Nejčtenější

Napájení LED

Indukční ohřev

EZP - Elektronický Zářivkový Předřadník

Indukční ohřev I

Indukční ohřev je v současné době skloňován ve všech pádech. Bližšímu popisu jak to funguje se věnovat nebudu, protože materiálů ke studiu je na internetu více než dost, ale v několika dílech budu postupně představovat projekt, který je stále v realizaci a čtenáře budu průběžně seznamovat s výsledky. Na konci seriálu by tak měl být hotový indukční ohřívač - spíše indukční pec. Uvidíme jak to půjde.

Stručně

Indukční ohřev je velmi zajímavá bezkontaktní a energeticky velmi účinná metoda zahřívání elektricky vodivých materiálů - především tedy kovů. Funguje velmi rychle bez potřeby výhně a fosilních paliv. Zjednodušeně řečeno jde o to, že v zahřívanem předmětu umístěném v silném střídavém magnetickém poli tvořeném pracovní cívkou se indukují proudy, které předmět zahřívají. Takto se dosáhne mnohem vyšší účinnosti, než při zahřívání klasickým sáláním, neboť předmět se zahřívá sám a neabsorbuje teplo z okolí. Pracovní cívka se zahřívaným předmětem tvoří transformátor. Proud z primárního vinutí (pracovní cívky) je transformován do zahřívaného předmětu, který tvoří závit nakrátko. Takto v něm dochází k indukci vířivých proudů, které předmět zahřejí.

Představa

Můj projekt má být určen pro drobnou kovářskou výrobu - kalení menších předmětů jako jsou vrtáky, nože atd., popouštění, a také k výrobě různých slitin dobře tavitelných kovů zejména pak různých typů bronzů a hliníkových slitin tzv. elektronů. Za tímto účelem bude ohřívač vybaven výměnnou pracovní cívkou různých tvarů. Všechny cívky budou vyrobeny z měděných trubek, aby mohlo být aplikováno vnitřní chlazení průtokem vody.

Požadavky

Před realizací bylo třeba si stanovit požadavky.
Jelikož indukční ohřívač funguje na bázi rezonančního obvodu, musí řídící jednotka pracovat v určitém rozsahu frekvencí. Navíc zahřívané materiály umístěné v magnetickém poli pracovní cívky, mění své vlastnosti v závislosti na teplotě a proto se mění i rezonanční frekvence. Ladění pracovní frekvence bude plně automatické a řídící jednotka bude realizována pomocí PLL závěsu. Takto se vyhnu složitému nastavování a hlavně se bude pracovní frekvence držet sama.
Neméně důležitý je typ rezonančního obvodu. Naprostá většina amatérských zapojení indukčních ohřívačů na internetu používá LLC topologii - paralelní rezonanční článek s přizpůsobovací tlumivkou. V rezonanci mají oba typy obvodů napětí a proud ve fázi, ale při studiu jsem zjistil, že LLC obvod má posunutý proud vůči napětí na spínačích o 90°, v důsledku čehož jsou spínače extrémně namáhány, zatímco při sériové topologii spínají tranzistory v nule proudu. Proto jsem volil zapojení sériové, které je jednodušší a lze u něj dosáhnout mnohem lepších výsledků.
Dalším kritériem je spínací frekvence měniče. Vzhledem k tomu, že se má ohřev používat ke kalení a to i k povrchovému kalení, ale zároveň i k tavení bronzů, musel jsem zvolit nějakou kompromisní frekvenci. Příliš vysoká frekvence způsobuje pomalý efekt prohřátí. Zatímco na povrchu je předmět rozžaven, uvnitř je studený. Je to způsobeno rozdílnou proudovou hustotou elektricky vodivých materiálů tzv. skin efektem. Rozhodl jsem se použít frekvence v pásmu 40kHz-100kHz.
Posledním požadavkem je regulace výkonu. Ten bývá často v indukčních ohřívačích regulován posunem pracovní frekvence mimo rezonanční oblast, což má za následek posun fáze proudu a napětí a zvýšení namáhání spínačů, nebo snížením napájecího napětí např. pomocí variaku. Já jsem se rozhodl použít kombinaci obou variant. Proudová pojistka bude rozlaďovat rezonanční obvod a pro regulaci výkonu použiju variak. Další požadavky už vycházejí z typu konstrukce a budou popisovány postupně v jednotlivých dílech seriálu.

Autor: Choze [2012-06-08]   Přečteno: 4844x

Novinky

ALCD - Proudový zdroj pro LD

VUtiny44 - AVR VU metr

HotWire - Řezačka polystyrenu

ASTRE85 - PWM antistres do akvária

Kontakt
192370