DIY Snažni indukcijski grijač: 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Indukcijski grijači definitivno su jedan od najefikasnijih načina zagrijavanja metalnih predmeta, posebno obojenih metala. Najbolji dio ovog indukcijskog grijača je taj što ne morate imati fizički kontakt s predmetom koji želite zagrijati.

Na internetu postoji mnogo kompleta indukcijskih grijača, ali ako želite naučiti osnove indukcijskog grijanja i želite izgraditi onu koja izgleda i radi potpuno poput vrhunske, nastavite s ovim uputama jer ću vam pokazati kako indukcija grijači rade i gdje možete nabaviti svoj materijal da biste sebi napravili materijal koji izgleda kao profesionalni.

Hajde da počnemo…

Korak 1: Koncept iza indukcijskog grijanja

Postoji više metoda zagrijavanja metala, a jedan od njih je indukcijsko zagrijavanje. Kako se naziv metode odnosi, toplina se stvara unutar materijala pomoću električne indukcije.

Električna indukcija se odvija unutar materijala jer se magnetsko polje oko njega neprestano mijenja što rezultira indukcijom vrtložnih struja unutar materijala koji se nalazi unutar zavojnice. Time uzrokuje trenutno zagrijavanje, a učinak je najistaknutiji u željeznim metalima zbog veće reakcije na magnetske sile.

Detaljniji pregled možete dobiti na wikipediji:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Korak 2: Štampana ploča i komponente

Budući da ću upotrijebiti bateriju/ napajanje koje nam daje izlaz od 12V DC koji nije dovoljan za proizvodnju indukcije jer je magnetsko polje proizvedeno u indukcijskoj zavojnici zbog istosmjerne struje konstantno magnetsko polje. Dakle, zadatak ovdje je pretvoriti ovaj istosmjerni napon u izmjeničnu struju koja će tako proizvesti indukciju.

Tako sam dizajnirao oscilatorno kolo koje proizvodi AC izlaz kvadratnog vala od skoro 20 KHz frekvencije. Kolo koristi četiri IRF540 N-kanalna MF-a za često prebacivanje struje u naizmjeničnom smjeru. Za sigurno rukovanje većom količinom struja koristio sam par MOSFET -ova u svakom kanalu.

Budući da ćemo se baviti većom količinom struja, perfboard definitivno nije pouzdana i naravno nije zgodna opcija. Odlučio sam se za mnogo pouzdaniju opciju koja je štampana ploča. To bi moglo zvučati kao skupa opcija, ali s tom mišlju naišao sam na JLCPCB.com

Ovi momci nude visokokvalitetne PCB -e po izvanrednim cijenama. Naručio sam 10 PCB -a za indukcijski grijač i kao prvu narudžbu ovi momci nude sve to u samo 2 USD uključujući troškove dostave na vratima.

Kvaliteta je vrhunska što možete vidjeti na slikama. Stoga svakako posjetite njihovu web stranicu.

Korak 3: Naručivanje PCB -a

Proces naručivanja PCB -a je jednostavan. Prvo morate posjetiti jlcpcb.com. Da biste odmah dobili ponudu, sve što trebate učiniti je prenijeti svoju Gerber datoteku na PCB -ove, a nakon što su je završili s prijenosom, možete proći kroz dolje navedenu opciju.

U ovom koraku sam dodao i Gerber datoteku za PCB pa je svakako provjerite.

Korak 4: Dopunski dijelovi

Počeo sam sastavljati PCB s malim komplementarnim dijelovima koji uključuju otpornike i nekoliko dioda.

R1, R2 su 10k otpornici. R3 i R4 su 220Ohm otpornici.

D1 i D2 su diode UF4007 (UF označava Ultra Fast), nemojte ih zamijeniti 1N4007 diodama jer će eksplodirati. D3 i D4 su zener diode 1N821.

Postavite pravu komponentu na pravo mjesto, a diode postavite u pravom smjeru kao što je prikazano na PCB -u.

Korak 5: MOSFET -ovi

Kako bih podnio veliku količinu trenutnih odvoda, odlučio sam se za MOSFET-ove N-kanala. Koristio sam par IRF540N MOSFET -a sa svake strane. Svaki od njih ima nazivnu snagu od 100 Vds i do 33 Ampera kontinuiranog odvoda struje. Budući da ćemo napajati ovaj indukcijski grijač sa 15VDC, 100 Vds bi moglo zvučati pretjerano ubojito, ali zapravo nije tako jer skokovi nastali prilikom prebacivanja velike brzine mogu lako skočiti do tih granica. Zato je bolje krenuti sa još većim Vds ocjenjivanjem.

Za odvođenje viška topline na svaki sam pričvrstio aluminijske hladnjake.

Korak 6: Kondenzatori

Kondenzatori igraju važnu ulogu u održavanju željene izlazne frekvencije, koja se u slučaju indukcijskog zagrijavanja preporučuje na gotovo 20KHz. Ova izlazna frekvencija rezultat je kombinacije indukcije i kapacitivnosti. Tako možete koristiti kalkulator frekvencije LC za izračun željene kombinacije.

Dobro je imati veći kapacitet, ali uvijek imajte na umu da moramo dobiti izlaznu frekvenciju negdje blizu 20KHz.

Odlučio sam se za WIMA MKS 400VAC 0.33uf nepolarne kondenzatore. Zapravo, nisam uspio pronaći više naponske ocjene za ove kondenzatore, pa su se oni nabubrili i morao sam ih zamijeniti nekim drugim nepolarnim kondenzatorima koji imaju snagu od 800VAC.

Postoje dvije paralelno povezane.

Korak 7: Induktori

Pošto je teško pronaći induktore velike struje, odlučio sam da ih napravim sam. Imam staro feritno jezgro iz starog računarskog otpada sljedećih dimenzija:

Vanjski promjer: 30 mm

Unutrašnji prečnik: 18 mm

Širina: 13 mm

Nije potrebno nabaviti feritnu jezgru tačne veličine, ali cilj je ovdje nabaviti par induktora koji mogu pružiti induktivnost od gotovo 100 mikro Henryja. Za to sam upotrijebio izoliranu bakrenu žicu od 1,2 mm za namotavanje zavojnica tako da svaki od njih ima 30 zavoja. Ova konfiguracija podliježe stvaranju potrebne induktivnosti. Pazite da namoti budu što čvršći jer se ne preporučuje veći razmak između jezgre i žice.

Nakon namotavanja induktora, uklonio sam izolirane premaze s oba kraja žice tako da su spremni za lemljenje na PCB.

Korak 8: Ventilator za hlađenje

Kako bih odvojio toplinu od MOSFET -ova, montirao sam PC ventilator od 12 V tik iznad aluminijskih hladnjaka koristeći vruće ljepilo. Ventilator je zatim spojen na ulazne stezaljke tako da će se ventilatori, kad god uključite indukcijski grijač, automatski uključiti radi hlađenja MOSFET -ova.

Budući da ću napajati ovaj indukcijski grijač pomoću napajanja od 15VDC, dodao sam otpornik od 10 OHM 2 W za snižavanje napona do sigurne granice.

Korak 9: Konektori za izlaznu zavojnicu

Za spajanje izlaznog svitka na krug indukcijskog grijanja napravio sam par otvora na PCB -u pomoću kutne brusilice. Poslije sam pokvario XT60 konektor da bih koristio njegove pinove za izlazne priključke. Svaki od ovih pinova se uklapa unutar izlazne bakrene zavojnice.

Korak 10: Indukcijska zavojnica

Indukcijski zavojnica izrađena je od bakrene cijevi promjera 5 mm koja se obično koristi u klima uređajima i hladnjacima. Za savršeno namotavanje izlazne zavojnice upotrijebio sam kartonsku rolu promjera gotovo jednog inča. Dao sam 8 zavoja zavojnici koja je stvorila širinu zavojnice koja se točno uklapa u izlazne konektore metka.

Pažljivo namotajte zavojnicu jer biste na kraju mogli saviti cijev uzrokujući udubljenje. Osim toga, nakon što završite navijanje zavojnice, pobrinite se da nema dodira između zidova dva uzastopna zavoja.

Za ovu zavojnicu potrebna su vam 3 stupa bakrene cijevi.

Korak 11: Napajanje

Za napajanje ovog indukcijskog grijača koristit ću poslužiteljsko napajanje koje je predviđeno za 15v i može isporučiti do 130 ampera struje. Ali možete koristiti bilo koji izvor od 12 V, poput akumulatora za automobil ili napajanja za računalo.

Priključite ulaz s ispravnim polaritetom.

Korak 12: Konačni rezultati

Dok sam napajao ovaj indukcijski grijač na 15v, bilo bi potrebno da privuče struju od gotovo 0,5 Amp bez da se išta stavi unutar zavojnice. Za probnu vožnju umetnuo sam drveni vijak i odjednom počinje mirisati kao da se zagrijava. Potrošnja struje također počinje rasti i s potpuno umetnutim zavojnicom zavojnica čini se da vuče gotovo 3 ampera struje. Za samo minutu postaje vruće.

Kasnije sam umetnuo odvijač unutar zavojnice i indukcijski grijač ga je zagrijao do usijanja sa skoro 5 ampera struje na 15v što iznosi do 75 vata indukcijskog grijanja.

Sveukupno se čini da je indukcijsko zagrijavanje dobar način za učinkovito zagrijavanje šipke od željeznih metala i manje je opasno u usporedbi s drugim metodama.

Mnogo je korisnih stvari koje se mogu učiniti pomoću ove metode grijanja.

Ako vam se sviđa ovaj projekt, ne zaboravite posjetiti i pretplatiti se na moj youtube kanal za još nadolazećih projekata.

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

Pozdrav.

DIY King