Cách thiết kế mạch lò sưởi cảm ứng

Hãy Thử Công Cụ CủA Chúng Tôi Để LoạI Bỏ Các VấN Đề





Bài viết giải thích hướng dẫn từng bước liên quan đến việc thiết kế mạch lò sưởi cảm ứng cơ bản tự chế của riêng bạn, mạch này cũng có thể được sử dụng làm bếp từ.

Khái niệm máy sưởi cảm ứng cơ bản

Bạn có thể đã xem qua nhiều mạch lò sưởi cảm ứng tự làm trên mạng nhưng dường như không ai giải quyết được bí mật quan trọng đằng sau việc triển khai một thiết kế lò sưởi cảm ứng hoàn hảo và thành công. Trước khi biết bí mật này, điều quan trọng là phải biết khái niệm hoạt động cơ bản của một lò sưởi cảm ứng.



Lò sưởi cảm ứng thực sự là một dạng biến điện cực kỳ 'kém hiệu quả', và sự kém hiệu quả này trở thành đặc điểm ưu việt chính của nó.

Chúng ta biết rằng trong máy biến áp điện, lõi cần phải tương thích với tần số cảm ứng và khi có sự không tương thích giữa tần số và vật liệu lõi trong máy biến áp, nó sẽ dẫn đến sinh nhiệt.



Về cơ bản, một máy biến áp cuộn dây sắt sẽ yêu cầu dải tần số thấp hơn khoảng 50 đến 100Hz, và khi tần số này tăng lên, lõi có thể có xu hướng nóng dần lên. Điều đó có nghĩa là, nếu tần số được tăng lên một mức cao hơn nhiều, có thể trên 100kHz sẽ dẫn đến việc tạo ra nhiệt cực cao trong lõi.

Vâng, đây chính xác là những gì xảy ra với hệ thống gia nhiệt cảm ứng trong đó mặt bếp hoạt động giống như lõi và do đó được tạo thành từ vật liệu sắt. Và cuộn dây cảm ứng phải chịu một tần số cao, điều này dẫn đến việc tạo ra một lượng nhiệt có cường độ tương ứng trên bình. Vì tần số được tối ưu hóa ở mức cao đáng kể đảm bảo nhiệt lượng tối đa có thể có trên kim loại.

Bây giờ chúng ta hãy tiếp tục và tìm hiểu các khía cạnh quan trọng có thể cần thiết để thiết kế một mạch bộ gia nhiệt Cảm ứng thành công và đúng kỹ thuật. Các chi tiết sau đây sẽ giải thích điều này:

Bạn sẽ cần gì

Hai điều cơ bản cần thiết để xây dựng bất kỳ dụng cụ nấu bếp cảm ứng nào là:

1) Một cuộn dây tương tự.

2) Mạch tạo tần số điều chỉnh được

Tôi đã thảo luận về một số mạch lò sưởi cảm ứng trong trang web này, bạn có thể đọc chúng bên dưới:

Mạch làm nóng cảm ứng năng lượng mặt trời

Mạch sưởi cảm ứng sử dụng IGBT

Mạch gia nhiệt cảm ứng đơn giản - Mạch nấu cơm tấm nóng

Mạch sưởi cảm ứng nhỏ cho dự án trường học

Tất cả các liên kết trên đều có hai điểm chung ở trên, đó là chúng có một cuộn dây làm việc và một giai đoạn dao động điều khiển.

Thiết kế cuộn dây làm việc

Để thiết kế một dụng cụ nấu bếp cảm ứng, cuộn dây làm việc được cho là phẳng về bản chất, do đó nó phải là loại hai giống với cấu hình của nó, như được hiển thị bên dưới:

Thiết kế kiểu cuộn dây tương tự được trình bày ở trên có thể được thực hiện một cách hiệu quả để chế tạo dụng cụ nấu bếp cảm ứng tự chế của bạn.

Để có phản ứng tối ưu và sinh nhiệt thấp trong cuộn dây, hãy đảm bảo dây của cuộn dây tương tự được làm bằng nhiều sợi đồng mỏng thay vì một dây rắn duy nhất.

Do đó, đây trở thành cuộn dây làm việc của dụng cụ nấu ăn, bây giờ các đầu của cuộn dây này chỉ cần được tích hợp với tụ điện phù hợp và mạng điều khiển tần số tương thích, như thể hiện trong hình sau:

Thiết kế mạch điều khiển cộng hưởng dòng H-Bridge

Cho đến nay, thông tin đã giúp bạn hiểu rõ về cách cấu hình một dụng cụ nấu bếp cảm ứng đơn giản hoặc thiết kế bếp từ, tuy nhiên phần quan trọng nhất của thiết kế là làm thế nào để cộng hưởng mạng lưới tụ điện cuộn dây (mạch bình) vào phạm vi tối ưu nhất sao cho mạch hoạt động ở mức hiệu quả nhất.

Để cuộn dây / mạch bình tụ điện (mạch LC) hoạt động ở mức cộng hưởng của chúng, yêu cầu độ tự cảm của cuộn dây và điện dung của tụ điện phải phù hợp hoàn toàn.

Điều này chỉ có thể xảy ra khi điện kháng của cả hai phần giống hệt nhau, tức là điện trở của cuộn dây (cuộn cảm) cũng như tụ điện gần giống nhau.

Sau khi điều này được khắc phục, bạn có thể mong đợi mạch bể hoạt động ở tần số tự nhiên của nó và mạng LC đạt đến điểm cộng hưởng. Đây được gọi là mạch LC điều chỉnh hoàn hảo.

Phần này kết thúc quy trình thiết kế mạch lò sưởi cảm ứng cơ bản

Bạn có thể tự hỏi liên quan đến cộng hưởng của một mạch LC là gì. ?? Và làm thế nào điều này có thể được tính toán nhanh chóng để hoàn thành một thiết kế lò sưởi cảm ứng cụ thể? Chúng ta sẽ thảo luận toàn diện về vấn đề này trong các phần sau.

Các đoạn trên đã giải thích những bí mật cơ bản đằng sau việc phát triển bếp từ hiệu quả nhưng chi phí thấp tại nhà, trong các mô tả sau đây, chúng ta sẽ thấy cách thực hiện điều này bằng cách tính toán cụ thể các thông số quan trọng của nó như sự cộng hưởng của mạch LC đã điều chỉnh và kích thước chính xác của dây cuộn để đảm bảo khả năng xử lý dòng điện tối ưu.

Cộng hưởng trong mạch LC của lò sưởi cảm ứng là gì

Khi tụ điện trong mạch LC điều chỉnh được tích điện trong giây lát, tụ điện sẽ cố gắng phóng điện và đổ điện tích tích lũy qua cuộn dây, cuộn dây nhận điện tích và lưu trữ điện tích dưới dạng từ trường. Nhưng ngay sau khi tụ điện đã phóng điện trong quá trình này, cuộn dây phát triển một lượng điện tích gần như tương đương dưới dạng từ trường và bây giờ nó cố gắng đẩy nó trở lại bên trong tụ điện, mặc dù có cực tính ngược lại.

Hình ảnh lịch sự:

Wikipedia

Tụ điện lại bị buộc phải sạc nhưng lần này là theo hướng ngược lại, và ngay sau khi nó được sạc đầy, nó lại cố gắng làm trống bản thân trên cuộn dây, và điều này dẫn đến sự chia sẻ điện tích qua lại dưới dạng một dòng điện dao động trên mạng LC.

Tần số của dòng điện dao động này trở thành tần số cộng hưởng của mạch LC điều chỉnh.

Tuy nhiên, do những tổn thất cố hữu, các dao động trên cuối cùng sẽ chết dần theo thời gian, và tần số, điện tích đều kết thúc sau một thời gian.

Nhưng nếu tần số được phép duy trì thông qua đầu vào tần số bên ngoài, được điều chỉnh ở cùng mức cộng hưởng, thì điều đó có thể đảm bảo hiệu ứng cộng hưởng vĩnh viễn được tạo ra trên mạch LC.

Ở tần số cộng hưởng ta có thể mong muốn biên độ của hiệu điện thế dao động trên đoạn mạch LC ở mức cực đại nên cảm ứng có hiệu suất cao nhất.

Do đó, chúng ta có thể ngụ ý rằng, để thực hiện cộng hưởng hoàn hảo trong mạng LC cho thiết kế lò sưởi cảm ứng, chúng ta cần đảm bảo các thông số quan trọng sau:

1) Một mạch LC được điều chỉnh

2) Và một tần số phù hợp để duy trì cộng hưởng mạch LC.

Điều này có thể được tính bằng công thức đơn giản sau:

F = 1 ÷ x √LC

nơi L ở Henry và C ở Farad

Nếu bạn không muốn tính toán độ cộng hưởng của cuộn dây bình LC thông qua công thức phức tạp, một lựa chọn đơn giản hơn nhiều có thể là sử dụng phần mềm sau:

Máy tính tần số cộng hưởng LC

Hoặc bạn cũng có thể xây dựng cái này Máy đo nhúng lưới để xác định và thiết lập tần số cộng hưởng.

Khi tần số cộng hưởng được xác định, đã đến lúc đặt IC toàn cầu với tần số cộng hưởng này bằng cách chọn phù hợp các thành phần định thời Rt và Ct. Điều này có thể được thực hiện bằng một số thử nghiệm và sai sót thông qua các phép đo thực tế hoặc thông qua công thức sau:

Công thức sau có thể được sử dụng để tính các giá trị của Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct trong đó Rt tính bằng Ohms và Ct tính bằng Farads.

Sử dụng cộng hưởng chuỗi

Khái niệm lò sưởi cảm ứng được thảo luận trong bài đăng này sử dụng một mạch cộng hưởng nối tiếp.

Khi sử dụng một mạch LC cộng hưởng nối tiếp, chúng ta có cuộn cảm (L) và tụ điện (C) mắc nối tiếp, như thể hiện trong sơ đồ sau.

Tổng điện áp V Đặt qua mạch LC nối tiếp sẽ là tổng của điện áp trên cuộn cảm L và điện áp trên tụ C. Cường độ dòng điện chạy qua hệ sẽ bằng cường độ dòng điện chạy qua L và C.

V = VL + VC

I = IL = IC

Tần số của điện áp đặt vào ảnh hưởng đến điện kháng của cuộn cảm và tụ điện. Khi tần số được tăng từ giá trị nhỏ nhất đến giá trị cao hơn, điện kháng cảm ứng XL của cuộn cảm sẽ tăng tương ứng, nhưng XC là điện trở điện dung sẽ giảm.

Tuy nhiên, trong khi tần số đang được tăng lên, sẽ có một trường hợp hoặc ngưỡng cụ thể khi độ lớn của điện kháng cảm ứng và điện trở điện dung sẽ chỉ bằng nhau. Trường hợp này sẽ là điểm cộng hưởng của chuỗi LC và tần số có thể được đặt làm tần số cộng hưởng.

Do đó, trong mạch cộng hưởng nối tiếp, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra khi

XL = XC

hoặc, ωL = 1 / ωC

trong đó ω = tần số góc.

Đánh giá giá trị của ω cho ta:

ω = ωo = 1 / √ LC, được xác định là tần số góc cộng hưởng.

Thay thế điều này trong phương trình trước và cũng chuyển đổi tần số góc (tính bằng radian trên giây) thành tần số (Hz), cuối cùng chúng ta nhận được:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Tính toán kích thước dây cho cuộn dây làm việc của lò sưởi cảm ứng

Khi bạn đã tính toán các giá trị tối ưu của L và C cho mạch bình của lò sưởi cảm ứng và đánh giá tần số tương thích chính xác cho mạch trình điều khiển, đã đến lúc tính toán và cố định khả năng xử lý dòng điện của cuộn dây làm việc và tụ điện.

Vì dòng điện liên quan trong thiết kế bộ gia nhiệt cảm ứng về cơ bản có thể lớn đáng kể, thông số này không thể bỏ qua và phải được chỉ định chính xác cho mạch LC.

Sử dụng công thức để tính toán kích thước dây cho một kích thước dây Cảm ứng có thể hơi khó khăn, đặc biệt là đối với những người mới và đó chính xác là lý do tại sao một phần mềm đặc biệt cho cùng một đã được kích hoạt trên trang web này, mà bất kỳ người yêu thích quan tâm nào cũng có thể sử dụng kích thước dây đúng kích thước cho mạch bếp cảm ứng của bạn.




Trước: Cách Gửi và Nhận SMS bằng Modem GSM Tiếp theo: Dự án SMS cảnh báo cháy GSM