Направи си сам Мощен индукционен нагревател: 12 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Индукционните нагреватели определено са един от най -ефективните начини за нагряване на метални предмети, особено черни метали. Най -хубавото при този индукционен нагревател е, че не е нужно да имате физически контакт с обекта, който трябва да се нагрява.

Има много комплекти индукционни нагреватели, достъпни онлайн, но ако искате да научите основите на индукционното отопление и искате да изградите такъв, който изглежда и изпълнява точно като висок клас, продължете да преминавате през тази инструкция, тъй като ще ви покажа как индукцията нагревателят работи и където можете да си набавите материал, за да създадете такъв за себе си, който изглежда като професионален.

Да започваме…

Стъпка 1: Концепция зад индукционното отопление

Има няколко метода за нагряване на метали, един от които е индукционното нагряване. Тъй като името на метода се отнася, топлината се генерира в материала чрез използване на електрическа индукция.

Електрическата индукция се извършва в материала, тъй като магнитното поле около него се променя непрекъснато, което води до индуциране на вихрови токове в материала, който е поставен вътре в бобината. По този начин причинява незабавно загряване и ефектът е най -забележим при черните метали поради по -високата му реакция на магнитни сили.

Можете да получите по-задълбочен преглед на wikipedia:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Стъпка 2: Печатна платка и компоненти

Тъй като ще използвам батерия/ захранване, което ни дава изход от 12V DC, което не е достатъчно за индукция, тъй като магнитното поле, произведено в индукционната бобина поради постоянен ток, е постоянно магнитно поле. Така че задачата тук е да преобразуваме това DC напрежение в променлив ток, който по този начин ще предизвика индукция.

Така че аз съм проектирал осцилаторна схема, която произвежда AC изход с квадратна вълна с честота почти 20 KHz. Веригата използва четири IRF540 N-канала MOSFET за често превключване на тока в променлива посока. За безопасно боравене с по -голямо количество токове използвах чифт MOSFET във всеки канал.

Тъй като ще се справим с по -голямо количество токове, следователно перфорираната дъска определено не е надеждна и разбира се не е чист вариант. Затова реших да отида с много надеждна опция, която е печатна платка. Това може да звучи като скъп вариант, но с тази мисъл попаднах на JLCPCB.com

Тези момчета предлагат висококачествена печатна платка на изключителни цени. Поръчах 10 печатни платки за индукционния нагревател и като първа поръчка тези момчета предлагат всичко това само за 2 $, включително цената на пратката при стъпката на вратата.

Качеството е първокласно, както можете да видите на снимките. Затова не забравяйте да разгледате уебсайта им.

Стъпка 3: Поръчайте печатни платки

Процесът на поръчка на печатни платки е тих и прост. Първо трябва да посетите jlcpcb.com. За да получите незабавна оферта, всичко, което трябва да направите, е да качите вашия Gerber файл за печатни платки и ако те са качени, можете да преминете през дадената по -долу опция.

В тази стъпка добавих и файла Gerber за печатната платка, така че не забравяйте да го проверите.

Стъпка 4: Допълнителни части

Започнах да сглобявам печатни платки с малки допълващи се части, които включват резистори и няколко диода.

R1, R2 са 10k резистори. R3 и R4 са 220Ohm резистори.

D1 и D2 са диоди UF4007 (UF означава Ultra Fast), не ги заменяйте с 1N4007 диоди, тъй като те ще се взривят. D3 и D4 са ценерови диоди 1N821.

Уверете се, че сте поставили правилния компонент на правилното място, а също така поставете диодите в правилната посока, както е показано на печатната платка.

Стъпка 5: MOSFET

За да се справя с голямо количество текущи канали, реших да отида с N-Channel MOSFET. Използвал съм чифт IRF540N MOSFET от всяка страна. Всеки от тях е номинален при 100 Vds и до 33Ампера непрекъснат източник на ток. Тъй като ще захранваме този индукционен нагревател с 15VDC, 100 Vds може да звучи прекалено убийствено, но всъщност не е така, тъй като скоковете, генерирани по време на превключване с висока скорост, могат лесно да скочат до тези граници. Така че е по -добре да отидете с още по -високи Vds рейтинг.

За да разсея излишната топлина, съм прикрепил алуминиеви радиатори към всеки от тях.

Стъпка 6: Кондензатори

Кондензаторите играят важна роля за поддържане на желаната изходна честота, която в случай на индукционно нагряване се препоръчва на почти 20KHz. Тази изходна честота е резултат от комбинацията от индукция и капацитет. Така че можете да използвате LC честотен калкулатор, за да изчислите желаната комбинация.

Добре е да има по -голям капацитет, но винаги имайте предвид, че трябва да получим изходната честота някъде близо до 20KHz.

Затова реших да отида с неполярни кондензатори WIMA MKS 400VAC 0.33uf. Всъщност не успях да намеря по -високо напрежение за тези кондензатори, така че в последствие те набъбнаха и трябваше да ги заменя с някои други неполярни кондензатори, които са с мощност 800VAC.

Има две от тях, свързани паралелно.

Стъпка 7: Индуктори

Тъй като е трудно да се намерят индуктори с висок ток, реших да го построя сам. Имам старо феритово ядро от стар компютърен скрап със следните размери:

Външен диаметър: 30 мм

Вътрешен диаметър: 18 мм

Ширина: 13 мм

Не е необходимо да се получи точен размер на феритното ядро, но целта тук е да се получат чифт индуктори, които могат да осигурят индуктивност от близо 100 Micro Henry. За това съм използвал 1,2 мм изолирана медна жица, за да навивам намотките, така че всяка от тях да има 30 завъртания. Тази конфигурация се подлага на производство на необходимата индуктивност. Уверете се, че намотките са възможно най -стегнати, тъй като не се препоръчва да има повече празнина между жилата и проводника.

След навиване на индукторите, отстраних изолираните покрития от двата края на проводника, така че да са готови за запояване към печатната платка.

Стъпка 8: Охлаждащ вентилатор

За да отделя топлината от MOSFET, монтирах 12V компютър вентилатор точно над алуминиевите радиатори, използвайки малко горещо лепило. След това вентилаторът е свързан към входните клеми, така че всеки път, когато захранвате индукционния нагревател, вентилаторите автоматично ще се включат, за да охладят MOSFET.

Тъй като ще захранвам този индукционен нагревател с 15VDC захранване, така че добавих 10 OHM 2watt резистор, за да понижа напрежението до безопасната граница.

Стъпка 9: Съединители за изходна бобина

За да свържа изходната намотка към индукционния отоплителен кръг, направих чифт люкове върху печатната платка с помощта на ъглошлайф. По -късно разбих XT60 конектор, за да използвам неговите изводи за изходните клеми. Всеки от тези щифтове се вписва в изходната медна бобина.

Стъпка 10: Индукционна бобина

Индукционната намотка е направена с помощта на медна тръба с диаметър 5 мм, която обикновено се използва в климатици и хладилници. За перфектно навиване на изходната намотка използвах картонена ролка с диаметър почти инч. Дадох 8 оборота на бобината, която създаде ширина на бобината, за да пасне точно на конекторите на изходните куршуми.

Не забравяйте да навиете намотката търпеливо, тъй като в крайна сметка можете да огънете тръбата, причинявайки вдлъбнатина в нея. Освен това, след като приключите навиването на бобината, уверете се, че няма контакт между стените на два последователни завоя.

За тази намотка са ви необходими 3 стъпала от медна тръба.

Стъпка 11: Захранване

За да захранвам този индукционен нагревател, ще използвам сървърно захранване, което е предназначено за 15v и може да достави до 130 ампера ток. Но можете да използвате всеки 12v източник, като акумулатор за кола или захранване за компютър.

Уверете се, че сте свързали входа с десен полярност.

Стъпка 12: Крайни резултати

Докато захранвах този индукционен нагревател при 15v, той би трябвало да изтегли почти 0,5 ампер ток, без нищо да се поставя вътре в бобината. За пробното пускане поставих дървен винт и изведнъж той започва да мирише, сякаш се нагрява. Текущото изтегляне също започва да се увеличава и с напълно поставения винт на бобината изглежда, че тегли почти 3 ампера ток. Само след минута се нагрява до червено.

По -късно вмъкнах отвертка вътре в бобината и индукционният нагревател я затопли до червено с почти 5 ампера токов ток при 15v, което сумира до 75 вата индукционно нагряване.

Като цяло индукционното нагряване изглежда добър начин за ефективно нагряване на прът от черни метали и е по -малко опасно в сравнение с други методи.

Има много полезни неща, които могат да се направят с този метод на отопление.

Ако този проект ви харесва, не забравяйте да посетите и да се абонирате за канала ми в youtube за още предстоящи проекти.

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

За разбирането.

Направи си сам крал