Вопрос неоднократно поднимается и вызывает разногласия и споры.
Хотелось бы несколько прояснить тему касательно применения той или иной топологии для индукционного нагрева.
Для начала, попробую сформулировать некоторые технические (так сказать) требования. Имеется сеть питания 220В одна фаза 50Гц. Нужно соорудить индукционник мощностью 3кВт для поверхностной закалки небольших железк. Значит особо не буду вдаваться в глубину закалки и общие габариты заготовок т.к. считаю, что не суть вопроса (хотя может ошибаюсь). Допустим индуктор будет представлять из себя медную трубку 3-4 витка диаметром 6мм. Частота генератора допустим 85кГц. Генератор будет работать на согласующий трансформатор с последовательным резонансом во вторичке. Хотел бы послушать мнение.. мост или полумост по первичке? Я применил бы полумост на IGBT ключах. Мои доводы будут позже, жду ваших.

Первое. Поверхностная закалка на мощности 3-4 кВт и частотой 85кГц мало осуществима. Для поверхностной закалки необходимо иметь 1-2кВт на см2 поверхности. Тем более, если 3-4 витка. Еще следует учесть переход через точку Кюри, где сильно меняются параметры. Так что можно на такой мощности греть только совсем маленькие детали и прогреваться на этой частоте они будут насквозь. Вообще практический опыт показывает что на частотах до 100кГц для закалки поверхностной нужно не менее 10кВт. На 440кГц можно обойтись и 3-4кВт.
Второе. Однофазное питание предпологает наличие некоторого количества электролитов. Что делают даже китайцы. При небольшой мощности конденсаторы во втором плече будут иметь небольшую емкость. Мало их будет. Напряжение на них будет, даже с учетом пульсаций, не более 200В. Проблем в этом нет. Согласовывать полумостовой инвертор проще. Напряжение на выходе инвертора меньше. Трансформатор согласующий проще и меньше. Мы на 12кВт 3-х фазный делаем на полумосте.

Интересуюсь спросить, а какова индуктивность такого индуктора и какой же ёмкости нужен конденсатор для последовательного резонанса во вторичке?

От 10 до 40мкФ 250-500В фирмы Элкод К78-21

Если не секрет почему? Я особой разницы не заметил для обоих вариантов - емкостью "подыгрываю" частоту резонанса, потом трансом согласовываю сопротивление. Если не согласовал (Ктр не хватило) - повторный заход на емкость


Кстати в формуле расчета допустимого напряжения от частоты на стр. 97 каталога какие величины - амплитудные или действующие?
Всегда считал на амплутудные, а вдруг...

В полумосте напряжение на первичке 250В. Более компактный трансформатор получается. А иногда можно и без транса обойтись. Хотя и редко.
В К78-21 указано напряжение Vrms действующее напряжение. Соответственно макс умножить на 1.4

Вообще такую мелкую индуктивность мне нечем померять. В смысле, погрешность моего китайприбора как раз в пределах этой индуктивности. По этой причине я зашел со стороны емкости. Значит на частоте резонанса порядка 85кГц конденсатор вышел порядка 3мкФ. Ну а индуктивность посчитать можно и по формулам. Там получается в районе 1мкГн. (ща считать не буду т.к. забил все формулы в маткад, который дома, а вспоминать лень). Таким образом Элкод емкость многовато, а напряжение маловато! Разве что в послед подключать уменьшая емкость и поднимая напругу. Кстати, про напругу! В соседней ветке уже поднималась тема про добротность и напруги конденсаторов. Так вот не поленился попробовать макетный вариант. Так сказать, прощупать все своими руками на живом железе. Значит взял свой старый вариант управления и полумост к нему. Питание от понижающего сетевого трансформатора (на выходе порядка 65В). Согласующий трансик к полмосту, где в первичке 19витков, а вторичка 1 виток. По вторичке последовательный резонанс на 80кГцах. На ХХ на конденсаторе амплитуда синуса была в районе 115В (это при питалове в 65В!). Вот вам и добротность. Кстати, амплитуда синуса тока на ключах при этом была 10А. Амплитуда тока на конденсаторах х.з. не замерял, но думаю должно быть до 190А если учесть коэф. трансформации. Так вот я думаю, что както очень хороший размах по напряжению получается на конденсаторах и какбэ это весьма череывато будет для них при полном сетевом питании по входу. Хотя если не включать на ХХ или ограничивать мощность... Кстати, можно наверно увеличить КТ, хотя я не думаю, что это положительно скажется на рассеивании обмоток! Что посоветуют знающие/опытные люди?


Синусный ток ключей и напряжение на затворах.



Ой, от темы ушли както. Полумост, как минимум, конструктивно проще и дешевле. И проще с разводкой и управлением, тем более, если собирать на дискретных элементах (не покупая модули). В полмосте с КТ проще. В полмосте правда по току в 2 раза больше нагрузка на элемент по сравнению с мостом (на единицу мощности на выходе), но по потерям на корпус ключа получается равнобедренно что мост, что полмоста (в случае применения IGBT).


При каком питалове на входе?

Красота! Это сердечник от строчного?

Строчник от какогото моника импортного. В данном случае использую без зазора. В строчнике между половинками сердечника стояли прокладки обеспечивающие необходимый зазор.

При 3-х фазном. 500В с выпрямителя и половина 250В. Грубый расчет. Транс намотал отлично. Первичка провод акустический? При таком зазоре в индукторе и витках штук 6-8, наверное, добротность может быть и 50. Сопротивление вносимое детали очень маленькое, а индуктивность большая. Когда будет загружен весь тигель, добротность будет не более 10-20.

Он самый. Другого под рукой не оказалось нужного сечения и длинны. Вообще это макет. Первый макет на эту тему был на шашках.

Даже работал! Как не странно. Кино заснял про нагрев сверла. Все макеты. Интересно попробовать разные варианты, чтоб было что с чем сравнить. Потом все переделаю полюбому... по ходу разбираю старое и пробую новое т.к. деталей новых нет.

Кстати! Вы писали:

По большому счету в своих утверждениях про закалку Вы правы и спорить с Вами не буду, но всеже хочу заметить, что даже при мощности в районе 300Вт (на видео выше) уже можно было обрабатывать термически сверла и другое. Что уж говорить про 3кВт мощность. Не обязательно ведь калить массивные детали, можно ведь накрутить индуктор таким образом, чтоб греть скажем только режущую часть лезвия ножа или полотна и т.п. В общем думаю не стоит так категорично списывать 3кВт.

Красота. А что за ключики? Про поверхностную закалку, наверное, следует говорить, когда заготовка не прогревается полностью, а токи вытесняются в поверхностный слой за счёт скин-эффекта. 85кГц - вроде не та частота, чтобы ощутимо проявлялся этот эффект.

85 кГц уже вполне ощутимо. Это 0.3-0.5мм эффективного слоя проводимости -вполне годится.
Мы часто рассматриваем скин-эффект как конструкторы источников, а если применить к поверхностной закалке, обратить вред на пользу, то может и 50кГц будут работать. Нужно знать требования к нагреву при этой самой поверхностной закалке.
Одно очевидно, что 300 ватт - сверла для плат калить или иголки. Установка должна быть достаточно мощной, чтобы разогрев шел быстро, в секунду. Иначе, тепло просто будет утекать в глубину металла детали за счет теплопроводности.

Вы путаете локальный нагрев, сквозной нагрев и поверхностную закалку. В вашем случае сверло нагреется насквозь и закалится насквозь. Хотя глубина закалки и зависит от закалочной среды и прокаливаемости стали (паспортных значений). Но при мелком сверле будет так. Режущую часть ножа греют на 440кГц и выше и быстро. Ленточные и др. пилы тоже 440кГц и выше. Если греть долго их начинает сильно вести. Читайте слухоцкого. Для нормальной поверхностной закалки нужна соответствующая частота и удельная мощность.

dmitrp, совершенно согласен с Вами по поводу мощности, а вот по поводу частоты соглашусь с Microwatt.
Совершенно очевидно, что если греть деталь медленно и слабо, то даже на 440кГц она будет прогреваться насквозь. Ну а если на 85 килогерцах впендюрить в.., скажем гайку на 24, 200кВт, то эффект будет любопытный... думаю вполне возможно поверхность даже загорится при холодной середине. Ну а при 440кГц и 50Вт грей не грей... толку мало. Вот, кстати, мой старый вариант грелки при мощности порядка киловат. Вполне заметно, как металл начинает прогреваться с поверхносного слоя и думаю, что если подобрать "правильный" индуктор (возможно один виток вплотную к детали, возможно наличие внешнего магнитопровода) для такой детали, то будет ещё веселей греть поверхность, а частота всего 85кГц. В книжке написаны некоторые принятые стандарты. А приняты естественно не просто так. а по какимто определенным причинам. Есно для разных материаллов (с их свойствами теплопроводности, электропроводности и другими) определенные частоты и мощности более эффективны, но это же не аксиома. В общем дело даже и не в этом. меня интересовала топология. Можно ведь генератор запустить и на 200кГц, скажем на техже IGBT warp2.


FGH50N6S2
Несколько освежил схемку. Добавил комменты и правильную нумерацию и номиналы коегде поправил:


Я вот думаю, что вообще диоды и операционники в цепочке ФНЧ не есть хорошо? У меня получалось эксперементально для 1N4148 так, что он открывался при приложенном напряжении 1В и падение было на нем при этом пол вольта т.е. перед диодом 1В, после 0.5. Далее напряжение увеличивал и при входном (примерно) 1.52 на выходе 1В. Это я с трансформатором тока игрался. В данном случае при 1В на токовом резиторе получается 10А на ключах. При этом открывается диод и в минимальном диапазоне начинает срабатывать компаратор. Т.е. выходит, что минимум по току 10А. Можно конечно диод поставить до токового резюка, но тогда надо будет ставить в параллель обмотке ТТ ещё стабилитрон вольт эдак на 12 и диод в обратку, чтоб на другом полупериоде не загорелась дуга на обмотках (у меня зажигалась уже дуга на ненагруженном ТТ) ну или ставить диодный мост до токового резюка или делать отвод от середины обмоток и 2 диода. В общем пока и так сойдет! Ну а в ФНЧ мне не нравится всеже.

Почему? ТТ я бы сделал с отводом от середины, невелики затраты. А так всё нормально.

Яж писал. Диод открывается при 1 вольте, а до этого глухо. Так вот на 9 ноге микрухи 4046 идет подстройка частоты в зависимости от входного напряжения. Ну так прикиньте какая получается ступенька частоты в 1 вольт!? Напряжение питания микрухи 12В. Нижний предел частоты 65кГц, верхний 145кГц, диапазон подстройки 80кГц (в моем случае). Значит получается 0.15 вольта на 1кГц. Таким образом получаем ступеньку в 6.6кГц. Нижний предел будет уже аж почти 71кГц. Ещё непонятно как будет меняться напряжение падения на этих диодахе в зависимости от тока, но явно не линейно...

В общемто пока работает и так. Резонанс захватывает нормально. Просто думаю, что всеже можно улучшить.. по крайней мере попробую. Чтоб вообще красота была!

Забавный был вопрос у топикстартера... в наше время по деньгам надо считать, а не по религиозным убеждениям

Риторический ответ. На 3кВт, что так 4 TO247, что эдак. Цена одинакова, а суть разная.

Считать надо в комплексе - сколько будет стоить вся силовая "рассыпуха" - транзисторы + кондёры + драйвера + силовой транс.
Я посчитал экономику, полумост 66кГц 10 кВт дешевле, дальше мост

Я так понимаю что обсуждается конструкция установки для поверхностной закалки . По своему опыту могу сказать что речь тогда будет об 300КГц и выше . В начале уже было написано почему . Установка 66КГц 4кВт нагревала стержень 30мм за 7 секунд ,но насквозь.

Что то тема изсякла где то между 300 и 440Кгц.

Собрал инвертор 440-600Кгц ,4Квт .Поверхностную закалку не тянет ,тепло уходит в заготовку . Похоже надо Квт 8 .

А сколько сейчас мощности в это установке? И какие детали калить приходится при этом?
Просто я это к чему. Если киловатным инвертором калить отрезок 20мм прутка диаметром 8мм это одно дело, а если этим же инвертором калить паравозное колесо, то это совсем другое дело.
Покаж установку.

Немного отошел от теми , больше 4квт не пустил из за отсутствие БП с трех фаз .Разницы в размере деталей не какой ,нагревается маленький сектор ,деталь перемещается. Думаю проблема в том что я не понимаю как эти 4квт пихнуть в плоский индуктор 1,5-2 квадратных сантиметров .

Установку показать уже не магу ,продал для питания теслы .По немного ковыряю новый проект ,хочу сделать тоже самое на 1-1,5Мгц на IRFP460 . Пока присматриваюсь к деталям .Тема полностью неизвестная .