Bagaimana cara kerja pemanas induksi? Bagaimana cara membuat pemanas induksi dengan tangan Anda sendiri? Video: pemanas induksi buatan sendiri beraksi

Saat ini, ketika mengatur pemanas air, pemanas air induksi telah tersebar luas. Permintaan ini dijamin oleh fakta bahwa perangkat ini benar-benar ramah lingkungan, tidak mengering atau terbakar di udara. Penggunaan alat tersebut dapat diterapkan untuk pemanasan air seketika atau sebagai boiler pemanas. Anda bisa membeli pemanas air induksi di toko atau membuatnya sendiri. Perlu dicatat bahwa menurut spesifikasi teknis tidak akan kalah dengan model yang Anda beli, meskipun tampilannya tidak terlalu menarik, namun harganya jauh lebih murah.

Menggunakan perangkat semacam itu di rumah memungkinkan Anda mendapatkan kinerja maksimal dan keandalan operasional. Dalam hal ini, unit tidak perlu disertai dengan dokumentasi khusus dan izin pemasangan, misalnya sebagai ketel gas. Menggunakan pemanas induksi seperti tradisional ketel pemanas, dalam beberapa kasus penggunaan pompa tidak diperlukan. Pergerakan cairan pendingin dicapai dengan proses konveksi: Jika dipanaskan, air berubah menjadi uap.

Perlu dicatat bahwa pemanas air induksi memiliki banyak keunggulan yang membedakannya dari para pesaingnya.

1. Biaya perangkat semacam itu tidak signifikan.
2. Anda dapat merakit sendiri pemanasnya.
3. Tidak menimbulkan suara asing. Kumparan bergetar cukup kuat selama pengoperasian, tetapi secara praktis tidak terlihat.
4. Karena getaran yang konstan, kotoran dan kerak tidak punya waktu untuk menempel pada elemen fungsional, begitu pula perangkat tidak memerlukan pembersihan rutin.
5. Ini berisi generator panas, yang sangat mudah disegel. Air, yang bertindak sebagai pendingin, ditempatkan di elemen pemanas, sehingga energi ditransmisikan melalui medan magnet. Itu tidak memerlukan penggunaan kontak, dan karenanya segel dan beragam menyegel karet gelang, yang cenderung gagal dengan cepat.
6. Jarang rusak, karena tabung sederhana bertanggung jawab untuk memanaskan air, di mana tidak ada yang pecah atau terbakar.

Dengan memilih pemanas air induksi, pemilik mendapatkan perangkat dengan perawatan minimal, karena terdiri dari sejumlah kecil komponen. Dan mereka, pada gilirannya, sangat jarang gagal.

Prinsip pengoperasian boiler induksi

Tapi Anda tidak bisa melakukannya tanpa kekurangan. Seperti halnya jenis teknologi apa pun, mereka ada.

1. Konsumsi daya tinggi, yang akan mengakibatkan tagihan listrik yang besar;
2. Perangkat menjadi sangat panas, dan segala sesuatu di sekitarnya menjadi panas, jadi Anda tidak boleh menyentuh perangkat saat sedang beroperasi.
3. Pemanas air induksi memiliki pembuangan panas yang kuat, sehingga perlu dipasang sensor temperatur untuk mencegah perangkat menjadi terlalu panas, dan karenanya, ledakan.

Jenis pemanas air induksi

Semua perangkat jenis ini, yang dapat dibuat dengan tangan, dapat dibagi menjadi dua kelompok:

1. Pemanas pusaran tipe induktor, yang paling sering digunakan di rumah untuk melakukan fungsi pemanas. Proses pembuatannya akan dibahas di bawah ini.
2. Pemanas, desain yang menyiratkan penggunaan jenis yang berbeda komponen dan suku cadang elektronik.

Saat membuat pemanas induksi pusaran(atau disingkat VIN) dengan tangan Anda sendiri, komponen struktural berikut harus disediakan:

• unsur yang bertanggung jawab untuk mengubah listrik menjadi arus frekuensi tinggi;
• sebuah induktor (paling sering dibuat dalam bentuk elemen silinder yang terbuat dari kawat tembaga), yang bila digunakan, bertindak sebagai transformator yang bertanggung jawab atas pembentukan medan magnet;
• elemen yang akan berperan sebagai pemanas terletak di dalam induktor itu sendiri.

VIN berfungsi sebagai berikut.

1. Arus frekuensi tinggi dari konverter ditransfer ke induktor.
2. Di induktor itu terbentuk sebuah medan magnet, yang pada gilirannya menciptakan aliran pusaran.
3. Penukar panas sedang beraksi aliran pusaran mencapai cukup cepat suhu tinggi dan, karenanya, memanaskan cairan pendingin, yang mendistribusikan panas lebih lanjut.

Diagram pemanas air modern

Salah satu komponen terpenting adalah kumparan induksi, yang pembuatannya harus dilakukan dengan sangat hati-hati. Kawat tembaga dililitkan dengan sangat hati-hati pada pipa plastik, dan jumlah kumparan tidak boleh kurang dari 100.

Dari uraian yang disampaikan dapat kita simpulkan bahwa membuat pemanas air induksi sendiri tidaklah sulit.

Fitur Manufaktur

Anda dapat membuat pemanas induksi sendiri dengan dua cara. Ada baiknya mempertimbangkan masing-masing secara singkat.

Pilihan 1

Perangkat paling sederhana (dan memiliki daya tinggi) dapat dibuat berdasarkan sirkuit tercetak . Di antara fitur sirkuit yang akan digunakan pada perangkat, poin-poin berikut harus disorot:

• seluruh desain sebenarnya diwakili oleh multivibrator dengan organisasi daya tinggi;
• perhatian khusus harus diberikan pada resistansi, karena inilah yang akan mencegah transistor menjadi terlalu panas;
• induktor pada alat tersebut harus dibuat dalam bentuk spiral 6-8 putaran kawat tembaga;
• Sebagai pengatur, Anda dapat menggunakan elemen yang sesuai dari catu daya komputer dan tidak memikirkan kontraksinya.

Pemanas Induksi Pusaran

pilihan 2

Dasar pembuatan perangkat semacam itu dengan tangan Anda sendiri adalah penggunaan transformator elektronik.

Inti dari metode pembuatan pemanas air induksi adalah sebagai berikut.

1. Dua pipa harus disambung menggunakan pengelasan sehingga secara visual menyerupai donat. Elemen ini selanjutnya akan berperan sebagai elemen pemanas dan konduktor.
2. Anda perlu melilitkan kawat tembaga ke sekeliling tubuh.
3. Untuk memastikan pergerakan air berkualitas tinggi dan cepat, 2 pipa dilas ke badan utama. Air akan mengalir ke salah satunya, dan dari yang kedua akan mengalir keluar ke sistem itu sendiri.

Itu semua saran tentang cara merakit alat pemanas dengan tangan Anda sendiri dan menyediakannya di rumah pemanasan berkualitas tinggi dan kehadiran air panas yang konstan.

Pengrajin telah menemukan banyak cara untuk memanaskan rumah. Salah satunya adalah pemanas induksi. Seperti yang lainnya, ia memiliki kelebihan dan kekurangan.

Prinsip operasi

Pekerjaan ini didasarkan pada hukum Joule-Lenz, yang mencerminkan ketergantungan langsung keluaran termal konduktor pada tegangan Medan listrik. Semua orang tahu hubungan antara magnet dan listrik, yang tidak bisa ada tanpa keduanya. Jika arus dialirkan ke kumparan frekuensi tinggi, medan magnet terbentuk di sekitarnya. Alirannya akan menembus inti konduktif yang dimasukkan ke dalam kumparan. Induksi magnet yang dihasilkan akan terus berubah arah dan waktu, sehingga menyebabkan munculnya arus eddy yang bergerak membentuk lingkaran setan. Dan ini mengubah energi elektromagnetik menjadi energi panas. Begitulah garis besar umum diagram pemanas induksi.

Pemanas induksi telah membuktikan diri dengan cemerlang dalam berbagai aplikasi. Dengan bantuan mereka, Anda dapat melakukan pengerasan permukaan produk logam, pengelasan ultra-bersih, non-kontak, pemanasan titik, dan bahkan peleburan bahan konduktif. Induktor industri dilengkapi dengan transformator kuat yang mampu mensuplai arus besar ke dalamnya.

Induktor dalam kehidupan sehari-hari

Karena rangkaian pemanas semacam itu tidak rumit, dan efisiensi alat semacam itu sangat tinggi (hingga 98%), pemanas induksi pusaran sangat menarik minat para pengrajin.

Seringkali, banyak orang memiliki ide untuk menggunakan prinsip induksi untuk memanaskan rumahnya. Bagaimanapun, pemanas induksi mampu memanaskan air hampir seketika. Oleh karena itu, ada beberapa desain yang mewakili pemanas induksi buatan sendiri.

Ada banyak hukum dalam fisika yang tidak akan pernah bisa Anda abaikan. Energi tidak diambil begitu saja, oleh karena itu jumlah listrik yang dikonsumsi tidak boleh kurang dari energi panas yang dibutuhkan.

Dengan kata lain, jika diperlukan 5 kW/jam untuk memanaskan suatu ruangan, hal tersebut tidak mungkin dilakukan hanya dengan menggunakan listrik 2 kW/jam, betapapun hebatnya desain pemanasnya. Jika Anda berencana memanaskan menggunakan induktor, Anda harus bersiap untuk menaikkan tagihan listrik Anda.

Pilihan paling populer di kalangan pengrajin adalah pemanas induksi yang terbuat dari inverter las. Ada beberapa alasan untuk ini:

1. Inverter menghasilkan arus pada frekuensi yang lebih tinggi, yang secara signifikan meningkatkan kekuatan medan listrik, dan ini memiliki efek menguntungkan pada perpindahan panas.
2. Inverter las mampu mensuplai arus yang tinggi. Dari semua perangkat yang tersedia untuk penggunaan rumah tangga, inverter paling cocok untuk digunakan sebagai catu daya pemanas induksi.

Elemen desain

Pemanas induksi do-it-yourself dibuat sebagai berikut:

1. Bagian pipa plastik dengan ketebalan dinding minimal 3 mm diisi dengan potongan kawat logam. Panjangnya sekitar 5 cm.
2. Kedua tepi pipa ini ditutup dengan jaring logam untuk menahan potongan-potongan tersebut pada tempatnya. Pipa harus terisi penuh dengan kawat.
3. Setelah itu, harus dibungkus dengan hati-hati hingga tebal kawat tembaga- sekitar 90 putaran. Dianjurkan untuk memilih kawat dengan diameter minimal 3 mm.
4. Menggunakan adaptor dan alat kelengkapan, pipa dihubungkan ke sistem pemanas, yang kemudian diisi dengan air.
5. Ujung-ujung kawat dihubungkan ke terminal inverter las.
6. Penting untuk memastikan kepatuhan terhadap semua tindakan keselamatan kebakaran dan listrik.

Setelah perangkat dihidupkan, potongan kawat logam akan langsung memanas dan mulai mengeluarkan panas ke air yang melewatinya.

Perlu ditekankan secara khusus bahwa air harus bersirkulasi terus menerus.

Jika tidak, suhu pipa akan naik sedemikian rupa sehingga ada risiko pipa meleleh.

Ini adalah salah satu kelemahan paling serius dari pemanas tersebut. Jika pemilik sering tidak ada, sistem kontrol komputer otomatis atas pengoperasian pemanas diperlukan.

Pemanas induksi cukup cocok untuk pemanasan, tetapi memiliki kekurangan. Mereka sepenuhnya dapat diperbaiki dengan perhatian terhadap detail. desain ini mampu bersaing dengan orang lain.

Karena kenaikan harga sumber daya energi tradisional yang terus-menerus, pemilik properti pedesaan mencari opsi baru untuk memanaskan rumah mereka. Satu dari pilihan ekonomis Banyak orang menganggap pemanas induksi berbahan dasar air. Dengan bantuan peralatan ini, menurut beberapa pemilik rumah, ruangan yang luas dapat dipanaskan. Peralatan jenis ini dijual dalam jumlah yang cukup. harga tinggi. Tapi Anda bisa membuat pemanas induksi dengan tangan Anda sendiri jika Anda memiliki keahlian karya serupa. Dan diagram yang sudah jadi dan video detail proses akan membantu pengrajin menavigasi tahapan pekerjaan dan membuat pekerjaannya sedikit lebih mudah.

Prinsip kerja pemanas induksi

Sebelum merakit sendiri pemanas induksi, Anda harus membiasakan diri terlebih dahulu prinsip umum pengoperasian peralatan jenis ini. Unit-unit tersebut dalam banyak hal mirip dengan peralatan yang dilengkapi dengan elemen pemanas. Mereka juga mengubah listrik menjadi panas, yang diperlukan untuk memanaskan ruangan di rumah.

Alat tersebut dipanaskan menggunakan energi listrik. Medan gaya, dibuat di induktor. Merupakan kumparan berbentuk silinder dengan belitan. Listrik yang melewati kumparan ini menghasilkan tegangan. Akibat tindakan tersebut arus bolak-balik aliran pusaran terbentuk. Kemudian energi medan elektromagnetik diambil oleh cairan pendingin, yaitu air. Energi ini kemudian dihasilkan menjadi panas. Dalam waktu singkat, air dengan pemanasan seperti itu mencapai suhu yang cukup tinggi.

Rangkaian pemanas induksi

Komponen pemanas air induksi

Perangkat paling sederhana untuk menghasilkan panas berdasarkan aliran pusaran adalah induktor listrik, yang terdiri dari beberapa belitan:

• utama;
• sekunder.

Gulungan primer mengubah energi listrik menjadi arus eddy dan kemudian mengirimkan medan magnet ke belitan sekunder. Selanjutnya, energi elektromagnetik yang dihasilkan ditransfer ke cairan pendingin, memanaskannya. Gulungan sekunder adalah elemen pemanas dan badan boiler induksi. Terdiri dari:

• belitan luar;
• inti;
• insulasi listrik;
• isolasi termal.

Pengoperasian pemanas induksi

Untuk masuk air dingin Dua pipa dipasang ke dalam unit dan saluran keluar panas ke sistem pemanas. Sebuah pompa dibangun untuk mengedarkan cairan. Air terlalu panas selama pengoperasian sistem pemanas tidak terjadi, karena cairan terus bersirkulasi - disuplai dingin, dan panas dibuang. Pemanas air seperti itu dapat dipasang untuk pemanasan di hampir semua ruangan. Karena fitur desain sistem, bobot dan dimensi berkurang elemen pemanas, dan perpindahan panas meningkat secara signifikan. Pendingin pada akhirnya menerima sekitar 97-98% energi tanpa kehilangan yang signifikan.

Perhatian! Untuk memasang pemanas induksi, tidak perlu melakukan desain ulang besar-besaran pada sistem pemanas; unit ini cukup terpasang di dalamnya.

Keuntungan unit tipe induksi

Keuntungan yang tidak diragukan lagi dari perangkat pemanas rumah jenis ini meliputi karakteristik berikut:

• ekonomis - daur ulang energi listrik perpindahan panas terjadi hampir seluruhnya tanpa kerugian yang berarti;
• kemudahan penggunaan - konstan Pemeliharaan unit dari jenis ini tidak dibutuhkan;
• dimensi kompak - pemanas air induksi berukuran kecil, dapat dipasang di sistem pemanas di hampir semua ruangan;
• pengoperasian yang senyap – peralatan ini beroperasi dengan cukup senyap, tidak ada suara bising yang timbul selama pengoperasiannya;
• masa pakai yang lama - unit induksi tahan lama dan dapat beroperasi dengan lancar selama 30 tahun atau lebih;
• keramahan lingkungan yang tinggi - tidak ada emisi berbahaya yang terjadi selama pengoperasian perangkat, tidak diperlukan instalasi cerobong asap dan sistem ventilasi.

Banyak orang percaya akan hal itu boiler induksi jauh lebih menguntungkan daripada opsi pemanas rumah lainnya. Dan dibandingkan dengan peralatan yang dilengkapi elemen pemanas, waktu pemanasan unit ini hampir dua kali lebih cepat. Karena sirkulasi dan getaran cairan yang konstan, kerak tidak terbentuk di dalam pipa dan di dalam perangkat, yang sangat memudahkan pemeliharaan dan perawatan sistem pemanas.

Penampilan boiler induksi

Namun perangkat jenis ini juga memiliki beberapa kelemahan. Dan kelemahan utamanya adalah harga peralatan induksi yang cukup mahal. Tapi Anda bisa mencoba membuat pemanas untuk memanaskan rumah Anda sendiri.

Nasihat. Jika Anda memiliki keterampilan dan pengetahuan teknis tertentu, Anda dapat merakit pemanas induksi untuk rumah Anda dengan tangan Anda sendiri. Namun sebelum Anda memulai proses perakitan perangkat, Anda harus benar-benar mengevaluasi kemampuan dan pengalaman Anda dalam membuat unit tersebut, karena pembuatannya tidaklah mudah.

Cara merakit pemanas induksi sendiri

Pasar modern menyediakan cukup banyak pilihan besar berbagai model peralatan tipe induksi. Namun untuk menghemat uang, Anda bisa membuat alat seperti itu sendiri. Tentu saja, setelah memutuskan untuk membuat pemanas ini, Anda perlu menyiapkan alat yang sesuai untuk pekerjaan itu dan menyimpannya bahan yang diperlukan, banyak di antaranya mungkin sudah dimiliki pemiliknya.

Untuk membuat desain pemanas sederhana, Anda perlu mengambil komponen-komponen berikut:

• sepotong pipa plastik dengan dinding yang cukup tebal - ini akan digunakan untuk membuat badan perangkat;
• jaring (logam);
• kawat tembaga;
• kawat dari dari baja tahan karat dengan diameter hingga 7 mm atau batang kawat.

Ketel induksi buatan sendiri

Untuk memasang pemanas ke dalam sistem pemanas, Anda juga memerlukan pompa sirkulasi internal dan adaptor untuk menghubungkan perangkat, serta mesin las dan alat yang diperlukan.

Rakitan pemanas induksi

Pengerjaan pembuatan pemanas dilakukan dalam beberapa tahap:

1. Potong kawat baja tahan karat menjadi beberapa bagian dengan panjang kurang lebih 5-7 mm. Tempatkan pipa plastik di bagian bawah jaring logam dan isi semua ruang kosong di dalamnya dengan potongan kawat. Kemudian tutup pipa pada kedua sisinya.
2. Selanjutnya Anda perlu membuat kumparan induksi. Untuk melakukan ini, bungkus pipa yang sudah disiapkan dengan hati-hati dengan kawat tembaga secara berkala. Anda harus mendapatkan setidaknya 90-100 lilitan kawat.
3. Perangkat yang disiapkan dapat dibuat di mana saja di sistem pemanas. Perangkat terhubung ke inverter dengan belitan luar yang terbuat dari kawat tembaga. Pompa sirkulasi dibangun untuk memompa air. Sangat penting untuk melakukan pekerjaan isolasi listrik pada perangkat. Jangan lupakan isolasi termal pemanas bahan khusus. Tanpa isolasi termal, efisiensi sistem akan jauh lebih rendah.

Biaya boiler induksi buatan sendiri cukup kecil. Namun tetap saja, untuk memproduksinya, Anda memerlukan pengalaman dalam pekerjaan tersebut, serta setidaknya sedikit pengetahuan teknis di bidang tersebut. Jika semua pekerjaan dilakukan dengan hati-hati dan sesuai dengan rekomendasi, perangkat tersebut akan beroperasi dengan lancar, dengan pembuangan panas yang baik. Mungkin saja tampilannya akan terlihat tidak sedap dipandang, tetapi hal ini tidak akan memperburuk fungsi pemanas.

Pemanasan induksi DIY: video

Pemanas air induksi: foto

Pemanas induksi buatan sendiri 4 kW.

Bayangkan trik ini. Seorang pria mengambil paku besi dan memasukkannya ke dalam lingkaran tembaga - sebuah induktor. Kuku langsung menjadi putih panas. Trik rahasianya adalah pemanasan induksi. Sebuah teknologi kuno, pertama kali dikembangkan oleh insinyur listrik Rusia Vologdin pada tahun 1880, dan sayangnya, masih belum tersebar luas di kalangan pengrajin rumahan.

Lingkaran tembaga - induktor - dilewatkan listrik kekuatan yang besar(ratusan ampere) dan frekuensi tinggi (puluhan – ratusan kHz). Akibatnya, arus Foucault, yang juga berkekuatan dan frekuensi tinggi, diinduksi pada benda kerja logam yang berdiri di dalam atau di samping induktor. Arus frekuensi tinggi dalam benda kerja di bawah pengaruh efek kulit dipaksa masuk ke lapisan permukaan yang tipis, akibatnya kepadatannya meningkat tajam. Lapisan benda kerja, yang dilalui arus besar, mulai memanas dengan cepat. Suhunya bisa mencapai beberapa ribu derajat, yang memungkinkan Anda melebur logam di rumah, menciptakan dan membuat paduan Anda sendiri yang tidak biasa; mengelas dan menyolder bagian logam; mengeraskan obeng, bor, pisau, dll, gunakan pemasangan di bengkel dan bengkel.

Pemanasan induksi memungkinkan Anda memanaskan bahan konduktif listrik (logam apa pun, grafit, keramik konduktif listrik) tanpa kontak. Langsung melalui udara, melalui lapisan air, melalui kaca, dinding kayu atau plastik, masuk ruang vakum atau di ruangan dengan gas pelindung. Pada saat yang sama, benda kerja tetap bersih sempurna, karena tidak teroksidasi dalam aliran gas, tidak menyentuh permukaan kompor yang kotor, dll.

_________________________________________________________________________

Inverter Sergei Vladimirovich Kukhtetsky diambil sebagai dasar dan dikembangkan th di Institut Kimia. Rangkaian inverter, nya Detil Deskripsi dan rekomendasi perakitan dipublikasikan di: www.icct.ruSirkuit ini menggunakan komponen elektronik modern, yang memungkinkan Anda merakit inverter yang kuat dan andal di rumah dengan harga murah sekitar beberapa ribu rubel (harga analog industri mencapai puluhan dan ratusan ribu rubel).

Di forum induksi.listbb.ru bersama dengan anggota forum Derba, Phoenix, Jab, Fulyugan, Ostap, -CE- dilaksanakan hingga pengoperasian sirkuit, papan loop pengunci fase PLL tambahan dipasang untuk menjaga resonansi secara otomatis, perlindungan kecepatan tinggi terhadap arus lebih dipasang (baik jika terjadi kelebihan catu daya dan sebagai akibat dari kerusakan MOSFET daya karena panas berlebih atau kegagalan modul kontrol). Beberapa detail telah ditambahkan untuk mengurangi kemungkinan overheating MOSFET dan kegagalan modul kontrol (yang menyebabkan munculnya arus tembus di jembatan daya).

Konsumsi daya inverter tergantung pada induktor yang digunakan: 1...4 kW.
Frekuensi arus pada induktor: 300 kHz.
Kekuatan arus di induktor: ~400A.
Arus maksimum yang dikonsumsi dari jaringan dengan induktor dua putaran adalah 20A, tegangan yang dikonsumsi adalah 220V.

Pemanas induksi dilengkapi dengan proteksi yang mematikan rangkaian bila tegangan suplai terlampaui hubungan pendek induktor, saat mengisi induktor dengan air.

Lihat diagram dan diskusi perbaikan di forum: induksi.listbb.ru dan

Video - peleburan baja karbon rendah (mur) di udara:

Video - peleburan baja karbon tinggi (bola dari bantalan yang terbuat dari baja ShKh-15):

Video - peleburan baja rendah karbon dalam gas pelindung (argon):

Video - memanaskan bola baja melalui lapisan air. Kemungkinan memanaskan sepotong besi melalui lapisan air adalah air yang menarik medan elektromagnetik Tidak masalah

Medan elektromagnetik frekuensi tinggi yang kuat mendorong besi kosong keluar dari induktor. Di satu sisi, hal ini menimbulkan masalah - sulit untuk memanaskan benda kerja kecil, benda tersebut terbawa dari induktor dan harus diamankan (yang disebut efek ledakan elektromagnetik).
Di sisi lain, dimungkinkan untuk melebur logam dalam keadaan tersuspensi - (peleburan levitasi, peleburan dalam wadah elektromagnetik):

Modifikasi inverter untuk pemanasan induksi.

Metode pemanasan non-kontak sampel logam cair dengan arus frekuensi tinggi dalam ruang hampa atau gas pelindung optimal untuk eksperimen dengan sampel kecil bahan konduktif listrik.

Inverter frekuensi tinggi industri tidak memiliki karakteristik yang diperlukan untuk percobaan ( kekuatan tinggi pada frekuensi tinggi yang diperlukan untuk memanaskan sampel kecil), dan oleh karena itu diproduksi inverter buatan sendiri. Inverter yang dikembangkan oleh Sergei Kukhtetsky di Institut Kimia dan Teknologi Kimia Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia diambil sebagai dasar, bekerja sebagai berikut.
Induktor untuk memanaskan sampel, yang merupakan kumparan sirkuit berosilasi bersama dengan kumpulan kapasitor kompensasi, dipompa dari generator frekuensi tinggi yang beroperasi secara independen.

Generator dibuat menurut rangkaian jembatan penuh, frekuensinya secara otomatis disesuaikan dengan frekuensi alami rangkaian osilasi secara manual dan tidak dapat diubah selama pengoperasian. Inverter yang diusulkan tidak memiliki sirkuit untuk melindungi transistor daya dari arus yang lewat dan sirkuit kontrol daya pemanas (Gbr. 1).

Gambar.1. Diagram blok inverter sederhana untuk pemanasan induksi.

Pengoperasian inverter sederhana ini menunjukkan permasalahan berikut. Akibat pemanasan sampel, serta akibat pergerakan sampel dalam induktor, terjadi perubahan induktansi yang merupakan bagian dari rangkaian osilasi dan perubahan frekuensi alaminya. Karena frekuensi operasi inverter diatur oleh generator dengan frekuensi yang tidak berubah selama operasi, ketidaksesuaian antara frekuensi rangkaian osilasi dan generator menyebabkan penurunan tajam daya pemanas, getaran benda kerja di induktor. , serta transistor daya yang memasuki mode operasi tidak optimal dalam mode kapasitif, yang menyebabkan kegagalannya.

Untuk mengatasi masalah ini, inverter dilengkapi dengan rangkaian loop terkunci fase PLL, rangkaian proteksi kecepatan tinggi untuk transistor daya dari arus lebih, dan pengatur daya switching yang dikendalikan dari PC. Sirkuit proteksi dan kontrol daya dirancang sebagai modul terpisah dan dapat digunakan untuk tugas lain.

Rangkaian PLL terdiri dari osilator frekuensi variabel, sensor arus, sensor tegangan, saluran tunda yang dapat disesuaikan, dan pembentuk pulsa kontrol untuk jembatan daya. Sensor arus dan tegangan mengukur nilai yang sesuai pada rangkaian osilasi, setelah itu fasenya dibandingkan. Pergeseran fasa nol berarti operasi sinkron dari rangkaian osilasi pada frekuensinya sendiri dan osilator utama. Jika terjadi pergeseran fasa, osilator master secara otomatis menyesuaikan frekuensi, menyesuaikannya dengan frekuensi alami rangkaian osilasi (Gbr. 2). Diagram listrik inverter yang dimodifikasi ditunjukkan pada Gambar 5.

Mengatur rentang pelacakan PLL, prosedur:

Frekuensi alami rangkaian osilasi perlu ditentukan, misalnya sebagai berikut.

1) Lepaskan trafo yang cocok dari busbar rangkaian osilasi.

2) Hubungkan osiloskop ke bus yang menghubungkan induktor ke bank kapasitor.

3) Atur osiloskop ke mode siaga (mode Pemicu pengukuran tunggal).

4) Sentuh sebentar busbar sirkuit osilasi dengan baterai mahkota. "Bounce" akan muncul di layar - getaran sirkuit itu sendiri. Jika perlu, lakukan prosedur ini beberapa kali untuk mendapatkan gambar yang stabil pada layar osiloskop.

Periode osilasi alami diukur menggunakan grid osiloskop, kemudian menggunakan rumus f = 1/periode, frekuensi alami rangkaian osilasi dihitung.

Rentang operasi PLL dikonfigurasi sebagai berikut.

1) Osiloskop dihubungkan ke output chip osilator CD4046 PLL.

2) Tetapkan frekuensi pengoperasian minimum generator CD4046. Untuk melakukan ini, sambungkan plus catu daya 1 volt ke pin 9 sirkuit mikro CD4046, dan sambungkan minus catu daya ke bus umum.

3) Atur frekuensi minimum dengan memutar potensiometer pada pin 12 sirkuit mikro cd4046 ke 30 kHz di bawah frekuensi alami rangkaian osilasi (dipilih secara eksperimental untuk pengambilan PLL yang andal).

4) Atur frekuensi operasi maksimum generator CD4046. Untuk melakukan ini, sambungkan plus catu daya 4,5 volt ke pin 9 sirkuit mikro CD4046, dan sambungkan minus catu daya ke bus umum.

5) Dengan memutar potensiometer pada kaki 11 dari sirkuit mikro CD4046, atur frekuensinya 30 kHz lebih tinggi dari frekuensinya sendiri.

Sebagai hasil dari pengoperasian yang dilakukan, inverter secara otomatis mulai menangkap resonansi dan mempertahankannya selama pengoperasian.

Gambar.2. Diagram blok inverter pemanas induksi dengan PLL.

Modul proteksi terdiri dari sensor arus yang dipasang pada shunt, rangkaian pendeteksi arus lebih dengan ambang respons yang dapat disesuaikan, dan rangkaian pemadaman listrik. Daya disuplai ke inverter melalui shunt. Pada saat arus melebihi shunt, penurunan tegangan berlebih terdeteksi, yang menyebabkan pemicu terbalik dan pasokan sinyal mati ke transistor daya (Gbr. 3). Diagram kelistrikan modul proteksi ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar.3. Diagram blok modul proteksi kecepatan tinggi.

Video - aktivasi modul perlindungan kecepatan tinggi:

Pengatur daya switching dibuat sesuai dengan rangkaian konverter PWM step-down. Pengaturan daya dilakukan dengan mengubah siklus kerja sinyal PWM kontrol. Sinyal kontrol dihasilkan oleh mikrokontroler STM32F767 (papan debug siap pakai dengan pemrogram USB bawaan). Parameter kontrol daya diatur dari komputer melalui antarmuka USB yang disertakan di PC mana pun, keputusan ini memungkinkan Anda untuk menyinkronkan pengumpulan data dan kontrol pengaturan eksperimental (diagram blok ditunjukkan pada Gambar 4).

Gambar.4. Diagram blok pengatur daya switching.

Program mikrokontroler menyediakan manual (pedal, kenop encoder) dan kendali jarak jauh pengatur daya (menggunakan PC), start dan stop yang mulus, stabilisasi daya keluaran berdasarkan arus atau tegangan, indikasi pengoperasian perangkat. Rangkaian kelistrikan pengatur daya pulsa ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar.5. Sirkuit inverter untuk pemanasan induksi sampel dengan loop fase terkunci.

Gambar.6. Sirkuit listrik pemutus arus berkecepatan tinggi universal untuk melindungi instalasi pemanas induksi.

Gambar.7. Rangkaian listrik pengatur daya pulsa universal.

Ketika seseorang dihadapkan pada kebutuhan untuk memanaskan benda logam, api selalu terlintas dalam pikiran. Api adalah cara kuno, tidak efisien dan lambat untuk memanaskan logam. Ia menghabiskan sebagian besar energinya untuk panas, dan asap selalu keluar dari api. Alangkah baiknya jika semua masalah ini bisa dihindari.

Hari ini saya akan menunjukkan cara merakit pemanas induksi dengan tangan Anda sendiri menggunakan driver ZVS. Perangkat ini memanaskan sebagian besar logam menggunakan driver ZVS dan kekuatan elektromagnetisme. Pemanas seperti itu sangat efisien, tidak menghasilkan asap, dan memanaskan produk logam kecil seperti, misalnya, klip kertas hanya dalam hitungan beberapa detik. Video menunjukkan pemanas sedang beraksi, tetapi instruksinya berbeda.

Langkah 1: Prinsip pengoperasian

Banyak dari Anda sekarang bertanya-tanya – apa itu driver ZVS? Ini adalah transformator sangat efisien yang mampu menciptakan medan elektromagnetik kuat yang memanaskan logam, dasar pemanas kami.

Untuk memperjelas cara kerja perangkat kami, saya akan membicarakannya poin-poin penting. Pertama poin penting— Catu daya 24 V. Tegangan harus 24 V dengan arus maksimum 10 A. Saya akan memiliki dua baterai asam timbal yang dihubungkan secara seri. Mereka memberi daya pada papan driver ZVS. Trafo menyuplai arus stabil ke kumparan, di dalamnya ditempatkan benda yang akan dipanaskan. Mengubah arah arus secara konstan menciptakan medan magnet bolak-balik. Ini menciptakan arus eddy di dalam logam, terutama berfrekuensi tinggi. Karena arus ini dan resistansi logam yang rendah, panas dihasilkan. Menurut hukum Ohm, kuat arus yang diubah menjadi panas pada rangkaian dengan resistansi aktif adalah P=I^2*R.

Logam penyusun benda yang ingin dipanaskan sangatlah penting. Paduan berbahan besi memiliki permeabilitas magnet yang lebih tinggi dan dapat menggunakan lebih banyak energi medan magnet. Karena itu, mereka lebih cepat panas. Aluminium memiliki permeabilitas magnet yang rendah sehingga membutuhkan waktu lebih lama untuk memanas. Dan benda dengan resistansi tinggi dan permeabilitas magnet rendah, seperti jari, tidak akan memanas sama sekali. Ketahanan material sangat penting. Semakin tinggi resistansi, semakin lemah arus yang melewati material, dan semakin sedikit panas yang dihasilkan. Semakin rendah resistansinya, semakin kuat arusnya, dan menurut hukum Ohm, semakin sedikit tegangan yang hilang. Ini sedikit rumit, namun karena hubungan antara resistansi dan keluaran daya, keluaran daya maksimum dicapai ketika resistansi adalah 0.

Trafo ZVS adalah bagian paling kompleks dari perangkat, saya akan menjelaskan cara kerjanya. Ketika arus dihidupkan, arus mengalir melalui dua tersedak induksi ke kedua ujung kumparan. Choke diperlukan untuk memastikan perangkat tidak menghasilkan arus terlalu banyak. Selanjutnya arus mengalir melalui 2 resistor 470 Ohm ke gerbang transistor MOS.

Karena tidak ada komponen yang ideal, satu transistor akan menyala sebelum transistor lainnya. Ketika ini terjadi, ia mengambil alih semua arus masuk dari transistor kedua. Dia juga akan memperpendek yang kedua ke tanah. Oleh karena itu, tidak hanya arus yang mengalir melalui kumparan ke tanah, tetapi juga melalui dioda cepat, gerbang transistor kedua akan dilepaskan, sehingga menghalanginya. Karena kapasitor dihubungkan secara paralel ke kumparan, rangkaian osilasi dibuat. Akibat resonansi yang dihasilkan, arus akan berubah arah dan tegangan akan turun menjadi 0V. Pada saat ini, gerbang transistor pertama dilepaskan melalui dioda ke gerbang transistor kedua, menghalanginya. Siklus ini berulang ribuan kali per detik.

Resistor 10K seharusnya mengurangi kelebihan muatan gerbang pada transistor dengan bertindak sebagai kapasitor, dan dioda Zener seharusnya menjaga tegangan gerbang transistor pada 12V atau lebih rendah agar tidak meledak. Trafo ini merupakan konverter tegangan frekuensi tinggi yang memungkinkan benda logam menjadi panas.
Saatnya merakit pemanas.

Langkah 2: Bahan

Untuk merakit pemanas, Anda hanya memerlukan sedikit bahan, dan sebagian besar, untungnya, dapat ditemukan secara gratis. Jika Anda melihat suatu tempat tergeletak begitu saja tabung sinar katoda, pergi dan jemput dia. Ini berisi sebagian besar bagian yang dibutuhkan untuk pemanas. Jika Anda ingin lebih bagian berkualitas, belilah di toko suku cadang listrik.

Anda akan perlu:

Langkah 3: Alat

Untuk proyek ini Anda memerlukan:

Langkah 4: Mendinginkan FET

Pada perangkat ini, transistor mati pada tegangan 0 V dan tidak terlalu panas. Namun jika Anda ingin pemanas bekerja lebih dari satu menit, Anda perlu menghilangkan panas dari transistor. Saya membuat satu heat sink umum untuk kedua transistor. Pastikan gerbang logam tidak menyentuh penyerap, jika tidak transistor MOS akan korslet dan meledak. Saya menggunakan heatsink komputer dan sudah ada garisnya segel silikon. Untuk memeriksa isolasi, sentuh kaki tengah masing-masing transistor MOS (gerbang) dengan multimeter; jika multimeter berbunyi bip, maka transistor tidak terisolasi.

Langkah 5: Bank Kapasitor

Kapasitor menjadi sangat panas karena arus yang terus menerus melewatinya. Pemanas kami membutuhkan nilai kapasitor 0,47 µF. Oleh karena itu, kita perlu menggabungkan semua kapasitor menjadi satu blok, dengan cara ini kita akan mendapatkan kapasitansi yang dibutuhkan dan area pembuangan panas akan meningkat. Nilai tegangan kapasitor harus lebih tinggi dari 400 V untuk memperhitungkan puncak tegangan induktif dalam rangkaian resonansi. Saya membuat dua cincin kawat tembaga, yang saya solder 10 kapasitor 0,047 uF secara paralel satu sama lain. Jadi, saya menerima bank kapasitor dengan kapasitas total 0,47 µF dengan pendinginan udara yang sangat baik. Saya akan memasangnya sejajar dengan spiral yang berfungsi.

Langkah 6: Bekerja Spiral

Ini adalah bagian perangkat tempat medan magnet dibuat. Spiral terbuat dari kawat tembaga - sangat penting bahwa tembaga digunakan. Awalnya saya menggunakan kumparan baja untuk pemanasan, dan perangkat tidak berfungsi dengan baik. Tanpa beban kerja, ia mengkonsumsi 14 A! Sebagai perbandingan, setelah kumparan diganti dengan yang tembaga, perangkat mulai hanya mengkonsumsi 3 A. Menurut saya arus eddy muncul pada kumparan baja karena kandungan besi, dan juga terkena arus eddy. pemanasan induksi. Saya tidak yakin apakah ini alasannya, tetapi penjelasan ini menurut saya paling logis.

Untuk spiral, ambil kawat tembaga bagian besar dan buat 9 putaran pada sepotong pipa PVC.

Langkah 7: Perakitan Rantai

Saya melakukan banyak percobaan dan kesalahan sampai saya mendapatkan rantainya dengan benar. Kesulitan terbesar adalah pada sumber listrik dan koil. Saya mengambil catu daya switching 55A 12V. Saya rasa catu daya ini menyuplai arus awal yang terlalu tinggi ke driver ZVS, menyebabkan transistor MOS meledak. Mungkin induktor tambahan akan memperbaikinya, tetapi saya memutuskan untuk mengganti catu daya dengan baterai timbal-asam.
Kemudian saya berjuang dengan reelnya. Seperti yang sudah saya katakan, kumparan baja tidak cocok. Karena tingginya konsumsi kumparan baja saat ini, beberapa transistor lagi meledak. Total 6 transistor meledak. Ya, mereka belajar dari kesalahan.

Saya telah membangun kembali pemanasnya berkali-kali, tetapi di sini saya akan memberi tahu Anda cara saya merakit versi terbaiknya.

Langkah 8: Merakit perangkat

Untuk merakit driver ZVS, Anda harus mengikuti diagram terlampir. Pertama saya mengambil dioda Zener dan menghubungkannya ke resistor 10K. Sepasang bagian ini dapat langsung disolder antara saluran pembuangan dan sumber transistor MOS. Pastikan dioda Zener menghadap saluran pembuangan. Kemudian solder transistor MOS ke papan tempat memotong roti dengan lubang kontak. Pada sisi bawah dari papan tempat memotong roti, solder dua dioda cepat antara gerbang dan saluran pembuangan masing-masing transistor.

Pastikan garis putih menghadap penutup (Gbr. 2). Kemudian sambungkan kabel positif dari catu daya Anda ke saluran kedua transistor melalui resistor 2,220 ohm. Ground kedua sumber. Solder kumparan kerja dan bank kapasitor sejajar satu sama lain, lalu solder masing-masing ujungnya ke gerbang yang berbeda. Terakhir, berikan arus ke gerbang transistor melalui 2 induktor 50 μH. Mereka mungkin memiliki inti toroidal dengan 10 putaran kawat. Sirkuit Anda sekarang siap digunakan.

Langkah 9: Memasang ke Pangkalan

Agar semua bagian pemanas induksi Anda dapat menyatu, diperlukan alas. Saya mengambilnya untuk ini balok kayu Papan berukuran 5*10 cm dengan sirkuit listrik, bank kapasitor, dan kumparan yang berfungsi direkatkan dengan perekat lelehan panas. Menurut saya unitnya terlihat keren.

Langkah 10: Pemeriksaan Fungsionalitas

Untuk menyalakan pemanas Anda, cukup sambungkan ke sumber listrik. Kemudian letakkan benda yang perlu Anda panaskan di tengah koil yang berfungsi. Ini akan mulai memanas. Pemanas saya memanaskan penjepit kertas hingga menyala merah dalam 10 detik. Benda yang lebih besar dari paku membutuhkan waktu sekitar 30 detik untuk memanas. Selama proses pemanasan, konsumsi arus meningkat sekitar 2 A. Pemanas ini dapat digunakan lebih dari sekedar hiburan.

Setelah digunakan, perangkat tidak mengeluarkan jelaga atau asap, bahkan mengenai benda logam yang terisolasi, misalnya peredam gas dalam tabung vakum. Perangkat ini juga aman bagi manusia - tidak akan terjadi apa-apa pada jari Anda jika Anda meletakkannya di tengah spiral yang berfungsi. Namun, Anda bisa terbakar karena benda yang dipanaskan.

Terima kasih telah membaca!

Kembali