Estudio teórico y experimental del calentamiento por inducción doméstico de cualquier material conductor

Resumen

En esta tesis se analiza el calentamiento por inducción doméstico aplicado a cualquier material conductor, tradicionalmente restringido a aceros magnéticos. El objetivo principal de este trabajo ha sido el desarrollo de un modelo electromagnético analítico lo más completo posible del sistema inductor-carga y su verificación experimental. Para ello se aborda una doble vía: en primer lugar se analiza un sistema de calentamiento por inducción formado por un inductor espiral plano constituido por corrientes filiformes, y una carga que puede estar compuesta por varias capas de cualquier material lineal situada tanto por encima como por debajo del inductor. De esta forma obtenemos una impedancia debida a la contribución de la carga cuya parte resistiva equivale únicamente a la disipación resistiva en la carga debida al fenómeno de inducción. En segundo lugar se considera el inductor devanado con alguno de los tres tipos de conductores más habituales hoy en día en calentamiento por inducción (rígido, litz y torsionado) y se desarrollan modelos para el cálculo de pérdidas en los devanados manteniendo las mismas condiciones que en el caso anterior. De esta forma se obtiene una resistencia que representa la disipación de potencia en los devanados. Con estos elementos definimos el rendimiento por inducción. Este parámetro, dependiente tanto del devanado inductor como de la carga, permitirá evaluar la idoneidad de un sistema de calentamiento por inducción. Para la verificación experimental de los modelos se construye un banco de ensayos y medidas dotado de la mayor versatilidad posible y con un control automatizado de la toma de medidas. Finalmente los modelos desarrollados también se han utilizado para la identificación de nuevos materiales aptos para calentamiento por inducción iniciándose de este modo nuevas vías para el diseño de recipientes óptimos para calentamiento por inducción.