înaltă frecvenţă de inducţie de încălzire

Introducere

Caldura prin inductie este un proces de încălzire non-contact. Acesta utilizează energie electrică de înaltă frecvenţă pentru a incalzimaterialele care sunt conducătoare de electricitate. Având în vedere că este non-contact, procesul de încălzire nu contaminamaterialul fiind încălzit. De asemenea, este foarte eficient, deoarece căldura este de fapt generată în interiorul piesei. Acest lucrupoate fi contrastat cu alte metode de încălzire în cazul în care căldura este generată într-un element de flacără sau de încălzire, careeste apoi aplicat pe piesa de prelucrat. Din aceste motive de încălzire prin inducţie se pretează la unele aplicatii unice in industrie.

Cum de încălzire cu inducţie de lucru?

O sursă de energie electrică de înaltă frecvenţă este folosit pentru a conduce o mare de curentalternativ printr-o serpentina. Aceasta bobina este cunoscut ca bobina de lucru. A se vedeaimaginea opus.

Trecerea curentului prin această bobină generează un câmp foarte intens şi în schimbare rapidămagnetice în spaţiu în bobina de lucru. Piesa de lucru care urmează să fie încălzită este plasat înacest câmp magnetic intens alternativ.

În funcţie de natura materialului piesei, o serie de lucruri se intampla ...

Câmpul magnetic alternativ induce un flux de curent în piesa de prelucrat conductiv.Aranjament a bobinei de muncă şi piesa de lucru poate fi considerat ca un transformatorelectric. Bobina de lucru este ca primar în cazul în care energia electrică este alimentată în, iarpiesa este ca un singur rândul său, secundar, care este scurt-circuitat. Acest lucru determinăcurenţi extraordinar sa curga prin piesa de prelucrat. Acestea sunt cunoscute ca curenţiturbionari.

22.01.2011 Înaltă frecvenţă de inducţie de încălzire

www.richieburnett.co.uk/indheat.html 1/22

În afară de aceasta, de înaltă frecvenţă utilizate în aplicaţii de încălzire prin inducţie dă naştere laun fenomen numit efect de piele. Acest efect piele forţelor de curent alternativ să curgă într-unstrat subţire faţă de suprafaţa piesei de prelucrat. Efectul pielii creşte rezistenţa efectivă demetal la trecerea de curent mare. Prin urmare, creşte foarte mult efectul de încălzire cauzate decurentul indus în piesa de prelucrat.

(Deşi încălzire datorită curenţilor turbionari este de dorit în această cerere, este interesant de notat că producătorii detransformatoare merge la lungimi de mare pentru a evita acest fenomen în transformatoare lor. Laminate miezuri detransformator, miezuri de praf de fier şi ferite sunt toate folosite pentru a preveni curenţi turbionari din care curge îninteriorul miezuri de transformator. interiorul unui transformator trecerea curenţilor turbionari este extrem de nedorit,deoarece provoacă încălzirea miezului magnetic şi reprezintă puterea care se iroseşte.)

Şi pentru metale feroase?

Pentru metale feroase şi fier ca unele tipuri de oţel, există un mecanism de încălzire suplimentară care are loc în acelaşi timp cacurenţi turbionari menţionate mai sus. Câmpul magnetic alternativ intens în interiorul bobinei de lucru în mod repetat magnetises şide-magnetises cristalele de fier. Această rapidă flipping de domenii magnetice cauzele frecare considerabile şi de încălzire dininteriorul materialului. Încălzire, datorită acestui mecanism este cunoscut sub numele de pierderea Histerezis, şi este cea mai marepentru materialele care au o suprafaţă mare în interiorul curbei BH lor. Acest lucru poate fi un factor care contribuie la marecăldura generată în timpul de încălzire prin inducţie, dar are loc numai în interiorul materiale feroase. Din acest motiv, materialeferoase se pretează mai uşor pentru încălzire prin inducţie decât materiale neferoase.

Este interesant de observat că de oţel pierde proprietăţile magnetice la încălzire peste aproximativ 700 ° C. Aceasta temperaturaeste cunoscut ca temperatura Curie. Acest lucru înseamnă că peste 700 ° C nu poate fi nici o încălzire a materialului din cauzapierderilor histerezis. Orice încălzire în continuare a materialului trebuie să fie din cauza curenţilor induşi turbionari singur. Acestlucru face de încălzire din oţel peste 700 ° C mai mult de o provocare pentru sistemele de încălzire prin inducţie. Faptul că decupru si aluminiu sunt ambele non-magnetice si electrice conductoare foarte bun, pot face, de asemenea, aceste materiale de oprovocare la căldură eficient. (Vom vedea că cel mai bun curs de acţiune pentru aceste materiale este de până la frecvenţa de aexagera pierderi datorate efectului pelicular.)

Ce este folosit pentru incalzire prin inductie?

De încălzire prin inducţie pot fi folosite pentru orice aplicatie unde vrem să căldură un material conductor electric într-un mod curat,eficient si controlat.

Una dintre cele mai comune aplicaţii este pentru sigilarea anti-tamper foci care sunt lipite la partea de sus a sticle medicină şibăuturi. Un sigiliu acoperită cu folie de "hot-topi lipici" se inserează în capacul de plastic şi fixate pe partea de sus a fiecărei sticle întimpul fabricaţiei. Aceste sigilii folie sunt apoi încălzit rapid ca sticlele trece pe sub un incalzitor de inducţie pe linia de producţie.Căldura generată topeste lipici şi sigiliile folie pe partea de sus a sticlei. Atunci când capacul este scos, oferind o folie rămâne închisetanş şi pentru a preveni orice falsificare sau contaminare a conţinutului sticlei până când clientul străpunge folie.

O altă cerere comună este "ardere reproducător", pentru a elimina contaminarea din tuburi vidate, cum ar fi tuburile imagine TV,tuburi cu vid, şi diferitelor lămpi cu descărcare în gaze. Un inel de material conductor numit "reproducător" este amplasat îninteriorul vas de sticlă evacuate. Din moment ce incalzire prin inductie este un proces non-contact poate fi folosită pentru încălzireareproducător care este deja sigilat in interiorul unei nave. O lucrare bobina de inductie este situat aproape de reproducător peexterior al tubului de vid şi sursa AC este pornit. În termen de secunde de la pornirea sistemului de încălzire cu inducţie,reproducător este încălzit alb fierbinte, şi substanţe chimice în învelişul său reacţionează cu orice gaze în vid. Rezultatul este căreproducător absoarbe orice ultimele urme rămase de gaz din interiorul tubului de vid şi creşte puritatea vid.

Totuşi, o altă cerere comună pentru încălzire prin inducţie este un proces numit Zona de purificare utilizate în industria de fabricarea semiconductorilor. Acesta este un proces în care siliciu este purificat printr-o zonă în mişcare de material topit. O căutare peInternet este sigur de a întoarce mai multe detalii despre acest proces, că ştiu puţine lucruri despre.



Alte aplicatii includ topire, de sudură şi lipire sau metale. Inducţie plite de gătit şi maşini de gătit orez. întărire Metal de muniţie,rotile dintate, lame de ferăstrău şi arbori, etc sunt, de asemenea aplicatii comune, deoarece procesul de inducţie încălzeştesuprafaţa de metal foarte rapid. Prin urmare, acesta poate fi utilizat pentru securizarea suprafaţă, şi de întărire zone localizate depiese metalice prin "depasind" conductie termica de caldura mai adânc în parte sau pentru zonele înconjurătoare. Natura non-contact de încălzire prin inducţie, de asemenea, înseamnă că acesta poate fi utilizat pentru încălzirea materialelor în aplicaţiianalitice, fără riscul de contaminare a specimen. Similiarly, instrumente medicale din metal poate fi sterilizat prin încălzire-le latemperaturi ridicate în timp ce ei sunt încă închise într-un mediu steril cunoscut, în scopul de a ucide germenii.

Ceea ce este necesar pentru încălzire prin inducţie?

În teorie doar 3 lucruri sunt esenţiale pentru punerea în aplicare de încălzire prin inducţie:

1. O sursă de energie electrică de înaltă frecvenţă,2. O bobină de lucru pentru a genera câmpul magnetic alternativ,3. O piesa de prelucrat conducătoare de electricitate care urmează să fie încălzită,

După ce a spus aceste sisteme, practic de încălzire prin inducţie sunt, de obicei, un pic mai complex. De exemplu, o reţea deimpedanta de potrivire este adesea necesară între sursa de înaltă frecvenţă şi bobina de lucru în scopul de a asigura un transfer deputere bun. Sisteme de răcire cu apă sunt de asemenea comune în Incalzitoare de inducţie de mare putere pentru a elimina căldurareziduală de la bobina de muncă, reţelei sale de potrivire şi electronică de putere. În cele din urmă unele electronice de controleste, de obicei folosite pentru a controla intensitatea acţiunii de încălzire, şi timpul ciclului de încălzire pentru a asigura rezultateconsistente. Electronice de control protejeaza, de asemenea, sistemul de a fi afectat de o serie de condiţii de funcţionare adverse.Cu toate acestea, principiul de bază ale funcţionării oricărei incalzitor inducţie rămâne aceeaşi ca descris mai devreme.

Practice de punere în aplicare

În practică, bobina de lucru este de obicei încorporat într-un circuit rezonant rezervor. Acest lucru are o serie de avantaje. Înprimul rând, ea face fie curent sau forma de undă de tensiune devin sinusoidale. Acest lucru minimizează pierderile în invertor,permiţându-i să beneficieze de nici zero-tensiune de comutare sau de zero-curent-comutare în funcţie de aranjamentul ales exact.Forma sinusoidala a tensiunii de la bobina de muncă reprezintă, de asemenea, un semnal mai pur şi mai puţin cauze interferenţa defrecvenţă radio pentru echipamente de apropiere. Acest punct mai târziu devine foarte important în sistemele de mare putere. Vomvedea că există un număr de scheme de rezonante că designerul de un incalzitor de inducţie pot alege pentru bobina de lucru:

Seria rezonant rezervor circuit

Bobina de lucru se face pentru a rezona la frecvenţa de operare destinat prin mijloace de un condensator plasat în serie cu ea.Acest lucru face ca curentul prin bobina de lucru care urmează să fie sinusoidale. Rezonanţă serie măreşte, de asemenea, detensiune pe bobina de muncă, mult mai mare decât tensiunea de ieşire a invertorului singur. Invertor vede o sarcină sinusoidalăcurent, dar trebuie să poarte curent care curge în deplină bobina de lucru. Din acest motiv, bobina de lucru de multe ori esteformat din mai multe se transformă din sârmă cu amperi doar câteva zeci de amperi sau curg. Semnificativ puterea de încălzire serealizează prin creşterea rezonante de tensiune pe bobina de lucru în timp ce aranjament de serie rezonant menţinerea curentul prinbobină (şi invertor), la un nivel sensibil.

Acest aranjament este frecvent utilizat în lucruri cum ar fi maşini de gătit orez în cazul în care nivelul de putere este scăzut, iarinvertorul este situat lângă obiect care urmează să fie încălzit. Principalele dezavantaje ale acordului seria rezonante care suntinvertor trebuie să poarte acelasi curent care curge în bobina de lucru. În plus faţă de această creştere de tensiune din cauzarezonanţă serie poate deveni foarte pronunţate în cazul în care nu există un prezent piesa semnificativ mijlocii în bobina de lucrupentru a amortiza circuit. Aceasta nu este o problemă în aplicaţii cum ar fi maşini de gătit orez în cazul în care piesa de prelucrateste întotdeauna acelaşi vas de gătit, şi proprietăţile sale sunt bine cunoscute la momentul de proiectare a sistemului.

Rezervorul de condensator este de obicei evaluat pentru o înaltă tensiune din cauza creşterii tensiunii rezonante cu experienţă înseria tuned circuit rezonant. Acesta trebuie să efectueze, de asemenea, pe deplin actuale efectuate de către bobina de muncă, deşi



acest lucru nu este de obicei o problemă în aplicaţii de putere redus.

circuit paralel rezonant rezervor

Bobina de lucru se face pentru a rezona la frecvenţa de operare destinat prin mijloace de un condensator plasat în paralel cu ea.Acest lucru face ca curentul prin bobina de lucru care urmează să fie sinusoidale. Rezonanţă paralel măreşte, de asemenea,curentul prin bobină de lucru, mult mai mare decât capacitatea de curent de ieşire a invertorului singur. Invertor vede o sarcinăsinusoidală curent. Cu toate acestea, în acest caz, doar trebuie să efectueze o parte a curentului de sarcină care face de fapt,adevărata muncă. Invertor nu trebuie să efectueze complet circulă curent în bobina de lucru. Acest lucru este foarte important,deoarece factori de putere în aplicaţii de încălzire prin inducţie sunt de obicei scăzute. Această proprietate a circuitului rezonantparalel poate face o reducere de zece ori în actuala care trebuie să fie susţinută de invertor şi cabluri de conectare-l la bobina demuncă. Pierderile de conducere sunt, de obicei proporţionale cu pătratul curentului, asa ca o reducere de zece ori în curentul desarcină reprezintă o economie semnificativă a pierderilor de conducere în invertor şi cablajul asociat. Acest lucru înseamnă căbobina de muncă poate fi plasat într-o locaţie la distanţă de la invertorul fără a suferi pierderi masive în fire feed.

Bobine de lucru folosind aceasta tehnica de multe ori constau doar câteva tururi de un conductor de cupru gros, dar cu curenţimari de multe sute sau mii de amperi curge. (Acest lucru este necesar pentru a obţine necesare amperi se transformă pentru a faceîncălzirea prin inducţie.) Apa de răcire este comun pentru toate, dar mai mici de sisteme. Acest lucru este necesar pentru a eliminaexcesul de căldură generată de trecerea de înaltă frecvenţă mare de curent prin bobină de muncă şi rezervorul asociatecondensator.

În circuit paralel rezonant rezervor bobină de muncă poate fi gândit ca o sarcină inductivă, cu o "corecţie a factorului de putere"condensator conectate peste ea. Condensatorul PFC oferă flux reactivă curent egală şi opusă cu mare inductive curentul de bobinade muncă. Lucrul cel mai important de reţinut este că acest curent imens este localizat la bobina de muncă şi condensator sale, şireprezintă doar puterii reactive sloshing back-te-vino între cele două. Prin urmare, fluxul de numai real curent de la invertor estesuma relativ mică necesară pentru a depăşi pierderile în "PFC" condensator si bobina de lucru. Există întotdeauna unele pierderi înacest circuit rezervor, datorită pierderii de dielectrice în vigoare condensator şi a pielii cauzand pierderi rezistive în bobinacondensator şi locul de muncă. Prin urmare, un curent mic este intotdeauna trasată de la invertor chiar dacă nu piesa de prelucrat.Atunci când o piesă cu pierderi se introduce în bobina de muncă, acest damps circuit paralel rezonant prin introducerea încontinuare o pierdere în sistem. Prin urmare, curentul de creşterile circuit rezonant paralel rezervor când o piesă este înscris înbobină.

Impedanta de potrivire

Sau pur şi simplu "potrivire". Acest lucru se referă la electronica care se află între sursa de putere de înaltă frecvenţă şi bobina demunca pe care o folosim pentru încălzire. Pentru a încălzi o bucată solidă de metal de încălzire prin inducţie, avem nevoie de aprovoca o extraordinară curent să curgă în suprafaţa de metal. Totuşi, acest lucru poate fi contrastat cu invertor care genereazăputere de înaltă frecvenţă. Invertor, în general, functioneaza mai bine (şi de proiectare este oarecum mai uşor), în cazul în careacesta funcţionează la tensiune destul de mare, dar un curent scăzut. (De obicei probleme sunt întâlnite în electronica de putereatunci când încercăm să ne comuta curenţi mari de pe şi în afara în timp foarte scurt.) Creşterea tensiunii şi scăderea actual permiteMOSFET comune comutator (sau rapid IGBT), pentru a fi utilizate. Curenti relativ mici fac invertor mai puţin sensibil laproblemele layout şi inductivităţii vagabonzi. Este treaba a reţelei de potrivire şi bobina munca în sine de a transforma high-voltage/low-current de la invertor la low-voltage/high-current necesară pentru a încălzi piesa eficient.

Ne putem gândi a circuitului rezervorului încorporează bobină de muncă (Lw)şi sa condensator (Cw), ca un circuit paralel rezonant.

Acest lucru are o rezistenţă (R), datorită piesa de prelucrat cu pierderi cuplat în



bobina de lucru din cauza cuplajul magnetic dintre cele două conductoare.

A se vedea opus schematice.

În practică, rezistenta a bobinei de muncă, rezistenţa a rezervoruluicondensator, şi rezistenţa reflectat a piesei de prelucrat introducă toate opierdere în circuitul rezervor umed şi rezonanţă. Prin urmare, este util să secombine toate aceste pierderi într-un singur "rezistenţă pierdere." În cazul unuicircuit rezonant paralel această rezistenţă pierdere apare direct peste circuitulrezervor în modelul nostru. Această rezistenţă reprezintă singura componentăcare poate consuma putere reală, şi, prin urmare, ne putem gândi la aceastărezistenţă pierdere ca sarcina pe care încercăm să conducă în putere într-unmod eficient.

Când condus la rezonanţă curent trase de rezervor condensator şi bobină de lucru sunt egale ca mărime şi opusă în fază şi, prinurmare, se anulează reciproc în ceea ce priveşte sursa de energie este în cauză. Aceasta înseamnă că sarcina văzută numai decătre sursa de alimentare la frecvenţa de rezonanţă este rezistenţa pierderea pe circuitul de rezervor. (Reţineţi că,atunci când condus de fiecare parte a frecventei de rezonanta, există o suplimentare "out-of-faze", componenta de curentcauzate de anularea incompletă a bobinei de muncă actual şi rezervorul de condensator curent. Acest curent creştereactive amploarea totală a curentului fiind redactate de la sursa, dar nu contribuie la o încălzire utile în piesa deprelucrat.)

De locuri de muncă a reţelei de potrivire este pur şi simplu de a transforma această rezistenţă pierderi relativ mari pe circuitrezervorul de până la o valoare mai mică care se potriveste mai bine invertor încearcă să-l conduce. Există multe moduri diferite dea realiza această transformare impedanţă inclusiv atingând bobina de lucru, folosind un transformator ferită, un divizor capacitiv înloc de rezervor condensator, sau un circuit de potrivire, cum ar fi o reţea L-meci.

În cazul unei reţele L-meci se poate transforma rezistenţa de sarcină relativmare a circuitului rezervorului până la ceva în jur de 10 ohmi care vi sepotriveste mai bine invertor. Această cifră este tipic pentru a permite invertorsă curgă de la câteva sute de volţi în timp ce menţinerea curenţi până la un nivelmediu, astfel încât MOSFET-urile standard de switch-mode poate fi utilizatpentru a efectua operaţiunea de comutare.

Reţeaua L-meci constă din componente Lm şi vizavi Cm prezentate.

Reţeaua L-meci are mai multe proprietati foarte de dorit în această cerere. Inductorul de la intrare la reţeaua L-meci prezintă oreactanţă inductivă progresiv în creştere la toate frecvenţe mai mari decât frecvenţa de rezonanţă a circuitului rezervor. Acest lucrueste foarte important atunci când bobina de lucru este de a fi alimentat de la un invertor de tensiune-source, care genereaza otensiune de ieşire squarewave. Aici este o explicaţie de ce acest lucru este atât de ...

Tensiunea squarewave generate de cele mai multe jumătate de pod si circuite full-punte este bogat în armonici de înaltă frecvenţă,precum şi a vrut frecvenţa fundamentală. Conectare directă de asemenea o sursă de tensiune pentru un circuit rezonant paralel arcauza curenţilor excesiv să curgă la toate armonici de frecvenţă drive! Acest lucru se datorează faptului că rezervorul decondensatoare în circuitul rezonant paralel ar prezenta o reactanţă progresiv mai mică capacitiv la frecvenţe în creştere. Acest lucrueste foarte potenţial dăunătoare pentru un invertor de tensiune-source. Este rezultate în vârfuri mari curente la tranziţiile decomutare ca invertor încearcă să rapid de încărcare şi descărcare rezervor condensator la creşterea şi care se încadrează marginilesquarewave. Includerea reţelei L-meci între invertor şi neagă rezervorul circuit această problemă. Acum, de ieşire a invertoruluivede reactanţa inductiva a Lm în reţeaua de potrivire în primul rând, şi toate armonicile din unitatea formei de undă a vedea oimpedanţă treptat creştere inductiv. Acest lucru înseamnă că fluxurile maxim de curent la frecventa destinate numai puţin şifluxurilor de curent armonic, făcând sarcina invertorul actuală într-o formă de undă buna.

În cele din urmă, cu tuning corecta reţea L-meci este în măsură să ofere o sarcină uşoară inductiv la invertor. Această sarcinăinvertor uşor rămase curente pot facilita Zero-Voltage-Switching (ZVS) din MOSFET în podul invertor. Acest lucru reducesemnificativ turn-pe trecerea pierderile cauzate de capacitate dispozitivului de ieşire în MOSFET operate la tensiuni ridicate.Rezultatul global este de încălzire mai puţin în semiconductori şi durata de viaţă a crescut.



În rezumat, includerea unei reţele L-meci între invertor şi rezervorul de circuit paralel rezonant atinge două lucruri.

1. Impedanta de potrivire, astfel încât cantitatea necesară de putere pot fi furnizate de invertor la piesa de prelucrat,2. Prezentarea unui reactanţă inductiv ridicandu-se la armonici de înaltă frecvenţă pentru a păstra invertor în condiţii de

siguranţă şi fericit.

Privind la schema anterioară de mai sus putem vedea că condensator în reţeauade potrivire (Cm) şi rezervorul de condensator (Cw) sunt ambele în paralel. Înpractică, aceste două funcţii sunt, de obicei, realizate de un singur scopconstruit putere condensator. Cele mai multe dintre capacităţii sale pot ficonsiderate ca fiind în rezonanţă paralel cu bobina de lucru, cu o cantitate micăfurnizarea de impedanta de potrivire de acţiune cu inductor de potrivire (Lm.)pieptănat aceste două capacităţi într-o singură ne conduce de a ajunge lamodelul LCLR pentru bobina de aranjament de lucru, care este utilizatăfrecvent în industria pentru încălzire prin inducţie.

Lucrarea LCLR bobina

Acest aranjament include bobina de muncă într-un circuit rezonant paralel şi utilizează reţeaua L-meci între circuitul rezervor şiinvertor. Reţeaua de potrivire este folosit pentru a face circuitul rezervor apar ca o sarcină mult mai potrivit pentru a invertorului, şiderivarea este discutată în secţiunea de mai sus.

Bobina de munca LCLR are un număr de proprietăţi de dorit:

1. Un imens fluxurilor de curent în bobina de lucru, dar are doar invertor de a furniza un curent scăzut. Curent mare circulant selimitează la bobina de muncă şi de paralel condensator, care sunt de obicei situate foarte aproape unul de celălalt.

2. Doar fluxurile de curent relativ redus de-a lungul liniei de transmisie de la invertor la circuitul rezervor, astfel se poate folosicablu datoria brichetă.

3. Orice reactanţa de linia de transmisie pur şi simplu devine parte a inductivitatea reţelei de potrivire (Lm.) Prin urmare,centrala termica pot fi situate la distanţă de invertor.

4. Invertor vede o sarcină sinusoidală curent, astfel încât să poată beneficia de ZCS sau ZVS pentru a reduce pierderile decomutare şi, prin urmare, a alerga mai rece.

5. Inductor serie se potrivesc pot fi modificate pentru a răspunde pentru sarcini diferite plasate în interiorul bobinei de lucru.6. Circuitul rezervor poate fi alimentat prin intermediul inductoare mai multe invertoare de potrivire de la mai multe niveluri de

putere pentru a ajunge mai sus celor realizabile cu un invertor singur. Inductoare de potrivire a asigura schimbul inerente dincurentul de sarcină între invertoare şi face, de asemenea, sistemul de tolerant la unele nepotrivite în clipe de comutare ainvertoare paralel.

Pentru mai multe informaţii despre comportamentul reţelei LCLR rezonant vedea noua secţiune de mai jos etichetată"răspuns LCLR frecvenţa reţelei."

Un alt avantaj al acordului de lucru bobina LCLR este că nu are nevoie de un transformator de înaltă frecvenţă pentru a oferifuncţia de impedanta de potrivire. transformatoare capabile să ferită de manipulare kilowatti mai multe sunt mari, grele şi destul descumpe. În afară de aceasta, de transformare trebuie să fie răcit pentru a elimina excesul de căldură generată de curenţi de înaltăcurge în conductori sale. Constituire a reţelei L-meci în regimul de lucru bobina LCLR elimină necesitatea unui transformatorpentru a se potrivi invertor la bobina de muncă, de reducere a costurilor şi simplificarea design. Cu toate acestea, designerul artrebui să apreciem că un transformator de izolare 01:01 poate fi încă necesară între invertor şi de intrare la aranjamentul de muncăbobina LCLR dacă izolare electrică este necesar de la reţeaua de alimentare. Acest lucru depinde dacă izolare este important, şidacă PSU principale în sistemul de încălzire cu inducţie oferă deja suficientă pentru izolare electrică pentru a îndeplini aceste cerinţede siguranţă.

Conceptuale schematic



Belows sistem schematic prezinta simplă invertorul de conducere sale bobina LCLR aranjament de lucru.

Reţineţi că acest lucru nu schematic NU SHOW poarta MOSFET-drive şi circuitele electronice de control!

Invertor în acest prototip a fost o simplă demonstraţie jumătate de pod format din două MOSFET MTW14N50 făcut meu On-semiconductor (fostă Motorola.) Acesta este alimentat de la o sursă de curent continuu atenuate cu condensator de decuplare alungul şinelor de a sprijini AC cerinţelor actuale ale invertorului . Cu toate acestea, ar trebui să fie realizat că de calitatea şireglementarea sursa de alimentare pentru inducţie aplicaţii de încălzire nu este critică. Full-val rectificat (dar ne-netezite) alimentarepoate lucra, precum şi netezite şi reglementate DC atunci când vine vorba de încălzire metal, dar curenţi de vârf sunt mai maripentru aceeaşi putere de incalzire medie. Există multe argumente pentru păstrarea dimensiunea autobuz DC condensator până laun nivel minim. În special, aceasta imbunatateste factorul de putere de curentul de la sursa de alimentare prin intermediul unuiredresor, şi minimizează, de asemenea, energia stocată în caz de condiţii de defect în interiorul invertorului.

DC-blocare condensator este folosit doar pentru a opri curentul continuu de ieşire din invertor jumatate de punte din cauza fluxuluide curent prin bobină de lucru. Este de dimensiuni suficient de mari încât să nu ia parte la impedanta de potrivire, şi nu are efectnegativ funcţionarea acordului lucru bobina LCLR.

În modele de mare putere este comun de a folosi un full-punte (H-pod) de 4 sau mai multe dispozitive de comutaţie. În astfel decazuri inductanţa de potrivire este de obicei împărţită în mod egal între picioarele podului două, astfel încât formele de undăunitatea de tensiune sunt echilibrate cu privire la sol. DC-blocare condensator poate fi, de asemenea, eliminate de control în cazulîn care modul curent este folosit pentru a se asigura că nici fluxurile nete DC între picioare pod. (În cazul în care ambele picioareale H-pod pot fi controlate independent, atunci există posibilitatea de a controla puterea tranzitată prin faza de-Shift Control sevedea punctul 6 din secţiunea de mai jos despre "Power metodele de control" pentru detalii suplimentare..)

La puteri mai mari, este posibil să se utilizeze invertoare mai multe separate, conectate în mod eficient în paralel pentru a răspundecerinţelor ridicate de sarcină de curent. Cu toate acestea, invertoarele separate nu sunt direct legate în paralel la terminalele lor H-poduri. Fiecare dintre invertoare distribuite este conectat la bobina de lucru de la distanţă prin propria sa pereche de potrivireinductoare care să garanteze că sarcina totală este repartizată în mod egal între toate invertoare.



Aceste inductoare de potrivire, de asemenea, o serie de beneficii suplimentare atunci când invertoare sunt în paralel în acest fel. Înprimul rând, impedanţa între oricare două ieşiri invertor este egală cu dublul valorii de inductivitatea de potrivire. Acest impedanţainductivă limitează "trage între" curent care curge între invertoare în paralel în cazul în clipe de comutare lor nu sunt perfectsincronizate. În al doilea rând, această reactanţă inductivă între aceleaşi limite invertoare rata la care defect curentul creşte în cazulîn care unul dintre exponatele invertoare un eşec dispozitiv, eliminarea potenţial eşec de alte dispozitive. În cele din urmă, dinmoment ce toate invertoare distribuite sunt deja conectat prin inductoare, orice inductanţă suplimentare între invertoare doaradauga la aceasta impedanta si are doar efectul de a împărtăşi curent uşor degradant. Prin urmare, invertoare distribuite pentruîncălzire prin inducţie nu trebuie să fie neapărat fizic situat aproape unul de celălalt. Transformatoare de izolare în cazul în care suntincluse în proiectele de care au nevoie, atunci nu chiar a alerga de la sursa de fel!

Vina toleranţă

LCLR aranjament bobina de muncă este foarte bine comportat sub o varietate de condiţii de defecţiune posibile.

1. Circuit deschis bobina de muncă.2. Scurt circuit de muncă bobină, (sau rezervor condensator.)3. rândul său, scurtcircuit în bobina de muncă.4. Condensator circuit deschis rezervor.

Toate aceste eşecuri duce la o creştere în impedanţă fiind prezentate la invertor şi, prin urmare, o scădere corespunzătoare înactuala extrase din invertor. Autorul a folosit personal o şurubelniţă pentru a scurt-circuit între transformă unei bobine de lucru caretransportă mai multe sute de amperi. În ciuda zboară scântei la locul de scurt-circuit aplicate, sarcina pe invertorul este redusă, iarsistemul supravieţuieşte acest tratament cu usurinta.

Cel mai rau lucru care se poate întâmpla este că circuitul rezervorul devine detuned astfel încât sa frecvenţa de rezonanţă naturalăeste doar deasupra frecvenţa de funcţionare a invertorului. Având în vedere că frecvenţa unitate este încă apropiate de rezonanţănu este încă afară semnificative a debitului de curent a invertorului. Dar factorul de putere este redusă din cauza detuning, şiinvertor de sarcină de curent începe să conducă tensiune. Această situaţie nu este de dorit, deoarece curentul de sarcină văzut decătre direcţia invertorul modificările înainte de variaţiile de tensiune aplicate. Rezultatul acestui fapt este că actuala forţă estecomutat între diode de roţi libere şi se opune MOSFET MOSFET de fiecare dată când este pornit. Acest lucru provoacă orecuperare inversă forţată a liber-roata diode în timp ce acestea sunt deja semnificative înainte transportă curent. Aceasta duce la ocreştere bruscă mare atât prin diodă şi MOSFET opuse, care este de cotitură pe.

Deşi nu este o problemă pentru redresoare speciale de recuperare rapidă, aceasta recuperare forţată poate cauza probleme încazul în care diode MOSFET intrinseci corpului sunt folosite pentru a asigura funcţia de dioda de roţi libere. Aceste vârfuri mari decurent reprezintă în continuare o pierdere de putere semnificativă şi ameninţare pentru fiabilitate. Cu toate acestea, ar trebui să fierealizat că un control adecvat al invertorului frecventa de operare trebuie să se asigure că acesta urmăreşte frecvenţa de rezonanţăa circuitului rezervor. Prin urmare, lider condiţie factorul de putere nu ar trebui să apară în mod ideal, şi nu ar trebui să persiste,



desigur, pentru orice perioadă de timp. Frecvenţa de rezonanţă ar trebui să fie urmărite până la limita, apoi sistemul de închidere încazul în care acesta a rătăcit în afara de o gamă de frecvenţă acceptabil.

Putere a metodelor de control

Acesta este adesea de dorit pentru a controla cantitatea de energie prelucrate de un incalzitor de inducţie. Acest lucru determinărata la care energia termică este transferată pe piesa de prelucrat. Puterea setarea de acest tip de încălzire cu inducţie pot ficontrolate într-un număr de moduri diferite:

1. Diferite link-ul de tensiune DC.

Puterea prelucrate de invertorul poate fi diminuat prin reducerea tensiunii de alimentare a invertorului. Acest lucru poate fi realizatprin rularea invertor de la o tensiune de alimentare variabila continuu, cum ar fi un redresor controlat folosind tiristoare pentru avaria tensiunea de alimentare DC derivate din reţeaua de alimentare. Impedanţa prezentat invertor este în mare măsură constant cudiferite nivel de putere, astfel încât puterea de transfer a invertorului este aproximativ proporţională cu pătratul tensiunii dealimentare. Variind de tensiune DC link-ul permite controlul deplin al puterii de la 0% la 100%.

Trebuie remarcat totuşi, că debitul de putere exact în kilowaţi depinde nu numai de tensiunea de alimentare DC la invertor, dar, deasemenea, pe impedanţa de sarcină care bobina de lucru prezintă invertor prin intermediul reţelei de potrivire. Prin urmare, în cazulîn care puterea de control precis este necesar real de incalzire de putere inducţie trebuie să fie măsurate, în comparaţie cu solicitat"de putere" de la operator şi un semnal de eroare hrănite înapoi pentru a regla continuu de tensiune DC link-ul într-un mod în buclăînchisă pentru a minimiza eroarea . Acest lucru este necesar să menţină o putere constantă, deoarece rezistenţa de schimbărilepiesei considerabil ca el se incalzeste. (Acest argument pentru controlul puterii in bucla inchisa, de asemenea, se aplică la toatemetodele care urmează de mai jos.)

2. Variind raportul datoria dispozitive din invertor.

Puterea prelucrate de invertorul poate fi diminuat prin reducerea la timp de switch-uri din invertor. Puterea este doar surse labobina lucreze în momentul în care dispozitivele sunt aprinse. Curentul de sarcină este apoi stânga pentru a casetei prin diodecorpul dispozitive în timpul deadtime atunci când ambele dispozitive sunt oprite. Variind raportul datoria de switch-uri permitecontrolul deplin al puterii de la 0% la 100%. Cu toate acestea, un dezavantaj important al acestei metode este de comutaţie acurenţilor grele între dispozitivele active şi diode lor de roţi libere. Forţată de recuperare a inversa diode de roţi libere, care potapărea atunci când raportul taxa este considerabil redusă. Din acest motiv, taxa raport de control nu este utilizat de obicei îninvertoare de putere mare de incalzire inducţie.

3. Varierea frecvenţei de funcţionare a invertorului.

Puterea furnizate de invertor la bobina de muncă poate fi redus prin detuning invertor de la frecvenţa de rezonanţă a circuituluinatural al rezervorului care încorporează bobina de lucru. Ca frecvenţă de funcţionare a invertorului este mutat departe de frquencyde rezonanţă a circuitului rezervor, nu există creştere mai puţin rezonante în circuitul rezervor, şi curentul din bobină de lucrudiminuează. Prin urmare, mai puţin curent circulant este indus în piesa de lucru şi efectul de incalzire este redus.

În scopul de a reduce puterea tranzitată invertorul este în mod normal detuned pe partea de inalta de circuite rezervorului frecvenţade rezonanţă naturale. Acest lucru duce la reactanţa inductivă de la intrare a circuitului de potrivire pentru a deveni din ce în cepoziţie dominantă pe măsură ce creşte frecvenţa. Prin urmare, curentul de la invertor de către reţeaua de potrivire începe sărămână în faza diminua şi în amplitudine. Ambele aceşti factori contribuie la o reducere a ratei de transfer de putere reală. În plusfaţă de acest factor puterea rămase asigură că dispozitivele în invertorul rândul său, încă pe zero cu tensiune peste ei, şi nu existăprobleme de roţi libere recuperare dioda. (Acest lucru poate fi contrastat cu situaţia care ar apărea în cazul în care invertorul aufost detuned pe partea de joasă frecvenţă a bobinei de munca lui rezonant ZVS este pierdut,. Şi de roţi libere diode vedea forţatinversă de recuperare în timp ce transportă sarcină semnificativă, actuală.)



Această metodă a nivelului de putere de control de către detuning este foarte simplu, deoarece cele mai multe încălzitoare deinducţie au deja controlul asupra frecvenţa de funcţionare a invertorului în scopul de a satisface diferite piese şi bobine de muncă.Dezavantajul este că oferă numai o gamă limitată de control, deoarece există o limită a cât de semiconductori de putere de repedese pot face pentru a comuta. Acest lucru este valabil în special în aplicaţii de mare putere în cazul în care dispozitivele pot fi dejarulează aproape de viteze maxime de comutare. Mare a sistemelor de energie folosind această metodă de control putere necesitao analiză detaliată a rezultatelor termică a pierderilor de comutaţie la diferite niveluri de putere pentru a asigura temperaturi aparatmereu staţi în limite tolerabile.

Pentru informaţii mai detaliate cu privire la controlul puterii de către detuning vedea noua secţiune de mai josetichetată "răspuns LCLR frecvenţa reţelei."

4. Variind valoarea inductor în reţeaua de potrivire.

Puterea furnizate de invertor la bobina de muncă poate fi variat prin modificarea valorii a componentelor de reţea de potrivire.Reţeaua L-meci între invertor şi circuitul rezervor punct de vedere tehnic constă dintr-un inductiv şi o parte capacitiv. Dar parteacapacitiv este în paralel cu rezervor bobina lucrarii condensator proprii, şi, în practică, acestea sunt, de obicei, una şi aceeaşi parte.Prin urmare, doar o parte a reţelei de potrivire, care este disponibil pentru a regla este inductor.

Reţeaua de potrivire este responsabil pentru transformarea impedanţa de încărcare a workcoil la o impedanta de sarcină potrivitpentru a fi condus de invertor. Alterarea inductanţa de inductor potrivire ajustează valoarea la care impedanţa de sarcină estetradus. În general, scăderea inductanţa de inductor potrivire cauzele bobina impedanta de lucru care urmează să fie transformat înjos pentru o impedanţă mai mică. Această impedanţă de încărcare mai mici de a fi prezentată invertor cauzele mai multă putere săfie achiziţionate din invertor. În schimb, creşterea inductanţa a inductorului de potrivire provoacă o impedanţă de sarcină mai marepentru a fi prezentate la invertor. Acest rezultat mai uşoare de încărcare într-un flux de putere mai mică de la invertor cu bobina demuncă.

Gradul de control al puterii achieveable prin modificarea inductorul de potrivire este moderat. Există o, de asemenea, o schimbareîn frecvenţa de rezonanţă a sistemului în ansamblu - Acesta este preţul care trebuie plătit pentru combinarea capacitate L-meci şicapacitate rezervor într-o singură unitate. Reţeaua L-meci împrumută, în esenţă, o parte din capacitate de la rezervorul decondensator pentru a efectua operaţiunea de potrivire, lăsând astfel circuitul rezervor să rezoneze la o frecvenţă mai mare. Dinacest motiv, inductorul de potrivire este de obicei fixe sau ajustate în paşi grosier pentru a se potrivi piesa de lucru care urmează săfie încălzită, mai degrabă decât să ofere utilizatorului, cu o setare de putere complet ajustabil.

5. Impedanta transformatorul de adaptare.

Puterea furnizate de invertor la bobina de muncă poate fi mărită în paşi grosier prin utilizarea unui transformator RF lovit puterea dea efectua conversia impedanta. Deşi majoritatea beneficiul aranjament LCLR este în eliminarea de un transformator devoluminoase şi costisitoare de energie ferită, poate satisface pentru mari schimbari in parametrii sistemului într-un mod care nu estedependent de frecvenţă. Transformator de putere de ferita poate oferi, de asemenea, izolare electrice, precum şi efectuarea detransformare datoria impedanta pentru a seta puterea tranzitată.

În plus, în cazul transformatoarelor de putere ferită este plasat între ieşirea invertorului şi de intrare a circuitului L-meciconstrângerile sale de design sunt relaxat în mai multe moduri. În primul rând, localizarea transformatorul în această poziţieînseamnă că impedanţele la ambele înfăşurări sunt relativ mari. tensiuni adică sunt ridicate şi a curenţilor sunt relativ mici. Este maiuşor pentru a proiecta o convenţional ferita transformator de putere pentru aceste condiţii. Masive care circulă curent în bobinalucru să fie menţinut în afara transformatorului ferita reducand considerabil probleme de răcire. În al doilea rând, deşi transformatorvede tensiunea de ieşire patrat-val de la invertor, este înfăşurări transporta curenţi care sunt sinusoidali. Lipsa de înaltă frecvenţăarmonicilor reduce încălzirea în transformator, datorită efectului pelicular şi efectul de proximitate din cadrul conductori.

În cele din urmă proiectarea transformatorului ar trebui să fie optimizate pentru capacitate minimă de inter-lichidare şi buna izolarepe cheltuiala inductivitatea de scurgere a crescut. Motivul pentru aceasta este că orice scurgere inductanţă expuse de către untransformator situat în această poziţie numai adaugă la inductanţă de potrivire la intrarea în circuit L-meci. Prin urmare, inductanţăscurgere în transformatorul nu este la fel de dăunătoare pentru performanţă ca inter-capacitate de lichidare.



6. Faza de control-shift de H-pod.

În cazul în care bobina de lucru este condus de o tensiune de-hrănite complet-punte (H-pod) invertor există încă o altă metodă dea atinge control al puterii. În cazul în clipe de comutare de ambele picioare pod poate fi controlat independent, apoi acesta sedeschide posibilitatea de a controla puterea tranzitată prin ajustarea defazaj între picioare pod două.

Când ambele picioare pod switch exact în faza, ei atât de ieşire aceeaşi tensiune. Aceasta înseamnă că nu există tensiune pebobină aranjament de lucru şi nici fluxurile de curent prin bobină de lucru. Invers, atunci când ambele picioare pod switch înfluxurile maxim anti-faza curentului prin bobină de muncă şi de încălzire maxim este atins. niveluri de putere între 0% şi 100% poatefi atins prin varierea defazajul a conduce la o jumătate de pod între 0 grade si 180 de grade în comparaţie cu unitatea a picioruluipodului celelalte.

Aceasta tehnica este foarte eficace ca şi de control al puterii pot fi realizate la partea inferioară de control al puterii. Factorul deputere văzut de invertorul rămâne întotdeauna bun, deoarece invertorul nu este detuned de la frecvenţa de rezonanţă a bobinei delucru, fluxul de curent, prin urmare, reactivă prin diode liber-Wheeling este minimizat.

De încălzire prin inducţie Condensatori

Cerinţele pentru condensatori utilizate în sistemele de încălzire inducţie de mare putere sunt, probabil, cele mai exigente de orice tipde condensator. De condensatoare utilizate în circuitul rezervor de un incalzitor de inducţie trebuie să actuale complet care curge înbobina de lucru pentru perioade lungi de timp. Acest curent este de obicei mai multe sute de amperi la zeci sau sute de kilohertzi.Acestea sunt, de asemenea, expuse la repetate 100% inversarea tensiunii la acest aceeaşi frecvenţă şi vedea de tensiune completdezvoltat pe bobina de lucru. Frecvenţa de operare ridicate cauzează pierderi semnificative din cauza încălzirii dielectrice şi datorităefectului de piele în conductoare. În cele din urmă inductanţă fără stăpân trebuie să fie menţinute la un minim absolut, astfel încâtcondensator apare ca un element de circuit lumped comparativ cu inductanţă rezonabil scăzut al bobinei de muncă la care esteconectat.

Alegerea corectă a dielectrici şi tehnici de construcţie extins folie sunt folosite pentru a minimiza cantitatea de căldură generată şi săpăstreze eficiente din seria-inductanta la un nivel minim. Cu toate acestea, chiar şi cu aceste tehnici de condensatori incalzireinductiv prezintă încă puterea disipată semnificativ, din cauza curenţilor enorm RF ele trebuie să. Prin urmare, un factor important îndesignul lor este să permită eliminarea eficientă a căldurii din interiorul condensator pentru a prelungi durata de viaţă a dielectric.

Următorii producători produce componente scop construite:

High Energy Corp (distribuitor din Marea Britanie este AMS Technologies.)

VISHAY Componente.

Celem Power Condensatori. cu sediul în Israel.



Gama de inducţie de mare putere de incalzire condensatori de la High Energy Corp

conducta de alimentare de înaltă răcit mică de condensatoare, din Celem Power Condensatori. Celem(Imagini de curtoazie Steve Conner )

Notă suprafaţă mare a conexiunii plăcile pe componente Celem conducţie-răcit şi putere reactivă (kVAR) imprimat pe eticheta derating. unităţi de putere mai mare fotografia de mai sus, în cazuri de aluminiu au racorduri pentru furtunuri de apă de răcire pentru aîndepărta căldura generată intern.

LCLR reţea de răspuns în frecvenţă

Reţeaua LCLR este un sistem de ordine treia rezonanţă format din două inductoare, un condensator şi un rezistor. Terenul Bodede mai jos arată modul în care unele dintre tensiunilor şi curenţilor în schimbarea reţelei ca frecvenţa unitatea este modificat. UrmeleVERDE reprezintă trecerea curentului prin inductor de potrivire, şi, prin urmare, curentul de sarcină vazut de invertor. Urme REDreprezintă tensiunea la bornele condensatorului rezervor, care este aceeaşi ca tensiunea la bornele de încălzire prin inducţie bobinade muncă. Graficul de sus prezinta mărimile de curent alternativ, aceste două cantităţi, în timp ce graficul de jos prezinta faza derelativă a semnalelor în raport cu tensiunea de ieşire de curent alternativ de la invertor.



Din partea amplitudinea a parcelei Bode se poate observa că tensiunea maximă este dezvoltat pe bobina de muncă (de sus roşutrace), la o frecvenţă numai. La aceasta frecventa curentului prin bobină de lucru este, de asemenea, şi efectul maxim mai mare deincalzire este dezvoltat la această frecvenţă. Se poate observa că această frecvenţă corespunde curentului de sarcină maximătrasată de la invertor Este de remarcat faptul că amploarea sarcinii invertorului curentă are un nul la o frecvenţă de doar uşor maiscăzute decât cea care dă maximă de încălzire (verde de top trace.) . Acest complot arată importanţa de tuning precise într-oaplicaţie de încălzire prin inducţie. Pentru un sistem de înaltă Q aceste două frecvenţe sunt foarte apropiate. Diferenţa între putereamaximă şi puterea minimă poate fi doar un kilohertzi câteva.

Din graficul de jos putem vedea că pentru frecvenţe sub punctul de putere maximă, tensiunea bobina de muncă (verde) este în fazăcu tensiunea de ieşire din invertor. Ca frecventa de operare creşte unghiul de fază a variaţiilor de tensiune de lucru bobina brusc la180 de grade (faza de inversiune), chiar în punctul în care puterea maximă este în curs de procesare. Unghiul de fază a tensiuniibobinei de lucru, apoi rămâne mutat cu 180 de grade de la tensiunea de ieşire invertor pentru toate frecvenţele peste punctul deputere maximă.

Din graficul de jos putem vedea, de asemenea, că curentul de sarcină nu de exponate invertorul una, ci două schimbări bruşte fazaca frecventa de operare este crescut progresiv. Invertor curent de încărcare se situează în iniţial invertorului de tensiune de iesire de90 de grade la frecvenţe joase. Curentul de sarcină slews brusc, prin 180 de grade la o conduce fază de 90 de grade ca frecventade operare trece prin "frecvenţa nulă" a reţelei. Invertor curent rămâne lider cu 90 de grade, până la punctul de putere maximă esteatinsă, în cazul în care din nou brusc slews prin 180 de grade şi se întoarce la 90 de grade rămase în faza de nou.

Când ne gândim că actuala doar din invertor, care este în fază cu tensiunea de ieşire contribuie la transferul de putere reală, putemvedea că aceste tranziţii bruşte de la -90 de grade la 90 grade nevoie în mod clar o examinare mai detaliat ...



Terenul Bode de mai sus arată că zona de interes în jurul frecvenţei nule şi punctul de putere maximă mai în detaliu. Ea arată, deasemenea, o familie de curbe care descriu comportamentul circuitului rezervorului inducţie de încălzire cu o varietate de piesediferite prezent. Acest lucru ne permite pentru a obţine o simt pentru modul în care reţeaua se comportă cu o piesă de lucru cupierderi mari de a avea nici o prezenta piesa la toate, si toate sarcinile în între.

Cu nici o piesa instalat, pierderile sunt reduse şi factor Q este ridicat. Acest lucru dă naştere la curenţi brusc ajungând chiar şitensiuni în graficul de sus, şi se mută brusc schimbare de fază în graficul de jos. Ca o piesa cu pierderi este introdus generală factorQ a reţelei LCLR cade. Aceasta determină creşterea mai puţin rezonante în sarcina invertor curent şi de tensiune pe bobina delucru. Vârfurilor de rezonanţă devin mai puţin înalt, şi mai larg, ca factor Q cade. De asemenea faza a formei de undă invertorcurent şi bobina de lucru ucis tensiune mai puţin rapid pentru factorii de mai mici Q.

Din aceste grafice putem deduce o câteva implicaţii pentru orice sistem de control care trebuie să urmări frecvenţa de rezonanţă aacordului LCLR şi puterea tranzitată de control. În primul rând există rezonanţă creşte mai mult în reţea LCLR atunci cândnu este prezent nici piesa de prelucrat. Therefore curentul livrat de la invertor ar trebui să fie redus pentru a preveni bobina demuncă şi rezervor condensator curenţi cer-covârşitoare în lipsa de orice pierdere semnificativă în sistem. În al doilea rând, sarcinainvertor curent cu nici o sarcină trebuie să fie urmărite foarte precis în cazul în care invertorul nu este de a vedea fie o sarcină maipuţin dezvoltate sau în curs de conducere, deoarece slews atât de repede prin zero grade.

Dimpotrivă, putem spune că , cu o prezenta piesa cu pierderi mari, nu va fi mai puţin creşte rezonante inerente înaranjamentul LCLR şi invertor va trebui să furnizeze mai mult curent de sarcină pentru a atinge nivelul necesar decurent în bobina de muncă. Cu toate acestea, electronice de control acum nu au nevoie pentru a urmări frecvenţa de rezonanţăatât de strânsă, deoarece diminuat Q oferă un curent de încărcare care schimburi de fază într-un mod mai pe îndelete.

În cele din urmă un număr de puncte sunt demne de consideraţie din parcelă de mai sus atunci când examinarea unei stratergy decontrol automat pentru a urmări frecvenţa de rezonanţă de un incalzitor de inducţie LCLR. Pentru piesa de prelucrat materiale cupierderi foarte, (sau volume mari de metal, care introduc o pierdere semnificativă de ansamblu), putem vedea că actuala faza deîncărcare invertor (verde complot partea de jos), uneori, nu reuşeşte să mai trecem prin zero grade la faza de conducere. Aceastaînseamnă că sarcina invertor curent cu sarcinile de lucru grele nu pot fi în fază şi este întotdeauna mai puţin dezvoltate de către o



anumită sumă. Mai mult de sarcină invertor curent nu este monotonă ca frecvenţă este swept. Prin urmare, feedback direct de laun transformator de curent (CT) cu privire la ieşirea invertorului nu este o opţiune viabilă. Deşi poate părea să funcţioneze bine cunici o piesa de prelucrat sau doar moderat de încălzire montate sarcini, ea nu urmăreşte frecvenţa de rezonanţă în mod corect şi nuva reuşi să funcţioneze în mod satisfăcător pe măsură ce creşte volumul de muncă şi a reţelei Q cade! (feedback direct de laieşirea invertorului curent folosind un CT pentru a forma o putere de rulare-oscilator rezultatele liber într-un design careoscilează la încărcare scăzut, dar cade de auto-oscilaţie atunci când volumul de muncă este crescut.)

În schimb, putem vedea că-bobina de tensiune de muncă (şi condensator de tensiune rezervor) de fază (roşu parcelă de jos) estemonoton odată cu creşterea frecvenţei. Mai mult, în mod constant trece prin faza de gradul-latenţă punct -90 exact la frecvenţacare dă putere maximă, indiferent de modul puternic bobina de lucru este încărcată. Aceste două merite fac condensator detensiune rezervorul de undă o variabilă de control excelent. În concluzie, convertizor de frecvenţă ar trebui să fie controlateastfel încât să se realizeze o abordare consecventă 90 grade decalaj între condensator de tensiune rezervor şitensiunea de ieşire invertor în vederea atingerii tranzitată putere maximă. Am poate eticheta acum unele zone de interespe diagrama Bode parcelă de mai jos.

Linia albă verticală indică frecvenţa la care tensiunea rezervor condensator (şi, de asemenea, bobina de tensiune de lucru) decalajtensiunii de ieşire invertorului de 90 de grade. Aceasta este, de asemenea, punctul în care tensiunea maximă este dezvoltat pebobina de lucru şi a fluxurilor de maxim curent prin ea. Linia albă este în cazul în care doriţi să fiţi pentru a dezvolta un efect maximposibil de încălzire în piesa de prelucrat. Daca ne uitam la faza de sarcină invertor curent (parcela de jos verde), putem vedea căacest lucru este întotdeauna între 0 grade si -90 grade atunci când traversează linia albă, indiferent cât de brusc sau lent-l slews.Acest lucru înseamnă că invertorul vede întotdeauna un curent de încărcare care este fie în fază sau în cel mai rău uşor rămas înurmă în factorul de putere. O astfel de situaţie este ideal pentru sprijinirea ZVS soft-comutare în invertor şi prevenirea de roţi liberediode probleme revers-recuperare.

Privind spre dreapta a liniei albe avem zona umbrită în albastru etichetate "regiune sarcini inductive." Ca frecvenţa de operare estecrescut de mai sus punctul de putere maximă, tensiunea la bornele bobinei de muncă scade şi mai puţin efect de încălzire estegenerat în piesa de prelucrat. Curentul de sarcină invertor, de asemenea, scade şi începe să lag în faza în raport cu tensiunea deieşire a invertorului. Aceste proprietăţi fac regiunea albastră umbrită locul ideal pentru a funcţiona în scopul de a obţine un control



asupra puterii de încălzire prin inducţie. De detuning frecvenţa unitatea inverter pe mare parte a punctului de puterea maximă, debitde energie pot fi reduse şi invertorul vede întotdeauna un factor de putere rămase în urmă.

În schimb, în partea stângă a liniei albe avem o banda de frecvenţe etichetate "regiune sarcini capacitive." Ca frecventa de operareeste scăzut sub punctul de putere maximă, tensiunea bobina de lucru, de asemenea, scade şi efect de încălzire mai puţin are loc. Cutoate acestea, aceasta este însoţită de sarcină invertorul curent, eventual, la un unghi de rotire de fază de conducere atunci cândpierderile în piesa de prelucrat sunt scăzute şi factor Q este ridicat. Acest lucru este de dorit pentru invertoare multe solid-state capierderea de sarcină actual lider cauze de ZVS şi duce la forţat inversa de recuperare de diode liber-Wheeling suportă pierderileridicate de comutare şi depăşiri de tensiune. Prin urmare, regiunea de sarcină capacitiv nu este recomandat pentru realizarea detransfer de putere de control.

Linia verticală violet marchează sfârşitul celelalte din regiune sarcini capacitive, în cazul în care curentul de sarcină în tranziţiileinvertorul din nou pentru a rămas "inductiva" curentul de sarcină. Această a doua regiune inductivă este de un interes scăzut,deoarece nu se atinge de transfer putere semnificativă, şi nu se poate ajunge fără a trece prin regiunea potenţial dăunătoare sarcinicapacitive oricum. Atunci când reţeaua LCLR este condus de la un invertor de tensiune squarewave există, de asemenea, riscul dea fluxului de curent semnificative la o armonică de frecvenţă unitate. Acesta este marcat pe diagrama aici doar pentru completare.

Notă: faza a condensatorului de tensiune rezervor a fost sugerat ca o variabilă de control şi discutate pe larg în parcelede mai sus. Acest lucru se datorează faptului că această tensiune pot fi cu uşurinţă sesizat cu ajutorul unui transformatorde tensiune de frecvenţă înaltă şi oferă toate informaţiile de control necesare. În timp ce prezintă un grad 90 schimbare defază în raport cu tensiunea de ieşire invertor (care pot apărea la prima nedorite) este încă o variabilă de control mai bundecât încercarea de a sens rezervorul de curent condensator. Deşi condensator curent rezervor este în fază cu ieşireainvertorului acest lucru poate fi de multe sute de amplificatoare de curent face-miez de ferită CT închis nepractice. Maimult de 90 de defazajul gradul de undă de tensiune condensatorul rezervor înseamnă că este zero treceri sunt strămutateîn mod intenţionat în timp departe de zgomotos clipe potenţial de comutaţie a invertorului. Această schimbare de -90grade faza semnalului de feedback-ul de tensiune poate fi permisă în proiectarea electronică de control şi este un preţ micpentru a plăti pentru relaxat de detectare şi imunitatea la zgomot a crescut câştigat.

Cerinţele de răcire

# Adauga comentarii aici cu privire la apa de răcire #

Încălzire imagini



Sub formă de undă

Acest lucru arată forma de undă ieşirea invertorului curent atunci când conduceţi bobina LCLR aranjament aproape de activitateade frecvenţa sa de rezonanţă. Acest punct corespunde throughput putere maxima si, prin urmare, efectul de încălzire maxim. Notăcum sarcina invertor curent este aproape o sinusoidă pură.

Acest lucru arată forma de undă ieşirea invertorului curent atunci când conduceţi bobina LCLR aranjament de lucru în mod



substanţial de mai sus sa frecvenţa de rezonanţă naturale. Acest punct de operare oferă throughput redus de putere şi efect deincalzire diminuat. La frecvenţe mai mari frecvenţa de rezonanţă naturală a regimului de lucru bobina LCLR reactanţa inductiva areţelei de potrivire domină şi încărcaţi invertor de curent se situează în tensiunea aplicată. Observaţi de sarcină triunghiulare actualecauzate de sarcină inductivă de integrare a invertorului de tensiune de ieşire squarewave-a lungul timpului.

Acest lucru arată de tensiune pe bobina de muncă în condiţii de funcţionare normală atunci când aproape condus de rezonanţă.Observaţi că forma de undă de tensiune este o sinusoidă pură în formă. Acest lucru este valabil şi pentru forma de undă în curs şiminimizează radiaţiile armonice şi interferenţe RF. În acest caz, tensiunea la bornele bobinei de muncă este, de asemenea, mai maredecât tensiunea de autobuz DC furnizate invertor. Ambele aceste proprietăţi sunt atribuite la factorul de high-Q a inducţie circuitulde încălzire rezervor.

Acest lucru arată tensiunea de ieşire din invertor atunci când este mistuned la o frecvenţă care se află sub frecvenţa de rezonanţănaturală a bobinei de lucru. ori Observaţi creştere foarte rapid şi căderea squarewave însoţite de depăşire de tensiune excesivă şide apel. Toate acestea sunt atribuite forţată inversa de recuperare a organismului diode MOSFET de durată în timp ce acest modde funcţionare nedorită. (Depăşire şi de apel se datorează inversa recuperare curent inductanţă piroane-şoc interesant vagabonzidin layout invertor în oscilaţie parazitare.)



Acest lucru arată tensiunea de ieşire din invertor, atunci când este reglat foarte puţin peste frecvenţa de rezonanţă naturală abobinei de lucru. Observaţi că timpii de creştere şi căderea squarewave sunt mai controlate, şi nu există depăşiri relativ mic sauzgomote. Acest lucru se datorează zero a tensiunii de comutare (ZVS), care are loc atunci când invertor ruleaza in acest mod deoperare favorabil.

Acest lucru arată tensiunea de ieşire din invertor atunci când este acordat tocmai la frecvenţa de rezonanţă a bobinei de lucru. Deşiaceastă situaţie de fapt throughput atinge puterea maximă, ea nu atinge destul de zero a tensiunii de comutare a MOSFET.Observaţi crestăturile pic pe margini creştere şi care intră sub forma de undă a tensiunii. Acestea apar deoarece punctul de mijloca piciorului podului nu a fost pe deplin comutat la calea ferată de aprovizionare opus în timpul timp mort înainte MOSFETurmătoare se aprinde. În practică, o cantitate mică de reactanţei inductive prezentat invertor ajută să furnizeze ZVS comutatenecesare actuale şi pentru a atinge. Din acest motiv, situaţia descrisă anterior pentru fotografia este de preferat a fi în ton cuprecizie.

Înapoi la pagina initiala



înaltă frecvenţă de inducţie de încălzire

Documents