Danas, kada se organizira grijanje vode, indukcijski bojleri su postali široko rasprostranjeni. Ovaj zahtjev je osiguran činjenicom da je uređaj potpuno ekološki prihvatljiv, ne isušuje se i ne izgara na zraku. Upotreba takvog uređaja može se implementirati za trenutno zagrijavanje vode ili kao kotao za grijanje. Indukcijski bojler možete kupiti u trgovini ili ga napraviti sami. Vrijedi napomenuti da prema tehničke specifikacije neće biti inferioran modelu koji kupujete, iako neće izgledati tako atraktivno, ali košta mnogo manje.
Korištenje takvog uređaja kod kuće omogućuje vam postizanje maksimalnih performansi i operativne pouzdanosti. U tom slučaju, jedinica ne mora imati posebnu dokumentaciju i dozvolu za ugradnju, npr. plinski kotao. Korištenje indukcijskog grijača kao tradicionalno kotao za grijanje, u nekim slučajevima upotreba pumpe neće biti potrebna. Kretanje rashladne tečnosti se postiže pomoću konvekcijskim procesima: Kada se zagrije, voda se pretvara u paru.
Vrijedi napomenuti da indukcijski bojler ima mnoge prednosti koje ga izdvajaju od konkurencije.
- Trošak takvog uređaja je beznačajan.
- Moguće je i sami sastaviti grijač.
- Ne proizvodi nikakvu stranu buku. Zavojnica dosta snažno vibrira tokom rada, ali to se praktički ne primjećuje.
- Zbog stalnih vibracija, prljavština i kamenac nemaju vremena da se pričvrste na funkcionalne elemente, pa je uređaj ne zahtijeva redovno čišćenje.
- Sadrži generator toplote koji se vrlo lako zatvara. Voda, koja djeluje kao rashladno sredstvo, smještena je u grijaći element, zbog čega se energija prenosi kroz magnetsko polje. Ne zahtijeva upotrebu kontakata, a samim tim i brtvi i raznih zaptivne gumene trake, koji imaju tendenciju da brzo propadnu.
- Rijetko se lomi, jer je za zagrijavanje vode odgovorna obična cijev, u kojoj jednostavno nema ničega što bi se razbilo ili izgorjelo.
Odabirom indukcijskog bojlera vlasnik dobiva uređaj s minimalnim održavanjem, budući da se sastoji od malog broja komponenti. A oni, zauzvrat, vrlo rijetko ne uspijevaju.
Princip rada indukcijskog kotla
Ali ne možete bez nedostataka. Kao i kod bilo koje vrste tehnologije, one postoje.
- Velika potrošnja energije, što će rezultirati velikim računima za struju;
- Uređaj se jako zagrije, a sve oko njega postaje vruće, tako da ne smijete dodirivati uređaj dok radi.
- Indukcijski bojler ima jaku disipaciju topline, pa je instalacija neophodna temperaturni senzor kako bi se spriječilo pregrijavanje uređaja i, shodno tome, eksplozija.
Vrste indukcijskih bojlera
Svi uređaji ove vrste, koji se mogu izraditi ručno, mogu se podijeliti u dvije grupe:
- Vrtložni grijači tip induktora, koji se najčešće koriste u domovima za obavljanje funkcija grijanja. Njihov proizvodni proces će biti razmotren u nastavku.
- Grijači, čiji dizajn podrazumijeva upotrebu različite vrste elektronskih komponenti i delova.
Tokom stvaranja vortex indukcijski grijač(ili skraćeno VIN) vlastitim rukama treba osigurati sljedeće strukturne komponente:
- element odgovoran za pretvaranje električne energije u struju visoke frekvencije;
- induktor (najčešće izrađen u obliku cilindričnog elementa od bakrene žice), koji, kada se koristi, djeluje kao transformator odgovoran za stvaranje magnetskog polja;
- element koji će igrati ulogu grijanja nalazi se unutar samog induktora.
VIN radi na sljedeći način.
- Struja visoke frekvencije iz pretvarača se prenosi na induktor.
- U induktoru se formira magnetno polje, što zauzvrat stvara vrtložne tokove.
- Izmjenjivač topline u akciji vrtložni tokovi dostiže dovoljno brzo visoke temperature i, shodno tome, zagrijava rashladnu tekućinu, koja dalje distribuira toplinu.
Šema modernog bojlera
Jedna od najvažnijih komponenti je indukcijska zavojnica, prema čijoj izradi treba postupati s posebnom pažnjom. Bakarna žica je vrlo pažljivo namotana na plastičnu cijev, a broj zavojnica ne smije biti manji od 100.
Iz predstavljenog opisa možemo zaključiti da sami napraviti indukcijski bojler nije teško.
Manufacturing Features
Svoj vlastiti indukcijski grijač možete napraviti na dva načina. Vrijedno je ukratko razmotriti svaku od njih.
Opcija 1
Najjednostavniji uređaj (i imat će veliku snagu) može se napraviti na temelju štampano kolo . Među karakteristikama kola koje će se koristiti u uređaju treba istaknuti sljedeće točke:
- cijeli dizajn je, u stvari, predstavljen multivibratorom sa visokom organizacijom snage;
- posebnu pažnju treba obratiti na otpor, jer će to spriječiti pregrijavanje tranzistora;
- induktor u takvom uređaju treba biti izrađen u obliku spirale od 6-8 zavoja bakrene žice;
- Kao regulator, možete koristiti odgovarajući element iz napajanja računara i ne razmišljati o njegovoj kontrakciji.
Vrtložni indukcijski grijač
Opcija 2
Osnova za izradu takvog uređaja vlastitim rukama je korištenje elektronski transformator.
Suština ove metode proizvodnje indukcijskog bojlera je sljedeća.
- Dvije cijevi treba spojiti zavarivanjem tako da vizualno podsjećaju na krofnu. Ovaj element će kasnije igrati ulogu grijaćeg elementa i vodiča.
- Morat ćete namotati bakarnu žicu oko tijela.
- Kako bi se osiguralo kvalitetno i brzo kretanje vode, 2 cijevi su zavarene u glavno tijelo. Voda će teći u jedan od njih, a iz drugog će izlaziti u sam sistem.
To je sav savjet o tome kako sastaviti takav uređaj za grijanje vlastitim rukama i osigurati ga u kući visokokvalitetno grijanje i stalno prisustvo tople vode.
Majstori su smislili mnogo načina za grijanje kuće. Jedan od njih je indukcijski grijač. Kao i svaki drugi, ima svoje prednosti i nedostatke.
Princip rada
Rad se zasniva na Joule-Lenzovom zakonu, koji odražava direktnu ovisnost toplinske snage provodnika od napona električno polje. Svima je poznat odnos između magnetizma i elektriciteta, koji jednostavno ne može postojati bez drugog. Ako se struja dovede na zavojnicu visoka frekvencija, oko njega se formira magnetno polje. Njegov tok će prodrijeti u provodljivo jezgro umetnuto u zavojnicu. Nastala magnetna indukcija će se stalno mijenjati u smjeru i vremenu, što će uzrokovati pojavu vrtložnih struja koje se kreću u začaranom krugu. I to pretvara elektromagnetnu energiju u toplotnu energiju. Takav je generalni nacrt dijagram indukcijskog grijača.
Indukcijski grijači su se sjajno dokazali u širokom spektru primjena. Uz njihovu pomoć možete izvršiti površinsko stvrdnjavanje metalni proizvodi, ultra čisto, beskontaktno zavarivanje, tačkasto grijanje i ravnomjerno topljenje provodljivih materijala. Industrijski induktori su opremljeni snažnim transformatorom koji im može napajati velike struje.
Induktor u svakodnevnom životu
Budući da krug takvog grijača nije kompliciran, a efikasnost takvog uređaja je vrlo visoka (do 98%), vrtložni indukcijski grijač nije mogao ne zainteresirati majstore.
Vrlo često, mnogi ljudi imaju ideju da koriste princip indukcije za grijanje svog doma. Uostalom, indukcijski grijač je sposoban zagrijati vodu gotovo trenutno. Stoga postoji niz dizajna koji predstavljaju domaći indukcijski grijač.
Postoje mnogi zakoni u fizici koje nikada ne možete zaobići. Energija se ne uzima niotkuda, pa stoga količina potrošene električne energije ne može biti manja od potrebne toplotne energije.
Drugim riječima, ako je za grijanje prostorije potrebno 5 kW/h, to neće biti moguće učiniti uz korištenje samo 2 kW/h električne energije, bez obzira koliko je dizajn grijača odličan. Ako planirate grijati pomoću induktora, morate biti spremni povećati svoje račune za struju.
Najpopularnija opcija među majstorima je indukcijski grijač od inverter za zavarivanje. Za to postoji niz razloga:
- Inverter proizvodi struju na višim frekvencijama, što značajno povećava jačinu električnog polja, a to ima blagotvoran učinak na prijenos topline.
- Inverter za zavarivanje je sposoban da daje velike struje. Od svih uređaja dostupnih za upotrebu u domaćinstvu, inverter je najprikladniji za korištenje kao napajanje indukcijskog grijača.
Elementi dizajna
Indukcijski grijač "uradi sam" izrađuje se na sljedeći način:
- Komad plastična cijev sa debljinom zida od najmanje 3 mm, ispunjen je komadima metalne žice. Njihova dužina je oko 5 cm.
- Obje ivice ovog komada cijevi su prekrivene metalnom mrežom kako bi se ti dijelovi držali na mjestu. Cijev mora biti potpuno ispunjena žicom.
- Nakon toga treba ga pažljivo umotati u gusto bakrene žice- oko 90 okreta. Preporučljivo je odabrati žicu promjera od najmanje 3 mm.
- Pomoću adaptera i fitinga cijev se spaja na sistem grijanja, koji se zatim puni vodom.
- Krajevi žice su spojeni na terminale pretvarača za zavarivanje.
- Potrebno je osigurati poštivanje svih mjera zaštite od požara i električne energije.
Nakon uključivanja uređaja, metalni komadi žice će se trenutno zagrijati i početi odavati toplinu vodi koja prolazi kroz njih.
Posebno je vrijedno naglasiti da voda mora neprekidno cirkulirati.
U suprotnom, temperatura cijevi će porasti toliko da postoji opasnost od njenog topljenja.
Ovo je jedan od najozbiljnijih nedostataka takvih grijača. U slučaju čestih odsutnosti vlasnika neophodan je sistem automatske kompjuterske kontrole rada grijača.
Indukcijski grijač je prilično prikladan za grijanje, ali ima svoje nedostatke. Potpuno su popravljivi uz odgovarajuću pažnju na detalje. ovaj dizajn sposoban da se takmiči sa drugima.
Zbog stalnog povećanja cijena tradicionalnih energenata, vlasnici seoskih nekretnina traže nove mogućnosti grijanja svojih domova. Jedan od ekonomične opcije Mnogi ljudi smatraju da su indukcijski grijači na bazi vode. Uz pomoć ove opreme, prema nekim vlasnicima kuća, moguće je zagrijati velike prostorije. U prodaji ima dovoljno opreme ove vrste. visoka cijena. Ali možete napraviti indukcijski grijač vlastitim rukama ako imate neke vještine slični radovi. I gotovi dijagrami i detaljan video proces će pomoći majstoru da se snađe u fazama rada i malo mu olakša posao.
Princip rada indukcijskog grijača
Prije nego što sami sastavite indukcijski grijač, prvo se morate upoznati s njim opšti princip rad ove vrste opreme. Takve jedinice su na mnogo načina slične opremi koja je opremljena grijaćim elementima. Također pretvaraju električnu energiju u toplinu, koja je neophodna za grijanje prostorija kuće.
Uređaj se zagrijava električnom energijom. magnetsko polje, stvoren u induktoru. To je zavojnica u obliku cilindra sa namotom. Električna energija koja prolazi kroz ovu zavojnicu stvara napon. Kao rezultat akcije naizmjenična struja formiraju se vrtložni tokovi. Tada energiju elektromagnetnog polja preuzima rashladna tečnost, a to je voda. Ova energija se zatim generira u toplinu. Za kratko vrijeme voda s takvim grijanjem dostiže prilično visoke temperature.
Krug indukcijskog grijača
Komponente indukcijskog bojlera
Najjednostavniji uređaj za generiranje topline na temelju vrtložnih tokova je električni induktor koji se sastoji od nekoliko namotaja:
- primarni;
- sekundarno.
Primarni namotaj pretvara električnu energiju u vrtložne struje, a zatim šalje magnetsko polje sekundarnom namotu. Zatim se stvorena elektromagnetna energija prenosi na rashladno sredstvo, zagrijavajući ga. Sekundarni namotaj je i grijaći element i tijelo indukcijskog kotla. Sastoji se od:
- vanjski namotaj;
- jezgro;
- električna izolacija;
- toplotna izolacija.
Rad indukcijskog grijača
Za prijem hladnom vodom Dvije cijevi se ugrađuju u jedinicu, a topli izlaz u sistem grijanja. Ugrađena je pumpa za cirkulaciju tečnosti. Pregrijavanje vode tokom rada sistem grijanja se ne dešava, jer tečnost stalno cirkuliše - isporučuje se hladno, a vruća se ispušta. Takvi bojleri mogu se ugraditi za grijanje u gotovo svakoj prostoriji. Zbog karakteristika dizajna sistema smanjena je težina i dimenzije grijaći element, a prijenos topline se značajno povećava. Rashladno sredstvo na kraju prima oko 97-98% energije bez značajnih gubitaka.
Pažnja! Za ugradnju indukcijskog grijača nema potrebe za velikim redizajniranjem sistema grijanja, ova jedinica je jednostavno ugrađena u njega.
Prednosti indukcijskih jedinica
Nesumnjive prednosti ove vrste uređaja za grijanje kuće uključuju sljedeće karakteristike:
- ekonomično - reciklaža električna energija prijenos topline odvija se gotovo u potpunosti bez značajnih gubitaka;
- jednostavnost upotrebe - konstantna Održavanje jedinice ovog tipa nije potrebno;
- kompaktne dimenzije - indukcijski grijači vode su male veličine, mogu se ugraditi u sustav grijanja u gotovo svakoj prostoriji;
- tih rad – ova oprema radi prilično tiho, nema buke tokom rada;
- dug radni vijek - indukcijske jedinice su izdržljive i mogu nesmetano raditi 30 godina ili više;
- visoka ekološka prihvatljivost - tijekom rada uređaja ne dolazi do štetnih emisija, nije potrebna instalacija dimnjaka i ventilacijski sustav.
Mnogi ljudi vjeruju u to indukcijski kotlovi mnogo isplativije od drugih opcija grijanja doma. A u usporedbi s opremom opremljenom grijaćim elementima, vrijeme grijanja ovih jedinica odvija se gotovo dvostruko brže. Zbog stalne cirkulacije i vibracija tečnosti, kamenac se ne stvara u cijevima i unutar uređaja, što uvelike olakšava održavanje i brigu o sistemu grijanja.
Izgled indukcijskih kotlova
Ali ova vrsta uređaja ima i neke nedostatke. A glavni nedostatak je što je indukcijska oprema prilično skupa. Ali možete pokušati sami napraviti takav grijač za grijanje vašeg doma.
Savjet. Ako imate određene vještine i tehničko znanje, možete sastaviti indukcijski grijač za svoj dom vlastitim rukama. Ali prije nego što započnete proces sastavljanja uređaja, prvo morate stvarno procijeniti svoje sposobnosti i iskustvo u stvaranju takvih jedinica, jer njihova izrada nije tako jednostavna.
Kako sami sastaviti indukcijski grijač
Moderno tržište nudi dovoljno veliki izbor razni modeli oprema indukcijskog tipa. Ali kako biste uštedjeli novac, možete sami napraviti takav uređaj. Naravno, nakon što ste odlučili napraviti ovaj grijač, morate pripremiti odgovarajuće alate za posao i zalihe neophodni materijali, od kojih mnogi vlasnici možda već imaju.
Da biste napravili jednostavan dizajn grijača, trebate uzeti sljedeće komponente:
- komad plastične cijevi s prilično debelim zidovima - to će se koristiti za izradu tijela uređaja;
- mreža (metalna);
- bakrene žice;
- žice od od nerđajućeg čelika prečnika do 7 mm ili žičane šipke.
Domaći indukcijski bojler
Za ugradnju grijača u sistem grijanja trebat će vam i ugrađena cirkulacijska pumpa i adapteri za povezivanje uređaja, kao i aparat za zavarivanje i potrebni alati.
Sklop indukcijskog grijača
Radovi na proizvodnji grijača izvode se u nekoliko faza:
- Izrežite žicu od nerđajućeg čelika na komade dužine približno 5-7 mm. Na dno postavite plastičnu cijev metalna mreža i ispunite sav slobodan prostor unutra isječenim komadima žice. Zatim zatvorite cijev s obje strane.
- Zatim morate napraviti indukcijsku zavojnicu. Da biste to učinili, pažljivo omotajte pripremljenu cijev bakrenom žicom u pravilnim intervalima. Trebali biste dobiti najmanje 90-100 zavoja žice.
- Pripremljeni uređaj se može ugraditi bilo gdje u sustav grijanja. Uređaj je spojen na pretvarač vanjskim namotom od bakarne žice. Za pumpanje vode ugrađena je cirkulaciona pumpa. Neophodno je izvršiti radove na električnoj izolaciji uređaja. Ne zaboravite na toplinsku izolaciju grijača specijalni materijal. Bez toplotne izolacije, efikasnost sistema će biti znatno niža.
Trošak domaćeg indukcijskog kotla je prilično mali. Ali ipak, da biste ga proizveli, potrebno vam je iskustvo u takvom radu, kao i barem malo tehničkog znanja u ovoj oblasti. Ako se svi radovi izvode pažljivo i u skladu s preporukama, takav uređaj će raditi nesmetano, s dobrim odvođenjem topline. Moguće je da će izgledati pomalo neugledno, ali to neće pogoršati funkciju grijača.
DIY indukcijsko grijanje: video
Indukcijski bojler: foto
Domaći indukcijski grijač 4 kW.
Zamislite ovaj trik. Čovjek uzima željezni ekser i ubacuje ga u bakarnu petlju - induktor. Nokat odmah postaje bijelo vruć.
Tajni trik je indukcijsko grijanje. Drevna tehnologija, koju je prvi razvio ruski elektroinženjer Vologdin 1880. godine, i, nažalost, još uvijek nije rasprostranjena među domaćim majstorima.
Kroz bakrenu petlju - induktor - prolazi se struja velika snaga(stotine ampera) i visoke frekvencije (desetine - stotine kHz). Kao rezultat toga, Foucaultove struje, također velike jačine i frekvencije, indukuju se u metalnom radnom komadu koji stoji unutar ili pored induktora. Visokofrekventna struja u radnom komadu pod djelovanjem skin efekta tjera se u tanke površinske slojeve, zbog čega se njegova gustoća naglo povećava. Sloj obratka, kroz koji teku velike struje, počinje se brzo zagrijavati. Temperatura može doseći nekoliko hiljada stepeni, što vam omogućava da topite metal kod kuće, izmišljate i stvarate vlastite neobične legure; zavariti i lemiti metalne dijelove; učvrstite odvijače, bušilice, noževe itd., koristite instalaciju u kovačnicama i servisima.
Indukcijsko grijanje omogućuje zagrijavanje električno vodljivih materijala (bilo koji metal, grafit, električno vodljiva keramika) bez kontakta. Direktno kroz vazduh, kroz sloj vode, kroz stakleni, drveni ili plastični zid, u vakumska komora ili u komori sa zaštitnim gasom. U isto vrijeme, radni komad ostaje savršeno čist, jer ne oksidira u struji plina, ne dodiruje prljavu površinu peći itd.
_________________________________________________________________________
Kao osnova je uzet pretvarač Sergeja Vladimiroviča Kukhteckog, razvijen godine na Hemijskom institutu. Inverterski krug, njegov Detaljan opis a preporuke skupštine objavljene su na: www.icct.ruKrug koristi moderne elektronske komponente, što vam omogućava da sastavite snažan i pouzdan pretvarač kod kuće po niskoj cijeni od oko nekoliko tisuća rubalja (cijene industrijskih analoga dosežu desetine i stotine tisuća rubalja).
Na forumu induction.listbb.ru zajedno sa članovima foruma Derba, Phoenix, Jab, Fulyugan, Ostap, -CE- izvršena je do rada kola, ugrađena je dodatna PLL ploča s fazno zaključanom petljom za automatsko održavanje rezonancije, ugrađena je brza zaštita od prekomjerne struje (kako u slučaju viška napajanja tako i kao posljedica kvara energetskih mosfetova zbog njihovog pregrijavanja ili kvar kontrolnog modula). Dodati su neki detalji kako bi se smanjila vjerovatnoća pregrijavanja mosfeta i kvara kontrolnog modula (što dovodi do pojave prolaznih struja u napojnom mostu).
Potrošnja energije invertera ovisno o korištenim induktorima: 1...4 kW.
Frekvencija struje u induktoru: 300 kHz.
Jačina struje u induktoru: ~400A.
Maksimalna potrošena struja iz mreže sa induktorom s dva okreta je 20A, potrošeni napon je 220V.
Indukcijski grijač je opremljen zaštitom koja isključuje strujni krug kada je napon napajanja prekoračen, kada kratki spoj induktor, kada se induktor puni vodom.
Pogledajte dijagrame i diskusiju o poboljšanjima na forumu:
induction.listbb.ru i
Video - topljenje niskougljičnog čelika (matica) na zraku:
Video - topljenje visokougljičnog čelika (kugla iz ležaja od čelika ShKh-15):
Video - topljenje niskougljičnog čelika u zaštitnom plinu (argon):
Video - zagrijavanje čelične kugle kroz sloj vode. Zanimljiva je mogućnost zagrijavanja komada željeza kroz sloj vode, vode elektromagnetno polje nema problema
Snažno visokofrekventno elektromagnetno polje gura željezne blanke iz induktora. S jedne strane, to stvara probleme - teško je zagrijati male radne komade, oni se odvode od induktora i moraju se nekako osigurati (tzv. elektromagnetski efekat eksplozije).
S druge strane, moguće je topiti metal u suspendiranom stanju - (levitacijsko topljenje, topljenje u elektromagnetnom lončiću):
Modifikacija invertera za indukcijsko grijanje.
Metoda beskontaktnog zagrijavanja uzoraka tekućih metala visokofrekventnim strujama u vakuumu ili zaštitnom plinu optimalna je za eksperimente s malim uzorcima električno vodljivih materijala.
Industrijski visokofrekventni pretvarači nemaju karakteristike potrebne za eksperiment ( velike snage na visokoj frekvenciji potrebnoj za zagrijavanje malih uzoraka), te je stoga proizveden domaći inverter. Za osnovu je uzet inverter koji je razvio Sergej Kuhtetski na Institutu za hemiju i hemijsku tehnologiju Ruske akademije nauka, koji radi na sledeći način.
Induktor za zagrijavanje uzoraka, koji je zavojnica oscilirajućeg kruga zajedno s kompenzatorskom bankom kondenzatora, pumpa se iz nezavisnog visokofrekventnog generatora.
Generator je napravljen po punom mostnom krugu, njegova frekvencija se automatski prilagođava prirodnoj frekvenciji oscilatornog kola i ne može se mijenjati tokom rada. Predloženi pretvarač nema sklop za zaštitu tranzistora snage od prolaznih struja i krug za kontrolu snage grijanja (Sl. 1).
Fig.1. Blok dijagram jednostavnog pretvarača za indukcijsko grijanje.
Rad ovog jednostavnog pretvarača otkrio je sljedeće probleme. Kao rezultat zagrijavanja uzorka, kao i kao rezultat kretanja uzorka u induktoru, dolazi do promjene induktivnosti koja je dio oscilatornog kruga i promjene njegove prirodne frekvencije. Budući da radnu frekvenciju pretvarača postavlja generator sa frekvencijom koja se ne mijenja tokom rada, neusklađenost između frekvencija oscilatornog kruga i generatora dovodi do oštrog pada snage grijanja, vibracija radnog komada u induktoru , kao i energetski tranzistori koji ulaze u neoptimalan način rada u kapacitivnom režimu, što dovodi do njihovog kvara.
Da bi se riješili ovi problemi, inverter je naknadno opremljen sa PLL fazno zaključanim krugom petlje, brzim zaštitnim krugom za energetske tranzistore od prekomjerne struje i prekidačkim regulatorom snage kontroliranim s PC-a. Zaštitni i upravljački krugovi su dizajnirani kao zasebni moduli i mogu se koristiti za druge zadatke.
PLL kolo se sastoji od oscilatora varijabilne frekvencije, strujnog senzora, senzora napona, podesive linije kašnjenja i regulatora kontrolnog impulsa za energetski most. Senzori struje i napona mjere odgovarajuće vrijednosti na oscilirajućem krugu, nakon čega se upoređuju njihove faze. Nulti fazni pomak znači sinhroni rad oscilatornog kola na vlastitoj frekvenciji i glavnog oscilatora. U slučaju pomaka faze, glavni oscilator automatski podešava frekvenciju, prilagođavajući je prirodnoj frekvenciji oscilatornog kola (slika 2). Električni dijagram modifikovanog pretvarača prikazan je na slici 5.
Postavljanje raspona PLL praćenja, postupak:
Potrebno je odrediti prirodnu frekvenciju oscilatornog kruga, na primjer, kako slijedi.
1) Uklonite odgovarajući transformator sa sabirnica oscilatornog kruga.
2) Povežite osciloskop na magistrale koje povezuju induktor sa kondenzatorskom bankom.
3) Postavite osciloskop u standby mod (režim okidanja jednog mjerenja).
4) Kratko dotaknite sabirnice oscilirajućeg kruga krunskom baterijom. Na ekranu će se pojaviti "Bounce" - vlastite vibracije kola. Ako je potrebno, izvršite ovu proceduru nekoliko puta da biste dobili stabilnu sliku na ekranu osciloskopa.
Period prirodnih oscilacija se mjeri pomoću mreže osciloskopa, a zatim pomoću formule f = 1/period, izračunava se prirodna frekvencija oscilatornog kruga.
Radni raspon PLL-a je konfiguriran na sljedeći način.
1) Osciloskop je povezan na izlaz CD4046 PLL oscilatorskog čipa.
2) Postavite minimalnu radnu frekvenciju CD4046 generatora. Da biste to učinili, spojite plus 1-voltnog napajanja na pin 9 mikrokola CD4046 i spojite minus napajanja na zajedničku sabirnicu.
3) Postavite minimalnu frekvenciju rotiranjem potenciometra na pinu 12 mikrokola cd4046 na 30 kHz ispod prirodne frekvencije oscilatornog kola (odabrano eksperimentalno za pouzdan PLL prijem).
4) Postavite maksimalnu radnu frekvenciju CD4046 generatora. Da biste to učinili, spojite plus napajanja od 4,5 volti na pin 9 mikrokola CD4046 i spojite minus napajanja na zajedničku sabirnicu.
5) Rotirajući potenciometar na kraku 11 mikrokola CD4046, podesite frekvenciju za 30 kHz višu od svoje.
Kao rezultat izvršenih operacija, pretvarač automatski počinje hvatati rezonanciju i održava je tijekom rada.
Fig.2. Blok shema pretvarača indukcijskog grijanja sa PLL.
Zaštitni modul se sastoji od strujnog senzora postavljenog na šant, kruga za detekciju prekomjerne struje s podesivim pragom odziva i strujnog kruga za isključivanje. Snaga se dovodi do pretvarača preko šanta. U trenutku kada struja premaši šant, detektuje se višak napona, što dovodi do flip-flopa okidača i dovoda signala za isključenje na tranzistor snage (slika 3). Električna šema zaštitnog modula prikazana je na slici 6.
Fig.3. Blok dijagram brzog zaštitnog modula.
Video - aktiviranje zaštitnog modula velike brzine:
Preklopni regulator snage izrađen je prema krugu padajućeg PWM pretvarača. Regulacija snage se vrši promjenom radnog ciklusa upravljačkog PWM signala. Kontrolni signal generiše mikrokontroler STM32F767 (gotova ploča za otklanjanje grešaka sa ugrađenim USB programatorom). Parametri kontrole napajanja se postavljaju sa računara preko USB interfejsa uključenog u bilo koji računar, ovu odluku omogućava vam da sinhronizujete prikupljanje podataka i kontrolu eksperimentalne postavke (blok dijagram je prikazan na slici 4).
Fig.4. Blok dijagram sklopnog regulatora snage.
Program mikrokontrolera nudi i ručni (pedala, dugme enkodera) i daljinski upravljač regulator snage (pomoću računara), glatko pokretanje i zaustavljanje, stabilizacija izlazne snage strujom ili naponom, indikacija rada uređaja. Električni krug regulatora impulsne snage prikazan je na slici 7.
Fig.5. Invertersko kolo za indukcijsko zagrijavanje uzoraka sa fazno zaključanom petljom.
Fig.6. Električni krug univerzalnog brzog strujnog prekidača za zaštitu instalacije indukcijskog grijanja.
Fig.7. Električni krug univerzalnog impulsnog regulatora snage.
Kada se osoba suoči sa potrebom da zagrije metalni predmet, vatra uvijek pada na pamet. Vatra je staromodan, neefikasan i spor način zagrevanja metala. Lavovski dio energije troši na toplinu, a dim uvijek dolazi iz vatre. Kako bi bilo sjajno kada bi se svi ovi problemi mogli izbjeći.
Danas ću vam pokazati kako sastaviti indukcijski grijač vlastitim rukama sa ZVS drajverom. Ovaj uređaj zagrijava većinu metala koristeći ZVS drajver i snagu elektromagnetizma. Takav grijač je vrlo efikasan, ne proizvodi dim, a zagrijavanje tako malih metalnih proizvoda kao što je, recimo, spajalica, je pitanje nekoliko sekundi. Video prikazuje grijač u akciji, ali upute su drugačije.
Korak 1: Princip rada
Mnogi od vas se sada pitaju – šta je ovaj ZVS drajver? Ovo je visoko efikasan transformator sposoban stvoriti snažno elektromagnetno polje koje zagrijava metal, osnovu našeg grijača.
Da bi bilo jasno kako naš uređaj radi, govorit ću o tome ključne točke. Prvo važna tačka— Napajanje od 24 V. Napon treba da bude 24 V sa maksimalnom strujom od 10 A. Imat ću dvije olovne baterije povezane u seriju. Oni napajaju ZVS upravljačku ploču. Transformator dovodi stalnu struju do zavojnice, unutar koje se nalazi predmet koji se grije. Stalno mijenjanje smjera struje stvara naizmjenično magnetsko polje. Stvara vrtložne struje unutar metala, uglavnom visoke frekvencije. Zbog ovih struja i niskog otpora metala, stvara se toplina. Prema Ohmovom zakonu, jačina struje transformisana u toplotu u kolu sa aktivnim otporom biće P=I^2*R.
Metal koji čini predmet koji želite zagrijati je veoma važan. Legure na bazi željeza imaju veću magnetnu permeabilnost i mogu koristiti više energije magnetnog polja. Zbog toga se brže zagrijavaju. Aluminij ima nisku magnetnu permeabilnost i stoga mu je potrebno duže da se zagrije. A predmeti s visokim otporom i niskom magnetskom propusnošću, poput prsta, neće se uopće zagrijati. Otpornost materijala je veoma važna. Što je otpor veći, struja će slabija proći kroz materijal, a time će se proizvesti manje topline. Što je otpor manji, struja će biti jača, a prema Ohmovom zakonu manji je gubitak napona. Malo je komplikovano, ali zbog odnosa između otpora i izlazne snage, maksimalna izlazna snaga se postiže kada je otpor 0.
ZVS transformator je najkompleksniji dio uređaja, objasnit ću kako radi. Kada je struja uključena, ona teče kroz dvije indukcijske prigušnice na oba kraja zavojnice. Prigušnice su potrebne kako bi se osiguralo da uređaj ne proizvodi previše struje. Zatim struja teče kroz 2 470 Ohm otpornika do kapija MOS tranzistora.
Zbog činjenice da ne postoje idealne komponente, jedan tranzistor će se uključiti prije drugog. Kada se to dogodi, on preuzima svu dolaznu struju iz drugog tranzistora. On će također skratiti drugu na zemlju. Zbog toga, ne samo da će struja teći kroz zavojnicu do zemlje, već će se i kroz brzu diodu isprazniti kapija drugog tranzistora, blokirajući ga. Zbog činjenice da je kondenzator spojen paralelno sa zavojnicom, stvara se oscilatorni krug. Zbog nastale rezonancije struja će promijeniti svoj smjer i napon će pasti na 0V. U ovom trenutku, kapija prvog tranzistora se prazni kroz diodu do kapije drugog tranzistora, blokirajući ga. Ovaj ciklus se ponavlja hiljade puta u sekundi.
Otpornik od 10K bi trebao smanjiti višak naboja gejta na tranzistoru djelujući kao kondenzator, a Zener dioda bi trebala održavati napon kapije tranzistora na 12V ili niže kako ne bi eksplodirala. Ovaj transformator je visokofrekventni pretvarač napona koji omogućava zagrijavanje metalnih predmeta.
Vrijeme je da sastavite grijač.
Korak 2: Materijali
Za sastavljanje grijača potrebno vam je malo materijala, a većina ih se, srećom, može naći besplatno. Ako ste vidjeli da negdje leži samo tako katodna cijev, idi i pokupi je. Sadrži većinu dijelova potrebnih za grijač. Ako želite više kvalitetni dijelovi, kupite ih u prodavnici električnih dijelova.
trebat će vam:
Korak 3: Alati
Za ovaj projekat će vam trebati:
Korak 4: Hlađenje FET-ova
U ovom uređaju tranzistori se isključuju na naponu od 0 V i ne zagrijavaju se mnogo. Ali ako želite da grijač radi duže od jedne minute, morate ukloniti toplinu iz tranzistora. Napravio sam jedan zajednički hladnjak za oba tranzistora. Pazite da metalne kapije ne dodiruju apsorber, inače će MOS tranzistori doći do kratkog spoja i eksplodirati. Koristio sam kompjuterski hladnjak i već je imao traku na sebi silikonski zaptivač. Da biste provjerili izolaciju, multimetrom dodirnite srednju nogu svakog MOS tranzistora (kapija); ako multimetar zapišti, onda tranzistori nisu izolirani.
Korak 5: Banka kondenzatora
Kondenzatori postaju veoma vrući zbog struje koja konstantno prolazi kroz njih. Naš grijač treba vrijednost kondenzatora od 0,47 µF. Zbog toga moramo spojiti sve kondenzatore u blok, na taj način ćemo dobiti potrebnu kapacitivnost i povećat će se površina rasipanje topline. Nazivni napon kondenzatora mora biti veći od 400 V kako bi se uzeli u obzir induktivni naponski vrhovi u rezonantnom kolu. Napravio sam dva prstena od bakarne žice, na koje sam zalemio 10 kondenzatora od 0,047 uF paralelno jedan s drugim. Tako sam dobio kondenzatorsku banku ukupnog kapaciteta 0,47 µF sa odličnim vazdušnim hlađenjem. Ugradiću ga paralelno sa radnom spiralom.
Korak 6: Radna spirala
Ovo je dio uređaja u kojem se stvara magnetsko polje. Spirala je napravljena od bakarne žice - veoma je važno da se koristi bakar. U početku sam koristio čeličnu spiralu za grijanje, a uređaj nije radio baš najbolje. Bez opterećenja trošio je 14 A! Poređenja radi, nakon zamjene zavojnice bakrenom, uređaj je počeo trošiti samo 3 A. Mislim da su se vrtložne struje pojavile u čeličnoj zavojnici zbog sadržaja gvožđa, a takođe je bio izložen indukcijsko grijanje. Nisam siguran da li je to razlog, ali ovo objašnjenje mi se čini najlogičnijim.
Za spiralu, uzmi bakrene žice veliki presjek i napravite 9 okreta na komadu PVC cijevi.
Korak 7: Sklapanje lanca
Radio sam mnogo pokušaja i grešaka dok nisam ispravio lanac. Najveće poteškoće bile su sa izvorom napajanja i zavojnicom. Uzeo sam sklopno napajanje od 55A 12V. Mislim da je ovo napajanje isporučivalo previsoku početnu struju ZVS drajveru, što je uzrokovalo eksploziju MOS tranzistora. Možda bi dodatni induktori to popravili, ali odlučio sam jednostavno zamijeniti napajanje olovnim baterijama.
Onda sam se mučio sa kolutom. Kao što sam već rekao, čelični namotaj nije bio prikladan. Zbog velike potrošnje struje čelične zavojnice eksplodiralo je još nekoliko tranzistora. Ukupno je eksplodiralo 6 tranzistora. Pa, uče na greškama.
Grijač sam obnavljao mnogo puta, ali ovdje ću vam reći kako sam sastavio njegovu najbolju verziju.
Korak 8: Sastavljanje uređaja
Da biste sastavili ZVS drajver, potrebno je da pratite priloženi dijagram. Prvo sam uzeo Zener diodu i spojio je na 10K otpornik. Ovaj par dijelova može se odmah zalemiti između odvoda i izvora MOS tranzistora. Uvjerite se da je Zener dioda okrenuta prema odvodu. Zatim zalemite MOS tranzistore na matičnu ploču sa kontaktnim rupama. On donja strana matične ploče, zalemite dvije brze diode između gejta i drena svakog tranzistora.
Uverite se da je bela linija okrenuta ka zatvaraču (slika 2). Zatim povežite pozitiv iz vašeg napajanja na odvode oba tranzistora kroz otpornik od 2220 oma. Uzemljite oba izvora. Zalemite radni kalem i kondenzatorsku banku paralelno jedan s drugim, a zatim zalemite svaki kraj na različite kapije. Konačno, dovedite struju na kapije tranzistora kroz 2 induktora od 50 μH. Mogu imati toroidno jezgro sa 10 zavoja žice. Vaš krug je sada spreman za upotrebu.
Korak 9: Montaža na bazu
Da bi se svi dijelovi vašeg indukcijskog grijača držali zajedno, potrebna im je baza. Uzeo sam to zbog ovoga drveni blok Ploča 5*10 cm sa električnim krugom, kondenzatorskom bankom i radnom zavojnicom zalijepljena je toplim ljepilom. Mislim da jedinica izgleda super.
Korak 10: Provjera funkcionalnosti
Da biste uključili grijač, jednostavno ga priključite na izvor napajanja. Zatim stavite predmet koji trebate zagrijati u sredinu radne zavojnice. Trebalo bi da počne da se zagreva. Moj grijač je za 10 sekundi zagrijao spajalicu do crvenog sjaja. Predmetima većim od eksera trebalo je oko 30 sekundi da se zagreju. Tokom procesa grijanja, potrošnja struje se povećala za približno 2 A. Ovaj grijač se može koristiti za više od zabave.
Nakon upotrebe, uređaj ne proizvodi čađ ili dim, čak utječe na izolirane metalne predmete, na primjer, gasne apsorbere u vakuumskim cijevima. Uređaj je siguran i za ljude - ništa se neće dogoditi vašem prstu ako ga stavite u centar radne spirale. Međutim, možete se opeći od nekog zagrijanog predmeta.
Hvala na čitanju!