Der Beitrag beschreibt einen kleinen Induktionsheizkreis für Schulprojekte und Ausstellungen unter Verwendung eines sehr gewöhnlichen IC 555 Astable PWM-Kreises. Die Idee wurde von Herrn Anthony angefordert

Technische Spezifikationen

Für ein Schulprojekt muss ich ein AC-Induktionskochfeld bauen und habe mich gefragt, ob Sie mir helfen könnten, eine Teileliste für ein viel schwächeres Induktionskochfeld als Ihres zusammenzustellen. Es muss nur ein paar ml Wasser aufwärmen.

ist das möglich?

Das Design

Ein Induktionsherd wird als eine erstaunliche Schaltung angesehen, die in der Lage ist, Elektrizität mit äußerster Effizienz und ohne große Verluste in Wärme umzuwandeln.

Ein wenig Nachdenken wird Ihnen jedoch klar machen, dass es genau das Gegenteil ist. Ein Induktionsheizkreis ist ein äußerst ineffizienter Stromkreis, der den gesamten Strom in Wärme umwandelt.

Diese Stellungnahme bezieht sich auf die allgemeine Ansicht über elektrische und elektronische Schaltkreise, bei denen die Wärmeabgabe als ineffizient und unerwünscht angesehen wird.

Bei einem Induktionsheizgerät wird dieses Ineffizienzattribut jedoch zu seinem positiven Aspekt. Je ineffizienter es ausgelegt ist, desto vorteilhafter wird es für den Benutzer.

Um genau zu sein, ist eine Induktionsheizung ein ineffizienter Transformator, der absichtlich nicht mit seiner Frequenz und den Kernmaterialspezifikationen übereinstimmt.

Bei diesem Konzept ist der Kern normalerweise ein ferromagnetisches Material wie Eisen, über das eine Kupferspule gewickelt ist. Die Kupferwicklung um diesen Eisenkern schwingt mit einer relativ höheren Frequenz, die für das Eisenmaterial möglicherweise nicht geeignet ist.

Die schlechte Leiternatur von Eisen macht es schwierig, bei der hohen Wicklungsfrequenz zu schwingen, was zur Erzeugung von Wirbelströmen mit hohem Gegenstrom führt, was wiederum hohe Temperaturen auf dem Kernmaterial verursacht.

Diese Funktion wird in Induktionsheizgeräten für den beabsichtigten Zweck genutzt, hohe Temperaturen zu erreichen

Obwohl massiv Induktionsheizgeräte können zur Erzeugung extrem hoher Temperaturen gebaut werden Mit dem gleichen Konzept kann ein kleiner Induktionsheizkreis für ein Schulausstellungsprojekt auch einfach unter Verwendung gewöhnlicher Teile wie eines IC 555 und einiger anderer kostengünstiger passiver Komponenten implementiert werden.

Schaltplan

Schaltungsbetrieb

In der obigen Abbildung ist ein einfacher Induktionsheizkreis IC 555 für ein Schulprojekt dargestellt.

Hier ist der IC als PWM-Generatorschaltung konfiguriert, die mit dem 5 K-Poti eingestellt wird. Die Frequenz wird durch Einstellen des 1M-Topfes oder des 1uF-Kondensators speziell eingestellt, um den optimierten Erwärmungseffekt auf die Arbeitsspule zu erzielen.

Die Arbeitsspule wird hier hergestellt, indem etwa 50 Windungen (nicht kritisch) von 1 mm super emailliertem Kupferdraht über ein gefertigtes Eisenrohr gewickelt werden, dessen Abmessungen nach individuellen Wünschen ausgewählt werden können und zwischen 10 und 20 mm Durchmesser und 30 bis 30 mm Durchmesser liegen können 40 mm lang.

Sobald der oben beschriebene Aufbau aufgebaut und eingeschaltet ist, kann man sehen, dass die Spule und das Eisenrohr allmählich Wärme entwickeln, und alles, was sich im Rohr befindet, kann beobachtet werden, wie es sich erwärmt.

Wenn sich Wasser im Rohr befindet, kann es sich erwärmen und sogar den Siedepunkt erreichen, wenn die Spule durch die Frequenz- und PWM-Einstellungen korrekt optimiert wird.

Die Idee hinter dieser kleinen Induktionsheizschaltung ist einfach: Sie besteht darin, die Eisenrohratome zu zwingen, mit einer inkompatiblen Frequenz elektromagnetisch zu schwingen, was zur Erzeugung großer Mengen entgegengesetzter Wirbelströme und einer proportionalen Wärmemenge aufgrund dieses entgegengesetzten Stroms in der Metall.

Wenn Sie weitere Fragen zu diesem Induktionsheizkreis für schulwissenschaftliche Projekte haben, können Sie diese gerne in den Kommentaren unten stellen.