Тиристорный последовательный инвертор в индукционной плите

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

Похожие посты:

• 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)