2 دائرة سخان حثي بسيط - طباخات لوحة ساخنة

في هذا المنشور ، نتعلم 2 من السهولة في بناء دارات تسخين حثي تعمل مع مبادئ الحث المغناطيسي عالي التردد لتوليد قدر كبير من الحرارة على نصف قطر صغير محدد.

دوائر طباخ الحث التي تمت مناقشتها بسيطة حقًا وتستخدم فقط عددًا قليلاً من المكونات العادية النشطة والسلبية للإجراءات المطلوبة.

تحديث: قد ترغب أيضًا في معرفة كيفية تصميم موقد التسخين التعريفي المخصص الخاص بك:
تصميم دائرة سخان الحث - تعليمي

مبدأ عمل السخان التعريفي

السخان التعريفي هو جهاز يستخدم مجالًا مغناطيسيًا عالي التردد لتسخين حمل حديد أو أي معدن مغناطيسي من خلال تيار إيدي.

خلال هذه العملية ، لا تستطيع الإلكترونات الموجودة داخل الحديد أن تتحرك بسرعة التردد ، وهذا يؤدي إلى ظهور تيار عكسي في المعدن يسمى تيار الدوامة. يؤدي هذا التطور للتيار الدوامة المرتفع في النهاية إلى تسخين الحديد.

الحرارة المتولدة تتناسب مع تيار^اثنين x مقاومة من المعدن. نظرًا لأنه من المفترض أن يتكون معدن الحمل من الحديد ، فإننا نعتبر المقاومة R للحديد المعدني.

الحرارة = أنا^اثنينx R (حديد)

مقاومة الحديد: 97 ن م

تتناسب الحرارة المذكورة أعلاه أيضًا بشكل مباشر مع التردد المستحث وهذا هو السبب في عدم استخدام المحولات العادية المختومة بالحديد في تطبيقات تبديل التردد العالي ، وبدلاً من ذلك يتم استخدام مواد الفريت كقلب.

ومع ذلك ، هنا يتم استغلال العيب أعلاه للحصول على الحرارة من الحث المغناطيسي عالي التردد.

بالإشارة إلى دوائر التسخين بالحث المقترحة أدناه ، نجد المفهوم الذي يستخدم تقنية ZVS أو تقنية تبديل الجهد الصفري للتشغيل المطلوب لوحدات MOSFET.

تضمن التقنية الحد الأدنى من تسخين الأجهزة مما يجعل العملية فعالة للغاية.

علاوة على ذلك ، فإن الدائرة ذاتية الرنين بطبيعتها تحصل تلقائيًا على تردد الرنين للملف والمكثف المرفقين المتطابقين تمامًا مع دائرة الخزان.

باستخدام Royer Oscillator

تستخدم الدائرة بشكل أساسي مذبذب Royer الذي يتميز بالبساطة ومبدأ التشغيل الذاتي الرنين.

يمكن فهم أداء الدائرة بالنقاط التالية:

1. عند تشغيل الطاقة ، يبدأ التيار الموجب بالتدفق من نصفي ملف العمل باتجاه مصارف الخزانات.
2. في نفس الوقت ، يصل جهد الإمداد أيضًا إلى بوابات mosfets التي تقوم بتشغيلها.
3. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أنه لا يوجد جهازان موسفتان أو أي جهاز إلكتروني يمكن أن يكون لهما مواصفات توصيل متشابهة تمامًا ، لا يتم تشغيل كلا الجهازين معًا ، بل يتم تشغيل أحدهما أولاً.
4. لنتخيل تشغيل T1 أولاً. عندما يحدث هذا ، بسبب التيار الثقيل المتدفق عبر T1 ، يميل جهد التصريف الخاص به إلى الانخفاض إلى الصفر ، والذي بدوره يمتص جهد البوابة لموسفيت T2 الآخر عبر الصمام الثنائي شوتكي المرفق.
5. هنا ، قد يبدو أن T1 قد تستمر في التصرف وتدمير نفسها.
6. ومع ذلك ، فهذه هي اللحظة التي تدخل فيها دائرة الخزان L1C1 حيز التنفيذ وتلعب دورًا مهمًا. يؤدي التوصيل المفاجئ لـ T1 إلى ارتفاع نبضة جيبية وانهيارها عند تصريف T2. عندما تنهار النبضة الجيبية ، فإنها تجفف جهد البوابة T1 ، وتغلقه. ينتج عن هذا ارتفاع في الجهد عند استنزاف T1 ، مما يسمح باستعادة جهد البوابة لـ T2. الآن ، حان دور T2 لإجراء ، T2 تجري الآن ، مما يؤدي إلى نوع مماثل من التكرار الذي حدث لـ T1.
7. تستمر هذه الدورة الآن بسرعة مما تسبب في تأرجح الدائرة عند تردد الرنين لدائرة خزان LC. يتم ضبط الرنين تلقائيًا إلى نقطة مثالية اعتمادًا على مدى مطابقة قيم LC.

ومع ذلك ، فإن الجانب السلبي الرئيسي للتصميم هو أنه يستخدم لفائف مركزية كمحول ، مما يجعل تنفيذ اللف أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، فإن الصنبور المركزي يسمح بتأثير سحب دفع فعال على الملف من خلال بضعة أجهزة نشطة مثل mosfets.

كما يتضح ، هناك استرداد سريع أو صمامات ثنائية للتبديل عالية السرعة متصلة عبر بوابة / مصدر كل mosfet.

تؤدي هذه الثنائيات الوظيفة المهمة المتمثلة في تفريغ سعة البوابة الخاصة بالمسيفات المعنية خلال حالاتها غير الموصلة ، مما يجعل عملية التبديل سريعة وسريعة.

كيف يعمل ZVS

كما ناقشنا سابقًا ، تعمل دائرة التسخين التعريفي هذه باستخدام تقنية ZVS.

يرمز ZVS إلى تبديل الجهد الصفري ، مما يعني أن mosfets في الدائرة يتم تشغيله عندما يكون لديهم حد أدنى أو مقدار تيار أو صفر تيار في مصارفهم ، لقد تعلمنا هذا بالفعل من الشرح أعلاه.

هذا في الواقع يساعد mosfets على التبديل بأمان وبالتالي تصبح هذه الميزة مفيدة للغاية للأجهزة.

يمكن مقارنة هذه الميزة بالتوصيل الصفري المعبر للتيرستورات في دوائر التيار المتردد.

نظرًا لهذه الخاصية ، تتطلب أجهزة mosfets في دوائر الرنين الذاتي ZVS مثل هذا مبددات حرارة أصغر بكثير ويمكن أن تعمل حتى مع الأحمال الهائلة التي تصل إلى 1 كيلو فولت أمبير.

نظرًا لكونه رنانًا بطبيعته ، فإن تردد الدائرة يعتمد بشكل مباشر على محاثة ملف العمل L1 والمكثف C1.

يمكن حساب التردد باستخدام الصيغة التالية:

F = 1 / (2π * √ [ إل * ج] )

أين F هو التردد ، محسوبًا بالهرتز
L هو تحريض ملف التسخين الرئيسي L1 ، المقدم في Henries
و C هي سعة المكثف C1 في فاراد

الدوائر المتكاملة

يمكنك استخدام IRF540 مثل mosfets التي تم تصنيفها في 110V ، 33amps جيدة. يمكن استخدام خافضات الحرارة لها ، على الرغم من أن الحرارة المتولدة ليست بأي مستوى مقلق ، إلا أنه لا يزال من الأفضل تقويتها على معادن ممتصة للحرارة. ومع ذلك ، يمكن استخدام أي MOSFETs قناة N مصنفة بشكل مناسب ، ولا توجد قيود محددة على ذلك.

يعد المحث أو المحاثات المرتبطة بملف السخان الرئيسي (ملف العمل) نوعًا من الخانق يساعد في القضاء على أي دخول محتمل لمحتوى التردد العالي في مصدر الطاقة وأيضًا لتقييد التيار إلى حدود آمنة.

يجب أن تكون قيمة هذا المحرِّض أعلى بكثير مقارنة بملف العمل. 2mH بشكل عام كافية لهذا الغرض. ومع ذلك ، يجب أن يتم بناؤه باستخدام أسلاك عالية القياس لتسهيل نطاق تيار عالٍ من خلاله بأمان.

حلبة الخزان

يشكل C1 و L1 دارة الخزان هنا لمزلاج تردد الرنين العالي المقصود. مرة أخرى ، يجب تصنيف هذه أيضًا لتحمل مقادير عالية من التيار والحرارة.

هنا يمكننا أن نرى دمج مكثفات PP المعدنية 330nF / 400V.

1) سخان حثي قوي باستخدام مفهوم سائق Mazzilli

التصميم الأول الموضح أدناه هو مفهوم تحريض عالي الكفاءة ZVS يعتمد على نظرية سائق Mazilli الشائعة.

يستخدم ملف عمل واحد وملفي محدد حاليين. يتجنب التكوين الحاجة إلى صنبور مركزي من ملف العمل الرئيسي ، مما يجعل النظام فعال للغاية وسريع التسخين للحمل بأبعاد هائلة. يقوم ملف التسخين بتسخين الحمل من خلال حركة سحب دفع كاملة للجسر

الوحدة متاحة بالفعل عبر الإنترنت ويمكن شراؤها بسهولة بتكلفة معقولة جدًا.

يمكن رؤية مخطط الدائرة لهذا التصميم أدناه:

يمكن مشاهدة الرسم التخطيطي الأصلي في الصورة التالية:

مبدأ العمل هو نفس تقنية ZVS ، باستخدام اثنين من MOSFETs عالية الطاقة. يمكن أن يكون إدخال الإمداد بين 5 فولت و 12 فولت ، والتيار من 5 أمبير إلى 20 أمبير حسب الحمل المستخدم.

مخرج قوي

يمكن أن يصل خرج الطاقة من التصميم أعلاه إلى 1200 واط ، عندما يتم رفع جهد الدخل حتى 48 فولت ، والتيار يصل إلى 25 أمبير.

عند هذا المستوى ، يمكن أن تكون الحرارة المتولدة من ملف العمل عالية بما يكفي لإذابة مسمار بسمك 1 سم في غضون دقيقة.

أبعاد ملف العمل

فيديو تجريبي

2) سخان الحث باستخدام ملف عمل الحنفية المركزية

هذا المفهوم الثاني هو أيضًا سخان حثي ZVS ، ولكنه يستخدم تشعب مركزي لملف العمل ، والذي قد يكون أقل كفاءة قليلاً مقارنة بالتصميم السابق. L1 ، وهو أهم عنصر في الدائرة بأكملها. يجب أن يتم بناؤه باستخدام أسلاك نحاسية سميكة للغاية بحيث تحافظ على درجات الحرارة المرتفعة أثناء عمليات الحث.

يجب توصيل المكثف كما تمت مناقشته أعلاه بشكل مثالي في أقرب وقت ممكن من المحطات L1. مهم للحفاظ على تردد الرنين عند التردد المحدد 200 كيلو هرتز.

مواصفات ملف العمل الأساسي

بالنسبة لملف السخان الحثي L1 ، قد يتم لف العديد من الأسلاك النحاسية 1 مم بالتوازي أو بطريقة bifilar من أجل تبديد التيار بشكل أكثر فعالية مما يتسبب في انخفاض توليد الحرارة في الملف.

حتى بعد ذلك ، يمكن أن يتعرض الملف لسخونة شديدة ، ويمكن أن يتشوه بسبب ذلك ، لذلك قد تتم تجربة طريقة بديلة لتلفه.

في هذه الطريقة نقوم بلفها على شكل ملفين منفصلين متصلان في المركز للحصول على صنبور المركز المطلوب.

في هذه الطريقة يمكن تجربة المنعطفات الأقل لتقليل مقاومة الملف وبالتالي زيادة قدرته على المناولة الحالية.

قد يتم زيادة سعة هذا الترتيب على النقيض من أجل سحب تردد الطنين بشكل متناسب.

مكثفات الخزان:

في المجموع ، يمكن استخدام 330nF x 6 للحصول على صافي سعة 2 فائق التوهج تقريبًا.

كيفية توصيل مكثف بملف العمل التعريفي

توضح الصورة التالية الطريقة الدقيقة لربط المكثفات بالتوازي مع النهايات الطرفية للملف النحاسي ، ويفضل أن يكون ذلك من خلال ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذي أبعاد جيدة.

قائمة الأجزاء لدائرة التسخين التعريفي أعلاه أو دائرة اللوح الساخن التعريفي

• R1 ، R2 = 330 أوم 1/2 واط
• D1 ، D2 = FR107 أو BA159

• T1، T2 = IRF540
• C1 = 10000 فائق التوهج / 25 فولت
• C2 = 2 فائق التوهج / 400 فولت من خلال إرفاق أغطية 6nos 330nF / 400V الموضحة أدناه على التوازي

• D3 ---- D6 = ثنائيات 25 أمبير
• IC1 = 7812
• L1 = جرح أنبوب نحاسي 2 مم كما هو موضح في الصور التالية ، يمكن أن يكون القطر قريبًا من 30 مم (القطر الداخلي للملفات)
• L2 = 2mH خنق مصنوع عن طريق لف سلك مغناطيسي 2 مم على أي قضيب حديدي مناسب
• TR1 = 0-15 فولت / 20 أمبير
• إمداد الطاقة: استخدم مصدر طاقة منظم 15 فولت 20 أمبير تيار مستمر.

استخدام ترانزستورات BC547 بدلاً من الثنائيات عالية السرعة

في الرسم التخطيطي لدائرة سخان الحث أعلاه ، يمكننا أن نرى بوابات الدوائر الترانزستورية الفلورية المكونة من صمامات ثنائية سريعة الاسترداد ، والتي قد يكون من الصعب الحصول عليها في بعض أجزاء البلاد.

قد يكون البديل البسيط لذلك في شكل ترانزستورات BC547 متصلة بدلاً من الثنائيات كما هو موضح في الرسم البياني التالي.

ستؤدي الترانزستورات نفس وظيفة الثنائيات لأن BC547 يمكن أن تعمل جيدًا حول ترددات 1 ميجا هرتز.

تصميم DIY بسيط آخر

يُظهر المخطط التالي تصميمًا بسيطًا آخر ، مشابهًا لما سبق ، يمكن بناؤه بسرعة في المنزل لتنفيذ نظام التدفئة التعريفي الشخصي.

قائمة الاجزاء

• R1 ، R4 = 1 كيلو 1/4 واط MFR 1٪
• R2 ، R3 = 10 كيلو 1/4 واط MFR 1٪
• D1 أو D2 = BA159 أو FR107
• Z1 ، Z2 = 12 فولت ، 1/2 واط ثنائيات زينر
• Q1 ، Q2 = IRFZ44n mosfet على غرفة التبريد
• C1 = 0.33 فائق التوهج / 400 فولت أو 3 وحدات 0.1 فائق التوهج / 400 فولت على التوازي
• L1 ، L2 ، كما هو موضح في الصور التالية:
• يتم إنقاذ L2 من أي مصدر طاقة قديم للكمبيوتر ATX.

كيف تم بناء L2

التعديل في أواني الطهي الساخنة

ساعدتنا الأقسام المذكورة أعلاه في تعلم دائرة تسخين حثي بسيطة باستخدام لفائف مثل الزنبرك ، ولكن لا يمكن استخدام هذا الملف لطهي الطعام ، ويحتاج إلى بعض التعديلات الجادة.

يوضح القسم التالي من المقالة ، كيف يمكن تعديل الفكرة أعلاه واستخدامها مثل دائرة تسخين أواني طهي صغيرة بسيطة أو دائرة kadai التعريفي.

التصميم ذو تقنية منخفضة ، وتصميم منخفض الطاقة ، وقد لا يكون على قدم المساواة مع الوحدات التقليدية. تم طلب الحلبة من قبل السيد ديبيش جوبتا

المواصفات الفنية

سيدي المحترم،

لقد قرأت مقالتك - دائرة التسخين الحثي البسيط - دائرة طباخ اللوح الساخن وكنت سعيدًا جدًا عندما وجدت أن هناك أشخاصًا مستعدين لمساعدة الشباب مثلنا في فعل شيء ما ....

سيدي ، أحاول فهم العمل ومحاولة تطوير kadai التعريفي لنفسي ... سيدي ، الرجاء مساعدتي في فهم التصميم لأنني جيد جدًا في الإلكترونيات

أريد أن أطور حثًا لتسخين كادي بقطر 20 بوصة بتردد 10 كيلو هرتز بتكلفة منخفضة جدًا !!!

رأيت المخططات الخاصة بك ومقالك ولكني كنت في حيرة من أمري

• 1. المحولات المستخدمة
• 2. كيف تصنع L2
• 3. وأي تغييرات أخرى في الدائرة بتردد 10 إلى 20 كيلوهرتز مع تيار 25ams

الرجاء مساعدتي سيدي في أقرب وقت ممكن .. سيكون من المساعدة الكاملة إذا كان بإمكانك تقديم تفاصيل المكونات الدقيقة المطلوبة .. بلز وأخيراً ذكرنا استخدام مصدر الطاقة: استخدم مصدر طاقة منظم 15 فولت 20 أمبير. أين يتم استخدامه ....

شكرا

ديبيش جوبتا

التصميم

تصميم دائرة kadai المقترح المقدم هنا هو فقط لغرض تجريبي وقد لا يخدم مثل الوحدات التقليدية. يمكن استخدامه لصنع كوب من الشاي أو طهي عجة بسرعة ولا ينبغي توقع أي شيء آخر.

تم تصميم الدائرة المشار إليها في الأصل لتسخين قضبان الحديد مثل الأشياء مثل رأس الترباس. مفك براغي معدني وما إلى ذلك ، ولكن مع بعض التعديل ، يمكن تطبيق نفس الدائرة لتسخين الأحواض المعدنية أو الأوعية ذات القاعدة المحدبة مثل 'kadai'.

لتنفيذ ما سبق ، لن تحتاج الدائرة الأصلية إلى أي تعديل ، باستثناء ملف العمل الرئيسي الذي سيتعين تعديله قليلاً لتشكيل حلزوني مسطح بدلاً من ترتيب يشبه الزنبرك.

على سبيل المثال ، من أجل تحويل التصميم إلى أواني طهي تحريضية بحيث تدعم الأوعية التي لها قاع محدب مثل kadai ، يجب تصنيع الملف في شكل كروي حلزوني كما هو موضح في الشكل أدناه:

سيكون المخطط هو نفسه كما هو موضح في رسالتي أعلاه ، والذي يعد أساسًا تصميمًا قائمًا على Royer ، كما هو موضح هنا:

تصميم ملف العمل الحلزوني

يتم تصنيع L1 باستخدام 5 إلى 6 لفات من أنبوب نحاسي 8 مم في شكل كروي حلزوني كما هو موضح أعلاه لاستيعاب وعاء فولاذي صغير في المنتصف.

يمكن أيضًا ضغط الملف بشكل مسطح في شكل حلزوني إذا كان من المقصود استخدام وعاء فولاذي صغير كأواني طهي كما هو موضح أدناه:

تصميم ملف المحدد الحالي

يمكن بناء L2 عن طريق لف سلك نحاسي مطلي بالمينا بسمك 3 مم فوق قضيب حديدي سميك ، ويجب تجربة عدد الدورات حتى يتم تحقيق قيمة 2mH عبر أطرافه.

يمكن أن يكون TR1 عبارة عن محول بقوة 20 فولت 30 أمبير أو مزود طاقة SMPS.

تعتبر دارة السخان الحثي الفعلية أساسية تمامًا بتصميمها ولا تحتاج إلى الكثير من الشرح ، والأشياء القليلة التي يجب الاهتمام بها هي كما يلي:

يجب أن يكون مكثف الرنين أقرب نسبيًا إلى ملف العمل الرئيسي L1 ويجب أن يتم عن طريق توصيل حوالي 10nos من 0.22 فائق التوهج / 400 فولت على التوازي. يجب أن تكون المكثفات من نوع البوليستر غير القطبية والمعدنية.

على الرغم من أن التصميم قد يبدو واضحًا تمامًا ، إلا أن العثور على الصنبور المركزي داخل تصميم الجرح الحلزوني قد يسبب بعض الصداع لأن الملف اللولبي سيكون له تخطيط غير متماثل مما يجعل من الصعب تحديد موقع الصنبور المركزي الدقيق للدائرة.

يمكن أن يتم ذلك عن طريق بعض التجارب والخطأ أو باستخدام مقياس LC.

قد يؤدي الصنبور المركزي الموجود بشكل خاطئ إلى إجبار الدائرة على العمل بشكل غير طبيعي أو إنتاج تسخين غير متساوٍ من mosfets ، أو قد تفشل الدائرة بأكملها في التأرجح في أسوأ المواقف.

المرجعي: ويكيبيديا