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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungsregelung bei Induktionsherd


Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Hallo Leute

kann mir mal jemand erklären, wie die Leistungsregelung bei einem 
Induktions-Kochfeld funktioniert?

Kann es sein, das die Teile IMMER mit maximalem Strom powern?

Ich hatte schon mal geschrieben, das ich die Platten eines NORMALEN 
E-Herd auf 24V umgestellt habe, sprich, ich habe in den 4, bzw 5, Rillen 
(2 x 1500W groß, 1x 2000W Schnellkoch klein, 1 x 1000W klein) neue 
Widerstandsdrähte eingelegt und betreibe ihn nun mit 24V und da mir die 
Wärmeverteilung nicht zusagte, have ich alle 4, bzw 5, Widerstandsdrähte 
parallelgeschaltet, nen PowerMOSFET dazu und regele nun per PWM und nen 
Hochtemperatursensor in der mitte der Platte.

Dazu kommt, das ich festgestellt habe, das ich nun wesentlich weniger 
Strom verbrauche und durch den Temperatursensor konnte ich meinen Atmel 
so programmieren, das wenn eine gewisse Temperatur auftritt (in erster 
linie kein Kochtopf auf der Platte -> excessive Temperaturerhöhung), die 
Platte automatisch abgeschaltet wird.

S, nun würde ich gerne einen 4-Platten Induktionsherd umbauen, der hat 
aber insgesammt 7,2 kW!

Ich habe mir über eBay 100 PowerMOSFET mit 80V/250A (24V/250A -> 6kW) 
besorgt...

So wie nun weitermachen?

Grüße
Michelle

Autor: Michi M. (mutzmutz)
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Hallo Michelle,

Ich verstehe ganz ehrlichgesagt die Frage nicht ganz, bzw. was du genau 
umgebauen hast und wieso auf 24 V?
Die Leistungsregelung von induktionsherden werden mit der 
Ansteuerfrequenz reguliert. d.h. max. Power wenn du am nächsten bei 
resonanz betreibst...

Gruss

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Nunja, ich habe hier eine NONAME Induktionsplatte und die scheint 
immer 2000W zu ziehen, was dann bei einer Solaranlage nicht sehr günstig 
ist, wenn man nur wenig Hitze benötigt.

So, nun habe ich hier gerade bei einem Bekannten in den Electrolux 
(60x80cm großes Ceran-Feld) gucken können und der hat eine unendliche 
Zahl an KLEINEN Induktionswicklungen und man kann den Kochtopf einfach 
woanderst hinziehen ohne das er das Kochen aufhört...  und er hällt vor 
allem die Temperatur.

Meine Idee ist es, solche kleinen Induktionsspulen mit 200-300W (ca 
6x6cm das sind 8-13A pro Spule) zu bauen und als größeres Feld 
(bevorzugt 40x60cm => 6x9 Elemente) zu bauen.  Damit könnte ich 
wesentlich mehr Energie sparen und die Elektronik wir mehr oder weniger 
zum Massenprodukt.

Irgendwelche Ideen?

Achja, wie nennt sich dieses Glasplatte eigentlich im technischen Sinne?

Aufgrund spzieller Anforderungen kann ich keinen existierenden Herd 
umbauen und will mir so ne Glas-Ceramic-Platte kaufen.

Grüße und schönen Sonntag noch
Michelle

Autor: Michi M. (mutzmutz)
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wie gross sind denn die spulen, die im Elektrolux verbaut sind? die idee 
find ich gut, ist denn das eine private entwicklung oder für wen machst 
du das, wenn ich fragen darf :-)?
du willst jetzt eigentlich eine komplette neuentwicklung beginnen, da du 
die bestehende elektronik nicht verwenden kannst, oder versteh ich das 
falsch?
Sorry aber ich weiss noch immer nicht ganz bei was du denn hilfe 
brauchst ?! oder steh ich jetzt derartig auf'm schlauch ?

Grüsse

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Die Elektrolux sind gut 7x7cm groß... und das auf ner Fläche von 
60x80cm.

Ich arbeite an einem Project "Mobile Eco City" welches am Ende 
vollständig autonom "*überleben*" soll.

Dazu gehört, das ich bestehende Elektronik und sonstwas mit modernster 
Technik (nicht unbedingt die billigste) neu enwickele um mehr Energie zu 
sparen.

So, nun bin ich dabei infos zusammenzusuchen um auch dem GRÖSSTEN 
Stromfresser den Garaus zu machen.

Anm: Ich habe eine Whirlpool Waschmaschine mit Kondenstrockner
     (gekauft 1998) im Top-Zustand und habe sie für Heiß- und
     Kaltwasser umgebaut (Anschlüsse waren vorhanden nur die
     Ventile und der zusätzliche Thermostat fehlte)

Mein derzeitiger 2-Platten E-Herd (1,5kW + 1kW) mit Ofen (1,1kW) ist ein 
Cromex Baujahr 1995 und funktioniert bereits mit 24V.  Allerdings würde 
ich gerne den normalen Ofen auf Umluft umbauen...  Was sich mit  Keramik 
Heizplatten machen läßt (Elektrische Heizung in Kfz).  Bei C gibt es 
die Dinger einzeln zu kaufen, nur schweine teuer, muß also gucken wo 
billiger bekommen.

Was die kommerzielle Seite des Induktionsherdes betrifft, habe ich sogar 
interessenten. Eine Zertifizierung nach TÜV, VDE und CE kostet gut 
2000-2500 Euro

Gerade eben vor ner Stunde lieferte meine 16-Modul Solaranlage volle 
Kannte 3,1 kW reell und ich habe dei 24V Leitung mit meinem Herd 
belastet (eine Stunde lang abedessen gekocht) ohne das irgendwas in die 
Knie ging. Aber ich bin sicher, mit Induktion hätte ich wesentlich 
weniger Energie gebraucht.

Grüße
Michelle

Autor: Michi M. (mutzmutz)
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klingt auf jedenfall sehr interesant, diese Projekte !
Wünsche viel Erfolg und bin gespannt auf das Induktionsergebnis !!

Grüsse

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Noch habe ich keine Erfahrung mit diesem Induktionszeugs...

Mal sehn, ob ich zumindest meinen Kaffe wieder erwärmen kann,
der mir beim langen lesen kalt geworden ist.

Induktionsspulen mit 200-300W sollten sich relativ einfach bauen lassen.

Grüße
Michelle

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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24V und 200...300W? Das schreit doch noch der eher bei 
Hochspannungs-Freunden sehr beliebten, dort als "ZVS" (Zero Voltage 
Switching) bekannten Schaltung.
http://forum.4hv.org/attachments/Flyback_driver.png
Das ist ein ganz normaler Resonanzwandler, nix Besonderes.
Statt des Trafos kommt eine einfache Spule mit Mittelanzapfung rein.
Für hohe Frequenzen ist die Schaltung aber ziemlich ungeeignet. Ich habe 
mal eine mit zusätzlichen Treibertransistoren gebaut 
(http://www.mikrocontroller.net/attachment/72340/zvs_drv.png).
Mein recht provisorisch zusammengefrickelter Induktionsheizer sieht so 
aus:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/72342/ZVS_IH.JPG

Dieser Heizer erreicht mit einem geeigneten "Werkstück" über 1000 Watt 
bei 38V Betriebsspannung.

Die Kondensatoren müssen ordentlich Strom vertragen, im Schwingkreis 
können schon 50...300 Ampere fließen (bei meinem Heizer dürften es ca. 
200A sein).

Und das Einschalten der benötigten Elemente (also da wo ein Topf 
draufsteht) könnte man auch recht einfach machen:
Zum beispiel wird alle 5s für 2ms Spannung auf alle Elemente gegeben und 
dabei die Stromaufnahme gemessen:
Ist sie niedrig (z.B. unter 2A), steht kein Topf drauf. Ist sie hoch 
(z.B. über 2A) steht ein Topf drauf. Der Topf entzieht dem Schwingkreis 
nämlich Energie, darum steigt der Stromverbrauch mit Topf an.
Und alle Elemente mit hohem Stromverbrauch bleiben dann eingeschaltet.

Autor: ascii (Gast)
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Michelle Konzack schrieb:
> Gerade eben vor ner Stunde lieferte meine 16-Modul Solaranlage volle
> Kannte 3,1 kW reell und ich habe dei 24V Leitung mit meinem Herd
> belastet (eine Stunde lang abedessen gekocht) ohne das irgendwas in die
> Knie ging. Aber ich bin sicher, mit Induktion hätte ich wesentlich
> weniger Energie gebraucht.

Als leidenschaftlicher Hobbykoch kann ich nur sagen: Die Ersparnis kommt 
nur beim Anheizen. Beim fortkochen ist da nicht viel Einsparung zu 
holen.

Autor: seennoob (Gast)
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Michelle gute Idee!
Könnte echt interessant sein für den professionellen Einsatz, also in 
der Gastronomie. Bis jetzt wird da noch großteils mit Gas gearbeitet.

Wieso denk ich immer daran wie man was vermarkten kann.

mfg Patrick

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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@ascii:
> Als leidenschaftlicher Hobbykoch

Ach Du auch?  :-D

@seennoob
Also solche Herde gibt es erst sei 2006 (habe ich per Google gefunden)

    http://theinductionsite.com/

und auch erfahren, das Electrolux anscheined die einzige Firme derzeit 
ist, die solche Herde serienmäßig anbietet, denn bei der Entwicklung gab 
es jede menge technische Schwierigkeiten.

Die Electroluxherde haben eine Microcontroller Steuerung welche die 
Bewegung der Töpfe/Pfannen bemerkt...

Garnicht so einfach, wenn die einzelnen Elemente 7x7cm groß sind...

Nun, eigentlich wollteich was "großes" bauen, aber diese Idee mit diesen 
kleinen Wicklungen reizt mich, das auszuprobieren.

Wenn es hinhaut, ist natürlich die Freude doppelt...

Achja, Electrolux verwendet flaches Kupferband, was sich leicht flach 
aufwicken läßt.  Hat so um die 2,5mm² (~5x0,5m) plus isolierung und ist 
rechteckig aufgewickelt.

Wo bekommt man so ein Kupferband her, ohne ein 4mm² oder 6mm² unter ne 
Walze zu legen.

@5volt:
Wieviel mm² hat der Schutzleiter?

Denn jetzt als Flachkupfer mit 10x1mm oder so dann könnte das was 
werden...
Ich schnapp mir mal Deine Schltung und mach mal ein Experiment

Kann ich noch genauere angaben zu L1 und TR1 bekommen?

Grüße
Michelle

Autor: Floh (Gast)
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Michelle Konzack schrieb:
> Wo bekommt man so ein Kupferband her, ohne ein 4mm² oder 6mm² unter ne
> Walze zu legen.

Da gibts doch auch Kupferlitzen, die wie ein Band verarbeitet sind.
Bei Google mit Stichwort:
kupfer flachlitze
mal suchen.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Sowas:  http://www.ampacremscheid.de/de/k1_4.htm

Was für ne Isolierung braucht man da eigentlich wegen der Temperatur?

Grüße
Michelle

Autor: Peter (Gast)
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Michelle Konzack schrieb:
> S, nun würde ich gerne einen 4-Platten Induktionsherd umbauen, der hat
> aber insgesammt 7,2 kW!
es ist ja nicht so das es keine Grund gibt 230V zu verwenden, wenn du es 
mit 24V machen willst sind das etwas 300A. Verlegst du dann im Haus 
Kupferschienen, oder hast du dir mal ausgerechnet welche verluste 
alleine in den Kabel bis zu Herd entstehen?

Autor: Floh (Gast)
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Selber Hersteller hat auch Isolierschläuche.
Was erwartest du für Temperaturen?

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Also ich habe im Mobilhome hinter den LiPoly Batterie Schränken 100mm² 
Kopferschienen, welche locker 1000A aushalten.

Glücklicherweise ist der E-Herd oberhalb der Batterien womit die Kabel 
weniger als 120cm von der Stromschine zum Induktionsfeld zurücklegen 
müssen.

Da ich erst gerade ein Induktionsfeld besorgt habe, weis ich nicht was 
für Temperaturen a auftreten.

Die Frage ist, kann man die kleinen 200-300 Watt Einheiten zusammen mit 
der Elektronik auf eine Platine machen?

Sprich, eine massive Spule mit 60x60mm wickeln und diese im Abstand von 
20mm auf eine Epox Platine schrauben und auf der Unterseite der Platine 
die Elektronik auflöten.  Dann könnte jede Platine mit 2x 1,5mm² 
angeschlossen werden und das Problem ist geregelt.

Dann eine Rahmenvorrichtung machen, in die die Patinen/Spulen eingelegt 
werden und oben die Ceran-Scheibe drauf.

Wie sieht es eigentlich mit dem Leerlaufstrom aus, wenn so eine 300W 
Einheit keinen Kochtopf aufgeseztzt bekommt?

Grüße
Michelle

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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> Wieviel mm² hat der Schutzleiter?
Das sind 16mm². Und das Kabel wird schon im Leerlauf schön warm...
Bei 24V wird der Schwingkreisstrom aber geringer werden. Und mit mehr 
Kapazität wird der Strom - soweit ich weiß - auch geringer (ich habe da 
nur 0,88µF drin; für einen Induktionsheizer ist das sehr wenig).

Das hier könnte doch für die Spulen geeignet sein:
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=1159
Allerdings steht da nicht dabei, welche Temperatur der Lack verträgt.
Noch besser soll wohl HF-Litze sein, weil die das Problem mit dem 
Skineffekt nicht hat. Allerdings ist HF-Litze enorm teuer.
Die hier könnte evtl. geeignet sein, aber 2,5mm² sind vielleicht auch zu 
wenig (müsste man probieren):
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=101
Preis: 15,49€ für 3,90m Litze...

Apropos Temperatur:
Am heißesten wird's wohl beim Braten. Normales Pflanzenöl soll man aber 
nicht über 200°C erhitzen.
Und 200°C werden die Spulen auch dann nicht erreichen. Ich denke mal, es 
reicht aus wenn die Isolation so 150 bis 180°C verträgt.

Und zum Aufbau des Ganzen:
Der Schwingkreis-Kondensator gehört in die Nähe der Spule, um keine 
unnötigen Leitungsverluste zu haben (wie gesagt, im Schwingkreis fließen 
sehr hohe Ströme).
Die Zuleitungen zum Schwingkreis müssen dann nur noch ca. 10A führen. Da 
reicht 1,5mm² Kabel.

Die ganzen Power-FETs samt Zubehör könnte man dann schätzungsweise alle 
zusammen auf eine Platine packen.

> Kann ich noch genauere angaben zu L1 und TR1 bekommen?

Für L1 habe ich so eine Entstördrossel von Pollin gekauft:
http://www.pollin.de/shop/dt/MDI3OTQ3OTk-/Baueleme...
und den ganzen Kupferlackdraht abgewickelt und jeden der 2 Drähte in 3 
gleich lange Stücke geschnitten. Diese alle parallelgeschaltet und 
wieder auf den Ferritkern gewickelt.
Ich weiß aber nicht, wie viel Induktivität die Drossel jetzt hat. Die 
Strombelastbarkeit dürfte jedenfalls 42A sein.
Eigentlich ist eine Entstördrossel aber nicht so optimal, weil die 
(beabsichtigterweise) bei hohen Frequenzen recht hohe Kernverluste hat.
Es wäre wohl besser, sich ordentliche Ferritkerne zu kaufen, zu denen 
auch Daten (z.B. AL-Wert) verfügbar sind.
Daraus wickelt man dann eine Drossel mit ungefähr 100µH.

Und TR1 gibt's gar nicht, bzw. die Primärwicklung ist die "Heiz-Spule", 
und eine Sekundärwicklung gibt's nicht.
Man kann diese Scgaltung auch zum Betrieb von Hochfrequenz-Trafos 
verwenden, darum ist der Trafo eingezeichnet.

Und nochmal zu der einfacheren Schaltung ohne Treibertransistoren:
Der Link oben hat ja nicht funktioniert, weil die Website kein externes 
Verlinken zulässt. Man muss die Adresse 
(http://forum.4hv.org/attachments/Flyback_driver.png) in die Adresszeile 
des Browsers kopieren, dann geht es.
Und bei "meiner" Schaltug mit den Treibertransistoren gehören noch 
Widerstände vor die MOSFET-Gates (4,7 bis 10 Ohm). Sonst neigt die 
Schaltung dazu, irgendwie wild zu schwingen...

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