Fabrica tú mismo una sencilla bobina de calentamiento por inducción de alta frecuencia.

El calentamiento por inducción electromagnética, denominado calentamiento por inducción, es un método para calentar materiales conductores como los materiales metálicos. Se utiliza principalmente para procesamiento térmico de metales, tratamiento térmico, soldadura y fusión.

Como sugiere el nombre, el calentamiento por inducción utiliza inducción electromagnética para generar corriente eléctrica en el material calentado y depende de la energía de estas corrientes parásitas para lograr el propósito de calentar. Los componentes básicos de un sistema de calentamiento por inducción incluyen una bobina de inducción, una fuente de alimentación de CA y una pieza de trabajo. Según los diferentes objetos de calentamiento, las bobinas pueden tener diferentes formas. La bobina está conectada a una fuente de alimentación, y la fuente de alimentación proporciona corriente alterna a la bobina. La corriente alterna que fluye a través de la bobina genera un campo magnético alterno que pasa a través de la pieza de trabajo, provocando el calentamiento de la pieza de trabajo por corrientes parásitas.

Principio del calentamiento por inducción

El enfriamiento de la superficie por calentamiento por inducción utiliza el principio de inducción electromagnética para generar corriente inducida de alta densidad en la superficie de la pieza de trabajo, calentándola rápidamente al estado de austenita. y luego enfriarlo rápidamente para obtener martensita. Método de enfriamiento del tejido corporal. Cuando una corriente alterna de una determinada frecuencia pasa a través de la bobina de inducción, se generará un campo magnético alterno con la misma frecuencia que la corriente dentro y fuera de ella. Coloque una pieza de metal en la bobina de inducción. Bajo la acción del campo magnético, se generarán corrientes inducidas con la misma frecuencia y direcciones opuestas en la pieza de trabajo. Debido a que la corriente inducida forma un circuito cerrado a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo, a menudo se le llama corriente de Foucault. Esta corriente parásita convierte la energía eléctrica en energía térmica, calentando rápidamente la superficie de la pieza de trabajo. Las corrientes parásitas se distribuyen principalmente en la superficie de la pieza de trabajo y casi ninguna corriente pasa a través de la pieza de trabajo. Este fenómeno se llama efecto de superficie o efecto piel. El calentamiento por inducción utiliza el efecto piel y se basa en el efecto térmico de la corriente eléctrica para calentar rápidamente la superficie de la pieza de trabajo hasta la temperatura de enfriamiento. La bobina de inducción está hecha de tubos de cobre y llena de agua de refrigeración. Cuando la superficie de la pieza de trabajo se calienta a una cierta temperatura en la bobina de inducción, se enfría inmediatamente rociando agua para que la capa superficial adquiera una estructura de martensita.

El valor instantáneo de la fuerza electromotriz inducida es:

En la fórmula: e——potencial instantáneo, v; φ——el flujo magnético total del área encerrada por la fuerza electromotriz inducida; bucle de corriente en la pieza, Wb, su valor aumenta con el aumento de la intensidad de corriente en el inductor y el aumento de la permeabilidad magnética del material de la pieza, y está relacionado con el espacio entre la pieza y el inductor.

Es la tasa de cambio del flujo magnético, y su valor absoluto es igual al potencial eléctrico inducido. Cuanto mayor sea la frecuencia actual, mayor será la tasa de cambio del flujo magnético y, en consecuencia, mayor será el potencial inducido P. El signo negativo en la fórmula indica que la dirección del potencial inducido es opuesta a la dirección del cambio.

En cada instante, la dirección de la corriente parásita inducida en la pieza es opuesta a la dirección de la corriente en el inductor. La intensidad de la corriente parásita depende del potencial inducido en la pieza y de la reactancia. del bucle de corrientes parásitas, que se puede expresar como:

Donde I-intensidad de corrientes parásitas, a; z-reactancia de autoinductancia, ω; r-resistencia del dispositivo, ω x impedancia; .

Porque el valor z es pequeño y el valor I es grande.

El calor del componente calefactor es:

Donde q-energía térmica, j-tiempo de calentamiento, s.

Para materiales ferromagnéticos (como el acero), el efecto térmico producido por el calentamiento por corrientes parásitas puede aumentar rápidamente la temperatura de la pieza. Las piezas de acero son materiales magnéticos duros con un gran magnetismo residual. En un campo magnético alterno, la dirección del polo magnético de la pieza cambia a medida que cambia la dirección del campo magnético del inductor. Bajo la acción de un campo magnético alterno, las moléculas magnéticas generarán una fuerte fricción y calor debido al rápido cambio en la dirección del campo magnético, y también desempeñarán un cierto papel de calentamiento en las piezas. Este es el efecto térmico de histéresis. Esta parte del calor es mucho menor que el efecto térmico del calentamiento por corrientes parásitas. El efecto térmico de histéresis de las piezas de acero sólo existe por debajo del punto de transición magnética A2 (768°C), y las piezas de acero por encima de A2 pierden su magnetismo. Por lo tanto, para piezas de acero, la velocidad de calentamiento por debajo de A2 es más rápida que la por encima de A2.

Aplicaciones específicas del calentamiento por inducción

Equipo de calentamiento por inducción

El equipo de calentamiento por inducción es un dispositivo que genera una corriente de inducción de una frecuencia específica y realiza calentamiento por inducción y enfriamiento de superficies. .

Enfriamiento de la superficie de calentamiento por inducción

Coloque la pieza de trabajo en un inductor envuelto con un tubo de cobre hueco. Después de aplicar corriente alterna de frecuencia media o alta, una corriente inducida de la misma frecuencia. Se forma en la superficie de la pieza de trabajo. La superficie de la pieza de trabajo se calienta rápidamente (la temperatura puede aumentar a 800 ~ 1000 grados en unos pocos segundos y el núcleo todavía está cerca de la temperatura ambiente), y luego la superficie de la pieza de trabajo. se enfría inmediatamente rociando agua (o se apaga mediante inmersión en aceite).

En comparación con el enfriamiento por calentamiento ordinario, el enfriamiento de la superficie por calentamiento por inducción tiene las siguientes ventajas:

1. La velocidad de calentamiento extremadamente rápida puede ampliar el rango de temperatura de transformación de un objeto y acortar el tiempo de transformación.

2. Después del templado, se puede obtener martensita criptocristalina fina en la superficie de la pieza de trabajo, con una dureza ligeramente mayor (2 ~ 3 hr c). Baja fragilidad y alta resistencia a la fatiga.

3. Las piezas de trabajo tratadas mediante este proceso no son fáciles de oxidar y descarburar, y algunas piezas de trabajo incluso pueden ensamblarse y usarse directamente después del tratamiento.

4. La capa endurecida es profunda, fácil de controlar y operar, y fácil de realizar mecanización y automatización.

Curso de producción de calentamiento por inducción (horno eléctrico de alta frecuencia)

Estimación de costos:

Tubo de cobre y tira de cobre: ​​210 yuanes

Dos Piezas EE85 núcleo engrosado: 60 yuanes.

3 Condensador resonante de alta frecuencia: 135 yuanes.

Bakeboard: 60 yuanes

Bomba de agua y tubería de PU: 52 yuanes

Tablero PLL: 30 yuanes

Tablero GDT: 20 yuanes

Placa de alimentación: 50 yuanes

MOSFET: 20 yuanes

Regulador de voltaje de 2KW: 280 yuanes

Radiador: 80 yuanes

* * * Medidores: 997 yuanes

Arquitectura general:

Resonancia en serie, bucle de bloqueo de fase de 2,5 KW que persigue ZVS, inversor de puente completo MOSFET;

Transformación de impedancia de dos pasos del transformador de núcleo magnético, disipación de calor refrigerada por agua, regulación de tensión y regulación de potencia con autoacoplamiento de red y protección contra sobrecorriente del bus.

Primero obtenga una vista previa del efecto, como se muestra a continuación:

Tubo sellado en oro 3DD15 para calentar

Tubo de acero inoxidable 304 para calentar

Calentar metal pequeño ball

Máquina planchadora y calefactora

Antes de iniciar la producción, es necesario aclarar algunos principios y conceptos básicos para evitar confusiones.

1. Mecanismo de calentamiento (para alfabetización, los expertos omiten)

1.1 Corrientes de Foucault, siempre que el objeto metálico esté en un campo magnético alterno, se generará una corriente de Foucault potente y alta. -La corriente parásita de densidad puede calentar rápidamente la pieza de trabajo. Este mecanismo existe en todos los conductores cuya resistividad no es infinita.

1.2 Ciclo de inducción, la pieza de trabajo equivale a una bobina de cortocircuito de 1 vuelta, que forma un transformador de núcleo de aire con la bobina de inducción. Dado que la relación de corriente es igual a la relación inversa de la relación de vueltas, la corriente en la pieza de trabajo es n (vueltas) veces la corriente en la bobina de inducción. La fuerte corriente de cortocircuito inducida hace que la pieza de trabajo se caliente rápidamente. Este mecanismo existe en cualquier conductor. Cuando la densidad del flujo magnético permanece sin cambios, cuanto mayor sea el área de la pieza de trabajo que es ortogonal al vector del campo magnético, mayor será la corriente inducida en la pieza de trabajo y mayor será la eficiencia. Se puede observar que las piezas de trabajo con un área de corte de flujo magnético grande tienen más probabilidades de obtener altas temperaturas que las piezas de trabajo con un área pequeña.

1.3 Fricción en el dominio magnético (existen innumerables áreas pequeñas magnetizadas con una linealidad de aproximadamente 10-4 m en el cuerpo ferromagnético, llamadas dominios magnéticos. Los dominios magnéticos de los materiales ferromagnéticos se magnetizan y desmagnetizan en la alternancia magnética). Campo Bajo la acción del anillo, se produce una fricción violenta y se genera alta temperatura. Este mecanismo es dominante en materiales ferromagnéticos.

Se puede observar que los efectos de calentamiento de diferentes materiales son diferentes porque los mecanismos de calentamiento son diferentes. Entre ellos, las sustancias ferromagnéticas representan los tres mecanismos y tienen el mejor efecto de calentamiento. Cuando un material ferromagnético se calienta por encima del punto de Curie, se vuelve paramagnético y el mecanismo del dominio magnético se debilita o incluso desaparece. En este punto, el calentamiento sólo puede continuar a través de los dos mecanismos restantes.

Cuando la pieza cruza el punto de Curie, el fenómeno de inducción magnética se debilita, la impedancia equivalente de la bobina se reduce considerablemente y la corriente del circuito resonante aumenta. Después de cruzar el punto de Curie, la inductancia de la bobina también disminuye. La frecuencia de resonancia natural del bucle LC cambiará. El calentador de excitación fija se desafina, lo que provoca daños en el equipo o una reducción significativa de la eficiencia.

2. ¿Por qué utilizar la resonancia? ¿Qué resonancia se debe utilizar?

2.1 Respondamos primero a la primera pregunta. Solía ​​​​pensar que siempre que inyectara una corriente lo suficientemente fuerte en la bobina de inducción, era un dispositivo de calentamiento por inducción. También realizamos un experimento sobre esto, como se muestra en la siguiente figura.

El efecto de calentamiento existe en el experimento, pero está lejos del efecto de la potencia de salida. ¿Por qué es esto? Analicémoslo. Obviamente, para una pieza fija, el efecto térmico es proporcional a la potencia de salida real del inversor. Para la bobina de inducción, es básicamente una inductancia pura, es decir, el cambio de la corriente en ambos extremos siempre va por detrás del cambio del voltaje. Es decir, cuando el voltaje alcanza el valor máximo, la corriente aún no lo ha hecho. Alcanzó el valor máximo y el factor de potencia es muy bajo. Sabemos que la potencia es igual al área de superposición de la forma de onda de voltaje y la forma de onda de corriente, pero en el inductor, las formas de onda de corriente y voltaje están escalonadas en un ángulo, el área de superposición es muy pequeña y es. inútil incluso si una enorme corriente fluye a través de él. Esto es así, si simplemente calcula P=UI, obtendrá solo potencia reactiva.

En los condensadores, por el contrario, la corriente entre ellos siempre adelanta el cambio de tensión.

Si el condensador y el inductor resuenan en serie o en paralelo, uno está delante y el otro detrás, y se cancelan exactamente cuando resuenan. Por lo tanto, el condensador también se denomina aquí condensador de compensación de potencia. En este momento, desde la perspectiva de la fuente de excitación, es equivalente a suministrar energía a una carga puramente resistiva. La forma de onda de corriente y la forma de onda de voltaje se superponen completamente y se emite la potencia activa máxima. Esta es la razón principal por la que se utilizan condensadores de compensación en serie (paralelo) para formar resonancia.

2.2 La segunda pregunta es: ¿la resonancia LC tiene resonancia en serie y resonancia en paralelo?

Para decirlo sin rodeos, en un circuito resonante paralelo, el voltaje resonante es igual al voltaje de la fuente de excitación y la corriente en el circuito del tanque es igual a q veces la corriente de excitación. La corriente del tanque del circuito resonante en serie es igual a la corriente de la fuente de excitación, y el voltaje entre L y C es igual a Q multiplicado por el voltaje de la fuente de excitación. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas.

Desde la perspectiva de la estructura del circuito:

Para la excitación de una fuente de voltaje constante (medio puente, puente completo), se debe usar un circuito resonante en serie, porque el voltaje de la fuente de alimentación permanece sin cambios. cuanto mayor es la corriente, mayor es la salida. Cuanto mayor es la potencia. Para un circuito resonante en serie, la impedancia de todo el circuito es mínima en el punto de resonancia, la corriente resonante también alcanza el máximo y se emite la potencia máxima. Durante la resonancia en serie, el valor Q del circuito sin carga es el más alto y los voltajes en L y C son altos, por lo que la corriente del tanque se desperdicia en la resistencia del circuito, generando un calor enorme.

Para la excitación de una fuente de corriente constante (como un circuito de un solo tubo), se debe utilizar resonancia paralela. El voltaje terminal de LC es muy alto durante la resonancia libre, por lo que puede obtener mucha potencia. La resonancia paralela tiene una ventaja muy importante, es decir, la corriente del bucle es mínima cuando no hay carga y la potencia de calentamiento también es muy pequeña. Vale la pena mencionar que, según los resultados experimentales, con el mismo condensador resonante y bobina calefactora, y la misma potencia motriz, la resonancia en paralelo es adecuada para calentar piezas de trabajo más grandes y la resonancia en serie es adecuada para calentar piezas de trabajo más pequeñas.

3. Proceso de producción

Después de comprender los principios anteriores, podemos comenzar a construir nuestro equipo de calentamiento por inducción. El equipo que fabricamos consta principalmente de una fuente de alimentación rectificadora regulada por voltaje, un circuito de bloqueo de fase, un generador de zona muerta, un circuito GDT, un puente MOS, un transformador de conversión de impedancia, un circuito de almacenamiento de energía LC y un sistema de disipación de calor, como se muestra en la siguiente figura.

Analicemos el diagrama esquemático del sistema de la siguiente manera:

Parte de la ranura:

Como se puede ver en la figura anterior, C1, C2, C3. , L1 y El secundario (lado izquierdo) de T1* constituye isomórficamente un circuito resonante en serie. Debido a la inductancia de fuga en el secundario del transformador y la inductancia distribuida en el cableado del circuito, la frecuencia de resonancia real es mayor que L65438 usando solo la capacidad de C1-C3. L1 en la imagen es en realidad 1uH. Agregué inductancia de fuga e inductancia distribuida, por lo que es 1,3uH. Como se muestra en la imagen, la frecuencia de resonancia del parámetro es 56,5KHz.

La señal de excitación de onda cuadrada de alta frecuencia emitida por el puente inversor ingresa desde J2-1, pasa a través del capacitor de bloqueo de CC C4 y el interruptor unipolar de doble tiro S1, ingresa al primario de T1. , y luego fluye a través del convertidor de inductancia mutua de corriente 1:100, fluyendo de regreso al puente inversor desde J2-2. Aquí C4 se utiliza simplemente como condensador de bloqueo de CC y no participa en la resonancia, por lo que es necesario elegir un condensador no inductivo y no polar con una capacitancia suficientemente grande. Aquí elegimos 5 condensadores de absorción no inductivos CDE 1,7uF 400V en paralelo para reducir la generación de calor.

S1 se utiliza para cambiar la relación de transformación de impedancia. Cuando el interruptor alcanza el contacto superior, la relación de vueltas del transformador es 35:0,75 y la relación de transformación de impedancia convertida es 2178:1; cuando el interruptor alcanza el contacto inferior, la relación de vueltas del transformador es 24:0,75; la relación de impedancia convertida La relación de transformación es 1024:1. El motivo por el que se establece esta conmutación de relación de impedancia se basa principalmente en las siguientes razones. (1) El tamaño de la pieza ferromagnética determina la resistencia equivalente de todo el circuito resonante en serie. Cuanto mayor sea el tamaño, mayor será la resistencia equivalente. (2) Existe una gran diferencia en la resistencia equivalente entre los circuitos cargados y sin carga. Si la relación de variación del tiempo sin carga es demasiado baja, el puente inversor se quemará instantáneamente.

T2 es un transformador de muestreo para la corriente de funcionamiento primaria de T1. Debido a que la relación de vueltas es 1:100 y la resistencia de carga es 100 Ω, cuando el voltaje a través de la resistencia es 1 V, la corriente primaria de T1 corresponde a 1 A. La inductancia de fuga del transformador debe ser pequeña, debe ser fácil de fabricar y se deben utilizar ranuras de ferrita. Si no hay un frasco magnético, también puedes usar un anillo magnético. Al depurar el circuito, puede utilizar un osciloscopio para detectar la forma de onda y la amplitud del voltaje en ambos extremos de la banda JBOY3 para comprender el estado de funcionamiento, la frecuencia, la corriente y otros parámetros del circuito. También se puede utilizar como muestreo. punto de protección contra sobrecorriente.

El terminal J1 emite la señal de voltaje a través del capacitor resonante. Cuando el circuito resuena, hay una diferencia de fase de 90° entre el voltaje del capacitor y el voltaje secundario de T1. Cuando esta señal se envía al PLL posterior, la frecuencia de excitación se puede ajustar automáticamente para igualar siempre la frecuencia de resonancia.

Y la fase es constante. (Más detalles más adelante)

Las bobinas de L1 y T1 son tubos de cobre y los datos se muestran en la figura anterior. El serpentín se calienta mucho durante el funcionamiento y se deben agregar medidas de refrigeración por agua para garantizar un funcionamiento seguro a largo plazo. Para garantizar buenas características de transmisión y evitar la saturación magnética, T1 utiliza dos núcleos magnéticos EE85 superpuestos. Al enrollar la bobina, primero debe usar una tabla de madera para hacer un molde con una sección transversal ligeramente más grande que la lengüeta central, enrollarlo sobre él y luego desmoldar. Como se muestra en la siguiente figura:

Parte PLL PLL:

La figura anterior es la parte PLL, que es el núcleo de todo el circuito. No entraré en detalles sobre la estructura y el principio de funcionamiento del chip CD4046 aquí. Consulte los libros o Internet usted mismo.

El circuito de conmutación estabilizado por helicóptero con chip de fuente de alimentación conmutada monolítica de cinco terminales U1 LM2576-adj como núcleo proporciona energía estable y potente para toda la placa PLL. Los parámetros de la imagen pueden proporcionar un voltaje estable de 15V2A. Debido a la fuente de alimentación VDD de 15 V, el chip solo puede utilizar dispositivos CMOS de la serie CD40xx y la serie 74 no puede funcionar con este voltaje.

La señal de oscilación VCO dentro del chip PLL CD4046 sale de cuatro pines. Por un lado, se envía al generador de zona muerta con U2 como núcleo para impulsar el circuito posterior. Por otro lado, se retroalimenta al pin 3 del puerto de entrada B del detector de fase del CD4046. El rango de frecuencia del VCO en chip está determinado por los valores de R16, R16, W1 y C13. Como se muestra en la figura, a medida que el voltaje de control del VCO cambia de 0 a 15 V, la frecuencia de oscilación cambia entre 20 KHz y 80 KHz.

La señal de voltaje enviada desde la interfaz Vcap J1 del circuito resonante se ingresa desde la interfaz J4 a la placa PLL. Después de pasar por el circuito de abrazadera compuesto por R14, D2 y D3, se envía al pin 14 de. el puerto de entrada del detector de fase CD4046. Cabe señalar aquí que la fase del voltaje Vcap debe invertirse para formar una retroalimentación negativa. Para D2 y D3, se recomienda utilizar tubos detectores o tubos de conmutación con baja capacitancia de unión, como 1N4148, 1N60.

C7 y C12 desacoplan la fuente de alimentación del CD4046 y omiten los componentes de alta frecuencia en la fuente de alimentación para que funcione de manera estable.

Ahora hablemos del flujo de trabajo. Elegimos el detector de fase 1 (puerta XOR) en CD4046. Para el detector de fase 1, cuando los estados de nivel de las dos señales de entrada Ui y Uo son diferentes (es decir, una es de nivel alto y la otra es de nivel bajo), la señal de salida u ψ es de nivel alto a la inversa, cuando Ui y Uo; Cuando el estado del nivel es el mismo (es decir, ambos son de nivel alto o ambos son de nivel bajo), la salida U ψ es de nivel bajo. Cuando la diferencia de fase δφ entre Ui y Uo cambia en el rango de 0-180, el ancho de pulso m de Uψ también cambia, es decir, el ciclo de trabajo también cambia. Se puede ver en las formas de onda de las señales de entrada y salida del comparador I (como se muestra en la Figura 4) que la frecuencia de su señal de salida es igual al doble de la señal de entrada y mantiene un cambio de fase de 90 grados con la frecuencia central entre las dos señales de entrada. También se puede ver en la figura que fout no es necesariamente una forma de onda simétrica. Para el comparador de fase I, se requiere un ciclo de trabajo del 50% (onda cuadrada) para que Ui y Uo maximicen el rango de bloqueo. Como se muestra a continuación.

Como se puede ver en la figura anterior, cuando la diferencia de fase entre el pin 14 y el pin 3 cambia, el ancho de pulso emitido por el pin 2 también cambia. La señal PWM del pin 2 pasa a través del circuito activo con. U4 como filtro de paso bajo, lo que resulta en un nivel de CC relativamente suave. El uso de este nivel de CC como voltaje de control del VCO puede formar retroalimentación negativa, bloqueando la señal de salida del VCO y la señal de entrada del pin 14 en la misma frecuencia con una diferencia de fase fija.

En cuanto al generador de tiempo muerto, este circuito consta de la puerta NAND U2 CD4001 de 42 entradas y el periférico R8, R8, C10, C11**. El tiempo de retardo de carga y descarga de RC se utiliza para realizar una operación "Y" en la señal en tiempo real y la señal retardada para obtener el tiempo muerto apropiado. El momento de la muerte está determinado por R8, R8, C10, C11 **. Como se muestra en la figura, el parámetro es de aproximadamente 1,6 uS. En el diseño e instalación reales, C10 o C11 deben usar un capacitor cerámico de 68 pF en paralelo con un capacitor ajustable de 5-45 pF para ajustar la simetría de la zona muerta de los dos conjuntos de formas de onda de conducción. .

La siguiente imagen muestra claramente el efecto de la zona muerta.

En cuanto a la salida del tótem, la señal de nivel emitida por el generador de zona muerta solo tiene una capacidad de conducción débil, y su potencia de salida debe amplificarse hasta cierto punto para promover eficazmente el GDT (transformador de accionamiento de compuerta) posterior. parte.

Q1-Q8 forman un seguidor de emisor bipolar, comúnmente conocido como tótem, que convierte una alta impedancia de entrada en una impedancia de salida extremadamente baja, adecuada para impulsar cargas de energía. R10. R11 es una resistencia pull-up que mejora la fuerza de la salida "1" del CD4001. Algunas personas pueden preguntar si es innecesario diseñar un tótem de dos etapas. Eso pensé al principio. Durante la prueba, solo los TIP41 y TIP42 de primer nivel se emiten como tótems. Después de la prueba, se descubrió que la caída de pendiente del techo plano de alta presión era más grave después de la carga. Después del análisis, el hFE de este tipo de transistor es demasiado bajo y la pendiente superior plana desaparece después de agregar la etapa anterior 8050/8550.

Circuito de accionamiento de puerta GDT;

La imagen de arriba es el circuito de accionamiento de puerta de MOSFET. La ventaja de utilizar el controlador GDT es que incluso si hay un problema con la etapa del controlador, es imposible tener un * nivel de excitación de conducción estatal.

Deje un tiempo muerto adecuado. El tiempo muerto de este circuito es de hasta 1,6 uS y el MOSFET cambia muy rápidamente. Sin la cola del IGBT, es difícil explotar el tubo. El efecto Miller de MOS es mucho menor.

El circuito está en estado ZVS. Cuando la lámpara funciona a 2 KW, básicamente no genera calor y ya no existe ruptura térmica.

Las dos señales de accionamiento de fase inversa emitidas por el tótem de la placa de bucle de bloqueo de fase entran desde las interfaces J1 y J4 de la placa GDT respectivamente y se envían a los transformadores de aislamiento de pulso T1- T4 después de ser aislado por c 1-C4 DC. La existencia de R5 y R6 reduce el valor Q de oscilación del condensador de bloqueo de CC y el lado primario del transformador, lo que desempeña un papel en la reducción del sobreimpulso y el zumbido. La salida de pulso flotante de 15 V del transformador de pulso pasa a través del búfer limitador de corriente de R1-R4 (extendiendo el tiempo de carga de Cgs y disminuyendo la pendiente de conducción), y luego bidireccionalmente sujeta por los diodos Zener ZD1-ZD8, y finalmente pasa a través Los terminales J2, banda JBOY3, J5, J6 salen al polo gs de cuatro tubos MOS. Aquí, dado que el período de apagado es -15 V, incluso si hay una pequeña fluctuación de nivel, el tubo MOS no se encenderá de manera anormal, lo que resultará en una conducción en estado * * *. Tenga en cuenta que las bandas J2 y JBOY3 se utilizan para controlar un transistor MOS diagonal, y J5 y J6 se utilizan para controlar el otro transistor MOS diagonal.

Para utilizar eficazmente la potencia de salida del tótem de la placa PLL y reducir la altura de la placa controladora, se utilizan cuatro transformadores de pulso para accionar cuatro lámparas respectivamente. Los transformadores de impulsos T1-T4 utilizan un núcleo de hierro EE19 sin espacio de aire, y los devanados primario y secundario están enrollados con alambre esmaltado 30T de 0,33 mm. Para mejorar la tensión soportada entre devanados, no se utilizan cables bicatenarios en devanados en paralelo. En su lugar, envuélvalo en el lado primario, aíslelo con tres capas de cinta resistente a altas temperaturas y luego envuélvalo en el lado secundario usando el método de enrollado denso. Preste atención a los extremos con los mismos nombres representados por + y - en. la imagen. Los condensadores no polares CBB se utilizan para C1-C4. El resto se basa en los parámetros del circuito.

Parte de la fuente de alimentación:

La imagen de arriba es la parte de la fuente de alimentación del bus. El voltaje de red ingresa desde J2 después de pasar por el autotransformador, B1 lo rectifica y luego lo envía a C1-C4 para su filtrado. Para mantener constante el voltaje del bus (fuente de voltaje constante) durante la conmutación del puente MOS, no se agrega inductancia de filtro. C1 y C2 son condensadores MKP, utilizados principalmente para la absorción de sobretensiones inversas durante el proceso de sujeción del puente completo. La CC pulsante después de la rectificación y el filtrado sale de J1.

Parte de puente completo:

La imagen de arriba es un circuito de puente MOSFET. La estructura es simple y no se describirá en detalle. Se enfatiza que el cable entre el polo GS de cada tubo MOS y la placa GDT debe ser lo más largo posible, pero menos de 10 cm. Se debe utilizar cable de par trenzado. La selección de transistores MOS debe cumplir con los siguientes requisitos: el tiempo de conmutación es inferior a 100 nS, la tensión soportada es superior a 500 V, se proporciona un diodo de amortiguación interno, la corriente es superior a 20 A, la disipación de potencia es superior a 150 W.

4. Sistema de refrigeración

A plena potencia de salida, la corriente que fluye a través del secundario del transformador de transformación de impedancia y la bobina de inducción en el circuito de almacenamiento de energía alcanza los 500 A. Sin fuertes medidas de refrigeración, se sobrecalentará. y quemarse en poco tiempo.

El sistema debe estar refrigerado por agua y utilizar la propia tubería de cobre como vía de flujo de agua. La bomba utiliza una bomba de diafragma, que es autocebante y de alta presión. El circuito utiliza una bomba de diafragma Proundi de producción nacional con una presión de salida de 0,6 MPa. Es fácil lograr un enfriamiento de agua de gran flujo en una tubería de cobre de 3 mm de diámetro interior.

5. Montaje

Montar según la figura siguiente, prestando atención a la pieza GDT. El pin 1 del puerto de salida está conectado a G, el pin 2 está conectado a S y la longitud del par trenzado es inferior a 10 cm.

6. Solución de problemas

La depuración de este circuito es relativamente sencilla y se divide principalmente en los siguientes pasos.

1. Prueba funcional general de la placa PLL. Después de ensamblar el circuito, primero desconecte la fuente de alimentación de alto voltaje y los pines de cortocircuito 2 y 3 del puente JP1 de la placa PLL para hacer que la salida del VCO sea una onda cuadrada de frecuencia fija. Luego use un osciloscopio para detectar el voltaje GS de los cuatro tubos MOS para ver si cumple con los requisitos de fase y amplitud. Las formas de onda diagonales están en fase y las formas de onda en el mismo brazo están en fase. La amplitud es de 15V. Si no hay problemas con este paso, continúe con el siguiente. Si la fase de la forma de onda es anormal, verifique si la conexión del par trenzado es incorrecta.

2. Ajuste de simetría de tiempos muertos. Utilice un osciloscopio para monitorear el voltaje GS de dos MOS en el mismo brazo y ajuste la capacitancia ajustable de C10 o C11 de la placa PLL en paralelo para que el ancho de alto nivel del voltaje GS de los dos MOS sea básicamente el mismo. . Si la diferencia de tiempo muerto es demasiado grande, es fácil provocar que la polarización acumulada del núcleo y el tubo de saturación exploten en los primeros ciclos de oscilación. Los condensadores de bloqueo de CC pueden aliviar esta situación.

3. Ajuste de frecuencia central VCO. En el bucle PLL, el rango máximo de seguimiento y captura se puede obtener cuando la frecuencia central del VCO está cerca de la frecuencia resonante, por lo que se requiere ajuste. La sección de ranura S1 se cambia al contacto superior y los pines 2 y 3 del puente JP1 de la placa PLL están en cortocircuito, de modo que el voltaje de control del VCO está en 0,5 VCC y W2 se coloca en el punto medio. La entrada de alto voltaje está regulada a 30VAC mediante un autotransformador. Use la configuración de corriente CA de un multímetro para monitorear la corriente de entrada de alto voltaje, use un osciloscopio para monitorear el voltaje de la interfaz de banda JBOY3 del circuito del tanque y ajuste lentamente W1 de la placa PLL para hacer que el voltaje de la banda JBOY3 sea una onda sinusoidal estándar. . En este momento, la lectura del amperímetro también es el valor máximo. En este momento, la frecuencia de resonancia es básicamente igual a la frecuencia central del VCO.

La forma de onda en resonancia se muestra a continuación. La forma de onda actual es una onda sinusoidal estándar que está retrasada con respecto a la forma de onda del variador en aproximadamente 200 nS.

4.Ajuste de bloqueo PLL. Cortocircuite los pines 1 y 2 del puente JP1 en la placa PLL para transferir el control de voltaje del VCO a la red de filtro del detector de fase. Mantenga la entrada de alto voltaje a 30 VCA y use un osciloscopio para monitorear la forma de onda y la frecuencia del voltaje de la interfaz de banda JBOY3 en el circuito de almacenamiento de energía. En este momento, utilice un destornillador para ajustar W1 una vuelta. Si la frecuencia de la forma de onda del osciloscopio sigue siendo la misma, la forma sigue siendo una buena onda sinusoidal. Lo que significa que el circuito está bloqueado de manera casi estable. Si no se puede bloquear, cambie el cableado de la parte J1 del circuito de almacenamiento de energía y repita los pasos anteriores. Cuando vea que el circuito está bloqueado, coloque el destornillador en la bobina de calentamiento. En este momento, debido a la gran impedancia de carga equivalente, la amplitud de la forma de onda se reduce, pero aún se mantiene una buena onda sinusoidal. Si el bloqueo se pierde en este momento, ajuste W1 para mantener el bloqueo.

5. Ajuste del ángulo de retardo actual. Después de bloquear el circuito, use un osciloscopio para monitorear el voltaje de la interfaz de banda JBOY3 del circuito de almacenamiento de energía y el voltaje de la interfaz GDT2 o GDT1 de la placa PLL, y ajuste lentamente W2 para que la forma de onda actual (onda sinusoidal) quede ligeramente por detrás de la forma de onda de voltaje de conducción. En este momento, la carga del puente completo es débilmente inductiva y entra en el estado ZVS.

6.Prueba de calentamiento de la pieza. Una vez que todos los pasos anteriores se hayan realizado correctamente, se puede calentar la pieza de trabajo. Primero coloque la pieza de trabajo y use la configuración de corriente del multímetro para monitorear la corriente de alto voltaje. Aumente lentamente el voltaje de salida del autotransformador y podrá ver que la pieza de trabajo comienza a calentarse. Asegúrese de que la corriente sea inferior a 15 A con un alto voltaje de 220 VCA. En este momento, la potencia alcanza los 2500 W. Cuando se calienta una pieza de trabajo más grande, debido a la gran impedancia equivalente, la sección de ranura S1 debe cambiarse al contacto inferior.

En este punto, se ha depurado todo el circuito de calentamiento por inducción. Comencemos con la experiencia del calor.