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Circuito de calentamiento por inducción para laboratorios y tiendas

Definición de calentamiento por inducción: El calentamiento por inducción es un proceso que se utiliza para endurecer, unir o ablandar metales y todo material conductivo. En los procesos modernos de fabricación, el calentamiento por inducción ofrece una combinación de velocidad, consistencia, control y eficiencia energética.

En este artículo se explica cómo hacer un pequeño circuito de calentamiento por inducción casero para laboratorios y talleres para realizar trabajos de calefacción a pequeña escala, como adornos fundidos, o ebullición de pequeñas cantidades de líquidos usando electricidad o batería. La idea fue solicitada por el Sr. Suni y el Sr. Naeem.

Diseño del circuito

En una de las publicaciones anteriores aprendimos el método básico para diseñar un circuito de calentador de inducción personalizado optimizando la resonancia del circuito de tanque LC, aquí vamos a aplicar el mismo concepto y ver cómo se puede construir el propuesto calentador de inducción casero utilizando en laboratorios y joyerías.

La siguiente figura muestra el diseño del calentador de inducción estándar que se puede personalizar según lo requiera el usuario, según sus preferencias individuales.

Descripción del circuito

Todo el circuito está configurado alrededor del popular CI IRS2453 de puente completo, lo que hace que el diseño de inversores de puente completo sea extremadamente fácil e infalible. Aquí usamos este IC para hacer un circuito inversor de un calentador de inducción de CC a CC.

Como se puede ver en el diseño, el IC emplea nada más que 4 mosfets de canal N para implementar la topología de inversor de puente completo, adicionalmente el IC involucra un oscilador incorporado y una red de arranque que asegura un diseño extremadamente compacto para el circuito inversor.

La frecuencia del oscilador se puede ajustar alterando los componentes Ct y Rt.

El puente en H mosfet es cargado por el circuito del tanque LC usando una bobina bifilar que forma la bobina de trabajo de inducción junto con unos pocos condensadores paralelos.

El CI también incorpora un pinout de apagado que puede ser explotado para apagar el CI y todo el circuito en caso de circunstancias catastróficas.

Aquí hemos empleado una red de limitadores de corriente que utiliza el transistor BC547 y la hemos configurado con el pin SD del CI para garantizar una implementación segura controlada en la corriente del circuito. Con esta disposición en su lugar, el usuario puede experimentar libremente con el circuito sin el temor de quemar los dispositivos de potencia durante las diversas operaciones de optimización.

Como se discutió en uno de los artículos anteriores, optimizar la resonancia de la bobina de trabajo se convierte en el punto clave para cualquier circuito de calentamiento por inducción, y aquí también nos aseguramos de que la frecuencia se modifique con precisión para permitir la resonancia más favorable para nuestro calentador de inducción Circuito LC

No importa si la bobina de trabajo tiene la forma de una bobina espiral bifilar o un bobinado cilíndrico en espiral, siempre que la resonancia se corresponda correctamente, se puede esperar que el resultado sea óptimo a partir del diseño seleccionado.

Cómo calcular la frecuencia de resonancia

La frecuencia de resonancia para el circuito del tanque LC se puede calcular a través de la fórmula:

F = 1/2? x ?LC: Donde F es la frecuencia, L es la inductancia de la bobina (con la carga magnética insertada) y C es el condensador conectado en paralelo a la bobina. Asegúrate de poner el valor de L en Henry y C en Farad . Alternativamente, también puede utilizar este software de calculadora de resonancia para determinar los valores de los diversos parámetros en el diseño .

El valor de F se puede seleccionar arbitrariamente, digamos por ejemplo podemos suponer que es 50kHz, L puede identificarse midiendo la inductancia de la bobina de trabajo, y finalmente el valor de C se puede encontrar usando la fórmula anterior, o la software de calculadora referido.

Al medir la inductancia L, asegúrese de mantener la carga ferromagnética conectada con la bobina de trabajo, con los condensadores desconectados.

Seleccionar el capacitor

Dado que una cantidad significativa de corriente podría estar involucrada con el calentador de inducción propuesto para las labores de laboratorio o para fundir adornos, el capacitor debe ser calificado apropiadamente para la frecuencia de alta corriente.

Para hacer frente a esto, es posible que tengamos que emplear muchos números de condensadores en paralelo y asegurarnos de que el valor final de la combinación paralela sea igual al valor calculado. Por ejemplo, si el valor calculado es 0.1uF, y si ha decidido usar 10 condensadores en paralelo, entonces el valor de cada condensador necesitaría estar alrededor de 0.01uF, y así sucesivamente.

Selección de la resistencia del limitador de corriente Rx
Rx se puede calcular simplemente usando la fórmula:

Rx = 0.7/Máx. Actual

Aquí, la corriente máxima se refiere a la corriente máxima que puede permitirse para la bobina de trabajo o la carga sin dañar los mosfets y para calentar óptimamente la carga.

Por ejemplo, si se determina que la corriente de calentamiento de la carga óptima es de 10 amperios, entonces Rx podría calcularse y dimensionarse para restringir cualquier cosa por encima de esta corriente, y los mosfets deben seleccionarse para manejar más de 15 amperios.

Todo esto puede requerir algo de experimentación, y Rx puede mantenerse inicialmente más alto y luego reducirse gradualmente hasta que se logre la eficiencia correcta.

Enfriamiento de la bobina de trabajo.

La bobina de trabajo puede construirse utilizando un tubo de latón hueco o un tubo de cobre, y enfriarse bombeando agua del grifo a través de ella, o alternativamente se puede emplear un ventilador justo debajo de la bobina para succionar el calor de la bobina desde el reverso del recinto. El usuario también puede probar otros métodos adecuados.

Fuente de alimentación

La unidad de fuente de alimentación requerida para el calentador de inducción explicado anteriormente para laboratorios y talleres se puede construir usando un transformador de 12 V de 20 amperios y rectificando la salida usando un puente rectificador de 30 amperios y un capacitor de 10,000 uF/35V.

La fuente de alimentación sin transformador puede no ser adecuada para un calentador de inducción, ya que requeriría un circuito de 20 amperios, lo que podría ser extremadamente costoso.

Fuente del texto e imágen original (en inglés): Induction Heater Circuit for Labs and Shops

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3 Respuestas

  1. 24 abril 2018

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  2. 24 abril 2018

    […] Diagrama original Primero: intente averiguar por qué falló. Esto es para que pueda intentar eliminar cualquier falla futura por esa causa, por ejemplo, conectar en corto las bobinas de la bobina de trabajo. Eliminé… Leer artículo completo […]

  3. 24 abril 2018

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