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Antecedentes de mi proyecto
Quiero crear objetos de metal. Así que necesito poder fundir un metal. El aluminio parece excelente ya que es fuerte, liviano y fácil de obtener, pero lo más importante: no es tóxico. Entonces quiero poder derretir aluminio (933 Kelvin es el punto de fusión).
Estaba pensando en la inducción. Es efectivo y más fácil que usar litros de gasolina.
Traté de hacer mi propio circuito de calentamiento por inducción, pero sigo soplando MOSFET (diseño de oscilador Royer) cuando aumento el voltaje para aumentar la potencia (mis versiones de 12 V CA funcionan, pero preparadas para 48 V CA se rompen, y mucho menos 230 V CA. Ahora Gasté suficiente dinero en MOSFET elegantes, así que me compré una estufa de inducción de 2 kilovatios que debería permitirme derretir algo de aluminio.
La placa de cocción tiene un capacitor de 0,33 uF (marca MKPH) en paralelo con la bobina en espiral plana original, que funciona a una frecuencia variable de 20-24 Khz, según la distancia de la olla de acero sobre la placa de cocción. las especificaciones de la bobina espiral plana original: 24 bobinados de alambre Lytz, 58 mm de diámetro interior, 153 mm de diámetro exterior.
Ahora reemplacé la bobina espiral plana que encontré dentro de la estufa con un solenoide autobobinado de alambre aislado (1,75 mm de diámetro) con las siguientes especificaciones: 143 mm de altura, 50 mm de radio, 32 devanados => dando una inducción aproximada de 53,75 uH según mis cálculos.
¡Esto funciona! Calenté una pieza de hierro pesado con aluminio adentro hasta que el aluminio se derritió. Aunque fue divertido, mi configuración está lejos de ser práctica. Usé un baño de agua para enfriar el serpentín y el frasco de vidrio dentro del serpentín para mantener el agua alejada de la pieza de trabajo y puse la pieza de trabajo dentro del frasco de vidrio. Finalmente, el vidrio se agrietó y el baño de agua en combinación con una bobina a 230 Vac no suele ser seguro. El solenoide autoherido debe enfriarse porque si el aislamiento se quema o se derrite, la posibilidad de un corto en el solenoide es alta, probablemente rompiendo el circuito de la estufa.
Entonces necesito un solenoide que no necesite aislamiento ya que los devanados están distantes entre sí. Ahora tengo un buen solenoide herido de tubería de cobre con las siguientes especificaciones: 110 mm de altura, 28 mm de radio, 11,5 devanados. Debe tener una inductancia de 3.03uH según los mismos cálculos que apliqué para el solenoide autoherido.
53.75uH / 3.03uH = Factor 17.73 menos inductancia. Entonces, ¿puedo aplicar este solenoide con menos inductancia si reemplazo la capacitancia con un valor 17.73 mayor? Lo cual sería 0.33uF * 17.73 = 5.85uF.
La pregunta:
Si reemplazo un solenoide en un circuito paralelo LC con un solenoide con X veces menos inductancia, y aumento la capacitancia con el mismo factor X, manteniendo la frecuencia de resonancia igual, ¿la corriente también permanece igual?
EDITAR: Intenté calcular la impedancia del circuito general. Pero con los circuitos de prueba de osciladores Royer de 12 Vac que construyo, la corriente medida difiere de mis cálculos. Usé el cálculo "Ejemplo No1" de este sitio web: http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/parallel-circuit.html
La Q de un circuito LC paralelo sintonizado representa el factor de calidad y predice la cantidad de corriente que fluye en el circuito sintonizado en resonancia. Aquí está la fórmula: -
Q =
está en serie con el inductor, L
Esto básicamente significa que si es cero, entonces Q es infinito y las corrientes circulantes en L y C son infinitas para un voltaje distinto de cero aplicado. Por supuesto, esto no sucede porque la resistencia nunca es 0 excepto en un superconductor, ¡pero esa es otra historia!
Significativamente para la pregunta, si R permanece igual y L se reduce en diez y C aumenta en diez (para mantener la misma frecuencia resonante), Q se reduce en 10. En otras palabras, el circuito sintonizado de picos altos que una vez tuvo se ha vuelto bastante superficial. y no tan pico en comparación.
Reducir la inductancia en diez no suele significar reduce en diez. Para un bobinado de núcleo típico con, digamos, 1000 vueltas, la inductancia podría ser (digamos) 1H. Reducir esto a 0.1H significa que las vueltas se reducen a 316 y, por lo tanto, la resistencia solo se reduce en aproximadamente un tercio.
Recuerde que la inductancia es proporcional a las vueltas al cuadrado.
Entonces, después de reducir la inductancia en 10 (la resistencia disminuye en aproximadamente 3) y aumentar la capacitancia en 10, el efecto neto es un circuito sintonizado que tiene una Q que es 3 veces más pequeña que antes y no tan picosa o resonante.
Con respecto al enlace, esto es para un circuito paralelo RLC donde la resistencia se representa como un componente paralelo y se usa con menos frecuencia porque la pérdida dominante en un circuito RLC está en el inductor (como resistencia en serie). Una resistencia en paralelo podría representar una pérdida dieléctrica en el capacitor, pero será una pequeña fracción (en la mayoría de los casos) de las pérdidas del inductor.
Mike de Klerk