Dans cet article, nous discutons en détail de la façon de construire un circuit de chauffage par induction haute puissance de 1000 watts en utilisant des IGBT qui sont considérés comme les dispositifs de commutation les plus polyvalents et les plus puissants, même supérieurs aux mosfets.
Principe de fonctionnement de l'appareil de chauffage par induction
Le principe sur lequel fonctionne le chauffage par induction est très simple à comprendre.
Un champ magnétique de haute fréquence est produit par la bobine présente dans le dispositif de chauffage à induction et ainsi, à leur tour, des courants de Foucault sont induits sur l'objet métallique (magnétique) qui est présent au milieu de la bobine et le chauffe.
Afin de compenser le caractère inductif de la bobine, une capacité de résonance est placée en parallèle de la bobine.
La fréquence de résonance est la fréquence à laquelle le circuit de résonance (également appelé bobine-condensateur) doit être entraîné.
Le courant traversant la bobine est toujours beaucoup plus important que le courant d'excitation. Le circuit IR2153 est utilisé pour permettre le fonctionnement du circuit comme un «double demi-pont» avec les quatre IGBT contrôlés STGW30NC60W.
Une quantité égale de puissance est fournie par le double demi-pont par rapport au pont complet, mais le pilote de porte dans le cas du premier est plus simple.
IGBT STGW30NC60W
Utilisation de diodes anti-parallèles
Les diodes doubles de grande taille STTH200L06TV1 (2x 120A) sont utilisées sous forme de diodes anti-parallèles. Même si les plus petites diodes de taille 30A suffiront pour cela.
Si vous utilisez les diodes intégrées de l'IGBT telles que STGW30NC60WD, vous ne serez pas obligé d'utiliser les plus petites diodes ou les grandes doubles diodes. Un potentiomètre est utilisé pour régler la fréquence de fonctionnement en résonance.
L’un des meilleurs indicateurs de la résonance est la luminosité la plus élevée de la LED. Vous pouvez certainement créer des pilotes plus sophistiqués en fonction de vos besoins.
Vous pouvez également utiliser le réglage automatique qui est l'une des meilleures choses à faire, qui est le cours adopté dans les appareils de chauffage professionnels, mais il y a un inconvénient: la simplicité du circuit sera perdue dans ce processus.
Vous pouvez contrôler la fréquence qui se situe dans la plage d'environ 110 à 210 kHz. Un adaptateur de petite taille qui peut être du type transformateur ou smps est utilisé pour fournir 14-15V de tension auxiliaire qui est nécessaire dans le circuit de commande.
Le transformateur isolant
Un transformateur d'isolement et une self correspondante L1 sont les équipements électriques qui sont utilisés pour connecter la sortie au circuit de travail.
Ces deux inducteurs sont présents dans la conception du noyau d'air.
D'une part où une self se compose de 4 spires sur un diamètre de 23cm, le transformateur d'isolement d'autre part est constitué de 12 spires sur un diamètre de 14 cm et ces spires sont constituées d'un double câble filaire (comme le montre la figure ci-dessous) .
Même lorsque la puissance de sortie atteint une échelle de 1600W, vous constaterez qu'il y a encore beaucoup de possibilités d'amélioration.
La bobine de travail du chauffage par induction IGBT proposé est constituée d'un fil de 3,3 mm de diamètre.
Utilisation du cuivre pour la bobine
Un fil de cuivre est considéré comme plus approprié pour fabriquer la bobine de travail car il peut être connecté facilement et efficacement au refroidissement par eau.
La bobine se compose de six tours avec des dimensions de 23 mm de hauteur et 24 mm de diamètre. La bobine peut devenir chaude au cas où elle serait soumise à un fonctionnement prolongé.
Le condensateur de résonance est composé de et se compose de 23 morceaux de condensateurs de petite taille qui a une capacité totale de 2u3. Vous pouvez également utiliser des condensateurs de 100 nF dans les conceptions telles que le polypropylène de classe X2 et 275V MKP.
Vous pouvez les utiliser à cette fin même s'ils ne sont fondamentalement pas destinés ou fabriqués à de telles fins.
La fréquence de résonance est de 160 kHz. Il est toujours recommandé d'utiliser un filtre EMI. Un démarrage progressif peut être utilisé pour remplacer le variac.
Je vous recommande toujours fortement d'utiliser un limiteur qui est connecté en série avec le secteur tel que des lampes halogènes et des radiateurs d'environ 1 kW lors de sa première mise sous tension.
Attention: le circuit de chauffage par induction utilisé est connecté au secteur et contient une tension de niveau élevé et peut être mortel.
Afin d'éviter tout accident dû à cela, vous devez utiliser un potentiomètre qui a une tige en plastique. Les champs électromagnétiques de haute fréquence sont toujours nocifs et peuvent avoir un effet néfaste sur les supports de stockage et les appareils électroniques.
Un niveau important d'interférences électromagnétiques est causé par le circuit et cela peut également provoquer un choc électrique, un incendie ou des brûlures.
Chaque tâche ou processus que vous effectuez est à vos propres risques et la responsabilité en incombera et je ne serai pas responsable de tout type de préjudice qui surviendrait lors de l'exécution de ce processus.
Schéma
Circuit redresseur de pont 220V AC à 220V DC avec lampe de sécurité
Le starter L1
La conception de la self L1 utilisée dans le circuit de chauffage par induction IGBT à pont complet ci-dessus peut être observée dans l'image ci-dessous:
Vous pouvez le faire en enroulant 4 tours de 23 cm de diamètre, en utilisant n'importe quel câble épais à un seul noyau.
L'image suivante montre le double noyau d'air enroulé conception de transformateur d'isolement :
Vous pouvez le construire en enroulant 12 tours de 14 cm de diamètre, en utilisant n'importe quel câble épais doublé.
La bobine de travail peut être construite selon les instructions suivantes
Veuillez noter que si la bobine est étroitement enroulée, seulement 5 tours peuvent être nécessaires. Si six tours sont utilisés, vous pouvez essayer d'étirer légèrement la bobine pour obtenir une résonance et une efficacité optimales.
METTRE À JOUR
Ajout d'une limite de courant
Le schéma suivant suggère comment une simple fonction de limitation de courant peut être ajoutée à la conception de chauffage par induction expliquée ci-dessus.
Détails du brochage de l'optocoupleur TIL111
Ici, la résistance près de L1 (appelons-la Rx) devient la résistance de détection de courant, qui développe une petite tension à travers elle-même jusqu'au point souhaité lorsque le courant commence à dépasser les limites de sécurité.
Cette tension aux bornes de Rx est utilisée pour déclencher la LED à l'intérieur de l'optocoupleur connecté. Le transistor de sortie à l'intérieur de l'opto répond au déclenchement de la LED et effectue rapidement la mise à la terre du Ct, broche n ° 3 du pilote principal IC IR2153.
Le CI s'arrête immédiatement, interdisant toute nouvelle augmentation de courant. Lorsque cela se produit, le courant chute, ce qui élimine à son tour la tension aux bornes de Rx, éteignant ainsi la LED optique. Cela ramène la situation à une situation normale antérieure et le CI recommence à osciller. Ce cycle se répète maintenant rapidement assurant une consommation de courant constante pour la charge, dans les limites de sécurité prédéterminées.
Rx = 2 / Limite de courant
Commentaires de l'un des lecteurs dédiés:
Cher Monsieur, j'ai réussi à créer un pont de chauffage par induction 1/2 avec 4 IGBT et je veux savoir que la lampe de chauffage de 1000 watts qui a été suggérée devrait être connectée en permanence au circuit ou seulement jusqu'à tester pour la première fois.
Les images du résultat du test sont jointes ci-dessous:
En attente de votre réponse au plus tôt. Cordialement - Manish.
Résolution de la requête de circuit
Cher Manish,
Lorsque vous utilisez le chauffage par induction, voyez-vous une lueur sur la lampe de la série?
Si oui, elle ne peut probablement pas être retirée, si la lampe est à l'état non éclairé et complètement «froide» (sentez-la en la tenant), alors elle peut être retirée.
Salutations
Commentaires de M. Saeed Mahdavi
Cher Swagatam,
J'ai enfin pu remettre mon circuit en marche après de nombreuses tentatives. Et j'ai tourné la vidéo avec le boulon rouge chaud.
J'espère que cela pourrait être utile pour ceux qui s'intéressent aux radiateurs à induction. Pouvez-vous me dire comment augmenter la chaleur pour que le boulon atteigne le point de fusion?
La tension aux bornes du secteur est de 194 volts et le courant consommé par le circuit n'est que de 5 ampères et la forme d'onde sur l'oscilloscope est assez sinusoïdale.
Dans mon prototype, j'ai ajouté quelques tours à la self RFC pour obtenir plus de tension sur la bobine de travail et consommer moins d'ampli.
Les IGBT ont fonctionné tout à fait normalement sans beaucoup de chauffage pendant la période de fonctionnement. Pouvez-vous me dire ce que je devrais faire pour obtenir plus et chauffer. Merci beaucoup
Saeed Mahdavi
Clip vidéo:
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