• 

  1 слайд

  Индукционный нагрев
  Автор: Федосеев Никита, МБОУ лицей № 4, 11 «а»
  Руководитель: Каверин Сергей Владимирович
  

• 

  2 слайд

  Что такое индукционный нагрев?
  
  
  Индукционный нагрев - это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Следовательно - это нагрев изделий из проводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля)
  

• 

  3 слайд

  Как происходит нагрев?
  Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор. В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты (от десятка Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку. Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является как бы вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.
  
  Индуктор
  
  

• 

  4 слайд

  Что такое инвертор?
  Инвертором называется прибор, схема, или система, которая создает переменное напряжение при подключении источника постоянного напряжения. Существует другой способ определения: инверсия - функция обратная выпрямлению. Выпрямители преобразуют переменное напряжение в постоянное, а инверторы наоборот, превращают постоянное напряжение в переменное. Обычно термин «инвертор» используется более узко: генератор переменного напряжения, используемый в качестве источника питания. Выходное напряжение инвертора может быть как промышленной частоты (50 Гц), так и повышенной (десятки, сотни кГц и выше). Одно из важнейших преимуществ источников питания повышенной частоты это резкое уменьшение массогабаритных параметров трансформаторов.
  Инверторы совсем не редкие устройства, они уже заняли свое место в быту. Обычно инвертор применяется в качестве источника питания. Это блоки питания современных персональных компьютеров, сварочные инверторы и бытовые индукционные электроплитки.
  

• 

  5 слайд

  Основные топологии
  В основном при изготовлении инверторов используют несколько топологий силовой части:
  Push-Pull – это автогенераторный двухтактный преобразователь, где происходит поочередное включение полуобмоток
  Полумост – преобразователь на двух мощных полевых транзисторах с внешним генератором прямоугольных импульсов .
  Полный мост – это тоже самое что и полумост, но количество ключей уже равно четырем .
  Push-Pull
  Полумост
  Полный мост
  

• 

  6 слайд

  Как это работает?
  Сетевое напряжение подается на понижающий трансформатор и выпрямляется с помощью диодного моста с конденсатором фильтра. Питающее напряжение через резисторы и стабилитроны подается на затворы транзисторов, при этом транзисторы поочередно открываются. Когда транзистор T1 открыт, ток течёт через верхнюю половину обмотки индуктора - L1.1, затем транзистор T1 закрывается и открывается транзистор T2, ток начинает протекать через нижнюю половину обмотки индуктора - L1.2, так как конец обмотки L1.1 и начало обмотки L1.2 подключены к плюсу источника питания, то магнитное поле в сердечнике трансформатора при открытии транзистора T1 течёт в одну сторону, а при открытии транзистора T2 в другую, соответственно на вторичной обмотке L2 создаётся переменное напряжение.
  L1.1 и L1.2 выполняются как можно более идентичными друг другу.
  
  

• 

  7 слайд

  Управление ключами
  В данном инверторе в качестве ключей используются мощные полевые транзисторы с изолированным затвором, известные под аббревиатурой MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) или по-русски - полевые МОП-транзисторы (Метал-Оксид-Полупроводник). Однако, для данного раздела достаточно просто представлять MOSFET как некий электронный выключатель, который управляется напряжением на затворе (относительно истока). В открытом состоянии сопротивление между истоком и стоком мало (в зависимости от типа транзистора - от нескольких Ом до сотых долей Ома), а в закрытом – велико (десятки МОм и выше). Для большинства транзисторов напряжение на затворе может изменяться в пределах от -20 до + 20 Вольт. Если напряжение на затворе выше порогового (порог обычно от +2 до +4 В) транзистор открывается, если ниже – закрывается. 
  
  Таким образом, для управления ключами мы должны подавать на затворы транзистора положительные импульсы с напряжением 12-18 В. Т.к схема автогенераторная, то не требуется специальных микросхем для управления транзисторами. На рисунке представлена осциллограмма одного из транзисторов
  
  

• 

  8 слайд

  Силовая часть
  Как уже отмечалось выше, в данном инверторе силовой модуль представляет собой Push-Pull. В качестве ключей использованы полевые транзисторы IRFP240. Эти транзисторы рассчитаны на ток до 20А и напряжение 200в. Сопротивление сток-исток 0.18Ом. В цепях затворов мы используем резисторы 470 Ом токи зарядки емкостей затворов, а так же стабилитроны на 12 В, которые стабилизируют напряжение на затворе до 12 В. Стабилитроны можно использовать на 12-18 В, в зависимости от транзисторов. Диоды D3 и D4 нужны для организации обратной связи. Обратная связь поддерживает колебания, без нее генерация невозможна. Транзисторы имеют высокое сопротивление открытого канала. Даже в полностью открытом состоянии на них будет выделяться достаточное количество тепла. Поэтому ключи обязательно необходимо размещать на радиаторах. Транзисторы размещены на изолирующих теплопроводящих прокладках непосредственно на радиаторе.
  

• 

  9 слайд

  Индукционная плавка имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными:
  1)Высокоскоростной разогрев или плавление любого электропроводящего материала.
  2) Нагрев через стенки защитной камеры, изготовленной из стекла, цемента, пластмасс, дерева
  3) Экологическая чистота, т.к. отсутствуют продукты горения.
  4) Индуктор можно изготовить особой формы — это позволит равномерно прогревать по всей поверхности детали сложной конфигурации
  5) Легко провести местный и избирательный нагрев
  6) Простая регулировка и удерживание температуры, стабилизация мощности,
   
  Применение:
  Сверхчистая бесконтактная плавка, пайка и сварка металла.
  Ювелирное дело.
  Поверхностная закалка.
  Закалка и термообработка деталей сложной формы.
  Обеззараживание медицинского инструмента.
  Распыление геттера и прогрев (активация и тренировка) катода в процессе производства вакуумных электронных приборов.
  
  Заключение
  

Краткое описание материала