Электрическая схема индукционной плиты berghoff. Индукционная печь своими руками — схема, как собрать? Сравнение индукционных плит и других варочных устройств

Индукционная печь часто используется в сфере металлургии, поэтому данное понятие хорошо знакомо людям, которые в той или иной степени связаны с процессом плавки различных металлов. Устройство позволяет преобразовывать электричество, образованное магнитным полем, в тепло.

Подобные устройства продаются в магазинах по довольно высокой цене, но если вы обладаете минимальными навыками использования паяльника и умеете читать электронные схемы, то можно попробовать изготовить индукционную печь своими руками.

Самодельное устройство вряд ли подойдёт для выполнения сложных задач, но вполне справится с базовыми функциями. Собрать устройство можно на основе рабочего сварочного инвертора из транзисторов, либо на лампах. Самым производительным при этом является именно устройство на лампах за счёт высокого КПД.

Принцип работы индукционной печи

Нагревание металла, помещённого внутрь устройства, происходит путём перехода электромагнитных импульсов в энергию тепла. Электромагнитные импульсы вырабатываются катушкой с витками из медной проволоки или трубы.

Схема индукционной печи и схемы проведения нагрева

При подключении устройства через катушку начинает проходить электрический ток, а вокруг появляется электрическое поле со временем меняющее своё направление. Впервые работоспособность такой установки была описана Джеймсом Максвеллом.

Объект, который нужно нагреть, необходимо поместить внутрь катушки или недалеко от неё. Целевой предмет будет пронизываться потоком магнитной индукции, а внутри появится магнитное поле вихревого типа. Таким образом, индукционная энергия перейдёт в тепловую.

Разновидности

Печи на индукционной катушке, принято подразделять на два вида в зависимости от типа конструкции:

Канальные;
Тигельные.

В первых устройствах металл для расплавки находится перед индукционной катушкой, а в печах второго типа помещается внутри неё.

Собрать печь можно, соблюдая следующие шаги:

Медную трубу сгибаем в виде спирали. Всего необходимо сделать около 15 витков, расстояние между которыми должно быть не меньше 5 мм. Внутри спирали должен свободно располагаться тигель, где и будет происходить процесс выплавки;
Изготавливаем надёжный корпус для устройства, который не должен проводить электрический ток, и обязан выдерживать высокие температуры воздуха;
Дросселя и конденсаторы собираются по обозначенной выше схеме;
К схеме подключается неоновая лампа, которая будет сигнализировать о том, что устройство готово к работе;
Также припаивается конденсатор для подстройки ёмкости.

Использование для обогрева

Индукционные печи подобного вида могут использоваться и для обогрева помещения. Чаще всего их используют вместе с котлом, который дополнительно производит нагрев холодной воды. На деле конструкции применяются крайне редко из-за того, что в результате потерь электромагнитной энергии КПД устройства минимален.

Ещё один недостаток основан на потреблении устройством больших объёмов электроэнергии в процессе работы, потому устройство относится к категории экономически невыгодных.

Охлаждение системы

Устройство, собранное самостоятельно, необходимо оборудовать системой охлаждения, так как при работе все составные части будут находиться под воздействием высоких температур, конструкция может перегреться и сломаться. В печах, продающихся в магазине, охлаждение производится водой или антифризом.

При выборе охладителя для дома предпочтение отдаётся вариантам, которые наиболее выгодны для реализации с экономической точки зрения.

Для домашних печей можно попробовать использовать обычный лопастной вентилятор. Обращайте внимание на то, что устройство не должно стоять слишком близко к печи, так как металлические детали вентилятора негативно воздействуют на работоспособность устройства, а также способны размыкать вихревые потоки и снижать производительность всей системы.

Меры предосторожности при использовании устройства

Работая с устройством следует придерживаться следующих правил:

Некоторые элементы установки, а также металл, который плавится, подвергаются сильному нагреву, в результате чего существует риск получить ожог;
При использовании ламповой печи, обязательно размещайте её в закрытом корпусе, иначе велика вероятность поражения электрическим током;
Перед работой с устройством уберите из зоны работы прибора все металлические элементы и сложные электронные приборы. Использовать устройство не стоит людям, у которых установлен кардиостимулятор.

Печь для плавки металлов индукционного типа может применяться при лужении и формовке металлических деталей.

Самодельную установку легко подогнать под работу в конкретных условиях, меняя некоторые настройки. Если придерживаться указанных схем при сборе конструкции, а также соблюдать элементарные правила безопасности, самодельное устройство практически не будет уступать магазинным бытовым приборам.

Индукционная плита отличается от обычной тем, что разогревает металлическую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем. При работе с такой плиткой используют посуду, изготовленную из материала, который бы эффективно поглощал энергию вихревых полей. Например обыкновенная сталь, поэтому посуду для индукционных печей можно проверять магнитом. Но не бойтесь ошибиться в выборе материала — современные индукционные плиты автоматически распознают пригодную посуду и только в этом случае включают генератор.

При этом никакого физического нагрева поверхности не происходит. Можно положить на плиту бумагу — она незагорится, или прикоснуться ладонью и не обжечься. В отличии от микроволновки, нагревающей сам продукт изнутри (жидкость, находящуюся в пище), индукционная плита греет только металл и металлическую посуду, которая, в свою очередь, передаёт тепло еде (что-то похожее на обычную электроплиту).

Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке.

1 — посуда,
2 — стеклокерамическая поверхность,
3 — изоляция,
4 — индукционная катушка,
5 — преобразователь частоты,
6 — блок управления.

Под стеклокерамической поверхностью плиты индукционная катушка, по которой протекает электрический ток с частотой около 50 кГц. В днище посуды наводятся токи индукции, которые нагревают её, а заодно и помещенные в посуду продукты. В такой плите нагрев происходит быстрее, чем на газовой или на электрической плите — примерно в полтора раза.

Принципиальная схема индукционной плиты довольно сложная, и может существенно отличаться для различных моделей. Особенно блок электронного управления. Хотя основа — генератор, драйвер на транзисторах средней мощности и выходной биполярный транзистор с изолированным затвором, типа IGBT H20R1202 (IRGP 20B120), который управляет катушкой индуктора, одинакова у всех плит. Несколько электросхем показаны ниже — клик для увеличения.

Самый сложный элемент индукционной плитки — электронный блок управления . Он не просто включает или регулирует мощность генератора, а делает это по специальной программе — вначале на пару минут выведет плиту на максимальную мощность, а когда вода закипит, убавит мощность до заданного уровня. А ещё продвинутые модели имеют инфракрасные сенсоры, контролирующие процесс приготовления пищи. Они следят за температурой сковороды или кастрюли и снижают мощность нагрева по достижении заданной вами температуры. Жарка под термоконтролем исключает возможность воспламенения жира и повреждения сковороды вследствие перегрева. После снятия посуды — плита автоматически отключается.

В настоящее время промышленность выпускает как отдельные небольшие индукционные одноконфорочные плитки, так и большие стационарные, встраиваемые четырёхместные поверхности. Стоимость такой плиты несколько выше, чем обычной, но купив индукционную плиту вы существенно сэкономите на электроэнергии — до 50%, по отзывам людей. А также уменьшаете вероятность порчи посуды и продуктов.

Развитие кухонной бытовой техники не стоит на месте, и с недавних пор среди бытовых приборов появились современные модели, которые быстро завоевали популярность. Речь идет об индукционных варочных плитах.

Разберемся подробнее, что из себя представляет устройство, которое работает на основе таких физических явлений, как индукционные токи.

Виды индукционных плит

Панель этого типа пришла на кухни в 80-е годы прошлого столетия. В это время появились первые коммерческие образцы под торговой маркой AEG. Их стоимость являлась очень высокой. К тому же покупатели не были готовы отказаться от традиционных, известных и надежных печек. Поэтому новые поверхности были встречены довольно равнодушно.

Однако постепенно почитателей индукционных агрегатов становилось все больше. Такие варочные устройства перестали быть редкостью на кухне. Многие домашние хозяйки имеют собственный опыт их использования.

В наши дни торговля предлагает несколько видов индукционных панелей .

В комплекте с духовым шкафом . Это плита, состоящая из двух частей: индукционной варочной панели и духовки.
Комбинированные приборы . В таких приборах имеется несколько разных конфорок. В некоторых устройствах комбинируется принцип функционирования . Например, в панели из четырех конфорок две являются индукционными, а две — обычными электрическими .
Варочная панель с несколькими конфорками . Она удобна тем, что легко вставляется в столешницу . По желанию владельца, ее можно совместить с духовкой, которую ставят непосредственно под поверхностью. Но это не единственный вариант, ведь место под столешницей можно занять вместительными ящиками. В них всегда под рукой будет разная кухонная утварь.
Существуют также небольшие плитки с одной конфоркой . Они удобны своей мобильностью . Для них необязательно подыскивать одно единственное место, ведь такую плиточку нетрудно переставить на другое место. А еще она подходит для перевозок , ее можно даже взять с собой в командировку или путешествие.

Устройство индукционных плит

Конструкция состоит из таких элементов.

Горизонтальная поверхность , размер которой зависит от количества имеющихся на ней конфорок. Поверхность изготовлена из стеклокерамики, которая подходит для функционирования конструкции и становится интересной деталью интерьера.
Индукционные катушки , обеспечивающие работу прибора.
Блок управления .

Принцип работы

Работа устройства основана на свойствах электромагнитной индукции ,то есть появлении электротока в закрытом контуре из-за изменения магнитного тока.

Справка . Данное физическое явление было открыто англичанином М. Фарадеем еще в 1831 году.

Во многих электрических приборах, которыми мы пользуемся ежедневно, присутствует трансформатор.

Индукционная плита, по сути, это тот же трансформатор. Схема действия устройства проста. Стеклокерамическая поверхность скрывает катушку, обеспечивающую движение электрического тока. Его частота от 20 до 60 кГц.

Индукционная катушка – это первичная катушка, вторичной же становится кастрюлька, сковородка или другая посуда, в которой готовится то или другое блюдо.

При подаче индукционного тока на днище посуды происходит ее нагрев. Соответственно, нагревается и ее содержимое.

Важно! Особенность индукционных плит в том, что разогреваются кастрюли и сковороды. А сама поверхность, находящаяся над нагревательным элементом и под посудой, меняет свою температуру незначительно.

Следовательно, при нагреве токами индукции происходит минимизация тепловых потерь .
Заметные изменения происходят и с временем, которое тратится на нагревание посуды. По скорости нагрева индукционные конструкции превосходят результаты, которые показывают другие приборы .

Условие качественного функционирования

Качественная работа индукционных кухонных панелей обеспечивается использованием ферромагнитной посуды .

Такие сковороды и кастрюли могут быть металлическими. Но подойдет только такой металл, который реагирует на действие магнита. Поэтому необязательно искать какую-то специализированную посуду. Чтобы приготовить вкусное блюдо, достаточно использовать обыкновенную посуду, например, старые добрые чугунные сковородки. Допустимо использовать даже эмалированную посуду, но при одном условии, она должна притягивать магнит .

Важно! Посуда из фарфора, стекла и других материалов не подходит для индукционной панели.

Требования к посуде

При использовании обычной посуды нужно следить, чтобы она соответствовала ряду параметров.

По днищу минимальный диаметр не должен быть менее 120 мм.
Можно использовать посуду, имеющую днище толщиной от 2 до 6 мм .
Посуда, специально изготовленная для использования на индукционных панелях, имеет специальную маркировку . Она наносится на днище изделия.

Каждая компания изготовитель маркирует такую посуду по своим правилам. Но указание о том, что в ней можно варить на индукционной плите, можно найти в инструкции по эксплуатации .

Стоимость специально изготовленной посуды может превышать стоимость традиционной и напрямую зависит от бренда. Существует множество компаний, занимающиеся производством особой посуды.

Среди лидеров бренды Fissler и Woll из Германи и. В их каталогах не только сковородки и кастрюльки. Популярностью пользуются также жаровни и другая посуда. Некоторые изделия производятся вручную, имеют корпус толщиной 10 мм с керамическим покрытием.

Германия — не единственная страна, специализирующаяся на выпуске таких изделий. Их выпускают и другие европейские страны – Финляндия, Франция и многие другие. Продукция, изготавливаемая здесь, стоит несколько ниже, но также имеет достойное качество.

Сравнение индукционных плит и других варочных устройств

Индукционные агрегаты – это высокотехнологичные приборы, использующие иные физические принципы, чем другие устройства. Индукционный ток открывает для потребителей новые горизонты в приготовлении пищи и позволяет полностью контролировать этот процесс.

Отличия

Все дело в принципе

Главное различие разных варочных устройств относится к принципу их работы.

На газовых агрегатах не будем долго задерживаться. Здесь отличия очевидны: они в разных видах топлива, благодаря которому функционирует устройство.

Электроплиты в этом отношении, казалось бы, имеют не отличия, а сходство. Ведь в этих конструкциях все основано на электроэнергии. Но разница тем не менее есть!

Электроплита при включении нагревается до установленной температуры разогрева. Затем горячая поверхность устройства передает тепло посуде и тем самым нагревает емкость и ее содержимое.
Индукционная плита активирует магнитные токи, которые приводят к нагреванию кастрюль или сковородок, но панель при этом не меняет своей температуры .

Эффективность

Сравним эффективность использования различных устройств.

КПД нагрева :

электроплита со стеклокерамикой - 50–60%;
газовая плита - 60–65%;
индукционная панель - 90%.

Плюсы и минусы индукционных устройств

Достоинства

К несомненным достоинствам индукционных устройств относят следующие.

Увеличение скорости нагрева . Во время включения происходит нагревание посуды и соответственно продуктов, в то время как сама панель практически не нагревается.
Экономия электрической энергии . Физические принципы, ставшие основой этой кухонной техники, позволяют приготовить пищу с минимальными затратами электроэнергии. Это объясняется тем, что энергия расходуется, чтобы создать магнитное поле. Спираль разогревать не приходится.
Повышенная безопасность индукционных кухонных приборов. О ее поверхность невозможно обжечься . Эксплуатация такого устройства исключает возникновение загорания, даже при оставленной надолго конфорке. Как только блюдо приготовлено и плита выключена, она будет не горячей, а теплой.
Автоотключение . Плита самостоятельно распознает наличие посуды на своей поверхности и отключается в автоматическом режиме.

Недостатки

Справедливости ради надо отметить, что такая панель не лишена недостатков.

Для некоторых потребителей настороженное отношение к новому виду техники для кухни связано с тем, что приготовление пищи на индукционной плите требует использования специальной посуды . Она должна обладать определенными ферромагнитными свойствами. А посуду, изготовленную из алюминия или стекла, использовать не стоит.
Технику этого класса настойчиво не рекомендуется устанавливать рядом бытовыми приборами, изготовленными из металла.
Панель этих устройств требует бережного отношения . Упавшая на нее крышка или нож могут привести к трещине. Ставить на панель посуду также следует осторожно, потому что иначе плита может разбиться.
Но ключевой недостаток этой бытовой техники – высокая стоимость в сравнении с плитами, работающими на других принципах.

Какую индукционную панель выбрать

На рынке нашей страны большого выбора подобных плит нет.

Но все же среди того, что есть, можно остановиться на моделях, которые поставляет концерн AEG-Electrolux. По внешнему виду продукция этой компании мало чем отличается от традиционной электрической плиты со стеклокерамической поверхностью.

По состоянию на осень 2018 года ее стоимость лежит в пределах 30 тысяч рублей. представляет собой полнофункциональную кухонную технику. Конфорки этой модели по центру разогреваются до 100 градусов, по краям до 40 градусов.

Других компаний на нашем рынке нет.

1. Теория.
Нагрев происходит за счет перемагничивания ферромагнетика, а не токов Фуко/Эдди/вихревых в сковороде, ибо при использовании только токов Фуко, в самой плите будет выделяться большее количество тепла или конструкция будет очень сложной с медными трубками. Все что дальше написанное, взято из pdf onsemiconductor, holtek и fairchild. На практике не проверял, по этому могу заблуждаться. Упрощенная схема индукционной плитки.

Cbus - конденсатор для стабилизации напряжения питания в течении одного периода колебательного процесса, 4...8мкФ;
Сr - резонансный конденсатор, 0.2...0.3мкФ;
Lr - индуктор, 100мкГн;
T1/D1 - IGBT типа IHW20N120R2, FGA15N120ANTD, IRGP20B120UD (Vces=1200V/Ic=15A/Toff+Tf=400нС/Vsat=1.6 V).

Какие процессы происходят, я отобразил на таком графике.

Цикл работы состоит из двух больших этапов: заряд индуктора линейнонарастающим током через открытый транзистор/диод и затухающего колебательного процесса при закрытом транзисторе. Которые можно разделить на несколько малых тактов.

Затухающий колебательный процесс при закрытом транзисторе. Исходное состояние здесь всегда одно и тоже: Cr заряжен до уровня Ubas, ибо он всегда, мгновенно, заряжается до уровня Ubas при открывании IGBT.

Cr разряжается на индуктор : ток через индуктор и напряжение на коллекторе IGBT нарастает до Ubas, ибо Uce=Ubas-Ucr.
Индуктор разряжается на Cr: ток через индуктор уменьшается, а напряжение на коллекторе IGBT растет до максимального возможного значения. Это значение пропорционально времени открытого состояния транзистора.
Cr разряжается на Lr до напряжения Ubas : ток индуктора растет, а напряжение коллектора IGBT падает до 0. Когда напряжение на коллекторе станет меньше нуля - откроется встречный диод IGBT.

Линейный процесс накачки индуктора. Исходное состояние здесь всегда одно и тоже: Cr заряжен до уровня Ubas, ибо при этом уровне заряда напряжение на встречном диоде переходит через ноль. Если отпирающий импульс на затвор транзистора придет раньше отпирания диода или когда диод уже закроется, т. е. резонансный конденсатор не зарядится до Ubus или уже разрядится на индуктор, то в начальный момент времени через транзистор пройдет большей ток и он будет сильно греться. Что плохо скажется на надежности. На этом этапе Cr всегда заряжен до уровня Ubas, а напряжение на коллекторе близко к 0.
1. Ток индуктора идет через встречный диод : ток через индуктор линейно падает до нуля. В это оптимальное время подавать отпирающий импульс на затвор.
2. Ток индуктора идет через IGBT : ток через индуктор линейно нарастает. В это время надо вовремя закрыть транзистор, что бы индуктор не накопил энергии достаточной для пробоя транзистора при такте 1.2.

Следствия.

Мощность регулируют при помощи изменения длительности пачки импульсов, ибо ШИП регулировать сложно: момент включения транзистора определяется переходом через ноль напряжения коллектора, а момент выключения максимальным возможным напряжением на коллекторе, то есть частота и скваженность связаны обратной зависимостью и регулировать ими мощность простым способом не получиться.
Если на плите нет посуды, то это может вывести из строя транзистор из-за повышения максимального напряжения (Cr зарядится до большего напряжения). Для предотвращения этого, каждые две секунды проводят процедуру контроля наличия сковороды: подают затравочный импульс, а потом считают сколько циклов будет затухать колебательный процесс. Если больше 3 - значит посуды нет и надо выключать плиту.
Самый тяжелый - первый импульс, ибо тогда заряжается Cr через IGBT.

2. Силовая схема.

Назначение элементов:
Li - ферритовый тор, надетый на сетевой провод, служит для подавления синфазных помех. В большинстве случаев его нет;
FUSE - предохранитель;
С1 - конденсатор фильтрации импульсных помех, в большинстве случаев его нет;
R1 - резистор для разряда C1 после отключения питания;
D1, D2 - выпрямитель для ИИП и контроля напряжения сети (для расчета мощности и защиты от перенапряжения);
RJ - шунт в виде куска толстого провода;
L1 - фильтр от импульсных помех, чаще всего его нет;
С2 - конденсатор для возможности возврата энергии колебательного контура с индуктором в промежуточный контур постоянного тока Ubas;
С3 - резонансный конденсатор, нужен для обеспечения непрерывного тока после запирания транзистора;
Lr1 - индуктор, служит для передачи энергии в посуду;
T1 - IGBT транзистор, нужен для преобразования постоянного тока в переменный;
R2 - резистор, предназначенный для гарантированного нахождения транзистора в запертом состоянии после включения;
R3 - резистор, предназначенный для подавления высокочастотного тока на затворе;
Uoutlet - выпрямленное напряжение в сети;
Ush - контроль тока для защиты от перегрузки;
Uce - контроль напряжения на коллекторе IGBT, служит защиты от перенапряжения и совместно с Ubas определяет момент включения IGBT;
Ubus - служит для определения момента включения IGBT.

Теорию работы я описал раньше, поэтому повторяться не буду.

3. Драйвер.

Назначение элементов:
D2 - не дает проседать 18V при уменьшении 18V на выходе ИИП, вместо диода может быть резистор сопротивлением 51 Ом или вообще ничего не быть;
С2 - стабилизация напряжение питания драйвера, может не быть;
R3, T4, R2, T3 - два каскада усиления с общим эмиттером;
T1 и T2 - эмитерный повторитель;
D1 - не дает подняться напряжению на выходе выше 18V;
R1 - ограничивает ток заряда затвора IGBT;
R5 - увеличивает входное сопротивление драйвера, необходимо для защиты выхода контроллера;
R4 - служит для канализации тока утечки T4;
С1 - ускоряет процесс переключения T4.

4. Источник Импульсного Питания 5 и 18 Вольт.
Они делаются по двум схемам: обратноходового преобразователя и прямоходового. В обоих случаях используются одни и теже компоненты: микросхема ШИП (ШИМ/PWM со встроенным ключом, чаще всего Viper12A), 78L05, трансформатор, резисторы и конденсаторы.

В обоих схемах S1 - это термопредохранитель упирающийся на теплостойкую крышку плитки. Часто его не бывает; R1 - служит для фильтрации (это если судить по схеме в datasheet samsung: там вместо резистора стоит дроссель на 300 мкГн) или как предохранитель (так написано у stm).

4.1. Обратноходовой преобразователь (flyback converter).

4.2 Прямоходовой преобразователь (Double Output Buck Converter) на тех же элементах.

Схема содрана у STM (AN1514, 3 страница), с точностью до номиналов используется в alaska ic1800. .

Несколько схем из AN1514.

5. Контроль напряжения на индукторе.
Несмотря на то, что IGBT надо открывать когда напряжение на коллекторе (Uce) чуть ниже нуля (когда открыт встроенный в него обратный диод), этот момент времени определяется не через пересечение этим напряжением нуля, а при помощи сравнения его с напряжением промежуточного контура постоянного тока (Ubus), с последующей задержкой. Напряжения сравниваются в встроенном в управляющую микросхему компараторе.
Еще этот компаратор используется для определения наличия сковороды: раз в 2 секунды открывается IGBT на 1 мС, а потом считаются колебания до полного их затухания, если их будет больше 3...24, то значит сковороды на плитке нет. Поэтому здесь используются два делителя, которые приводят входные напряжения около 1200V к величинам меньше 5V (напряжение питания управляющей микросхемы).
Дополнительно напряжение на коллекторе подается на аналоговый вход управляющей мс, для защиты от перенапряжения. Поэтому это напряжение делится еще в 1.5-3 раза. Хотя этого дополнительного делителя может и не быть.
Так как напряжение в 1200V пробьет любой одиноко стоящий резистор, то в верхних плечах делителя используют 2 или 3 последовательно включенных резистора на 1-2Вт, но так как Ubas сильно больше 300V быть не может, то в верхнем плече делителя Ubus на один или два резистора меньше ставят. На выходе делителей, последовательно с входами ic могут быть по резистору на 100-39000 Ом, вероятно, они нужны для дополнительной фильтрации помехи. В результате получается такая схема.

6. Контроль напряжения в сети.
В принципе - это тоже самое Ubus, но измеренное до выпрямителя. Используется для замера мощности и защиты от перенапряжения. Для обоих целей используются разные делители напряжения: выход одного делителя идет на вход АЦП, а другого на вход компаратора. Схемы делителей похожи предыдущие. Только напряжение на входе АЦП сильно усредняется конденсатором большой емкости.

Для экономии одного большого резистора, они могут на делитель подключенный к компоратору подавать постоянное напряжение подавать с делителя подключенного к АЦП через маленький резистор (это напряжения заведомо меньше 5V), а переменку через конденсатор.

7. Контроль тока.
Для контроля тока используется встроенный в управляющую микросхему операционный усилитель. То есть для этой схемы нужны два вывода: вход ОУ и его выход. В некоторых плитках еще используется встроенный компаратор для защиты по току. Схема понятна без пояснений.

8. Контроль температуры igbt.
Под igbt, при помощи резинки, вплотную прижат терморезистор. Он нужен для контроля температуры igbt.

Схема - обычный делитель напряжения, в одном плече которого стоит NTC термистор типа 3950-100k.

Рекомендуемая samsung логика контроля:
-температура выше 85° - понижаем мощность;
-температура выше 90° - выключаем плиту.

9. Контроль температуры поверхности.
Схема идентична предыдущей, только термистор прижат к поверхности плиты. Где находится термистор.

10. Пищалка и вентилятор.
Они могут управляться от отдельных выходов управляющей микросхемы, но в последнее время их подключают к одному выходу, но пищалку через конденсатор. Причем другой выход пищалки может быть подключен к любому напряжению: 0V, 5V или 18V.

11. Другие варианты конструкций.
1. Схема на тиристоре с резонансом напряжений. Она хотя проще этой, но она надежнее (не надо беспокоиться об моменте выключения тиристора), дороже (резонансный конденсатор емкостью в 10 раз больше) и тяжелее (конденсаторы тяжее будут). Сейчас ее не реализовать, ибо инверторные тиристоры промышленность перестала выпускать массово.

2. Полумостовой резонансный инвертор, предлагается STM.

Индукционные электроприборы долгое время применялись в металлургии и сварочном деле. Несмотря на кажущуюся сложность устройств, их изготовление не относится к высоким технологиям. Поэтому уже два десятилетия этот принцип широко используется в быту: в частности при создании электроплит.

Поломка оборудования с подобным нагревателем не является большой проблемой, однако сервисные центры выставляют внушительные ценники при каждом обращении. Поэтому при наличии элементарных навыков в радиоделе, можно произвести ремонт индукционной плиты своими руками. Об этом расскажет наш обзор.

Как работает индукционный нагреватель

Принцип работы основан не разогреве металлов индуцированными вихревыми токами. Любой металл, попавший в зону действия высокочастотного магнитного поля, интенсивно нагревается. Для этого необходимо выполнить несколько условий:

Материал должен эффективно поглощать энергию вихревого поля. Поэтому посуда для таких плит изготавливается из ферромагнитных металлов. Чаще всего - это сталь.
Частота колебаний переменного магнитного поля должна быть не менее, чем 20–60 кГц, для этого применяются соответствующие генераторы.
Зона действия индукционного поля очень компактна, поэтому металл (в данном случае дно посуды) должно быть как можно ближе к катушке индуктивности.

С точки зрения физики процесса, это высокочастотный трансформатор.

Роль первичной обмотки выполняет катушка индуктивности, по которой протекает ток высокой частоты. Вторичная обмотка, ни что иное, как дно посуды, в которой при воздействии переменного магнитного поля возникают такие-же токи, как в катушке. Благодаря этому возникает сильный нагрев металла.

Остановимся еще на одном условии:

Площадь поверхности обеих катушек (а они конструктивно плоские) должна быть максимально одинаковой.

Только в этом случае обеспечивается баланс передачи энергии. Для чего он нужен? На пустом пространстве (над катушкой индуктивности), вихревые токи работают вхолостую. «Лишняя» энергия магнитного поля начинает перегревать первичную катушку. Кроме того, избыточная температурная нагрузка переходит на выходные каскады генератора высокой частоты. Если радиаторы охлаждения не справляются, схема выходит из строя, и требуется ремонт компонентов индукционной плиты.

Устройство индукционного нагревателя

На иллюстрации изображены основные компоненты нагревательного элемента (условно без верхней «обмотки), то есть посуда отсутствует.

Датчик температуры контролирует степень нагрева, и в критических режимах отключает питание.
Катушка (первичная обмотка) представляет собой массивный медный проводник, плотно уложенный в виде спирали.
Ферриты, размещенные в корпусе, образуют ферромагнитный комплекс вместе с катушкой.
Печатная плата генератора переменного тока высокой частоты, оснащена теплоотводом выходного каскада, с принудительным охлаждением (вентилятор).
Корпус генератора обеспечивает эффективный обдув всей схемы.

Настоящие и мнимые неисправности индукционных плит

Полезный совет: если подходящей посуды нет, а у вас только индукционная плита, воспользуйтесь подходящим по диаметру ферромагнитным диском. Они есть в продаже, или его можно изготовить из толстой стальной сковороды.

Правда эффективность приготовления резко снизится, ведь источником тепла будет не сама посуда, а металлический диск. Зато вы сможете готовить на любимой медной сковороде или кастрюле из жаропрочного стекла.

Важно! Наличие в немагнитной посуде жидкости (даже воды) не заставит работать индукционную конфорку. Это не микроволновка.

Разборка и ремонт

Все причины, по которой индукционная варочная панель «имеет право» не работать, проверены: остается полноценный ремонт. В первую очередь, отсоедините плиту от электропитания (даже если вы уверены в себе, как мастер-электрик).

Затем нужно аккуратно снять декоративную поверхность, для получения доступа к внутренностям. Вне зависимости от бренда производителя, препарированные индукционные плиты выглядят так:

Производим внешний осмотр. Любые следы копоти, изменение цвета компонентов, следы температурной побежалости на металле, должны вызвать подозрение. Проблему надо искать с внешних проявлений.

Если ничего подозрительного не обнаружено - действуем по алгоритму «от простого к сложному:

Совет: процесс ремонта сильно упростится, если в вашем распоряжении окажется принципиальная схема электрической части. Ее можно скачать на профильных ремонтных сайтах или на портале производителя.

Неважно, что она может быть на английском языке (скорее всего это так). Любой начинающий мастер, умеющий читать схемы, легко в ней разберется.

Не лишним будет фотографировать каждый шаг, особенно перед демонтажем каждого узла. В последствии вы не допустите ошибок при сборке.

Самая «популярная» и реальная неисправность

Если взглянуть на упрощенную схему, становится ясно, что одним из важных компонентов является управляющий транзистор T1 выходного каскада (тот самый, который охлаждается радиатором).

Именно он подвержен тепловым перегрузкам, особенно в случае применения посуды меньшего диаметра. Работа схемы устроена таким образом, что при повышенной нагрузке на индукционную катушку, резко увеличивается рабочий ток транзистора. Перегоревшая деталь не обязательно диагностируется визуально, поскольку радиатор на месте, и он эффективен. Поэтому, если есть подозрение на выход транзистора из строя, его необходимо проверить индивидуально.

С помощью мультиметра можно без труда выявить неисправность, и заменить эту ответственную деталь.

Еще один претендент «на вылет» - это силовой конденсатор. На упрощенной схеме он обозначен как Cr. Он работает непосредственно вместе с индукционной катушкой, и также подвержен перегреву.

Алгоритм такой же: если на нем нет следов пробоя, выпаиваем и проверяем с помощью мультиметра.

Итог

Для опытного радиолюбителя ремонт платы генератора вполне посильная задача. А новичок может рассчитывать в основном на визуальные проверки и банальную прозвонку элементов.