Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induction heater gekauft. Warum schwingt dieser nicht immer ein?


von Sarah E. (meneymaus)


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Hallo zusammen,

ich habe mir folgenden Induktionsheizer gekauft:

https://www.amazon.de/KKmoon-12-48V-1000W-Englische-Bezeichnung/dp/B01FK19MXO/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1518040779&sr=8-1&keywords=induction+heater

Dieser funktioniert auch soweit und ich bekomme damit was warm.

Oftmals schwingt dieser jedoch nicht, d.h. ich habe bei 5,5 Volt schon 
die 35 A Strombegrenzung von meinem Gerät. Dann dreh ich die Spannung 
viele Male hoch und runter und auf einmal schwingt die Spule und ich 
habe bei 20 V vllt. 5 Ampere oder mehr, je nachdem ob ich eine Last in 
der Spule habe.

Nun habe ich folgende Fragen:
1) Warum schwingt dieser nicht immer ein?
2) Gibt es einen Ansatz, um die Einschwingfreudigkeit zu erhöhen?
3) Wie funktioniert das Prinzip von dem Gerät? Das magnetische 
Wechselfelder induktive Wirbelströme berührungslos übertragen verstehe 
ich, aber wie erzeugt das Gerät diese Frequenz?
4) Normalerweise arbeiten Induktive Erwärmungsanlagen bei 
Resonanzfrequenz. Ist das hier auch so oder hat man eine feste Frequenz 
und erzeugt demnach viel Blindleistung?

Vermutlich kann ich Frage 4) durch Messen auch herausbekommen, aber 
vllt. weiß so auch jemand mehr.


LG Sarah

von hinz (Gast)


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Royer-Converter

von hinz (Gast)


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von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Den Schaltplan zeigst du nicht, aber wenn es die Standardschaltung ist, 
dann brauch die ne asymmetrische Starthilfe. Ansonsten kann sie einen 
nichtschwingenden Arbeitspunkt einnehmen. Mach die Ansteuerung der FETs 
asymmetrischer. Bei höheren Spannungen wird gerne ein DIAC benutzt.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

Du darfst ihn nicht langsam einschalten, sondern er sollte stoßartig 
starten, also den Schalter zwischen den Elko und die Schaltung setzen.

MfG

von Alex G. (dragongamer)


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Christian S. schrieb:
> Hallo,
>
> Du darfst ihn nicht langsam einschalten, sondern er sollte stoßartig
> starten, also den Schalter zwischen den Elko und die Schaltung setzen.
>
> MfG

Darauf würde ich auch tippen. Eventuell braucht er einen größeren 
Stromstoß als die 35 Ampere. Mit einem massiven Kondensator puffern wäre 
da denkbar - sowas hätte ein nicht-Labornetzteil dieser Leistungsklasse 
drin.

: Bearbeitet durch User
von Cube_S (Gast)


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Ich habe auch so ein Ding. Es dürfte diese Schaltung hier sein:

https://markobakula.wordpress.com/power-electronics/500w-royer-induction-heater/

Plötzliches Einschalten sollte tatsächlich der Trick sein. Einer der 
beiden Mosfets schaltet dann schneller und es sollte sich die 
Oszillation einstellen. Bei mir funktioniert das immer (mit einem 
gewöhnlichen Kippschalter)

Die Frequenz sollte durch Spule und Kondensator(en) gegeben sein. 
Letztlich ist das nur ein LC-Schwingkreis, wenn ich das richtig 
verstanden habe.

von Michael M. (Gast)


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1&2 diese Schaltungen benötigen einen plötzlichen Spannungssprung damit 
die Oszillation anläuft. Versuche doch mal direkt mit den 20V 
einzuschalten (Strombegrenzung bei den ersten Versuchen nicht vergessen)

3 Das C auf dem Board bildet mit dem L der Induktionsspule einen 
Schwingkreis. Dieser bestimmt auch die fixe Frequenz.

4 Im Leerlauf produzieren diese Schaltungen, unabhängig von der 
Frequenz, hauptsächlich Blindleistung. Wirkleistung kann erst umgesetzt 
werden wenn die im Magnetfeld gespeicherte Energie abgebaut wird in z.B. 
Wärme in einem Metallstück.

von Sarah E. (meneymaus)


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Euer Tipp (schnell die Spannung hochziehen) hat geholfen und jetzt 
schwingt er viel besser ein, immer nach wenigen Versuchen. Meine 
Spannungsquelle hat einfach eine gewisse Trägheit aber so kann ich den 
Heizer problemlos nutzen :)

Jetzt weiß ich auch wie das Funktionsprinzip ist (Royer Converter) und 
dass der Strom tatsächlich mit Resonanzfrequenz schwingt.

Vielen Dank für die Hilfe!

LG Sarah

von Michael M. (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Euer Tipp (schnell die Spannung hochziehen) hat geholfen und jetzt
> schwingt er viel besser ein, immer nach wenigen Versuchen. Meine
> Spannungsquelle hat einfach eine gewisse Trägheit aber so kann ich den
> Heizer problemlos nutzen :)

Da du immer noch einige Versuche benötigst könntest auch noch ein 24V 
Relais in die Versorgungsleitung hängen welches über die Spannung von 
dem Netzgerät gesteuert wird. Somit wird der Heater erst eingeschalten 
wenn die Endstufe von dem Netzgerät auf 20V geladen ist.
Oder eben manuell mit Schalter :-)

von Sarah E. (meneymaus)


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Sehr gute Idee, dass versuch ich noch zu implementieren :-)


LG Sarah

von Sarah E. (meneymaus)


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Ich bin ehrlich gesagt nicht so die Bastelexpertin :-)


Habe mal bei Conrad geschaut. Wäre das ein mögliches Relais?
https://www.conrad.de/de/printrelais-24-vdc-40-a-1-wechsler-tianbo-electronics-trs-l-24vdc-s-z-1-st-629504.html

LG Sarah

von Michael M. (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Ich bin ehrlich gesagt nicht so die Bastelexpertin :-)
>
>
> Habe mal bei Conrad geschaut. Wäre das ein mögliches Relais?
> 
https://www.conrad.de/de/printrelais-24-vdc-40-a-1-wechsler-tianbo-electronics-trs-l-24vdc-s-z-1-st-629504.html
>
> LG Sarah

Tiptop :-)
Das Relais zieht zwar schon ab 13.8V an, jedoch sollte die Schaltung ja 
auch schon ab 12V sauber einschalten. Falls nicht einfach einen 390Ohm 
Widerstand in Serie zu der Relaisspule. An dieser liegen somit nur ~70% 
der Spannung an und das Relais schaltet erst bei ~19V Netzteilspannung 
ein. Wäre eine noch saubere Lösung, allerdings sollte es auch ohne 
funktionieren.

Die Leistung an dem Widerstand wäre mit ca. 120mW auch verschwindend 
klein und du kannst nahezu jeden Widerstand (außer SMD) verwende.
Falls du keinen zuhause rumliegen hast gleich auf Reserve bei Conrad 
mitbestellen.

Gutes gelingen!

von Sarah E. (meneymaus)


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Danke für die Antwort!

Bin gerade etwas stutzig geworden. Die 24 Volt scheint ja die maximal 
zulässige Spannung zu sein. Meine Spannungsquelle liefert aber über 30 
Volt und der Heizer selbst schafft bis 48 Volt. Insofern hätte ich schon 
gerne ein Relais, dass 48 Volt schafft, da ich vllt. mal eine andere 
Spannungsquelle habe.

Habe ein derartiges Relais aber bei Conrad nicht gefunden. Hat da vllt. 
jemand eine Idee? oder kann man da auch irgendwie tricksen mit einem 
Widerstand in Reihe?


LG Sarah

von Michael M. (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Danke für die Antwort!
>
> Bin gerade etwas stutzig geworden. Die 24 Volt scheint ja die maximal
> zulässige Spannung zu sein. Meine Spannungsquelle liefert aber über 30
> Volt und der Heizer selbst schafft bis 48 Volt. Insofern hätte ich schon
> gerne ein Relais, dass 48 Volt schafft, da ich vllt. mal eine andere
> Spannungsquelle habe.
>
> Habe ein derartiges Relais aber bei Conrad nicht gefunden. Hat da vllt.
> jemand eine Idee? oder kann man da auch irgendwie tricksen mit einem
> Widerstand in Reihe?
>
>
> LG Sarah

Die 24V beziehen sich auf die Spule, nicht auf die Schaltkontakte. Für 
deine 48V und ein Bastelprojekt genügt das Relais völlig. Bekommt zwar 
keine ofizielle Zulassung aber das trifft mit hoher Wahrscheinlichkeit 
auch auf den Heater selbst zu ;-)

Die Spule solltest du allerdings nicht überlasten.

Am einfachsten ist es wenn du dieses Relais verwendest und  4 
verschiedene Vorwiderstände für verschiedene Spannungen bestellst.

Diese wären:
@20V 390 Ohm 250mW
@24V 600 Ohm 250mW
@30V 1kOhm   250mW
@48V 2kOhm   500mW

Edit: Diese sind alle so ausgelegt, dass sich die Spannung am Netzgerät 
nahezu voll aufgebaut hat bevor das Relais anzieht.

von Falk B. (falk)


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@ Sarah E. (meneymaus)

>https://www.amazon.de/KKmoon-12-48V-1000W-Englisch...

Was es heute nicht alles schon fertig zu kaufen gibt!

>Dieser funktioniert auch soweit und ich bekomme damit was warm.

Kaffee?

>1) Warum schwingt dieser nicht immer ein?

Weil das die MOSFET-Variante des Royer-Converters ist, die ist sehr 
empfindlich auf ein SCHNELLES Ansteigen der Versorgungsspannung. Sprich, 
wenn die zu langsam steigt, geht sie in den Kurzschluß (beide MOSFETs 
steuern auf).

>2) Gibt es einen Ansatz, um die Einschwingfreudigkeit zu erhöhen?

Ja. Man muss das Zuschalten schlagartig machen. Das geht u.a. über ein 
Relais. Das zieht erst bei einer relativ hohen Versorgungsspannung an 
und schaltet dann schlagartig zu. Alternativ kann man auch nur die 
Versorgung der Pull-Up Widerstände der Gates schlagartig per Schalter, 
Relais oder Transistor zuschalten, das hat den Vorteil, daß das 
Schaltelement deutlich weniger Strom schalten muss. Der Leistungspfad 
wird dann nicht geschaltet.
Achtung! Man muss dabei die Versorgung der Gatewiderstände aber zwischen 
GND und VCC umschalten, man darf die NICHT in der Luft hängen lassen! 
(Floating Gates sind Mist)


>3) Wie funktioniert das Prinzip von dem Gerät? Das magnetische
>Wechselfelder induktive Wirbelströme berührungslos übertragen verstehe
>ich, aber wie erzeugt das Gerät diese Frequenz?

Siehe Artikel Royer-Converter.

>4) Normalerweise arbeiten Induktive Erwärmungsanlagen bei
>Resonanzfrequenz. Ist das hier auch so

Ja.

>oder hat man eine feste Frequenz
>und erzeugt demnach viel Blindleistung?

Die Blindleistung ist so oder so hoch, auch bei anderen Schaltungen.

von Sarah E. (meneymaus)


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Werde dann demnächst mal Conrad einen Besuch abstatten und so ein Relais 
kaufen und noch ein paar Widerstände dazu.

Da es nur ein privates Bastelprojekt ist, bin ich dann ja ganz gut 
aufgestellt :-)

Vielen Dank für die ausführlichen Infos, damit sollte alles geklärt sein 
:-)


LG Sarah

von hm (Gast)


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Ich habe ein ähnliches Konstrukt am laufen (Eigenbau). Haupt-Unterschied 
ist, daß ich, um sowohl den Anschwingvorgang zu gewährleisten (dazu 
reichen die Fertigungsunterschiede bei 2 FETs gleichen Typs aus - über 
deren Verstärkung),

als auch mit einem Abwärtswandler davor eine Regelung bis unter 5VDC 
Versorgung  zuzulassen (auch kl. Werkstücke in kl. Spule), die Gates mit 
einem kl. Boost fest mit 13V versorge - und dabei immer zuerst Spannung 
an die Gates kommt,

bevor die Versorgung hart aufgeschaltet wird (was aber nach Versuchen 
hier unter diesen Voraussetzungen sogar "sanft" funktioniert - aber 
mit Erwärmung verbunden ist...).

Um die Gates von der Leistungsstufe getrennt vorliegen zu haben, ist 
aber eine Schaltung wie hier (meine Vorlage) nötig, bitte scrollen zu 
"Royer-Oszillator mit MOSFETs" (ich baute die "hocheffi" Variante, muß 
aver nicht sein).

http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html

von hm (Gast)


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hm schrieb:
> die Gates mit
> einem kl. Boost fest mit 13V versorge

Entschuldigung, dabei ist noch ein 5V-Netzteil (max. 250mA).

Mit einem Eigenbau oder Kauf eines kleinen Wandlers, der aufwärts- wie 
abwärtswandeln kann (Buck-Boost(/Inverting), SEPIC, ZETA, etc.) für 
wenige Watt ließe sich die Steuerspannung auch aus der Versorgung 
erzeugen.

Bei mir wird die Betriebsspannung immer erst auf den Royer geschaltet, 
wenn schon zuerst die Gatespannung anlag. (Und das auch nur, wenn beides 
hoch genug.) Hatte das damals mit Komparatoren und ORing-FETs gemacht 
(Versorgung auch aus den 5V erzeugt), aber das ganze geht vielleicht 
auch besser & einfacher. Ein Relais ist ein guter Anfang.

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