Induktionskochfeld - Diplomprojekt

  • Hallo Fede,


    versuche mal zusammen zu fassen. PTC und Schmelzsicherungen ändern nichts an der Berührungsspannung gegen Erde!
    Bevor die die Sicherung schützt, ist der Fi im Idealfall schon gefallen (so Überhaupt einer verbaut ist).
    Solltest Du mit einer Spannung von 110....127V funktionsfähig sein, liese sich der Trafo ja auch unter den Tisch stellen ;) und die Niederspannung aus einem Trafo mit entsprechender Primärspannung gewinnen. Aber, wie schon beschrieben sollte die Reduzierung der Betriebsspannung ja nur der Gewinnung neuer Erkenntnisse dienen.
    Was das erreichen der maximalen Leistung von .........2000W angeht:
    Bekommst Du die auch sicher ins Wasser oder erhöhst Du nur an einem Punkt die Temperatur das Gefäßes und jagst damit das Wasser aus dem Behälter ?
    Die Stromaufnahme bei den 2000W sind rund 8,7 A
    Was den Sinn und Zweck angeht war ich nicht so neugierig. Ich wollte nur wissen ob Du damit einfach nur Wasser erhitzen möchtest oder eine andere Anwendung im Sinn hattest. Sollte das Baby mal das Licht der Welt erblicken, kannst Du uns ja noch immer einen Link zum passenden Versandhaus schicken ;) (wollte da keinen Reim drauf machen )
    Was das Wetter angeht, bin ich recht zufrieden. Ich stehe nicht so sehr auf Temperaturen über 20°C


    Könntest Du uns noch Verraten wo die Hochschule steht an der Du an dem Projekt arbeitest ?


    72 de Alois

    "Ich habe viel von meinem Geld für Alkohol, Frauen und schnelle Autos
    ausgegeben. Den Rest habe ich verprasst." - George Best

  • Moin zusammen,
    hurra, mal ein "richtig aktiver" Thread (@QRPeter: Hänge diese Diskussion ruhig auf "Off Topic" um, falls dir das Thema "zu weit ab vom Sinn des Forums" erscheint).


    Ich werd mich mal als "Elektronik-Engel" outen


    Klasse Sven, dieser Schritt erleichtert die Kommunikation mit "Jemanden, der sich nicht so tief in die 'Geheimnisse der Elektronik eingearbeitet hat'" doch ungemein (Sorry, Fede, ich hoffe, du wirst diese Anmerkung schon richtig verstehen...).


    Der Stelltrenntrafo muss auf kleine Spannungen eingestellt werden (Wo Fede dann bei der Präsentation einen geeigneten Trafo herbekommt besorgt muss auch noch überlegt werden)


    Der Stelltrafo kann notfalls unter dem Tisch "verschwinden", wenn es keine Angaben über die "Betriebsspannung" des Gerätes in der Diplomarbeit gibt;)


    ...wäre es mehr als ärgerlich in einem jahr meine idee von tchibo vermarktet zu sehen, ohne dass ich jemals einen anruf erhalten hätte... (einigen kommilitonen ist genau das passiert)


    Ich will dich ja nicht entmutigen, aber ich hoffe, du hast einen guten Anwalt, der sich mit dem Patentrecht auskennt (und sich mit den Rechtsabteilungen einiger großer Firmen "herumschlagen" kann)...


    der Unterschied LM139.......339 ist vermutlich in dieser Anwendung nicht von Bedeutung.


    Ok, es handelt sich anscheinend (in dieser Anwendung) um "einfache Komperatoren".


    Da der Topf eine richtig böse Bedämpfung darstellt, kann ich nicht so recht an ein Güteproblem glauben..


    Akzeptiert, also muss der Grund für die die "Nichtfunktionalität" woanders liegen :(


    73 de Roland / DK1RM

  • einen wunderschönen guten abend an alle!
    das mit den versuchen hat heute leider noch nicht geklappt wegen termin-problemen!


    ALOIS
    im schlimmsten fall (wenn es tatsächlich die einzige möglichkeit ist, das baby zum laufen zu bringen) kann ich natürlich auch nen trafo irgendwo verstecken! aber wär halt der hammer wenn wir es schaffen, dass irgendwie zu umschiffen... :)
    ich studiere an der UdK-Berlin! wenn alles klappt, dann könnt ihr euch das bestimmt auch auf der nächsten dmy messe anschauen!


    @roland
    allerdings habe ich die anmerkung richtig verstanden - und bin heilfroh, das meine engel mir beim fachchinesisch helfen, bzw. mir das mit engels-geduld woche für woche immer wieder übersetzen! :)
    was den anwalt angeht, da kann ich nur hoffen das ich den nie brauchen werde! ...deswegen: vorsicht ist die mutter der porzellan-kiste!


    mal schauen wann es weiter geht mit der bastelei, ich hoffe/denke aber noch diese woche! werde euch auf dem laufenden halten
    soweit erstmal von mir und bitte drückt mal alle fleißig die daumen
    fede

  • Hallo Fede,


    ich denke Du beschreibst in Post 9 den Zustand wie er jetzt ist. Dort brichst Du aber ab weil die 4A Sicherung des Trafos beim Betrieb ausgelöst hat. Bei Deinen gewünschten Leistungen von rund 2000W brauchst Du aber etwa 9A. Eine 4A Sicherung und ein Stelltrafo der nur 4A abgeben kann reichen da nicht aus. Ich verstehe deshalb nicht warum im weiteren Verlauf über alles Mögliche diskutiert wird, aber nicht bei Deinem Stand der Dinge weiter gemacht wird. Als erstes muss doch getestet werden ob mit ausreichender Stromversorgung sich die erwarteten Ströme und Leistungen einstellen. Natürlich muß keiner mit seinen Fingern in solch einem Versuchsaufbau herummessen. Man kann im Labor alles aufbauen, Meßgeräte anschließen und über ein paar Meter Kabel anschalten. Dann hat auch Dein Elektroengel nicht so kalte Füße.


    73 de uwe df7bl

    Uwe df7bl


    Wenn Du meinst etwas geht nicht, dann störe nicht die, die es gerade machen.

  • Moin zusammen,
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    73 de Roland / DK1RM


    Wenn überhaupt, dann würde ich ein neues Unterforum einrichten: HAM Spirit, Funkamateure helfen Studenten!
    Nöö, ich würde mir eher wünschen, dass sich noch mehr Mitglieder beteiligen um Sven und Frede zu helfen, schließlich habe ich die beiden ja eingeladen :D

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • hey uwe,
    jetzt wo du das so ansprichst, werde ich auch ein bisschen stutzig! der grund für das ganze ist, dass wir ja ein normales gekauftes induktions-kochfeld benutzen! laut angaben auf karton, anleitung und beschriftung der platine mit einer leistung von 2000W! das ganze hat der 4A trafo mit der original-spule jedoch ohne mucken gut betreiben können! das kochfeld hat zwar schon die vollen 4A gezogen aber alles hat gut und normal funktioniert! mit der selbstgewickelten spule ist die strom-anzeige des trafos jedoch so abgegangen, dass der zeiger wohl einige runden gedreht hätte wenn er keinen anschlag gehabt hätte!


    Peter
    ist doch ne bomben-idee! :) genug kommilitonen mit elektronik-problemen hätte ich hier definitv zur hand! haha
    ...ist halt wie im echten leben! die designer haben die verrückten ideen und keiiine ahnung von tuten und blasen!
    könnte doch aber ne ganz nette gegenseitige befruchtung sein!?


    noch eine frage an alle die den thread verfolgen:
    da jetzt als nächstes der aufbau der schaltung ansteht, die sven gepostet hat und ich schonmal die bauteile kaufen wollte, stehe ich jetzt vor dem problem, dass ich bei bauteilen wie den kondensatoren nicht genau weiß, welche bauart und welche durschlagsfestigkeit die haben müssen! vielleicht kann man das ja via ferndiagnose direkt sagen?! wenn nicht, dann werde ich versuchen die einzelnen bauteile in den induktionsfeldern meines großen kochfeld-friedhofs zu finden! oder sven nochmal ein bisschen seiner kostbaren zeit rauben müssen (in dem fall schonmal sorry im vorraus sven) :)

  • hey uwe,
    jetzt wo du das so ansprichst, werde ich auch ein bisschen stutzig! der grund für das ganze ist, dass wir ja ein normales gekauftes induktions-kochfeld benutzen! laut angaben auf karton, anleitung und beschriftung der platine mit einer leistung von 2000W! das ganze hat der 4A trafo mit der original-spule jedoch ohne mucken gut betreiben können! das kochfeld hat zwar schon die vollen 4A gezogen aber alles hat gut und normal funktioniert! mit der selbstgewickelten spule ist die strom-anzeige des trafos jedoch so abgegangen, dass der zeiger wohl einige runden gedreht hätte wenn er keinen anschlag gehabt hätte!


    Was ich nicht so ganz verstehe:(Hinweis: Ich vin völliger Laie bei mehr als 12V)
    Ihr nehmt ja offensichtlich ein Induktionsfeld aus einer Kochplatte, die haben wohl immer so extrem hohe Leistungen. Mein Wasserkocher, mit dem ich das Wasser für meinen polnischen Kaffee heiß mache arbeitet ja wohl auch induktiv, hat aber deutlich weniger Leistung. Warum nehmt ir denn nicht gleich das Ding aus einem Wasserkocher?

    73/2 de Peter, DL2FI
    Proud member of Second Class Operators Club SOC and Flying Pig Zapper #OOO (Certificated Kit Destroyer)

  • Zitat

    Mein Wasserkocher, mit dem ich das Wasser für meinen polnischen Kaffee heiß mache arbeitet ja wohl auch induktiv, hat aber deutlich weniger Leistung. Warum nehmt ir denn nicht gleich das Ding aus einem Wasserkocher?

    naja, bei einem normalen wasserkocher funktioniert das ganze mit einer heizspirale die umhüllt von isolationskeramik in einem rohr eingebettet ist, was wiederum zu einer spirale geformt wird. das ding ist manchmal allerdings unter einem blech versteckt, damit der wasserkocher leichter zu reinigen ist! aber die 08/15 wasserkocher ziehen auch alle min. 2000W! (reisekocher sind da vielleicht eine ausnahme)


    ein induktionskochfeld arbeitet da mit viel mehr technik! vielleicht sind die angegebenen 2000W eher als vergleichszahl zu normalen kochfeldern gemeint!? oder vielleicht ist es auch so wie in der werbung von audio-verstärkern, wo gerne auch die spitzen- anstatt der sinusleistung angegeben wird!?

  • mensch! und ich seh gerade: ihr habt ja tatsächlich ein studenten-unterforum eingerichtet!
    das ging aber mal ruck-zuck...
    find ich KLASSE! :thumbup:

  • Hallo Fede,


    mal eine kurze Frage. Die 4 A bei Deinen ersten Versuchen waren die mit einem normalen Kochtopf oder war das schon ein Versuch mit der 8 cm
    großen Platte ???
    Die Frage nach dem Studienort war nur um abzuklären das der Ort Deines Wirkens nicht unmittelbar vor meiner Nase ist.


    72 de Alois

    "Ich habe viel von meinem Geld für Alkohol, Frauen und schnelle Autos
    ausgegeben. Den Rest habe ich verprasst." - George Best

  • Moin zusammen,


    ..., dass ich bei bauteilen wie den kondensatoren nicht genau weiß, welche bauart und welche durschlagsfestigkeit die haben müssen! vielleicht kann man das ja via ferndiagnose direkt sagen?!


    Dazu solltest du dir am Besten die Bauteile deines ersten Versuchs (bei dem die Sicherung heile geblieben ist) anschauen, und etwas mindestens Gleichwertiges aussuchen. Achte darauf, ob auf den ursprünglichen Kondensatoren so etwas wie "X1" oder "X2" steht, dass hat etwas mit der Sicherheit zu tun, und ist entsprechend wichtig.


    Interessant wäre zu wissen, ob der erste Versuch (bei <4A) mit oder ohne die Zuführung der "externen Regelspannung" erfolgte: Soweit ich die Schaltung (bei kurzen Durchsehen) verstanden habe, bedeuten 4V "maximale Leistung" ;) Könnte das der Grund für die Überlastung des Trenntrafos sein, und es liegt gar nicht an deiner selbstgewickelten Spule?


    Zu der Diskussion "Betriebsspannung/Leistung": Ich würde zwar die Bauteile auf "Betrieb mit Netzspannung" auslegen, aber erstmal mit geringeren Spannungen anfangen. Dazu müssen dann zwar die beiden Spannungsteiler etwas anders dimensioniert werden (z.B. auf 24V zu Anfang), und der "Niederspannungsteil" muss extern versorgt werden, aber dann besteht die Möglichkeit, relativ gefahrlos (für Mensch und Bauteile) erstmal die Schaltung "in Griff" (zum Schwingen) zu bekommen. Wenn das funktioniert, und die kleine Metallplatte zumindest ein wenig warm wird, kann man sich ja (nach Umdimensionierung) an höhere Spannungen/Leistungen "herantasten"...


    @QRPeter:
    Klasse Idee mit dem neuen Unterforum :thumbup:


    73 de Roland / DK1RM

  • Moin Alois,

    Die Frage nach dem Studienort war nur um abzuklären das der Ort Deines Wirkens nicht unmittelbar vor meiner Nase ist.


    vertraust du uns so wenig, daß du "größere Katastrophen" befürchtest? ;)


    73 de Roland / DK1RM

  • Hi Roland,


    nö keine Angst, aber es wäre schon blöd wenn wir hier schriftlich "Entwicklungshilfe" leisten und Fede an der Uni zu finden ist, an der ich mich ca. 200 Tage im Jahr aufhalte.


    72 de Alois

    "Ich habe viel von meinem Geld für Alkohol, Frauen und schnelle Autos
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  • Hallo, Fede und Ihr anderen,

    ein induktionskochfeld arbeitet da mit viel mehr technik! vielleicht sind die angegebenen 2000W eher als vergleichszahl zu normalen kochfeldern gemeint!? oder vielleicht ist es auch so wie in der werbung von audio-verstärkern, wo gerne auch die spitzen- anstatt der sinusleistung angegeben wird!?

    Leistung von Lärm messen ist nicht so einfach. Aber aus Wassermenge, Temperaturdifferenz und Zeit kann man die Leistung einer Wasserheizmaschine in Watt leicht ausrechnen. Bei Kochfeldern und Wasserheizern ist die Welt einfacher.


    Beispiel: Mein stinknormaler 2 kW Wasserkocher, mit dem wir jeden Morgen das Wasser für den Frühstückstee bereiten, hat 500 ml Wasser eben in 100 s zum Kochen gebracht. Geschätzte Starttemperatur war 20°C, also Temperaturdifferenz 80°C. Also sind 80 * 0,5 = 40 kcal Energie zum Heizen nötig gewesen. Das muss man mit etwa 4,2 multiplizieren, um auf kiloWattsekunden zu kommen. Also hat mein Kocher in 100 s eine Energie von 168 kWs ins Wasser gepumpt. Das ergibt eine tatsächliche Wärmeleistung von 1,7 kW, die das Teil abgegeben hat.


    Erstaunlich schlecht! Aber im Vergleich zur kleinen Wassermenge ist das Metall des Kochers relativ groß. Das muss ja mit erhitzt werden.


    Also eine zweite Messung mit 1,2 Liter Wasser: Gefordert werden diesmal 96 kcal, also 403 kWs, wozu der Kocher 215 Sekunden brauchte, was auf 1,9 kW hinaus läuft. Besser!


    Solche Messungen wird der erste Warentest-Ingenieur mit Deinem Wasserkocher auch machen, wenn der irgendwann auf den Markt kommt. Ich empfehle Euch, solche Messungen mit dem unveränderten Kochfeld und, sobald er funktioniert, mit Eurem Versuchsaufbau auch durchzuführen.


    Mit freundlichem Gruß


    Andreas

    Hansdampf auf vielen Gassen, mag das Bunte im Amateurfunk.
    Vergeudet zu viel Zeit im Fediverse.

    AfuBarcamp-Aktivist (das nächste ist Online am 31.01.2024 auf treff.darc.de).
    Halte schon mal gerne einen Weiterbildungsvortrag, das nächste Mal am 19.12.2023 über HF-Leitungen auf treff.darc.de.

  • hallo liebes forum,
    es ist nun schon über einen monat her, dass ihr das letzte mal etwas von mir gehört habt! war ziemlich beschäftigt mit versuchen und diplom-prüfungen!
    was in der zischenzeit passiert ist:


    wir haben die schaltung aus meiner ersten post komplett aufgebaut (da die versuche mit den gekauften einfach nicht klappen wollten) und fortan die weiteren versuche damit unternommen!
    hier mal ein bild um sich davon ein bild zu machen... ;)



    oben rechts ist die spule mit einem metalltopf drauf zusehen, in der mitte mit den blauen kondensatoren ist der leistungsteil der schaltung (gleichrichter, drosselspule, pufferkondensator, schwing-impulskondensatoren und igbt) und darunter ist die resonanzsteuerung basierend auf dem lm339 komparator.
    mit dieser schaltung haben wir es nun schon soweit gebracht, dass wir wasser zum kochen gebracht haben (yeah) wir aber bisher noch nicht mit leistung fahren konnten, da bei größeren versorgungsspannungen des schwingkreises der regelbereich der steuerung zu groß war. Wir versuchen das nun nächste Woche dadurch zu lösen, dass die kondensatorbank nochmal etwas erweitert wird von 0,6µF auf 1,2µF da die verwendete Spule 122µH anstatt der im Schaltplan angegebenen 45µH hat.


    desweiteren hab ich nun allerdings noch eine frage:
    parallel zu dem selbstaufgebauten kochfeld habe ich nun auch noch ein gekauftes angefangen zu modifizieren (sicher ist sicher, die präsentation ist schon am 17.10.). dabei habe ich meine selbstgewickelte spule benutzt, die nun doch ohne mucken recht gut funktioniert! bei meinen versuchen habe ich ganz gute ergebnisse mit einem 0,1mm starken messingblech mit 8cm durchmessern gehabt. hier mal ein bild von der gebastelten spule:



    sie hat einen durchmesser von 12cm und das loch in der mitte hat 3cm durchmesser. es sind 2,5 wicklungen um auf die 122µF der originalverwendeten Spule des gekauften feldes zu kommen!


    nun meine frage:
    in wiefern müsste ich die spule ändern, um ein möglichst kleines metallblech zu erhitzen und das auf möglichst große entfernung? (momentan ca 15mm)
    macht es sinn dünnere litze zu nehmen und einlagig zu arbeiten? spielen die anzahl der wicklung eine rolle? (selbstinduktion z.B.) sollte ich das loch verkleinern?
    oder ist es sogar egal, wie die spule aufgebaut ist und es hängt von dem metallplättchen ab? ich hoffe ihr habt den ein oder anderen tipp für mich!


    ps: @ alois: ich studiere an der udk-berlin industrial-design (weswegen ich mich hier auch nur so schlecht ausdrücken kann...ich hoffe man verzeiht mir) ;)
    @ andreas: die effiziens ist erstmal zweitranging bei diesem versuch. es geht lediglich darum, zu zeigen das es überhaupt möglich ist!


    herbstliche grüße an alle
    fede


  • Moin Fede,

    mit dieser schaltung haben wir es nun schon soweit gebracht, dass wir wasser zum kochen gebracht haben (yeah)

    gratuliere! Damit ist zumindest schon einmal bewiesen, daß deine Konstruktion prinzipiell funktioniert.


    wir aber bisher noch nicht mit leistung fahren konnten, da bei größeren versorgungsspannungen des schwingkreises der regelbereich der steuerung zu groß war.

    An die Spannungteiler, die bei höherer Spannung/Leistung angepasst werden müssen, hast du gedacht?


    in wiefern müsste ich die spule ändern, um ein möglichst kleines metallblech zu erhitzen und das auf möglichst große entfernung? (momentan ca 15mm)

    Wenn ich das Bild mit dem "Topf" sehe, fällt mir auf, daß die Spule (im Durchmesser) grösser ist als der "Topf". M.E. geht dabei ein Teil des erzeugten Feldes "am Topf vorbei" (oder erwärmt ggf. den Rand davon). Einen geringeren Durchmesser (ggf. bei größerer "Dicke") halte ich für vorteilhafter. Vielleicht solltest du auch die Ferritstäbe am Rand (und ggf. in der Mitte) durch weitere Stäbe ergänzen, damit du so etwas wie einen Topfkern erhältst, bei dem sich das Magnetfeld hauptsächlich nach oben (zum erhitzenden Metall) ausprägt.


    und es hängt von dem metallplättchen ab?

    Auf jeden Fall! Wie schon diskutiert, soll das Metall "das Magnetfeld einfangen" (daher ist Messing wohl eher weniger geeignet) und den induzierten Strom in Wärme wandeln. Vielleicht wäre es einen Versuch mit einem Stück Lochblech (dünnere "Leiterbahnen" -> höherer Widerstand?) wert?


    73 de Roland / DK1RM

  • Hey Roland,

    An die Spannungteiler, die bei höherer Spannung/Leistung angepasst werden müssen, hast du gedacht?

    Welche Spannungsteiler meinst du genau? ...wir haben gestern nochmal wieder dran weitergearbeitet und haben eine halbwegs funktionierende Lösung gefunden! Wir haben den Widerstand R6 (schaltplan hänge ich nochmal an) vergrößert und die Schwingkondensatoren auch nochmal etwas aufgestockt. Fazit: Regelbereich ist größer geworden (zwischen 1,2-4V) aber der IGBT ist dennoch mal wieder abgeraucht! :(

    Wenn ich das Bild mit dem "Topf" sehe, fällt mir auf, daß die Spule (im Durchmesser) grösser ist als der "Topf". M.E. geht dabei ein Teil des erzeugten Feldes "am Topf vorbei" (oder erwärmt ggf. den Rand davon). Einen geringeren Durchmesser (ggf. bei größerer "Dicke") halte ich für vorteilhafter. Vielleicht solltest du auch die Ferritstäbe am Rand (und ggf. in der Mitte) durch weitere Stäbe ergänzen, damit du so etwas wie einen Topfkern erhältst, bei dem sich das Magnetfeld hauptsächlich nach oben (zum erhitzenden Metall) ausprägt.

    also heißt das, dass die Spule immer den gleichen Durchmesser wie das Metallstück haben sollte? Weil auf dem Foto ist ja noch die original Spule angeschlossen, jedoch bekomme ich mit dem gekauften Kochfeld auch keine kleineren Metallstücke als mit der großen Spule erhitzt ... bzw. schlägt da dann die Topferkennung nicht an.
    Das mit dem Ferrit-Tuning macht Sinn...werde ich gleich nochmal in Angriff nehmen!

    Auf jeden Fall! Wie schon diskutiert, soll das Metall "das Magnetfeld einfangen" (daher ist Messing wohl eher weniger geeignet) und den induzierten Strom in Wärme wandeln. Vielleicht wäre es einen Versuch mit einem Stück Lochblech (dünnere "Leiterbahnen" -> höherer Widerstand?) wert?

    hmm, Lochblech wär natürlich nochmal eine Möglichkeit! Also das Messingblech (Stärke 0,1mm) hat allerdings trotzdem ganz gut funktioniert - aber ohne ummagnetisierungsverluste im material kann das natürlich dann nicht 100% der möglichen Power sein. Lochblech wird also auch ausprobiert, sobald der neue IGBT von dem gekauften Kochfeld da ist (der hat nämlich auch das Zeitliche gesegnet... :( )


    also, erstmal vielen Dank für die Tipps
    und falls noch andere hier im Forum die ein oder andere gute Idee haben:
    immer her damit! ;)


    grüße
    fede