Încălzitor puternic cu inducție DIY: 12 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Încălzitoarele cu inducție sunt cu siguranță una dintre cele mai eficiente modalități de încălzire a obiectelor metalice, în special a metalelor feroase. Cea mai bună parte a acestui încălzitor cu inducție este că nu trebuie să aveți un contact fizic cu obiectul care trebuie încălzit.

Există o mulțime de seturi de încălzire cu inducție disponibile online, dar dacă doriți să învățați elementele de bază ale încălzirii prin inducție și doriți să construiți unul care să arate și să funcționeze exact ca unul de ultimă generație, continuați să treceți prin acest instructiv, deoarece vă voi arăta cum este o inducție Încălzitorul funcționează și unde vă puteți furniza materialul în unul construit pentru dvs., care arată ca unul profesional.

Să începem…

Pasul 1: Conceptul din spatele încălzirii prin inducție

Există mai multe metode de încălzire a metalelor, dintre care una este încălzirea prin inducție. Deoarece denumirea metodei se referă, căldura este generată în interiorul materialului prin utilizarea inducției electrice.

Inducția electrică are loc în interiorul materialului, pe măsură ce câmpul magnetic din jurul acestuia se schimbă continuu, ceea ce duce la inducerea curenților turbionari din materialul care este plasat în interiorul bobinei. Astfel, provocând încălzirea instantanee și efectul este cel mai important în metalele feroase datorită răspunsului său mai mare la forțele magnetice.

Puteți obține o prezentare generală mai detaliată pe Wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Pasul 2: Placă de circuite imprimate și componente

Deoarece voi folosi o baterie / sursă de alimentare care ne oferă o ieșire de 12V DC care nu este suficientă pentru a produce inducție, deoarece câmpul magnetic produs în bobina de inducție datorită curentului continuu este un câmp magnetic constant. Deci, sarcina aici este de a converti această tensiune continuă în curent alternativ, care va produce astfel inducție.

Așa că am proiectat un circuit oscilator care produce ieșire de curent alternativ cu undă pătrată cu o frecvență de aproape 20 KHz. Circuitul folosește patru mosfete IRF540 N-Channel pentru a comuta frecvent curentul în direcție alternativă. Pentru a gestiona în siguranță cantități mai mari de curenți, am folosit o pereche de mosfete în fiecare canal.

Întrucât ne vom ocupa de o cantitate mai mare de curenți, astfel o placă de perfecționare nu este cu siguranță o opțiune fiabilă și, desigur, nu o opțiune îngrijită. Așa că am decis să merg cu o opțiune mult mai fiabilă, care este o placă cu circuite imprimate. S-ar putea să pară o opțiune scumpă, dar având în vedere acest gând am dat peste JLCPCB.com

Acești tipi oferă PCB de înaltă calitate la prețuri remarcabile. Am comandat 10 PCB-uri pentru încălzitorul cu inducție și, ca primă comandă, acești băieți oferă toate acestea în doar 2 $, inclusiv costul de livrare la pasul ușii.

Calitatea este premium așa cum puteți vedea în imagini. Așadar, asigurați-vă că consultați site-ul lor web.

Pasul 3: Comandarea PCB-ului

Procesul de comandă a PCB este liniștit simplu. Mai întâi trebuie să vizitați jlcpcb.com. Pentru a obține o ofertă instantaneu, tot ce trebuie să faceți este să încărcați fișierul Gerber pentru PCB-uri și, după ce ați terminat încărcarea, puteți parcurge opțiunea dată mai jos.

De asemenea, v-am adăugat fișierul Gerber pentru PCB în acest pas, așa că asigurați-vă că îl verificați.

Pasul 4: Părți complementare

Am început să asamblu PCB cu piese complementare mici, care includ rezistențe și câteva diode.

R1, R2 sunt rezistențe de 10k. R3 și R4 sunt rezistențe de 220 Ohm.

D1 și D2 sunt diode UF4007 (UF înseamnă Ultra Fast), nu le înlocuiți cu diode 1N4007 deoarece vor exploda. D3 și D4 sunt diode zener 1N821.

Asigurați-vă că așezați componenta potrivită la locul potrivit și așezați și diodele în direcția corectă așa cum se arată pe PCB.

Pasul 5: MOSFET-uri

Pentru a face față unei cantități mari de scurgeri curente, am decis să merg cu MOSFET-uri cu canal N. Am folosit o pereche de MOSFET IRF540N pe fiecare parte. Fiecare dintre ele este evaluat la 100 Vd și până la 33A de curent continuu de curent. Deoarece vom alimenta acest încălzitor cu inducție cu 15VDC, 100 VD s-ar putea să sune prea tare, dar de fapt nu este așa cum vârfurile generate în timpul comutării de mare viteză pot sări cu ușurință până la aceste limite. Deci, este mai bine să mergeți cu ratare Vds chiar mai mare.

Pentru a disipa căldura în exces, am atașat la fiecare dintre ele chiuvete de căldură din aluminiu.

Pasul 6: Condensatoare

Condensatorii joacă un rol important pentru a menține o frecvență de ieșire dorită, care în caz de încălzire prin inducție este sugerată la aproape 20KHz. Această frecvență de ieșire este rezultatul combinației de inducție și capacitate. Deci, puteți utiliza un calculator de frecvență LC pentru a calcula combinația dorită.

Este bine să aveți mai multă capacitate, dar rețineți întotdeauna că trebuie să obținem frecvența de ieșire undeva aproape de 20KHz.

Așa că am decis să merg cu condensatori nepolari WIMA MKS 400VAC 0.33uf. De fapt, nu am reușit să găsesc o tensiune mai mare pentru aceste condensatoare, așa că din urmă s-au umflat și a trebuit să le înlocuiesc cu alți condensatori nepolari care sunt rotiți la 800VAC.

Există două dintre ele conectate în paralel.

Pasul 7: Inductoare

Deoarece este greu de găsit inductori de curent ridicat, așa că am decis să-l construiesc de la mine. Am niște miez vechi de ferită din vechile resturi de computer cu următoarele dimensiuni:

Diametru exterior: 30mm

Diametru interior: 18mm

Lățime: 13mm

Nu este necesar pentru a obține o dimensiune exactă a miezului de ferită, dar scopul aici este de a obține o pereche de inductori care pot oferi o inductanță de aproape 100 de micro Henry. Pentru asta am folosit sârmă de cupru izolată de 1,2 mm pentru a înfășura bobinele astfel încât fiecare dintre ele să aibă 30 de spire. Această configurație este supusă pentru a produce inductanța necesară. Asigurați-vă că faceți înfășurările cât mai strâns posibil, deoarece nu este recomandat să aveți mai mult spațiu între miez și fir.

După înfășurarea inductoarelor, am îndepărtat acoperirile izolate de la ambele capete ale sârmei, astfel încât acestea să fie gata să fie lipite pe PCB.

Pasul 8: ventilator de răcire

Pentru a descompune căldura de pe MOSFET-uri, am montat un ventilator de 12v pentru computer chiar deasupra chiuvetelor din aluminiu, folosind niște lipici fierbinți. Ventilatorul este apoi conectat la bornele de intrare, astfel încât, de fiecare dată când porniți încălzitorul cu inducție, ventilatoarele se vor alimenta automat pentru a răci MOSFET-urile.

Din moment ce voi alimenta acest încălzitor cu inducție folosind o sursă de 15VDC, așa că am adăugat un rezistor de 10 OHM de 2 wați pentru a scădea tensiunea până la limita de siguranță.

Pasul 9: Conectori pentru bobina de ieșire

Pentru a conecta bobina de ieșire la circuitul de încălzire prin inducție, am făcut o pereche de trape pe PCB folosind un polizor unghiular. În ultima vreme am defectat un conector XT60 pentru a-i folosi pinii pentru terminalele de ieșire. Fiecare dintre acești pini se potrivește în interiorul bobinei de cupru de ieșire.

Pasul 10: bobină de inducție

Bobina de inducție este realizată folosind o țeavă de cupru cu diametrul de 5 mm, care este frecvent utilizată în aparatele de aer condiționat și frigidere. Pentru a înfășura perfect bobina de ieșire, am folosit o rolă de carton cu un diametru de aproape un centimetru. Am dat 8 spire bobinei care a creat o lățime a bobinei pentru a se potrivi exact pe conectorii glonți de ieșire.

Asigurați-vă că înfășurați bobina cu răbdare, deoarece s-ar putea să ajungeți la îndoirea țevii, provocând o lovitură în ea. Mai mult, după ce ați terminat înfășurarea bobinei, asigurați-vă că nu există niciun contact între pereți în două rotații consecutive.

Pentru această bobină aveți nevoie de 3 picioare de țeavă de cupru.

Pasul 11: Alimentare

Pentru a alimenta acest aparat de încălzire cu inducție, voi folosi o sursă de alimentare pentru server care are o tensiune de 15V și poate furniza până la 130 Amperi de curent. Dar puteți utiliza orice sursă de 12v, cum ar fi o baterie auto sau o sursă de alimentare pentru computer.

Asigurați-vă că conectați intrarea cu polaritatea corectă.

Pasul 12: Rezultate finale

Pe măsură ce am alimentat acest încălzitor cu inducție la 15v, este necesar să atragă curent de aproape 0,5 Amp fără a fi pus nimic în interiorul bobinei. Pentru test, am introdus un șurub de lemn și dintr-o dată începe să miroasă ca și cum ar fi încălzit. Extragerea curentului începe, de asemenea, să crească și cu șurubul introdus complet, bobina pare să atragă aproape 3 amperi de curent. În doar un minut devine fierbinte.

Mai târziu, am introdus o șurubelniță în interiorul bobinei și încălzitorul cu inducție l-a încălzit la roșu cu aproape 5 amperi de curent la 15v, ceea ce însumează până la 75 de wați de încălzire prin inducție.

În general, încălzirea prin inducție pare a fi o modalitate bună de a încălzi eficient o tijă de metal feros și este mai puțin periculoasă în comparație cu alte metode.

Există o mulțime de lucruri utile care pot fi realizate folosind această metodă de încălzire.

Dacă îți place acest proiect, atunci nu uita să vizitezi și să te abonezi la canalul meu YouTube pentru mai multe proiecte viitoare.

www.youtube.com/channel/UCC4584D31N9RuQ-aE…

Salutari.

DIY King