Diseño de un horno de inducción magnética

Abstract

Hace algunos años atrás (1990) el calentamiento por inducción era una alternativa poco viable, ya que el horno de combustibles fósiles era más económico, sin embargo, con el transcurso del tiempo la electricidad ha mantenido su valor a diferencia del petróleo que ha presentado alzas significativas. Por otra parte, los elementos electrónicos cada vez son más sofisticados permitiendo así un mejor rendimiento de este tipo de equipos. En el siguiente trabajo se presenta toda la teoría necesaria para entender el funcionamiento de un horno de inducción. En el primer apartado, se muestran los distintos campos de aplicación horno, sus ventajas y los fenómenos físicos que rigen a este artefacto. El segundo apartado trata sobre la circuitería necesaria para un calentamiento por inducción, se incluye el análisis del circuito resonante, donde se analiza su respuesta en frecuencia, curvas de transferencia, ecuaciones y distintas variantes, con el fin de seleccionar el indicado para la aplicación que se desee, luego se analizan los posibles transformadores que se pueden agregar al circuito, en esta sección se destacan los trafos de aislación y adaptación. Se estudia el uncionamiento de un inversor tipo puente H controlado por IGBT, se explica en detalle la filosofía de control y formas de onda que este produce. También se analizan dos tipos de fuente de corriente continua controladas, un rectificador tipo chopper y otro semicontrolado por Tiristores, al igual que el inversor se explica en detalle el funcionamiento de la filosofía de control de estas fuentes. Finalmente se analiza el tipo de control que regirá a este sistema, a este se le denomina control de potencia, es el encargado de sintonizar la frecuencia de resonancia del circuito resonante con la frecuencia del convertidor DC/AC y se encarga de regular la corriente necesaria para llevar a cabo la tarea deseada. En el último apartado de este trabajo se da a conocer una serie de pasos a seguir para el correcto diseño de un caldero, se analiza el tipo de material, la cantidad de potencia eléctrica necesaria y la frecuencia de trabajo para el posterior diseño eléctrico. Con estos datos se procede a diseñar el circuito resonante, el conversor DC/AC y la fuente de corriente.