Индукционный нагрев

Индукционным нагревом называют явление бесконтактного разогрева проводников, расположенных в мощном переменном (обычно высокочастотном) поле внутри индуктора, происходящее вследствие токов Фуко. Статья в википедии и подробная инструкция по изготовлению данного устройства для лабораторных задач (т. е. прогрева, закалки и мелкого литья практически любых металлов, равно как и иной их термообработки), широко известная среди интересующихся темой, являются почти исчерпывающими для ознакомления с идеей и для самостоятельного построения подобного устройства.

Мой индукционный нагреватель имеет в силовой части полумост с внешним генератором IRS27952 (улучшенная версия хорошо известной IR2153, специально предназначенная для построения резонансных инверторов) и драйвером MIC4423, включенных по даташитным схемам. Развязка сделана на GDT. В силовой части стоят два IGBT-транзистора HGTG20N60A4D, обвязанные снабберами и силовыми плёнками по питанию. Питание идёт от ЛАТРа с выпрямителем и 1000 мкф в фильтре после выпрямителя. Обычно для индукционки используют генератор с подстройкой частоты и фазы (ФАПЧ), но, поскольку я ещё не принимался за её изучение, а сделать индукционку хотелось, было применено более простое и менее удобное в работе решение в виде внешнего генератора без подстройки фазы.


Полумост нагружен на ферритовый трансформатор тока на двух синих кольцах EPCOS (материал неизвестен, но работают они до 500 кгц) сечением приблизительно 16х9 мм каждое. Намотан трансформатор литцендратом для уменьшения тепловых потерь, существенных вследствие скин-эффекта на обычном проводе, и содержит около 16 витков. Точное количество можно изменять в соответствии с размерами нагреваемой заготовки, но на практике это не требуется. Трансформатор надет на медную трубку вывода индуктора. Индуктор сменный: будучи намотан медной трубкой в 6 мм диаметром, он имеет на концах припаянные трубки 8 мм диаметром, от которых при необходимости может быть отпаян и заменён на другой индуктор, например, иной формы.


Параллельно индуктору для образования резонансного контура стоят силовые плёночные конденсаторы EFD (Eurofarad). Решив, что набирать батарею MMC из мелких плёнок типа К78-2 или CBB61, как это обычно делают, слишком утомительно, я взял заказанные некоторое время назад в США эти белые «таблетки», специально предназначенные для использования в индукционных нагревателях. При ёмкости в 3.75 мкф каждая, и будучи соединены последовательно, они образуют превосходный конденсатор на ~1.8 мкф, предназначенный для работы при большой реактивной мощности и больших токах.



Контроль работы осуществляется на данный момент осциллографом, подключенным одним каналом к GDT (одному витку через него), а вторым — к трансформатору тока в первичной обмотке трансформатора индукционки. Согласно его показаниям, ток в первичном контуре через ключи достигает 50 ампер при правильной регулировке, активная мощность при этом может быть до 3 киловатт (9-10А потребление по постоянному току из розетки). На ключах выделяется очень небольшая её часть, а охлаждение индуктора проточной водой позволяет избежать и его саморазогрева своим же полем.

Сам процесс разогрева и плавки — отдельная тема, относящаяся больше к металлургии, чем к электронике, и выходящая за рамки данной статьи. Индукционка нагревает стальной болт М12, опущенный шляпкой в индуктор, дожелта примерно за 15-20 секунд, в зависимости от его положения в индукторе, как видно из видео. Более мелкие объекты разогреваются просто моментально. Несколько хуже греются цветные металлы, хуже всего — медь (КПД при этом наиболее низкий, ниже только при нагреве серебра).

Интересный эффект наблюдается при использовании индуктора специальной формы и нагреве алюминия: ввиду сочетания высокой проводимости и малой плотности он начинает левитировать внутри индуктора. Чтобы предотвратить выталкивание его полем за пределы индуктора, делают индуктор, во-первых, конусовидной формы, и, во-вторых, содержащим т. н. обратный виток: крайний верхний виток наматывают в другую сторону, чем остальные витки индуктора, и его поле стабилизирует летающий кусочек алюминия, не давая ему улететь. Форму индуктора следует подбирать довольно тщательно, мои эксперименты пока не дали устойчивой левитации, хотя сам эффект имеет место (как видно из последней части видео).

 

При помещении внутрь индуктора теплоизолированного тигля можно заниматься литьём металлов. К сожалению, первый же эксперимент в этой области окончился несколько неудачно: около 20-30 грамм кипящей стали раскололи тигль, не выдержавший контраста температур расплава и водоохлаждаемой трубки, и вылились огромной раскалённой каплей прямёхонько на мой многострадальный ковёр, воспламенив его и начав прожигать дыру до деревянного пола. Пламя сбили огнетушителем, а каплю стали пришлось заливать водой из чайника. В результате в ковре образовалась огромная чёрная дыра с углём. Мораль — необходимо использовать по крайней мере керамический лоток или подобный несгораемый поддон при занятии такой хренотенью.


Более удачной была плавка меди: удалось сплавить около 90 г. в этакую медную чушку. Она выглядит, конечно, ужасно, но тем не менее.

YouTube Трейлер

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Метки отсутствуют.

28 ответов на Индукционный нагрев

  1. ZaNgArSS says:

    индуктор явно на «скорую руку» сделан, а так не че мне понравилось хочу повторить нагревайку на лампах, а то сжег годовой запас своих мосфет и ИГБТ 🙁

  2. ZaNgArSS says:

    еще я бы советовал ШИМ регулировку мощности нагрева или же сделать иаппазоны переключения ее под каждый метал 😉

  3. Аноним says:

    А помехи эта штука на компьютер и телевизор не пускает?

    • admin says:

      пускает, конечно же

      • Аноним says:

        А в каком радиусе, и насколько сильные(может ли непоправимый вред нанести электронным приборам)?

        • Eugene says:

          Я сколько не запускал подобное за компьютерным столом, результат был одинаков:
          Цифровая техника начинала глючить, иногда даже зависала, но после перезагрузки все снова было в норме.

  4. SimpsonH says:

    Жена ворчала, что у нас на полу черное пятно от индукционного нагрева (ерундовое, кстати, пятно, не больше пятирублевой монеты; тем более, что ковров у нас, к счастью, нет). Я показал ей Вашу фотку после плавки стали, теперь она довольна нашим маленьким симпатичным пятнышком! Спасибо!

  5. Hmaker says:

    А схемку можно опубликовать тут?

  6. Аноним says:

    возможно ли модифицировать устройство так, чтобы явление левитации проводников стало возможным не только с алюминием, но и более плотными металлами?

    • admin says:

      Больше мощности — полетят медь и серебро. С другими металлами почти без шансов.

  7. Аноним says:

    не посоветуете ли, какие из известных и часто встречающихся отечественных конденсаторов следует ставить в резонансный контур для простоты и надёжности его работы?

  8. suslox says:

    как всегда супер круто, интересно, познавательно и наглядно! респект!
    особо порадовала левитация)

    зы: сделано конечно явно на скорую руку и чтобы просто побаловаться. если довести до ума и приличного вида как в статье по ссылке выше,то будет конфета!!!

    • Аноним says:

      НЛО ИНТЕРЕСНО НЕ НА ТАКОМ ПРИНЦИПЕ ЛЕТАЮТ ЕСЛИ ПОМЕСТИТЬ ИНДУКТОР ВОВНУТРЬ АЛЮМИНИЕВОГО ИЛИ ЕГО СПЛАВА КОРПУС???:)

  9. asferatum says:

    имп. аналоги к15-5 номиналом 1кв 0,1мкф подойдут для батареи?
    какие примерно токи должны быть в контуре?
    юзаю ФЕТы. как добыиться более быстрого нарастания фронта? сейчас у меня порядка 500нс.

    к чему вопросы… хз почему, но у меня в контуре кажись слишком маленький ток получается и в итоге отсутствует эффект левитации, калится тоже не шибко быстро. сейчас придумал ещё одну причину: конденсаторы собрану в батарею на шине-проводе диаметром 1мм, медный. при работае греется. Сильно плохо? может всё из-за этого? (предыдущие вопросы не отменяются)

  10. Рубен says:

    Есть интерес в приобретении данного девайса, сколько он стоит, сколько потребляет электроэнергии?

  11. Ник says:

    Добрый день а схему вашего устройства где можно взять ?

  12. назар says:

    где заказывали кондеры на индуктор дате ссылку на сайт и скока ани обошлись?
    до 2х киловатт не греются?

  13. назар says:

    подскажите пожалуйста модель силовых кондеров на видио невидно.
    в своей печке я использовал набор CBB81 0,033мкф2000вольт но они греются после 2 киловатт.

  14. MasLuck says:

    А вот идея вундерввафли: левитирующую каплю аллюминия запускает в заданном направлении пушка Гаусса. Как вам?

  15. Алексей says:

    Алюминий не магнитный материал) и каким образом по вашему он полетит в Гаусовке?

    • paranorm says:

      )) а как по вашему он левитирует
      он является электромагнитом (один замкнутый виток)
      а так как является парамагнетиком а одинаковые полюса отталкиваются
      имеем магнитную левитацию
      ……………………………………..
      просто пушка гаусса получится очень сложной
      и скажу по секрету
      плазма является магнитным материалом
      и если зделать такую пушку гаусса с термостойким стволом
      имеем плазменную пушку
      фантазия конечно безгранична
      но СопроМат ещё никто неотменял

  16. Иван says:

    Если от строчника запитать- будет работать

  17. Иван says:

    Извените поздно лёг рано встал поэтому немного запутался. У меня такой вопрос — какой результат можно получить с строчника? И ещё вот такой вопрос, немного не в тему: можно ли вместо кт819гм использовать в строчнике кт828б кт828а ? Зарание спасибо

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.