請問給溫感線進(jìn)行通電加熱用什么設(shè)備
- 教育綜合
- 2024-06-22 12:59:50
溫感明信片用什么加熱
溫感明信片可以用吹風(fēng)機(jī)和熱水來加熱。
溫感明信片可以用吹風(fēng)機(jī)、熱水、手掌等加熱方式加熱溫感明信片,讓它變色。但是不能加熱過度和暴曬。
溫感明信片是一種特殊的明信片,可以通過溫度來變色。
什么是電磁爐
電磁爐在應(yīng)用上采用的是一種科學(xué)原理,這種原理就是渦流加熱原理,就是我們常說的磁場感應(yīng)電流所產(chǎn)生的加熱。電磁爐的里面有一塊電子線路板,上面構(gòu)成的是一個(gè)線圈,當(dāng)電磁爐通電之后,所產(chǎn)生的電流就會(huì)通過這個(gè)線圈,產(chǎn)生了我們所需要的磁場。我們都知道電磁爐使用的時(shí)候,只有用鐵做得鍋才能使用,使用其他材質(zhì)做得鍋是沒有反應(yīng)的。這是因?yàn)?,?dāng)鐵質(zhì)做得鍋放在電磁爐上面之后,就會(huì)產(chǎn)生很多的小渦流,這就可以使得 鐵鍋 里面的鐵分子快速運(yùn)動(dòng),通過鐵分子之間的相互摩擦、相互碰撞,就可以產(chǎn)生熱量。
所以,這里面就有一個(gè)誤區(qū),大家都以為是電磁爐產(chǎn)生的熱量,然后導(dǎo)熱到鍋底,從而加熱食物。其實(shí)并不是這樣的,是鐵鍋里面所蘊(yùn)含的分子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的熱量從而加熱食物。電磁爐的使用者們要記住哦,購買烹飪工具的時(shí)候,一定要買鐵質(zhì)的,不然就不能在電磁爐上面使用。
電磁爐有著很多的特點(diǎn),比方說,加熱食物的速度很快,可以在15秒的時(shí)間里面就可以將鍋底的溫度提升到300度;電磁爐所采用的是鍋體自身發(fā)熱,這就不會(huì)出現(xiàn)廢氣造成污染,這就保護(hù)了環(huán)境;電磁爐清理起來很方便,只要用抹布擦拭就可以了;電磁爐使用的是電力,而不是煤氣,非常安全,即使是忘記燒干了,它也會(huì)自動(dòng)停機(jī),對電磁爐給予一種保護(hù);電磁爐上面有很多的按鍵,煲湯、炒菜、火鍋、燒水等多種模式可以選擇,只需要一鍵選擇就可以了,使用起來非常方便;相比較煤氣的價(jià)格,電力使用起來更加便宜,而且烹飪時(shí)間還減短了,這就更加節(jié)約了。
自己制作一個(gè)簡單的電感高頻加熱線圈
感應(yīng)加熱簡介
電磁感應(yīng)加熱,或簡稱感應(yīng)加熱,是加熱導(dǎo)體材料比如金屬材料的一種方法。它主要用于金屬熱加工、熱處理、焊接和熔化。
顧名思義,感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的方法使被加熱的材料的內(nèi)部產(chǎn)生電流,依靠這些渦流的能量達(dá)到加熱目的。感應(yīng)加熱系統(tǒng)的基本組成包括感應(yīng)線圈,交流電源和工件。根據(jù)加熱對象不同,可以把線圈制作成不同的形狀。線圈和電源相連,電源為線圈提供交變電流,流過線圈的交變電流產(chǎn)生一個(gè)通過工件的交變磁場,該磁場使工件產(chǎn)生渦流來加熱。
感應(yīng)加熱原理
感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)原理,在工件表面層產(chǎn)生密度很高的感應(yīng)電流,迅速加熱至奧氏體狀態(tài),隨后快速冷卻得到馬氏體組織的淬火方法,當(dāng)感應(yīng)圈中通過一定頻率的交流電時(shí),在其內(nèi)外將產(chǎn)生與電流變化頻率相同的交變磁場。金屬工件放入感應(yīng)圈內(nèi),在磁場作用下,工件內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生與感應(yīng)圈頻率相同而方向相反的感應(yīng)電流。由于感應(yīng)電流沿工件表面形成封閉回路,通常稱為渦流。此渦流將電能變成熱能,將工件的表面迅速加熱。渦流主要分布于工件表面,工件內(nèi)部幾乎沒有電流通過,這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)或集膚效應(yīng)。感應(yīng)加熱就是利用集膚效應(yīng),依靠電流熱效應(yīng)把工件表面迅速加熱到淬火溫度的。感應(yīng)圈用紫銅管制做,內(nèi)通冷卻水。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到一定溫度時(shí),立即噴水冷卻,使表面層獲得馬氏體組織。
感應(yīng)電動(dòng)勢的瞬時(shí)值為:
式中:e——瞬時(shí)電勢,V;Φ——零件上感應(yīng)電流回路所包圍面積的總磁通,Wb,其數(shù)值隨感應(yīng)器中的電流強(qiáng)度和零件材料的磁導(dǎo)率的增加而增大,并與零件和感應(yīng)器之問的間隙有關(guān)。
為磁通變化率,其絕對值等于感應(yīng)電勢。電流頻率越高,磁通變化率越大,使感應(yīng)電勢P相應(yīng)也就越大。式中的負(fù)號表示感應(yīng)電勢的方向與的變化方向相反。
零件中感應(yīng)出來的渦流的方向,在每一瞬時(shí)和感應(yīng)器中的電流方向相反,渦流強(qiáng)度取決于感應(yīng)電勢及零件內(nèi)渦流回路的電抗,可表示為:
式中,I——渦流電流強(qiáng)度,A;Z——自感電抗,Ω;R——零件電阻,Ω;X——阻抗,Ω。
由于Z值很小,所以I值很大。
零件加熱的熱量為:
式中Q——熱能,J;t——加熱時(shí)間,s。
對鐵磁材料(如鋼鐵),渦流加熱產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使零件溫度迅速提高。鋼鐵零件是硬磁材料,它具有很大的剩磁,在交變磁場中,零件的磁極方向隨感應(yīng)器磁場方向的改變而改變。在交變磁場的作用下,磁分子因磁場方向的迅速改變將發(fā)生激烈的摩擦發(fā)熱,因而也對零件加熱起一定作用,這就是磁滯熱效應(yīng)。這部分熱量比渦流加熱的熱效應(yīng)小得多。鋼鐵零件磁滯熱效應(yīng)只有在磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)A2(768℃)以下存在,在A2以上,鋼鐵零件失去磁性,因此,對鋼鐵零件而言,在A2點(diǎn)以下,加熱速度比在A2點(diǎn)以上時(shí)快。
感應(yīng)加熱具體應(yīng)用
感應(yīng)加熱設(shè)備
感應(yīng)加熱設(shè)備是產(chǎn)生特定頻率感應(yīng)電流,進(jìn)行感應(yīng)加熱及表面淬火處理的設(shè)備。
感應(yīng)加熱表面淬火
將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi),通入中頻或高頻交流電后,在工件表面形成同頻率的的感應(yīng)電流,將零件表面迅速加熱(幾秒鐘內(nèi)即可升溫800~1000度,心部仍接近室溫)后立即噴水冷卻(或浸油淬火),使工件表面層淬硬。
與普通加熱淬火比較感應(yīng)加熱表面淬火具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、加熱速度極快,可擴(kuò)大A體轉(zhuǎn)變溫度范圍,縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間。
2、淬火后工件表層可得到極細(xì)的隱晶馬氏體,硬度稍高(2~3HRC)。脆性較低及較高疲勞強(qiáng)度。
3、經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳,甚至有些工件處理后可直接裝配使用。
4、淬硬層深,易于控制操作,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動(dòng)化。
感應(yīng)加熱(高頻電爐)制作教程
成本估算:
紫銅管紫銅帶:210元
EE85加厚磁芯2個(gè):60元
高頻諧振電容3個(gè):135元
膠木板:60元
水泵及PU管:52元
PLL板:30元
GDT板:20元
電源板:50元
MOSFET:20元
2KW調(diào)壓器:280元
散熱板:80元
共計(jì):997元
總體架構(gòu):
串聯(lián)諧振2.5KW 鎖相環(huán)追頻ZVS,MOSFET全橋逆變;
磁芯變壓器兩檔阻抗變換,水冷散熱,市電自耦調(diào)壓調(diào)功,母線過流保護(hù)。
先預(yù)覽一下效果,如下圖:
加熱金封管3DD15
加熱304不銹鋼管
加熱小金屬球
加熱鐵質(zhì)墊圈
在開始制作之前,有必要明確一些基礎(chǔ)性原理及概念,這樣才不致于一頭霧水。
1、加熱機(jī)制(掃盲用,高手跳過)
1.1渦流,只要是金屬物體處于交變磁場中,都會(huì)產(chǎn)生渦流,強(qiáng)大的高密度渦流能迅速使工件升溫。這個(gè)機(jī)制在所有電阻率不為無窮大的導(dǎo)體中均存在。
1.2感應(yīng)環(huán)流,工件相當(dāng)于一個(gè)短路的1匝線圈,與感應(yīng)線圈構(gòu)成一個(gè)空心變壓器,由于電流比等于匝比的反比,工件上的電流是感應(yīng)線圈中電流的N(匝數(shù))倍,強(qiáng)大的感應(yīng)短路電流使工件迅速升溫。這個(gè)機(jī)制在任何導(dǎo)體中均存在,恒定磁通密度情況下,工件與磁場矢量正交的面積越大,工件上感生的電流越大,效率越高。由此可看出,大磁通切割面積的工件比小面積的工件更容易獲得高溫。
1.3磁疇摩擦(在鐵磁體內(nèi)存在著無數(shù)個(gè)線度約為10-4m的原本已經(jīng)磁化了的小區(qū)域,這些小區(qū)域叫磁疇),鐵磁性物質(zhì)的磁疇,在交變磁場的磁化與逆磁環(huán)作用下,劇烈摩擦,產(chǎn)生高溫。這個(gè)機(jī)制在鐵磁性物質(zhì)中占主導(dǎo)。
由此可看出,不同材料的工件,因?yàn)榧訜岬臋C(jī)制不同,造成的加熱效果也不一樣。其中鐵磁物質(zhì)三中機(jī)制都占,加熱效果最好。鐵磁質(zhì)加熱到居里點(diǎn)以上時(shí),轉(zhuǎn)為順磁性,磁疇機(jī)制減退甚至消失。這時(shí)只能靠剩余兩個(gè)機(jī)制繼續(xù)加熱。
當(dāng)工件越過居里點(diǎn)后,磁感應(yīng)現(xiàn)象減弱,線圈等效阻抗大幅下降,致使諧振回路電流增大。越過居里點(diǎn)后,線圈電感量也跟著下降。LC回路的固有諧振頻率會(huì)發(fā)生變化。致使固定激勵(lì)方式的加熱器失諧而造成設(shè)備損壞或效率大減。
2、為什么要采用諧振?應(yīng)采用何種諧振
2.1先回答第一個(gè)問題。我曾經(jīng)以為只要往感應(yīng)線圈中通入足夠強(qiáng)的電流,就成一臺(tái)感應(yīng)加熱設(shè)備了。也對此做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),見下圖。
實(shí)驗(yàn)中確實(shí)有加熱效果,但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到電源的輸出功率應(yīng)有的效果。這是為什么呢,我們來分析一下,顯然,對于固定的工件,加熱效果與逆變器實(shí)際輸出功率成正比。對于感應(yīng)線圈,基本呈現(xiàn)純感性,也就是其間的電流變化永遠(yuǎn)落后于兩端電壓的變化,也就是說電壓達(dá)到峰值的時(shí)候,電流還未達(dá)到峰值,功率因數(shù)很低。我們知道,功率等于電壓波形與電流波形的重疊面積,而在電感中,電流與電壓波形是錯(cuò)開一個(gè)角度的,這時(shí)的重疊面積很小,即便其中通過了巨大的電流,也是做無用功。這是如果單純的計(jì)算P=UI,得到的只是無功功率。
而對于電容,正好相反,其間的電流永遠(yuǎn)超前于電壓變化。如果將電容與電感構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)諧振,一個(gè)超前,一個(gè)滯后,諧振時(shí)正好抵消掉。因此電容在這里也叫功率補(bǔ)償電容。這時(shí)從激勵(lì)源來看,相當(dāng)于向一個(gè)純阻性負(fù)載供電,電流波形與電壓波形完全重合,輸出最大的有功功率。這就是為什么要采取串(并)補(bǔ)償電容構(gòu)成諧振的主要原因。
2.2第二個(gè)問題,LC諧振有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振,該采用什么結(jié)構(gòu)呢。
說得直白一點(diǎn),并聯(lián)諧振回路,諧振電壓等于激勵(lì)源電壓,而槽路(TANK)中的電流等于激勵(lì)電流的Q倍。串聯(lián)諧振回路的槽路電流等于激勵(lì)源電流,而L,C兩端的電壓等于激勵(lì)源電壓的Q倍,各有千秋。
從電路結(jié)構(gòu)來看:
對于恒壓源激勵(lì)(半橋,全橋),應(yīng)該采用串聯(lián)諧振回路,因?yàn)楣╇婋妷汉愣?,電流越大,輸出功率也就越大,對于串?lián)諧振電路,在諧振點(diǎn)時(shí)整個(gè)回路阻抗最小,諧振電流也達(dá)到最大值,輸出最大功率。串聯(lián)諧振時(shí),空載的回路Q值最高,L,C兩端電壓較高,槽路電流白白浪費(fèi)在回路電阻上,發(fā)熱巨大。
對于恒流源激勵(lì)(如單管電路),應(yīng)采用并聯(lián)諧振,自由諧振時(shí)LC端電壓很高,因此能獲得很大功率。并聯(lián)諧振有個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn),就是空載時(shí)回路電流最小,發(fā)熱功率也很小。值得一提的是,從實(shí)驗(yàn)效果來看,同樣的諧振電容和加熱線圈,同樣的驅(qū)動(dòng)功率,并聯(lián)諧振適合加熱體積較大的工件,串聯(lián)諧振適合加熱體積小的工件。
3、制作過程
明白了以上原理后,可以著手打造我們的感應(yīng)加熱設(shè)備了。我們制作的這個(gè)設(shè)備主要由調(diào)壓整流電源、鎖相環(huán)、死區(qū)時(shí)間發(fā)生器、GDT電路、MOS橋、阻抗變換變壓器、LC槽路以及散熱系統(tǒng)幾大部分組成,見下圖。
我們再來對構(gòu)成系統(tǒng)的原理圖進(jìn)行一些分析,如下:
槽路部分:
從上圖可以看出,C1、C2、C3、L1以及T1的次級(左側(cè))共同構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)諧振回路,因?yàn)樽儔浩鞔渭壌嬖诼└校芈返淖呔€也存在分布電感,所以實(shí)際諧振頻率要比單純用C1-C3容量與L1電感量計(jì)算的諧振頻率略低。圖中L1實(shí)際上為1uH,我將漏感分布電感等加在里面所以為1.3uH,如圖參數(shù)諧振頻率為56.5KHz。
從逆變橋輸出的高頻方波激勵(lì)信號從J2-1輸入,通過隔直電容C4及單刀雙擲開關(guān)S1后進(jìn)入T1的初級,然后流經(jīng)1:100電流互感器后從J2-2回流進(jìn)逆變橋。在這里,C4單純作為隔直電容,不參與諧振,因此應(yīng)選擇容量足夠大的無感無極性電容,這里選用CDE無感吸收電容1.7uF 400V五只并聯(lián)以降低發(fā)熱。
S1的作用為阻抗變換比切換,當(dāng)開關(guān)打到上面觸點(diǎn)時(shí),變壓器的匝比為35:0.75,折合阻抗變比為2178:1;當(dāng)開關(guān)打到下面觸點(diǎn)時(shí),變壓器匝比為24:0.75,折合阻抗變比為1024:1。為何要設(shè)置這個(gè)阻抗變比切換,主要基于以下原因。(1)鐵磁性工件的尺寸決定了整個(gè)串聯(lián)諧振回路的等效電阻,尺寸越大,等效電阻越大。(2)回路空載和帶載時(shí)等效電阻差別巨大,如果空載時(shí)變比過低,將造成逆變橋瞬間燒毀。
T2是T1初級工作電流的取樣互感器,因?yàn)樵驯葹?:100,且負(fù)載電阻為100Ω,所以當(dāng)電阻上電壓為1V時(shí)對應(yīng)T1初級電流為1A。該互感器應(yīng)有足夠小的漏感且易于制作,宜采用鐵氧體磁罐制作,如無磁罐也可用磁環(huán)代替。在調(diào)試電路時(shí),可通過示波器檢測J3兩端電壓的波形形狀和幅度而了解電路的工作狀態(tài),頻率,電流等參數(shù),亦可作為過流保護(hù)的取樣點(diǎn)。
J1端子輸出諧振電容兩端的電壓信號,當(dāng)電路諧振時(shí),電容電壓與T1次級電壓存在90°相位差,將這個(gè)信號送入后續(xù)的PLL鎖相環(huán),就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)激勵(lì)頻率始終等于諧振頻率。且相位恒定。(后文詳述)
L1,T1線圈均采用紫銅管制作,數(shù)據(jù)見上圖,工作中,線圈發(fā)熱嚴(yán)重,必須加入水冷措施以保證長時(shí)間安全工作。為保證良好的傳輸特性以及防止磁飽和,T1采用兩個(gè)EE85磁芯疊合使用,在繞制線圈時(shí)需先用木板做一個(gè)比磁芯舌截面稍微大點(diǎn)的模子,在上面繞制好后脫模。如下圖:
PLL鎖相環(huán)部分:
上圖為PLL部分,是整個(gè)電路的核心。關(guān)于CD4046芯片的結(jié)構(gòu)及工作原理等,我不在這里詳述,請自行查閱書籍或網(wǎng)絡(luò)。
以U1五端單片開關(guān)電源芯片LM2576-adj為核心的斬波穩(wěn)壓開關(guān)電路為整個(gè)PLL板提供穩(wěn)定的,功率強(qiáng)勁的電源。圖中參數(shù)可以提供15V2A的穩(wěn)定電壓。因?yàn)椴捎?5V的VDD電源,芯片只能采用CD40xx系列的CMOS器件,74系列的不能在此電壓下工作。
CD4046鎖相環(huán)芯片的內(nèi)部VCO振蕩信號從4腳輸出,一方面送到U2為核心的死區(qū)時(shí)間發(fā)生器,用以驅(qū)動(dòng)后級電路。另一方面回饋到CD4046的鑒相器輸入B端口3腳。片內(nèi)VCO的頻率范圍由R16、R16、W1、C13的值共同決定,如圖參數(shù)時(shí),隨著VCO控制電壓0-15V變化,振蕩頻率在20KHz-80KHz之間變化。
從諧振槽路Vcap接口J1送進(jìn)來的電壓信號從J4接口輸入PLL板,經(jīng)過R14,D2,D3構(gòu)成的鉗位電路后,送入CD4046的鑒相器輸入A端口14腳。這里要注意的是,Vcap電壓的相位要倒相輸入,才能形成負(fù)反饋。D2,D3宜采用低結(jié)電容的檢波管或開關(guān)管如1N4148、1N60之類。
C7、C12為CD4046的電源退耦,旁路掉電源中的高頻分量,使其穩(wěn)定工作。
現(xiàn)在說說工作流程,我們選用的是CD4046內(nèi)的鑒相器1(XOR異或門)。對于鑒相器1,當(dāng)兩個(gè)輸人端信號Ui、Uo的電平狀態(tài)相異時(shí)(即一個(gè)高電平,一個(gè)為低電平),輸出端信號UΨ為高電平;反之,Ui、Uo電平狀態(tài)相同時(shí)(即兩個(gè)均為高,或均為低電平),UΨ輸出為低電平。當(dāng)Ui、Uo的相位差Δφ在0°-180°范圍內(nèi)變化時(shí),UΨ的脈沖寬度m亦隨之改變,即占空比亦在改變。從比較器Ⅰ的輸入和輸出信號的波形(如圖4所示)可知,其輸出信號的頻率等于輸入信號頻率的兩倍,并且與兩個(gè)輸入信號之間的中心頻率保持90°相移。從圖中還可知,fout不一定是對稱波形。對相位比較器Ⅰ,它要求Ui、Uo的占空比均為50%(即方波),這樣才能使鎖定范圍為最大。如下圖。
由上圖可看出,當(dāng)14腳與3腳之間的相位差發(fā)生變化時(shí),2腳輸出的脈寬也跟著變化,2腳的PWM信號經(jīng)過U4為核心的有源低通濾波器后得到一個(gè)較為平滑的直流電平,將這個(gè)直流電平做為VCO的控制電壓,就能形成負(fù)反饋,將VCO的輸出信號與14腳的輸入信號鎖定為相同頻率,固定相位差。
關(guān)于死區(qū)發(fā)生器,本電路中,以U2 CD4001四2輸入端與非門和外圍R8,R8,C10,C11共同組成,利用了RC充放電的延遲時(shí)間,將實(shí)時(shí)信號與延遲后的信號做與運(yùn)算,得到一個(gè)合適的死區(qū)。死區(qū)時(shí)間大小由R8,R8,C10,C11共同決定。如圖參數(shù),為1.6uS左右。在實(shí)際設(shè)計(jì)安裝的時(shí)候,C10或C11應(yīng)使用68pF的瓷片電容與5-45pF的可調(diào)電容并聯(lián),以方便調(diào)整兩組驅(qū)動(dòng)波形的死區(qū)對稱性。
下圖清晰地展示了死區(qū)的效果。
關(guān)于圖騰輸出,從死區(qū)時(shí)間發(fā)生器輸出的電平信號,僅有微弱的驅(qū)動(dòng)能力,我們必須將其輸出功率放大到一定程度才能有效地推動(dòng)后續(xù)的GDT(門極驅(qū)動(dòng)變壓器)部分,Q1-Q8構(gòu)成了雙極性射極跟隨器,俗稱圖騰柱,將較高的輸入阻抗變換為極低的輸出阻抗,適合驅(qū)動(dòng)功率負(fù)載。R10.R11為上拉電阻,增強(qiáng)CD4001輸出的“1”電平的強(qiáng)度。有人會(huì)問設(shè)計(jì)兩級圖騰是否多余,我開始也這么認(rèn)為,試驗(yàn)時(shí)單用一級TIP41,TIP42為圖騰輸出,測試后發(fā)現(xiàn)高電平平頂斜降帶載后比較嚴(yán)重,分析為此型號晶體管的hFE過低引起,增加前級8050/8550推動(dòng)后,平頂斜降消失。
GDT門極驅(qū)動(dòng)電路:
上圖為MOSFET的門極驅(qū)動(dòng)電路,采用GDT驅(qū)動(dòng)的好處就是即便驅(qū)動(dòng)級出問題,也不可能出現(xiàn)共態(tài)導(dǎo)通激勵(lì)電平。
留適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時(shí)間,這個(gè)電路死區(qū)大到1.6uS。而且MOSFET開關(guān)迅速,沒有IGBT的拖尾,很難炸管。而且MOS的米勒效應(yīng)小很多。
電路處于ZVS狀態(tài),管子2KW下工作基本不發(fā)熱,熱擊穿不復(fù)存在。
從PLL板圖騰柱輸出的兩路倒相驅(qū)動(dòng)信號,從GDT板的J1,J4接口輸入,經(jīng)過C1-C4隔直后送入脈沖隔離變壓器T1-T4。R5,R6的存在,降低了隔直電容與變壓器初級的振蕩Q值,起到減少過沖和振鈴的作用。從脈沖變壓器輸出的±15V的浮地脈沖,通過R1-R4限流緩沖(延長對Cgs的充電時(shí)間,減緩開通斜率)后,齊納二極管ZD1-ZD8對脈沖進(jìn)行雙向鉗位,最后經(jīng)由J2,J3,J5,J6端子輸出到四個(gè)MOS管的GS極。這里因?yàn)殛P(guān)斷期間為-15V電壓,即便有少量的電平抖動(dòng)也不會(huì)使MOS管異常開通,造成共態(tài)導(dǎo)通。注意,J2,J3用以驅(qū)動(dòng)一個(gè)對角的MOS管,J5,J6用于驅(qū)動(dòng)另一個(gè)對角的mos管。
為了有效利用之前PLL板圖騰輸出的功率以及減小驅(qū)動(dòng)板高度,這里采用4只脈沖變壓器分別對4支管子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。脈沖變壓器T1-T4均采用EE19磁芯,不開氣隙,初級次級均用0.33mm漆包線繞制30T,為提高繞組間耐壓起見,并未采用雙線并繞。而是先繞初級,用耐高溫膠帶3層絕緣后再繞次級,采用密繞方式,注意圖中+,-號表示的同名端。C1-C4均采用CBB無極性電容。其余按電路參數(shù)。
電源部分:
上圖為母線電源部分,市電電壓經(jīng)過自耦調(diào)壓器后從J2輸入,經(jīng)過B1全波整流后送入C1-C4進(jìn)行濾波。為了在MOS橋開關(guān)期間,保持母線電壓恒定(恒壓源),故沒有加入濾波電感。C1,C2為MKP電容,主要作用為全橋鉗位過程期間的逆向突波吸收。整流濾波后的脈動(dòng)直流從J1輸出。
全橋部分:
上圖為MOSFET橋電路,結(jié)構(gòu)比較簡單,不再贅述。強(qiáng)調(diào)一下,各個(gè)MOS管的GS極到GDT板之間的引線,盡可能一樣長,但應(yīng)小于10cm。必須采用雙絞線。MOS管的選取應(yīng)遵循以下要求:開關(guān)時(shí)間小于100nS、耐壓高于500V、內(nèi)部自帶阻尼二極管、電流大于20A、耗散功率大于150W。
4、散熱系統(tǒng)
槽路部分的阻抗變換變壓器次級以及感應(yīng)線圈部分,在滿功率輸出時(shí),流經(jīng)的電流達(dá)到500A之巨,如果沒有強(qiáng)有力的冷卻措施,將在短時(shí)間內(nèi)過熱燒毀。
該系統(tǒng)宜采用水冷措施,利用銅管本身作為水流通路。泵采用隔膜泵,一是能自吸,二是壓力高。電路采用的是國產(chǎn)普蘭迪隔膜泵,輸出壓力達(dá)到0.6MPa,輕松在3mm內(nèi)徑的銅管中實(shí)現(xiàn)大流量水冷。
5、組裝
按下圖組裝,注意GDT部分,輸出端口的1腳接G,2腳接S,雙絞線長度小于10cm。
6、調(diào)試
該電路的調(diào)試比較簡單,主要分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行。
1. PLL板整體功能檢測。電路組裝好后,先斷開高壓電源,將PLL板JP1跳線的2,3腳短路,使VCO輸出固定頻率的方波。然后用示波器分別檢測四個(gè)MOS管的GS電壓,看是否滿足相位和幅度要求。對角的波形同相,同一臂的波形反相。幅度為±15V。如果此步驟無問題,進(jìn)行下一步。如果波形相位異常,檢測雙絞線連接是否有誤。
2. 死區(qū)時(shí)間對稱性調(diào)整。用示波器監(jiān)測同一臂的兩個(gè)MOS的GS電壓,調(diào)節(jié)PLL板C10或C11并聯(lián)的可調(diào)電容,使兩個(gè)MOS的GS電壓的高電平寬度基本一致即可。死區(qū)時(shí)間差異過大的話,容易造成在振蕩的前幾個(gè)周期內(nèi),就造成磁芯的累計(jì)偏磁而發(fā)生飽和炸管,隔直電容能減輕這一情況。
3. VCO中心頻率調(diào)整。PLL環(huán)路中,VCO的中心頻率在諧振頻率附近時(shí),能獲得最大的跟蹤捕捉范圍,因此有必要進(jìn)行一個(gè)調(diào)整。槽路部分S1切換到上方觸點(diǎn),PLL板JP1跳線的2,3腳短路,使VCO控制電壓處于0.5VCC,W2置于中點(diǎn)。通過自耦調(diào)壓器將高壓輸入調(diào)節(jié)在30VAC。用萬用表交流電流檔監(jiān)測高壓輸入電流,同時(shí)用示波器監(jiān)測槽路部分J3接口電壓,緩慢調(diào)節(jié)PLL板的W1,使J3電壓為標(biāo)準(zhǔn)正弦波。此時(shí),電流表的示數(shù)也為最大值。這時(shí)諧振頻率與VCO中心頻率基本相等。
諧振時(shí)的波形如下圖,電流波形標(biāo)準(zhǔn)正弦波,與驅(qū)動(dòng)波形滯后200nS左右。
4. PLL鎖定調(diào)整。將PLL板JP1跳線的1,2腳短路,使VCO的電壓控制權(quán)轉(zhuǎn)交給鑒相濾波網(wǎng)絡(luò)。保持高壓輸入為30VAC,用示波器監(jiān)測槽路部分J3接口電壓波形形狀和頻率。此時(shí)用改錐在±一圈范圍內(nèi)調(diào)整W1,若示波器波形頻率保持不變,形狀仍然為良好的正弦波。則表示電路已近穩(wěn)定入鎖,如果無法鎖定,交換槽路部分J1的接線再重復(fù)上述步驟。當(dāng)看到電路鎖定后,在加熱線圈中放入螺絲刀桿,這時(shí)因?yàn)橛休^大的等效負(fù)載阻抗,波形幅度下降,但仍然保持良好的正弦波。如果此時(shí)失鎖,可微調(diào)W1保持鎖定。
5. 電流滯后角調(diào)整。電路鎖定后,用示波器同時(shí)監(jiān)測槽路部分J3接口電壓以及PLL板GDT2或GDT1接口電壓,緩慢調(diào)節(jié)W2,使電流波形(正弦波)稍微落后于驅(qū)動(dòng)電壓波形,此時(shí)全橋負(fù)載呈弱感性,并進(jìn)入ZVS狀態(tài)。
6. 工件加熱測試,上述步驟均成功后,即可開始加熱工件。先放入工件,用萬用表電流檔監(jiān)測高壓電流。緩慢提升自耦調(diào)壓器輸出電壓,可以看到工件開始發(fā)熱,應(yīng)保證220VAC高壓下,電流小于15A。這時(shí)功率達(dá)到2500W。當(dāng)加熱體積較大的工件時(shí),因?yàn)榈刃ё杩勾?,須將槽路部分S1切換至下方觸點(diǎn)。
至此,整個(gè)感應(yīng)加熱電路調(diào)試完畢。開始感受高溫體驗(yàn)吧。
用熱敏電阻能不能加熱?要和什么元件組合才能達(dá)到控溫加熱?
不能用熱敏電阻加熱。 1、熱敏電阻功率太小,不能達(dá)到加熱目的。 2、熱敏電阻加熱后,不能如實(shí)反映被測物體(或環(huán)境)的溫度。 簡單的溫控器,可以采用下述元件: 1、固定電阻3只 2、電位計(jì)1只 3、比較器2只 4、三極管2只 5、繼電器1只 6、二極管1只 將熱敏電阻與一個(gè)固定電阻串聯(lián),串聯(lián)點(diǎn)電壓接比較器正端,比較器負(fù)端接電位計(jì)中間抽頭,電位計(jì)兩端分別接電源和地,比較器輸出接三極管構(gòu)成的共射級放大器,三極管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器,繼電器繞組兩端反并聯(lián)一個(gè)二極管,作為繼電器分?jǐn)鄷r(shí),線圈的反電勢續(xù)流回路。 調(diào)節(jié)電位計(jì)可以改變溫控溫度。熱壓焊接刀頭與感溫線用什么焊機(jī)焊接
熱壓焊接刀頭與感溫線通常使用的焊機(jī)是電阻焊機(jī)。 電阻焊機(jī)是一種利用電阻加熱原理進(jìn)行焊接的設(shè)備。它通過將電流通過焊接接頭,產(chǎn)生電阻加熱效應(yīng),使接頭處的溫度升高,從而實(shí)現(xiàn)焊接的目的。電阻焊機(jī)具有加熱速度快、焊接質(zhì)量高、焊接接頭強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于熱壓焊接刀頭與感溫線的焊接過程中。 在熱壓焊接刀頭與感溫線的焊接過程中,首先需要將刀頭與感溫線的接頭部分放置在電極之間,然后通過電阻焊機(jī)施加一定的電流和壓力。電流通過接頭產(chǎn)生電阻加熱效應(yīng),使接頭處的溫度升高,同時(shí)施加的壓力可以確保接頭之間的緊密接觸。當(dāng)接頭溫度達(dá)到一定程度時(shí),刀頭與感溫線的材料會(huì)發(fā)生熔化,形成焊接接頭。隨后,電流和壓力停止施加,焊下一篇
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