Bagaimana Merancang Sirkuit Pemanas Induksi

Artikel ini menjelaskan tutorial langkah demi langkah tentang merancang sirkuit pemanas induksi dasar buatan Anda sendiri, yang juga dapat digunakan sebagai kompor induksi.

Konsep Dasar Pemanas Induksi

Anda mungkin telah menemukan banyak sirkuit pemanas induksi DIY secara online tetapi tampaknya tidak ada yang membahas rahasia penting di balik penerapan desain pemanas induksi yang sempurna dan sukses. Sebelum mengetahui rahasia ini, penting untuk mengetahui konsep kerja dasar pemanas induksi.

Pemanas induksi sebenarnya adalah bentuk transformator listrik yang sangat 'tidak efisien', dan ketidakefisienan ini menjadi fitur keuntungan utamanya.

Kita tahu bahwa dalam transformator listrik, inti harus kompatibel dengan frekuensi yang diinduksi, dan ketika ada ketidaksesuaian antara frekuensi dan bahan inti dalam transformator, hal itu menghasilkan panas.

Pada dasarnya transformator berinti besi akan membutuhkan rentang frekuensi yang lebih rendah sekitar 50 hingga 100Hz, dan seiring dengan peningkatan frekuensi ini, inti dapat menunjukkan kecenderungan semakin panas secara proporsional. Artinya, jika frekuensi dinaikkan ke tingkat yang jauh lebih tinggi bisa jadi lebih dari 100kHz akan mengakibatkan pembangkitan panas yang ekstrim di dalam inti.

Ya, inilah yang terjadi dengan sistem pemanas induksi di mana kompor tanam berfungsi seperti inti dan karena itu terbuat dari bahan besi. Dan kumparan induksi dikenakan frekuensi tinggi, bersama-sama ini menghasilkan pembangkitan jumlah panas yang kuat secara proporsional pada bejana. Karena frekuensi dioptimalkan pada level yang sangat tinggi memastikan kemungkinan panas maksimum pada logam.

Sekarang mari kita lanjutkan dan pelajari aspek-aspek penting yang mungkin diperlukan untuk merancang rangkaian pemanas Induksi yang berhasil dan benar secara teknis. Rincian berikut akan menjelaskan ini:

Apa yang Anda Butuhkan

Dua hal mendasar yang diperlukan untuk membuat peralatan masak induksi adalah:

1) Sebuah kumparan bifilar.

2) Sirkuit generator frekuensi yang dapat disesuaikan

Beberapa rangkaian pemanas induksi sudah saya bahas di website ini, Anda bisa membacanya di bawah ini:

Rangkaian Pemanas Induksi Surya

Rangkaian Pemanas Induksi Menggunakan IGBT

Sirkuit Pemanas Induksi Sederhana - Sirkuit Hot Plate Cooker

Rangkaian Pemanas Induksi Kecil untuk Proyek Sekolah

Semua tautan di atas memiliki dua kesamaan di atas, yaitu memiliki koil kerja dan tahap osilator driver.

Mendesain Coil Kerja

Untuk mendesain peralatan masak induksi, kumparan kerja diharapkan bersifat datar, oleh karena itu harus berjenis ganda dengan konfigurasinya, seperti gambar di bawah ini:

Desain tipe kumparan ganda yang ditunjukkan di atas dapat diterapkan secara efektif untuk membuat peralatan masak induksi buatan Anda.

Untuk respon optimal dan pembentukan panas rendah di dalam kumparan, pastikan kabel kumparan bifilar dibuat menggunakan banyak untaian tipis tembaga alih-alih satu kawat padat.

Dengan demikian, ini menjadi koil kerja peralatan masak, sekarang ujung koil ini hanya perlu diintegrasikan dengan kapasitor yang cocok dan jaringan driver frekuensi yang kompatibel, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Merancang Sirkuit Penggerak Resonan Seri H-Bridge

Sejauh ini informasi yang seharusnya dapat mencerahkan Anda mengenai cara mengkonfigurasi peralatan masak induksi sederhana atau desain kompor tanam induksi, namun bagian terpenting dari desain tersebut adalah cara mengononasi jaringan kapasitor koil (rangkaian tangki) ke kisaran yang paling optimal sehingga sirkuit bekerja pada tingkat yang paling efisien.

Mengaktifkan rangkaian tangki kumparan / kapasitor (rangkaian LC) untuk beroperasi pada tingkat resonansinya memerlukan induktansi kumparan dan kapasitansi kapasitor untuk dicocokkan dengan sempurna.

Hal ini hanya dapat terjadi jika reaktansi kedua pasangan identik, yaitu reaktansi koil (induktor) serta kapasitor kurang lebih sama.

Setelah ini diperbaiki, Anda dapat mengharapkan rangkaian tangki beroperasi pada frekuensi alami dan jaringan LC mencapai titik resonansi. Ini disebut sirkuit LC yang disetel dengan sempurna.

Ini menyimpulkan prosedur perancangan sirkuit pemanas induksi dasar

Anda mungkin bertanya-tanya tentang apa itu resonansi dari rangkaian LC. ?? Dan bagaimana ini dapat dihitung dengan cepat untuk menyelesaikan desain pemanas induksi tertentu? Kami akan membahas ini secara komprehensif di bagian berikut.

Paragraf di atas menjelaskan rahasia mendasar di balik pengembangan kompor induksi berbiaya rendah namun efektif di rumah, dalam uraian berikut kita akan melihat bagaimana hal ini dapat diterapkan dengan secara khusus menghitung parameter krusialnya seperti resonansi sirkuit LC yang disetel dan dimensi yang benar dari kawat kumparan untuk memastikan kapasitas penanganan arus yang optimal.

Apa itu Resonansi dalam Sirkuit LC Pemanas Induksi

Ketika kapasitor dalam sirkuit LC yang disetel diisi daya sesaat, kapasitor mencoba untuk melepaskan dan membuang muatan yang terakumulasi ke koil, koil menerima muatan dan menyimpan muatan dalam bentuk medan magnet. Tetapi segera setelah kapasitor habis dalam prosesnya, kumparan mengembangkan jumlah muatan yang hampir setara dalam bentuk medan magnet dan sekarang mencoba untuk memaksanya kembali ke dalam kapasitor, meskipun dengan polaritas yang berlawanan.

Gambar milik:

Wikipedia

Kapasitor lagi-lagi dipaksa untuk mengisi tetapi kali ini dalam arah yang berlawanan, dan segera setelah terisi penuh, ia sekali lagi mencoba untuk mengosongkan dirinya sendiri melintasi koil, dan ini menghasilkan pembagian muatan bolak-balik dalam bentuk arus berosilasi melintasi jaringan LC.

Frekuensi arus osilasi ini menjadi frekuensi resonansi dari rangkaian LC yang disetel.

Namun karena kerugian yang melekat pada osilasi di atas akhirnya mati dalam perjalanan waktu, dan frekuensi, muatan semua akan berakhir setelah beberapa saat.

Tetapi jika frekuensi dibiarkan bertahan melalui input frekuensi eksternal, disetel pada tingkat resonansi yang sama, maka itu dapat memastikan efek resonansi permanen diinduksi di seluruh rangkaian LC.

Pada frekuensi resonansi kita dapat mengharapkan amplitudo tegangan yang berosilasi di sirkuit LC berada pada level maksimum, menghasilkan induksi yang paling efisien.

Oleh karena itu kami dapat mengimplikasikan bahwa, untuk menerapkan resonansi yang sempurna dalam jaringan LC untuk desain pemanas induksi, kami perlu memastikan parameter penting berikut:

1) Sirkuit LC yang disetel

2) Dan frekuensi yang cocok untuk mempertahankan resonansi sirkuit LC.

Ini dapat dihitung menggunakan rumus sederhana berikut:

F = 1 ÷ 2π x √LC

dengan L di Henry dan C di Farad

Jika Anda tidak ingin repot menghitung resonansi tangki LC koil melalui rumus, opsi yang lebih sederhana adalah menggunakan perangkat lunak berikut:

Kalkulator Frekuensi Resonan LC

Atau Anda juga dapat membangun ini Pengukur celup kisi untuk mengidentifikasi dan mengatur frekuensi resonansi.

Setelah frekuensi resonansi diidentifikasi, saatnya untuk mengatur IC jembatan penuh dengan frekuensi resonansi ini dengan memilih komponen waktu Rt, dan Ct yang sesuai. Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa trial and error melalui pengukuran praktis, atau melalui rumus berikut:

Rumus berikut dapat digunakan untuk menghitung nilai Rt / Ct:

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct dengan Rt dalam Ohm dan Ct dalam Farad.

Menggunakan Resonansi Seri

Konsep pemanas induksi yang dibahas pada postingan kali ini menggunakan rangkaian resonansi seri.

Ketika rangkaian LC resonansi seri digunakan, kami memiliki induktor (L) dan kapasitor (C) yang dihubungkan secara seri, seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut.

Tegangan total V. diterapkan melintasi seri LC akan menjadi jumlah tegangan yang melintasi induktor L dan tegangan melintasi kapasitor C. Arus yang mengalir melalui sistem akan sama dengan arus yang mengalir melalui komponen L dan C.

V = VL + VC

I = IL = IC

Frekuensi tegangan yang diberikan mempengaruhi reaktansi induktor dan kapasitor. Ketika frekuensi ditingkatkan dari nilai minimum ke nilai yang lebih tinggi, reaktansi induktif XL dari induktor akan meningkat secara proporsional, tetapi XC yang merupakan reaktansi kapasitif akan berkurang.

Namun, saat frekuensi ditingkatkan, akan ada contoh atau ambang tertentu ketika besar reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif akan sama. Contoh ini akan menjadi titik resonansi dari rangkaian LC, dan frekuensi dapat diatur sebagai frekuensi resonansi.

Oleh karena itu, dalam rangkaian resonansi seri, resonansi akan terjadi ketika

XL = XC

atau, ωL = 1 / ωC

dimana ω = frekuensi sudut.

Mengevaluasi nilai ω memberi kita:

ω = ωo = 1 / √ LC, yang didefinisikan sebagai frekuensi sudut resonansi.

Mengganti ini dalam persamaan sebelumnya dan juga mengubah frekuensi sudut (dalam radian per detik) menjadi frekuensi (Hz), akhirnya kita mendapatkan:

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

Menghitung Ukuran Kawat untuk Kumparan Kerja Pemanas Induksi

Setelah Anda menghitung nilai L dan C yang dioptimalkan untuk rangkaian tangki pemanas induksi dan mengevaluasi frekuensi yang sesuai untuk rangkaian driver, saatnya untuk menghitung dan memperbaiki kapasitas penanganan arus dari koil kerja dan kapasitor.

Karena arus yang terlibat dalam desain pemanas induksi bisa sangat besar, parameter ini tidak dapat diabaikan dan harus ditetapkan dengan benar ke sirkuit LC.

Menggunakan rumus untuk menghitung ukuran kawat untuk ukuran kawat Induksi mungkin sedikit sulit terutama untuk pendatang baru, dan itulah mengapa perangkat lunak khusus untuk yang sama telah diaktifkan di situs ini, yang dapat digunakan oleh penghobi yang tertarik untuk menggunakannya. dimensi kawat ukuran yang tepat untuk sirkuit kompor induksi Anda.