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Circuito de calentamiento por inducción para laboratorios y tiendas – Circuitos Impresos
Circuito de calentamiento por inducción
para laboratorios y tiendas
POR ADMIN · 23 ABRIL 2018
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
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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:
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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.
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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.
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