Indukční ohřev - LC obvod

V minulém díle jsem představil blokové schéma celého ohřívače a stručný popis jednotlivých částí. Nyní popíši výkonový LC obvod.

Popis

Pracovní cívka a kondenzátor jsou velmi namáhané součástky. Z toho důvodu jsou cívka, vedení i přívody ke kondenzátoru vyrobeny z měděné trubky. Výhody tohoto řešení jsou hned dvě. Zaprvé vyřešímě problém rozdílné proudové hustoty vodiče. Měděná trubka má proti tyči dva povrchy. Vnitřní a vnější a stěna trubky tak tvoří vodič, který velmi vhodně eliminuje skin efekt. Zadruhé můžeme aplikovat chlazení průtokem vody a snížit tak namáhání spirály a kondenzátorů.

Kondenzátor

Kondenzátor musí být dimenzován na velké proudy. Vzhledem k dostupnosti takovýchto vysokoproudových kondenzátorů jsem volil jako většina jiných konstruktérů paralelní kombinaci několika kusů. Konkrétně jsem vybral 21 kusů polypropylenových kondenzátorů WIMA 220n/1000V. Tyto jsou sice vhodné pro pulzní provoz, ale i tak budou později nahrazeny vhodnějšími typy (WIMA FKP, CDE série 940/941/942 nebo ESO KPI). Celková kapacita je tedy cca 4.7uF.
Vzhledem k tomu, že jde o paralelní kombinaci 21 kusů, je třeba věnovat velkou pozornost tomu, aby nebyly některé kondenzátory namáhány více než jiné. Samozřejmě nedokážeme eliminovat výrobní úchylky, ale můžeme pro to udělat maximum. Na uvedeném obrázku jsou vidět dva způsoby paralelní kombinace. Kondenzátor A je pro výkonové aplikace zcela nevhodný, protože v tomto zapojení se silně projevuje problém "nerovnoměrné vzdálenosti od konce". Jde o to, že největší proud prochází kondenzátorem nejblíže zdroji což je č.1 a nejmenší proud prochází kondenzátorem č.4 na nejvzálenějším konci. Problém nerovnoměrné vzdálenosti od konce řeší zapojení podle obrázku B. Toto zapojení je mnohem vhodnější, protože všechny kondenzátory jsou stejně vzdáleny od konce vedení a proud se rozdělí rovnoměrně.
Kondenzátory jsou přiletovány na měděné ploché tyči 200x15x3mm z obou stran. Přívody jsou realizovány tvrzenou měděnou trubkou 10mm. Na trubce jsou přiletovány úchyty vyrobené z hranaté mosazné tyče 200x10x10mm. K těmto úchytům je přišroubován kondenzátor pomocí šroubů M5.

Pracovní cívka

Jak jsem psal dříve, bude pracovní frekvence invertoru laditelná v rozsahu 40-100kHz což mi při automatickém ladění umožní použít vyměnitelné cívky. Základní cívka je vyrobena z měkčené měděné trubky průměru 10mm. Navinul jsem 6 závitů na lešeňovou trubku. Měřením jsem zjistil, že rezonanční frekvence se pohybuje kolem 60kHz. Ideální. Abych zajistil rozebíratelnost obvodu, je pracovní cívka připevněna ke kondenzátoru mosaznými kompresními fitinkami s mosazným svěrným kroužkem.

Takto sestavený obvod může být použit jako sériový (oddělovací toroidní trafo se nasune na delší zahnutý přívod kondenzátoru, který takto vytvoří jeden závit sekundárního vinutí), nebo jako paralelní. Já budu používat sériový.

Fotografie

Autor: Choze [2012-07-09]   Přečteno: 7348x