DIY leistungsstarke Induktionsheizung
Induktionsheizgeräte sind definitiv eine der effizientesten Methoden zum Erhitzen von Metallgegenständen, insbesondere Eisenmetallen. Das Beste an dieser Induktionsheizung ist, dass Sie keinen physischen Kontakt mit dem zu erhitzenden Objekt haben müssen.
Es sind viele Induktionsheizungs-Kits online verfügbar. Wenn Sie jedoch die Grundlagen der Induktionsheizung erlernen und eine bauen möchten, die genau wie eine High-End-Heizung aussieht und funktioniert, lesen Sie diese Anleitung weiter, da ich Ihnen zeigen werde, wie eine Induktion funktioniert Heizung funktioniert und wo Sie Ihr Material beschaffen können, um eines für sich selbst zu bauen, das wie ein professionelles aussieht.
Lass uns anfangen...
Schritt 1: Konzept hinter der Induktionserwärmung
Es gibt mehrere Methoden zum Erhitzen von Metallen, von denen eine die Induktionserwärmung ist. Wie der Name des Verfahrens schon sagt, wird die Wärme innerhalb des Materials durch elektrische Induktion erzeugt.
Die elektrische Induktion findet innerhalb des Materials statt, da sich das Magnetfeld um es herum kontinuierlich ändert, was zur Induktion von Wirbelströmen innerhalb des Materials führt, das innerhalb der Spule angeordnet ist. Dies führt zu einer sofortigen Erwärmung und der Effekt ist bei Eisenmetallen aufgrund seiner höheren Reaktion auf magnetische Kräfte am ausgeprägtesten.
Eine ausführlichere Übersicht erhalten Sie auf Wikipedia:
//en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating
Schritt 2: Leiterplatte und Komponenten
Da ich eine Batterie / Stromversorgung verwenden werde, die einen Ausgang von 12 V DC liefert, reicht dies nicht aus, um eine Induktion zu erzeugen, da das in der Induktionsspule aufgrund von Gleichstrom erzeugte Magnetfeld ein konstantes Magnetfeld ist. Die Aufgabe hier ist es also, diese Gleichspannung in Wechselstrom umzuwandeln, der somit eine Induktion erzeugt.
Deshalb habe ich eine Oszillatorschaltung entworfen, die einen Wechselstromausgang mit einer Rechteckwelle mit einer Frequenz von fast 20 kHz erzeugt. Die Schaltung verwendet vier IRF540-N-Kanal-Mosfets, um den Strom häufig in Wechselrichtung umzuschalten. Um eine größere Menge an Strömen sicher zu handhaben, habe ich in jedem Kanal ein Paar Mosfets verwendet.
Da wir mit höheren Strömen umgehen werden, ist ein Perfboard definitiv keine zuverlässige und natürlich keine gute Option. Deshalb habe ich mich für eine sehr zuverlässige Option entschieden, nämlich eine Leiterplatte. Das mag nach einer teuren Option klingen, aber mit diesem Gedanken bin ich auf JLCPCB.com gestoßen
Diese Jungs bieten hochwertige Leiterplatten zu hervorragenden Preisen an. Ich habe 10 Leiterplatten für die Induktionsheizung bestellt und als erste Bestellung bieten diese Jungs all das in nur 2 $ an, einschließlich der Versandkosten vor der Haustür.
Die Qualität ist erstklassig, wie Sie auf den Bildern sehen können. Schauen Sie sich also unbedingt die Website an.
Schritt 3: Bestellung der Leiterplatte
Die Bestellung von Leiterplatten ist recht einfach. Zuerst müssen Sie jlcpcb.com besuchen. Um ein sofortiges Angebot zu erhalten, müssen Sie lediglich Ihre Gerber-Datei für die Leiterplatten hochladen. Nach dem Hochladen können Sie die unten angegebene Option ausführen.
Ich habe dir in diesem Schritt auch die Gerber-Datei für die Leiterplatte hinzugefügt, also schau sie dir an.
Anhänge
Schritt 4: Ergänzende Teile
Ich habe begonnen, Leiterplatten mit kleinen komplementären Teilen zusammenzubauen, die Widerstände und einige Dioden enthalten.
R1, R2 sind 10k Widerstände. R3 und R4 sind 220 Ohm Widerstände.
D1 und D2 sind UF4007-Dioden (UF steht für Ultra Fast). Ersetzen Sie sie nicht durch 1N4007-Dioden, da sie sonst explodieren. D3 und D4 sind Zenerdioden 1N821.
Stellen Sie sicher, dass Sie die richtige Komponente am richtigen Ort platzieren und platzieren Sie die Dioden auch in der richtigen Richtung, wie auf der Platine gezeigt.
Schritt 5: MOSFETs
Um eine große Menge an Stromverlusten zu bewältigen, habe ich mich für N-Kanal-MOSFETs entschieden. Ich habe auf jeder Seite ein Paar IRF540N-MOSFET verwendet. Jeder von ihnen ist auf 100 Vds und bis zu 33 Ampere Dauerstromverbrauch ausgelegt. Da wir diese Induktionsheizung mit 15 V Gleichstrom versorgen werden, klingt 100 VDS möglicherweise nach einem Over-Kill, aber tatsächlich ist dies nicht der Fall, da die beim Hochgeschwindigkeitsschalten erzeugten Spitzen leicht bis zu diesen Grenzen springen können. Also besser mit noch höheren Vds ratting gehen.
Um überschüssige Wärme abzuleiten, habe ich an jedem von ihnen Aluminiumkühlkörper angebracht.
Schritt 6: Kondensatoren
Die Kondensatoren spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer gewünschten Ausgangsfrequenz, die im Falle einer Induktionserwärmung bei fast 20 kHz vorgeschlagen wird. Diese Ausgangsfrequenz ergibt sich aus der Kombination von Induktion und Kapazität. Sie können also einen LC-Frequenzrechner verwenden, um Ihre gewünschte Kombination zu berechnen.
Es ist gut, mehr Kapazität zu haben, aber denken Sie immer daran, dass die Ausgangsfrequenz irgendwo in der Nähe von 20 kHz liegen muss.
Deshalb habe ich mich für unpolare WIMA MKS 400VAC 0.33uf entschieden. Tatsächlich konnte ich für diese Kondensatoren keine höhere Spannungsrate finden, so dass letztere anschwollen und ich sie durch einige andere unpolare Kondensatoren ersetzen musste, die mit 800 VAC betrieben wurden.
Es gibt zwei von ihnen, die parallel geschaltet sind.
Schritt 7: Induktivitäten
Da es schwierig ist, Hochstrominduktoren zu finden, habe ich mich entschlossen, sie selbst zu bauen. Ich habe einen alten Ferritkern aus altem Computerschrott mit den folgenden Abmessungen:
Außendurchmesser: 30 mm
Innendurchmesser: 18 mm
Breite: 13mm
Es ist nicht notwendig, einen Ferritkern mit exakter Größe zu erhalten, aber das Ziel hier ist es, ein Paar Induktoren zu erhalten, die eine Induktivität von fast 100 Micro Henry liefern können. Dafür habe ich 1, 2 mm isolierten Kupferdraht verwendet, um die Spulen so zu wickeln, dass jede von ihnen 30 Windungen hat. Diese Konfiguration wird durchgeführt, um die erforderliche Induktivität zu erzeugen. Stellen Sie sicher, dass die Wicklungen so dicht wie möglich sind, da nicht empfohlen wird, mehr Abstand zwischen dem Kern und dem Draht zu haben.
Nach dem Aufwickeln der Induktoren habe ich die isolierten Beschichtungen von beiden Enden des Drahtes entfernt, damit sie zum Auflöten auf die Leiterplatte bereit sind.
Schritt 8: Lüfter
Um die Wärme von den MOSFETs abzuleiten, habe ich einen 12-V-PC-Lüfter mit etwas Heißkleber direkt über den Aluminiumkühlkörpern montiert. Der Lüfter wird dann an die Eingangsanschlüsse angeschlossen, sodass sich die Lüfter bei jeder Stromversorgung der Induktionsheizung automatisch einschalten, um die MOSFETs abzukühlen.
Da ich diese Induktionsheizung mit einer 15-V-Gleichstromversorgung versorgen werde, habe ich einen 10-OHM-2-Watt-Widerstand hinzugefügt, um die Spannung auf den sicheren Grenzwert abzusenken.
Schritt 9: Anschlüsse für die Ausgangsspule
Um die Ausgangsspule mit dem Induktionsheizkreis zu verbinden, habe ich mit einem Winkelschleifer ein Paar Schraffuren auf die Leiterplatte gemacht. In letzter Zeit habe ich einen XT60-Anschluss defekt, um seine Pins für die Ausgangsanschlüsse zu verwenden. Jeder dieser Stifte passt in die Ausgangskupferspule.
Schritt 10: Induktionsspule
Die Induktionsspule besteht aus einem Kupferrohr mit einem Durchmesser von 5 mm, das üblicherweise in Klimaanlagen und Kühlschränken verwendet wird. Um die Ausgangsspule perfekt aufzuwickeln, habe ich eine Kartonrolle mit einem Durchmesser von fast einem Zoll verwendet. Ich habe der Spule 8 Windungen gegeben, wodurch eine Spulenbreite erzeugt wurde, die genau auf die Ausgangskugelanschlüsse passt.
Wickeln Sie die Spule geduldig auf, da Sie sonst das Rohr verbiegen und eine Delle verursachen können. Stellen Sie außerdem nach dem Aufwickeln der Spule sicher, dass zwischen den Wänden in zwei aufeinanderfolgenden Windungen kein Kontakt besteht.
Für diese Spule benötigen Sie 3 Fuß Kupferrohr.
Schritt 11: Stromversorgung
Um diese Induktionsheizung mit Strom zu versorgen, verwende ich ein Server-Netzteil, das für 15 V ausgelegt ist und bis zu 130 Ampere Strom liefern kann. Sie können jedoch jede 12-V-Quelle verwenden, z. B. eine Autobatterie oder ein PC-Netzteil.
Stellen Sie sicher, dass der Eingang mit der richtigen Polarität verbunden ist.
Schritt 12: Endergebnisse
Da ich diese Induktionsheizung mit 15 V betrieben habe, muss fast 0, 5 Ampere Strom gezogen werden, ohne dass sich etwas in der Spule befindet. Für den Testlauf habe ich eine Holzschraube eingesetzt und plötzlich riecht es nach Erwärmung. Die Stromaufnahme nimmt ebenfalls zu und wenn die Schraube vollständig in die Spule eingesetzt ist, scheint sie fast 3 Ampere Strom zu ziehen. Innerhalb einer Minute wird es glühend heiß.
Später habe ich einen Schraubendreher in die Spule eingesetzt und die Induktionsheizung hat sie mit fast 5 Ampere Stromaufnahme bei 15 V auf glühend heiß erhitzt, was einer Induktionsheizung von 75 Watt entspricht.
Insgesamt scheint die Induktionserwärmung eine gute Möglichkeit zu sein, einen Eisenmetallstab effizient zu erwärmen, und sie ist im Vergleich zu anderen Verfahren weniger gefährlich.
Es gibt viele nützliche Dinge, die mit dieser Heizmethode getan werden können.
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Grüße.
DIY König
