유도 히터 회로:작업 코일의 작동 원리, 설계 및 응용

사람들은 비접촉 공정에서 전도성 물질을 가열하기 위해 유도 가열기 회로를 사용합니다. 또한 고주파 자기장을 사용하여 강자성 세라믹과 금속을 가열하는 장치입니다. 또한, 인덕션 히터는 알루미늄뿐만 아니라 철강 용해 및 단조에도 적합합니다. 상업적으로 납땜, 납땜 및 열처리에도 사용할 수 있습니다.

유도 가열기는 유도 가열 요소가 필요하지 않기 때문에 특히 흥미롭습니다. 대신 전자 장치는 온도가 유지되는 스토브와 유사합니다. 이 instructable은 유도 히터 회로의 구성을 설명합니다. 1차 유도 히터 회로는 구축하기 쉽고 일부 표준 구성 요소만 사용합니다.

그럼 바로 시작하겠습니다.

1. 유도 히터의 작동 원리

패러데이의 법칙에 따르면 유도 가열 과정을 배우는 것은 필수적입니다. 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 전기장의 도체를 전환하면 교류 자기장에 전력이 공급됩니다. 인덕션 히터 회로 과정에서 주파수는 철의 전자보다 빠르게 움직입니다. 의심할 여지 없이, 그것은 와전류인 역전류를 유발합니다.

높은 와전류의 발달을 통해 철도 가열됩니다. 이 원리는 도체에서 자기장이 변할 때 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 극도의 열은 현재 철의 2배 저항과 같습니다. 적재된 금속은 철이기 때문에 금속 철에 대한 저항 R을 참조합니다. 따라서 솔리드 스테이트 RF 주파수 전원 공급 장치는 인덕터 코일과 가열할 재료에 적용됩니다.

열 =I2 x R(철)

철의 저항 =97 nΩm

위의 열은 작동 주파수와 같기 때문에 일반 게이트 드라이브 변압기는 고주파 유도 가열 응용 분야에서 작동하지 않습니다. 다음 과정은 줄 가열 원리입니다. 여기에서 전류가 물질을 통과한 후 자성 물질을 생성합니다. 또한 인덕션 히터 회로의 단순한 설계는 탱크 회로와 유사한 구리 코일 및 회로 뱅크의 공진 주파수로 설정됩니다.

2. 유도 가열기 회로의 요소

유도 히터를 어떻게 구성할 수 있습니까? 여기에서는 금속을 뜨겁게 만들기 위한 유도 전류 흐름을 포함하여 유도 코일 및 고속 발진 신호 설계에 대해 논의합니다. 대부분의 장치와 마찬가지로 유도 가열 회로에는 회로 기판 및 기타 능동 부품이 필요합니다.

2.1 자료

• 임피던스 매칭:유도 가열 전원 공급 장치 용량은 다른 이전 세대 장치와 유사합니다. AC와 최대 전압이 모두 있기 때문에 전력 임피던스와 부하는 공작물에 전체 전원을 공급하는 데 가까워야 합니다. 임피던스 정합 제어 회로는 유도 가열에서 작동하여 전압, 전류 및 전력 값이 최고 한계에 도달하도록 합니다. 게다가 변압기에 유용합니다.

• 전원 공급 장치:유도 전원 공급 장치는 유도 히터 시스템의 필수 부분입니다. 작동 주파수 범위와 전력은 종종 그것들을 평가합니다. 또한 주파수 배율기, 스파크 갭 변환기 및 인버터 전압과 같은 여러 유형의 전원 공급 장치가 있습니다.

• 공진 탱크:인덕션 히터 공진 탱크는 일반적으로 공진 주파수와 병렬로 연결된 인덕터 및 커패시터입니다. 탱크 회로에서 일어나는 일은 흔들리는 진자와 유사합니다. 탱크 커패시터에서 전원 공급 장치는 커패시터(정전기 에너지)와 인덕터(전자기 에너지) 사이에서 진동하는 에너지를 제공합니다. 그러면 인덕터, 부하 및 커패시터의 손실로 인해 에너지 전달이 감쇠됩니다. 또한 커패시터 뱅크는 전원 공급 장치와 동일한 용량으로 공진 주파수를 달성하는 데 필요한 커패시턴스를 제공합니다.

(공진 회로)

• 유도 히터 인덕터

2.2 유도 히터 회로– 유도 작업 코일 설계

유도 히터 코일은 여러 형태로 전력을 공급하는 모양의 구리 튜브입니다. 재료의 유도 전류는 코일 회전 수와 같습니다. 따라서 발열 패턴의 효율성과 효율성을 위해서는 1차 코일의 설계가 필수적입니다.

또한 교류가 통과하여 자기장을 만드는 전도성 물질입니다. 전도성 구성 요소와 금속 부품은 일반적으로 유도 가열 코일 내부, 옆 또는 이를 통해 유지됩니다. 이러한 재료는 링에 닿지 않지만 금속에 자기 유도를 생성하여 열을 생성합니다.

일반적으로 유도 코일은 수냉식 구리 유도로 기능합니다. 용도에 따라 다양한 코일 모양도 있습니다. 그러나 다회전 나선형 코일이 일반적으로 사용됩니다. 링의 경우 가열 패턴 너비는 루프의 회전 수에 의해 결정됩니다. 따라서 단일 회전 잠금 장치는 실리콘, 재료 팁 또는 협대역의 가열이 필수적인 응용 분야에 적합합니다.

한편, 다중 위치 나선형 코일은 많은 공작물을 가열합니다. 제조업체는 내부 링을 사용하여 내부 보어를 가열하는 반면 팬케이크 코일은 재료의 측면만 가열합니다.

(유도 코일)

유도 히터 회로– 고려해야 할 조건

1. 코일을 자성체에 가하면 히스테리시스 효과와 와전류에 의해 열이 발생합니다.
2. 별도의 코일이 연결되는 위치에 가까운 위치는 자속 밀도가 낮습니다. 따라서 가열 코일의 ID 중심은 절대 유도 가열 중심에 있지 않습니다.
3. 유도 가열의 효율을 높이려면 팬케이크 코일과 부하 사이의 거리를 줄여야 합니다.
4. 유도 가열 코일의 중앙에 부품을 배치하는 경우 자기 와이어 또는 필드와 함께 결합하는 것이 이상적입니다. 그러나 중심에서 벗어난 경우 회전에 가까운 부하 영역은 열 손실이 적습니다.
5. 코일의 전원 용량을 결정하려면 대류, 복사 및 전도로 인한 열 손실을 고려하십시오.
6. 교류의 임계 주파수가 높을수록 가열 침투 깊이가 낮아집니다.
7. 공진 주파수가 높은 재료는 빠르게 가열됩니다.

(공명 탱크 회로)

코일 효율

아래는 코일 효율 공식입니다:

코일 효율 =바이필러 코일에서 부하로 전달되는 에너지 효율/코일에 전달되는 에너지

유도 히터 회로– 용도에 따른 코일 변형

유도 가열 물체는 균일한 가열이 필요하지만 많은 응용 분야에서 일정한 프로파일을 갖지 않습니다. 그러나 두 가지 방법을 사용하여 수정할 수 있습니다. 먼저 나선형 코일의 단면이 더 큰 곡선을 분리합니다. 다른 방법은 단면적이 더 중요한 곳에서 권선 간격을 늘리는 것입니다.

큰 팬케이크 코일로 평평한 표면을 가열할 때도 비슷한 상황이 발생합니다. 다른 영역은 중간 영역보다 열을 덜 받습니다. 이를 방지하기 위해 팬케이크 코일에 원추형 패턴을 연결하여 평평한 물체와 코일 표면 사이의 공간을 늘리십시오.

유도 히터 회로– 가열 코일 유형

채널 코일

산업계에서는 가열 시간이 짧지도 길지도 않은 경우에 채널 코일을 사용합니다. 그러나 상대적으로 낮은 전력 수준이 필요합니다. 여러 가열 코일이 일정한 속도로 통과하여 장치에서 나올 때 최대 압력을 얻습니다. 코일의 입구 및 출구를 제공하기 위해 코일의 끝이 구부러지는 경우가 많습니다. 철이 프로파일 가열을 필요로 하는 곳에서 산업체는 다중 회전 채널 코일과 함께 플레이트 플럭스 집중 장치를 사용합니다.

이중 변형 코일

제조업체는 이중 변형 코일을 사용하여 균일한 온도, 가열 샤프트 팁 및 브레이징 재료를 달성합니다. 잠금 장치에는 균일한 가열에 도달하는 데 도움이 되는 기울어진 측면이 있습니다. 자기 효과를 얻으려면 1차 권선이 형성되는 두 팬케이크 코일의 경로에 주의를 기울여야 합니다.

(가열 코일)

분할 리턴 코일

그것은 강자성 세라믹으로 도핑될 때 플라스틱, 금속 및 협대역 용접과 같은 응용 분야에서 작동합니다. 분할 리턴 코일을 사용하면 용접 영역에 고전류를 유도하여 둘로 나눌 수 있습니다. 따라서 용접 경로에서의 유도 가열 과정은 물체의 다른 부분보다 높습니다.

유도 히터 회로– 유도 코일용 리드 설계

리드는 짧지만 유한 인덕턴스를 가지고 있기 때문에 탱크 회로 및 유도 열 코일의 필수 요소입니다. 아래 다이어그램은 공진 회로의 히트 스테이션의 회로도를 보여줍니다. C는 열 스테이션의 공진 커패시터입니다. 또한 L은 코일 리드의 총 인덕턴스인 리드입니다. V는 유도 전원 공급 장치에서 유도 히터 회로 작업까지의 총 입력 전압입니다.

출처:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

플럭스 집중 장치

자속 집중 장치는 유도 가열기 코일에서 작동하여 가열 부하의 자속 또는 필드를 증폭하는 높은 투자율을 가진 낮은 전기 전도성 재료입니다. 인덕션 히터 회로에 대한 자속 집중 장치의 효과는 낮은 전력 수준에서 열 효율을 향상시키는 것입니다.

유도 히터 회로–리드 인덕턴스 공제

L-리드가 L-코일보다 작기 때문에 산업계에서는 낮은 주파수에서 높은 인덕턴스 코일을 사용합니다.

(자기장의 와전류)

3. 유도 히터 회로 디스플레이의 예

다음은 유도 가열기 회로의 회로도 및 설정입니다.

결론

여러 전자 장치와 비교하여 유도 가열 장치는 더 나은 효율성, 더 나은 제어 및 속도를 제공합니다. 그러나 달성하는 효율성의 수준은 이를 얼마나 잘 구성하고 구현하는지에 달려 있습니다.

유도 가열기 회로는 가열 과정의 빠르고 깔끔하며 무공해 방법을 제공합니다. 위의 다이어그램을 통해 탱크 회로 및 유도 코일의 작동 및 설계를 쉽게 구성하고 테스트할 수 있습니다. 언제든지 저희에게 연락하실 수 있습니다.