Nejčtenější

Indukční ohřev

UVL125W - UV Lampa

DIM2151 - PWM stmívač s IR2151

Indukční ohřev - povídání o výkonu

V minulém díle jsem představil IGBT polomost. Nyní přichází čas si povykládat něco málo o výkonu sériového indukčního ohřívače.

Obecně

Pokud chceme zahřívat kovy, žhavit, či kalit, potřebujeme samozřejmě elektrický výkon. Zde jsme limitováni několika faktory. Prvním jsou schopnosti elektrické sítě např. rozvod 230V při jištění 16A udrží maximálně 3680W. Pro větší výkony budeme muset použít třífázový rozvod. Dalším limitním faktorem je pracovní kondenzátor. Obvykle bývá dost drahý a měli bychom na něj tedy dávat pozor. Proto se nyní pokusím vysvětlit oč jde na dříve popsané konstrukci.

Zjištění výkonu

V konstrukci jsem použil 21 kusů kondenzátorů MKP10 220nF 630VAC. Jak velký výkon s nimi mohu dosáhnout?. Aby kondenzátory nebyly jen na jedno použití, musíme jim stanovit nějaký rozumný pracovní proud. V katalogu není uveden Irms, ale obdobné kondenzátory jiných výrobců bývají dimenzované tak na 10A Irms. Takže to bychom měli celkem 210A. Protože jde o sériový LC článek, tak stejný proud prochází kondenzátorem i cívkou. Indukčnost pracovní cívky je 1.48uH, kapacita kondenzátoru je 4.62uF. V rezonanci je proud a napětí ve fázi. Aby bylo zajištěno minimální namáhání spínacích tranzistorů, je třeba zajistit, aby se LC obvod choval jako indukční zátěž tzn. aby proud byl mírně zpožděný za napětím. Proto je pracovní frekvence 61.5kHz mírně vyšší, než rezonanční, čímž je zajištěno, že reaktance cívky Xl je vyšší, než reaktance kondenzátoru Xc.

XcXl
Xc = 1/(ωC)Xl = ωL
Xc = 1/(2πfC)Xl = 2πfL
Xc = 0.56RXl = 0.5725R
Z = √(Xl - Xc)2
Z = | Xl - Xc |
Z = 0.0125R

Nyní tedy známe impedanci na dané frekvenci. Takže můžeme z ohmova zákona určit sekundární napětí Usec = Z * I; Usec = 0.0125 * 210; Usec = 2.625V S takovými parametry bychom dosáhli nějakých 550VA, což je dost málo. Takže zvýšíme proud kondenzátory. Povolíme nějakých 15A na jeden kondenzátor to je 315A a po přepočtu tedy vychází Usec = 3.93V a to je nějakých 1250VA.

Zde vidíte laboratorní měření impedance na existujícím vzorku. Ucc je napájecí napětí na polomostu, Irms je střední hodnota proudu, n je transformační poměr transformátoru.

 Měření 1Měření 2Měření 3
Ucc50V100V200V
Irms4A8A16A
n22z
Vypočítané hodnoty
Usec1.136V2.27V4.55V
Isec88A176A352A
Z0.01291R0.01291R0.01291R


Jak je vidět vypočítané hodnoty jsou se skutečně naměřenými dosti blízké. Nyní tedy zbývá určit správný transformační poměr, aby při plném napájecím napětí na polomostu, což je 320V bylo dosaženo výkonu cca 1250VA. Takže víme, že Upri je 160V (Ucc / 2) a Usec je 3.93V takže transformační poměr n = 160/3.93; n = 40z.
Nyní by ještě bylo vhodné určit, jak velké bude napětí na pracovním kondenzátoru. Protože známe reaktanci Xc a procházející proud, můžeme určit napětí na kondenzátoru z ohmova zákona U = Xc * I; U = 0.56 * 315; U = 176V.

Autor: Choze [2014-05-23]   Přečteno: 3543x

Novinky

ALCD - Proudový zdroj pro LD

VUtiny44 - AVR VU metr

HotWire - Řezačka polystyrenu

ASTRE85 - PWM antistres do akvária

Kontakt
202466