Il riscaldamento a induzione è un metodo di riscaldamento senza contatto mediante correnti ad alta frequenza (ing. RFH - riscaldamento a radiofrequenza, riscaldamento mediante onde a radiofrequenza) di materiali elettricamente conduttivi.

Descrizione del metodo.

Il riscaldamento a induzione è il riscaldamento dei materiali mediante correnti elettriche indotte da un campo magnetico alternato. Pertanto, questo è il riscaldamento di prodotti realizzati con materiali conduttivi (conduttori) dal campo magnetico degli induttori (fonti di un campo magnetico alternato). Il riscaldamento a induzione viene eseguito come segue. Un pezzo elettricamente conduttivo (metallo, grafite) viene posizionato nel cosiddetto induttore, che è uno o più giri di filo (il più delle volte rame). Potenti correnti di varie frequenze (da decine di Hz a diversi MHz) vengono indotte nell'induttore utilizzando un generatore speciale, a seguito del quale si forma un campo elettromagnetico attorno all'induttore. Il campo elettromagnetico induce correnti parassite nel pezzo. Le correnti parassite riscaldano il pezzo sotto l'azione del calore di Joule (vedere la legge di Joule-Lenz).

Il sistema induttore vuoto è un trasformatore senza nucleo in cui l'induttore è l'avvolgimento primario. Il pezzo è un avvolgimento secondario cortocircuitato. Il flusso magnetico tra gli avvolgimenti si chiude nell'aria.

Ad alta frequenza, le correnti parassite vengono spostate dal campo magnetico da esse formato in sottili strati superficiali del pezzo Δ ​​(effetto superficie), a causa del quale la loro densità aumenta bruscamente e il pezzo viene riscaldato. Gli strati sottostanti del metallo vengono riscaldati a causa della conduttività termica. Non è la corrente che è importante, ma l'elevata densità di corrente. Nello strato di pelle Δ, la densità di corrente diminuisce di un fattore e rispetto alla densità di corrente sulla superficie del pezzo, mentre l'86,4% del calore viene rilasciato nello strato di pelle (del rilascio di calore totale. La profondità dello strato di pelle dipende sulla frequenza di radiazione: maggiore è la frequenza, più sottile è lo strato di pelle Dipende anche dalla relativa permeabilità magnetica μ del materiale del pezzo.

Per ferro, cobalto, nichel e leghe magnetiche a temperature inferiori al punto di Curie, μ ha un valore che va da diverse centinaia a decine di migliaia. Per altri materiali (fusi, metalli non ferrosi, liquidi eutettici bassofondenti, grafite, elettroliti, ceramiche elettricamente conduttive, ecc.), μ è approssimativamente uguale a uno.

Ad esempio, a una frequenza di 2 MHz, la profondità della pelle per il rame è di circa 0,25 mm, per il ferro ≈ 0,001 mm.

L'induttore diventa molto caldo durante il funzionamento, poiché assorbe la propria radiazione. Inoltre, assorbe la radiazione di calore da un pezzo caldo. Producono induttori da tubi di rame raffreddati ad acqua. L'acqua viene fornita mediante aspirazione: ciò garantisce sicurezza in caso di ustione o altra depressurizzazione dell'induttore.

Applicazione:
Fusione, saldatura e saldatura di metalli ultra-pulite senza contatto.
Ottenere prototipi di leghe.
Piegatura e trattamento termico di parti di macchine.
Commercio di gioielli.
Lavorazione di piccole parti che possono essere danneggiate dal riscaldamento di fiamme o archi.
Indurimento superficiale.
Tempra e trattamento termico di parti di forma complessa.
Disinfezione di strumenti medici.

Vantaggi.

Riscaldamento o fusione ad alta velocità di qualsiasi materiale elettricamente conduttivo.

Il riscaldamento è possibile in atmosfera di gas inerte, in un mezzo ossidante (o riducente), in un liquido non conduttivo, nel vuoto.

Riscaldamento attraverso le pareti di una camera protettiva in vetro, cemento, plastica, legno: questi materiali assorbono le radiazioni elettromagnetiche molto debolmente e rimangono freddi durante il funzionamento dell'installazione. Viene riscaldato solo materiale elettricamente conduttivo: metallo (incluso fuso), carbonio, ceramica conduttiva, elettroliti, metalli liquidi, ecc.

A causa delle forze emergenti MHD, il metallo liquido viene miscelato intensamente, fino a mantenerlo sospeso in aria o gas protettivo: così si ottengono leghe ultrapure in piccole quantità (fusione per levitazione, fusione in un crogiolo elettromagnetico).

Poiché il riscaldamento avviene mediante radiazione elettromagnetica, non vi è inquinamento del pezzo da parte dei prodotti della combustione della torcia nel caso di riscaldamento gas-fiamma, o del materiale dell'elettrodo nel caso di riscaldamento ad arco. Il posizionamento dei campioni in un'atmosfera di gas inerte e un'elevata velocità di riscaldamento eliminerà la formazione di incrostazioni.

Facilità di utilizzo grazie alle ridotte dimensioni dell'induttore.

L'induttore può essere realizzato in una forma speciale: ciò consentirà di riscaldare uniformemente parti di una configurazione complessa sull'intera superficie, senza causare deformazioni o non riscaldamento locale.

È facile eseguire il riscaldamento locale e selettivo.

Poiché il riscaldamento più intenso si verifica negli strati superiori sottili del pezzo e gli strati sottostanti vengono riscaldati più delicatamente a causa della conduttività termica, il metodo è ideale per l'indurimento superficiale delle parti (il nucleo rimane viscoso).

Facile automazione delle apparecchiature: cicli di riscaldamento e raffreddamento, controllo e mantenimento della temperatura, alimentazione e rimozione dei pezzi.

Unità di riscaldamento a induzione:

Su installazioni con una frequenza operativa fino a 300 kHz, vengono utilizzati inverter su gruppi IGBT o transistor MOSFET. Tali installazioni sono progettate per il riscaldamento di parti di grandi dimensioni. Per riscaldare piccole parti si utilizzano alte frequenze (fino a 5 MHz, la gamma delle onde medie e corte), gli impianti ad alta frequenza sono costruiti su tubi elettronici.

Inoltre, per il riscaldamento di piccole parti, le installazioni ad alta frequenza sono costruite su transistor MOSFET per frequenze operative fino a 1,7 MHz. Il controllo e la protezione dei transistor a frequenze più alte presenta alcune difficoltà, quindi le impostazioni di frequenza più elevate sono ancora piuttosto costose.

L'induttore per il riscaldamento di piccole parti è di piccole dimensioni e piccola induttanza, il che porta a una diminuzione del fattore di qualità del circuito risonante di lavoro alle basse frequenze e a una diminuzione dell'efficienza, e rappresenta anche un pericolo per l'oscillatore principale (il fattore di qualità del circuito risonante è proporzionale a L / C, il circuito risonante con un fattore di qualità basso è troppo buono "pompato" con energia, forma un cortocircuito nell'induttore e disabilita l'oscillatore principale). Per aumentare il fattore di qualità del circuito oscillatorio si utilizzano due modi:
- aumentare la frequenza operativa, che porta alla complessità e al costo dell'installazione;
- l'uso di inserti ferromagnetici nell'induttore; incollando l'induttore con pannelli di materiale ferromagnetico.

Poiché l'induttore funziona in modo più efficiente alle alte frequenze, il riscaldamento a induzione ha ricevuto applicazioni industriali dopo lo sviluppo e l'inizio della produzione di potenti lampade per generatori. Prima della prima guerra mondiale, il riscaldamento a induzione era di uso limitato. A quel tempo, come generatori venivano utilizzati generatori di macchine ad alta frequenza (lavori di V.P. Vologdin) o installazioni di scarica di scintille.

Il circuito del generatore può, in linea di principio, essere qualsiasi (multivibratore, generatore RC, generatore ad eccitazione indipendente, vari generatori di rilassamento) che funziona su un carico sotto forma di bobina di induttore e ha una potenza sufficiente. È inoltre necessario che la frequenza di oscillazione sia sufficientemente alta.

Ad esempio, per "tagliare" in pochi secondi un filo di acciaio del diametro di 4 mm è necessaria una potenza oscillatoria di almeno 2 kW ad una frequenza di almeno 300 kHz.

Lo schema è selezionato secondo i seguenti criteri: affidabilità; stabilità di fluttuazione; stabilità della potenza rilasciata nel pezzo; facilità di fabbricazione; facilità di configurazione; numero minimo di parti per ridurre i costi; l'utilizzo di parti che complessivamente diano una riduzione di peso e dimensioni, ecc.

Per molti decenni, un generatore induttivo a tre punti è stato utilizzato come generatore di oscillazioni ad alta frequenza (un generatore Hartley, un generatore con feedback autotrasformatore, un circuito basato su un divisore di tensione ad anello induttivo). Questo è un circuito di alimentazione parallelo autoeccitato per l'anodo e un circuito selettivo in frequenza realizzato su un circuito oscillatorio. È stato utilizzato con successo e continua ad essere utilizzato in laboratori, laboratori di gioielleria, imprese industriali e nella pratica amatoriale. Ad esempio, durante la seconda guerra mondiale, su tali installazioni è stato effettuato l'indurimento superficiale dei rulli del serbatoio T-34.

Svantaggi di tre punti:

Bassa efficienza (meno del 40% quando si utilizza una lampada).

Una forte deviazione di frequenza al momento del riscaldamento di pezzi realizzati con materiali magnetici sopra il punto Curie (≈700С) (cambiamenti μ), che cambia la profondità dello strato di pelle e cambia imprevedibilmente la modalità di trattamento termico. Durante il trattamento termico di parti critiche, ciò potrebbe essere inaccettabile. Inoltre, potenti installazioni RF devono funzionare in una gamma ristretta di frequenze consentite da Rossvyazokhrankultura, poiché con una scarsa schermatura sono in realtà trasmettitori radio e possono interferire con le trasmissioni televisive e radiofoniche, i servizi costieri e di soccorso.

Quando si cambiano gli spazi vuoti (ad esempio, da quelli più piccoli a quelli più grandi), l'induttanza del sistema induttore-vuoto cambia, il che porta anche a un cambiamento nella frequenza e nella profondità dello strato di pelle.

Quando si cambiano gli induttori monogiro con quelli multigiro, con quelli più grandi o più piccoli, cambia anche la frequenza.

Sotto la guida di Babat, Lozinsky e altri scienziati, sono stati sviluppati circuiti di generazione a due e tre circuiti che hanno un'efficienza maggiore (fino al 70%) e mantengono anche meglio la frequenza operativa. Il principio della loro azione è il seguente. A causa dell'uso di circuiti accoppiati e dell'indebolimento della connessione tra di essi, una variazione dell'induttanza del circuito di lavoro non comporta una forte variazione della frequenza del circuito di impostazione della frequenza. I trasmettitori radio sono costruiti secondo lo stesso principio.

I moderni generatori ad alta frequenza sono inverter basati su assiemi IGBT o potenti transistor MOSFET, solitamente realizzati secondo lo schema a ponte o semiponte. Operare a frequenze fino a 500 kHz. Le porte dei transistor vengono aperte utilizzando un sistema di controllo a microcontrollore. Il sistema di controllo, a seconda dell'attività, consente di tenere automaticamente

A) frequenza costante
b) potenza costante rilasciata nel pezzo
c) massima efficienza.

Ad esempio, quando un materiale magnetico viene riscaldato al di sopra del punto Curie, lo spessore dello strato cutaneo aumenta notevolmente, la densità di corrente diminuisce e il pezzo inizia a riscaldarsi peggio. Anche le proprietà magnetiche del materiale scompaiono e il processo di inversione della magnetizzazione si interrompe - il pezzo inizia a riscaldarsi peggio, la resistenza al carico diminuisce bruscamente - questo può portare alla "spaziatura" del generatore e al suo guasto. Il sistema di controllo monitora la transizione attraverso il punto Curie e aumenta automaticamente la frequenza con una brusca diminuzione del carico (o riduce la potenza).

Osservazioni.

L'induttore dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile al pezzo, se possibile. Ciò non solo aumenta la densità del campo elettromagnetico vicino al pezzo (in proporzione al quadrato della distanza), ma aumenta anche il fattore di potenza Cos(φ).

Aumentando la frequenza si riduce drasticamente il fattore di potenza (in proporzione al cubo della frequenza).

Quando i materiali magnetici vengono riscaldati, viene rilasciato calore aggiuntivo a causa dell'inversione della magnetizzazione; il loro riscaldamento al punto di Curie è molto più efficiente.

Quando si calcola l'induttore, è necessario tenere conto dell'induttanza dei pneumatici che portano all'induttore, che può essere molto maggiore dell'induttanza dell'induttore stesso (se l'induttore è realizzato sotto forma di un singolo giro di un piccolo diametro o anche parte di un giro - un arco).

Esistono due casi di risonanza nei circuiti oscillatori: risonanza di tensione e risonanza di corrente.
Circuito oscillatorio parallelo - risonanza delle correnti.
In questo caso la tensione sulla bobina e sul condensatore è la stessa del generatore. Alla risonanza, la resistenza del circuito tra i punti di diramazione diventa massima e la corrente (I totale) attraverso la resistenza di carico Rn sarà minima (la corrente all'interno del circuito I-1l e I-2s è maggiore della corrente del generatore) .

Idealmente, l'impedenza del circuito è infinita: il circuito non assorbe corrente dalla sorgente. Quando la frequenza del generatore cambia in qualsiasi direzione dalla frequenza di risonanza, l'impedenza del circuito diminuisce e la corrente lineare (Itotal) aumenta.

Circuito oscillatorio in serie - risonanza di tensione.

La caratteristica principale di un circuito risonante in serie è che la sua impedenza è minima alla risonanza. (ZL + ZC - minimo). Quando la frequenza è sintonizzata su un valore superiore o inferiore alla frequenza di risonanza, l'impedenza aumenta.
Produzione:
In un circuito parallelo in risonanza, la corrente attraverso i conduttori del circuito è 0 e la tensione è massima.
In un circuito in serie, è vero il contrario: la tensione tende a zero e la corrente è massima.

L'articolo è stato preso dal sito http://dic.academic.ru/ e rielaborato in un testo più comprensibile per il lettore dalla società LLC Prominduktor.

Ciao utenti del sito circuiti radiofonici. Recentemente ho avuto l'idea di realizzare un . Su Internet sono stati trovati diversi schemi per la costruzione di un dispositivo. Di questi, ho scelto il più, secondo me, il più semplice da assemblare e configurare e, soprattutto, davvero funzionante.

Schema del dispositivo

Elenco delle parti

1. Transistor ad effetto di campo IRFZ44V 2 pz.
2. Diodi ultra veloci UF4007 o UF4001 2 pz.
3. Resistenza da 470 Ohm per 1 o 0,5 W 2 pz.
4. Condensatori a film
1) 1 uF per 250v 3 pz.
2) 220 nF a 250v 4 pezzi.
3) 470 nF a 250 v
4) 330nF a 250v
5. Filo di rame con un diametro di 1,2 mm.
6. Filo di rame con un diametro di 2 mm.
7. Anelli dalle induttanze dell'alimentatore del computer 2 pezzi.

Assemblaggio del dispositivo

La parte di pilotaggio del riscaldatore è realizzata su transistor ad effetto di campo IRFZ44V. Pinout transistor IRFZ44V.

I transistor devono essere installati su un grande radiatore. Se installi transistor su un radiatore, i transistor devono essere installati su guarnizioni in gomma e rondelle di plastica in modo che non vi sia cortocircuito tra i transistor.

Le strozzature sono avvolte su anelli di alimentatori per computer. Realizzato in polvere di ferro. Filo 1,2 mm 7-15 giri.

Il banco di condensatori dovrebbe essere 4,7uF. Si consiglia di utilizzare non un condensatore, ma più condensatori. I condensatori devono essere collegati in parallelo.

La bobina del riscaldatore è realizzata su un filo con un diametro di 2 mm 7-8 giri.

Dopo il montaggio, il dispositivo funziona immediatamente. Il dispositivo è alimentato da una batteria da 12 volt 7,2 A/h. La tensione di alimentazione del dispositivo è di 4,8-28 volt. Durante il funzionamento prolungato surriscaldamento: batteria di condensatori, transistor ad effetto di campo e induttanze. Consumo di corrente al minimo 6-8 Amp.

Quando un oggetto metallico viene introdotto nel circuito, il consumo di corrente aumenta immediatamente a 10-12 A.

Le caldaie per riscaldamento a induzione sono dispositivi che hanno un'efficienza molto elevata. Possono ridurre notevolmente i costi energetici rispetto agli elettrodomestici tradizionali dotati di elementi riscaldanti.

I modelli di produzione industriale non sono economici. Tuttavia, qualsiasi padrone di casa che possiede un semplice set di strumenti può realizzare un riscaldatore a induzione con le proprie mani. Per aiutarlo, offriamo una descrizione dettagliata del principio di funzionamento e assemblaggio di un riscaldatore efficace.

Il riscaldamento a induzione non è possibile senza l'utilizzo di tre elementi principali:

• induttore;
• Generatore;
• termosifone.

Un induttore è una bobina, solitamente fatta di filo di rame, che genera un campo magnetico. Un alternatore viene utilizzato per produrre un flusso ad alta frequenza da un flusso di alimentazione domestica standard a 50 Hz.

Un oggetto metallico viene utilizzato come elemento riscaldante, in grado di assorbire energia termica sotto l'influenza di un campo magnetico. Se colleghi correttamente questi elementi, puoi ottenere un dispositivo ad alte prestazioni perfetto per riscaldare il liquido di raffreddamento e.

Con l'aiuto di un generatore, viene fornita all'induttore una corrente elettrica con le caratteristiche necessarie, ad es. su una bobina di rame. Quando lo attraversa, il flusso di particelle cariche forma un campo magnetico.

Il principio di funzionamento dei riscaldatori a induzione si basa sulla presenza di correnti elettriche all'interno dei conduttori che appaiono sotto l'influenza dei campi magnetici.

La particolarità del campo è che ha la capacità di cambiare la direzione delle onde elettromagnetiche alle alte frequenze. Se un oggetto metallico viene posizionato in questo campo, inizierà a riscaldarsi senza contatto diretto con l'induttore sotto l'influenza delle correnti parassite create.

La corrente elettrica ad alta frequenza che scorre dall'inverter alla bobina di induzione crea un campo magnetico con un vettore di onde magnetiche in continua evoluzione. Il metallo posto in questo campo si riscalda rapidamente

La mancanza di contatto consente di rendere trascurabili le perdite di energia durante il passaggio da un tipo all'altro, il che spiega l'aumento dell'efficienza delle caldaie a induzione.

Per riscaldare l'acqua per il circuito di riscaldamento, è sufficiente assicurarne il contatto con un riscaldatore metallico. Spesso come elemento riscaldante viene utilizzato un tubo di metallo, attraverso il quale viene semplicemente fatto passare un flusso d'acqua. L'acqua raffredda contemporaneamente il riscaldatore, aumentando notevolmente la sua durata.

L'elettromagnete di un dispositivo a induzione si ottiene avvolgendo un filo attorno all'anima di un ferromagnete. La bobina di induzione risultante si riscalda e trasferisce il calore al corpo riscaldato o al liquido di raffreddamento che scorre nelle vicinanze attraverso lo scambiatore di calore

Vantaggi e svantaggi del dispositivo

I "plus" del riscaldatore a induzione a vortice sono numerosi. Questo è un circuito semplice per l'autoproduzione, maggiore affidabilità, alta efficienza, costi energetici relativamente bassi, lunga durata, bassa probabilità di guasti, ecc.

Le prestazioni del dispositivo possono essere significative; unità di questo tipo sono utilizzate con successo nell'industria metallurgica. In termini di velocità di riscaldamento del liquido di raffreddamento, i dispositivi di questo tipo competono con sicurezza con le tradizionali caldaie elettriche, la temperatura dell'acqua nel sistema raggiunge rapidamente il livello richiesto.

Durante il funzionamento della caldaia a induzione, il riscaldatore vibra leggermente. Questa vibrazione rimuove il calcare e altri possibili contaminanti dalle pareti del tubo di metallo, quindi un tale dispositivo deve essere pulito raramente. Naturalmente, l'impianto di riscaldamento deve essere protetto da questi contaminanti con un filtro meccanico.

La bobina di induzione riscalda il metallo (tubo o pezzi di filo) posto al suo interno utilizzando correnti parassite ad alta frequenza, il contatto non è necessario

Il contatto costante con l'acqua riduce anche al minimo la probabilità di esaurimento del riscaldatore, che è un problema abbastanza comune per le caldaie tradizionali con elementi riscaldanti. Nonostante le vibrazioni, la caldaia funziona in modo eccezionalmente silenzioso, non è necessario un ulteriore isolamento acustico nel luogo di installazione del dispositivo.

Anche le caldaie a induzione vanno bene perché non perdono quasi mai, se solo l'installazione dell'impianto viene eseguita correttamente. Questa è una qualità molto preziosa perché elimina o riduce significativamente la probabilità di situazioni pericolose.

L'assenza di perdite è dovuta al metodo senza contatto di trasferimento dell'energia termica al riscaldatore. Il liquido di raffreddamento che utilizza la tecnologia sopra descritta può essere riscaldato quasi allo stato di vapore.

Ciò fornisce una convezione termica sufficiente per stimolare un movimento efficiente del liquido di raffreddamento attraverso i tubi. Nella maggior parte dei casi, l'impianto di riscaldamento non dovrà essere dotato di una pompa di circolazione, anche se tutto dipende dalle caratteristiche e dalla disposizione di un particolare impianto di riscaldamento.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Rullo n. 1. Una panoramica dei principi del riscaldamento a induzione:

Rullo n. 2. Un'opzione interessante per la produzione di un riscaldatore a induzione:

Per installare un riscaldatore a induzione, non è necessario ottenere l'autorizzazione dalle autorità di regolamentazione, i modelli industriali di tali dispositivi sono abbastanza sicuri, sono adatti sia per una casa privata che per un normale appartamento. Ma i proprietari di unità fatte in casa non dovrebbero dimenticare la sicurezza.

Quando una persona affronta la necessità di riscaldare un oggetto metallico, viene sempre in mente il fuoco. Il fuoco è un modo vecchio, inefficiente e lento per riscaldare il metallo. Spende la parte del leone dell'energia in calore e il fumo esce sempre dal fuoco. Sarebbe fantastico se tutti questi problemi potessero essere evitati.

Oggi ti mostrerò come assemblare un riscaldatore a induzione con le tue mani con un driver ZVS. Questo dispositivo riscalda la maggior parte dei metalli con un driver ZVS e l'elettromagnetismo. Un tale riscaldatore è altamente efficiente, non produce fumo e il riscaldamento di piccoli prodotti in metallo come, ad esempio, una graffetta è questione di pochi secondi. Il video mostra il riscaldatore in azione, ma le istruzioni sono diverse.

Passaggio 1: come funziona

Molti di voi ora si stanno chiedendo: cos'è questo driver ZVS? Si tratta di un trasformatore altamente efficiente in grado di creare un potente campo elettromagnetico che riscalda il metallo, base del nostro riscaldatore.

Per chiarire come funziona il nostro dispositivo, parlerò dei punti chiave. Il primo punto importante è l'alimentazione a 24 V. La tensione dovrebbe essere 24 V con una corrente massima di 10 A. Avrò due batterie al piombo collegate in serie. Alimentano la scheda driver ZVS. Il trasformatore fornisce una corrente costante alla spirale, all'interno della quale è posizionato l'oggetto che deve essere riscaldato. Un cambiamento costante nella direzione della corrente crea un campo magnetico alternato. Crea correnti parassite all'interno del metallo, per lo più ad alta frequenza. A causa di queste correnti e della bassa resistenza del metallo, si genera calore. Secondo la legge di Ohm, la forza attuale, trasformata in calore, in un circuito con resistenza attiva, sarà P \u003d I ^ 2 * R.

Il metallo che compone l'oggetto che vuoi scaldare è molto importante. Le leghe a base di ferro hanno una maggiore permeabilità magnetica e possono utilizzare più energia del campo magnetico. Per questo motivo, si riscaldano più velocemente. L'alluminio ha una bassa permeabilità magnetica e si riscalda, rispettivamente, più a lungo. E gli oggetti ad alta resistenza e bassa permeabilità magnetica, come un dito, non si surriscaldano affatto. La resistenza del materiale è molto importante. Maggiore è la resistenza, più debole sarà la corrente che passerà attraverso il materiale e minore sarà la generazione di calore. Più bassa è la resistenza, più forte sarà la corrente e, secondo la legge di Ohm, ci sarà una minore perdita di tensione. È un po' complicato, ma a causa della relazione tra resistenza e potenza erogata, la massima potenza erogata viene raggiunta quando la resistenza è 0.

Il trasformatore ZVS è la parte più complicata del dispositivo, ti spiegherò come funziona. Quando la corrente viene attivata, passa attraverso due induttanze a induzione ad entrambe le estremità della spirale. Le induttanze sono necessarie per assicurarsi che il dispositivo non emetta troppa corrente. Successivamente, la corrente passa attraverso 2 resistori da 470 Ohm alle porte dei transistor MIS.

Poiché non esistono componenti perfetti, un transistor si accenderà prima dell'altro. Quando ciò accade, assorbe tutta la corrente in ingresso dal secondo transistor. Avrà anche un cortocircuito secondo a terra. Per questo motivo, non solo la corrente scorrerà attraverso la bobina verso terra, ma anche il gate del secondo transistor verrà scaricato attraverso il diodo veloce, bloccandolo così. A causa del fatto che un condensatore è collegato in parallelo alla bobina, viene creato un circuito oscillatorio. A causa della risonanza che si è creata, la corrente cambierà direzione, la tensione scenderà a 0V. In questo momento, il gate del primo transistor viene scaricato attraverso il diodo verso il gate del secondo transistor, bloccandolo. Questo ciclo si ripete migliaia di volte al secondo.

Il resistore da 10K è progettato per ridurre la carica di gate del transistor in eccesso agendo come un condensatore e il diodo zener deve mantenere la tensione di gate dei transistor a 12V o inferiore in modo che non esplodano. Questo convertitore di tensione ad alta frequenza del trasformatore consente agli oggetti metallici di riscaldarsi.
È ora di montare il riscaldatore.

Passaggio 2: materiali

Sono necessari pochi materiali per assemblare il riscaldatore e la maggior parte di essi, fortunatamente, è reperibile gratuitamente. Se vedi un tubo a raggi catodici in giro proprio così, vai a prenderlo. Contiene la maggior parte delle parti necessarie per il riscaldatore. Se desideri parti migliori, acquistale da un negozio di componenti elettrici.

Avrai bisogno:

Passaggio 3: strumenti

Per questo progetto avrai bisogno di:

Passaggio 4: raffreddamento FET

In questo dispositivo, i transistor si spengono a una tensione di 0 V e non si riscaldano molto. Ma se vuoi che il riscaldatore funzioni per più di un minuto, devi rimuovere il calore dai transistor. Ho realizzato entrambi i transistor in un dissipatore di calore comune. Assicurati che le porte di metallo non tocchino l'assorbitore, altrimenti i transistor MOS andranno in cortocircuito ed esploderanno. Ho usato un dissipatore di calore per computer e aveva già una goccia di sigillante siliconico su di esso. Per controllare l'isolamento, toccare la gamba centrale di ciascun transistor MIS (gate) con un multimetro, se il multimetro emette un segnale acustico, i transistor non sono isolati.

Passaggio 5: banco di condensatori

I condensatori diventano molto caldi a causa della corrente che li attraversa costantemente. Il nostro riscaldatore ha bisogno di un condensatore da 0,47 uF. Pertanto, dobbiamo combinare tutti i condensatori in un blocco, quindi otterremo la capacità richiesta e l'area di dissipazione del calore aumenterà. La tensione nominale dei condensatori deve essere superiore a 400 V per tenere conto dei picchi di tensione induttiva nel circuito risonante. Ho realizzato due anelli di filo di rame, a cui ho saldato 10 condensatori da 0,047 uF in parallelo tra loro. Così, ho ottenuto un banco di condensatori con una capacità totale di 0,47 microfarad con un eccellente raffreddamento ad aria. Lo installerò parallelamente alla spirale di lavoro.

Passaggio 6: spirale di lavoro

Questa è la parte del dispositivo in cui viene creato il campo magnetico. La spirale è fatta di filo di rame: è molto importante che venga utilizzato il rame. All'inizio ho usato una bobina d'acciaio per il riscaldamento e il dispositivo non funzionava molto bene. Senza un carico di lavoro, ha consumato 14 A! Per fare un confronto, dopo aver sostituito la bobina con rame, il dispositivo ha consumato solo 3 A. Penso che la bobina d'acciaio avesse correnti parassite a causa del contenuto di ferro ed era anche soggetta a riscaldamento a induzione. Non sono sicuro che questo sia il motivo, ma questa spiegazione mi sembra la più logica.

Per una spirale, prendi una grande sezione di filo di rame e fai 9 giri su un pezzo di tubo in PVC.

Passaggio 7: montaggio a catena

Ho fatto molte prove e fatto molti errori mentre sistemavo la catena nel modo giusto. La maggior parte delle difficoltà riguardava l'alimentazione e la spirale. Ho preso un alimentatore switching da 55A 12V. Penso che questo alimentatore abbia dato una corrente iniziale troppo alta al driver ZVS, che ha causato l'esplosione dei transistor MIS. Forse induttori aggiuntivi avrebbero risolto il problema, ma ho deciso di sostituire semplicemente l'alimentatore con batterie al piombo.
Poi ho sofferto con la bobina. Come ho detto, la bobina d'acciaio non era adatta. A causa dell'elevato consumo di corrente della bobina d'acciaio, molti altri transistor sono esplosi. In totale, in me sono esplosi 6 transistor. Bene, imparano dagli errori.

Ho rifatto il riscaldatore molte volte, ma qui ti racconterò come ne ho assemblato la versione di maggior successo.

Passaggio 8: assemblare il dispositivo

Per assemblare il driver ZVS, è necessario seguire lo schema allegato. Per prima cosa ho preso un diodo zener e l'ho collegato a una resistenza da 10K. Questa coppia di parti può essere saldata immediatamente tra il drain e il source del transistor MIS. Assicurati che il diodo zener sia rivolto verso lo scarico. Quindi saldare i transistor MIS alla breadboard con i fori di contatto. Sul lato inferiore della breadboard, saldare due diodi veloci tra il gate e il drain di ciascun transistor.

Assicurati che la linea bianca sia rivolta verso l'otturatore (Figura 2). Quindi collega il plus dell'alimentatore agli scarichi di entrambi i transistor tramite resistori da 2220 ohm. Mettere a terra entrambe le sorgenti. Saldare la bobina di lavoro e il banco di condensatori parallelamente tra loro, quindi saldare ciascuna estremità a un gate diverso. Infine, applicare corrente alle porte dei transistor attraverso un induttore da 2,50 µH. Possono avere un nucleo toroidale con 10 giri di filo. Il tuo circuito è ora pronto per l'uso.

Passaggio 9: installazione sulla base

Affinché tutte le parti del tuo riscaldatore a induzione si uniscano, hanno bisogno di una base. Per questo, ho preso un blocco di legno 5 * 10 cm Il circuito stampato, la batteria di condensatori e la bobina di lavoro sono stati incollati con colla a caldo. Penso che l'unità sia bella.

Passaggio 10: verifica funzionale

Per accendere il riscaldatore, è sufficiente collegarlo a una fonte di alimentazione. Quindi posiziona l'oggetto che devi riscaldare al centro della bobina di lavoro. Dovrebbe iniziare a scaldarsi. La mia stufa ha fatto illuminare una graffetta rossa in 10 secondi. Gli oggetti più grandi, come le unghie, si riscaldano in circa 30 secondi. Durante il processo di riscaldamento, il consumo di corrente è aumentato di circa 2 A. Questo riscaldatore può essere utilizzato per qualcosa di più del semplice intrattenimento.

Dopo l'uso, il dispositivo non produce fuliggine o fumo, colpisce anche oggetti metallici isolati, come getter nei tubi a vuoto. Inoltre, il dispositivo è sicuro per l'uomo: non succederà nulla al dito se viene posizionato al centro della spirale di lavoro. Tuttavia, puoi bruciarti su un oggetto che è stato riscaldato.

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