Trong bài đăng này, chúng tôi thảo luận toàn diện về cách xây dựng mạch sưởi cảm ứng 1000 watt công suất cao sử dụng IGBTs được coi là thiết bị chuyển mạch linh hoạt và mạnh mẽ nhất, thậm chí còn vượt trội hơn so với mosfet.
Nguyên lý làm việc của lò sưởi cảm ứng
Nguyên lý hoạt động của hệ thống sưởi cảm ứng rất đơn giản để hiểu.
Một từ trường có tần số cao được tạo ra bởi cuộn dây có trong bộ gia nhiệt cảm ứng và do đó dòng điện xoáy được tạo ra từ vật thể kim loại (có từ tính) ở giữa cuộn dây và làm nóng nó.
Để bù tính chất cảm ứng của cuộn dây, người ta đặt song song với cuộn dây một suất cộng hưởng.
Tần số cộng hưởng là tần số mà mạch cộng hưởng (còn được gọi là cuộn dây-tụ điện) cần được điều khiển.
Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây luôn lớn hơn dòng điện kích từ rất nhiều. Mạch IR2153 được sử dụng để cho phép hoạt động của mạch như một “nửa cầu kép” cùng với bốn IGBT STGW30NC60W được điều khiển.
Một nửa cầu đôi được phân phối một lượng điện tương đương so với nửa cầu đầy đủ, nhưng trình điều khiển cổng trong trường hợp trước thì đơn giản hơn.
IGBT STGW30NC60W
Sử dụng điốt chống song song
Điốt đôi kích thước lớn STTH200L06TV1 (2x 120A) được sử dụng dưới dạng điốt chống song song. Ngay cả khi các điốt nhỏ hơn có kích thước 30A sẽ là đủ cho việc này.
Trong trường hợp bạn sử dụng điốt tích hợp của IGBT chẳng hạn như STGW30NC60WD, thì bạn sẽ không bắt buộc phải sử dụng điốt nhỏ hơn hoặc điốt đôi lớn. Một chiết áp được sử dụng để điều chỉnh tần số hoạt động thành cộng hưởng.
Một trong những chỉ số tốt nhất về sự cộng hưởng là độ sáng cao nhất của đèn LED. Bạn chắc chắn có thể xây dựng các trình điều khiển phức tạp hơn tùy thuộc vào yêu cầu của bạn.
Bạn cũng có thể sử dụng điều chỉnh tự động là một trong những điều tốt nhất nên làm, đây là khóa học được áp dụng trong các lò sưởi chuyên nghiệp nhưng có một nhược điểm là tính đơn giản của mạch sẽ bị mất trong quá trình này.
Bạn có thể kiểm soát tần số rơi vào khoảng 110 đến 210 kHz. Một bộ chuyển đổi có kích thước nhỏ có thể là loại biến áp hoặc smps được sử dụng để cung cấp điện áp phụ 14-15V được yêu cầu trong mạch điều khiển.
Máy biến áp cách ly
Một máy biến áp cách ly và một cuộn cảm L1 phù hợp là thiết bị điện được sử dụng để kết nối đầu ra với mạch làm việc.
Cả hai cuộn cảm này đều có mặt trong thiết kế lõi không khí.
Một mặt trong đó cuộn cảm gồm 4 vòng trên đường kính 23cm, mặt khác máy biến áp cách ly gồm 12 vòng trên đường kính 14 cm và các vòng này được tạo thành từ cáp đôi có dây (như trong hình bên dưới) .
Ngay cả khi công suất đầu ra đạt đến mức 1600W, bạn sẽ thấy rằng vẫn còn rất nhiều phạm vi để cải thiện.
Cuộn dây làm việc của bộ gia nhiệt cảm ứng IGBT được đề xuất được tạo thành từ một dây dẫn có đường kính 3,3 mm.
Sử dụng đồng cho cuộn dây
Dây đồng được coi là phù hợp hơn để làm cuộn dây làm việc vì nó có thể được kết nối dễ dàng và hiệu quả với bộ làm mát nước.
Cuộn dây bao gồm sáu vòng cùng với kích thước chiều cao 23 mm và đường kính 24 mm. Cuộn dây có thể bị nóng trong trường hợp hoạt động trong thời gian dài.
Tụ cộng hưởng được tạo thành và gồm 23 bản tụ có kích thước nhỏ, tổng dung lượng là 2u3. Bạn cũng có thể sử dụng tụ điện 100nF trong các thiết kế như polypropylene Class X2 và 275V MKP.
Bạn có thể sử dụng chúng cho mục đích này ngay cả khi chúng về cơ bản không nhằm mục đích hoặc được tạo ra cho các mục đích như vậy.
Tần số của cộng hưởng là 160 kHz. Bộ lọc EMI luôn được khuyến khích sử dụng. Khởi động mềm có thể được sử dụng để thay thế biến thể.
Tôi thực sự khuyên bạn nên sử dụng bộ hạn chế được kết nối nối tiếp với nguồn điện như đèn halogen và lò sưởi khoảng 1 kW khi nó được bật lần đầu tiên.
Cảnh báo: mạch sưởi cảm ứng đang được sử dụng được nối với nguồn điện và có điện áp ở mức cao và có thể gây chết người.
Để tránh bất kỳ tai nạn nào do điều này, bạn nên sử dụng một chiết áp có trục nhựa. Các trường điện từ có tần số cao luôn có hại và có thể gây ảnh hưởng xấu đến phương tiện lưu trữ và các thiết bị điện tử.
Một mức độ nhiễu điện từ đáng kể là do mạch gây ra và điều này cũng có thể gây ra điện giật, hỏa hoạn hoặc bỏng.
Mọi nhiệm vụ hoặc quy trình bạn thực hiện đều có rủi ro của riêng bạn và trách nhiệm sẽ thuộc về bạn và tôi sẽ không chịu trách nhiệm về bất kỳ loại thiệt hại nào xảy ra khi thực hiện quy trình này.
Sơ đồ mạch
Mạch chỉnh lưu cầu 220V AC sang 220V DC có đèn an toàn
Choke L1
Thiết kế của cuộn cảm L1 được sử dụng trong mạch sưởi cảm ứng IGBT toàn cầu ở trên có thể được chứng kiến trong hình ảnh cho dưới đây:
Bạn có thể làm điều này bằng cách cuộn 4 vòng với đường kính 23cm, sử dụng bất kỳ dây cáp dày đơn nào.
Hình ảnh sau đây cho thấy cuộn dây không khí cuộn đôi thiết kế biến áp cách ly :
Bạn có thể làm điều này bằng cách cuộn 12 vòng với đường kính 14 cm, sử dụng bất kỳ cáp có dây dày gấp đôi nào.
Cuộn dây làm việc có thể được chế tạo theo hướng dẫn sau
Xin lưu ý rằng nếu cuộn dây được quấn chặt thì chỉ cần 5 vòng. Nếu sáu vòng được sử dụng thì bạn có thể thử kéo dài cuộn dây một chút để đạt được sự cộng hưởng và hiệu quả tối ưu.
CẬP NHẬT
Thêm giới hạn hiện tại
Sơ đồ sau đây gợi ý cách có thể thêm tính năng hạn chế dòng điện đơn giản vào thiết kế lò sưởi cảm ứng đã giải thích ở trên.
Chi tiết sơ đồ chân của bộ ghép nối quang TIL111
Ở đây điện trở gần L1 (chúng ta hãy gọi nó là Rx) trở thành điện trở cảm nhận dòng điện, điện trở này phát triển một điện áp nhỏ trên chính nó đến điểm mong muốn khi dòng điện bắt đầu vượt quá giới hạn an toàn.
Điện áp trên Rx này được sử dụng để kích hoạt đèn LED bên trong bộ ghép quang đi kèm. Bóng bán dẫn đầu ra bên trong opto phản ứng với đèn LED kích hoạt và nhanh chóng tiến hành nối đất Ct, chân số 3 của IC điều khiển chính IR2153.
IC tắt ngay lập tức cấm dòng điện tăng thêm. Khi điều này xảy ra, dòng điện giảm xuống sẽ loại bỏ điện áp trên Rx, do đó TẮT đèn LED quang. Điều này hoàn nguyên tình hình về tình trạng bình thường trước đó và IC bắt đầu dao động trở lại. Chu kỳ này lặp lại nhanh chóng để đảm bảo dòng tiêu thụ không đổi cho tải, trong giới hạn an toàn đã định trước.
Rx = 2 / Giới hạn hiện tại
Phản hồi từ một trong những độc giả tận tâm:
Kính gửi Ngài- Tôi đã chế tạo thành công lò sưởi cảm ứng 1/2 cầu với 4 IGBT và tôi muốn biết rằng đèn sưởi 1000 watt được đề xuất nên được kết nối vĩnh viễn với mạch hoặc chỉ thử nghiệm tối đa lần đầu tiên.
Hình ảnh kết quả thử nghiệm được đính kèm dưới đây:
Đang chờ trả lời của bạn sớm nhất. Trân trọng - Manish.
Giải quyết truy vấn mạch
Manish thân mến,
Trong khi vận hành lò sưởi cảm ứng bạn có thấy đèn nối tiếp phát sáng không?
Nếu có thì có lẽ nó không thể được gỡ bỏ, nếu đèn ở trạng thái không chiếu sáng và hoàn toàn 'lạnh' (cảm nhận nó bằng cách giữ nó) thì nó có thể được gỡ bỏ.
Trân trọng
Phản hồi từ ông Saeed Mahdavi
Swagatam thân mến:
Cuối cùng, tôi đã có thể làm cho mạch của mình hoạt động trở lại sau rất nhiều lần thử. Và tôi đã quay video bằng tia sáng đỏ.
Tôi hy vọng nó có thể hữu ích cho những người quan tâm đến lò sưởi cảm ứng. Anh (chị) hãy cho biết cách tăng nhiệt để bu lông đạt đến nhiệt độ nóng chảy?
Điện áp trên nguồn điện là 194 vôn và dòng điện tiêu thụ bởi mạch chỉ là 5 ampe và dạng sóng trên máy hiện sóng là dạng sóng hình sin.
Trong nguyên mẫu của mình, tôi đã thêm một vài lượt vào cuộn cảm RFC để có thêm điện áp trên cuộn dây làm việc và tiêu thụ ít amp hơn.
Các IGBT hoạt động khá bình thường mà không bị nóng nhiều trong thời gian hoạt động. Bạn vui lòng cho tôi biết tôi nên làm gì để có nhiều hơn và nhiệt. Cảm ơn rất nhiều
Saeed Mahdavi
Đoạn ghi hình:
Một cặp: Mạch phát hiện tắt đèn cho tín hiệu rẽ xe Tiếp theo: Mạch nhận dạng chân bán dẫn lưỡng cực
