induccion

Introducción El calentamiento por inducción es un proceso de calentamiento sin contacto. Se utiliza la electricidad de alta frecuencia frecuencia para calentar materiales que son eléctricamente conductor. Puesto que es sin contacto, el proceso de calentamiento no contamina el material que está siendo calentado. También es muy eficiente ya que el calor se genera realmente dentro de la pieza de trabajo. Esto puede ser contrastado contrastado con otros métodos de calentamiento donde donde el calor se genera en un elemento de llama o calentamiento, que se aplica luego a la pieza de trabajo. Por estas razones calentamiento por por inducción se presta a algunas aplicaciones únicas en la industria. ¿Cómo funciona el calentamiento por inducción? Una fuente de energía eléctrica de alta frecuencia se utiliza para conducir una corriente alterna a través de una gran bobina. Esta bobina se conoce como la bobina de trabajo. Véase el contrario imagen. El paso de corriente a través través de esta bobina genera un campo campo magnético muy intenso y cambiando rápidamente en el espacio espacio dentro de la bobina de trabajo. La pieza de trabajo para ser calentado se coloca dentro de este campo magnético alterno intenso. Dependiendo de la naturaleza del material de la pie za, un número de cosas suceden ...

El campo magnético alterno induce un flujo de corriente en la pieza de trabajo conductora. La disposición de la bobina de trabajo y la pieza puede ser considerado como un transformador eléctrico. La bobina de trabajo es como el principal donde se alimenta de energía eléctrica en, y la pieza de trabajo es como una sola vuelta secundaria que se cortocircuita. Esto provoca que las corrientes tremendas fluya a través de la pieza de trabajo. Estas son conocidas como corrientes de Foucault. Además de esto, la alta frecuencia usado en aplicaciones de calentamiento por inducción da lugar a un fenómeno llamado efecto de la piel. Este efecto de piel obliga a la corriente alterna a fluir en una capa fina hacia la superficie de la pieza de trabajo. El efecto de la piel aumenta la resistencia efectiva del metal para el paso de la corriente grande. Por lo tanto, aumenta en gran medida el efecto de calentamiento causado por la corriente inducida en la pieza de trabajo.

(Aunque el calentamiento debido a las corrientes de Foucault es deseable en esta aplicación, es interesante observar que los fabricantes de transformadores hacen grandes esfuerzos para ev itar este fenómeno en sus transformadores. Laminadas núcleos de transformador, los núcleos de polvo de hierro y ferritas se usan para evitar que las corrientes de Foucault fluya dentro núcleos de transformador. Dentro de un transformador el paso de las cor rientes de Foucault es altamente indeseable porque causa el calentamiento del núcleo magnético y representa energía que se desperdicia.) Y para los metales ferrosos? Para los metales ferrosos como el hierro y algunos tipos de acero, hay un mecanismo de calentamiento adicional que tiene lugar al mismo tiempo como las co rrientes de Foucault ha mencionado anteriormente. El intenso campo magnético alterno dentro de la bobina de trabajo varias veces magnetiza y de-magnetiza los cristales de hierro. Este rápido volteo de los dominios magnéticos causa fricción considerable y calentamiento en el interior del material. Calefacción, debido a este mecanismo se conoce como pérdida de histéresis, y es mayor para los materiales que tienen una gran área dentro de su curva de BH. Esto puede ser un factor que contribuye a que el calor generado durante el calentamiento por inducción, pero sólo tiene lugar dentro de los materiales ferrosos. Por esta razón, los materiales ferrosos se prestan más fácilmente a un calentamiento por inducción de los materiales no ferrosos. Es interesante observar que el acero pierde sus propiedades magnéticas cuando se calienta por encima de aproximadamente 700 °C. Esta temperatura se conoce como la temperatura de Curie. Esto significa que por encima de 700 ° C, no puede haber calentamiento del material debido a las pérdidas de histéresis. Cualquier calentamiento adicional del material debe ser debido a las corrientes parásitas inducidas por sí sola. Esto hace que el acero de calentamiento por encima de 700 ° C más que un reto para los sistemas de calentamiento por inducción. El hecho de que el cobre y el aluminio son ambos no magnético y conductores eléctricos muy buenas, también puede hacer que estos materiales un reto para calentar eficientemente. (Vamos a ver que el mejor curso de acción para estos materiales es la frecuencia a exagerar las pérdidas debidas al efecto de la piel.) ¿Qué es el calentamiento por inducción se utiliza? El calentamiento por inducción se puede utilizar para cualquier aplicación donde se desea calentar un material eléctricamente conductor en una forma limpia, eficiente y controlada. Una de las aplicaciones más comunes es para el sellado de las juntas de sabotaje contra la que están pegados a la parte superior de la medicina y las botellas de bebidas. Un sello de aluminio recubierta con "cola de fusión en caliente" se inserta en la tapa de plástico y se enrosca en la parte superior de cada botella durante la fabricación. Estos sellos de aluminio luego se calienta rápidamente, como las botellas de pasar por debajo de un calentador de inducción en la línea de producción. El calor generado se derrite el pegamento y sella el papel de aluminio sobre la parte superior de la botella. Cuando se quita la tapa, la lámina se mantiene proporcionando un sello hermético y evitar cualquier alteración o la contaminación de los contenidos de la botella hasta que el cliente atraviesa la lámina. Otra aplicación común es el "despido getter" para eliminar la suciedad de los tubos de vacío, tales como los tubos de imagen de televisión, tubos de vacío, y varias lámparas de descarga de gas. Un anillo de material conductor llamado un "captador" se coloca dentro del recipiente de vidrio evacuado. Dado que el calentamiento por inducción es un proceso sin contacto que puede ser utilizado para calentar el captador que ya está sellado dentro de un vaso. Una bobina de trabajo de inducción está situado cerca de la captador en la parte exterior del tubo de vacío y la fuente de CA está encendido. En cuestión de segundos desde el inicio del calentador de inducción, el captador se calienta al rojo vivo, y los productos químicos en su recubrimiento reaccionan con cualquier gas en el vacío. El resultado es que el captador absorbe cualquier últimas trazas restantes de gas dentro del tubo de vacío y aumenta la pureza del vacío. Otra aplicación común para calentamiento por inducción es un proceso llamado purificación Zona utilizado en la industria de fabricación de semiconductores. Este es un proceso en el que el silicio se purifica por medio de una zona de movimiento de material fundido. Una búsqueda en Internet es seguro que suba más detalles sobre este proceso que sé muy poco. Otras aplicaciones incluyen la fundición, soldadura y soldadura fuerte o metales. Las placas de inducción de cocina y ollas arroceras. Metal endurecimiento de munición, dientes de los engranajes, las hojas de sierra y árboles de transmisión, etc son también las aplicaciones más comunes debido a que el proceso de inducción calienta la superficie del metal muy rápidamente. Por lo tanto, se puede utilizar para endurecer la superficie, y el endurecimiento de las zonas

localizadas de piezas metálicas por "dejando atrás" la conducción térmica de calor más profundo en la parte o las áreas circundantes. La naturaleza sin contacto de calentamiento por inducción también significa que puede ser utilizado para calentar los materiales en aplicaciones analíticas sin riesgo de contaminación de la muestra. Similiarly, instrumentos médicos de metal se pueden esterilizar por calentamiento a altas tem peraturas, mientras que todavía están sellados dentro de un ambiente estéril conocida, con el fin de matar los gérmenes. Lo que se requiere para el calentamiento por inducción? En teoría sólo tres cosas son esenciales para la aplicación de calentamiento por inducción: 1. 2. 3.

Una fuente de energía eléctrica de alta frecuencia, Una bobina de trabajo para generar el campo magnético alterno, Una pieza conductora de la electricidad a calentar,

Habiendo dicho esto, la práctica los sistemas de calentamiento por inducción son generalmente un poco más complejo. Por ejemplo, una red de adaptación de impedancia es a menudo necesaria entre la fuente de alta frecuencia y la bobina de trabajo para garantizar la transferencia de una buena potencia. Los sistemas de agua de refrigeración también son comunes en los calentadores de alta potencia de inducción para eliminar el calor residual de la bobina de trabajo, su red de adaptación y la electrónica de potencia. Finalmente algo de electrónica de control se emplea normalmente para controlar la intensidad de la acción de calentamiento, y el tiempo del ciclo de c alentamiento para asegurar resultados consistentes. La electrónica de control también protege el sistema de ser dañado por un número de condiciones de operación adversas. Sin embargo, el principio básico de funcionamiento de cualquier calentador por inducción sigue siendo el mismo que el descrito anteriormente. La puesta en práctica En la práctica de la bobina de trabajo se incorporan normalmente en un circuito tanque resonante. Esto tiene una serie de ventajas. En primer lugar, hace que sea la corriente o la forma de onda sinusoidal de voltaje convertido. Esto minimiza las pérdidas en el convertidor por lo que le permite beneficiarse de cero tensión de conmutación de corriente cero o conmutación en función de la disposición exacta elegida. La forma de onda sinusoidal a la bobina de trabajo también representa una señal más pura y causa menos interferencia de radiofrecuencia al equipo cercano. Este punto más adelante llegando a ser muy importante en los sistemas de alta potencia. Se verá que hay un número de esquemas de resonancia que el diseñador de un calentador de inducción puede elegir para la bobina de trabajo:

Serie circuito tanque resonante La bobina de trabajo se hace para resonar a la frecuencia de funcionamiento previsto por medio de un condensador en serie con ella. Esto hace que la corriente a través de la bobina de trabajo para ser sinusoidal. La resonancia en serie también aumenta el voltaje a través de la bobina de trabajo, mucho mayor que la tensión de salida del inversor solo. El inversor ve una carga de corriente sinusoidal, sino que debe llevar toda la corriente que fluye en la bobina de trabajo. Por esta razón, la bobina de trabajo a menudo consiste en muchas vueltas de alambre con sólo unos pocos amperios o decenas de amperios que fluyen. Potencia de calentamiento significativo se logra permitiendo aumento de tensión resonante a través de la bobina de trabajo en la disposición en serie-resonante, manteniendo la corriente a través de la bobina (y el inversor) a un nivel razonable. Este arreglo se utiliza comúnmente en cosas como ollas arroceras, donde el nivel de potencia es baja, y el inversor se encuentra al lado del objeto a calentar. Los principales inconvenientes de la disposición en serie de resonancia es que el inversor debe llevar la misma corriente que fluye en la bobina de trabajo. Además de este aumento de la tensión debido a la resonancia serie puede llegar a ser muy pronunciado si no hay una pieza de tamaño significativamente presente en la bobina de trabajo a la humedad del circuito. Esto no es un problema en aplicaciones tales como cocinas de arroz donde la pieza de trabajo es siempre el mism o recipiente de cocción, y sus propiedades son bien conocidas en el momento de diseñar el sistema. El condensador tanque se clasifican normalmente por una alta tensión debido a la subida de la tensión resonante experimentado en la serie de resonancia del circuito sintonizado. También debe llevar la corriente total transportada por la bobina de trabajo, aunque esto no suele ser un problema en aplicaciones de baja potencia.

Circuito tanque resonante paralelo La bobina de trabajo se hace para resonar a la frecuencia de operación deseada por medio de un condensador en paralelo con ella. Esto hace que la corriente a través de la bobina de trabajo para ser sinusoidal. La resonancia paralelo también aumenta la corriente a través de la bobina de trabajo, mucho mayor que la capacidad de corriente de salida del inversor solo. El inversor ve una corriente de carga senoidal. Sin embargo, en este caso sólo tiene que llevar la parte de la corriente de carga que realmente hace el trabajo real. El inversor no tiene que llevar la corriente total que circula en la bobina de trabajo. Esto es muy significativo ya que los factores de potencia en aplicaciones de calentamiento por inducción son típicamente bajas. Esta característica del circuito resonante paralelo puede hacer una reducción de diez veces en la corriente que debe ser soportado por el inversor y los cables que lo conectan a la bobina de trabajo. Las pérdidas de conducción son típicamente proporcional a cuadrado de corriente, por lo que una reducción de diez veces en la corriente de carga representa un ahorro significativo en las pérdidas de conducción en el inversor y el cableado asociado. Esto significa que la bobina de trabajo puede estar situado en un lugar remoto del inversor sin incurrir en

pérdidas masivas en los cables de alimentación. Bobinas de trabajo con esta técnica a menudo consisten en sólo unas cuantas vueltas de un conductor de cobre de espesor, pero con grandes corrientes de varios cientos o miles de amperios que fluyen. (Esto es necesario para obtener el necesario Ampere se vuelve a hacer el calentamiento por inducción.) De enfriamiento de agua es común para todos, pero el más pequeño de los sistemas. Esto es necesario para eliminar el exceso de calor generado por el paso de la frecuencia grande de alta corriente a través de la bobina de trabajo y su condensador tanque asociado.

En el circuito tanque resonante en paralelo la bobina de trabajo se puede considerar como una carga inductiva con un "factor de aumento de corrección de" condensador conectado a través de ella. El condensador PFC proporciona un flujo de corriente reactiva igual y opuesta a la gran corriente inductiva dibujado por la bobina de trabajo. La clave a recordar es que esta gran corriente se localiza en la bobina de trabajo y su condensador, y sólo representa la potencia reactiva chapoteo de ida y vuelta entre los dos. Por lo tanto el único flujo real actual del inversor es la cantidad relativamente pequeña requerida para superar las pérdidas en el "PFC" condensador y la bobina de trabajo. Siempre hay alguna pérdida en este circuito tanque debido a la pérdida dieléctrica en el condensador y el efecto piel causando pérdidas resistivas en el condensador y la bobina de trabajo. Por lo tanto una pequeña corriente se dibuje siempre desde el inversor incluso sin presencia de la pieza. Cuando una pieza de trabajo con pérdida se inserta en la bobina de trabajo, esto amortigua el circuito resonante paralelo mediante la introducción de una pérdida adicional en el sistema. Por tanto, la corriente consumida por el circuito tanque resonante en paralelo aumenta cuando una pieza de trabajo se introduce en la bobina. Adaptación de impedancia O, simplemente, "Coincidencia". Esto se refiere a la electrónica que se encuentra entre la fuente de energía de alta frecuencia y la bobina de trabajo que estamos utilizando para la calefacción. Con el fin de calentar una pieza sólida de metal a través de calentamiento por inducción es necesario para causar una corriente TREMENDA a fluir en la superficie del metal. Sin embargo esto puede ser contrastado con el inversor que genera la potencia de alta frecuencia. El inversor generalmente funciona mejor (y el diseño es algo más fácil) si se opera a un voltaje bastante elevado pero una baja corriente. (Normalmente se encuentran problemas en la electrónica de potencia, cuando tratamos de pasar grandes corrientes dentro y fuera en tiempos muy cortos.) El aumento de la tensión y la disminución de la corriente lo permite comunes MOSFETs de modo de interruptor (o IGBT de alta velocidad) para ser utilizado. Las corrientes relativamente bajas que el inversor menos sensible a los problemas de diseño e inductancia parásita. Es el trabajo de la red de adaptación y la bobina de trabajo en sí para transformar la high-voltage/lowcurrent desde el inversor a la low-voltage/high-current necesaria para calentar la pieza de trabajo de manera eficiente. Podemos pensar en el circuito tanque de la incorporación de la bobina de trabajo (PV) y su condensador (PCF), como un circuito resonante paralelo. Esto tiene una resistencia (R) debido a la pieza de trabajo con pérdida acoplado en la bobina de trabajo debido al acoplamiento magnético entre los dos conductores. Véase el contrario esquemática. En la práctica la resistencia de la bobina de trabajo, la resistencia del condensador del tanque, y la resistencia de la pieza refleja todos introducen una pérdida en el circuito tanque y la humedad de la resonancia. Por lo tanto es útil para combinar todas estas pérdidas en una única "resistencia de pérdidas." En el caso de un circuito resonante paralelo esta resistencia pérdida aparece directamente a través del circuito tanque en nuestro modelo. Esta resistencia representa el único componente que puede consumir el poder real, y por lo tanto podemos pensar en la pérdida de la resistencia como la carga que estamos tratando de manejar el poder en forma eficiente.

Cuando conducido a la resonancia de la corriente consumida por el condensador del tanque y la bobina de trabajo son iguales en magnitud y opuestas en fase y por lo tanto se anulan entre sí en cuanto a la fuente de alimentación se refiere. Esto significa que la carga sólo se ve por la fuente de alimentación en la frecuencia de resonancia es la resistencia de pérdidas a través del circuito tanque. (Nótese que, cuando se acciona  cualquiera de los lados de la frecuencia de resonancia, hay una adicional "fuera  de fase" componente de la corriente causada por la cancelación incompleta de  la bobina de trabajo actual y el condensador del tanque actual. Esta corriente  reactiva aumenta la magnitud total de la corriente cuando se extrae de la  fuente, pero no contribuye a un calentamiento útil en la pieza de trabajo.) El trabajo de la red de adaptación es simplemente transformar esa resistencia la pérdida relativamente grande en el circuito del tanque hasta un valor inferior al que mejor se adapte al inversor intentando hacerlo funcionar. Hay muchas maneras diferentes para lograr esta transformación de impedancia inclu yendo tocando la bobina de trabajo, utilizando un transformador de ferrita, un divisor capacitivo en lugar del condensador del tanque, o un circuito de adaptación, tales como una red L-partido. En el caso de una red L-partido se puede transformar la resistencia de carga relativamente alta del circuito tanque a algo alrededor de 10 ohmios que mejor se adapte al inversor. Esta cifra es típico para permitir que el inversor para funcionar a partir de varios cientos de voltios, mientras mantiene las corrientes a un nivel medio para que los estándar conmutadas MOSFET se puede utilizar para realizar la operación de conmutación. La red L-partido formado por componentes Lm y frente Cm se muestra. La red L-partido tiene varias propiedades muy deseables para esta aplicación. El inductor en la entrada a la red Lpartido presenta una reactancia inductiva progresivamente creciente para todas las frecuencias superiores a la frecuencia de resonancia del circuito tanque. Esto es muy importante cuando la bobina de trabajo ha de ser alimentada desde un inversor de tensión de fuente que genera una salida de voltaje de onda cuadrada. Aquí está una explicación de por qué esto es así ... La tensión de onda cuadrada generada por la mayoría de los circuitos de medio puente y puente completo es rica en armónicos de alta frecuencia así como la frecuencia fundamental deseada. Conexión directa de tales una fuente de voltaje a un circuito resonante paralelo causaría corrientes excesivas a fluir en todos los armónicos de la frecuencia de accionamiento! Esto es debido a que el condensador del tanque en el circuito resonante paralelo presentaría una reactancia capacitiva progresivamente menor a frecuencias crecientes. Esto es potencialmente muy perjudicial para un inversor fuente de tensión. Esto resulta en grandes picos de corriente en las transiciones de conmutación como el inversor intenta cargar rápidamente y descargar el condensador tanque en ascenso y descenso bordes de la onda cuadrada. La inclusión de la red L-partido entre el inversor y el circuito tanque de la negación de ese problema. Ahora, la salida del inversor ve la reactancia inductiva de Lm en la primera red de adaptación, y todos los armónicos de l a unidad de forma de onda de ver una impedancia inductiva aumentando gradualmente. Esto significa que la corriente fluye máximos en la frecuencia destinada sólo pequeños y los flujos de corriente armónica, haciendo que la carga del inversor de corriente en una forma de onda suave. Por último, con la sintonización correcta de la red L-partido es capaz de proporcionar una carga inductiva leve al inversor. Esta carga del inversor poco rezagado actual puede facilitar el cero de voltaje de conmutación (ZVS) de los MOSFETs del puente inversor. Esto reduce de forma significativa a su vez-sobre el cambio de las pérdidas debido a la capacidad del dispositivo de salida en los MOSFETs trabajan con tensiones elevadas. El resultado global es un menor calentamiento de los semiconductores y mayor vida útil. En resumen, la inclusión de una red L-partido entre el inversor y el circuito tanque resonante paralelo se consiguen dos cosas.

1. 2.

Adaptación de impedancia de forma que la cantidad necesaria de energía puede ser suministrada por el inversor a la pieza de trabajo, Presentación de una reactancia inductiva aumento de los armónicos de alta frecuencia para mantener el inversor seguro y feliz.

Mirando en el esquemático anterior anterior podemos ver que el condensador en la red de adaptación (Cm) y el condensador del tanque (Cw) están ambos en paralelo. En la práctica estas dos funciones se realiza normalmente por un condensador de potencia incorporada propósito clave. La mayor parte de su capacitancia se puede considerar que está en resonancia en paralelo con la bobina de trabajo, con una pequeña cantidad proporcionar la acción de adaptación de impedancia con el inductor coincidente (Lm.) Peinar estos dos capacitancias en una nos lleva a llegar al modelo LCLR para la disposición de bobina de trabajo, que se utiliza comúnmente en la industria para calentamiento por inducción. La bobina de trabajo LCLR Esta disposición incorpora la bobina de trabajo en un circuito resonante paralelo y utiliza la red L-partido entre el circuito tanque y el inversor. La red de adaptación se utiliza para hacer que el circuito tanque aparecen como una carga más adecuada para el inversor, y su derivación se discute en la sección anterior. La bobina de trabajo LCLR tiene un número de propiedades deseables: 1.

2. 3. 4. 5. 6.

Un enorme flujo de corriente en la bobina de trabajo, pero el inversor sólo tiene que suministrar una corriente de baja. La corriente circulante grande se limita a la bobina de trabajo y su condensador en paralelo, que normalmente se encuentra muy cerca unos de otros. Sólo los flujos actuales relativamente bajos a lo largo de la línea de transmisión desde el inversor al circuito tanque, por lo que este puede utilizar cable de encendedor de servicio. Cualquier inductancia parásita de la línea de transmisión se convierte simplemente en parte de la inductancia de la red de adaptación (Lm.) Por lo tanto la estación de calor puede ser situado lejos del inversor. El inversor ve una carga de corriente sinusoidal para que pueda beneficiarse de ZCS ZVS o para reducir sus pérdidas de conmutación y por lo tanto se calientan. El inductor coincidencia serie puede ser alterada para hacer frente a diferentes cargas colocadas dentro de la bobina de trabajo. El circuito tanque puede ser alimentado a través de varios inductores coincidentes de muchos inversores para alcanzar los niveles de potencia superiores a las alcanzables con un solo inversor. Los inductores coincidentes proporcionar intercambio inherente de la corriente de carga entre los inversores y también hacer que el sistema tolerante a algún desajuste en los instantes de conmutación de los inversores en paralelo.

Para obtener más información sobre el comportamiento de la red resonante LCLR ver la nueva sección debajo con el nombre "de la red LCLR respuesta de frecuencia." Otra ventaja de la disposición de bobina LCLR trabajo es que no requiere un transformador de alta frecuencia para proporcionar la función de adaptación de impedancia. Transformadores de ferrita capaz de manejar varios kilovatios son grandes, pesados y bastante caro. Además de esto, el transformador debe ser enfriado para eliminar el exceso de calor generado por las altas corrientes que fluyen en sus conductores. La incorporación de la red L-partido en la disposición LCLR bobina de trabajo elimina la necesidad de un transformador para que coincida con el inversor a la bobina de trabajo, el ahorro de coste y simplificar el diseño. Sin embargo, el diseñador debe comprender que un transformador de aislamiento de 1:01 puede ser necesaria entre el inversor y la entrada a la disposición LCLR bobina de trabajo, si es necesario el aislamiento eléctrico de la red eléctrica. Esto depende de si el aislamiento es importante, y si la fuente de alimentación principal en el calentador de inducción ya proporciona aislamiento eléctrico suficiente para cumplir con estos requisitos de seguridad. Esquema conceptual Los belows esquema del sistema muestra el simple inversor de conducir su trabajo LCLR disposición de bobina.

Tenga en cuenta que este esquema no muestra el MOSFET de la puerta de la unidad de disco y el circuito electrónico  de control!  El inversor en este prototipo de demostración era un simple medio-puente que consta de dos MTW14N50 MOSFETs hizo que mi En-semiconductor (antes Motorola). Se alimenta de una fuente de CC filtrado con condensador de desacoplamiento a través de los carriles para apoyar las demandas de corriente alterna del inversor . Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la calidad y la regulación de la fuente de alimentación para aplicaciones de calentamiento por inducción no es crítico. Rectificada de onda completa (pero sin suavizado) la red puede funcionar tan bien como alisa y regulada de CC cuando se trata de metal de calefacción, pero los picos de corriente son más altos para el poder calórico medio mismo. Hay muchos argumentos para mantener el tamaño del condensador del bus de CC a un mínimo. En particular, se mejora el factor de potencia de corriente absorbida de la red eléctrica a través de un rectificador, y que también minimiza la energía almacenada en caso de condiciones de fallo en el inversor. El condensador DC de bloqueo se utiliza simplemente para detener la salida de CC del inversor de medio puente de causar el flujo de corriente a través de la bobina de trabajo. Es de tamaño suficientemente grande que no toma parte en la adaptación de impedancia, y no afectar negativamente el funcionamiento de la disposición bobina LCLR trabajo. En los diseños de alta potencia es común usar un puente completo (puente H) de 4 o más dispositivos de conmutación. En estos diseños la inductancia coincidente generalmente se divide por igual entre las dos patas del puente de manera que las formas de onda de tensión de accionamiento están equilibradas con respecto a tierra. El condensador DC de bloqueo también puede ser eliminado si el control de modo de corriente se utiliza para asegurar que no fluye corriente continua neta entre las patas del puente. (Si las dos patas del puente H se puede controlar de forma independiente a continuación, existe la posibilidad de controlar el rendimiento de alimentación mediante cambio de fase de control. Véase el punto 6 en la siguiente sección sobre "métodos de control de potencia" para más detalles.)

A los poderes aún mayores, es posible utilizar varios inversores separadas efectivamente conectados en paralelo para satisfacer las demandas de alta carga de corriente. Sin embargo, los inversores no están separados directamente ligada en paralelo a los terminales de salida de su H-puentes. Cada uno de los inversores distribuidos está conectada a la bobina de trabajo remoto a través de su propio par de hacer coincidir los inductores que aseguran que la carga total se distribuye uniformemente entre todos los inversores.

Estos inductores coincidentes también proporcionan una serie de ventajas adicionales cuando se convertidores paralelo de esta manera. En primer lugar, la impedancia entre las dos salidas del inversor es igual al doble del valor de la inductancia coincidente. Esto limita la impedancia inductiva "disparar entre" corriente que fluye entre los inversores en paralelo si sus instantes de conmutación no están perfectamente sincronizados. En segundo lugar, esta reactancia inductiva mismo entre inversores limita la velocidad a la que la corriente aumenta si falla uno de los inversores exhibe un fallo del dispositivo, eliminando potencialmente fracaso de dispositivos adicionales. Finalmente, puesto que todos los inversores distribuidos ya están conectados a través de in ductores, cualquier inductancia adicional entre los inversores simplemente se añade a esta impedancia y sólo tiene el efecto de distribución de corriente ligeramente degradante. Por tanto, los inversores distribuidos para calentamiento por inducción no necesitan necesariamente estar situado físicamente cerca uno del otro. Si los transformadores de aislamiento se incluyen en los diseños de entonces ni siquiera necesita ejecutar desde la misma fuente! Tolerancia a fallos El trabajo LCLR disposición de bobina se comportó muy bien bajo una variedad de condiciones de fallo posibles. 1. 2. 3. 4.

Circuito abierto bobina de trabajo. (Condensador o tanque.) Bobina de trabajo de corto circuito, A su vez en corto en la bobina de trabajo. Abra el condensador del circuito tanque.

Todos estos fallos como resultado un aumento en la impedancia que se presenta al inversor y por lo tanto una disminución correspondiente en la corriente absorbida desde el inversor. El autor ha utilizado personalmente con un destornillador corto circuito entre espiras de una bobina de trabajo que llevaba a varios cientos de amperios. A pesar de chispas en la ubicación de la aplicada a corto-circuito, la carga en el convertidor se reduce y el sistema sobrevive este tratamiento con facilidad. Lo peor que puede pasar es que el circuito tanque se convierte en desafinadas de tal manera que su frecuencia de resonancia natural es justo por encima de la frecuencia de funcionamiento del inversor. Dado que la frecuencia de la unidad sigue siendo cerca de la resonancia todavía hay flujo de corriente significativa del inversor. Sin embargo, el factor de potencia se reduce debido a la desintonización, y el inversor de corriente de carga comienza a conducir el voltaje. Esta situación es indeseable porque la corriente de carga vista por el inversor cambia de dirección antes de que los cambios de voltaje aplicado. El resultado de esto es que la actual fuerza de conmutación entre los diodos de rueda libre y el MOSFET oposición cada vez que se enciende el MOSFET de. Esto provoca una recuperación inversa forzada de los diodos de rueda libre, mientras que ya están llevando adelante significativo en curso. Esto da como resultado un gran aumento de corriente a través tanto del diodo y el MOSFET opuestas que se enciende. Aunque no es un problema para los especiales de los rectificadores de recuperación rápida, esta recuperación forzada puede causar problemas si los diodos MOSFETs intrínsecos del cuerpo se utilizan para proporcionar la función de diodo de rueda libre. Estos grandes picos de corriente siguen representando una pérdida de potencia significativa y una amenaza

para la fiabilidad. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que un control adecuado de la frecuencia de funcionamiento del inversor debe asegurarse de que rastrea la frecuencia de resonancia del circuito tanque. Por tanto, la condición del factor de potencia superior no debe idealmente surgir, y ciertamente no debería persistir durante cualquier periodo de tiempo. La frecuencia de resonancia deben ser rastreados hasta su límite, entonces el sistema se apagara si ha viajado fuera de un rango de frecuencia aceptable. Métodos de control de potencia A menudo es deseable controlar la cantidad de energía procesada por un calentador de inducción. Esto determina la velocidad a la que se transfiere la energía térmica a la pieza de trabajo. El ajuste de potencia de este tipo de calentador de inducción puede ser controlado en un número de maneras diferentes:

1. La variación de la tensión del circuito intermedio. El poder procesada por el convertidor puede ser disminuido por la reducción de la tensión de alimentación al inversor. Esto puede hacerse mediante la ejecución del inversor de una tensión continua de alimentación variable como un rectificador controlado mediante tiristores para variar la tensión de alimentación de CC derivada de la red eléctrica. La impedancia presentada al inversor es en gran parte constante con diferentes nivel de potencia, por lo que el rendim iento de potencia del inversor es aproximadamente proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación. Variando la tensión del circuito intermedio permite un control total de la potencia de 0% a 100%. Cabe señalar, sin embargo, que el rendimiento de potencia en kilovatios exacta depende no sólo de la tensión de alimentación de CC al inversor, sino también de la impedancia de carga que la bobina de trabajo se presenta al inversor a través de la red de adaptación. Por lo tanto si el control de potencia se requiere precisión en la potencia de calentamiento por inducción real debe ser medida, en comparación con el "ajuste de potencia" solicitada por el operador y una señal de error realimentada para ajustar continuamente la tensión del circuito intermedio de un modo de bucle cerrado para minimizar el error . Esto es necesario para mantener una potencia constante, porque la resistencia de la pieza de trabajo cambia considerablemente cuando se calienta. (Este argumento para el control de potencia en bucle cerrado también se aplica a todos los métodos que siguen a continuación.)

2. Variando la relación de trabajo de los dispositivos en el inversor. El poder procesada por el convertidor puede ser disminuido por la reducción de la sobre-tiempo de los in terruptores en el inversor. Poder sólo se transmite a la bobina de trabajo en el momento en que los dispositivos están encendidos. La corriente de carga se deja la rueda libre a través de los diodos del cuerpo dispositivos durante el tiempo muerto cuando ambos dispositivos estén apagados. Variando la relación de trabajo de los interruptores permite un control total de la potencia de 0% a 100%. Sin embargo, un inconveniente importante de este método es la conmutación de corrientes pesadas entre los dispositivos activos y sus diodos de rueda libre. La recuperación forzada inversa de los diodos de rueda libre que pueden ocurrir cuando la relación de trabajo se reduce considerablemente. Por esta razón no relación de control de trabajo se utiliza generalmente en convertidores de alta potencia de calentamiento por inducción.

3. Variando la frecuencia de funcionamiento del inversor. La potencia suministrada por el inversor a la bobina de trabajo se puede reducir por desintonización el inversor de la frecuencia natural de resonancia del circuito tanque que incorpora la bobina de trabajo. Como la frecuencia de funcionamiento del inversor se mueve lejos de la frquency de resonancia del circuito tanque, hay aumento menos resonante en el circuito tanque, y disminuye la corriente en la bobina de trabajo. Por lo tanto menos corriente circulante es inducida en la pieza de trabajo y el efecto de calentamiento se reduce. Con el fin de reducir el rendimiento de potencia del inversor está normalmente desafinadas en la parte alta de los circuitos tanque resonante frecuencia natural. Esto hace que la reactancia inductiva a la entrada del circuito de adaptación a ser cada vez más dominante como la frecuencia aumenta. Por lo tanto la corriente consumida por el inversor de la red de adaptación comienza a quedarse en la fase y disminuir en amplitud. Ambos de estos factores contribuyen a una reducción en el rendimiento de potencia real. Además de este factor de potencia el revestimiento asegura que los dispositivos en el inversor todavía enciende con cero voltaje a través de ellos, y no hay rueda libre de problemas de recuperación de diodo. (Esto se puede contrastar con la situación que se produciría si el inversor se desafinadas en la parte baja de la frecuencia de resonancia de la bobina de trabajo. ZVS se pierde, y los diodos de rueda libre ven obligados inversa de recuperación, mientras que llevar a la corriente de carga significativa.) Este método de control de nivel de potencia por la desafinación es muy simple ya que la mayoría de los calentadores de inducción ya tiene el control sobre la frecuencia de funcionamiento del inversor con el fin de atender a diferentes piezas y bobinas de trabajo. La desventaja es que sólo proporciona una gama limitada de control, ya que hay un límite a lo rápido que los semiconductores de potencia se puede hacer para cambiar. Esto es

particularmente cierto en aplicaciones de alta potencia, donde los dispositivos pueden estar ya ejecutan cerca de las velocidades máximas de conmutación. Los sistemas de alta potencia que utilizan este método de control de potencia requieren un análisis detallado térmica de los resultados de las pérdidas de conmutación a ni veles de potencia diferentes para asegurar temperaturas de dispositivo siempre se m antienen dentro de límites tolerables.

Para obtener información más detallada acerca del control de poder por desafinación ver la nueva sección debajo con el nombre "de la red LCLR respuesta de frecuencia." 4. Variando el valor del inductor en la red de adaptación. La potencia suministrada por el inversor a la bobina de trabajo se puede variar modificando el v alor de los componentes de la red coincidentes. La red L-partido entre el inversor y el circuito tanque consiste en una técnica inductiva y una parte capacitiva. Pero la parte capacitiva en paralelo con el condensador la bobina de trabajo del propio tanque, y en la práctica por lo general son una y la misma parte. Por lo tanto la única parte de la red de adaptación que está disponible para ajustar es el inductor. La red de adaptación es responsable de transformar la impedancia de carga de la workcoil a una impedancia de carga adecuado para ser utilizado por el inversor. La alteración de la inductancia de la bobina coincidente ajusta el valor al que se traduce la impedancia de carga. En general, la disminución de la inductancia de la bobina coincidente provoca que la impedancia de la bobina de trabajo para ser transformada hacia abajo para una impedancia baja. Esta impedancia de carga menor que se presenta al inversor hace más poder para ser de origen del inversor. A la inversa, el aumento de la inductancia de la bobina coincidente provoca una impedancia de carga superior que se presentará al inversor. Este encendedor resultados de la carga en un flujo de energía más baja desde el inversor a la bobina de trabajo. El grado de control de potencia achieveable alterando el inductor coincidencia es moderada. Hay un también un cambio en la frecuencia de resonancia del sistema global - Este es el precio a pagar por la com binación de la capacitancia de L-partido capacitancia y el depósito en una unidad. La red L-partido esencialmente toma parte de la capacitancia del condensador tanque para realizar la operación de coincidencia, dejando así el circuito tanque para resonar a una frecuencia más alta. Por esta razón el inductor coincidente está generalmente fijada o ajustarse en pasos secundarios para adaptarse a la pieza de trabajo destinado a ser calentado, en lugar de proporcionar al usuario un ajuste de potencia totalmente ajustable.

5. Ajuste de la impedancia del transformador. La potencia suministrada por el inversor a la bobina de trabajo se puede variar en los pasos secundarios mediante el uso de un transformador de potencia de RF roscado para realizar la conversión de impedancia. Aunque la mayor parte del beneficio de la disposición LCLR está en la eliminación de un transformador de potencia voluminosos y caros de ferrita, se puede atender a grandes cambios en los parámetros del sistema en una forma que no es dependiente de la frecuencia. El transformador de potencia de ferrita también puede proporcionar un aislamiento eléctrico, así como la realización de deber de transformación de impedancia para ajustar el rendimiento de energía. Además, si el transformador de potencia de ferrita se coloca entre la salida del inversor y la entrada al circuito L-partido sus limitaciones de diseño se relajan de muchas maneras. En primer lugar, localizar el transformador en esta posición significa que las impedancias en ambos devanados son relativamente altos. es decir, tensiones son altas y las corrientes son comparativamente pequeño. Es más fácil diseñar un transformador convencional de ferrita de alimentación para estas condiciones. La corriente circulante masiva en la bobina de trabajo se mantiene fuera del transformador de ferrita reduciendo en gran medida los problemas de refrigeración. En segundo lugar, aunque el transformador ve la tensión de salida de onda cuadrada del inversor, que es bobinados transportar corrientes que son sinusoidal. La falta de armónicos de alta frecuencia reduce el calentamiento en el transformador debido al efecto de la piel y el efecto de proximidad dentro de los conductores. Finalmente, el diseño del transformador debe ser optimizado para mínimo interprofesional devanado capacitancia y un buen aislamiento a expensas de la inductancia de fuga mayor. La razón de esto es que cualquier inductancia de fuga exhibida por un transformador situado en esta posición simplemente añade a la inductancia coincidente en la entrada al circuito de la L-partido. Por lo tanto la inductancia de fuga en el transformador no es tan perjudicial para el rendimiento como de cuerda entre la capacitancia. 6. De cambio de fase de control de H-puente. Cuando la bobina de trabajo es impulsado por un voltaje alimentado de puente completo (puente H) inversor existe todavía otro método para lograr el control de potencia. Si los instantes de conmutación de ambas patas del puente puede ser controlado de manera independiente a continuación se abre la posibilidad de rendimiento de potencia de control mediante el ajuste del desplazamiento de fase entre las dos patas del puente. Cuando ambas piernas puente cambiar exactamente en fase, que tanto la salida del mismo voltaje. Esto significa que no hay voltaje a través de la disposición bobina de trabajo y no fluye corriente por la bobina de trabajo. A la inversa, cuando ambos interruptor puente piernas en oposición de fase caudales máximos corriente a través de la bobina de trabajo y la calefacción se consigue la máxima. Los niveles de potencia entre 0% y 100% se puede lograr variando el desplazamiento de fase de la unidad a un

medio del puente entre 0 grados y 180 grados cuando se compara con la unidad de la pierna otro puente. Esta técnica es muy eficaz como control de potencia se puede conseguir en el lado de control de potencia inferior. El factor de potencia visto por el inversor siempre sigue siendo buena debido a que el convertidor no está desintonizada de la frecuencia resonante de la bobina de trabajo, por lo tanto el flujo de corriente reactiva a través de diodos de marcha libre se minimiza. Condensadores de calentamiento por inducción Los requisitos para los condensadores utilizados en la calefacción de inducción de alta energía son quizás los más exigentes de cualquier tipo de condensador. El banco de condensadores en el circuito tanque de un calentador de inducción debe transportar la corriente total que fluye en la bobina de trabajo durante períodos prolongados de tiempo. Esta corriente es típicamente varios cientos de amperios a muchas decenas o cientos de kilohertz. También están expuestos a repetidos inversión de 100% de tensión en esta misma frecuencia y ver la tensión máxima desarrollada a través de la bobina de trabajo. La alta frecuencia de trabajo provoca pérdidas significativas debido a calentamiento dieléctrico y debido al efecto de piel en los conductores. Finalmente inductancia parásita debe mantenerse a un mínimo absoluto de manera que el condensador aparece como un elemento de circuito agrupados en comparación con la inductancia razonablemente baja de la bobina de trabajo que está conectado. La elección correcta de los dieléctricos y extendidas técnicas de construcción de aluminio se utiliza para minimizar la cantidad de calor generado y mantener efectiva-serie-inductancia a un mínimo. Sin embargo, incluso con estos condensadores de inducción de calefacción técnicas sig uen mostrando la disipación de potencia significativa, debido a las enormes corrientes de RF que deben llevar. Por lo tanto un factor importante en su diseño está permitiendo la eliminación efectiva de calor desde el interior del condensador para extender la vida del diel éctrico. Los siguientes fabricantes producen componentes de propósito construido: High Energy Corp. (distribuidor del Reino Unido es Tecnologías de la AMS.) Un Panasonic. Çelem condensadores de potencia. con sede en Israel.

Rango de los condensadores de alta potencia de calentamiento por inducción a partir de alta Energy Corp.

La conducción de alta potencia enfría el condensador de mica de condensadores de potencia Çelem. Çelem (Fotos cortesía de Steve Conner ) Tenga en cuenta la gran superficie de las placas de conexión en los Çelem refrigerados por la conducción de componentes y la potencia reactiva (KVAR) impreso en la etiqueta de clasificación. Unidades de mayor potencia en los

casos ilustrados por encima de aluminio tienen conexiones para las mangueras de agua de refrigeración para elimin ar el calor generado internamente. LCLR red de respuesta de frecuencia La red LCLR es un sistema de orden tercera resonante que consta de dos inductores, condensadores una resistencia y una. El diagrama de Bode a continuación muestra la forma en que algunas de las tensiones y corrientes en el cambio de red como la frecuencia de la unidad se altera. Las huellas verdes representan la corriente que pasa a través del inductor coincidente, y por lo tanto la corriente de carga vista por el inversor. Las trazas rojas representan la tensión en el condensador depósito, que es el mismo que el voltaje a través de la bobina de inducción de trabajo de calentamiento. El gráfico superior muestra las magnitudes de corriente alterna d e estas dos cantidades, mientras que el gráfico inferior muestra la fase relativa de las señales relativas a la tensión de salida de CA del inversor.

Desde la parte amplitud del diagrama de Bode se puede observar que la tensión máxima se desarrolla a través de la bobina de trabajo (parte superior trazo rojo) a una frecuencia única. A esta frecuencia corriente a través de la bobina de trabajo es también máximo y el mayor efecto de calentamiento se desarrolló a esta frecuencia. Se puede observar que esta frecuencia corresponde a la corriente de carga máxima extraída del inversor (trazo verde superior.) Cabe señalar que la magnitud de la carga del inversor de corriente tiene un valor nulo a una frecuencia ligeramente inferior a la que da máxima de calentamiento . Este gráfico muestra la importancia de sintonización precisa en una aplicación de calentamiento por inducción. Para un sistema de alta Q estas dos frecuencias están muy próximos entre sí. La diferencia entre la máxima potencia y mínimo de potencia puede ser sólo unos pocos kilohercios. De la gráfica inferior, podemos ver que para frecuencias por debajo del punto de máxima potencia, el voltaje de la bobin a de trabajo (verde) está en fase con la tensión de salida del inversor. Como la frecuencia de operación aumenta el ángulo de fase de los cambios de voltaje de trabajo de la bobina abruptamente a través de 180 grados (inversión de fase) a la derecha en el punto donde está siendo procesada potencia máxima. El ángulo de fase de la tensión de la bobina de trabajo permanece entonces desplazado por 180 grados de la tensión de salida del inversor para todas las frecuencias por encima del punto de máxima potencia. En el gráfico inferior podemos ver que la corriente de carga desde el inversor muestra no uno sino dos los cambios bruscos de fase como la frecuencia de operación se incrementa progresivamente. Inversor de corriente de carga inicial está por el inversor de voltaje de salida de 90 grados en las frecuencias bajas. Cargar actuales abruptamente slews a través de 180 grados para un avance de fase de 90 grados como la frecuencia de operación pasa a través de la "frecuencia nula" de la red. Inversor de corriente sigue siendo líder en 90 grados hasta el punto de máxima potencia se alcanza, donde de nuevo abruptamente slews a través de 180 grados y vuelve a la fase de 90 grados quedando una vez más. Cuando consideramos que la única corriente del inversor que está en fase con la tensión de salida contribuye a la transferencia de poder real, podemos ver que estas transiciones bruscas de -90 grados y +90 grados claramente necesitan un examen más detallado ...

El diagrama de Bode anterior muestra el área de interés alrededor de la frecuencia nula y el punto de máxima potencia con más detalle. También se muestra una familia de curvas que representan el comportamiento del circuito tanque de calentamiento por inducción con una variedad de piezas de trabajo presentes diferentes. Esto nos permite tener una idea de cómo la red se comporta con una pieza de trabajo grande con pérdida de la pieza de trabajo al no tener presente en todo, y todas las cargas en el medio. Sin la pieza instalada, las pérdidas son bajas y el factor Q es alta. Esto da lugar a las corrientes y voltajes bruscamente pico en el gráfico superior, y la fase abruptamente cambiando desplaza en el gráfico inferior. Como una pieza de trabajo con pérdida se introduce el conjunto factor Q de la red LCLR cae. Esto provoca aumento menos resonante en la corriente de carga del inversor y el voltaje a través de la bobina de trabajo. Los picos de resonancia se hacen menos alto y más amplio, como el factor Q baja. Asimismo, la fase de la onda de corriente del inversor y la bobina de trabajo mató voltaje menor rapidez para bajos factores Q. A partir de estos gráficos se puede deducir algunas implicaciones para cualquier sistema de control que debe seguir la frecuencia resonante de la disposición LCLR y el rendimiento de control de potencia. En primer lugar hay más lugar en la red resonante LCLR cuando no hay presente la pieza de trabajo. Por tanto, la corriente suministrada desde el inversor debe reducirse para evitar que la bobina de trabajo y el tanque de corrientes de condensadores cielo-disparado en ausencia de cualquier pérdida significativa en el sistema. En segundo lugar, la carga del inversor de corriente sin carga debe realizar un seguimiento de manera muy precisa si el inversor no es para ver bien una carga o inductiva actual, ya que slews tan rápidamente a través de cero grados. A la inversa, podemos decir que, con una pérdida presente la pieza de trabajo grande, habrá menos aumento resonante inherente en la disposición LCLR y el inversor se tiene que suministrar más corriente de carga para alcanzar el nivel requerido de corriente en la bobina de trabajo. Sin embargo, el electrónica de control ahora no es necesario realizar un seguimiento de la frecuencia de resonancia tan estrechamente desde la disminución de Q da una corriente de carga que se desplaza la fase de una manera más lento. Por último, un número de puntos son dignos de consideración por parte de la trama por encima de la hora de considerar un stratergy control automático para realizar un seguimiento de la frecuencia resonante de un calentador de inducción LCLR. Para los materiales de la pieza de trabajo con pérdida muy, (o grandes volúmenes de metal que introducen una pérdida global significativo) podemos ver que la fase de carga del convertidor (parcela verde abajo) a veces no cruzar nunca a través de cero grados a la fase principal. Esto significa que la carga del inversor de corriente con pesadas cargas de trabajo no puede estar en fase y siem pre está en retraso por una cierta cantidad. Además, la corriente de carga del convertidor no es monótona como la frecuencia se barre. Por lo tanto retroalimentación directa de un transformador de corriente (TC) en la salida del inversor no es una opción viable. Si bien puede parecer que funciona bien sin la pieza de trabajo equipado, o sólo las cargas de calefacción moderada, no hace un seguimiento de la frecuencia de resonancia correcta y dejará de funcionar satisfactoriamente a medida que aumenta la carga de trabajo y caídas de la red Q! (Los comentarios directos de la salida del inversor de corriente que  utiliza una tomografía para formar una potencia resulta de funcionamiento libre del oscilador en un diseño que oscila a  baja carga, pero se cae de la auto-oscilación cuando la carga de trabajo aumenta.) Por el contrario, podemos ver que el trabajo de la bobina de tensión (y la tensión del tanque condensador) fase (diagrama de color rojo la parte inferior) es monótona, con frecuencia cada vez mayor. Además, siempre pasa a través del -90 grados de atraso de fase el punto exactamente en la frecuencia que le da la potencia máxima, independientemente de la forma en gran medida la bobina de trabajo se ha cargado. Estos dos méritos hacer la forma de onda de tensión del condensador tanque una variable de control excelente. En conclusión, el convertidor de frecuencia debe ser controlada a fin de lograr un consistente 90 desfase grados entre la tensión del condensador del tanque y la tensión de salida del inversor con el fin de

conseguir un rendimiento de potencia máxima. Nosotros Ahora puede etiquetar algunas áreas de interés en el

diagrama de Bode diagrama a continuación. La línea vertical blanca indica la frecuencia con la que la tensión del condensador del tanque (y también la tensión de la bobina de trabajo) se quedan de la tensión de salida de 90 grados. Este es también el punto donde se desarrolla la tensión máxima a través de la bobina de trabajo y un máximo de la corriente fluye a través de ella. La línea blanca es donde quieres estar a desarrollar el máximo efecto posible calentamiento en la pieza de trabajo. Si nos fijamos en la fase de carga del convertidor (parcela verde abajo) podemos ver que este siempre se encuentre entre 0 º y -90 cuando se cruza la línea blanca no importa que tan repentinamente o lentamente slews. Esto significa que el inversor siempre ve un corriente de carga que es o bien en fase o en el peor, ligeramente retrasados en el factor de potencia. Esta situación es ideal para soportar ZVS suave de conmutación en el inversor y la prevención de rueda libre del diodo de recuperación inversa de problemas. Mirando a la derecha de la línea blanca que tiene el área sombreada en azul llamada "región de carga inductiva". Como la frecuencia de operación se incrementa por encima del punto de máxima potencia, el voltaje a través de la bobina de trabajo disminuye y menos efecto de calentamiento se genera en la pieza de trabajo. La corriente de carga inversor también cae y comienza a quedarse atrás en la fase relativa a la tensión de salida del inversor. Estas propiedades hacen que la región sombreada en azul en el lugar ideal para operar con el fin de lograr el control sobre el poder de calentamiento por inducción. Se desafina la frecuencia de la unidad del inversor en el lado alto del punto de máxima potencia, el rendimiento de potencia puede ser reducida y el inversor siempre ve un factor de potencia. A la inversa, a la izquierda de la línea blanca que tiene una banda de frecuencias etiquetados como "región de carga capacitiva." Como la frecuencia de operación se reduce por debajo del punto de máxima potencia, el voltaje de la bobina de trabajo también cae y menos efecto de calentamiento se lleva a cabo. Sin embargo, esta es acompañada por la carga del inversor de corriente posiblemente de giro para un ángulo de fase principal cuando las pérdidas en la pieza d e trabajo son bajos y el factor Q es alta. Esto no es deseable para muchos inversores de estado sólido como la pérdida de carga las principales causas actuales de la ZVS y conduce a la obligada marcha atrás-l a recuperación de diodos de marcha libre incurrir en elevadas pérdidas de conmutación y sobreimpulsos de tensión. Por lo tanto la región de carga capacitiva no se recomienda para lograr el control de potencia de rendimiento. La línea púrpura vertical marca el otro extremo de la región de carga capacitiva, donde el inversor cargar transiciones actuales de nuevo a retraso "inductivo" corriente de carga. Esta región inductivo segundo es de poco interés ya que no poder conseguir un rendimiento significativo, y no se puede alcanzar, sin pasar a través de la región de carga capacitiva potencialmente dañino de todos modos. Cuando la red LCLR se controla desde un voltaje de onda cuadrada inversor también hay riesgo de flujo de corriente significativo a un armónico de la frecuencia de accionamiento. Está marcada en el diagrama de aquí sólo para completar. Nota: La  fase de la tensión del condensador tanque fue sugerido como una variable de control y discutido ampliamente en las  parcelas anteriores. Esto es debido a este voltaje puede ser fácilmente detectada utilizando un transformador de voltaje  de alta frecuencia y proporciona toda la información de control necesaria. Mientras que exhibe un cambio de fase de 90  grados con relación a la tensión de salida del inversor (que puede parecer a primera vista indeseable) sigue siendo una  variable de control mejor que tratar de detectar el condensador del tanque actual. Aunque la corriente del condensador  tanque está en fase con la salida del inversor esta corriente puede ser de muchos cientos de amperios de toma cerrado  núcleo de ferrita TC impracticable. Además, el cambio de fase de 90 grados de la onda de tensión en el condensador del  tanque significa que se trata de cruces por cero de forma intencionada desplazada en el tiempo lejos de los instantes  potencialmente ruidosas de conmutación del inversor. Este cambio de grado -90 fase de la señal de retroalimentación de  voltaje se puede permitir en el diseño de la electrónica de control y es un pequeño precio a pagar para la detección  aliviado y ganó la inmunidad al ruido creciente. Los requisitos de refrigeración # Añadir comentarios aquí acerca de refrigeración por agua #

Imágenes Calefacción

Las formas de onda Esto muestra la forma de onda de salida del convertidor de corriente cuando se conduce el trabajo LCLR disposición de bobina cerca de su frecuencia de resonancia. Este punto se corresponde con el rendimiento de potencia máxima y efecto de calentamiento por lo tanto máxima. Nótese cómo la corriente de carga del inversor es casi una sinusoide pura. Esto muestra la forma de onda de salida del convertidor de corriente cuando se conduce el trabajo LCLR disposición de bobina sustancialmente por encima de su frecuencia de resonancia natural. Este punto de operación ofrece el rendimiento de energía reducido y efecto de calentamiento disminuida. A frecuencias por encima de la frecuencia natural de resonancia de la disposición de bobina LCLR trabajo de la reactancia inductiva de la red de adaptación domina y la corriente del inversor carga retrasada respecto a la tensión aplicada. Tenga en cuenta la corriente de carga triangular, debido a la carga inductiva la integración de la salida del inversor de voltaje de onda cuadrada con el tiempo.

Esto muestra el voltaje a través de la bobina de trabajo bajo el funcionamiento normal cuando se maneja cerca de la resonancia. Nótese que la forma de onda de voltaje es una sinusoide puro en forma. Esto es también cierto para la onda de corriente y minimiza la radiación armónico y la interferencia de RF. En este caso, el voltaje a través de la bobina de trabajo es también mayor que la tensión de CC suministrada al inversor. Ambas propiedades se atribuyen al factor de alto Q del circuito tanque de calentamiento por inducción.

Esto muestra la tensión de salida del frecuencia que está por debajo de la bobina de trabajo. Tenga en cuenta el caída de la onda cuadrada acompañado Todos ellos se atribuye al trabajo diodos MOSFET del cuerpo al tiempo funcionamiento no deseado. (Exceso y de choque apasionante picos de disposición del inversor a la oscilación

inversor cuando se desajustado a una frecuencia natural de resonancia de la aumento muy rápido y los tiempos de por exceso de tensión excesiva y timbre. forzoso de recuperación inversa de los que soportar este modo de timbre se debe a revertir la recuperación corriente de la inductancia parásita en la parasitaria.)

Esto muestra la tensión de salida del ligeramente por encima de la frecuencia trabajo. Observe que los tiempos de más controlada, y no hay exceso debido a la conmutación de voltaje cero convertidor funciona en este modo de funcionamiento favorable.

inversor cuando se sintoniza muy natural de resonancia de la bobina de subida y caída de la onda cuadrada son relativamente poco o zumbido. Esto es (ZVS) que tiene lugar cuando el

Esto muestra la tensión de salida del inversor cuando se está sintonizado con precisión a la frecuencia resonante de la bobina de trabajo. Aunque esta situación realmente alcanza el rendimiento de potencia máxima, no muy alcanzar cero de conmutación de voltaje de los MOSFETs. Observe las muescas pequeñas en los bordes de subida y bajada de la onda de tensión. Esto ocurre porque el punto medio de la pierna puente no ha sido totalmente conmutado al carril opuesto de suministro durante el tiempo muerto antes del MOSFET siguiente se enciende. En la práctica una pequeña cantidad de reactancia inductiva presentada al inversor ayuda a proporcionar la conmutación corriente requerida y lograr ZVS. Por esta razón, la situación descrita para la fotografía anterior es preferible a ser precisamente en sintonía.