erstellt 06.11.2022

Die Induktionsheizung

Ein jeder kennt wohl einen sogenannten Induktionsherd. Wie also ist die Funktion von einen solchen Herd oder Kochplatte ? Es befindet sich innerhalb einen solchen Kochplatte eine Spule die mit einer Wechselspannung angeregt ein elektromagnetisches Feld zu erzeugt. Dieses Elektromagnetische Feld bemerkt man eigentlich nicht, weil dem Menschen die zur Erkennung nötigen Sinne fehlen. Setzt man aber auf dieser Spule nun einen Metallgegenstand, so erwärmt sich dieser. In zahlreichen Videos und Artikel  im Internet wird davon gesprochen das es bei Induktions Kochplatten reicht wenn Töpfe und Pfannen einen Ferro Magnetischen Boden erhalten. Ferro kommt aus dem lateinischen "Ferrum" und bedeutet Eisen. Dabei wird in fast allen Videos der Tipp gegeben das man nur einen Magneten an den Topf halten muss um zu erkennen das man die passenden Töpfe für einen Induktions Herd hat. Das ist zwar eine richtige Aussage, aber keine vollständige. Es kann durchaus auch Aluminium , Messing und z.B Kupfer als Topf Verwendung finden. Man kann es ganz einfach feststellen indem man eine Stück Alu-Folie auf die Herdplatte legt die sich durchaus erhitzt, obwohl es kein Ferro Magnetischer Stoff ist. Sogar ein Scheibe aus einer Festplatte lässt sich damit erhitzen, oder auch eine Edelstahl Topf. Natürlich ändert sich bei verschiedenen Materialien auch der Wirkungsgrad, und der scheint bei Eisen am größten zu sein.

Hier eine Original Spule aus einen Induktionsherd. Diese habe ich aber hier nicht benutzt weil sie auf die Fläche ausgelegt ist , damit ist sie sehr sinnvoll wenn man einen Kochtopf aufwärmen möchte nicht aber wenn wie in meinen Fall ein kleiner Nagel erhitzt werden soll. Man könnte natürlich auch die Original Spule benutzen, dann wird aber eine Menge an Energie benötigt um einen Topf zu erhitzen und es wäre dann angebracht auch mit einer höheren Spannung zu arbeiten.

Die nachfolgende Schaltung erzeugt eine wechselndes elektrisches Feld mit einer Frequenz von etwa 885 KHz Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen ist es nötig die Schwingfrequenz auf die Resonanzfrequenz der Spule L2 und des Kondensator C1 an zu gleichen.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin , das die Transistoren jeweils nur eine Halbwelle schalten. Somit wird die Verlustleistung gleichmäßig auf beide Transistoren verteilt. Dennoch ist die Verlustleistung aber noch so hoch das beide Transistoren mit einen Kühlkörper ausgestattet werden müssen. Zur Sicherheit habe ich noch 2 Stück  6,2Volt Z-Dioden zwischen Gate und Masse eingelöte, weil die Induktionsspannung der Spulen sehr hoch war und möglicherweise die Transistoren hätte zerstören können.

Besonders heiß aber werden die Dioden D2 und D3, die eine Spannung von 1000 Volt bei 1 Ampere vertragen können. Diese Dioden hab ich dann ausgetauscht gegen BY250, die vertragen zwar nur etwas mehr an Strom nämlich gerade mal 1,2 Ampere sind dafür aber in einem Metall Gehäuse und geben damit die entstehenden Wärmeverluste besser an die Umgebung ab.

Was natürlich ins Gewicht fällt ist die Tatsache das die Resonanzfrequenz so nicht einfach erreicht werden kann weil die Induktivität der Spule L3 sich je nach Belastung ändert. Eigentlich müsste die Resonanzfrequenz bei jeder Belastung neu angepasst werden. So aber hab ich mit einer Kapazität von 300 nF immerhin eine Blechdose aufheizen können. Hab dann den Versuch mit einer anderen Spule mit ca. 10 Windungen Silberdraht mit Querschnitt 20 mm gemacht. Damit war es möglich einen Schraubendreher so zu erhitzen das man ihn nicht mehr anfassen konnte. Spannung / Volt C1 Strom/A Frequenz Belastet 12 300 nF 0,785 975  KHz Nein 12 300 nF 1,400 948  Khz Ja

Ein sehr guten  Wirkungsgrad  hat folgende Schaltung bei 12 Volt Betriebsspannung liegt die Standby Stromaufnahme bei etwa 700 mA Unter Belastung steigt die Stromaufnahme bis auf ca 4 Ampere je nach verwendeten Material an. Die Resonanzfrequenz beträgt 399,201 KHz Mit dieser Schaltung ist es möglich einen kleinen Schraubendreher oder einen Nagel zum glühen zu bringen.

Aktualisiert 07.08.2023