Réchauffeur à induction puissant bricolage

Les appareils de chauffage par induction sont certainement l'un des moyens les plus efficaces de chauffer des objets métalliques, en particulier des métaux ferreux. La meilleure partie de ce radiateur à induction est que vous n'avez pas besoin d'avoir un contact physique avec l'objet à chauffer.

Il y a beaucoup de kits de chauffage par induction disponibles en ligne, mais si vous voulez apprendre les bases du chauffage par induction et en construire un qui ressemble et fonctionne exactement comme un haut de gamme, continuez à suivre cet instructable car je vais vous montrer comment une induction le radiateur fonctionne et où vous pouvez vous procurer votre matériel pour en construire un qui ressemble à un professionnel.

Commençons...

Étape 1: Concept derrière le chauffage par induction

Il existe plusieurs méthodes de chauffage des métaux, dont l'une est le chauffage par induction. Comme le nom de la méthode l'indique, la chaleur est générée dans le matériau par induction électrique.

L'induction électrique a lieu à l'intérieur du matériau lorsque le champ magnétique qui l'entoure change continuellement, ce qui entraîne l'induction de courants de Foucault à l'intérieur du matériau placé à l'intérieur de la bobine. Ce qui provoque un chauffage instantané et l'effet est plus important dans les métaux ferreux en raison de sa réponse plus élevée aux forces magnétiques.

Vous pouvez obtenir un aperçu plus approfondi sur wikipedia:

//en.wikipedia.org/wiki/Induction_heating

Étape 2: Carte de circuit imprimé et composants

Étant donné que je vais utiliser une batterie / alimentation qui nous donne une sortie de 12 V CC qui n'est pas suffisante pour produire une induction car le champ magnétique produit dans la bobine d'induction en raison du courant continu est un champ magnétique constant. La tâche ici est donc de convertir cette tension continue en courant alternatif qui produira ainsi une induction.

J'ai donc conçu un circuit oscillateur qui produit une sortie CA ayant une onde carrée de près de 20 kHz de fréquence. Le circuit utilise quatre mosfets IRF540 à canal N pour commuter fréquemment le courant dans le sens alternatif. Pour gérer en toute sécurité une plus grande quantité de courants, j'ai utilisé une paire de mosfets dans chaque canal.

Puisque nous allons faire face à une quantité plus élevée de courants, une perfboard n'est donc certainement pas une option fiable et bien sûr pas une bonne idée. J'ai donc décidé d'aller avec une option beaucoup plus fiable qui est une carte de circuit imprimé. Cela peut sembler une option coûteuse, mais avec cette pensée à l'esprit, je suis tombé sur JLCPCB.com

Ces gars-là offrent des PCB de haute qualité à des prix exceptionnels. J'ai commandé 10 PCB pour le chauffage par induction et comme première commande, ces gars-là offrent tout cela en seulement 2 $, y compris les frais d'expédition à l'étape de la porte.

La qualité est premium comme vous pouvez le voir sur les photos. Assurez-vous donc de consulter leur site Web.

Étape 3: Commande de PCB

Le processus de commande de PCB est simple et silencieux. Vous devez d'abord visiter jlcpcb.com. Pour obtenir un devis instantané, tout ce que vous devez faire est de télécharger votre fichier Gerber pour les PCB et celui qu'ils ont terminé de télécharger, vous pouvez passer par l'option ci-dessous.

J'ai également ajouté le fichier Gerber pour le PCB à cette étape, alors assurez-vous de le vérifier.

Pièces jointes

  • inductiongerber.zip Télécharger

Étape 4: Pièces complémentaires

J'ai commencé à assembler des PCB avec de petites pièces complémentaires qui comprennent des résistances et quelques diodes.

R1, R2 sont des résistances de 10k. R3 et R4 sont des résistances 220Ohm.

D1 et D2 sont des diodes UF4007 (UF signifie Ultra Fast), ne les remplacez pas par des diodes 1N4007 car elles exploseront. D3 et D4 sont des diodes zener 1N821.

Assurez-vous de placer le bon composant au bon endroit et placez également les diodes dans la bonne direction, comme indiqué sur le PCB.

Étape 5: MOSFET

Afin de gérer une grande quantité de drains actuels, j'ai décidé d'utiliser des MOSFET à canal N. J'ai utilisé une paire de MOSFET IRF540N de chaque côté. Chacun d'eux est secoué à 100 Vds et jusqu'à 33 ampères de drain de courant continu. Puisque nous allons alimenter ce radiateur à induction avec 15 VDC, 100 Vds peuvent sembler une perte excessive, mais en réalité ce n'est pas le cas car les pointes générées lors de la commutation à grande vitesse peuvent facilement atteindre ces limites. Il vaut donc mieux aller avec des vibrations Vds encore plus élevées.

Pour dissiper l'excès de chaleur, j'ai attaché des dissipateurs de chaleur en aluminium à chacun d'eux.

Étape 6: Condensateurs

Les condensateurs jouent un rôle important pour maintenir une fréquence de sortie souhaitable, qui en cas de chauffage par induction est suggérée à près de 20 KHz. Cette fréquence de sortie est le résultat de la combinaison de l'induction et de la capacité. Vous pouvez donc utiliser un calculateur de fréquence LC pour calculer votre combinaison souhaitée.

C'est bien d'avoir plus de capacité, mais gardez toujours à l'esprit que nous devons obtenir la fréquence de sortie quelque part près de 20 KHz.

J'ai donc décidé de choisir des condensateurs non polaires WIMA MKS 400VAC 0.33uf. En fait, je n'ai pas pu trouver de tension plus élevée pour ces condensateurs, ces derniers ont donc gonflé et j'ai dû les remplacer par d'autres condensateurs non polaires qui tournent à 800VAC.

Il y en a deux connectés en parallèle.

Étape 7: inducteurs

Comme il est difficile de trouver des inductances à courant élevé, j'ai donc décidé de le construire moi-même. J'ai un vieux noyau de ferrite provenant de vieux déchets informatiques avec les dimensions suivantes:

Diamètre extérieur: 30 mm

Diamètre intérieur: 18 mm

Largeur: 13 mm


Il n'est pas nécessaire d'obtenir un noyau de ferrite de taille exacte, mais l'objectif ici est d'obtenir une paire d'inductances pouvant fournir une inductance de près de 100 Micro Henry. Pour cela, j'ai utilisé un fil de cuivre isolé de 1, 2 mm pour enrouler les bobines de sorte que chacune d'elles ait 30 tours. Cette configuration est soumise à produire l'inductance requise. Assurez-vous que les enroulements sont aussi serrés que possible car il n'est pas recommandé d'avoir plus d'espace entre le noyau et le fil.

Après avoir enroulé les inducteurs, j'ai retiré les revêtements isolés des deux extrémités du fil afin qu'ils soient prêts à être soudés sur le PCB.

Étape 8: ventilateur de refroidissement

Afin de déciper la chaleur des MOSFET, j'ai monté un ventilateur PC 12v juste au-dessus des dissipateurs de chaleur en aluminium en utilisant de la colle chaude. Le ventilateur est ensuite connecté aux bornes d'entrée de sorte que chaque fois que vous alimentez le chauffage par induction, les ventilateurs s'allument automatiquement pour refroidir les MOSFET.

Depuis que je vais alimenter ce radiateur à induction en utilisant une alimentation 15VDC, j'ai donc ajouté une résistance de 10 OHM 2 watts pour faire chuter la tension jusqu'à la limite de sécurité.

Étape 9: Connecteurs pour bobine de sortie

Pour connecter la bobine de sortie au circuit de chauffage par induction, j'ai fait une paire de trappes sur le PCB à l'aide d'une meuleuse d'angle. Plus tard, j'ai cassé un connecteur XT60 pour utiliser ses broches pour les bornes de sortie. Chacune de ces broches s'emboîte à l'intérieur de la bobine de cuivre de sortie.

Étape 10: Bobine d'induction

La bobine d'induction est fabriquée à l'aide d'un tuyau en cuivre de 5 mm de diamètre qui est couramment utilisé dans les climatiseurs et les réfrigérateurs. Pour enrouler parfaitement la bobine de sortie, j'ai utilisé un rouleau de carton mesurant près d'un pouce de diamètre. J'ai donné 8 tours à la bobine, ce qui a créé une largeur de bobine pour s'adapter exactement aux connecteurs de balle de sortie.

Assurez-vous d'enrouler la bobine patiemment car vous pourriez finir par plier le tuyau, provoquant une bosselure. De plus, une fois le bobinage terminé, assurez-vous qu'il n'y a pas de contact entre les parois de deux tours consécutifs.

Pour cette bobine, vous avez besoin de 3 pieds de tuyau en cuivre.

Étape 11: alimentation

Pour alimenter ce radiateur à induction, je vais utiliser une alimentation de serveur qui est secouée pour 15v et peut fournir jusqu'à 130 ampères de courant. Mais vous pouvez utiliser n'importe quelle source 12v telle qu'une batterie de voiture ou une alimentation PC.

Assurez-vous de connecter l'entrée avec la bonne polarité.

Étape 12: Résultats finaux

Alors que j'alimentais ce chauffage par induction à 15 V, il tire un courant de près de 0, 5 Amp sans rien placé à l'intérieur de la bobine. Pour le test, j'ai inséré une vis en bois et soudain, elle commence à sentir comme si elle chauffait. La consommation de courant commence également à augmenter et avec la vis complètement insérée, la bobine semble tirer près de 3 ampères de courant. En seulement une minute, il devient rouge.

Plus tard, j'ai inséré un tournevis à l'intérieur de la bobine et le radiateur à induction l'a chauffé au rouge avec près de 5 ampères de courant à 15v, ce qui représente jusqu'à 75 watts de chauffage par induction.

Dans l'ensemble, le chauffage par induction semble être un bon moyen de chauffer efficacement une tige de métal ferreux et il est moins dangereux par rapport à d'autres méthodes.

Il y a beaucoup de choses utiles qui peuvent être faites en utilisant cette méthode de chauffage.

Si vous aimez ce projet, n'oubliez pas de visiter et de vous abonner à ma chaîne youtube pour d'autres projets à venir.

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Cordialement.

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