Inductieverwarmingscircuit:werkingsprincipe, ontwerp en toepassingen van de werkspoel

Mensen gebruiken het inductieverwarmingscircuit voor het contactloos verwarmen van geleidende materialen. Het is ook een apparaat dat een hoogfrequent magnetisch veld gebruikt om ferromagnetische keramiek en metalen te verwarmen. Daarnaast is de inductieverhitter geschikt voor het smelten en smeden van staal en aluminium. Commercieel kun je ze ook gebruiken voor hardsolderen, solderen en warmtebehandeling.

Een inductieverwarmer is bijzonder intrigerend om te bouwen omdat hij geen inductieverwarmingselement nodig heeft. In plaats daarvan is het elektronische apparaat vergelijkbaar met een kookplaat die op temperatuur blijft. Dit instructable verklaart de constructie van inductieverwarmingscircuits. Het primaire inductieverwarmingscircuit is eenvoudig te bouwen en gebruikt slechts enkele standaardcomponenten.

Dus laten we er meteen op ingaan.

1. Werkingsprincipe van inductieverwarmer

Volgens de wet van Faraday is het leren van het inductieve verwarmingsproces essentieel - volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie, zorgt het schakelen van de geleider in het elektrische veld voor een wisselend magnetisch veld. Tijdens het proces van het inductieverwarmingscircuit beweegt de frequentie sneller dan de elektronen in het ijzer. Ongetwijfeld veroorzaakt het een tegenstroom die de wervelstroom is.

Door de ontwikkeling van de hoge wervelstroom warmt het strijkijzer ook op. Het principe werkt ook omgekeerd wanneer het magnetische veld in de geleider verandert. De extreme hitte is gelijk aan de huidige 2x weerstand van het strijkijzer. Omdat het geladen metaal ijzer is, verwijzen we naar de weerstand R voor het metalen ijzer. De solid-state RF-frequentievoeding is dus van toepassing op de spoel en de materialen die u verwarmt.

Warmte =I2 x R (IJzer)

Weerstand van ijzer =97 nΩm

Aangezien de bovenstaande warmte gelijk is aan de werkfrequentie, werken gewone poortaandrijftransformatoren niet in hoogfrequente inductieverwarmingstoepassingen. Het volgende proces is het Joule-verwarmingsprincipe. Hier, nadat de stroom door een materiaal is gegaan, genereert het magnetische materialen. Bovendien worden de eenvoudige ontwerpen van het inductieverwarmingscircuit ingesteld op de resonantiefrequentie van de koperen spoel en circuitbank, die vergelijkbaar zijn met het tankcircuit.

2. Elementen van het inductieverwarmingscircuit

Hoe bouw je een inductieverwarmer? Hier bespreken we het ontwerpen van een inductiespoel en een snel oscillerend signaal, inclusief het induceren van stroomstromen om het metaal heet te maken. Zoals de meeste apparaten heeft het inductieverwarmingscircuit een printplaat en andere actieve componenten nodig.

2.1 Materialen

• Impedantie-aanpassing:de voedingscapaciteit van inductieverwarming is vergelijkbaar met die van andere apparaten van de vorige generatie. Omdat het zowel AC als maximale spanning heeft, moeten de vermogensimpedantie en belasting dicht bij het leveren van een volledige voeding aan het werkstuk zijn. Impedantie-afstemmende regelcircuits werken bij inductieverwarming om de spannings-, stroom- en vermogenswaarden hun hoogste limieten te laten bereiken. Bovendien is het handig in een elektrische transformator.

• Voeding:De inductievoedingen zijn een essentieel onderdeel van het inductieverwarmingssysteem. Het werkfrequentiebereik en het vermogen beoordelen ze vaak. Bovendien zijn er verschillende soorten voedingen zoals frequentievermenigvuldigers, vonkbrugomvormers en omvormerspanning.

• Resonantietank:De resonantietank van de inductieverwarmer bestaat meestal uit inductoren en condensatoren die parallel staan ​​met een resonantiefrequentie. Wat er in het tankcircuit gebeurt, is vergelijkbaar met een slingerende slinger. In de tankcondensator levert de voeding energie die oscilleert tussen de condensator (elektrostatische energie) en de inductor (elektromagnetische energie). De energieoverdracht wordt dan gedempt door de verliezen in de spoel, belasting en condensator. Verder levert de condensatorbank de nodige capaciteit om een ​​resonantiefrequentie te bereiken met dezelfde capaciteit als de voeding.

(resonantiekring)

• Inductieverhitters

2.2 Inductieverwarmingscircuit– Het ontwerp van de inductiewerkspoel

De inductieverwarmer is een gevormde koperen buis die stroom in verschillende vormen toepast. De inductieve stroom in het materiaal is gelijk aan het aantal spoelwindingen. Daarom is het ontwerp van de primaire spoel essentieel voor de efficiëntie en effectiviteit van het verwarmingspatroon.

Het is ook een geleidend materiaal waar wisselstroom doorheen gaat om een ​​magnetisch veld te maken. Geleidende componenten en metalen onderdelen blijven meestal binnen, naast of door de inductiewarmtespoel. Merk op dat deze materialen de ring nooit raken, maar ze genereren een magnetische inductie in het metaal om warmte te creëren.

Inductiespoelen functioneren over het algemeen als watergekoelde koperinducties. Afhankelijk van de toepassing zijn er ook verschillende spoelvormen. Maar de spiraalvormige spoel met meerdere windingen wordt vaak gebruikt. Bij de ring wordt de breedte van het verwarmingspatroon bepaald door het aantal windingen in de lus. Single-turn sloten zijn dus geschikt voor toepassingen waarbij het verwarmen van siliconen, materiaaltip of smalband essentieel is.

Ondertussen verwarmt de spiraalvormige spoel met meerdere posities veel werkstukken. Fabrikanten gebruiken de interne ring verder om interne boringen te verwarmen, terwijl de pannenkoekspiraal slechts een kant van het materiaal verwarmt.

(inductiespoel)

Inductie verwarmingscircuit– Omstandigheden waarmee u rekening moet houden

1. Wanneer je de spoel op magnetische materialen aanbrengt, genereert deze warmte door zowel het hysterese-effect als de wervelstroom.
2. De positie dicht bij de aansluiting van de afzonderlijke spoelen heeft een lagere magnetische fluxdichtheid. Het ID-centrum van de verwarmingsspiraal bevindt zich dus nooit in het inductiewarmtecentrum.
3. Om de efficiëntie van de inductiewarmte te verhogen, moet u de afstand tussen de pannenkoekspiraal en de lading verkleinen.
4. Als je het onderdeel in het midden van de inductieverwarmingsspoel plaatst, is het ideaal dat je het naast de magnetische draad of het magnetische veld koppelt. Als het echter uit het midden is, krijgt het laadgebied dichter bij de bochten minder warmteverlies.
5. Om de stroomvoorziening van de spoel te bepalen, moet u rekening houden met convectie, straling en warmteverlies door geleiding.
6. Hoe hoger de kritische frequentie van de wisselstroom, hoe lager de penetratiediepte van de verwarming.
7. Materialen met een hogere resonantiefrequentie worden snel verwarmd.

(resonantietankcircuit)

Efficiëntie van de spoel

Hieronder vindt u de formule voor het rendement van de spoel:

Spoelefficiëntie =energie-efficiëntie van de bifilaire spoel overgebracht naar de belasting/energie die naar de spoel wordt overgebracht

Inductie verwarmingscircuit– Coil-modificatie volgens de toepassing

Hoewel het inductiewarmte-object uniforme verwarming nodig heeft, heeft het in veel toepassingen geen constant profiel. U kunt het echter op twee manieren wijzigen. Ontkoppel eerst de krommen waar de spiraalvormige spoel een grotere doorsnede heeft. De andere manier is door de tussenafstand van de wikkelingen te vergroten op de plaatsen waar de doorsnede van het gebied groter is.

Een vergelijkbare situatie doet zich voor wanneer u vlakke oppervlakken verwarmt met een grote pannenkoekspiraal. De andere gebieden krijgen minder warmte dan het middelste gebied. Om dit te voorkomen, vergroot u de ruimte tussen het platte object en het spoeloppervlak door een conisch patroon aan te sluiten op de pannenkoekspoel.

Inductie verwarmingscircuit– Soorten verwarmingsspiralen

Kanaalspoelen

Industrieën gebruiken de kanaalspoel wanneer de verwarmingstijd niet kort of lang is; Maar vereist relatief lage vermogensniveaus. Verschillende verwarmingsspiralen gaan er met een constante snelheid doorheen om maximale druk te bereiken bij het verlaten van het apparaat. In een poging om een ​​ingang en uitgang van de spoelen te verschaffen, zijn hun uiteinden vaak gebogen. Waar een strijkijzer profielverwarming nodig heeft, gebruiken industrieën een fluxconcentrator naast de multi-turn kanaalspoelen.

Dubbele vervormde spoel

Fabrikanten gebruiken de dubbel vervormde spoel om uniforme temperatuur, verwarmingsschachtpunten en soldeermaterialen te bereiken. Het slot heeft gekantelde zijkanten die helpen om een ​​gelijkmatige verwarming te bereiken. Om een ​​magnetisch effect te hebben, moet je letten op het pad van beide pannenkoekspoelen waarin de primaire wikkelingen zich vormen.

(verwarmingsspiraal)

Split-retourspoel

Het functioneert in toepassingen zoals het lassen van kunststof, metaal en smalband wanneer het is gedoteerd met ferromagnetische keramiek. Door de split-return spoel te gebruiken, induceert u een hoge stroom in het lasgebied, die in tweeën wordt gedeeld. Op die manier is het inductieve verwarmingsproces bij het laspad hoger dan bij andere delen van het object.

Inductie verwarmingscircuit– Leadontwerp voor inductiespoelen

Hoewel kabels kort zijn, zijn ze een essentieel onderdeel van het tankcircuit en de inductiewarmtespoel omdat ze een eindige inductantie hebben. Onderstaand schema geeft het schakelschema weer van het warmtestation van een resonantiekring. C is de resonantiecondensator in het warmtestation. Verder is L lood, wat de totale inductantie is van de spoelleidingen. V is de totale ingangsspanning van de inductievoeding naar het werk van het inductieverwarmingscircuit.

Bron:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

Fluxconcentrator

De fluxconcentrator is een materiaal met een lage elektrische geleidbaarheid met een hoge permeabiliteit dat in de inductieverwarmerspoel werkt om de magnetische flux of het veld op de verwarmingsbelasting te versterken. Het effect van de fluxconcentrator op het circuit van de inductieverwarmer is om de warmte-efficiëntie op een laag vermogensniveau te verbeteren.

Inductieverwarmer Circuit-Lead inductantie aftrek

Industrieën gebruiken de spoelen met hoge inductantie bij een lage frequentie omdat de L-lead kleiner is dan de L-coil.

(wervelstroom in een magnetisch veld)

3. Voorbeeld van een inductieverwarmercircuitdisplay

Hieronder vindt u het schakelschema en de opstelling van het circuit van de inductieverwarmer.

Conclusie

Vergeleken met verschillende elektronische apparaten bieden inductieverwarmingstoestellen meer efficiëntie, betere controle en snelheid. Het niveau van efficiëntie dat het bereikt, hangt echter af van hoe goed u ze construeert en implementeert.

Het inductieverwarmingscircuit biedt u een snelle, nette en niet-vervuilende methode van het verwarmingsproces. Met de bovenstaande diagrammen zou u de werking en ontwerpen van het tankcircuit en de inductiespoel gemakkelijk moeten kunnen construeren en testen. U kunt altijd contact met ons opnemen.