoduchý ovladač pouze s časovačem NE555 a použít osciloskop. Můžete to trochu vylepšit přidáním PLL (phase-to-zero loop)

Nicméně pokračujme.

Krok 5: LC obvod




K této části existuje několik přístupů. Pokud potřebujete výkonný ohřívač, budete potřebovat pole kondenzátorů pro řízení proudu a napětí.

Nejprve musíte určit, jakou provozní frekvenci budete používat. Vyšší frekvence mají větší kožní efekt (menší průnik) a jsou dobré pro malé předměty. Nižší frekvence jsou lepší pro větší objekty a mají větší penetraci. Vyšší frekvence mají větší spínací ztráty, ale nádrží poteče menší proud. Zvolil jsem frekvenci kolem 70 kHz a šel až na 66 kHz.

Moje pole kondenzátorů má kapacitu 4,4uF a zvládne přes 300A. Moje cívka je asi 1uH. Dále používám spínací fóliové kondenzátory. Jsou to samoopravný metalizovaný polypropylenový axiální drát a mají vysoké napětí, vysoký proud a vysokou frekvenci (0,22uF, 3000V). Číslo modelu 224PPA302KS.

Použil jsem dvě měděné tyče a na každé straně vyvrtal příslušné otvory. K těmto otvorům jsem kondenzátory připájel páječkou. Na každou stranu jsem pak připevnil měděné trubky pro vodní chlazení.

Nekupujte levné kondenzátory. Rozbijí se a zaplatíte více peněz, než kdybyste si hned koupili dobré.

Krok 6: Sestavení transformátoru


Pokud si pozorně přečtete článek, položíte si otázku: jak ovládat LC obvod? O střídači a obvodu jsem již mluvil, aniž bych zmínil, jak spolu souvisí.

Připojení je provedeno přes vazební transformátor. Můj je od Magnetics, Inc. Číslo dílu je ZP48613TC. Adams Magnetics je také dobrá volba při výběru feritových toroidů.

Ten vlevo má 2mm drát. To je dobré, pokud je váš vstupní proud nižší než 20A. Pokud je proud větší, drát se přehřeje a spálí. Pro vysoký výkon si musíte koupit nebo vyrobit lanko. Vyrobil jsem to sám, tkal jsem 64 pramenů drátu 0,5 mm. Takový drát snadno odolá proudu 50A.

Měnič, který jsem vám ukázal dříve, bere vysokonapěťový stejnosměrný proud a mění jej na proměnlivé vysoké nebo nízké hodnoty. Tato střídavá obdélníková vlna prochází vazebním transformátorem přes spínače mosfet a stejnosměrné vazební kondenzátory na střídači.

Prochází jím měděná trubice z kapacitního kondenzátoru, což z něj dělá sekundární vinutí jednootáčkového transformátoru. To zase umožňuje, aby vybité napětí prošlo kapacitním kondenzátorem a pracovní cívkou (LC obvod).

Krok 7: Vytvoření pracovní cívky

Jedna z otázek, kterou jsem často dostával, je: "Jak se dělá taková zakřivená cívka?" Odpověď je písek. Písek zabrání prasknutí trubky během procesu ohýbání.

Vezměte měděnou trubici z 9mm lednice a naplňte ji čistým pískem. Než to uděláte, zakryjte jeden konec páskou a po naplnění pískem zakryjte druhý. Do země zaryjte trubku vhodného průměru. Změřte délku cívky pro vaši cívku a začněte ji pomalu navíjet kolem hadice. Jakmile uděláte jednu zatáčku, zbytek už půjde snadno. Pokračujte v navíjení trubky, dokud nezískáte požadovaný počet závitů (obvykle 4-6). Druhý konec musí být zarovnán s prvním. To usnadní připojení ke kondenzátoru.

Nyní odstraňte víčka a vezměte vzduchový kompresor vyfoukat písek. Je vhodné to udělat venku.

Vezměte prosím na vědomí, že měděná trubice se používá také pro vodní chlazení. Tato voda cirkuluje přes kapacitní kondenzátor a přes pracovní cívku. Pracovní cívka vytváří velké množství tepla z proudu. I když uvnitř spirály použijete keramickou izolaci (k udržení tepla uvnitř), stále budete mít v pracovním prostoru extrémně vysoké teploty, které spirálu zahřejí. Začnu velkým kýblem ledové vody a po chvíli bude horká. Radím vám připravit si hodně ledu.

Krok 8: Přehled projektu

Výše je přehled projektu 3 kW. Má jednoduchý PLL driver, invertor, vazební transformátor a nádrž.

Video ukazuje 12kW indukční pec v akci. Hlavní rozdíl je v tom, že má mikroprocesorem řízený ovladač, větší MOSFETy a chladiče. 3kW jednotka pracuje na 120V AC; jednotka o výkonu 12 kW používá 240 V.