Явление индукционного нагрева металлов не ново; оно используется в десятках промышленных процессов, таких как закалка шестерен и других частей машины. До настоящего времени, однако, индукционный нагрев для приготовления пищи практически не применялся из-за высокой стоимости, больших габаритов и невысокой надежности. Такие преобразователи как вращающиеся машины, тиратроны, игнитроны или электронные лампы могут устанавливаться и использоваться в промышленности, но едва ли подходят для дома. А мощные транзисторы до сих пор остаются слишком дорогими для этой цели.
Схема индукционной печи, показанная на рис. 5.5, является экспериментальной, но пригодна для практических целей. С функциональной точки зрения ее можно представить в виде трех блоков. Первым является последовательный тиристорный инвертор, на тиристоре SCR2. При периодическом включении и выключении тиристора в последовательном колебательном контуре LIC4 возникают колебания ударного возбуждения. Колебание не продолжается непрерывно, а имеет вид однократных «вспышек» (как показано на рис. 5.6). Частота переключения тиристора, около 18 кГц, едва превышает порог слышимого звука. Резонансная частота колебательного контура L1C4 выбирается вблизи 35 кГц. Разность между частотой возбуждения и резонансной частотой LС-контура необходима для того, чтобы обеспечить надежную коммутацию тиристора.
Рис. 5.5. Схема индукционной печи с тиристорным инвертором последовательного типа. International Rectifier Corp.
Катушка индуктивности L\ фактически является преобразователем. Она представляет собой медную спираль, индуктивность которой равна 6 мкГн. Металлическая кастрюля помещается над этой катушкой и нагревается вихревыми токами. Если кастрюля железная или стальная, то гистерезис также вносит вклад в нагревание. Медные витки катушки остаются относительно холодными. Емкость конденсатора С4 выбрана равной 3,45 мкФ, чтобы с катушкой L\ получить резонанс на частоте 35 кГц.
На рис. 5.6 первая, или положительная, половина каждого отдельного цикла вызвана протеканием тока через резонансный LС-контур и тиристор SCR1, Однако как только ток изменяет направление, тиристор выключается. Продолжительность отрицательной части цикла определяется током, протекающим через C4/Z1 и диод RD1. Таким образом, SCR1 и RD1 вместе участвуют в формировании одного полного цикла. До появления следующего импульса запуска, тиристор имеет достаточное время для восстановления, что гарантирует надежную коммутацию. Именно поэтому, как видно на рис. 5.6, между двумя циклами имеется пауза.
10 мкс/деление
Рис. 5.6. Форма тока в колебательном контуре схемы, изображенной на рис. 5.5. International Rectifier Corp.
Резистор R4 и конденсатор С5 образуют демпфирующую цепь, которая уменьшает скорость изменения напряжения на тиристоре. Это повышает надежность коммутации и предупреждает ложный запуск.
Второй блок индукционной плиты представляет собой генератор на однопереходном транзисторе. В его функции входит формирование последовательности запускающих импульсов, поступающих на управляющий электрод SCR2. Частота повторения импульсов равна примерно 18 кГц. Эту частоту можно получить, используя времязадающий конденсатор С7 емкостью 0,01 мкФ. Сопротивления резисторов /?7 и /?8 в этом случае будут равны 10 Ом и 1 Ом соответственно. Эмиттерный повторитель на транзисторе Q\ обеспечивает усиление импульсов по току. Для этой цели подходят транзисторы общего применения типа 2N697 или 2N3565. Источник питания для генератора импульсов состоит из 25-вольтового трансформатора накала 71 и однополупериодного выпрямителя, содержащего диод /?/)3, конденсатор фильтра С8 емкостью 1000 мкФ и стабилитрон. Стабилитрон имеет следующие параметры: напряжение стабилизации 25 В, рассеиваемая мощность 3 Вт. Проволочный резистор R9 имеет сопротивление 150 Ом и мощность рассеяния 5 Вт.
Третий блок индукционной печи ~ основной источник питания -представляет собой выпрямитель с фазовым управлением, который позволяет осуществлять плавное регулирование выходного напряжения практически от нуля до 130 В. Таким образом, маломощным переменным резистором R2 можно регулировать количество тепла, выделяемого в кастрюле. Однополупериодное выпрямление и управление выходной мощностью выполняются тиристором SCR\, а однополярные выходные импульсы сглаживаются конденсатором фильтра СЗ. Полученное таким образом постоянное напряжение используется при ударном возбуждении резонансного контура. Применяемый выпрямитель с фазовым управлением использует схему запуска с двумя времязадающими /?С-цепями, чтобы гарантировать стабильность рабочих характеристик, предъявляемую к оборудованию для тепловой обработки продуктов. Например, печь должна быть свободна от раздражающего «гистерезиса», которым страдают схемы запуска с одной времязадающей цепью. (Ранее недорогие регуляторы силы света часто обладали этим свойством – установка регулятора в одно и тоже положение не всегда давала одну и ту же интенсивность света.) Кроме того, применение «двойной постоянной времени» позволяет получить более широкий диапазон регулировки — почти от нуля до максимальной мощности.
Ради эксперимента можно применить двухполупериодный выпрямитель вместе с регулируемым автотрансформатором. Применение такого устройства можно оправдать с точки зрения улучшения характеристик, но оно не будет конкурентоспособно с приведенной схемой по стоимости.
- Предыдущая запись: Система зажигания, использующая разряды конденсатора, с тиристорным переключателем
- Следующая запись: Тиристорная система горизонтальной развертки телевизоров
- Простой блок питания от сети (0)
- ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ МИКРОСХЕМ (0)
- Самодельный блок питания и восстановление батареек (1)
- БЛОК ПИТАНИЯ (0)
- СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ ДЛЯ ПИТАНИЯ ТРАНЗИСТОРНОЙ АППАРАТУРЫ (0)
- МОЩЬНЫЙ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР (0)
- Стабилизированные выпрямители для питания транзисторной радиоаппаратуры (0)