بخاری القایی قدرتمند DIY: 12 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

بخاری های القایی قطعاً یکی از کارآمدترین روشهای گرم کردن اجسام فلزی به ویژه فلزات آهنی هستند. بهترین قسمت در مورد این بخاری القایی این است که برای گرم شدن نیازی به تماس فیزیکی با جسم ندارید.

بسیاری از کیت های بخاری القایی به صورت آنلاین در دسترس هستند ، اما اگر می خواهید اصول اولیه گرمایش القایی را بیاموزید و بخواهید یکی از آنها را بسازید که دقیقاً شبیه به یک دستگاه با کیفیت بالا عمل کند ، این آموزش را ادامه دهید زیرا به شما نشان خواهم داد که چگونه یک القاء بخاری کار می کند و جایی که می توانید مواد مورد نیاز خود را برای ساختن یک دستگاه حرفه ای تهیه کنید.

بیایید شروع کنیم…

مرحله 1: مفهوم پشت گرمایش القایی

روشهای مختلفی برای گرم کردن فلزات وجود دارد که یکی از آنها گرمایش القایی است. همانطور که از نام روش استفاده می شود ، گرما در داخل مواد با استفاده از القای الکتریکی ایجاد می شود.

القای الکتریکی در داخل ماده انجام می شود ، زیرا میدان مغناطیسی اطراف آن به طور مداوم تغییر می کند که منجر به القاء جریان های گردابی در موادی می شود که در داخل سیم پیچ قرار می گیرد. بنابراین باعث گرم شدن فوری می شود و اثر آن در فلزات آهنی به دلیل پاسخ بیشتر به نیروهای مغناطیسی برجسته است.

می توانید مروری عمیق تر در ویکی پدیا داشته باشید:

fa.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

مرحله 2: برد مدار چاپی و قطعات

از آنجا که من از باتری/ منبع تغذیه ای استفاده می کنم که خروجی 12 ولت DC را به ما می دهد که برای تولید القاء کافی نیست ، زیرا میدان مغناطیسی تولید شده در سیم پیچ القایی به دلیل جریان مستقیم یک میدان مغناطیسی ثابت است. بنابراین وظیفه در اینجا این است که این ولتاژ DC را به جریان متناوب تبدیل کنید که در نتیجه باعث ایجاد القا می شود.

بنابراین من یک مدار نوسان ساز طراحی کرده ام که خروجی AC با موج مربعی فرکانس نزدیک به 20 کیلوهرتز تولید می کند. این مدار از چهار mosfet N-Channel IRF540 برای تغییر مکرر جریان در جهت متناوب استفاده می کند. برای کنترل ایمن حجم بیشتری از جریانها ، من از یک جفت mosfets در هر کانال استفاده کرده ام.

از آنجا که ما قصد داریم با مقدار بیشتری از جریانها روبرو شویم ، بنابراین یک تخته چوبی قطعاً یک گزینه قابل اعتماد و البته مناسب نیست. بنابراین تصمیم گرفتم از یک گزینه بسیار مطمئن استفاده کنم که یک برد مدار چاپی است. این ممکن است یک گزینه گران به نظر برسد اما با این فکر در ذهن من با JLCPCB.com برخورد کردم

این افراد PCB با کیفیت بالا و قیمتهای فوق العاده را ارائه می دهند. من 10 PCB برای بخاری القایی سفارش داده ام و به عنوان اولین سفارش این بچه ها همه اینها را تنها با 2 دلار از جمله هزینه حمل و نقل در مرحله در ارائه می دهند.

کیفیت آن همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید بسیار عالی است. بنابراین حتماً وب سایت آنها را بررسی کنید.

مرحله 3: سفارش PCB

روند سفارش PCB ساده و بی سر و صدا است. ابتدا باید از jlcpcb.com دیدن کنید. برای دریافت یک نقل قول فوری تنها کاری که باید انجام دهید این است که فایل Gerber خود را برای PCB ها بارگذاری کنید و یکی از مواردی که بارگذاری آنها تمام شده است می توانید از گزینه زیر استفاده کنید.

من در این مرحله فایل Gerber شما را برای PCB اضافه کرده ام ، بنابراین حتماً آن را بررسی کنید.

مرحله 4: قسمتهای تکمیلی

من شروع به مونتاژ PCB با قطعات مکمل کوچک کرده ام که شامل مقاومت و چند دیود است.

R1 ، R2 10k مقاومت هستند. R3 و R4 مقاومت 220 اهم هستند.

D1 و D2 دیودهای UF4007 هستند (UF مخفف Ultra Fast است) ، آنها را با دیودهای 1N4007 جایگزین نکنید زیرا منفجر می شوند. D3 و D4 دیودهای زنر 1N821 هستند.

اطمینان حاصل کنید که قطعه مناسب را در محل مناسب قرار داده اید و همچنین دیودها را در جهت مناسب همانطور که در PCB نشان داده شده است قرار دهید.

مرحله 5: ماسفت ها

به منظور مدیریت مقدار زیادی تخلیه فعلی ، تصمیم گرفتم از ماسفت های N-Channel استفاده کنم. من در هر طرف از یک جفت ماسفت IRF540N استفاده کرده ام. هر یک از آنها در 100 Vds و تا 33 آمپر تخلیه جریان پیوسته ارزیابی می شوند. از آنجا که ما قصد داریم این بخاری القایی را با 15VDC تغذیه کنیم ، 100 Vds ممکن است بیش از حد به نظر برسد ، اما در واقع این امر به این دلیل نیست که سنبله های ایجاد شده در هنگام تعویض با سرعت بالا می توانند به راحتی از این محدوده عبور کنند. بنابراین بهتر است با رتبه بندی Vds حتی بالاتر بروید.

برای از بین بردن گرمای اضافی ، هیت سینک های آلومینیومی را به هر کدام متصل کرده ام.

مرحله 6: خازن ها

خازنها نقش مهمی در حفظ فرکانس خروجی مطلوب ایفا می کنند ، که در صورت گرمایش القایی تقریباً 20KHz پیشنهاد می شود. این فرکانس خروجی نتیجه ترکیب القایی و خازنی است. بنابراین می توانید از یک ماشین حساب فرکانس LC برای محاسبه ترکیب مطلوب خود استفاده کنید.

خوب است که ظرفیت بیشتری داشته باشیم اما همیشه در نظر داشته باشید که ما باید فرکانس خروجی را در جایی نزدیک به 20 کیلوهرتز بدست آوریم.

بنابراین تصمیم گرفتم از خازن های غیر قطبی WIMA MKS 400VAC 0.33uf استفاده کنم. در واقع من نتوانستم درجه بندی ولتاژ بالاتری برای این خازن ها بیابم ، بنابراین بعداً آنها متورم شدند و مجبور شدم آنها را با خازن های غیر قطبی دیگری که در 800VAC ضرب شده اند جایگزین کنم.

دو مورد از آنها به طور موازی به هم متصل هستند.

مرحله 7: سلف

از آنجایی که یافتن سلف های جریان بالا دشوار است ، بنابراین تصمیم گرفتم آن را توسط خودم بسازم. من مقداری هسته فریت قدیمی از ضایعات کامپیوتر قدیمی با ابعاد زیر دارم:

قطر بیرونی: 30 میلی متر

قطر داخلی: 18 میلی متر

عرض: 13 میلی متر

بدست آوردن هسته فریت با اندازه دقیق ضروری نیست ، اما هدف در اینجا بدست آوردن یک جفت سلف است که بتواند القایی نزدیک به 100 میکرو هنری را ایجاد کند. برای این منظور از سیم مسی عایق 1.2 میلی متری برای پیچاندن سیم پیچ ها استفاده کرده ام به طوری که هر کدام از آنها 30 دور دارد. این پیکربندی برای ایجاد سلف مورد نیاز است. مطمئن شوید که سیم پیچ ها را تا حد ممکن محکم انجام دهید زیرا توصیه نمی شود که فاصله بیشتری بین هسته و سیم وجود داشته باشد.

پس از پیچاندن سلف ها ، پوشش های عایق را از دو سر سیم جدا کرده ام تا آماده اتصال به PCB شوند.

مرحله 8: فن خنک کننده

به منظور از بین بردن گرمای MOSFET ها ، من با استفاده از چسب حرارتی یک فن 12 ولت PC را درست بالای سینک های آلومینیومی نصب کرده ام. سپس فن به پایانه های ورودی متصل می شود تا هر زمان که بخاری القایی را تغذیه می کنید ، فن ها به طور خودکار برای خنک کردن ماسفت ها روشن شوند.

از آنجا که من قصد دارم این بخاری القایی را با استفاده از منبع تغذیه 15VDC تغذیه کنم ، بنابراین یک مقاومت 10 وات 2 OHM 10 OHM اضافه کرده ام تا ولتاژ را به حد ایمن کاهش دهد.

مرحله 9: اتصالات سیم پیچ خروجی

برای اتصال سیم پیچ خروجی به مدار گرمایش القایی ، من یک جفت دریچه روی PCB با استفاده از یک آسیاب زاویه ای ساخته ام. بعداً یک کانکتور XT60 را خراب کردم تا از پین های آن برای پایانه های خروجی استفاده کنم. هر یک از این پین ها در داخل سیم پیچ مسی خروجی قرار می گیرند.

مرحله 10: سیم پیچ القایی

سیم پیچ القایی با استفاده از یک لوله مسی با قطر 5 میلی متر ساخته می شود که معمولاً در کولر و یخچال استفاده می شود. برای پیچاندن کامل سیم پیچ خروجی ، من از یک رول مقوایی با قطر تقریباً یک اینچ استفاده کرده ام. من 8 دور به سیم پیچ دادم که عرض سیم پیچ را ایجاد کرد تا دقیقاً روی اتصالات گلوله خروجی قرار گیرد.

اطمینان حاصل کنید که سیم پیچ را با حوصله بچرخانید زیرا ممکن است در نهایت لوله را خم کرده و باعث ایجاد خراش در آن شوید. علاوه بر این پس از اتمام سیم پیچ سیم پیچ ، مطمئن شوید که هیچ تماس بین دیوارهای دو دور متوالی وجود ندارد.

برای این سیم پیچ به 3 پا لوله مسی نیاز دارید.

مرحله 11: منبع تغذیه

برای تغذیه این بخاری القایی ، من از منبع تغذیه سرور استفاده می کنم که برای ولتاژ 15 ولت تنظیم شده است و می تواند تا 130 آمپر جریان را ارائه دهد. اما می توانید از هر منبع 12 ولت مانند باتری ماشین یا منبع تغذیه کامپیوتر استفاده کنید.

مطمئن شوید که ورودی را با قطبیت مناسب وصل کنید.

مرحله 12: نتایج نهایی

همانطور که من این بخاری القایی را در 15 ولت تغذیه می کردم ، تقریباً 0.5 آمپر جریان را بدون هیچ چیزی در داخل سیم پیچ قرار می داد. برای آزمایش ، یک پیچ چوبی را وارد کرده ام و ناگهان بوی آن گرم می شود. کشش فعلی نیز شروع به افزایش می کند و با پیچ به طور کامل وارد سیم پیچ به نظر می رسد نزدیک به 3 آمپر جریان دارد. فقط در عرض یک دقیقه داغ می شود.

بعداً من یک پیچ گوشتی را داخل سیم پیچ قرار دادم و بخاری القایی آن را با تقریباً 5 آمپر جریان در 15 ولت که تا 75 وات گرمایش القایی جمع می شود ، به حرارت قرمز گرم کرد.

به طور کلی به نظر می رسد گرمایش القایی روش خوبی برای گرم کردن کارآمد میله فلزات آهنی است و در مقایسه با روش های دیگر خطر کمتری دارد.

با استفاده از این روش گرمایش می توان کارهای مفیدی انجام داد.

اگر این پروژه را دوست دارید ، فراموش نکنید که برای دیدن پروژه های آینده بیشتر به کانال یوتیوب من سر بزنید و مشترک شوید.

www.youtube.com/channel/UCC4584D31N9RuQ-aE…

با احترام.

پادشاه DIY