суббота, 3 февраля 2018 г.

Индукционный нагреватель на ZVS генераторе

ZVS генератор используемый в индукционных нагревателях очень прост в изготовлении и имеет малое количество деталей из которых он состоит. Давайте рассмотрим схему:
Рисунок 1 - Индукционный нагреватель на ZVS генераторе

Индуктором являются катушки L1 и L3 которые являются одной катушкой со средним выводом который через дроссель L2 подключен к плюсу питания. Стабилитроны VD2 и VD4 нужны для защиты затворов транзисторов от высокого напряжения. Через диоды VD1 и VD3 осуществляются обратные связи которые необходимы для возникновения генерации. Индуктор (на катушках L1 и L3) и конденсатор C1 образуют колебательный LC контур в котором создаются синусоидальные колебания. Частоту можно рассчитать в программе на странице http://electe.blogspot.ru/2011/02/blog-post_13.html или по формуле на той странице. По осциллограммам, при проверке данного нагревателя, получилось выяснить частоты на которых работает данный генератор:
f1 = 80 кГц - частота без холодной железяки в индукторе,
f2 = 67 кГц - частота с холодной железякой в индукторе.
При помещении стального предмета внутрь индуктора, увеличивается индуктивность LC контура и следовательно уменьшается резонансная частота. Когда стальной предмет нагревается он теряет свои ферромагнитные свойства и индуктивность уменьшается а частота увеличивается. После того как стальной предмет нагревается до красна и его ферромагнитные свойства теряются, его нагрев замедляется и при низкой мощности нагревателя дальнейший нагрев не происходит (см. видео ниже).
Индукционный нагреватель на ZVS генераторе хорошо подходит для нагрева железных предметов до красна. Если нужно нагреть их до бела и расплавить или нужно нагреть другие металлы например медь, алюминий, олово и т.д. то такой генератор скорее всего не "потянет". Транзисторные ключи силовых преобразователей должны работать в ключевом режиме для уменьшения потерь. Обычно при рассмотрении работы схем с транзисторами работающими в ключевом режиме, эти транзисторы представляют как управляемые идеальные ключи:
Рисунок 2 - Идеальная модель zvs генератора

Но на самом деле данный генератор далёк от идеала т.к. полевые транзисторы имеют паразитные ёмкости, сопротивление в открытом состоянии, проводимость в закрытом и т.д. Наибольшую неидеальность в схему привносят паразитные ёмкости т.к. они достаточно большие для того чтобы помешать транзистору быстро коммутироваться. Обычно эти емкости измеряются пикофарадами но если транзистору надо открываться и закрываться например 80000 раз в секунду то с этими емкостями приходиться считаться. Схема более приближенная к реальности будет выглядеть примерно так:
Рисунок 3 - Неидеальная модель zvs генератора с паразитными емкостями и активным сопротивлением

Т.е. полевой MOSFET транзистор - это скорее переменный резистор с паразитными емкостями затвора нежели идеальный переключатель. Для управления такими транзисторами обычно используют специальные микросхемы - драйверы.
Рисунок 4 - Управление MOSFET транзистором через драйвер

 Но в схеме ZVS генератора таких нет, поэтому транзисторы в нём будут нагреваться сильнее чем если бы драйвера там были. В ZVS генераторе заряд емкости затвор - исток и разряд емкости затвор - сток происходит через резистор подключенный к плюсу питания:
Рисунок 5 - Заряд емкости затвор - исток и разряд емкости затвор - сток

Понятно что резисторы ограничивают ток и желательно чтобы их сопротивление было как можно меньше но в данной схеме обойти это ограничение не получиться если кардинально её не менять. С разрядом емкости затвор - исток и зарядом емкости затвор - сток ситуация такая:
Рисунок 6 - Разряд емкости затвор - исток и заряд емкости затвор - сток

Разряд емкости затвор - исток происходит через другой открытый транзистор и открытый диод обратной связи. Несмотря на эти недостатки, данный генератор можно собрать и найти ему применение!

Предыдущее видео по работе генератора https://youtu.be/XoV4T0r0V7o
Предыдущая статья по работе генератора https://electe.blogspot.ru/2018/01/lc.html?showComment=1517669681734#c2199538723359217471
Электродуговой нагреватель https://youtu.be/tWJkg8M7nCU
транзистор irf640 http://got.by/28ui15, http://got.by/28uibn

готовый индукционный нагреватель на zvs генераторе http://ali.pub/28uimc


КАРТА БЛОГА (содержание)