Rangkaian Pemanas Induksi:Prinsip Kerja, Desain dan Aplikasi Kumparan Kerja

Orang menggunakan sirkuit pemanas induksi untuk memanaskan bahan konduktif dalam proses non-kontak. Ini juga merupakan perangkat yang menggunakan medan magnet frekuensi tinggi untuk memanaskan keramik dan logam feromagnetik. Selain itu, pemanas induksi cocok untuk melelehkan dan menempa baja serta aluminium. Secara komersial, Anda juga dapat menggunakannya untuk mematri, menyolder, dan merawat panas.

Pemanas induksi sangat menarik untuk dibuat karena tidak memerlukan elemen pemanas induksi. Sebaliknya, perangkat elektronik ini mirip dengan kompor yang tetap dalam suhu. Instruksi ini menjelaskan konstruksi sirkuit pemanas induksi. Sirkuit pemanas induksi utama mudah dibuat, ditambah hanya menggunakan beberapa komponen standar.

Jadi mari kita langsung ke dalamnya.

1. Prinsip kerja Pemanas Induksi

Menurut hukum Faraday, mempelajari proses pemanasan induktif sangat penting—menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, mengganti konduktor dalam medan listrik menggerakkan medan magnet bolak-balik. Selama proses rangkaian pemanas induksi, frekuensi bergerak lebih cepat dari elektron pada setrika. Tidak diragukan lagi, itu menyebabkan arus balik yang merupakan arus eddy.

Melalui perkembangan arus eddy yang tinggi, setrika juga memanas. Prinsipnya juga berfungsi sebaliknya ketika medan magnet berubah dalam konduktor. Panas ekstrim sama dengan hambatan 2x arus besi. Karena logam yang dimuat adalah besi, kita akan mengacu pada resistansi R untuk besi logam. Jadi, catu daya frekuensi RF solid-state berlaku untuk koil induktor dan bahan yang akan Anda panaskan.

Kalor =I2 x R (Besi)

Resistivitas besi =97 nΩm

Karena panas di atas sama dengan frekuensi operasi, transformator penggerak gerbang biasa tidak bekerja dalam aplikasi pemanas induksi frekuensi tinggi. Proses berikut adalah prinsip pemanasan Joule. Di sini, setelah arus melewati suatu bahan, ia menghasilkan bahan magnetik. Selanjutnya, desain sederhana dari rangkaian pemanas induksi diatur pada frekuensi resonansi kumparan tembaga dan rangkaian bank, yang mirip dengan rangkaian tangki.

2. Elemen Rangkaian Pemanas Induksi

Bagaimana cara membuat pemanas induksi? Di sini kita akan membahas merancang koil induksi dan sinyal berosilasi cepat, termasuk menginduksi aliran arus untuk membuat logam panas. Seperti kebanyakan perangkat, sirkuit panas induksi membutuhkan papan sirkuit dan komponen aktif lainnya.

2.1 Bahan

• Pencocokan impedansi:Kapasitas catu daya pemanas induksi mirip dengan perangkat generasi sebelumnya. Karena memiliki tegangan AC dan maksimum, impedansi daya dan beban harus dekat dengan memberikan catu daya penuh ke benda kerja. Sirkuit kontrol pencocokan impedansi bekerja dalam pemanasan induksi untuk membuat nilai tegangan, arus, dan daya mencapai batas tertingginya. Selain itu, ini berguna dalam transformator listrik.

• Sumber daya:Catu daya induksi adalah bagian penting dari sistem pemanas induksi. Rentang frekuensi operasi dan daya sering menilai mereka. Plus, ada beberapa jenis catu daya seperti pengganda frekuensi, konverter celah percikan dan tegangan inverter.

• Tangki resonansi:Tangki resonansi pemanas induksi biasanya berupa induktor dan kapasitor secara paralel dengan frekuensi resonansi. Apa yang terjadi pada rangkaian tangki mirip dengan ayunan bandul. Dalam kapasitor tangki, catu daya menyediakan energi yang berosilasi antara kapasitor (energi elektrostatik) dan induktor (energi elektromagnetik). Perpindahan energi kemudian menjadi teredam karena adanya rugi-rugi pada induktor, beban dan kapasitor. Selanjutnya, bank kapasitor menyediakan kapasitansi yang diperlukan untuk mencapai frekuensi resonansi dengan kapasitas yang sama dengan catu daya.

(sirkuit resonansi)

• Induktor pemanas induksi

2.2 Sirkuit Pemanas Induksi– Desain Kumparan Kerja Induksi

Kumparan pemanas induksi adalah tabung tembaga berbentuk yang menerapkan daya dalam beberapa bentuk. Arus induktif dalam bahan sama dengan jumlah lilitan kumparan. Oleh karena itu, untuk efisiensi dan efektivitas pola pemanasan, desain kumparan primer sangat penting.

Ini juga merupakan bahan konduktif yang melewati arus bolak-balik untuk membuat medan magnet. Komponen konduktif dan bagian logam biasanya tetap berada di dalam, di samping, atau melalui koil panas induksi. Perhatikan bahwa bahan-bahan ini tidak pernah menyentuh cincin, tetapi mereka menghasilkan induksi magnetik pada logam untuk menciptakan panas.

Umumnya, kumparan induksi berfungsi sebagai induksi tembaga berpendingin air. Tergantung pada aplikasinya, ada juga berbagai bentuk koil. Tapi, kumparan heliks multi-putaran yang umum digunakan. Dengan cincin, lebar pola pemanasan ditentukan oleh jumlah putaran dalam loop. Jadi, kunci satu putaran cocok untuk aplikasi di mana pemanasan silikon, ujung material, atau pita sempit sangat penting.

Sementara itu, koil heliks multi-posisi memanaskan banyak benda kerja. Pabrikan selanjutnya menggunakan cincin internal untuk memanaskan lubang internal, sedangkan koil pancake hanya memanaskan satu sisi material.

(kumparan induksi)

Sirkuit Pemanas Induksi– Kondisi yang perlu Anda pertimbangkan

1. Saat Anda menerapkan kumparan pada bahan magnetik, itu menghasilkan panas baik oleh efek histeresis dan arus eddy.
2. Posisi yang dekat dengan sambungan kumparan terpisah memiliki kerapatan fluks magnet yang lebih kecil. Jadi pusat ID koil pemanas tidak pernah berada di pusat panas induksi.
3. Untuk meningkatkan efisiensi panas induksi, Anda harus mengurangi jarak antara koil pancake dan beban.
4. Jika Anda menempatkan bagian di tengah koil pemanas induksi, sebaiknya Anda memasangkannya di samping kabel atau medan magnet. Namun, jika di luar pusat, area beban yang lebih dekat ke belokan mendapat lebih sedikit kehilangan panas.
5. Untuk memutuskan suplai kapasitas daya koil, pertimbangkan konveksi, radiasi, dan kehilangan panas dari konduksi.
6. Semakin tinggi frekuensi kritis arus bolak-balik, semakin rendah kedalaman penetrasi pemanasan.
7. Bahan dengan frekuensi resonansi yang lebih tinggi dipanaskan dengan cepat.

(sirkuit tangki resonansi)

Efisiensi Kumparan

Di bawah ini adalah rumus efisiensi kumparan:

Efisiensi kumparan =efisiensi energi dari kumparan bifilar yang ditransfer ke beban/ energi yang ditransmisikan ke kumparan

Sirkuit Pemanas Induksi– Modifikasi Coil Sesuai Aplikasi

Meskipun objek panas induksi membutuhkan pemanasan yang seragam, ia tidak memiliki profil yang konstan di banyak aplikasi. Namun, Anda dapat memodifikasinya menggunakan dua metode. Pertama, pisahkan kurva di mana koil heliks memiliki penampang yang lebih besar. Cara lain adalah dengan meningkatkan jarak antar belitan di tempat-tempat di mana luas penampang lebih signifikan.

Situasi serupa terjadi ketika Anda memanaskan permukaan datar dengan gulungan pancake besar. Area lain akan menerima lebih sedikit panas daripada area tengah. Untuk mencegahnya, tambah jarak antara benda datar dan permukaan kumparan dengan menghubungkan pola kerucut ke kumparan pancake.

Sirkuit Pemanas Induksi– Jenis Kumparan Pemanas

Gulungan saluran

Industri menggunakan kumparan saluran ketika waktu pemanasan tidak pendek atau lama; Tetapi membutuhkan tingkat daya yang relatif rendah. Beberapa koil pemanas melewatinya dengan kecepatan tetap untuk mencapai tekanan maksimum saat keluar dari perangkat. Dalam upaya untuk memberikan masuk dan keluar dari gulungan, ujungnya sering bengkok. Di mana besi membutuhkan pemanasan profil, industri menggunakan pelat konsentrator fluks di samping kumparan saluran multi-putaran.

Gulungan cacat ganda

Pabrikan menggunakan kumparan deformasi ganda untuk mencapai suhu yang seragam, ujung poros pemanas, dan bahan mematri. Kunci memiliki sisi miring yang membantu mencapai pemanasan yang seragam. Untuk memiliki efek magnet, Anda harus memperhatikan jalur kedua gulungan pancake di mana gulungan primer terbentuk.

(koil pemanas)

Koil split-return

Ini berfungsi dalam aplikasi seperti pengelasan plastik, logam, dan pita sempit ketika didoping dengan keramik feromagnetik. Dengan menggunakan split-return coil, Anda akan menginduksi arus tinggi di area pengelasan, yang akan terbagi menjadi dua. Dengan begitu, proses pemanasan induktif pada jalur pengelasan lebih tinggi dibandingkan bagian benda lainnya.

Sirkuit Pemanas Induksi– Desain Utama untuk Kumparan Induksi

Meskipun lead pendek, mereka merupakan elemen penting dari rangkaian tangki dan koil panas induksi karena mereka memiliki induktansi yang terbatas. Diagram di bawah ini menunjukkan diagram sirkuit stasiun panas dari sirkuit resonansi. C adalah kapasitor resonansi di stasiun panas. Selanjutnya, L adalah timbal yang merupakan induktansi total dari sadapan kumparan. V adalah tegangan input total dari catu daya induksi ke rangkaian kerja pemanas induksi.

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

Konsentrator fluks

Konsentrator fluks adalah bahan konduktivitas listrik rendah dengan permeabilitas tinggi yang bekerja pada koil pemanas induksi untuk memperkuat fluks atau medan magnet pada beban pemanas. Pengaruh konsentrator fluks pada rangkaian pemanas induksi adalah meningkatkan efisiensi panas pada tingkat daya yang rendah.

Sirkuit Pemanas Induksi–Pengurangan induktansi timbal

Industri menggunakan kumparan induktansi tinggi pada frekuensi rendah karena L-lead lebih kecil dari L-coil.

(arus eddy dalam medan magnet)

3. Contoh Tampilan Sirkuit Pemanas Induksi

Di bawah ini adalah diagram rangkaian dan pengaturan rangkaian pemanas induksi.

Kesimpulan

Dibandingkan dengan beberapa perangkat elektronik, peralatan pemanas induksi menawarkan lebih banyak efisiensi, kontrol yang lebih baik, dan kecepatan. Namun, tingkat efisiensi yang dicapai tergantung pada seberapa baik Anda membangun dan mengimplementasikannya.

Sirkuit pemanas induksi memberi Anda metode proses pemanasan yang cepat, rapi, dan tidak menimbulkan polusi. Dengan diagram di atas, Anda akan menemukan cara kerja dan desain rangkaian tangki dan koil induksi yang mudah dibuat dan diuji. Anda selalu dapat menghubungi kami kapan saja.