Индукционный нагрев – своеобразная забава. Его оригинальные свойства в ряде случаев полезны, а в некоторых применениях и просто незаменимы. Такой областью работ для некрупных установок ТВЧ (токов высокой частоты) является электровакуумное дело – нагрев металлических частей внутри герметичного стеклянного баллона для обезгаживания, распыления геттеров, отжига мелких железок в вакууме или водороде. Аппарат ТВЧ здесь не незаменим в принципе, но делает эти операции на порядки удобнее, легче и экономней по сравнению с другими способами. Особенно в лабораторных условиях единичных и экспериментальных работ.
Традиционно в ТВЧ применяли радиолампы – мощные генераторные тетроды-пентоды, что автоматически вело к громоздким компонентам, весьма высокому напряжению и изрядной потребляемой мощности – одни накалы чего стоят! Современные полупроводниковые низковольтные преобразователи много компактнее и экономнее. Для своих нужд подобрал готовый модуль на Али Экспресс – низковольтный транзисторный обратноходовый преобразователь – автогенератор ВЧ, для индукционного нагрева и забав с катушками Тесла (Фото 2).
Фото 2. ZVS 1000W исходный вид. Упаковка «на удачу» - простой полиэтиленовый пакетик. В результате – при транспортировке суровой почтой – никаких цирлихов-манирлихов, погнут радиатор и чуть повреждена обмотка одного из дросселей, но в целом - повезло, ничего непоправимого. Платка, на первый взгляд, собрана вполне аккуратно, бросаются в глаза специальные безындукционные емкости. Интересно, что объявленная мощность прибора, аж киловатт! Преобразователь умеет работать и при 12 В и потребляет ток не выше 10 А, что сильно облегчает дело – это возможность применить старый компьютерный БП и даже без всякой переделки, а высокая мощность мне и не нужна.
Однако, однако, стоны и скрежет зубовный счастливых владельцев, если и не долетают до Поднебесной, то совсем чуть-чуть – дескать, баловство одноразовое. Перегревается, распаивается, в том числе и с выгоранием транзисторов. Словом, в лучших традициях советского ширпотреба – заготовка требующая всенепременной доработки.
Фото 3. ZVS 1000W исходный вид со стороны дорожек. Медь луженная - уже неплохо.
Проанализировав список характерных неполадок составил программу доработки – усилить дорожки, выполнить индуктор из медной трубки, удлиненные выводы индуктора минуя хиленькие клеммные колодки впаять непосредственно в полигоны платы, благо они расположены как раз по краям и в гордом одиночестве. Аналогично аннулировать и разъем питания. Для улучшения охлаждения элементов генератора применить обдув. При перегреве транзисторов увеличить радиаторы.
Что потребовалось для работы.
Кроме заготовок и материалов понадобился некрупный набор слесарного инструмента, набор для электромонтажа, расходные материалы, мелочи.
К делу.
Первым долгом подверг плату тщательному осмотру, в том числе и паек – с применением лупы и сильного света. Пайки оказались в порядке, зато обнаружился интересный момент – при сборке сэкономили на теплопроводящей пасте, да и сами крепления транзисторов не вызывают особого восторга – обычные некрупные саморезы, один из которых, к слову сказать, ослаблен - не то недовертели при сборке, не то "транспортная тряска" постаралась.
Фото 4. Ни намека на теплопроводную пасту на радиаторах – перспектива перегрева транзисторов.
Радиаторы имеют некие ножки и на плате припаяны. До спин транзисторов удалось добраться отвернув их крепеж и отогнув. Плюхнул под оба немного КПТ-8. Саморезы заменил на длинные винтики М3 с гайкой, комплектом шайб и стопором (Фото 5).
Фото 5. Новый крепеж транзисторов. Шайбы стандартные М3 - «усиленные» или «кузовные», гровер под гайку. Отверстие в радиаторе аккуратно рассверлил снаружи платы, прямо через дырку в транзисторе.
Индуктор. Намотал на оправке диаметром 40 мм медной трубкой диаметром 6 мм. Трубка кондиционерно-холодильниковая, мягкая. В качестве оправки применил ровную часть баллона лампы ГУ-50 (Фото 6).
Фото 6. Импровизированная оправка – радиолампа. Баллон ГУ-50 толстостенный, выдут в форму аналогично граненому стакану, чему свидетельством - сложная несимметричная форма (направляющий выступ) и характерные швы от половинок формы. Мягкая трубка из меди не причиняет пентоду никакого вреда, собственно, лампа бракованная – с кривой электродной системой.
Фото 7. Намотка – виток к витку. Равномерно раздвинуть витки удалось лезвием ножа.
Фото 8. Длину выводов индуктора уточнил по месту, обрезал лишнее, зачистил некрупной наждачкой, залудил. В свободных от элементов сверху, местах платы просверлил по паре некрупных отверстий, закрепил выводы луженой медной проволокой, пропаял мощным паяльником с небольшим подогревом пламенем горелки. При необходимости концы трубчатого индуктора могут быть без труда сформованы для удобного подключения шлангов водяного охлаждения.
Фото 9. Выпаял табельные клеммные колодки для индуктора и питания. Усилил силовые дорожки – уложил на них по два куска нетонкой медной луженой проволоки, припаял в нескольких местах, наплавил паяльником ровный равномерный валик припоя. Готовую платку промыл от остатков спиртоканифольного флюса – старой зубной щеткой с ацетоном. На открытом воздухе, в защитных очках – короткая жесткая щетина склонна разбрасывать капли и даже мельчайшая из них попавшая в глаза - переживание не самое приятное.
Фото 10. Для питания лабораторного макета установки применил старый компьютерный БП – порылся в их куче, подобрал более-менее мощный и с несложными повреждениями легко обнаружимыми визуально – вдумчиво копаться не хотелось. Лопнувший оксидный конденсатор в низковольтной части заменил свежим, восстановил работоспособность источника, подготовил и впаял выводы питания в преобразователь.
Фото 11. Вид на экспериментальную установку в сборе. Небольшой круглый 12 В вентилятор подключен к свободной линии БП и обдувает платку и радиаторы. Титановым пинцетом с острыми губками замыкал зеленый вывод АТХ БП для его старта. Прогон – работа в общей сложности около 5 часов, показал надежную безотказную работу и не выявил сколь ни будь заметного нагрева элементов – слегка теплые только радиаторы транзисторов и катушка индуктора, правда, выдающимся нагревом тоже хвастаться не приходится – мелкие железки сильно разогреваются, но красного каления нет. Впрочем, для моих задач, а это бесконтактный нагрев до ~300 град. Цельсия, установка справится вполне.
Варианты повышения эффективности – доработать индуктор – намотано 5,5 витка из рекомендуемых 6-7. Длинные выводы это позволяют. Увеличить напряжение – перемотать импульсный трансформатор БП и доработать выпрямитель.
Относительное неудобство представляет намертво заделанный индуктор, хотя это и окупается простотой и надежностью конструкции. Кроме того, при невысокой стоимости модуля ТВЧ, а это около 700 руб., и бросовом БП из хлама, можно себе позволить несколько отдельных аппаратов, что позволит оперативно их сменять во время работы.
Babay Mazay, ноябрь, 2022 г.
