Diseño de serpentín para sistema de cocción por inducción.

Estoy diseñando un circuito de calentamiento por inducción utilizando un circuito resonante en serie de medio puente. A continuación se muestra un esquema sumamente simplificado (utilizará IGBT en lugar de MOSFET para el diseño final, pero no estaban disponibles en el editor de esquemas):

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

L1 será la bobina de calentamiento por inducción, utilizando una geometría espiral similar a esta:

Bobina de calentamiento por inducción

La teoría básica se explica en muchos materiales en la web, como esta antigua nota de aplicación de ST.

Dado un valor para L1 y una frecuencia de conmutación deseada F (digamos 20-30 kHz), uno puede calcular un valor para C usando

F = 1 2 π L 1 C

Desde allí podemos tomar C 2 = C 3 = C / 2 . La frecuencia de conmutación real debe estar segura por encima de la resonancia para garantizar que el circuito funcione en el área inductiva.

Por supuesto, todo esto supone que un valor de L 1 se da, y esta es la parte donde estoy atascado. He estado buscando en Internet y en artículos académicos, pero hasta ahora no he encontrado un procedimiento de diseño que detalle cómo seleccionar L 1 para conseguir la potencia calorífica deseada.

En principio, podría construir un inductor del tamaño físico deseado (digamos 20 cm de diámetro), medirlo con un medidor LCR y luego seleccionar C 2 y C 3 de acuerdo con el procedimiento anterior. Sin embargo, supongamos que construyo este circuito y no logra la potencia de calentamiento deseada; entonces, ¿qué debo hacer a continuación? ¿Aumentar el tamaño físico del inductor? ¿Aumentar/disminuir la inductancia (con el ajuste correspondiente en el capacitor para mantener constante la frecuencia de conmutación)?

En resumen: ¿cómo debo diseñar/diseñar realmente la bobina de calentamiento por inducción, en lugar de simplemente aplicar prueba y error a ciegas?

L depende tanto de la bobina como de la vaina. Supongo que una sartén de hierro fundido da como resultado una L más alta que una sartén de aluminio con algo de acero inoxidable en el fondo.

Respuestas (1)

Debe usar un inductor adicional Lr (L resonante) en serie, tanto el capacitor C2 como el C3 también podrían marcarse como Cr. Luego, en su fórmula L1C se convierte en LrCr.

L1 debería tener un efecto mínimo en la frecuencia resonante L1 << Lr.

Sin embargo, si no desea utilizar Lr adicional, la frecuencia de resonancia depende de la carga aplicada. El inductor actúa como un transformador N:1, donde N es el número equivalente de vueltas primarias (coli) y 1 es la vuelta única secundaria (la olla). La carga (resistencia de la olla) está conectada al secundario. Dependiendo de la carga aplicada (potenciómetro diferente), también cambiará la frecuencia de resonancia, por lo tanto, debe tener un dispositivo de conmutación capaz de medir la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente y adaptar la frecuencia. Si desea mantenerse por encima de la frecuencia de resonancia, puede lograrlo al tener un punto de ajuste en un ángulo de fase, esto se hace con PLL. Algunos dispositivos de calentamiento por inducción usan PLL, también puede consultar el foro de constructores de bobinas de tesla, ya que también usan estas técnicas de autorresonancia (cuasi resonante).

Su respuesta tiene sentido y definitivamente facilitaría el proceso de diseño. Sin embargo, no he encontrado ninguna mención de circuitos resonantes de cocción por inducción diseñados de esta manera en mi investigación; vea, por ejemplo, la nota de aplicación ST a la que me vinculé, o este esquema de una cocina de inducción comercial , que usa una topología diferente, pero aún no menciona un inductor separado, excepto como filtro para el puente rectificador, y no para resonancia.
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