Inversores De Caraga Resonante

Electrónica de Potencia

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CALENTAMIENTO POR INDUCCION
INVERSORES CON CARGA RESONANTE
1 – INTRODUCCION Los inversores autónomos monofásicos pueden funcionar en régimen oscilatorio si la carga se constituye por un circuito resonante RLC. Para que el inversor pueda trabajar manteniendo la oscilación de la carga, debe producir sus conmutaciones en sincronismo con dicha oscilación, es decirque su frecuencia de conmutación puede ser la misma (o próxima) que la frecuencia natural de la carga. La ventaja fundamental de estos inversores sobre los convencionales y PWM, es que las pérdidas por conmutación son muy reducidas ya que la inversión se produce cuando la corriente (o tensión) cruza por cero o se encuentra próxima a este valor. El inversor alimenta a un circuito que está formadopor dos elementos físicos reales, un condensador C y una inductancia L, mientras que la resistencia R es representativa de la energía en forma de calor que se produce en el material y si bien estos tres elementos pueden interconectarse de distintas maneras, las dos formas básicas son las siguientes: • Circuito resonante serie donde los elementos del circuito equivalente están conectados en serie.• Circuito resonante paralelo con los elementos en conexión paralela o tanque. Para mantener la oscilación en la carga, el circuito de control requiere ser realimentado a efectos de conocer la frecuencia de oscilación. La señal realimentada se procesa con un VCO que convierte valores de tensión en frecuencia, dando de esta manera los tiempos de accionamiento a los elementos de potencia. 2 –APLICACIONES Siempre que pueda implementarse, la configuración en carga resonante resulta útil en todas aquellas aplicaciones donde las pérdidas por conmutación son significativas. Las aplicaciones más difundidas son: 2-1 Calentamiento por Inducción, de metales: • Fundición de metales ferrosos y no ferrosos para la fabricación de aleaciones especiales • Tratamientos térmicos de metales En fundición ytratamientos térmicos de metales la frecuencia de operación está comprendida entre 500Hz y 5KHz, según el metal, forma y tamaño del crisol, con una temperatura de fusión para aleaciones de aceros especiales que puede llegar hasta 1500ºC, mientras que en tratamientos térmicos es suficiente 900ºC. • Soldaduras de metales En soldadura, la aplicación prácticamente exclusiva es la fabricación de cañosde acero dulce ( bajo contenido de carbono) sin aporte de material, se opera con frecuencias del orden de los 20KHz con una temperatura superior a los 1000ºC en la zona de soldadura. • Templado de aceros En templado de aceros (tienen mayor contenido de carbono) y aleaciones de alta dureza, las frecuencias más usuales están entre 50KHz y 100KHz y para ciertos casos llega a 200KHz .
2-2 Fundición ysoldadura de materiales plásticos

La fundición de ciertos materiales plásticos, se logra con radiofrecuencias de 450KHz,

Electiva III

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y con muy alta frecuencia de varios MHz en plásticos para aislar o revestir piezas metálicas. De todas maneras, el calor producido en un medio no conductor, plásticos, maderas, aislantes, alimentos, etc se logracorrectamente por calentamiento dieléctrico, donde las frecuencias de trabajo están en la banda de las microondas de unos 2700MHz. 2-3 Iluminación : • Lámparas de bajo consumo • Iluminación de emergencia; balastos. En iluminación ciertos tipos de lámparas utilizan frecuencias de 25 a 45KHZ y para potencias mayores llegan a los 450KHz. 2-4 Aplicaciones específicas: Fuentes conmutadas con circuito resonante;rectificación resonante; etc. Para las aplicaciones específicas la frecuencia utilizada normalmente se encuentra en el mismo rango del equipo, por ejemplo 40KHz en fuentes conmutadas. • Como se ve, es la aplicación la que define la frecuencia de oscilación, y luego tomando en cuenta la potencia y tensión de trabajo se implementa un tipo de circuito oscilante que puede diferir de los básicos...