Circuito de aquecimento por indução com IGBT (testado)

Neste post, discutiremos minuciosamente como construir um circuito de aquecimento por indução de alta potência de 1000 watts usando IGBTs, que são considerados os dispositivos de comutação mais versáteis e poderosos, até superiores aos mosfets.

Princípio de funcionamento do aquecedor de indução

O princípio pelo qual o aquecimento por indução funciona é muito simples de entender.

A bobina presente no aquecedor de indução produz um campo magnético de alta frequência e, por sua vez, correntes de Foucault são induzidas no objeto metálico (magnético) que está presente no meio da bobina e o aquece.

Para compensar a natureza indutiva da bobina, uma capacidade de ressonância é colocada paralela à bobina.

A frequência ressonante é a frequência na qual o circuito de ressonância (também conhecido como capacitor de bobina) precisa ser acionado.

A corrente que flui através da bobina é sempre muito maior que a corrente de excitação. O circuito IR2153 é usado para permitir que o circuito funcione como uma “meia ponte dupla”, juntamente com os quatro IGBTs STGW30NC60W controlados.

A meia ponte dupla fornece uma quantidade igual de energia que a ponte completa, mas o controlador de porta da primeira é mais simples.

IGBT STGW30NC60W

Pinagem da imagem IGBT STGW30NC60W

Uso de diodos antiparalelos

São utilizados diodos duplos grandes STTH200L06TV1 (2x 120A) na forma de diodos anti-paralelos. Mesmo que os diodos 30A menores sejam suficientes para isso.

STMicroelectronics STTH200L06TV1 Módulo de diodo duplo, isolado, 600V 120A

Caso você use os diodos IGBT integrados, como STGW30NC60WD, não será solicitado o uso de diodos menores ou grandes diodos duplos. Um potenciômetro é usado para sintonizar a frequência operacional em ressonância.

Um dos melhores indicadores de ressonância é o brilho mais alto do LED. Você certamente pode criar drivers mais sofisticados, dependendo de suas necessidades.

Você também pode usar o ajuste automático, que é uma das melhores coisas a fazer, que é o curso adotado em aquecedores profissionais; Mas há uma desvantagem de que a simplicidade do circuito será perdida nesse processo.

Você pode controlar a frequência na faixa de 110 a 210 kHz. Um pequeno adaptador que pode ser do tipo transformador ou smps é usado para fornecer a tensão auxiliar de 14 a 15V necessária no circuito de controle.

O transformador de isolamento

Um transformador de isolamento e um Choke L1 correspondente são os equipamentos elétricos usados ​​para conectar a saída ao circuito de trabalho.

Ambos os indutores estão presentes no projeto do núcleo de ar.

Por um lado, quando um estrangulamento consiste em 4 voltas com um diâmetro de 23 cm, o transformador de isolamento, por outro lado, consiste em 12 voltas com um diâmetro de 14 cm e essas voltas são constituídas por um cabo de fio duplo (como mostrado na figura abaixo).

Mesmo quando a potência de saída atinge uma escala de 1600W, você descobrirá que ainda há muito espaço para melhorias.

A bobina de trabalho do aquecedor de indução IGBT proposto é feita de fio com diâmetro de 3,3 mm.

Usando cobre para a bobina

Um fio de cobre é considerado mais adequado para tornar o trabalho bobina fácil e eficazmente conectado ao resfriamento a água.

A bobina consiste em seis voltas, juntamente com as dimensões de 23 mm de altura e 24 mm de diâmetro. A bobina pode aquecer em caso de operação prolongada.

O capacitor de ressonância é composto e consiste em 23 pedaços de pequenos capacitores que têm uma capacidade total de 2u3. Você também pode usar capacitores de 100nF em projetos como polipropileno classe X2 e 275V MKP.

Você pode usá-los para esse fim, mesmo quando eles basicamente não são destinados ou feitos para esses fins.

A frequência de ressonância é de 160 kHz. É sempre recomendável usar o filtro EMI. Um início suave pode ser usado para substituir a variável.

Eu sempre recomendo fortemente que você use um limitador conectado em série à rede elétrica, como lâmpadas halógenas e aquecedores de cerca de 1 kW quando for ligado pela primeira vez.

Aviso: o circuito de aquecimento por indução usado está conectado à rede elétrica e contém uma tensão de alto nível e pode ser letal.

Para evitar qualquer acidente devido a isso, você deve usar um potenciômetro que possua um eixo de plástico. Os campos eletromagnéticos de alta frequência são sempre prejudiciais e podem ter um efeito prejudicial na mídia de armazenamento e nos dispositivos eletrônicos.

O circuito causa um nível significativo de interferência eletromagnética e, por sua vez, também pode causar choque elétrico, incêndio ou queimaduras.

Cada tarefa ou processo que você executa é por sua conta e risco e a responsabilidade ficará com você e eu não serei responsável por quaisquer danos que surjam da execução desse processo.

Diagrama de circuito

Circuito de aquecimento por indução de 1000 watts baseado em IGBT

Circuito retificador em ponte de 220V AC a 220V DC com lâmpada de segurança

1590442558 95 circuito de aquecimento por inducao com igbt testado projetos

The Choke L1

O design do estrangulador L1 usado no circuito do aquecedor de indução IGBT de ponte completa acima pode ser visto na figura a seguir:

Você pode fazer isso girando 4 voltas com um diâmetro de 23 cm, usando qualquer cabo grosso de núcleo único.

1590442559 131 circuito de aquecimento por inducao com igbt testado projetos

A figura a seguir mostra o núcleo de ar em espiral duplo projeto de transformador de isolamento:

Você pode fazer isso girando 12 voltas com um diâmetro de 14 cm, usando qualquer cabo duplo grosso.

bobina de isolamento para aquecedor de indução igbt

A bobina de trabalho pode ser construída de acordo com as seguintes instruções

1590442560 276 circuito de aquecimento por inducao com igbt testado projetos

Observe que, se a bobina estiver bem enrolada, são necessárias apenas 5 voltas. Se forem usadas seis voltas, você pode tentar esticar a bobina levemente para obter ótima ressonância e eficiência.

ATUALIZAR

Adicionar um limite atual

O diagrama a seguir sugere como um simples recurso limitador de corrente pode ser adicionado ao projeto do aquecedor de indução explicado acima.

Circuito de aquecimento por indução de 1 kva com controle de corrente

Detalhes da pinagem do acoplador óptico TIL111

Detalhes da pinagem do acoplador óptico TIL111

Aqui a resistência perto de L1 (vamos chamá-la de Rx) se torna a resistência de detecção de corrente, que desenvolve uma pequena tensão em si mesma até o ponto desejado quando a corrente começa a exceder os limites de segurança.

Essa tensão através de Rx é usada para ativar o LED dentro do acoplador óptico conectado. O transistor de saída dentro do opto responde à ativação do LED e leva rapidamente o Ct, pino nº 3 do controlador principal IC IR2153 ao terra.

O IC desliga imediatamente e proíbe qualquer aumento na corrente. Quando isso acontece, a corrente cai, o que elimina a tensão em Rx, desligando o LED opto. Isso reverte a situação para uma situação normal anterior e o IC começa a oscilar novamente. Esse ciclo agora se repete rapidamente, garantindo o consumo constante de corrente para a carga, dentro dos limites de segurança predeterminados.

Rx = 2 / limite de corrente

Comentários de um dos leitores dedicados:

Caro senhor, realizei com êxito o jumper de 1/2 do aquecedor de indução com 4 IGBTs e quero saber que a lâmpada sugerida de 1000 watts do aquecedor deve ser permanentemente conectada ao circuito ou apenas até o teste pela primeira vez.

As imagens do resultado do teste estão incluídas abaixo:

Aguardando sua resposta o mais rápido possível. Saudações – Manish.

1590442562 67 circuito de aquecimento por inducao com igbt testado projetos

Resolvendo a consulta do circuito

Dear Manish,
Ao operar o aquecedor de indução, você vê algum brilho na lâmpada da série?
Nesse caso, provavelmente não poderá ser removido, se a lâmpada estiver no estado apagado e completamente “fria” (se você a sentir segurando), poderá ser removida.
Felicidades

Comentários do Sr. Saeed Mahdavi

Dear Swagatam:

Finalmente consegui fazer meu circuito funcionar novamente depois de muitas tentativas. E eu gravei o vídeo com o raio vermelho quente.

Espero que possa ser útil para os interessados ​​em aquecedores por indução. Você poderia me dizer como aumentar o calor para que o parafuso atinja o ponto de fusão?

A tensão na rede elétrica é de 194 volts e a corrente consumida pelo circuito é de apenas 5 amperes e a forma de onda no osciloscópio é bastante sinusoidal.

No meu protótipo, adicionei algumas voltas ao estrangulador da RFC para obter mais voltagem na bobina de trabalho e consumir menos amplificadores.

Os IGBTs funcionavam normalmente sem muito aquecimento durante o período de operação. Você poderia me dizer o que devo fazer para obter mais e me aquecer? Obrigado

Saeed Mahdavi

Videoclipe:



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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