DIY Snažni indukcijski grijač: 12 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

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

Na internetu je dostupno mnogo kompleta indukcijskih grijača, ali ako želite naučiti osnove indukcijskog grijanja i želite izgraditi onu koja izgleda i radi točno kao vrhunska, nastavite s ovim uputama jer ću vam pokazati kako indukcija grijač radi i gdje možete nabaviti svoj materijal da biste sebi izgradili materijal koji izgleda kao profesionalni.

Započnimo…

Korak 1: Koncept iza indukcijskog grijanja

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

Električna indukcija odvija se 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 većeg odziva na magnetske sile.

Detaljniji pregled možete dobiti na wikipediji:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Korak 2: Tiskana pločica i komponente

Budući da ću koristiti bateriju/ napajanje koje 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, ovdje je zadatak pretvoriti ovaj istosmjerni napon u izmjeničnu struju koja će tako proizvesti indukciju.

Tako sam dizajnirao oscilatorni krug koji proizvodi izmjenični izlaz koji ima kvadratni val od gotovo 20 KHz frekvencije. Krug koristi četiri IRF540 N-kanalna MF-a za često prebacivanje struje u izmjeničnom smjeru. Za sigurno rukovanje većom količinom struja koristio sam par MOSFET -ova u svakom kanalu.

Budući da ćemo se pozabaviti većom količinom struja, perfboard definitivno nije pouzdana i naravno nije zgodna opcija. Stoga sam odlučio otići s mnogo pouzdanijom opcijom koja je tiskana 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 ti momci nude sve to u samo 2 USD uključujući troškove dostave na vratima.

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

Korak 3: Naručivanje PCB -a

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

U ovom sam koraku 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 otpornika. R3 i R4 su 220Ohm otpornici.

D1 i D2 su diode UF4007 (UF označava Ultra Fast), nemojte ih zamijeniti diodama 1N4007 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 tiskanoj ploči.

Korak 5: MOSFET -ovi

Kako bih podnio veliku količinu tekućih 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 s 15VDC, 100 Vds bi moglo zvučati pretjerano ubojito, ali zapravo nije jer skokovi nastali tijekom prebacivanja velike brzine mogu lako skočiti do tih granica. Zato je bolje krenuti s još većim Vds ocjenjivanjem.

Za odvođenje viška topline na svaki sam pričvrstio aluminijske hladnjake.

Korak 6: Kondenzatori

Kondenzatori imaju 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.

Stoga sam odlučio otići s nepolarnim kondenzatorima WIMA MKS 400VAC 0.33uf. Zapravo nisam uspio pronaći viši napon za ove kondenzatore pa su se oni nabujali pa sam ih morao zamijeniti nekim drugim nepolarnim kondenzatorima koji imaju snagu od 800VAC.

Postoje dvije paralelno povezane.

Korak 7: Induktori

Budući da je teško pronaći induktore velike struje, odlučio sam ga izgraditi sam. Imam staro feritno jezgro iz starog računalnog otpada sljedećih dimenzija:

Vanjski promjer: 30 mm

Unutarnji promjer: 18 mm

Širina: 13 mm

Nije potrebno dobiti feritnu jezgru točne veličine, ali cilj je ovdje nabaviti par induktora koji mogu pružiti induktivitet od gotovo 100 Micro Henry. 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 ventilator za računalo od 12 V neposredno iznad aluminijskih hladnjaka pomoću vrućeg ljepila. 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, pa sam dodao otpornik od 10 OHM 2 W za snižavanje napona do sigurne granice.

Korak 9: Priključci za izlaznu zavojnicu

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

Korak 10: Indukcijska zavojnica

Indukcijska 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 jedan inč. Zavojnici sam dao 8 zavoja koji je stvorio širinu zavojnice koja se točno uklapa u izlazne konektore metka.

Pažljivo namotajte zavojnicu jer biste na kraju mogli saviti cijev uzrokujući udubljenje. Štoviše, nakon što završite s namatanjem zavojnice, pobrinite se da nema dodira između stijenki dvaju uzastopnih 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 ocijenjeno za 15v i može isporučiti do 130 ampera struje. Ali možete koristiti bilo koji izvor od 12 V, poput akumulatora u automobilu ili napajanja za računalo.

Priključite ulaz s ispravnim polaritetom.

Korak 12: Konačni rezultati

Dok sam napajao ovaj indukcijski grijač na 15v, bilo bi potrebno povući 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 se počinje povećavati, a s do kraja umetnutim vijkom zavojnica čini se da troši gotovo 3 ampera struje. U roku od samo jedne minute postaje vruće.

Kasnije sam umetnuo odvijač u zavojnicu i indukcijski grijač ga je zagrijao do usijanja sa gotovo 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.

Uradi sam kralj