유도 히터 회로 설계 방법

이 기사에서는 인덕션 쿡탑으로도 사용할 수있는 직접 만든 기본 인덕션 히터 회로 설계에 관한 단계별 자습서를 설명합니다.

기본 유도 히터 개념

온라인에서 많은 DIY 유도 히터 회로를 보았을 수도 있지만 완벽하고 성공적인 유도 히터 설계를 구현하는 데 중요한 비밀을 언급 한 사람은 아무도없는 것 같습니다. 이 비밀을 알기 전에 인덕션 히터의 기본 작동 개념을 아는 것이 중요합니다.

유도 히터는 실제로 매우 '비효율적 인'형태의 전기 변압기이며 이러한 비효율이 주요 이점이됩니다.

우리는 전기 변압기에서 코어가 유도 주파수와 호환되어야하며 변압기의 코어 재료와 주파수 사이에 비 호환성이있을 때 열이 발생한다는 것을 알고 있습니다.

기본적으로 철심 변압기는 50 ~ 100Hz 정도의 낮은 주파수 범위를 필요로하며,이 주파수가 증가함에 따라 코어는 비례 적으로 더 뜨거워지는 경향을 보일 수 있습니다. 즉, 주파수가 훨씬 더 높은 수준으로 증가하면 100kHz 이상이 될 수 있으며 코어 내에서 극심한 열이 발생할 수 있습니다.

예, 이것은 쿡탑이 코어와 같은 역할을하므로 철 재료로 구성되는 인덕션 히터 시스템에서 발생하는 현상입니다. 그리고 유도 코일은 고주파를 받게되며, 이로 인해 용기에 비례 적으로 강한 열이 발생합니다. 주파수가 상당히 높은 수준에서 최적화되기 때문에 금속에 가능한 최대 열을 보장합니다.

이제 성공적이고 기술적으로 올바른 인덕션 히터 회로를 설계하는 데 필요할 수있는 중요한 측면을 계속해서 알아 보겠습니다. 다음 세부 사항이이를 설명합니다.

필요한 것

인덕션 조리기구를 만드는 데 필요한 두 가지 기본적인 사항은 다음과 같습니다.

1) 쌍 섬유 코일.

2) 주파수 변환기 회로

이 웹 사이트에서 몇 가지 유도 히터 회로에 대해 이미 논의했으며 아래에서 읽을 수 있습니다.

태양 광 유도 히터 회로

IGBT를 이용한 유도 히터 회로

단순 유도 히터 회로-핫 플레이트 쿠커 회로

학교 프로젝트를위한 소형 유도 히터 회로

위의 모든 링크에는 위의 두 가지 공통점이 있습니다. 즉, 작업 코일과 드라이버 발진기 스테이지가 있습니다.

작업 코일 설계

인덕션 조리기구를 설계 할 때 작업 코일은 본질적으로 평평해야하므로 아래 그림과 같이 구성이있는 이중 섬유 유형이어야합니다.

위에 표시된 이중 코일 유형 디자인은 수제 인덕션 조리기구를 만들기 위해 효과적으로 구현할 수 있습니다.

코일 내에서 최적의 응답과 낮은 열 발생을 위해 단일 솔리드 와이어 대신 많은 얇은 구리 가닥을 사용하여 이중 섬유 코일의 와이어를 만들어야합니다.

따라서 이것은 조리기구의 작업 코일이됩니다. 이제이 코일의 끝은 다음 그림과 같이 일치하는 커패시터 및 호환 가능한 주파수 드라이버 네트워크와 통합하면됩니다.

H- 브리지 시리즈 공진 드라이버 회로 설계

지금까지 간단한 인덕션 조리기구 또는 인덕션 쿡탑 디자인을 구성하는 방법에 대한 정보를 제공 했어야합니다.하지만 디자인의 가장 중요한 부분은 코일 커패시터 네트워크 (탱크 회로)를 최적의 범위로 공명하여 회로는 가장 효율적인 수준에서 작동합니다.

코일 / 커패시터 탱크 회로 (LC 회로)가 공진 수준에서 작동하려면 코일의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스가 완벽하게 일치해야합니다.

이것은 두 상대의 리액턴스가 동일한 경우에만 발생할 수 있습니다. 즉, 코일 (인덕터)과 커패시터의 리액턴스가 거의 동일한 경우에만 발생할 수 있습니다.

이것이 수정되면 탱크 회로가 고유 주파수에서 작동하고 LC 네트워크가 공명 지점에 도달 할 것으로 예상 할 수 있습니다. 이를 완벽하게 튜닝 된 LC 회로라고합니다.

이것으로 기본 유도 히터 회로 설계 절차를 마칩니다.

LC 회로의 공진이 무엇인지 궁금 할 것입니다. ?? 그리고 특정 인덕션 히터 설계를 완료하기 위해 어떻게 빠르게 계산할 수 있습니까? 다음 섹션에서 이에 대해 포괄적으로 논의합니다.

위의 단락은 가정에서 저렴하면서도 효과적인 인덕션 쿡탑을 개발하는 기본 비밀을 설명했습니다. 다음 설명에서는 튜닝 된 LC 회로의 공명 및 정확한 치수와 같은 중요한 매개 변수를 구체적으로 계산하여 이것이 어떻게 구현 될 수 있는지 살펴볼 것입니다. 최적의 전류 처리 용량을 보장하기위한 코일 와이어.

유도 히터 LC 회로의 공명이란?

튜닝 된 LC 회로 내의 커패시터가 일시적으로 충전되면 커패시터는 코일 위에 축적 된 전하를 방전하고 덤프하려고 시도하고 코일은 전하를 받아들이고 자기장의 형태로 전하를 저장합니다. 그러나 그 과정에서 커패시터가 방전 되 자마자 코일은 자기장의 형태로 거의 동일한 양의 전하를 발생시키고 이제는 반대 극성을 가지더라도이를 커패시터 내부로 강제로 다시 넣으려고합니다.

이미지 제공 :

위키 백과

커패시터는 다시 강제로 충전되지만 이번에는 반대 방향으로, 완전히 충전 되 자마자 코일 전체에서 다시 자신을 비우려고 시도합니다. 이로 인해 전하를 앞뒤로 공유합니다. LC 네트워크를 통한 진동 전류.

이 발진 전류의 주파수는 튜닝 된 LC 회로의 공진 주파수가됩니다.

그러나 내재 된 손실로 인해 위의 진동은 결국 시간 경과에 따라 소멸하고 주파수, 충전은 모두 언젠가 종료됩니다.

그러나 주파수가 동일한 공진 레벨로 튜닝 된 외부 주파수 입력을 통해 유지되도록 허용하면 LC 회로에 걸쳐 영구적 인 공진 효과가 유도 될 수 있습니다.

공진 주파수에서 우리는 LC 회로를 가로 질러 진동하는 전압의 진폭이 최대 레벨이되어 가장 효율적인 유도를 얻을 수 있습니다.

따라서 유도 히터 설계를 위해 LC 네트워크 내에서 완벽한 공명을 구현하려면 다음과 같은 중요한 매개 변수를 보장해야 함을 암시 할 수 있습니다.

1) 조정 된 LC 회로

2) LC 회로 공진을 유지하기위한 매칭 주파수.

다음과 같은 간단한 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

F = 1 ÷ 2π 엑스 √LC

L은 Henry에 있고 C는 Farad에 있습니다.

공식을 통해 코일 LC 탱크의 공명을 계산하는 번거 로움을 겪고 싶지 않다면 훨씬 간단한 옵션은 다음 소프트웨어를 사용하는 것입니다.

LC 공진 주파수 계산기

또는 이것을 만들 수도 있습니다. 그리드 딥 미터 공진 주파수를 식별하고 설정합니다.

공진 주파수가 확인되면 Rt 및 Ct 타이밍 구성 요소를 적절하게 선택하여이 공진 주파수로 풀 브리지 IC를 설정할 때입니다. 이것은 실제 측정을 통해 시행 착오를 거치거나 다음 공식을 통해 수행 될 수 있습니다.

다음 공식은 Rt / Ct 값을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

f = 1 / 1.453 x Rt x Ct 여기서 Rt는 옴 단위이고 Ct는 패럿 단위입니다.

직렬 공명 사용

이 게시물에서 논의 된 유도 히터 개념은 직렬 공진 회로를 사용합니다.

직렬 공진 LC 회로를 사용하면 다음 다이어그램과 같이 인덕터 (L)와 커패시터 (C)가 직렬로 연결됩니다.

총 전압 V 직렬 LC에 적용되는 것은 인덕터 L 양단의 전압과 커패시터 C 양단의 전압의 합입니다. 시스템을 통해 흐르는 전류는 L 및 C 구성 요소를 통해 흐르는 전류와 동일합니다.

V = VL + VC

나는 = IL = IC

적용된 전압의 주파수는 인덕터와 커패시터의 리액턴스에 영향을 미칩니다. 주파수가 최소값에서 높은 값으로 증가하면 인덕터의 유도 성 리액턴스 XL은 비례 적으로 증가하지만 용량 성 리액턴스 인 XC는 감소합니다.

그러나 주파수가 증가하는 동안 유도 리액턴스와 용량 리액턴스의 크기가 동일 할 때 특정 인스턴스 또는 임계 값이있을 것입니다. 이 인스턴스는 시리즈 LC의 공진 지점이되고 주파수는 공진 주파수로 설정 될 수 있습니다.

따라서 직렬 공진 회로에서 공진은 다음과 같은 경우에 발생합니다.

XL = XC

또는 ωL = 1 / ωC

여기서 ω = 각 주파수.

ω의 값을 평가하면 다음을 얻을 수 있습니다.

ω = ωo = 1 / √ LC, 공진 각 주파수로 정의됩니다.

이전 방정식에서 이것을 대체하고 각 주파수 (초당 라디안)를 주파수 (Hz)로 변환하면 마침내 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

fo = ωo / 2π = 1 / 2π√ LC

fo = 1 / 2π√ LC

유도 가열기 작업 코일의 와이어 크기 계산

유도 히터의 탱크 회로에 대한 L 및 C의 최적화 된 값을 계산하고 드라이버 회로에 대한 정확한 호환 주파수를 평가했으면 이제 작업 코일과 커패시터의 전류 처리 용량을 계산하고 수정할 차례입니다.

유도 히터 설계에 포함 된 전류가 상당히 클 수 있으므로이 매개 변수를 무시할 수 없으며 LC 회로에 올바르게 할당해야합니다.

인덕션 와이어 크기에 대한 와이어 크기를 계산하는 공식을 사용하는 것은 특히 신규 이민자에게는 약간 어려울 수 있으며, 이것이 바로이 사이트에서 동일한 특수 소프트웨어를 활성화 한 이유입니다. 관심있는 애호가라면 누구나 사용할 수 있습니다. 올바른 크기의 와이어 치수 인덕션 쿡탑 회로 용.