Sirkuit Pemanas Induksi Menggunakan IGBT (Teruji)

Dalam posting ini kami membahas secara komprehensif bagaimana membangun rangkaian pemanas induksi 1000 watt berdaya tinggi menggunakan IGBT yang dianggap sebagai perangkat switching paling serbaguna dan kuat, bahkan lebih unggul dari MOSFET.

Prinsip Kerja Pemanas Induksi

Prinsip kerja pemanasan induksi sangat sederhana untuk dipahami.

Medan magnet dengan frekuensi tinggi dihasilkan oleh kumparan yang ada di pemanas induksi dan dengan demikian arus eddy diinduksi ke atas benda logam (magnet) yang ada di tengah kumparan dan memanaskannya.

Untuk mengimbangi sifat induktif kumparan, kapasitas resonansi ditempatkan sejajar dengan kumparan.

Frekuensi resonansi adalah frekuensi di mana rangkaian resonansi (juga dikenal sebagai kapasitor kumparan) perlu digerakkan.

Arus yang mengalir melalui kumparan selalu jauh lebih besar daripada arus eksitasi. Sirkuit IR2153 digunakan untuk mengaktifkan kerja sirkuit sebagai 'jembatan setengah ganda' bersama dengan empat IGBT STGW30NC60W yang dikontrol.

Jumlah daya yang sama diberikan oleh jembatan setengah ganda untuk jembatan penuh, tetapi pengemudi gerbang dalam kasus yang pertama lebih sederhana.

IGBT STGW30NC60W

Menggunakan Dioda Anti-Paralel

Dioda ganda berukuran besar STTH200L06TV1 (2x 120A) digunakan dalam bentuk dioda anti-paralel. Bahkan jika dioda yang lebih kecil dengan ukuran 30A sudah cukup untuk ini.

Jika Anda menggunakan dioda bawaan IGBT seperti STGW30NC60WD, Anda tidak perlu menggunakan dioda yang lebih kecil atau dioda ganda yang besar. Potensiometer digunakan untuk menyetel frekuensi operasi menjadi resonansi.

Salah satu indikator resonansi terbaik adalah kecerahan LED tertinggi. Anda pasti bisa membangun driver yang lebih canggih tergantung kebutuhan Anda.

Anda juga dapat menggunakan penyetelan otomatis yang merupakan salah satu hal terbaik untuk dilakukan, yang merupakan kursus yang diterapkan pada pemanas profesional, tetapi ada satu kelemahan bahwa kesederhanaan rangkaian akan hilang dalam proses ini.

Anda dapat mengontrol frekuensi yang berada dalam kisaran sekitar 110 hingga 210 kHz. Adaptor dengan ukuran kecil yang dapat berupa tipe transformator atau smps digunakan untuk menyediakan tegangan tambahan 14-15V yang diperlukan dalam rangkaian kontrol.

Transformator Isolasi

Trafo isolasi dan Choke L1 yang cocok adalah peralatan listrik yang digunakan untuk menghubungkan output ke rangkaian kerja.

Kedua induktor ini hadir dalam desain inti udara.

Di satu sisi di mana choke terdiri dari 4 putaran pada diameter 23 cm, trafo isolasi di sisi lain terdiri dari 12 putaran pada diameter 14 cm dan putaran ini terdiri dari kabel kabel ganda (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah) .

Bahkan ketika daya keluaran mencapai skala 1600W, Anda akan menemukan bahwa masih banyak ruang untuk perbaikan.

Kumparan kerja dari pemanas induksi IGBT yang diusulkan terdiri dari kawat yang berdiameter 3,3 mm.

Menggunakan Tembaga untuk Coil

Kawat tembaga dianggap lebih cocok untuk membuat kumparan kerja karena dapat dihubungkan dengan mudah dan efektif ke pendingin air.

Kumparan terdiri dari enam putaran dengan dimensi tinggi 23 mm dan diameter 24 mm. Kumparan bisa menjadi panas jika dilakukan operasi dalam waktu lama.

Kapasitor resonansi terdiri dari dan terdiri dari 23 buah kapasitor berukuran kecil yang memiliki total kapasitas 2u3. Anda juga dapat menggunakan kapasitor 100nF dalam desain seperti polypropylene Kelas X2 dan 275V MKP.

Anda dapat menggunakannya untuk tujuan ini meskipun pada dasarnya tidak dimaksudkan atau dibuat untuk tujuan tersebut.

Frekuensi resonansi 160 kHz. Filter EMI selalu direkomendasikan untuk digunakan. Soft start dapat digunakan untuk mengganti variac.

Saya selalu sangat menyarankan Anda untuk menggunakan pembatas yang dihubungkan secara seri dengan sumber listrik seperti lampu halogen dan pemanas sekitar 1 kW saat dihidupkan untuk pertama kali.

Peringatan: sirkuit pemanas induksi yang digunakan terhubung ke listrik dan mengandung voltase tingkat tinggi dan bisa mematikan.

Untuk menghindari terjadinya kecelakaan akibat hal tersebut sebaiknya menggunakan potensiometer yang memiliki poros plastik. Medan elektromagnetik frekuensi tinggi selalu berbahaya dan dapat menimbulkan efek merusak pada media penyimpanan dan perangkat elektronik.

Tingkat gangguan elektromagnetik yang signifikan disebabkan oleh rangkaian dan hal ini juga dapat menyebabkan sengatan listrik, kebakaran, atau luka bakar.

Setiap tugas atau proses yang Anda lakukan adalah risiko Anda sendiri dan tanggung jawab akan berada pada Anda dan saya tidak akan bertanggung jawab atas segala jenis kerugian yang timbul dalam menjalankan proses ini.

Diagram Sirkuit

220V AC ke 220V DC Bridge Rectifier Circuit dengan Lampu Keamanan

The Choke L1

Desain choke L1 yang digunakan dalam rangkaian pemanas induksi IGBT jembatan penuh di atas dapat disaksikan pada gambar di bawah ini:

Anda dapat membuatnya dengan menggulung 4 putaran berdiameter 23cm, menggunakan kabel berintikan tunggal yang tebal.

Gambar berikut menunjukkan inti udara gulungan ganda desain trafo isolasi :

Anda dapat membuatnya dengan menggulung 12 putaran berdiameter 14 cm, menggunakan kabel berkabel tebal ganda.

Kumparan kerja dapat dibangun sesuai instruksi berikut

Harap dicatat bahwa jika gelung tergulung rapat maka hanya diperlukan 5 putaran. Jika enam putaran digunakan maka Anda dapat mencoba meregangkan kumparan sedikit untuk mencapai resonansi dan efisiensi yang optimal.

MEMPERBARUI

Menambahkan Batas Saat Ini

Diagram berikut menyarankan bagaimana fitur pembatas arus sederhana dapat ditambahkan ke desain pemanas induksi yang dijelaskan di atas.

Detail Pinout opto-coupler TIL111

Di sini resistor di dekat L1 (sebut saja Rx) menjadi resistor penginderaan arus, yang mengembangkan tegangan kecil ke titik yang diinginkan ketika arus mulai melebihi batas aman.

Tegangan di Rx ini digunakan untuk memicu LED di dalam opto-coupler yang terpasang. Transistor output di dalam opto merespons pemicu LED dan dengan cepat melakukan grounding Ct, pin # 3 dari IC driver utama IR2153.

IC dimatikan dengan segera melarang kenaikan arus lebih lanjut. Ketika ini terjadi, arus turun yang pada gilirannya menghilangkan tegangan di Rx, sehingga mematikan LED opto. Ini mengembalikan situasi ke situasi normal sebelumnya, dan IC mulai berosilasi lagi. Siklus ini sekarang berulang dengan cepat untuk memastikan konsumsi arus yang konstan untuk beban, dalam batas aman yang telah ditentukan sebelumnya.

Rx = 2 / Batas Arus

Umpan balik dari salah satu pembaca yang berdedikasi:

Dear Sir- Saya telah berhasil membuat pemanas induksi 1/2 jembatan dengan 4 IGBT dan saya ingin tahu bahwa lampu pemanas 1000 watt yang disarankan harus terhubung secara permanen ke rangkaian atau hanya untuk pengujian untuk pertama kalinya.

Gambar dari hasil tes terlampir di sini di bawah:

Menunggu balasan Anda di awal. Salam - Manish.

Memecahkan Pertanyaan Sirkuit

Manish sayang,
Saat mengoperasikan pemanas induksi, apakah Anda melihat cahaya pada lampu seri?
Jika ya maka kemungkinan besar tidak bisa dilepas, jika lampunya dalam keadaan tidak menyala dan benar-benar 'dingin' (rasakan dengan memegangnya) maka bisa dilepas.
Salam

Umpan balik dari Tn. Saeed Mahdavi

Swagatam yang terhormat:

Akhirnya saya dapat membuat wilayah saya berfungsi kembali setelah berkali-kali mencoba. Dan saya merekam video dengan baut merah panas.

Saya harap ini bisa bermanfaat bagi mereka yang tertarik dengan pemanas induksi. Tolong beri tahu saya cara meningkatkan panas agar baut mencapai titik leleh?

Tegangan listrik adalah 194 volt dan arus yang dikonsumsi oleh rangkaian hanya 5 ampere dan bentuk gelombang pada osiloskop cukup berbentuk gelombang sinus.

Dalam prototipe saya, saya menambahkan beberapa putaran ke RFC choke untuk mendapatkan lebih banyak tegangan pada koil kerja dan mengkonsumsi lebih sedikit amp.

IGBT bekerja secara normal tanpa banyak pemanasan selama periode pengoperasian. Tolong beritahu saya apa yang harus saya lakukan untuk mendapatkan lebih banyak dan panas. Terima kasih banyak

Saeed Mahdavi

Klip video: