DIYの誘導ヒーター。 自家製IHヒーター:図

DIYの誘導ヒーター。 自家製IHヒーター:図

高周波による金属溶解は広く使用されています。 さまざまな業界: 冶金学、機械工学、宝飾品。 簡易オーブン 誘導式自宅で金属を溶かすため、自分で組み立てることができます。

誘導炉内での金属の加熱と溶解は、高周波渦電流が通過する際の内部加熱と金属の結晶格子の変化によって起こります。 このプロセスは、渦電流が最大値を持つ共振現象に基づいています。

溶融金属に渦電流を流すために、溶融金属を電気の領域に置きます。 磁場インダクタ - コイル。 螺旋、8の字、三つ葉の形にすることもできます。 インダクタの形状は、加熱されるワークピースのサイズと形状によって異なります。

インダクタコイルは電源に接続されています 交流電流。 生産中 溶解炉 50 Hz の工業用周波数電流を使用し、ジュエリーの少量の金属を溶解するには、より効率的な高周波発生器が使用されます。

種類

渦電流は、インダクタの磁界によって制限された回路に沿って閉じられます。 したがって、コイルの内側と外側の両方で導電性要素を加熱することが可能です。

    したがって、誘導炉には次の 2 つのタイプがあります。
  • チャネル。金属を溶かすための容器はインダクタの周囲にあるチャネルであり、コアはその中にあります。
  • るつぼ、彼らは特別な容器を使用します - るつぼは耐熱材料で作られ、通常は取り外し可能です。

チャンネル炉大きすぎるため、工業用量の金属精錬用に設計されています。 鋳鉄、アルミニウム、その他の非鉄金属の製錬に使用されます。
るつぼ炉それは非常にコンパクトで、宝石商やアマチュア無線家によって使用されており、そのようなストーブは自分の手で組み立てて自宅で使用できます。

デバイス

    金属を溶解するための自家製炉は、 シンプルなデザイン共通のボディに配置された 3 つの主要なブロックで構成されます。
  • 高周波交流発電機;
  • インダクター - 銅線または銅管で作られた、手作りのスパイラル巻線。
  • 坩堝。

るつぼはインダクタ内に配置され、巻線の端は電流源に接続されます。 電流が巻線を流れると、その周囲に可変ベクトルを持つ電磁場が発生します。 磁場内では渦電流が発生し、そのベクトルに対して垂直に向き、巻線内の閉ループに沿って流れます。 それらはるつぼ内に置かれた金属を通過し、金属を融点まで加熱します。

利点 誘導炉:

  • 設備の電源を入れた直後に金属を素早く均一に加熱します。
  • 加熱方向 - 設置全体ではなく、金属のみが加熱されます。
  • 高い溶解速度と溶解均一性。
  • 金属合金成分の蒸発はありません。
  • 設置は環境に優しく安全です。

溶接インバータは金属を溶解する誘導炉の発電機として使用できます。 以下に示す図を使用して、自分の手で発電機を組み立てることもできます。

溶接インバータを使用した金属溶解炉

すべてのインバータには内部過負荷保護が装備されているため、この設計はシンプルで安全です。 この場合の炉の組み立て全体は、結局は自分の手でインダクタを作ることになります。

通常、直径8〜10 mmの薄肉の銅管からスパイラルの形で実行されます。 テンプレートに従って曲げられます 必要な直径、ターンを5〜8 mmの距離に配置します。 巻数はインバータの直径と特性に応じて 7 ~ 12 になります。 インダクタの合計抵抗は、インバータに過電流を引き起こさないような値でなければなりません。そうしないと、内部保護によってオフになります。

インダクタはグラファイトまたはテキストライト製のハウジングに固定でき、内部にるつぼを設置できます。 インダクタを耐熱面に置くだけで済みます。 ハウジングは電流を流してはなりません。そうしないと、渦電流が流れ、設備の出力が低下します。 同じ理由で、溶融ゾーンに異物を置くことはお勧めできません。

から作業する場合 溶接インバータ本体は接地されている必要があります。 コンセントと配線は、インバータが消費する電流に対応した定格を備えている必要があります。


民家の暖房システムはストーブまたはボイラーの動作に基づいており、その高性能と長い連続耐用年数はブランドと設置自体の両方に依存します。 暖房器具、そしてから 正しい取り付け煙突。
選択するための推奨事項が見つかります 固体燃料ボイラー次の説明では、タイプとルールについて説明します。

トランジスタを備えた誘導炉: 図

誘導ヒーターを自分で組み立てるにはさまざまな方法があります。 金属を溶解するための炉の非常に単純で実績のある図を図に示します。

    自分で設置を組み立てるには、次の部品と材料が必要です。
  • 2 つの電界効果トランジスタ型 IRFZ44V。
  • 2 つの UF4007 ダイオード (UF4001 も使用可能)。
  • 抵抗 470 オーム、1 W (0.5 W を 2 つ直列に接続できます);
  • フィルムコンデンサ 250V用:容量1μF 3個 4個 - 220nF; 1個 - 470nF; 1個 - 330nF;
  • 巻線エナメル絶縁体 Ø1.2 mm;
  • エナメル絶縁の銅巻線 Ø2 mm。
  • チョークから2つのリングを取り外します コンピュータユニット栄養。

DIY組み立てシーケンス:

  • ラジエーターには電界効果トランジスタが搭載されています。 回路は動作中に非常に高温になるため、ラジエーターは十分な大きさでなければなりません。 それらを1つのラジエーターに取り付けることはできますが、その場合は、ゴムとプラスチックで作られたガスケットとワッシャーを使用して、トランジスタを金属から隔離する必要があります。 電界効果トランジスタのピン配列を図に示します。

  • チョークを2つ作る必要があります。 これらを作成するには、直径 1.2 mm の銅線をコンピューターの電源から取り外したリングに巻き付けます。 これらのリングは粉末の強磁性鉄でできています。 ターン間の距離を維持しようとして、ワイヤーを7〜15ターン巻く必要があります。

  • 上記のコンデンサは、合計容量 4.7 μF のバッテリーに組み込まれています。 コンデンサの接続は並列です。

  • インダクタ巻線は直径 2 mm の銅線でできています。 るつぼの直径に適した円筒形の物体の周りに 7 ~ 8 回巻き付け、端を回路に接続するのに十分な長さを残します。
  • 図に従って基板上の要素を接続します。 12 V、7.2 A/h のバッテリーが電源として使用されます。 動作モードでの電流消費は約10Aで、この場合のバッテリー容量は、必要に応じて、デバイスの電力を供給できる耐熱材料で作られています。インダクタ巻線の巻き数とその直径を変更することで変更できます。
長時間の動作中、ヒーターエレメントが過熱する可能性があります。 ファンを使用して冷却できます。

金属溶解用誘導加熱装置:ビデオ

ランプ付き誘導炉

金属を溶解するためのより強力な誘導炉は、電子管を使用して自分の手で組み立てることができます。 デバイス図を図に示します。

高周波電流の発生には4本のビームランプを並列接続して使用します。 インダクタとして直径10mmの銅管を使用しています。 この装置には、電力を調整するための同調コンデンサが装備されています。 出力周波数は27.12MHzです。

回路を組み立てるには次のものが必要です。

  • 4 電子管 - 四極管、6L6、6P3 または G807 を使用できます。
  • 100...1000 µH で 4 つのチョーク。
  • 0.01μFのコンデンサ4個。
  • ネオンインジケーターランプ。
  • トリマーコンデンサー。

自分でデバイスを組み立てる:

  1. から 銅管インダクタをスパイラル状に曲げて作成します。 ターンの直径は8〜15 cm、ターン間の距離は少なくとも5 mmです。 端は回路にはんだ付けできるように錫メッキされています。 インダクタの直径は、内部に配置されるるつぼの直径より 10 mm 大きくする必要があります。
  2. インダクタはハウジング内に配置されます。 耐熱性の非導電性材料または金属で作ることができ、回路要素から熱的および電気的絶縁を提供します。
  3. ランプのカスケードは、コンデンサとチョークを備えた回路に従って組み立てられます。 カスケードは並列に接続されます。
  4. ネオン表示ランプを接続します - 回路が動作の準備ができていることを示します。 ランプを設置本体に持ち出します。
  5. 回路には可変容量の同調コンデンサが含まれており、そのハンドルもハウジングに接続されています。


冷燻法を使用して調理された珍味を愛するすべての人は、自分の手でスモークハウスをすばやく簡単に作る方法を学び、冷燻用の煙発生器を作成するための写真とビデオの手順を理解することをお勧めします。

回路冷却

工業用製錬工場には、水または不凍液を使用した強制冷却システムが装備されています。 家庭で水冷を実行するには、金属溶解設備自体の費用に匹敵する追加費用が必要になります。

ファンが十分に離れた場所にある場合は、ファンを使用した空冷も可能です。 そうしないと、ファンの金属巻線やその他の要素が渦電流を閉じるための追加回路として機能し、設置効率が低下します。

電子回路やランプ回路の要素も積極的に加熱される可能性があります。 それらを冷却するために、ヒートシンクが提供されます。

作業時の安全上の注意事項

  • 作業中の主な危険は、設備の加熱要素や溶融金属による火傷の危険性です。
  • 真空管回路には高電圧要素が含まれているため、次のような場所に配置する必要があります。 クローズドケース、要素への誤った接触を排除します。
  • 電磁場は、デバイス本体の外側にある物体に影響を与える可能性があります。 したがって、仕事の前に、何もせずに服を着た方が良いです。 金属元素、電話、デジタルカメラなどの複雑なデバイスをサービスエリアから削除します。
植込み型ペースメーカーを装着されている方のデバイスの使用はお勧めできません。

家庭で金属を溶解する炉は、金属要素を錫メッキしたり成形したりするときに、金属要素を素早く加熱するためにも使用できます。 提示された設備の動作特性は、インダクタと出力信号のパラメータを変更することで、特定のタスクに合わせて調整できます。 発電機セット- これが最大の効率を達成する方法です。

金属物を加熱する必要に直面したとき、常に火が思い浮かびます。 火は金属を加熱する昔ながらの非効率的で時間のかかる方法です。 彼はエネルギーの大部分を熱と火に費やします 煙が来ています。 これらすべての問題を回避できればどんなに素晴らしいでしょう。

今日は、ZVSドライバーを使用して自分の手で誘導ヒーターを組み立てる方法を説明します。 この装置は、ZVS ドライバーと電磁力を使用してほとんどの金属を加熱します。 このようなヒーターは効率が高く、煙を発生せず、非常に小さなものを加熱します。 金属製品、たとえばペーパークリップのようなもの - 数秒の問題です。 ビデオではヒーターが動作している様子が示されていますが、手順は異なります。

ステップ 1: 動作原理



多くの人が疑問に思っているでしょう – この ZVS ドライバーとは何ですか? これは、ヒーターの基礎である金属を加熱する強力な電磁場を生成できる高効率の変圧器です。

私たちのデバイスがどのように機能するかを明確にするために、重要なポイントについて説明します。 初め 大事なポイント— 24 V 電源。電圧は 24 V、最大電流は 10 A である必要があります。 鉛蓄電池を2個直列に接続します。 これらは ZVS ドライバー ボードに電力を供給します。 変圧器は、加熱対象物が置かれたコイルに定常電流を供給します。 絶え間ない変化電流の方向によって交流磁場が発生します。 金属内部に主に高周波の渦電流を生成します。 これらの電流と金属の低い抵抗により、熱が発生します。 オームの法則によれば、アクティブ抵抗のある回路で熱に変換される電流の強さは、P=I^2*R となります。

加熱したい物体を構成する金属は非常に重要です。 鉄ベースの合金は透磁率が高く、より多くの磁場エネルギーを使用できます。 このため、より速く加熱されます。 アルミニウムは透磁率が低いため、加熱に時間がかかります。 また、指などの抵抗が高く透磁率が低い物体はまったく発熱しません。 材料の抵抗は非常に重要です。 抵抗が大きいほど、材料を通過する電流は弱くなり、それに応じて発生する熱も少なくなります。 抵抗が低いほど電流は強くなり、オームの法則によれば電圧損失は少なくなります。 少し複雑ですが、抵抗と出力の関係により、抵抗が0のときに最大出力が得られます。

ZVS トランスはデバイスの最も複雑な部分です。その仕組みについて説明します。 電流がオンになると、電流は 2 つの誘導チョークを通ってコイルの両端に流れます。 チョークは、デバイスが過大な電流を生成しないようにするために必要です。 次に、電流は 2 470 オームの抵抗を通って MOS トランジスタのゲートに流れます。

理想的なコンポーネントが存在しないという事実により、一方のトランジスタが他方のトランジスタより先にオンになります。 これが起こると、2 番目のトランジスタからの流入電流がすべて引き継がれます。 彼はまた、2本目を地面にショートさせます。 このため、電流がコイルを通ってグランドに流れるだけでなく、高速ダイオードを通って 2 番目のトランジスタのゲートが放電し、トランジスタがブロックされます。 コンデンサがコイルに並列に接続されているという事実により、発振回路が作成されます。 結果として生じる共振により、電流の方向が変わり、電圧は 0V まで低下します。 このとき、最初のトランジスタのゲートはダイオードを介して 2 番目のトランジスタのゲートに放電し、トランジスタをブロックします。 このサイクルは 1 秒あたり数千回繰り返されます。

10K の抵抗はコンデンサとして機能することでトランジスタの過剰なゲート電荷を減らすと考えられており、ツェナー ダイオードはトランジスタのゲート電圧を 12 V 以下に維持してトランジスタが爆発するのを防ぐと考えられています。 この変圧器は、金属物体を加熱できる高周波電圧変換器です。
いよいよヒーターの組み立てです。

ステップ 2: 材料


ヒーターを組み立てるのに必要な材料はほとんどありませんが、幸いなことにそのほとんどは無料で入手できます。 どこかにブラウン管が落ちているのを見つけたら、拾いに行ってください。 ヒーターに必要なほとんどの部品が含まれています。 より高品質の部品が必要な場合は、電気部品店から購入してください。

必要になるだろう:

ステップ 3: ツール

このプロジェクトには次のものが必要です。

ステップ 4: FET を冷却する

このデバイスでは、トランジスタは電圧 0 V でオフになり、あまり発熱しません。 ただし、ヒーターを 1 分より長く動作させたい場合は、トランジスタから熱を除去する必要があります。 両方のトランジスタに共通のヒートシンクを1つ作成しました。 金属ゲートが吸収体に触れないように注意してください。接触しないと、MOS トランジスタがショートして爆発する可能性があります。 コンピューターのヒートシンクを使用しましたが、すでにストライプが付いていました シリコーンシーリング材。 絶縁をチェックするには、マルチメータで各 MOS トランジスタ (ゲート) の中央の脚に触れます。マルチメータがビープ音を鳴らす場合は、トランジスタが絶縁されていません。

ステップ 5: キャパシタバンク

コンデンサは常に電流が流れるため非常に高温になります。 私たちのヒーターには 0.47 µF のコンデンサ値が必要です。 したがって、すべてのコンデンサをブロックに結合する必要があります。これにより、必要な静電容量が得られ、放熱面積が増加します。 共振回路の誘導電圧ピークを考慮して、コンデンサの電圧定格は 400 V より高くなければなりません。 銅線の輪を 2 つ作り、それに 0.047 uF のコンデンサを 10 個並列にはんだ付けしました。 こうして、合計容量が 0.47 µF で、優れた空冷機能を備えたコンデンサ バンクを入手しました。 作動スパイラルと平行に取り付けていきます。

ステップ 6: ワーキングスパイラル



これは、磁場が生成されるデバイスの部分です。 スパイラルは銅線でできています。銅が使用されていることは非常に重要です。 最初は加熱にスチールコイルを使用していましたが、装置はあまりうまく機能しませんでした。 ワークロードがなければ、14 A を消費しました。 比較のために、コイルを銅製に交換したところ、消費電流はわずか 3 A になりました。鋼製コイルには鉄分が含まれているため渦電流が発生し、誘導加熱も受けたと思われます。 これが理由かどうかはわかりませんが、私にはこの説明が最も論理的であるように思えます。

スパイラルの場合は、太いゲージの銅線を使用して、PVC パイプを 9 回巻きます。

ステップ 7: チェーンの組み立て





チェーンを正しく取り付けるまで、何度も試行錯誤しました。 最大の難関は電源とコイルでした。 55A 12Vを取りました パルスブロック栄養。 この電源が ZVS ドライバに供給する初期電流が大きすぎて、MOS トランジスタが爆発したのだと思います。 おそらくインダクタを追加すればこの問題は解決したでしょうが、私は単純に電源を鉛蓄電池に置き換えることにしました。
それからリールと格闘しました。 先ほども言いましたが、スチールコイルは適していませんでした。 スチールコイルの高電流消費により、さらにいくつかのトランジスタが爆発しました。 合計6個のトランジスタが爆発した。 そう、彼らは間違いから学びます。

私はヒーターを何度も作り直しましたが、ここでは私がどのようにして最高のバージョンを組み立てたかを説明します。

ステップ 8: デバイスの組み立て





ZVS ドライバーを組み立てるには、添付の図に従う必要があります。 まず、ツェナー ダイオードを 10K の抵抗に接続しました。 この一対の部品は、MOS トランジスタのドレインとソースの間にすぐにはんだ付けできます。 ツェナーダイオードがドレイン側を向いていることを確認してください。 次に、MOS トランジスタをコンタクト ホールを使用してブレッドボードにはんだ付けします。 の上 底部側ブレッドボードの各トランジスタのゲートとドレインの間に 2 つの高速ダイオードをはんだ付けします。

白い線がシャッターの方向を向いていることを確認してください (図 2)。 次に、電源からのプラスを 2,220 オームの抵抗を介して両方のトランジスタのドレインに接続します。 両方の電源を接地してください。 動作コイルとコンデンサバンクを互いに平行にはんだ付けし、それぞれの端を異なるゲートにはんだ付けします。 最後に、2 つの 50 μH インダクタを介してトランジスタのゲートに電流を流します。 ワイヤが 10 回巻かれたトロイダル コアを備えている場合があります。 これで回路を使用する準備が整いました。

ステップ9: ベースへの取り付け

あなたのすべての部分が 誘導加熱体がくっついていたので、基礎が必要でした。 このために取ったのです 木製ブロック電気回路、コンデンサバンク、動作コイルを備えた5×10cmの基板をホットメルト接着剤で接着しました。 本体の見た目はかっこいいと思います。

ステップ 10: 機能チェック





ヒーターをオンにするには、電源に接続するだけです。 次に、加熱する必要があるアイテムを作動コイルの中央に置きます。 暖かくなり始めるはずです。 私のヒーターはペーパークリップを10秒以内に赤く光らせるまで加熱しました。 爪より大きい物体は加熱するのに約 30 秒かかります。 加熱プロセス中、消費電流は約 2 A 増加しました。このヒーターは、単なる娯楽以外にも使用できます。

使用後、この装置は煤や煙を発生させず、真空管内のガス吸収材などの孤立した金属物体にも影響を与えます。 このデバイスは人間にとっても安全です。作動するスパイラルの中心に指を置いても、指には何も起こりません。 ただし、加熱された物体により火傷を負う可能性があります。

読んでくれてありがとう!

自家製IHヒーター4kW。


このトリックを想像してみてください。 男は鉄の釘を拾い上げ、それを銅のループ、つまりインダクターに挿入します。 爪はすぐに白熱します。
裏ワザはIH加熱。 この古い技術は、1880 年にロシアの電気技術者ヴォログディンによって初めて開発されましたが、残念なことに、家庭の職人の間ではまだ普及していません。

銅ループ (インダクタ) が通過します。 電気 大きな力(数百アンペア)および高周波(数十〜数百kHz)。 その結果、 メタルブランクインダクタの内部または隣に立つと、やはり強度と周波数の高いフーコー電流が誘導されます。 表皮効果の影響下にあるワークピース内の高周波電流は、薄い表面層に強制的に流れ込み、その結果、その密度が急激に増加します。 大電流が流れるワーク層は急速に加熱され始めます。 温度は数千度に達することもあり、自宅で金属を溶かしたり、独自の珍しい合金を発明したり作成したりすることができます。 金属部品の溶接およびはんだ付け。 ドライバー、ドリル、ナイフなどを硬化し、鍛冶場や修理工場での設置に使用します。

誘導加熱を使用すると、導電性材料 (あらゆる金属、グラファイト、導電性セラミックス) を非接触で加熱できます。 直接空気中、水層を通して、ガラス、木、プラスチックの壁を通して、 真空室または保護ガスのあるチャンバー内で。 同時に、ワークピースはガス流中で酸化せず、ストーブなどの汚れた表面に触れないため、完全にきれいな状態を保ちます。

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Sergei Vladimirovich Kukhtetsky のインバーターを基礎として開発されました。化学研究所で。 インバータ回路、その 詳細な説明アセンブリに関する推奨事項は次の場所で公開されています。 www.icct.ruこのスキームは現代的なものを使用しています 電子部品、強力で信頼性の高いインバーターを自宅で組み立てることができます。 小さな価格約数千ルーブル(工業用類似品の価格は数万ルーブルに達します)。

フォーラムについて induction.listbb.ruフォーラムメンバーのデルバ、フェニックス、ジャブ、フリュガン、オスタップ、-CE-と共同で、 回路の動作、共振を自動的に維持するために追加の PLL フェーズ ロック ループ ボードが設置され、過電流に対する高速保護が設置されました (過剰な電力供給の場合と、過熱または過熱によるパワー MOSFET の故障の結果の両方)制御モジュールの故障)。 MOSFET の過熱や制御モジュールの故障 (パワー ブリッジでの貫通電流の発生につながる) の可能性を減らすために、いくつかの詳細が追加されました。

インバータの消費電力は使用するインダクタに応じて異なります: 1...4 kW。
インダクタの電流周波数: 300 kHz。
インダクタの電流強度: ~400A。
2 巻インダクタを備えたネットワークから消費される最大電流は 20A、消費電圧は 220V です。

IH ヒーターには、供給電圧を超えると回路がオフになる保護機能が装備されています。 短絡インダクタに水を充填するとき。

フォーラムの図と改善に関するディスカッションを参照してください。 induction.listbb.ru と

ビデオ - 低炭素鋼 (ナット) を空気中で溶かす:

ビデオ - 高炭素鋼の溶解 (ShKh-15 鋼製ベアリングのボール):



ビデオ - 保護ガス (アルゴン) 中での低炭素鋼の溶解:



ビデオ - 水の層を通して鋼球を加熱します。 水の層を通して鉄片を加熱する可能性は興味深いですね、水 電磁場問題ない

強力な高周波電磁場が鉄のブランクをインダクタから押し出します。 一方で、これは問題を引き起こします。小さなワークピースを加熱するのは難しく、ワークピースはインダクターから運び去られ、何らかの方法で固定する必要があります(いわゆる電磁爆発効果)。
一方、金属を浮遊状態で溶解することも可能です - (浮遊溶解、電磁るつぼでの溶解):

誘導加熱用インバーター改造。

真空または保護ガス中で高周波電流を用いて液体金属サンプルを非接触で加熱する方法は、導電性材料の小さなサンプルを使用する実験に最適です。

産業用高周波インバータは実験に必要な特性を備えていません( ハイパワー小さなサンプルを加熱するのに必要な高周波)のため、自家製インバーターが作られました。 その基礎となったのは、ロシア科学アカデミー化学・化学技術研究所のセルゲイ・クフテツキーによって開発されたインバーターであり、次のように動作します。
サンプルを加熱するためのインダクターは、コンデンサの補償バンクを備えた発振回路コイルであり、独立して動作する高周波発生器からポンプで駆動されます。

発電機はフルブリッジ回路に従って作られており、その周波数は手動で発振回路の固有周波数に自動的に調整され、動作中に変更することはできません。 提案するインバータにはパワートランジスタの貫通電流保護回路や加熱電力制御回路がありません(図1)。

図1。 誘導加熱用の簡易インバーターのブロック図。

この単純なインバータを動作させたところ、次のような問題が明らかになりました。 サンプルの加熱の結果、およびインダクター内でのサンプルの移動の結果として、発振回路の一部であるインダクタンスに変化が発生し、その固有周波数が変化します。 インバータの動作周波数は発電機によって設定されており、運転中に周波数が変化しないため、発振回路と発電機の周波数の不一致により加熱能力の急激な低下や、インダクタ内のワークの振動が発生します。同様に、パワートランジスタが容量モードで非最適な動作モードに入り、故障の原因となります。

これらの問題を解決するために、インバータにPLLフェーズロックループ回路、パワートランジスタの過電流に対する高速保護回路、PCから制御するスイッチング電源レギュレータを搭載しました。 保護回路と電源制御回路は別個のモジュールとして設計されており、他のタスクに使用できます。

PLL 回路は、可変周波数発振器、電流センサー、電圧センサー、調整可能な遅延線、およびパワー ブリッジ用の制御パルス整形器で構成されます。 電流センサーと電圧センサーは発振回路の対応する値を測定し、その後それらの位相が比較されます。 ゼロ位相シフトは、独自の周波数での発振回路とマスター発振器の同期動作を意味します。 位相シフトが発生した場合、マスターオシレータは自動的に周波数を調整し、発振回路の固有周波数に合わせます(図2)。 電気図改良したインバータの構成を図5に示します。

PLL トラッキング範囲の設定手順:

発振回路の固有周波数は、例えば次のようにして求める必要がある。

1) 発振回路のバスバーからマッチングトランスを取り外します。

2) インダクタをコンデンサバンクに接続するバスにオシロスコープを接続します。

3) オシロスコープをスタンバイ モード (シングル測定トリガ モード) に設定します。

4) リューズ電池を発振回路のバスバーに軽く触れます。 回路自体の振動である「バウンス」が画面に表示されます。 必要に応じて実行してください この手順オシロスコープ画面で安定した画像を得るために数回繰り返します。


固有振動の周期は、オシロスコープのグリッドを使用して測定され、次の式を使用します。 f = 1/周期、発振回路の固有周波数が計算されます。

PLL の動作範囲は次のように設定されます。

1) オシロスコープは CD4046 PLL 発振器チップの出力に接続されます。

2) CD4046 ジェネレータの最低動作周波数を設定します。 これを行うには、1 ボルト電源のプラスを CD4046 マイクロ回路のピン 9 に接続し、電源のマイナスを共通バスに接続します。

3) cd4046 マイクロ回路のピン 12 のポテンショメータを、発振回路の固有周波数 (信頼性の高い PLL ピックアップのために実験的に選択) より 30 kHz 低い値に回転させて、最小周波数を設定します。

4) CD4046 ジェネレータの最大動作周波数を設定します。 これを行うには、4.5 ボルト電源のプラスを CD4046 マイクロ回路のピン 9 に接続し、電源のマイナスを共通バスに接続します。

5) CD4046 マイクロ回路の脚 11 にあるポテンショメータを回転させて、周波数をその周波数より 30 kHz 高く設定します。


実行された操作の結果、インバータは自動的に共振を検出し始め、動作中に共振を維持します。

図2. PLLを備えた誘導加熱インバーターのブロック図。

保護モジュールは、シャントに取り付けられた電流センサー、調整可能な応答しきい値を備えた過電流検出回路、および電源シャットダウン回路で構成されます。 電力はシャントを介してインバータに供給されます。 電流がシャントを超えた瞬間に過剰な電圧降下が検出され、トリガーがフリップフロップしてパワートランジスタにターンオフ信号が供給されます(図3)。 保護モジュールの電気回路を図6に示します。

図3. 高速保護モジュールのブロック図。

ビデオ - 高速保護モジュールのアクティブ化:


スイッチングパワーレギュレータは降圧PWMコンバータの回路に従って作られています。 電力調整は、制御 PWM 信号のデューティ サイクルを変更することによって実行されます。 制御信号は、STM32F767 マイクロコントローラー (USB プログラマーを内蔵した既製のデバッグ ボード) によって生成されます。 電力制御パラメータは、PC に含まれる USB インターフェイスを介してコンピュータから設定されます。このソリューションを使用すると、データ収集と実験セットアップの制御を同期できます (ブロック図を図 4 に示します)。

図4. スイッチングパワーレギュレータのブロック図。

マイクロコントローラー プログラムは、マニュアル (ペダル、エンコーダー ノブ) と リモコン電力調整器(PCを使用)、スムーズな起動と停止、電流または電圧による出力電力の安定化、デバイスの動作の表示。 パルスパワーレギュレータの電気回路を図7に示します。

図5。 フェーズロックループによるサンプルの誘導加熱用のインバーター回路。

図6. 誘導加熱設備を保護するための汎用高速電流ブレーカーの電気回路。

図7。 汎用パルスパワーレギュレーターの電気回路。

人間のユニークさは、仕事や生活活動のいずれかの分野での作業を大幅に促進する装置やメカニズムを常に発明しているという事実にあります。

この目的のために、彼らは原則として、 最新の開発科学の分野で。

誘導加熱も例外ではありませんでした。 で 最近帰納法の原理は多くの分野で広く使用されており、その理由は次のとおりです。

  • 冶金学では、金属を溶かすために誘導加熱が使用されます。
  • 一部の産業では、誘導原理に基づいて動作する特別な急速加熱炉が使用されます。
  • 家庭内では、誘導ヒーターは、調理、給湯、民家の暖房などに使用できます。 (機能について 誘導加熱読み込むことができます)。

今日、多種多様な誘導設備があります 工業用タイプ。 しかし、これは、そのようなデバイスの設計が非常に複雑であることを意味するものではありません。

簡単な誘導加熱装置を作ることはかなり可能です。 家庭のニーズ自分の手で。 この記事では、IHヒーターについて詳しく説明します。 さまざまな方法で自分で作ること。

種類

DIY 誘導加熱ユニットは通常、次の 2 つの主なタイプに分けられます。

  • (VINと略称)、主に給湯と家庭の暖房に使用されます。
  • ヒーター、その設計は使用を提供します さまざまな種類電子部品やコンポーネント。

渦誘導ヒーター (VIN) は、次の構造コンポーネントで構成されます。

  • 通常の電気を高周波電流に変換する装置。
  • インダクタは、磁場を生成する変圧器の一種です。
  • 熱交換器または 発熱体、インダクタの内部にあります。

VIN の動作原理は次の段階で構成されます。

専門家のメモ:なぜなら 誘導コイル最も考えられる 重要な要素このタイプのヒーターの場合、その製造には非常に慎重に取り組む必要があります。 銅線きちんとした方向に巻く必要があります プラスチックパイプ。 ターン数は少なくとも 100 でなければなりません。

説明からわかるように、VINの設計はそれほど複雑ではないため、ボルテックスヒーターを自分の手で簡単に作成できます。

作り方

最初のオプション。

電子回路ヒータ。 (クリックして拡大) 非常にシンプルでありながら強力な誘導ヒーターは、以下に基づいて設計できます。 プリント回路基板、その図を図に示します。

このスキームの特徴は次の重要な点です。

  1. この設計は本質的にマルチバイブレータであり、高出力トランジスタを使用して構成されています。
  2. 回路の重要な要素は抵抗であり、これによりトランジスタの過熱が防止され、一般にインダクタ全体の効率的な機能に影響を及ぼします。
  3. インダクタ自体は一種のスパイラルのように見え、6 ~ 8 回巻いた銅線で構成されています。
  4. 電圧レギュレータの設計についてあまり考えないようにするために、すでに組み込まれていることができます。 既製バージョンコンピューターの電源から。

専門家の助言:インダクタは強い熱を発生するため、損傷を避けるために、トランジスタを特別なラジエーターに取り付けることをお勧めします。

2 番目のオプション。
誘導ヒーターを構築するこの方法は、電子変圧器の使用に基づいています。

その本質は次のとおりです。

  • 2本のパイプは、断面がドーナツの形に似た形で溶接によって互いに接続されています(この構成は導体と発熱体として同時に機能します)。
  • 銅線はボディに直接巻き付けられます。
  • 冷却剤を高品質に移動させるために、2本のパイプが本体に溶接されており、そのうちの1本を通って水がヒーターに入り、もう1本を通って加熱システムに供給されます。

それで私たちはすべてを示しました 可能な方法電子部品を使ったIHヒーターの組み立て。 私たちのヒントや推奨事項が皆様にとって有益であることを願っています。

ビデオをご覧ください。 上級ユーザー自分の手で誘導ヒーターを作るためのオプションの1つを説明します。

最近、自分の手で小さな誘導ヒーターを作成する必要性が生じました。 インターネットを徘徊していると、誘導加熱装置の図がいくつか見つかりました。 多くのスキームはかなり複雑な配線のため満足のいくものではなく、いくつかは機能しませんでしたが、機能するオプションもありました。

数日前、私は最小限のコストで電子変圧器から誘導ヒーターを作ることができるという結論に達しました。

誘導加熱の原理は、金属に対するフーコー電流の影響です。このようなヒーターはほとんどの場所で積極的に使用されています さまざまな地域科学技術。 理論的には、フーコー電流は金属の種類や特性とは無関係であるため、インダクタはあらゆる金属を加熱または溶解できます。

電子トランスはパルス電源であり、これに基づいてヒーターが構築されます。 これは、2 つの強力なコンポーネントで構築されたシンプルなハーフブリッジ インバーターです。 バイポーラトランジスタ MJE13007 シリーズは動作中にひどく過熱するため、非常に優れたヒートシンクが必要です。

まず、電子変圧器から主変圧器を取り外す必要があります。 フェライトカップをベースにしてインダクタのようなものを作ります。 これを行うには、2000NM のカップを用意します (カップのサイズは特に重要ではありませんが、より大きいことが望ましいです)。 0.5mmワイヤーをフレームに100回巻き、ワイヤーの端から外します。 ワニスコーティングそして私たちはそれを台無しにしてしまいます。 次に、標準のパルストランスの代わりにワイヤの端をはんだ付けします。すべての準備が整いました。




その結果、かなり強力な自家製誘導ヒーター(効率は65%以下)が得られ、これに基づいて小さな誘導ストーブを組み立てることもできます。 金属片をコイルの中心に近づけると、数秒後に金属が加熱します。 このようなヒーターを使用すると、直径 1.5 mm のワイヤーを溶かすことができます。私はわずか 20 秒で成功しましたが、同時に ET の高電圧トランジスタが非常に熱くなって、その上で卵を焼くことができました。


経験上、ヒートシンクにはトランジスタから熱を除去する時間がないことがわかっているため、動作中、ヒートシンクをさらに冷却する必要がある場合があります。

このようなインバータの基本動作は非常に簡単です。 IHヒーター回路自体は設定不要で便利です。(より複雑な回路では、回路を共振周波数に調整し、回路ワイヤの巻数と直径を正確に計算し、回路コンデンサをカウントする必要があることがよくありますが、ここではこれらすべてが存在せず、回路はすぐに機能します)。

主電源電圧 (220 ボルト) は、まずダイオード整流器によって整流され、次に回路に供給されます。 周波数は DB3 ディニスタ (ダイアック) によって設定されます。 回路自体には保護機能はなく、電源入力に制限抵抗が設けられているだけで、これが主電源ヒューズとして機能するはずですが、ほんのわずかな問題が発生すると、最初にトランジスタが飛び出すことになります。 誘導ヒータ回路の信頼性は、整流器のダイオードをより強力なものに交換し、回路の入力に電源フィルタを追加し、パワートランジスタをより強力なもの、たとえば MJE13009 に交換することによって高めることができます。

一般に、このようなヒーターをオンにすることはお勧めしません。 長い間、アクティブな冷却がない場合、そうでない場合は5分ごとにトランジスタを交換する必要があります。



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