Установка для индукционного нагрева., Необходимы теория, расчеты, схемы... Опции

[Ostver]

Необходимо разработать установку для индукционного нагрева для закалки металлических изделий (известная также, как печь на токах высокой частоты - ТВЧ). Ориентировочная мощность 5...10 кВт. Никогда подобным не занимался, поэтому прошу поделиться информацией из этой области. В инете информации недостаточно, большей частью рекламного характера. Интересным будет все, что касается темы.

[Ostver]

Как будет выглядеть общая схемотехника подобной установки?

[fir]

Как будет выглядеть общая схемотехника подобной установки?

Схематехника на современной базе
«ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА IGBT
ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА» здесь
http://promel2000.narod.ru/ind_heat.htm

Будет интересно посмотреть дизайн и компоновку
установок предназначены для плавки небольших объемов металлов
http://www.reltec.biz/ru/
или здесь
http://mexel.narod.ru/Draiv2.html

Картинки индукторов здесь
«ИНДУКТОРЫ ДЛЯ НАГРЕВА И ЗАКАЛКИ ДЕТАЛЕЙ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ»
http://www.vptitm.ru/inductors_5.htm
или здесь (в примерах)
http://www.ema-tec.de/ru/indukt.php

Наверное, будет интересна брошюрка
«Индукторы» 1989 г. 69 стр. Илл. А.Е. Слухоцкий
В брошюре рассмотрены вопросы теории индукторов, общие принципы их конструирования, выбор основных размеров. Рассказано о роли электромагнитных экранов и магнитопроводов. Значительное место отведено тепловому расчету режимов нагрева, а также расчету нагревателей для сквозного нагрева.

5…10кВт для начала – это много. То, что вы занимались силовой эл., конечно плюс, но в данной области не большой, очень много специфики. Охлаждение – водяное, прежде всего индуктора, и силовой части, то же. При 10 кВт и кпд 95% - 500вт надо рассеять. При этом охлаждение, не только силовых
п/п приборов, но и конденсаторов выходного контура, индуктивных элементов (трансформатор или дроссель, зависит от реализации). Первый подводный камень – не создать элементами охлаждения паразитных контуров и связей, особенно осторожно с охлаждением индуктивных элементов.
Второй камень – материал корпуса и экранировка, для начала берите алюминий (дюр., силумин и т.п.), когда появится опыт можно переходить на более дешевый материал. Третий (по значимости, наверное, первый) – обязательно наличие системы ФАПЧ, или ЧАПЧ, или ЧИМ, тут каждый «извращается» в меру своих наклонностей или способностей. T.к. выходной контур - система с высокой добротностью, то при любом рассогласовании все киловатты пойдут не в обрабатываемый материал, а в элементы генератора. Сразу, оговорюсь, вариант выставить «частоту» под конкретную деталь - не пройдет, т.к. частота меняется по мере разогрева (до точки Кюри, будет падать, потом расти). Четвертое – элементная база и материалы, прежде всего конденсаторы выходного контура, надо подбирать с наименьшей собственной индуктивностью. Из отечественных, делают, только, в Питере (типа К78). Феррит – только импорт. Силковые моточные изделия старайтесь делать в один слой. Все выше сказанное, актуально, с частот 15…20кГц. В вашем случае «закалка», это уже
сотни кГц…МГц (зависит от глубины и формы детали). Соответственно – это уже не IGBT, а MOSFET, т.е. дороже.
Конечно, в одном посте всего не расскажешь. А для начала, лучше собрать, что-то не более 1…2кВт с частотой до 80 кГц.
Вероятность удачного исхода выше, да и процесс обучения не такой дорогой получится. Удачи.