תנור אינדוקציה רב עוצמה DIY: 12 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

תנורי אינדוקציה הם בהחלט אחת הדרכים היעילות ביותר לחימום חפצי מתכת מתכות ברזליות במיוחד. החלק הטוב ביותר בתנור חימום זה הוא שאינך צריך ליצור מגע פיזי עם האובייקט לחימום.

יש הרבה ערכות חימום אינדוקציה זמינות באינטרנט, אבל אם אתה רוצה ללמוד את היסודות של חימום אינדוקציה ורוצה לבנות אחת שנראית ומתפקדת בדיוק כמו ברמה גבוהה, אז תמשיכי לעבור את ההוראה הזו כפי שאראה לך כיצד אינדוקציה תנור חימום פועל והיכן תוכל למקם את החומר כדי לבנות לעצמך חומר שנראה כמו מקצועי.

בואו נתחיל…

שלב 1: קונספט מאחורי חימום אינדוקציה

ישנן מספר שיטות לחימום מתכות, אחת מהן היא חימום אינדוקציה. כשם השיטה מתייחס החום נוצר בתוך החומר באמצעות אינדוקציה חשמלית.

אינדוקציה חשמלית מתרחשת בתוך החומר כאשר השדה המגנטי סביבו משתנה ללא הרף וכתוצאה מכך זירוז זרמי מערבולת בתוך החומר המוצב בתוך הסליל. כך גרימת חימום מיידי וההשפעה בולטת ביותר במתכות ברזל בשל תגובתה הגבוהה יותר לכוחות מגנטיים.

תוכל לקבל סקירה מעמיקה יותר בויקיפדיה:

en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

שלב 2: מעגל מודפס ורכיבים

מכיוון שאני הולך להשתמש בסוללה/ אספקת חשמל שנותנת לנו תפוקה של 12V DC שאינה מספיקה להפקת אינדוקציה מכיוון שהשדה המגנטי המיוצר בסליל האינדוקציה עקב זרם ישיר הוא שדה מגנטי קבוע. אז המשימה כאן היא להמיר את מתח DC זה לזרם חילופין ובכך יפיק אינדוקציה.

אז תכננתי מעגל מתנד המייצר פלט AC בעל גל מרובע של תדר כמעט 20 קילוהרץ. המעגל משתמש בארבע מסגרות NF-IRF540 כדי להעביר את הזרם לעתים קרובות לכיוון מתחלף. כדי לטפל בבטחה בכמות זרמים גדולה יותר השתמשתי בזוג משטחים בכל ערוץ.

מכיוון שאנו מתמודדים עם כמות זרמים גבוהה יותר ולכן לוח לוח הוא בהחלט לא אפשרות אמינה וכמובן לא מסודרת. אז החלטתי ללכת עם אופציה הרבה יותר מהימנה שהיא מעגל מודפס. זה אולי נשמע כמו אופציה יקרה אבל עם המחשבה הזו בראש נתקלתי ב- JLCPCB.com

החבר'ה האלה מציעים PCB באיכות גבוהה במחירים יוצאי דופן. הזמנתי 10 כרטיסי PCB לדוד האינדוקציה וכצו הראשון החבר'ה האלה מציעים את כל זה ב -2 $ בלבד כולל עלות המשלוח בדלת.

האיכות היא יוקרתית כפי שניתן לראות בתמונות. אז הקפד לבדוק באתר שלהם.

שלב 3: הזמנת PCB

התהליך להזמנת PCB הוא פשוט ושקט. ראשית עליך לבקר jlcpcb.com. כדי לקבל הצעת מחיר מיידית, כל שעליך לעשות הוא להעלות את קובץ ה- Gerber שלך עבור ה- PCB ואחד שהם מסיימים להעלות תוכל לעבור על האפשרות שניתנה להלן.

הוספתי לך גם קובץ גרבר עבור ה- PCB בשלב זה אז הקפד לבדוק אותו.

שלב 4: חלקים משלימים

התחלתי להרכיב PCB עם חלקים משלימים קטנים הכוללים נגדים וכמה דיודות.

R1, R2 הם נגדים של 10k. R3 ו- R4 הם נגדים של 220 אוהם.

D1 ו- D2 הן דיודות UF4007 (UF מייצג Ultra Fast), אל תחליף אותן בדיודות 1N4007 מכיוון שהן יתפוצצו. D3 ו- D4 הן דיודות זנר 1N821.

הקפד למקם את הרכיב הנכון במקום הנכון וגם למקם את הדיודות בכיוון הנכון כפי שמוצג על הלוח המודרני.

שלב 5: MOSFETs

על מנת להתמודד עם כמות גדולה של ניקוז הנוכחי החלטתי ללכת עם MOSFET של ערוץ N. השתמשתי בזוג IRF540N MOSFET מכל צד. כל אחד מהם מחולק ב 100 Vds ועד 33 אמפר של ניקוז זרם רציף. מכיוון שאנו הולכים להפעיל תנור אינדוקציה זה עם 15VDC, 100 Vds עשויים להישמע הגורם יתר, אך למעשה זה לא מכיוון שהקוצים שנוצרים במהלך מיתוג במהירות גבוהה יכולים לקפוץ בקלות אל הגבולות האלה. אז עדיף ללכת עם חולדות Vds אפילו גבוהות יותר.

כדי לפזר עודף חום חיברתי לכל אחד מהם כיורי קירור מאלומיניום.

שלב 6: קבלים

הקבלים ממלאים תפקיד חשוב לשמירה על תדר פלט רצוי, שבמקרה של חימום אינדוקציה מוצע כמעט 20KHz. תדר פלט זה הוא תוצאה של השילוב של אינדוקציה וקיבול. אז אתה יכול להשתמש במחשבון תדר LC כדי לחשב את השילוב הרצוי שלך.

טוב שיש יותר קיבול אבל תמיד צריך לזכור שעלינו לקבל את תדר הפלט איפשהו ליד 20KHz.

אז החלטתי ללכת עם WIMA MKS 400VAC 0.33uf קבלים לא קוטביים. למעשה לא הצלחתי למצוא סלסולים במתח גבוה יותר עבור קבלים אלה ולכן האחרונים הם התנפחו והייתי צריך להחליף אותם בכמה קבלים לא קוטביים אחרים המדורגים על 800VAC.

יש שניים מהם המחוברים במקביל.

שלב 7: משרנים

מכיוון שקשה למצוא משרנים בעלי זרם גבוה אז החלטתי לבנות אותו בעצמי. יש לי ליבת פריט ישנה מפסולת מחשב ישנה עם הממדים הבאים:

צלע חיצונית: 30 מ"מ

גובה פנימי: 18 מ"מ

רוחב: 13 מ"מ

אין צורך לקבל גרעין פריט בגודל מדויק אך המטרה כאן היא להשיג זוג משרנים שיכולים לספק השראה של כמעט 100 מיקרו הנרי. לשם כך השתמשתי בחוט נחושת מבודד 1.2 מ מ כדי לסובב את הסלילים כך שלכל אחד מהם יש 30 סיבובים. תצורה זו כפופה לייצור השראות נדרשת. הקפד לבצע את הפיתולים הדוקים ככל האפשר מכיוון שלא מומלץ שיהיו יותר פערים בין הליבה לחוט.

לאחר סיבוב המשרנים הסרתי את הציפויים המבודדים משני קצות החוט כך שהם יהיו מוכנים להלחמה על הלוח המודרני.

שלב 8: מאוורר קירור

על מנת להוציא את החום מ- MOSFET, הרכבתי מאוורר מחשב 12V ממש מעל כיורי הקירור מאלומיניום בעזרת קצת דבק חם. לאחר מכן, המאוורר מחובר למסופי הכניסה כך שבכל פעם שתפעיל את דוד החימום, המאווררים יופעלו אוטומטית כדי לצנן את MOSFET.

מכיוון שאני עומד להפעיל את תנור האינדוקציה הזה באמצעות אספקת 15VDC אז הוספתי נגד של 10 וולט 2 וואט כדי להוריד את המתח עד לגבול הבטוח.

שלב 9: מחברים לסליל פלט

כדי לחבר את סליל הפלט למעגל חימום האינדוקציה עשיתי זוג פתחים על הלוח המודפס באמצעות מטחנת זווית. לאחרונה שברתי מחבר XT60 כדי להשתמש בסיכות שלו למסופי הפלט. כל אחד מהסיכות הללו דוחף התאמה בתוך סליל הנחושת הפלט.

שלב 10: סליל אינדוקציה

סליל האינדוקציה מיוצר באמצעות צינור נחושת בקוטר 5 מ מ המשמש בדרך כלל במזגנים ומקררים. כדי לסובב את סליל הפלט בצורה מושלמת השתמשתי בגליל קרטון בקוטר של כמעט סנטימטר. נתתי 8 סיבובים לסליל שיצר רוחב של סליל כך שיתאים בדיוק למחברי כדורי הפלט.

הקפד לסובב את הסליל בסבלנות מכיוון שאתה עלול בסופו של דבר לכופף את הצינור ולגרום לו לשקוע. יתר על כן, לאחר שתסיים לסובב את הסליל וודא כי אין מגע בין הקירות של שתי סיבובים רצופים.

עבור סליל זה אתה צריך 3 רגליים של צינור נחושת.

שלב 11: ספק כוח

כדי להפעיל את מחמם האינדוקציה הזה אני עומד להשתמש באספקת שרת שדורגת 15V ויכולה לספק עד 130 אמפר זרם. אבל אתה יכול להשתמש בכל מקור של 12V כגון סוללת רכב או ספק כוח למחשב.

הקפד לחבר את הקלט בקוטביות הנכונה.

שלב 12: תוצאות סופיות

כשהפעלתי את מחמם האינדוקציה הזה ב -15 וולט, הוא אמור למשוך כמעט 0.5 אמפר ללא שום דבר שהונח בתוך הסליל. לריצת המבחן הכנסתי בורג עץ ופתאום הוא מתחיל להריח כאילו הוא מתחמם. משיכת הזרם גם מתחילה לעלות ועם הבורג שהוכנס במלואו לסליל נראה שהוא מושך כמעט 3 אמפר זרם. תוך דקה זה מתחמם.

מאוחר יותר הכנסתי מברג בתוך הסליל ומחמם האינדוקציה חימם אותו לחום אדום עם כמעט 5 אמפר של שואב זרם ב -15 וואט שמסכם עד 75 וואט של חימום אינדוקציה.

בסך הכל נראה שחימום האינדוקציה הוא דרך טובה לחמם ביעילות מוט מתכת ברזלי וזה פחות מסוכן בהשוואה לשיטות אחרות.

יש הרבה דברים שימושיים שניתן לעשות באמצעות שיטת חימום זו.

אם אתה אוהב את הפרויקט הזה, אל תשכח לבקר ולהירשם לערוץ היוטיוב שלי לפרויקטים נוספים הקרובים.

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

בברכה.

עשה זאת בעצמך מלך