Circuito Aquecedor por Indução:Princípio de Funcionamento, Projeto e Aplicações da Bobina de Trabalho

As pessoas usam o circuito do aquecedor de indução para aquecer materiais condutores em um processo sem contato. É também um dispositivo que usa um campo magnético de alta frequência para aquecer cerâmicas e metais ferromagnéticos. Além disso, o aquecedor de indução é adequado para fundir e forjar aço, bem como alumínio. Comercialmente, você também pode usá-los para brasagem, soldagem e tratamento térmico.

Um aquecedor por indução é particularmente intrigante para construir porque não precisa de nenhum elemento de aquecimento por indução. Em vez disso, o dispositivo eletrônico é semelhante a um fogão que permanece na temperatura. Este instrutivo explica a construção de circuitos de aquecimento por indução. O circuito do aquecedor de indução primário é fácil de construir, além de usar apenas alguns componentes padrão.

Então vamos direto ao assunto.

1. Princípio de funcionamento do aquecedor por indução

De acordo com a lei de Faraday, aprender o processo de aquecimento indutivo é essencial – de acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, a comutação do condutor no campo elétrico alimenta um campo magnético alternado. Durante o processo do circuito do aquecedor de indução, a frequência se move mais rápido que os elétrons no ferro. Sem dúvida, causa uma corrente reversa que é a corrente parasita.

Através do desenvolvimento da alta corrente de Foucault, o ferro também aquece. O princípio também funciona vice-versa quando o campo magnético muda no condutor. O calor extremo é igual à resistência atual 2x do ferro. Como o metal carregado é ferro, vamos nos referir à resistência R para o ferro metálico. Portanto, a fonte de alimentação de frequência de RF de estado sólido se aplica à bobina do indutor e aos materiais que você aquecerá.

Calor =I2 x R (Ferro)

Resistividade do ferro =97 nΩm

Como o calor acima é igual à frequência de operação, os transformadores de acionamento de portão comuns não funcionam em aplicações de aquecimento por indução de alta frequência. O seguinte processo é o princípio de aquecimento Joule. Aqui, depois que a corrente passa por um material, ela gera materiais magnéticos. Além disso, os projetos simples do circuito do aquecedor de indução são ajustados na frequência ressonante da bobina de cobre e do banco de circuitos, que são semelhantes ao circuito do tanque.

2. Elementos do circuito do aquecedor por indução

Como você pode construir um aquecedor de indução? Aqui discutiremos o projeto de uma bobina de indução e um sinal oscilante rápido, incluindo a indução de fluxos de corrente para tornar o metal quente. Como a maioria dos dispositivos, o circuito de calor por indução precisa de uma placa de circuito e outros componentes ativos.

2.1 Materiais

• Correspondência de impedância:A capacidade de fornecimento de energia de aquecimento por indução é semelhante a outros dispositivos de geração anterior. Por ter tensão AC e máxima, a impedância de alimentação e a carga devem estar próximas de fornecer uma fonte de alimentação completa para a peça de trabalho. Os circuitos de controle de correspondência de impedância funcionam no aquecimento por indução para fazer com que os valores de tensão, corrente e potência atinjam seus limites mais altos. Além disso, é útil em um transformador elétrico.

• Fonte de alimentação:As fontes de alimentação por indução são uma parte essencial do sistema de aquecimento por indução. A faixa de frequência de operação e a potência geralmente os classificam. Além disso, existem vários tipos de fontes de alimentação, como multiplicadores de frequência, conversores centelhadores e inversores de tensão.

• Tanque de ressonância:O tanque de ressonância do aquecedor de indução é geralmente indutores e capacitores em paralelo com uma frequência de ressonância. O que acontece no circuito do tanque é semelhante a um pêndulo oscilante. No capacitor tanque, a fonte de alimentação fornece energia que oscila entre o capacitor (energia eletrostática) e o indutor (energia eletromagnética). A transferência de energia torna-se então amortecida devido às perdas no indutor, carga e capacitor. Além disso, o banco de capacitores fornece a capacitância necessária para atingir uma frequência de ressonância com a mesma capacidade da fonte de alimentação.

(circuito de ressonância)

• Indutores de aquecedor por indução

2.2 Circuito do aquecedor de indução– O projeto da bobina de trabalho de indução

A bobina do aquecedor de indução é uma tubulação de cobre moldada que aplica energia de várias formas. A corrente indutiva no material é igual ao número de voltas da bobina. Portanto, para a eficiência e eficácia do padrão de aquecimento, o design da bobina primária é essencial.

É também um material condutor pelo qual a corrente alternada passa para criar um campo magnético. Componentes condutores e peças metálicas geralmente ficam dentro, ao lado ou através da bobina de calor de indução. Observe que esses materiais nunca tocam o anel, mas geram uma indução magnética no metal para criar calor.

Geralmente, as bobinas de indução funcionam como induções de cobre refrigeradas a água. Dependendo da aplicação, também existem vários formatos de bobina. Mas, a bobina helicoidal multi-voltas é comumente usada. Com o anel, a largura do padrão de aquecimento é determinada pelo número de voltas no loop. Assim, fechaduras de uma volta são adequadas para aplicações onde o aquecimento de silicone, ponta de material ou banda estreita é essencial.

Enquanto isso, a bobina helicoidal de várias posições aquece muitas peças de trabalho. Os fabricantes usam ainda o anel interno para aquecer os orifícios internos, enquanto a bobina de panqueca aquece apenas um lado do material.

(bobina de indução)

Circuito de Aquecedor por Indução– Condições que você precisa considerar

1. Quando você aplica a bobina em materiais magnéticos, ela gera calor tanto pelo efeito de histerese quanto pela corrente parasita.
2. A posição próxima à conexão das bobinas separadas tem menor densidade de fluxo magnético. Portanto, o centro de ID da bobina de aquecimento nunca está no centro de calor de indução.
3. Para aumentar a eficiência do calor de indução, você deve reduzir a distância entre a bobina de panqueca e a carga.
4. Se você posicionar a peça no meio da bobina de aquecimento por indução, o ideal é acoplá-la ao lado do fio ou campo magnético. No entanto, se estiver fora do centro, a área de carga mais próxima das curvas recebe menos perda de calor.
5. Para decidir a capacidade de alimentação da bobina, leve em consideração a convecção, radiação e perda de calor por condução.
6. Quanto maior a frequência crítica da corrente alternada, menor a profundidade de penetração do aquecimento.
7. Materiais com frequência de ressonância mais alta são aquecidos rapidamente.

(circuito do tanque de ressonância)

Eficiência da bobina

Abaixo está a fórmula de eficiência da bobina:

Eficiência da bobina =eficiência energética da bobina bifilar transferida para a carga/energia transmitida para a bobina

Circuito de Aquecedor por Indução– Modificação da bobina de acordo com a aplicação

Embora o objeto de calor por indução precise de aquecimento uniforme, ele não possui um perfil constante em muitas aplicações. No entanto, você pode modificá-lo usando dois métodos. Primeiramente, desacoplar as curvas onde a bobina helicoidal tem maior seção transversal. A outra maneira é aumentando o espaçamento entre os enrolamentos nos locais onde a seção transversal da área é mais significativa.

Uma situação semelhante ocorre quando você aquece superfícies planas com uma grande bobina de panqueca. As outras áreas receberão menos calor do que a área do meio. Para evitar isso, aumente o espaço entre o objeto plano e a superfície da bobina conectando um padrão cônico à bobina de panqueca.

Circuito de Aquecedor por Indução– Tipos de bobinas de aquecimento

Bobinas de canal

As indústrias utilizam a bobina de canal quando o tempo de aquecimento não é curto nem longo; Mas requer níveis de energia relativamente baixos. Várias bobinas de aquecimento passam por ele a uma velocidade constante para atingir a pressão máxima ao sair do dispositivo. Em uma tentativa de fornecer uma entrada e saída das bobinas, suas extremidades são frequentemente dobradas. Onde um ferro precisa de aquecimento de perfil, as indústrias usam placa de um concentrador de fluxo ao lado das bobinas de canal multi-voltas.

Bobina duplamente deformada

Os fabricantes usam a bobina duplamente deformada para atingir uma temperatura uniforme, pontas de eixo de aquecimento e materiais de brasagem. A fechadura tem lados inclinados que ajudam a alcançar um aquecimento uniforme. Para ter um efeito magnético, você deve prestar atenção ao caminho de ambas as bobinas de panqueca em que os enrolamentos primários se formam.

(bobina de aquecimento)

Bobina de retorno dividido

Funciona em aplicações como soldagem de plástico, metal e banda estreita quando dopado com cerâmica ferromagnética. Ao usar a bobina de retorno dividido, você induzirá uma alta corrente na área de soldagem, que se dividirá em duas. Dessa forma, o processo de aquecimento indutivo no caminho de soldagem é maior do que em outras partes do objeto.

Circuito de Aquecedor por Indução– Projeto de chumbo para bobinas de indução

Embora os cabos sejam curtos, eles são um elemento essencial do circuito do tanque e da bobina de calor de indução porque possuem uma indutância finita. O diagrama abaixo mostra o diagrama de circuito da estação de calor de um circuito de ressonância. C é o capacitor de ressonância na estação de calor. Além disso, L é chumbo, que é a indutância total dos terminais da bobina. V é a tensão de entrada total da fonte de alimentação de indução para o trabalho do circuito do aquecedor de indução.

Fonte:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

Concentrador de fluxo

O concentrador de fluxo é um material de baixa condutividade elétrica com alta permeabilidade que funciona na bobina do aquecedor de indução para amplificar o fluxo ou campo magnético na carga de aquecimento. O efeito do concentrador de fluxo no circuito do aquecedor de indução é melhorar a eficiência do calor em um nível de baixa potência.

Circuito do aquecedor de indução – dedução da indutância do chumbo

As indústrias usam as bobinas de alta indutância em baixa frequência porque o chumbo L é menor que a bobina L.

(corrente parasita em um campo magnético)

3. Exemplo de exibição do circuito do aquecedor por indução

Abaixo está o diagrama do circuito e a configuração do circuito do aquecedor de indução.

Conclusão

Em comparação com vários dispositivos eletrônicos, os aparelhos de aquecimento por indução oferecem mais eficiência, melhor controle e velocidade. No entanto, o nível de eficiência que atinge depende de quão bem você os constrói e implementa.

O circuito do aquecedor por indução fornece um método rápido, limpo e não poluente do processo de aquecimento. Com os diagramas acima, você deve achar o funcionamento e os projetos do circuito do tanque e da bobina de indução fáceis de construir e testar. Você sempre pode entrar em contato conosco a qualquer momento.