Inductieverhitingscircuit uitgelegd: Principes, ontwerp en werkspoel-toepassingen

Mensen gebruiken het inductieverhitingscircuit voor het verwarmen van geleidende materialen in een contactloos proces. Het is ook een apparaat dat een hoogfrequent magneetveld gebruikt om ferromagnetische keramieken en metalen te verwarmen. Daarnaast is de inductieverhitter geschikt voor het smeden en smelten van staal en aluminium. Commercieel kunt u ze ook gebruiken voor hard solderen, zolderen en warmtebehandeling.

Een inductieverhitter is bijzonder intrigerend om te bouwen omdat het geen verwarmingselement nodig heeft. In plaats daarvan is het elektronische apparaat vergelijkbaar met een kookplaat die op temperatuur blijft. Deze handleiding legt de constructie van inductieverhitingscircuits uit. Het primaire inductieverhitingscircuit is eenvoudig te bouwen en gebruikt slechts enkele standaardcomponenten.

Laten we er direct in duiken.

1. Werkprincipe van Inductieverhitter

Volgens de wet van Faraday is het leren van het inductieve verwarmenproces essentieel. Volgens Faraday's wet van elektromagnetische inductie, het schakelen van de geleider in het elektrisch veld zorgt voor een wisselend magneetveld. Tijdens het inductieverhitingscircuitproces beweegt de frequentie sneller dan de elektronen in het ijzer. Ongetwijfeld veroorzaakt dit een omgekeerde stroom, de zwartestroom.

Door de ontwikkeling van de hoge zwartestroom, verhit het ijzer ook. Het principe werkt ook vice versa wanneer het magneetveld in de geleider verandert. De extreme warmte is gelijk aan de stroom² x weerstand van het ijzer. Omdat het geladen metaal ijzer is, zullen we de weerstand R voor het metaal ijzer noemen. Dus de solid-state RF-frequentie voeding is van toepassing op de inductor-spoel en de materialen die u zult verwarmen.

Warmte = I² x R (Ijzer)

Weerstand van ijzer = 97 nΩm

Omdat de warmte bovenaan gelijk is aan de werkfrequentie, werken gewone gate-drive transformatoren niet in hoogfrequente inductieverhittings-toepassingen. Het volgende proces is het Joule-verwarmenprincipe. Hier, nadat de stroom door een materiaal passeert, genereert het magnetische materialen. Verder worden de eenvontige ontwerpen van het inductieverhitingscircuit ingesteld op de resonante frequentie van de koperen spoel en circuitbank, die vergelijkbaar zijn met de tankcircuit.

2. Elementen van het Inductieverhitingscircuit

Hoe kunt u een inductieverhitter bouwen? Hier bespreken we het ontwerpen van een inductiespoel en snel oscillerend signaal, inclusief het induceren van stroomstromen om het metaal heet te maken. Als de meeste apparaten, heeft het inductieverhitingscircuit een printplaat en andere actieve componenten nodig.

2.1 Materialen

• Impedantie-aanpassing: De capaciteit van de inductieverhittingsvoeding is vergelijkbaar met eerdere generatie apparaten. Omdat het zowel AC als maximumspanning heeft, moeten de impedantie van de voeding en de last dicht bij elkaar liggen om volledige voeding aan het werkstuk te leveren. Impedantie-aanpassingsbesturingscircuits werken in inductieverhitting om de spanning, stroom en vermogenswaarden hun maximale limieten te laten bereiken. Bovendien is het nuttig in een elektrische transformator.

• Voeding: De inductie-voedingen zijn een essentieel deel van het inductieverhittingssysteem. De werkfrequentiebereik en vermogen beoordelen ze vaak. Er zijn verschillende typen voedingen zoals frequentievermenigvuldigers, vonkspaatsconverters en omvormerspanning.

• Resonantietank: De inductieverhitter-resonantietank bestaat meestal uit spoels en condensators in parallel met een resonante frequentie. Wat er in de tankcircuit gebeurt, is vergelijkbaar met een zwaaiende pendulum. In de tankcondensator levert de voeding energie die oscilleert tussen de condensator (elektrostatische energie) en de spoel (elektromagnetische energie). De energieoverdracht wordt gedempt door verliezen in de spoel, last en condensator. Verder levert de condensatorbank de benodigde capaciteit om een resonante frequentie te bereiken met dezelfde capaciteit als de voeding.

(resonantiecircuit)

• Inductieverhitter spoels

2.2 Inductieverhitingscircuit – De Inductie Werkspoel Ontwerp

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

Het is ook een geleidend materiaal waar wisselstroom doorheen loopt om een magneetveld te creëren. Geleidende componenten en metalen onderdelen blijven meestal binnen, naast of door de inductieverhittingsspoel. Let op: deze materialen raken de ring nooit, maar ze genereren een magnetische inductie in het metaal om warmte te creëren.

Over het algemeen functioneren inductiespoels als water-gekoelde koperen inducties. Afhankelijk van de toepassing zijn er ook verschillende spoelvormen. Maar de multi-turn helicale spoel wordt veel gebruikt. Met de ring wordt de breedte van het verwarmenpatroon bepaald door het aantal windingen in de lus. Enkelvoudige sloten zijn geschikt voor toepassingen waar verwarmen van silicium, materiaalpunt of smalle band essentieel is.

Tegelijkertijd verhit de multi-positie helicale spoel veel werkstukken. Fabrikanten gebruiken verder de interne ring om interne boorgaten te verwarmen, terwijl de pannenkoekspoel slechts één kant van het materiaal verhit.

(inductiespoel)

Inductieverhitingscircuit – Voorwaarden die u moet overwegen

1. Wanneer u de spoel op magnetische materialen toepast, genereert het warmte door zowel het hysteresiseffect als de zwartestroom.
2. De positie dicht bij de verbinding van de losse spoels heeft minder magnetische fluxdichtheid. Dus het ID-midden van de verwarmingsspoel is nooit het inductieverhittingscentrum.
3. Om de efficiëntie van de inductieverhitting te verhogen, moet u de afstand tussen de pannenkoekspoel en de last verkleinen.
4. Als u het deel in het midden van de inductieverhittingsspoel positioneert, is het ideaal om het te koppelen aan de magnetische draad of het veld. Als het echter uit het midden is, krijgt het lastgebied dichter bij de windingen minder warmteverlies.
5. Om de voedingscapaciteit van de spoel te bepalen, neem convectie, straling en warmteverlies door geleiding in overweging.
6. Hoeger de kritieke frequentie van de wisselstroom, lager de verwarmpenetratiediepte.
7. Materialen met hogere resonante frequentie worden sneller verhit.

(resonantietank circuit)

Spoelefficiëntie

Hieronder is de spoelefficiëntieformule:

Spoelefficiëntie = energie-efficiëntie van de bifilaire spoel overgedragen aan de last / energie overgedragen aan de spoel

Inductieverhitingscircuit – Spoelwijziging volgens de toepassing

Hoewel het inductieverhitingsobject uniforme verwarmen vereist, heeft het in veel toepassingen geen constant profiel. U kunt het echter wijzigen met twee methoden. Ten eerste, ontkoppelen van de kurven waar de helicale spoel een groter dwarsdoorsnede heeft. De andere manier is door de winding-onderlinge afstand te vergroten op de plaatsen waar de dwarsdoorsnede groter is.

Een vergelijkbare situatie ontstaat wanneer u platte oppervlakken verhit met een grote pannenkoekspoel. De andere gebieden ontvangen minder warmte dan het middengebied. Om dit te voorkomen, vergroot u de ruimte tussen het platte object en het spoeloppervlak door een conisch patroon aan de pannenkoekspoel te koppelen.

Inductieverhitingscircuit – Typen Verwarmingsspoels

Kanaalspoels

Industrieën gebruiken de kanaalspoel wanneer de verwarmingstijd noch kort noch lang is, maar relatief lage vermogensniveaus vereist. Verschillende verwarmingsspoels passeren er met een constante snelheid door om maximale druk te bereiken bij het verlaten van het apparaat. Om een in- en uitgang van de spoels te bieden, zijn hun uiteinden vaak gebogen. Waar een ijzer profielverwarmen vereist, gebruiken industriën een plaat flux-concentrator naast de multi-turn kanaalspoels.

Dubbel vervormde spoel

Fabrikanten gebruiken de dubbel vervormde spoel om uniforme temperatuur, verwarmen van aspunten en hard solderen van materialen te bereiken. De slot heeft gekantelde zijden die helpen om uniforme verwarmen te bereiken. Om een magneeteffect te hebben, moet u aandacht besteden aan het pad van beide pannenkoekspoels waarin de primaire wikkelingen vormen.

(verwarmingsspoel)

Split-return spoel

Het functioneert in toepassingen als lassen van kunststof, metaal en smalle banden wanneer gedopeerd met ferromagnetische keramieken. Door de split-return spoel te gebruiken, zult u een hoge stroom in het letselgebied induceren, wat in twee zal verdelen. Op die manier is het inductieve verwarmenproces op het letselpad hoger dan andere delen van het object.

Inductieverhitingscircuit – Leidsontwerp voor Inductiespoels

Hoewel leads kort zijn, zijn ze een essentieel element van de tankcircuit en inductieverhittingsspoel omdat ze een eindige inductie bezitten. Het onderstaande diagram toont het circuitdiagram van het warmtestation van een resonantiecircuit. C is de resonantiecondensator in het warmtestation. Verder is L de lead, wat de totale inductie van de spoelleads is. V is de totale invoerspanning van de inductievoeding naar het inductieverhitingscircuitwerk.

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

Flux-concentrator

De flux-concentrator is een materiaal met lage elektrische geleidbaarheid en hoge permeabiliteit dat in de inductieverhittingsspoel werkt om de magnetische flux of het veld op de verwarmingslast te versterken. Het effect van de flux-concentrator op het inductieverhitingscircuit is om de warme-efficiëntie op een laag vermogensniveau te verbeteren.

Inductieverhitingscircuit – Lead-inductie aftrek

Industrieën gebruiken hoge-inductiespoels bij lage frequentie omdat de L-lead kleiner is dan de L-spoel.

(zwartestroom in een magneetveld)

3. Voorbeeld van Inductieverhitingscircuit Weergave

Hieronder is het circuitdiagram en de opstelling van het inductieverhitingscircuit.

Conclusie

In vergelijking met verschillende elektronische apparaten bieden inductieverhittingsapparaten meer efficiëntie, betere controle en snelheid. Het bereikte efficiëntieniveau hangt echter af van hoe goed u ze bouwt en implementeert.

Het inductieverhitingscircuit biedt u een snelle, nette en niet-vervuilende methode van het verwarmenproces. Met de bovenstaande diagrammen zou u de werking en ontwerpen van de tankcircuit en inductiespoel gemakkelijk te bouwen en testen moeten vinden. U kunt ons altijd op elk moment contacteren.