Mini nagrzewnica indukcyjna

Pierwszy raz z tematem nagrzewania indukcyjnego spotkałem się w pewnym warsztacie, gdy zobaczyłem jak mechanik wkłada do zwojnicy z grubego drutu rurę a ona dosłownie w kilka sekund rozgrzewa się do białości, podczas gdy zwojnica pozostaje zimna.

      Później, gdy zacząłem zgłebiać temat w internecie dowiedziałem się, że zwojnica ta wytważała zmienne pole magnetyczne o czestotliwości od 200 do 400 kHz. To szybkozmienne pole magnetyczne indukuje w przedmiocie znajdującym sie w jego zasięgu prady wirowe o ogromnym natężeniu, przepływ tych prądów powoduje nagrzewanie materiału. W ferromagnetykach dodatkowo materiał ogrzewa się w wyniku tarcia poruszanych polem magnetycznym domen. Wszystko to dokładnie jest opisane w przetłumaczonym przezemnie artykóle z zagranicznej strony internetowej. Tłumaczenie znajduje się w dziale Magnetyzm pod pozycją Nr 2.
      Na stronie scopeboy.com znalazłem prosty schemat takiej nagrzewnicy w wersji mini.
Rys: Schemat prostej nagrzewnicy indukcyjnej - kliknij na obraz by powiekszyć








Tak ten układ wykonali inni:


A tak to wyglada w moim wykonaniu:
      Przedstawiony powyżej schemat mozna podzielić na dwie zasadnicze części: inwerter i układ rezonansowy. Inwerter to cztery połaczone ze sobą tranzystory MOSFET w tzw. pełny mostek, sterowane naprzemiennie z generatora sygnału prostokatnego. Dokładny opis działania mostka tranzystorowego znajduje się w dziale Wysokie napięcie przy budowie elektronicznej Cewki Tesli. Zadaniem generatora sterujacego jest wygenerowanie dwuch sygnałów o przebiegu prostokatnym i napięciu rzedu 12 - 18 V, przesunietych wzgledem siebie o 180^o, tak że gdy para tranzystorów po przekatnej dostaje np. +12 V (otwieraja się), przeciwległa para w tym samym momęcie dostaje -12 V (zamyjają się). W efekcie na wyjściu inwertera zasilanego napięciem stałym mamy napięcie o przebiegu prostokątnym.
                                          
Rys: Pełny mostek (kliknij by powiększyć)                        Rys: Połowa mostka (kliknij by powiększyć)
      Zdjęcie przedstawia generator sygnału prostokątnego (normalnego i odwróconego), oraz połowę mostka tranzystorowego. Wykonałem ten model by przetestować generator sygnału sterujacego. W połowie mostka tylko jeden tranzystor jest otwierany podczas gdy drugi zamyka się. Różnica polega na tym, że amplituda napięcia na wyjściu jest o połowę mniejsza w porównaniu do pełnego mostka.


      Na wyjściu na poczatek załaczyłem żarówkę i za pomocą oscyloskopu sprawdziłem przebiegi zarówno na wyjściu jak i na bramkach tranzystorów. W układach naprzemiennie przełaczających się tranzystorów bardzo ważny jest czas narastania i opadania impulsu sterującego. Gdy jest on dość długi - tranzystory nie przełaczą się natychmiast i bedą występowały stany nieustalone powodujace ich silne nagrzewanie się.

      Tak wygląda przebieg na wyjściu inwertera. Amplituda przy zasilaniu z 12 V akumulatora równa jest 12 V, gdy zestawimy pełny mostek bedzie 24 V. Taki sygnał bedzie idealny do zasilania układu rezonansowego, który opisze na następnej stronie.