Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nagrzewnica indukcyjna 1 kW

michal2666 04 Mar 2008 17:20 277898 427
  • Nagrzewnica indukcyjna 1 kW
    Przedstawiam mój najnowszy projekt, któremu poświęciłem naprawdę sporo czasu: Nagrzewnica indukcyjna. Zawsze ten temat mnie fascynował ale nigdy jakoś nie mogłem się zebrać. Bardzo proszę Was o wszelkie opinie na jej temat i jeśli tylko znajdziecie jakiś błąd napiszcie.
    Cały opis, całkiem spory i bogaty w zdjęcia umieściłem w moim Portalu Naukowym: www.portalnaukowy.edu.pl w dziale magnetyzm. Zapraszam też do przeczytania nie do końca przetłumaczonego jeszcze tekstu o nagrzewaniu również w dziale magnetyzm.
    Nagrzewnica indukcyjna 1 kW

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    michal2666
    Poziom 20  
    Offline 
    Specjalizuje się w: informatyka, chemia
    michal2666 napisał 483 postów o ocenie 1074, pomógł 7 razy. Mieszka w mieście Pionki. Jest z nami od 2005 roku.
  • IGE-XAO
  • #2
    c4r0
    Poziom 36  
    Co do kondensatorów to ceramicznych się raczej nie stosuje, coś mi się obiło o uszy że dedykowane do pieców indukcyjnych są mikowe. Mi się wydaje że te WIMA byłyby dobre (do DRSSTC je chwalą, a tam też są duże prądy). Aha, no i jeszcze wzbudnik zamontowany w drewnie ... :? Masz gaśnicę blisko? :P Pod nagrzewany przedmiot polecam kafelkę, taką ze ściany z łazienki ;)
  • #3
    Doktor5
    Poziom 19  
    witam!

    Mam takie dość niezwykłe zastosowanie tego urządzenia nie wiem czy się nada nigdy takiej nagrzewnicy nie robiłem. Czy mógłbym wykorzystać to jako grzałkę do pieca w wytwornicy dymu pracuję właśnie nad taką dość sporą wytwornicą i mam problem, jaką grzałkę zastosować

    pozdrawiam!
  • #4
    michal2666
    Poziom 20  
    No z tym drewnem to przeginka delikatna :D ale to narazie prototyp. W modelu docelowym planuję tekstolit. Ja widziałem w dużych nagrzewnicach włąśnie ceramiczne kondensatory, ale jak nie znajdę pewnie zostaną mi tylko vima. Będę eksperymentował.
  • #5
    ciapciok
    Poziom 20  
    Cytat:
    Zastanawiam się gdzie nożna wykorzystać takie urządzenie?


    Na przykład w kowalstwie artystycznym.

    Pozdrawiam
  • #6
    SP5ANJ
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Wykonanie jest całkiem jak "naukowe". Bardzo sympatyczne.

    Pytanie :
    Na jakiej częstotliwosci jest wzbudnica/wzmacniacz tego "pieca".

    Może wykorzystałeś czestotliwości ISM ???
    Jeżeli tak to Gratulację składam na Twój projekt.

    Pozdrawiam.
  • #7
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
  • IGE-XAO
  • #8
    wdogli
    Poziom 18  
    Witam Wszystkich.
    Wspaniała sprawa ta nagrzewnica. Myślę że nie jedna firma z branży metalowej była by zainteresowana takim urządzeniem.
    Mam takie pytanie jak szybko to urządzenie nagrzało by kawałek pręta o średnicy fi 20 mm do temperatury w której stał by sie on kowalny?? to jest wydaje mi sie około 800-900 C.
  • #9
    michal2666
    Poziom 20  
    Ta śruba M10 rozgrzała się do czerwoności, myślę że było to blisko 800 °C może więcej, w jakieś 10 sekund.
    Co do lamp elektronowych to takie nagrzewnice są podstawą w usuwaniu resztek gazu poprzez bezkontaktowe ogrzewanie gettera reagującego z gazami. W ten sposób otrzymuje się naprawdę wysokie wartości próżni.
  • #10
    AlekZ
    Specjalista - lampy próżniowe
    Otóż to. Rozglądam się właśnie za jakimś piecem, bowiem posiadany przeze mnie jest za słaby:((
  • #11
    lukasb9
    Poziom 28  
    Jak już c4r0 napisał ta deska tam to średnio dobry pomysł :) w.cz pewnie nieźle sobie w niej biega. Kondensatory (jak c4r0 napisał) najlepsze do takich rzeczy są mikowe, foliowe maja dużą indukcyjność własną. Co do rozgrzewania śruby do białości ja bym taki pewny nie był, punkt curie żelaza to 770stopni i ciężko będzie Ci wyjść poza to. Konstrukcja przypomina piecyk richi-ego http://www.richieburnett.co.uk/indheat.html

    pozdrawiam i gratuluje
  • #12
    Karol966
    Poziom 30  
    Wow, super projekt, opis bardzo edukacyjny, bardzo chętnie odwiedzam portal naukowy:). Zastanawiam się czy nie można zrobić podobnej nagrzewnicy indukcyjnej w znacznie prostszy sposób??? Np. cewka + kondensator, a jako wzbudnica klucze z prostym generatorem regulowanym, domyślam się, że o ile to by zadziałało to byłoby znacznie mniej efektowne od przedstawionej nagrzewnicy.
  • #13
    mnich13
    Poziom 15  
    witam
    -Dlaczego schemat części wykonawczej różni sie tak bardo od płytki a tym bardziej od wykonanego układu (chodzi tu głównie np o ilosć tranzystorów na radiatorach na płytce).
    -dlaczego nie nadają sie rdzenie z atxów
    -Kondensator 1uF na wyjsciu przezywa te prądy??
    -czy można liczyć na Twoją pomoc przy budowie własnej kopij takowej nagrzewnicy?
    Pozdrawiam
  • #14
    c4r0
    Poziom 36  
    ~michal2666
    Pytanie z innej beczki :) Po co dzielisz u siebie artykuły na strony? Nie wiem jak inni ale mi to znacznie utrudnia przeglądanie.

    Myślałeś nad zastosowaniem sprzężenia zwrotnego, żeby piec sam się dostrajał? Można by zastosować przekładnik prądowy założony na "nogę" wzbudnika i pętlę pll ze strony scopeboy'a - http://www.scopeboy.com/tesla/dwsstc/wk2.html


    Doktor5 napisał:
    Mam takie dość niezwykłe zastosowanie tego urządzenia nie wiem czy się nada nigdy takiej nagrzewnicy nie robiłem. Czy mógłbym wykorzystać to jako grzałkę do pieca w wytwornicy dymu pracuję właśnie nad taką dość sporą wytwornicą i mam problem, jaką grzałkę zastosować
    Zastosować na pewno się da ale nie ma to chyba sensu. Piec indukcyjny jest sens stosować wtedy, gdy nagrzewany element nie może być zetknięty na stałe z grzałką (np. hartowanie ciągle przesuwających się brzeszczotów do metalu) albo gdy sama grzałka ma znaczne większą pojemność cieplną niż grzany element (oszczędność energii). W wytwornicy dymu o ile się orientuję nagrzewany jest kawałek rurki przez którą płynie płyn do wytwornic, więc rurkę tą można chyba owinąć drutem oporowym. Chyba że to jest bardziej skomplikowane niż mi się wydaje :)

    Karol966 napisał:
    Zastanawiam się czy nie można zrobić podobnej nagrzewnicy indukcyjnej w znacznie prostszy sposób??? Np. cewka + kondensator, a jako wzbudnica klucze z prostym generatorem regulowanym,
    Ale przecież to jest właśnie coś takiego. Cewka z kondensatorem i mostek z prostym generatorem... Poza tym nie wzbudnica a wzbudnik, i wzbudnik to jest ta "główna" cewka a nie elektronika ;)

    mnich13 napisał:
    Dlaczego schemat części wykonawczej różni sie tak bardo od płytki a tym bardziej od wykonanego układu (chodzi tu głównie np o ilosć tranzystorów na radiatorach na płytce).
    W obudowach TO-220 z radiatorami to są też diody oraz drivery trafa sterującego :idea:
  • #15
    tplewa
    Poziom 38  
    Fajny projekcik :) tez mnie kiedys to korcilo - moze niektorzy (starsi) pamietaja ksiazke (Elektroniczne Zabawki - autora nie pamietam) he he ksiazka lezy sobie w domu na regale :) Byl tam projekcik pieca w wersji lampowej - niestety nie pamietam jakiej mocy :)
  • #16
    michal2666
    Poziom 20  
    Jak już kolega C4r0 wyjaśnił schemat wogóle nie rózni się od wzoru PCB, po prostu te 4 diody są w takich obudowach by można z nich było odprowadzać ciepło do radiatorów. Rdzenie z zasilaczy ATX po prostu się nie nadają, chodzi tu o pojemność magnetyczną i kilka innych szczegółów, po prostu zniekształcają sygnał i tyle. Czasy narastania i opadania na wyjściu były by tak duże że tranzystory ugotowały by się bez obciążenia.

    Cały układ jak na razie zasilałem maksymalnie napięciem 150 V z autotrafa (bo nie ma jeszcze chłodzenia i kondensatory nieodpowiednie) układ w rezonansie pociągnął 5 A, gdy podkręciłem do 200 popłynęło coś koło 7 A ale padły kondensatory.

    Dodano po 2 [minuty]:

    lukasb9 napisał:
    Konstrukcja przypomina piecyk richi-ego http://www.richieburnett.co.uk/indheat.html

    pozdrawiam i gratuluje

    Oczywiście wzorowałem się na tym projekcie, nie ukrywałem tego.
  • #17
    grumar1
    Poziom 12  
    Kiedyś na stronie hvguy.com była prawie identyczna nagrzewnica, teraz niestety już nie ma. Mam skopiowane schematy 3 nagrzewnic z tej strony, niestety brak jest dokładnych opisów cewek. Jakby kogoś interesowało, proszę pisać, wyśle mejlem. Gratulacje dla Michal2666 - udana konsrukcja.
  • #18
    michal2666
    Poziom 20  
    Mogę wysłać wzór płytki generatora, tej mniejszej, invertera niestety nie mam bo wykonywałem ją nie u siebie i niestety nie zrobiłem pdf-a. Trzeba sobie przerysować ze wzoru na stronie.

    Dodano po 50 [minuty]:

    Wzór generatora zamieszczę na stronie niebawem i postaram się też narysować jeszcze raz inwertera.
  • #19
    patryk-84a
    Poziom 28  
    Ja nie mam autotransformatora. Niech kolega napisze co zrobić aby bez ryzyka podłączyć to bezpośrednio pod 230V. Rozumiem tranzystory powinny wytrzymać a problemem są tylko kondensatory, tak? Muszą być ceramiczne? Wtedy można dać od razu pełną moc? prąd płynący przez rurkę jest dość duży i pytanie czy taki prąd płynie przez kabelki od tranzystorów czy prąd taki indukuje się dopiero w obwodzie rezonansowym LC? Na tej rurce jest napięcie bezpieczne czy nie zbyt? Jeśli jest tam napięcie niebezpieczne a rurka nie nagrzewa się zbyt mocno no i jeśli dołożymy chłodzenie to można by było tą rurkę zaizolować, to nie powinno niczemu przeszkadzać. Można też zastosować izolację odporną na temperaturę.
  • #20
    c4r0
    Poziom 36  
    Jaki prąd harcuje w obwodzie rezonansowym? U mnie przy kilkukrotnie mniejszej mocy płynęło ze 40A, ciekawe ile jest przy kilowacie :)

    patryk-84a napisał:
    Ja nie mam autotransformatora. Niech kolega napisze co zrobić aby bez ryzyka podłączyć to bezpośrednio pod 230V.
    Uruchomienie tego typu układów bez możliwości regulacji napięcia zasilania jest bardzo utrudnione. Gotowy układ może pracować bezpośrednio z sieci po odpowiednim dobraniu elementów ale do samego uruchomienia autotrafo jest raczej konieczne.

    patryk-84a napisał:
    Na tej rurce jest napięcie bezpieczne czy nie zbyt? Jeśli jest tam napięcie niebezpieczne a rurka nie nagrzewa się zbyt mocno no i jeśli dołożymy chłodzenie to można by było tą rurkę zaizolować, to nie powinno niczemu przeszkadzać. Można też zastosować izolację odporną na temperaturę.
    Co Ty kombinujesz? Wsadzanie łap do tej cewki i tak nie jest wskazane, bez względu na niebezpieczne napięcia. Poza tym układ jest połączony bezpośrednio z siecią więc nawet jeśli napięcie na cewce byłoby niskie to potencjał względem ziemi może być zabójczy. A co do izolacji to nagrzewany przedmiot grzeje się mocno, i samo jego promieniowanie cieplne zniszczy izolację. Chyba że zastosowałbyś np. teflon ale nie wiem po co t w ogóle robić...
  • #21
    michal2666
    Poziom 20  
    Dokładnie tak jak kolega C4r0 napisał. Co do prądów w obwodzie to jak na razie osiągnąłem wartość 80 A p-p. W przewodach zasilających rzecz jasna nie płyną takie prądy, tą drogą do układu dostarczane są impulsy wzbudzające i podtrzymujące drgania rezonansowe - są one pochłaniane przez obwód drgający. Jest na nich bardzo małe obciążenie bo radiator MOSFET-ów po kilkuminutowej pracy jest ledwo ciepły.

    Co do kondensatorów to chyba jednak zastosuję te produkcji wima. Znalazłem na youtube kilka filmików i wszędzie były stosowane - zwracam honor koledze C4r0 :D

    Jeszcze kilka słów w kwestii autotransformatora - również nie polecam odpalać takich układów bez niego. Nawet jeśli wykonujemy coś co już ktoś zrobił zawsze warto zaczynać od małego napięcia i stopniowo je zwiększać obserwując amperomierz - zawsze możemy popełnić jakiś błąd. A poniżej kondensatorki, które zamówiłem, mam nadzieje, że się sprawdzą.
    Nagrzewnica indukcyjna 1 kW

    Dodano po 3 [minuty]:

    Będę musiał ich połączyć równolegle jakieś 11 szt. Pozatym będą dużo ładniej wyglądały niż te foliowe.
  • #22
    netMaster
    Poziom 12  
    Mały minus.
    Układy TC4421 i TC4422 włączaj się naprzemiennie, ale w tej samej chwili. Może to doprowadzić, że w ułamku sekundy cały mostek H będzie przewodził i można łatwo upalić tranzystory. Nie pamiętam już, ale kiedyś robiłem sterowanie przetwornicy na jakimś scalku (no właśnie nie wiem na jakim :/ ). On sterował pełnym mostkiem H, ale miał 'dead time' pomiędzy przełączeniem tranzystorów. Zmniejszyło to bardzo temp. tranzystorów wyjściowych :).
    Poza tym świetny projekt gratuluje.
    Pozdrawiam
  • #23
    michal2666
    Poziom 20  
    Oczywiście, pojęcie martwych czasów jest bardzo ważne ale przy układach bardzo dużej mocy na modułach IGBT. Stosuje się specjalne procesory w których wprowadza się oprócz wartości martwych czasów także wiele innych parametrów jak np. przełączanie w momencie gdy wartość prądu w układzie wynosi 0 itp. Można by się o to w tym układzie pokusić, ale biorąc pod uwagę fakt, że tranzystory nawet po dłuższym czasie są ledwo ciepłe chyba nie będę sobie głowy tym zawracał. Przynajmniej na razie.

    Dodano po 5 [minuty]:

    Pozatym nie w tego typu układach. Tu nawet nie było by jak wprowadzić czasu martwego. Dziś już w żadnym falowniku czy większej przetwornicy nie stosuje się tego rodzaju sterowania tranzystorów, nie ma transformatorków separacyjnych. Stosuje się specjalizowane układy scalone, które bezpośrednio sterują bramkami tranzystorów i pomimo, że zasila się je niskimi napięciami - mają galwaniczne połączenie ze stroną mocy. Wymaga to oczywiście oddzielnych przetwornic zasilających każdy z driverów. Myśle, że kiedyś wykonam taki układ.
  • #24
    kris_gor
    Poziom 16  
    Ładne, ładne. Pracowałem przy takich i je naprawiałem przez 10 lat, tylko deczko większych od 200-800kW ;-)

    W każdym razie mnie się podoba.
  • #25
    lechoo
    Poziom 39  
    Kondensatory w układach rezonansowych mocy muszą być bardzo dobrej jakości, najlepiej polipropylenowe. Robiłem kiedyś próby z prostym układzikiem do nagrzewania indukcyjnego zasilanym z 12V, generator samowzbudny na 2 mosfetach IRFZ44 w bardzo prostym układzie ZVS, cewka 16 zwoi (2 x 8), zaś kondensator 6 x 1uF/250V równolegle. Układ wzbudzał się na częstotliwości ~40kHz, po włożeniu metalowego pręta (nagrzewał się do czerwoności w kilkanaście sekund) pobór prądu wzrastał do około 20A. Jak łatwo policzyć skuteczna (nie szczytowa) wartość prądu płynącego w obwodzie rezonansowym wynosiła około 30A, nic dziwnego że kondensatory miały duże straty i szybko się nagrzewały... Tranzystory były tylko lekko ciepłe pomimo skromnego radiatorka.
  • #26
    olinek2
    Poziom 23  
    Jak to się nie stosuje traf sterujących ?? Chyba kolega nie widział nowych zasilaczy komputerowych itd. dalej stosują trafa, bo są tanie, niezawodne, pewne i w miarę ok.
    Ogólnie projekt mnie się podoba. Sam planuję kiedyś się pobawić z piecykiem, ale w topologii pełnego mostka z izolacją na trafie.
    Dziwi mnie, dlaczego kolega nie zastosował sterowania trafem z wyjść TL, wtedy jakiś DT by był. Brak czasu martwego, chociaż minimalnego to poważna wada, bo w najmniej oczekiwanym momencie może być małe bum. W każdej przetwornicy musi być dt, bez niego(lub przy zbyt małym) zdarzają się kosztowne uszkodzenia.
  • #27
    dex
    Poziom 27  
    Mam pytanie może głupie bo wiem że to jest do elementów, żelaznych stalowych hartowanie, metaloplastyka itd. Ale czy każdy metal jest tak samo podatny na nagrzewanie w takim piecu indukcyjnym. Co tu ma znaczenie - jego oporność magnetyczna czy przenikalność ?

    Zdaje się że robią nawet kuchenki indukcyjne, jaki tam będzie garnek lepszy stalowy czy aluminiowy? czy bez znaczenia to jest?
  • #28
    c4r0
    Poziom 36  
    dex napisał:
    czy każdy metal jest tak samo podatny na nagrzewanie w takim piecu indukcyjnym. Co tu ma znaczenie - jego oporność magnetyczna czy przenikalność ?
    Do różnych metali stosuje się różne parametry pracy, np. częstotliwość. Metal musi być stratny - bardzo dobrze grzeje się stal - w metalu mniej stratnym (np. miedź, srebro) trzeba wytworzyć silniejsze prądy wirowe aby wydzielała się taka sama moc w postaci ciepła. Z kolei jak materiał jest za bardzo stratny (za mała przewodność) to prądy wirowe nie powstaną. Znaczenie ma przewodność elektryczna materiału.

    lechoo napisał:
    Robiłem kiedyś próby z prostym układzikiem do nagrzewania indukcyjnego zasilanym z 12V, generator samowzbudny na 2 mosfetach IRFZ44 w bardzo prostym układzie ZVS, cewka 16 zwoi (2 x 8), zaś kondensator 6 x 1uF/250V równolegle. Układ wzbudzał się na częstotliwości ~40kHz, po włożeniu metalowego pręta (nagrzewał się do czerwoności w kilkanaście sekund) pobór prądu wzrastał do około 20A. Jak łatwo policzyć skuteczna (nie szczytowa) wartość prądu płynącego w obwodzie rezonansowym wynosiła około 30A, nic dziwnego że kondensatory miały duże straty i szybko się nagrzewały...
    Ja robiłem kiedyś taki układ na pełnym mostku H, zasilanie około 150V, częstotliwość około 200kHz, rozgrzewał śruby do białości. Zastosowałem pięć starych, dobrych, polskich, czerwonych kondensatorów (takie prostokątne - można zobaczyć na zdjęciach na tej stronie: LINK) i nie grzały się prawie wcale :)
  • #29
    patryk-84a
    Poziom 28  
    Mnie by coś takiego przydało się do hartowania przedmiotów stalowych. Może nawet w firmie bym zademonstrował to by chcieli odkupić :). Tyle tylko że to dość niebezpieczne. Mają u nas piec do hartowania duży elektryczny na spiralach. Ale po co odpalać taki piec chcąc zahartować coś malutkiego.
  • #30
    remiorn
    Poziom 18  
    c4r0 napisał:
    dex napisał:
    czy każdy metal jest tak samo podatny na nagrzewanie w takim piecu indukcyjnym. Co tu ma znaczenie - jego oporność magnetyczna czy przenikalność ?
    Do różnych metali stosuje się różne parametry pracy, np. częstotliwość. Metal musi być stratny - bardzo dobrze grzeje się stal - w metalu mniej stratnym (np. miedź, srebro) trzeba wytworzyć silniejsze prądy wirowe aby wydzielała się taka sama moc w postaci ciepła. Z kolei jak materiał jest za bardzo stratny (za mała przewodność) to prądy wirowe nie powstaną. Znaczenie ma przewodność elektryczna materiału.


    Głównym powodem grzania są straty związane z przemagnesowywaniem materiału ferromagnetycznego.
    Grzanie spowodowane prądami wirowymi jest stosunkowo niewielkie.
    Gdyby było inaczej, to miedź nagrzewałaby sie dużo bardziej niż stal.