Análisis y diseño del sistema inductor en electrodomésticos de calentamiento por inducción

Resumen

En esta tesis se presenta un análisis del funcionamiento del sistema inductor en electrodomésticos de calentamiento por inducción, mostrando cómo varía el acoplamiento entre el inductor y el recipiente en función de la geometría de los elementos que componen el inductor, de la frecuencia de operación y de la temperatura. Así mismo se hace un análisis desde el punto de vista de la compatibilidad electromagnética mostrando cómo se transfieren las interferencias electromagnéticas generadas por el sistema inductor: corrientes de contacto, corrientes de modo común y campo magnético residual. También se realiza un análisis de las pérdidas de potencia en cada uno de los elementos del sistema inductor arrollamiento y apantallamiento. Se hace especial énfasis en las pérdidas producidas en el arrollamiento del inductor teniendo en cuenta los factores que las modulan: frecuencia, temperatura, excitación y geometría. Se propone así mismo un método de cálculo de pérdidas en arrollamientos fabricados con hilo de litz que permite optimizar la composición del mismo para minimizar su resistencia. Para poder evaluar el método propuesto anteriormente se diseña y construye un calorímetro con el que se mide la energía transferida al recipiente, con lo que se obtiene tanto la eficiencia global de la cocina de inducción como la eficiencia del inductor. Se propone un flujo de diseño del inductor y como ejemplo se diseña el arrollamiento de un sistema inductor atendiendo a la mejor eficiencia en la transferencia de energía del sistema inductor al recipiente. Para verificar experimentalmente los resultados obtenidos se construye un inductor que es evaluado con el calorímetro construido para este propósito.