Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Induktionsofen mit Antriebsregler ?


von Sascha S. (derschulti)


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Hallo

Kann man einen digitalen Antriebsregler (dreiphasig gespeist) für 
Drehstrommotoren zweckentfremden und damit einen Induktionsofen 
betreiben ? Dieser soll werkstücke auf Schmiedetemperatur bringen.

Die Idee ist folgende: Ein Keramikrohr bekommt drei gleiche Spulen 
hintereinander (NICHT IN REIHENSCHALTUNG) aus Kupferrohr. Kupferrohr 
zwecks Wasserkühlung, denn die wird meistens empfohlen.
Diese werden an den Regler angeschlossen und der dann entsprechend 
parametriert.

Hier meine Fragen


Spulen im Stern oder im Dreieck ?

Wie soll ich dann die wasserkühlung realisieren ? Galvanische Trennung 
wäre bei drei Spulen ja nur durch drei komplett eigenständige Kreisläufe 
möglich.

Oder besser nur eine Spule ? Den Regler kann man sicher entsprechend 
Einstellen oder überlisten.

Bin dankbar für alle Antworten und Anregungen ?

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Sascha S. schrieb:
> Hallo
>
> Kann man einen digitalen Antriebsregler (dreiphasig gespeist) für
> Drehstrommotoren zweckentfremden und damit einen Induktionsofen
> betreiben ? Dieser soll werkstücke auf Schmiedetemperatur bringen.

Eher nicht, denn erstens sind die Frequenzen von Frequenzumrichtern zu 
niedrig und 2. die Induktivitäten typischer Spulen für sowas zu klein.

> Spulen im Stern oder im Dreieck ?

Werder noch. Sowas läuft AFAIK immer einphasig.

> Wie soll ich dann die wasserkühlung realisieren ? Galvanische Trennung
> wäre bei drei Spulen ja nur durch drei komplett eigenständige Kreisläufe
> möglich.

Trennen muss man schon, aber meist sind die Spannungen an den SPulen 
eher niedrig, der Strom aber ordentlich hoch.

> Oder besser nur eine Spule ? Den Regler kann man sicher entsprechend
> Einstellen oder überlisten.

Glaub ich eher nicht.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter#Diskussionen_im_Forum

von Sascha S. (derschulti)


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Reichen 200 Hz nicht aus ? Dachte an 24 V und halt soviel Strom wie 
nötig ist um ein ordentliches Magnetfeld zu erzeugen, kann ja nen 
Leistungswiederstand in reihe hängen.
Ob der einphasige betrieb geht find ich grad raus.

von Falk B. (falk)


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Sascha S. schrieb:
> Reichen 200 Hz nicht aus ?

Nö, denn du hast keine Eisenkern. Schon mal die Blindströme einer 100uH 
Drossel bei 200Hz berechnet?

> Dachte an 24 V und halt soviel Strom wie
> nötig ist um ein ordentliches Magnetfeld zu erzeugen,

Dann brauchst du VERDAMMT dickes Kupfer.

> kann ja nen
> Leistungswiederstand in reihe hängen.

In einem Leistungskreis. Jaja. Und wo glaubst du, bleibt dann die größte 
Teil der Energie hängen?

von Sascha S. (derschulti)


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Falk B. schrieb:
> Sascha S. schrieb:
>> Reichen 200 Hz nicht aus ?
>
> Nö, denn du hast keine Eisenkern.
Je höher die frequenz desto niedriger die eindringtiefe stichwort 
skin-effekt

Schon mal die Blindströme einer 100uH
> Drossel bei 200Hz berechnet?
>
Da wir von einer Induktionsesse reden war mir ein hoher Blindstrom 
bewusst, da dieser ja das feld aufbaut, daher die Wasserkühlung für das 
Rohr

Bei 200Hz und 50mü (sorry handy) sinds ca 12 mF zum kompensieren


>> Dachte an 24 V und halt soviel Strom wie
>> nötig ist um ein ordentliches Magnetfeld zu erzeugen,
>
> Dann brauchst du VERDAMMT dickes Kupfer.
>
NOTFALLS 12er kupferrohr (wie gesagt gekühlt)


>> kann ja nen
>> Leistungswiederstand in reihe hängen.
>
> In einem Leistungskreis. Jaja. Und wo glaubst du, bleibt dann die größte
> Teil der Energie hängen?

Ok stimmt - nich ganz fertig gedacht.
blindstrom resultiert doch aus blindwiederstand, kann ich dann nicht 
einfach ne drossel davorsetzen um die induktivität zu erhöhen

von Falk B. (falk)


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Sascha S. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Sascha S. schrieb:
>>> Reichen 200 Hz nicht aus ?
>>
>> Nö, denn du hast keine Eisenkern.
> Je höher die frequenz desto niedriger die eindringtiefe stichwort
> skin-effekt

Mag sein, aber der Rest der Welt arbeitet beim Induktionserwärmen NICHT 
mit 200Hz, nicht mal im dreistelligen kW Bereich.

> blindstrom resultiert doch aus blindwiederstand, kann ich dann nicht
> einfach ne drossel davorsetzen um die induktivität zu erhöhen

Gleiches Problem, dann bleibt eben dort der Großteil der Spannung 
hängen, auch wenn die Wirkverluste kleiner werden.

von Maik S. (Gast)


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Mehrphasig ?

Man will ja gerade das ummagnetisieren im Werkstoff habe um die Energie 
ins Material zu bekommen. Wenn man mehrere Phasen einzukoppelt sollte 
das Ergebnis wenig gleichmäßig sein.

von Sascha S. (derschulti)


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3000 Hz packt der Regler , wäre ne idee - dann sinkt ja auch der 
blindwiderstand und somit auch der blindstrom.

von maldiesmaldas (Gast)


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Sascha S. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Sascha S. schrieb:
>>> Reichen 200 Hz nicht aus ?
>>
>> Nö, denn du hast keine Eisenkern.
> Je höher die frequenz desto niedriger die eindringtiefe stichwort
> skin-effekt

Um welches Material welcher Form und welcher Masse (Gewicht) geht es?
Was davon (komplett/anteilig/welcher Teil genau) soll wie schnell auf
welche Temperatur gebracht werden? (Evtl. weitere Informationen)

Das sind so die Grundfragen.

Danach richtet sich, ob überhaupt induktive Erwärmung sinnvoll/möglich,
und auch die Form der Arbeitsspule sowie nötige Frequenz und Strom.
(Bei 200Hz wird man eher nicht landen. FU dafür? Wohl kaum.)

Induktionsheizungen baut man (auch als Bastler) nach den Anforderungen.
Vielleicht hat man Glück, und kann dann vorhandene Teile/Geräte dafür
passend zweckentfremden - aber das ist ein großes vielleicht.

Das aber hast Du alles nicht auf dem Schirm, Du weißt nichts darüber.
Informiere Dich um_einiges besser (sowohl über Induktive Erwärmung,
speziell bei Deinen Werkstück-Gegebenheiten, als auch über Leistungs-
elektronik (bzw. erst mal Elektrik)), und dann informiere uns über
die Antworten auf jene Grundfragen ---> dann hier weitermachen.

Vorerst ist das wohl weitestgehend sinnlos. Zeige Einsatz - dann.

Maik S. schrieb:
> Mehrphasig ?
>
> Man will ja gerade das ummagnetisieren im Werkstoff habe um die Energie
> ins Material zu bekommen. Wenn man mehrere Phasen einzukoppelt sollte
> das Ergebnis wenig gleichmäßig sein.

Auch das ist wahr: In erster Näherung könnte man Arbeitsspule + 
Werkstück als Trafo betrachten. Der braucht AC, nicht 3 Phasen Spannung 
auf den Kern überlagert. Das ist einfach Quatsch, sorry.

@Sascha: Das wird ein weiter (und ohne genug Lerneifer auch langer) Weg, 
bis Du alles nötige in den Grundzügen weißt. Tu es oder laß es, es gibt 
kein "Versuchen"...  ;)

Sascha S. schrieb:
> 3000 Hz packt der Regler , wäre ne idee - dann sinkt ja auch der
> blindwiderstand und somit auch der blindstrom.

Auch 3kHz sind noch weit unterhalb dessen, was technisch sinnvoll ist.


Lern dazu, oder vergiß das Projekt.

von maldiesmaldas (Gast)


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Bevor Widerspruch kommt: Es gibt Anwendungen bei so niedrigen 
Frequenzen.
Aber da geht es um geradezu riesige Anlagen und Leistungen. Die niedrige
Frequenz ist nötig, um weit in sehr "dicke" Werkstücke vorzudringen.

Solche Gegebenheiten sind hier sicher nicht Thema.

von Jürgen F. (unterstrom)


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Hallo,

Maik S. schrieb:
> Mehrphasig ?
>
> Man will ja gerade das ummagnetisieren im Werkstoff habe um die Energie
> ins Material zu bekommen. Wenn man mehrere Phasen einzukoppelt sollte
> das Ergebnis wenig gleichmäßig sein.

Das "Ummagnetisieren im Werkstoff" ist in jeder induktiven Erwärmung der 
Weg, wie die Energie ins Werkstück kommt. Ob bei einer industriellen 
Anlage oder beim heimischen Induktionskochfeld.
Die Bezeichnung induktive Erwärmung ist irreführend! Es wird kein Strom 
im Werkstück (Topf) erzeugt, der dann über Joulsche Wärme die Suppe 
kocht, sondern die Wärme entsteht durch die Ummagtisierungsverluste; es 
ist ein rein magnetischer Effekt, kein elektrischer.

Damit sind die Vorgaben einige kW bei einigen 100kHz schon sinnvoll und 
ein normaler FUR mit 10kHz Pulsfrequenz ist dafür nicht geeignet.

J.F.

von Falk B. (falk)


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Jürgen F. schrieb:

> Das "Ummagnetisieren im Werkstoff" ist in jeder induktiven Erwärmung der
> Weg, wie die Energie ins Werkstück kommt. Ob bei einer industriellen
> Anlage oder beim heimischen Induktionskochfeld.

Jain.

> Die Bezeichnung induktive Erwärmung ist irreführend!

Nö. Es wird induktiv Energie eingekoppelt, es ist ein offener 
Transformator ohne Eisenkern.

> Es wird kein Strom
> im Werkstück (Topf) erzeugt,

Aber sicher, es fließen gerade beim Induktiosherd Wirbelströme im 
Topfboden.

> der dann über Joulsche Wärme die Suppe
> kocht,

Doch.

> sondern die Wärme entsteht durch die Ummagtisierungsverluste; es
> ist ein rein magnetischer Effekt, kein elektrischer.

Nein, es ist beides.

https://de.wikipedia.org/wiki/Induktionskochfeld

"Ein weiterer Teil der in den Topfboden eingebrachten Energie wird durch 
den Ummagnetisierungsverlust (Hysterese) in thermische Energie 
gewandelt. Diese entspricht etwa 1/3 der Heizleistung.[3]"

> Damit sind die Vorgaben einige kW bei einigen 100kHz schon sinnvoll

Nö, so hoch ist das auch wieder nicht. Solche Anlagen arbeiten eher von 
20-200kHz.

> und
> ein normaler FUR mit 10kHz Pulsfrequenz ist dafür nicht geeignet.

Wohl wahr.

von Sascha S. (derschulti)


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maldiesmaldas schrieb:
> Sascha S. schrieb:
>> Falk B. schrieb:
>>> Sascha S. schrieb:
>>>> Reichen 200 Hz nicht aus ?
>>>
>>> Nö, denn du hast keine Eisenkern.
>> Je höher die frequenz desto niedriger die eindringtiefe stichwort
>> skin-effekt
>
> Um welches Material welcher Form und welcher Masse (Gewicht) geht es?
> Was davon (komplett/anteilig/welcher Teil genau) soll wie schnell auf
> welche Temperatur gebracht werden? (Evtl. weitere Informationen)

Bei einer Esse wird wohl stahl auf Schmiedetemp. gebracht ?

> Das sind so die Grundfragen.
>
> Danach richtet sich, ob überhaupt induktive Erwärmung sinnvoll/möglich,
> und auch die Form der Arbeitsspule sowie nötige Frequenz und Strom.
> (Bei 200Hz wird man eher nicht landen. FU dafür? Wohl kaum.)
>
> Induktionsheizungen baut man (auch als Bastler) nach den Anforderungen.
> Vielleicht hat man Glück, und kann dann vorhandene Teile/Geräte dafür
> passend zweckentfremden - aber das ist ein großes vielleicht.

Das is ja klar das man nach den anforderungen baut - schwankungen von 
faustgross bis feuerzeuggrösse sollten aber realisierbar sein sonst ist 
die "anlage" zu speziell definiert.


>
> Das aber hast Du alles nicht auf dem Schirm, Du weißt nichts darüber.
> Informiere Dich um_einiges besser (sowohl über Induktive Erwärmung,
> speziell bei Deinen Werkstück-Gegebenheiten, als auch über Leistungs-
> elektronik (bzw. erst mal Elektrik)), und dann informiere uns über
> die Antworten auf jene Grundfragen ---> dann hier weitermachen.
>
Da ich die idee heut nacht hatte, war das ne grundsätzliche frage, bin 
nicht bescheuert - hab nur seit 20 jahren mit der materie nix mehr zu 
tun.


> Vorerst ist das wohl weitestgehend sinnlos. Zeige Einsatz - dann.
>
> Maik S. schrieb:
>> Mehrphasig ?
>>
>> Man will ja gerade das ummagnetisieren im Werkstoff habe um die Energie
>> ins Material zu bekommen. Wenn man mehrere Phasen einzukoppelt sollte
>> das Ergebnis wenig gleichmäßig sein.
>
> Auch das ist wahr: In erster Näherung könnte man Arbeitsspule +
> Werkstück als Trafo betrachten. Der braucht AC, nicht 3 Phasen Spannung
> auf den Kern überlagert. Das ist einfach Quatsch, sorry.

Drei phasen sind doch drei mal ac - wollte die nicht übereinander 
wickeln sondern hintereinander setzen, das wäre dann dreimal (plus 
abstände) länger als eine spule, wie gesagt bin nicht bescheuert - hatte 
nur ne fixe idee.

>
> @Sascha: Das wird ein weiter (und ohne genug Lerneifer auch langer) Weg,
> bis Du alles nötige in den Grundzügen weißt. Tu es oder laß es, es gibt
> kein

> Sascha S. schrieb:
>> 3000 Hz packt der Regler , wäre ne idee - dann sinkt ja auch der
>> blindwiderstand und somit auch der blindstrom.
>
> Auch 3kHz sind noch weit unterhalb dessen, was technisch sinnvoll ist.
>
>
> Lern dazu, oder vergiß das Projekt.

Mach ich das  nicht grad ? Sind foren nicht auch für fragestellungen 
gedacht ?

von Sascha S. (derschulti)


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https://www.instructables.com/id/12KW-Induction-Heater/


Dann bau ich den eben nach..... war ja nur ne idee

Oder ich bleib bei ner gasesse

Danke euch

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