유도 가열 회로는 전도성 물질을 비접촉 공정으로 가열하는 데 사용됩니다. 또한 고주파 자기장을 이용해 강자성 세라믹과 금속을 가열하는 장치입니다. 게다가 강철과 알루미늄의 용해 및 단조에도 적합합니다. 상업적으로는 브레이징, 솔더링, 열처리에도 사용할 수 있습니다.
유도 가열기는 유도 가열 소자가 필요 없기 때문에 제작이 특히 흥미롭습니다. 대신 전자 장치는 온도가 유지되는 스토브톱과 유사합니다. 이 지침서는 유도 가열 회로의 구성을 설명합니다. 기본 유도 가열 회로는 제작이 쉽고 표준 부품만 사용합니다.
그럼 바로 시작해 보겠습니다.
패러데이의 법칙에 따르면 유도 가열 과정을 이해하는 것이 필수적입니다. 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 도체를 전기장에서 스위칭하면 교번 자기장이 생성됩니다. 유도 가열 회로 과정에서 주파수는 철의 전자보다 더 빠르게 움직입니다. 의심할 여지 없이 이는 역전류인 와전류를 유발합니다.
높은 와전류의 발생으로 철도 가열됩니다. 이 원리는 도체 내 자기장이 변할 때도 역으로 작동합니다. 극한의 열은 전류의 제곱에 철의 저항을 곱한 값과 같습니다. 가열되는 금속이 철이므로 금속 철의 저항을 R로 표기합니다. 따라서 고체 상태 RF 주파수 전원 공급 장치가 인덕터 코일과 가열할 재료에 적용됩니다.
열 = I² × R (철)
철의 저항률 = 97 nΩ·m
위 열이 동작 주파수와 같으므로, 일반적인 게이트 드라이브 트랜스포머는 고주파 유도 가열 응용 분야에서 작동하지 않습니다. 다음 과정은 줄 가열 원리입니다. 전류가 물질을 통과한 후 자기 물질을 생성합니다. 또한 유도 가열 회로의 단순한 설계는 구리 코일과 회로 뱅크의 공진 주파수에 설정되며, 이는 탱크 회로와 유사합니다.
유도 가열기를 어떻게 구성할 수 있을까요? 여기서는 유도 코일과 고속 발진 신호 설계, 전류 흐름 유도를 통한 금속 가열에 대해 논의하겠습니다. 대부분의 장치와 마찬가지로 유도 가열 회로에도 회로 기판과 기타 능동 부품이 필요합니다.
(공진 회로)
유도 가열 코일은 여러 형태로 전력을 가하는 성형된 구리 튜브입니다. 재료의 유도 전류는 코일 권선 수와 같습니다. 따라서 가열 패턴의 효율성과 효과를 위해 1차 코일 설계가 필수적입니다.
또한 교류가 통과하여 자기장을 생성하는 전도성 물질입니다. 전도성 부품과 금속 부품은 보통 유도 가열 코일 내부, 옆, 또는 관통하여 위치합니다. 이 물질들은 링에 닿지 않지만 금속에 자기 유도를 생성하여 열을 만듭니다.
일반적으로 유도 코일은 수냉식 구리 유도체로 기능합니다. 응용 분야에 따라 다양한 코일 형태가 있습니다. 하지만 다중 턴 헬리컬 코일이 가장 일반적으로 사용됩니다. 링을 사용하면 가열 패턴 폭은 루프의 턴 수에 의해 결정됩니다. 따라서 단일 턴 잠금은 실리콘, 재료 팁, 또는 좁은 밴드 가열이 필수적인 응용 분야에 적합합니다.
한편 다중 위치 헬리컬 코일은 여러 공작물을 가열합니다. 제조업체는 내부 링을 사용하여 내부 보어를 가열하고, 팬케이크 코일은 재료의 한 면만 가열합니다.
(유도 코일)
(공진 탱크 회로)
아래는 코일 효율 공식입니다:
코일 효율 = 바이필라 코일에서 부하로 전달된 에너지 효율 / 코일로 전달된 에너지
유도 가열 대상은 균일한 가열이 필요하지만 많은 응용 분야에서 일정한 프로필을 가지지 않습니다. 그러나 두 가지 방법으로 수정할 수 있습니다. 첫째, 헬리컬 코일이 더 큰 단면적을 가질 때 곡선을 디커플링합니다. 다른 방법은 단면적이 더 큰 부분에서 권선 간 간격을 늘리는 것입니다.
큰 팬케이크 코일로 평평한 표면을 가열할 때도 유사한 상황이 발생합니다. 다른 영역은 중앙 영역보다 적은 열을 받습니다. 이를 방지하려면 원뿔형 패턴을 팬케이크 코일에 연결하여 평평한 물체와 코일 표면 사이의 간격을 늘립니다.
산업 분야에서는 가열 시간이 짧지도 길지도 않고 비교적 낮은 전력 레벨이 필요할 때 채널 코일을 사용합니다. 여러 가열 코일이 일정한 속도로 통과하여 장치에서 나올 때 최대 압력을 얻습니다. 코일의 진입과 출구를 제공하기 위해 끝단이 종종 구부러집니다. 철에 프로필 가열이 필요한 경우 산업계에서는 멀티턴 채널 코일과 함께 플레이트 플럭스 컨센트레이터를 사용합니다.
제조업체는 균일한 온도 달성, 샤프트 팁 가열, 브레이징 재료에 이중 변형 코일을 사용합니다. 코일은 기울어진 측면을 가지고 있어 균일한 가열에 도움이 됩니다. 자기 효과를 얻으려면 1차 권선을 형성하는 두 팬케이크 코일의 경로에 주의해야 합니다.
(가열 코일)
강자성 세라믹으로 도핑된 경우 플라스틱, 금속, 좁은 밴드 용접 같은 응용 분야에서 작동합니다. 분리 리턴 코일을 사용하면 용접 영역에 높은 전류가 유도되어 두 갈래로 나뉩니다. 이렇게 하면 용접 경로의 유도 가열 과정이 물체의 다른 부분보다 더 높아집니다.
리드는 짧지만 유한한 인덕턴스를 가지므로 탱크 회로와 유도 가열 코일의 필수 요소입니다. 아래 다이어그램은 공진 회로의 열 스테이션 회로도를 보여줍니다. C는 열 스테이션의 공진 커패시터입니다. 또한 L은 코일 리드의 총 인덕턴스인 리드입니다. V는 유도 전원 공급 장치에서 유도 가열 회로 작업으로의 총 입력 전압입니다.
출처: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg
플럭스 컨센트레이터는 낮은 전기 전도도와 높은 투자율을 가진 물질로, 유도 가열 코일에서 작동하여 가열 부하에 자기 플럭스나 필드를 증폭시킵니다. 플럭스 컨센트레이터가 유도 가열 회로에 미치는 영향은 저전력 레벨에서 열 효율을 개선하는 것입니다.
산업계에서는 L-리드가 L-코일보다 작기 때문에 저주파에서 높은 인덕턴스 코일을 사용합니다.
(자기장 내 와전류)
아래는 유도 가열 회로의 회로도와 설정입니다.
여러 전자 장치와 비교했을 때 유도 가열 기기는 더 높은 효율, 더 나은 제어, 더 빠른 속도를 제공합니다. 그러나 달성하는 효율 수준은 얼마나 잘 구성하고 구현하느냐에 달려 있습니다.
유도 가열 회로는 가열 공정에 신속하고 깔끔하며 비오염 방식을 제공합니다. 위 다이어그램을 통해 탱크 회로와 유도 코일의 작동 원리와 설계를 쉽게 구성하고 테스트할 수 있을 것입니다. 언제든 연락 주시기 바랍니다.
산업기술
도플러 레이더란? 그림 1: 도플러 기상 레이더 시스템 도플러 레이더(Doppler Radar)는 도플러 효과(Doppler Effect)를 이용해 전파를 발사하고, 움직이는 대상에서 반사돼 돌아오는 파동의 주파수 변화(도플러 시프트)로 대상의 상대 속도(Radial Velocity)를 측정하는 레이더 시스템입니다. 경찰 과속 단속기, 기상 관측, 항공 관제, 군사, 자동차 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC), 드론 고도/속도 유지 등 광범위하게 쓰입니다. 작동 원리: 도플러 효과 그림 2: 도플러 효과 개념도 (파동 압축
소프트웨어 시스템 개발과 비교할 때 전자 하드웨어 설계와 최적화는 긴 시간 소요와 높은 비용이라는 실질적 문제를 겪습니다. 그러나 실제 설계에서 엔지니어들은 높은 원칙적 문제에 더 주의를 기울이는 경향이 있지만, 인쇄 회로 기판 작동에 큰 영향을 미치는 것은 우리가 반복적으로 수정해야 하는 세부적인 오류들입니다. 완벽한 PCB 생성은 불가능하지만 점진적 최적화는 가능합니다. 이 글은 회로 설계, PCB 생산, 유지보수상 문제들을 먼저 나열한 다음 제한된 비용 내에서 커스텀 PCB를 최적화하기 위한 사용하기 쉬운 방법들을 제공합니다.
