Los hornos de inducción son esenciales para los trabajos metalúrgicos y se emplean para diversos fines, como el tratamiento térmico. Sin embargo, lo más relevante de su funcionamiento reside en el sistema de suministro de energía del horno, el cual realiza las tareas principales que conducen a la generación de calor y a un proceso de fusión más sencillo.
Utilizado principalmente para la generación de calor intenso, el sistema de suministro de energía del horno de inducción tiene algunas ventajas, pero no las obtendrás hasta que conozcas sus principios de funcionamiento.
Así que, en este artículo, discutiremos todos estos aspectos para asegurarnos de que comprendas mejor el sistema de suministro de energía.
Suministro de energía del horno de Inducción y su propósito
El horno de inducción es un dispositivo utilizado para producir calor para la fundición o fusión de metales. Tiene un crisol que contiene el metal con una bobina instalada alrededor. La bobina se conecta al suministro de energía eléctrica, el cual termina proporcionándola.
El sistema de suministro de energía viene con un amplio rango de frecuencias y una opción de control de capacidad. Además, cuenta con una protección contra sobre voltaje o bajo voltaje.
Fue desarrollado para apoyar y asegurar un rendimiento óptimo. Este sistema de suministro convierte una frecuencia trifásica en una potencia monofásica a la frecuencia deseada.
El propósito del suministro es minimizar el consumo de energía mientras se realiza un trabajo de fusión más eficiente.
Comprendiendo la construcción del sistema de suministro de energía del horno de inducción
Antes de comprender la construcción del sistema de suministro de energía del horno de inducción, es fundamental conocer bien los componentes internos y sus funciones. Para obtener el resultado deseado, el suministro de energía tiene varias partes principales que trabajan juntas para lograr la potencia requerida.
Las bobinas y los inductores son el núcleo de la unidad de suministro de energía. Su función es formar el devanado del transformador de alta frecuencia. El devanado es tanto primario como secundario. La bobina primaria recibe la energía eléctrica, y la secundaria la transfiere a la cámara, creando un poderoso campo electromagnético. La bobina primaria obtiene esa energía de una fuente externa.
Los siguientes componentes importantes son los condensadores y sus bancos, que regulan el suministro de energía. Los bancos almacenan energía para liberarla en ráfagas controladas, garantizando una salida estable. Cuando la energía se controla cuidadosamente, ayuda a que el suministro de energía entregue la potencia necesaria según la demanda del horno de inducción.
Finalmente, los rectificadores e inversores convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), o en algunas situaciones, de CC a CA.
Principalmente, es un rectificador el que convierte la CA en CC, que luego se suministra al inversor. Este proceso asegura una utilización eficiente de la energía. Al mismo tiempo, el inversor es el que convierte la CC en CA, que es la mejor para impulsar la bobina primaria. Para convertir eficientemente la energía entre ambas formas, es eficaz utilizar inversores y rectificadores.
A continuación se muestra un diagrama de circuito del suministro de energía utilizado en la calefacción por inducción:
Circuito de suministro de energía para aplicaciones de calentamiento y fusión por inducción
¿Cómo funciona el sistema de suministro de energía del horno de inducción?
Ahora que tienes una comprensión fundamental de cómo se construye un sistema de suministro de energía para horno de inducción, exploremos sus principios de funcionamiento. El proceso se puede simplificar en algunos pasos clave:
- Suministro de entrada: la fuente del suministro de energía es un convertidor de frecuencia estática a frecuencia media/alta. Por lo general, la energía industrial está disponible a frecuencia de línea, trifásica. Sin embargo, los hornos de inducción requieren energía de alta frecuencia para ser alimentados a la bobina de inducción en aplicaciones de calentamiento/fusión.
- Rectificación: el suministro de entrada trifásico se alimenta a un rectificador trifásico de onda completa. Este rectificador convierte la energía de corriente alterna en una energía de corriente continua. Durante la operación, los tiristores del convertidor permanecen disparados en un ángulo máximo de disparo, asegurando un suministro continuo de corriente continua al inversor mientras la energía está encendida. La bobina de choque de corriente continua filtra el suministro rectificado para suavizar aún más la corriente continua.
- Filtrado: un filtro L/C filtra las ondulaciones de alta frecuencia y asegura un suministro de corriente continua suave. Este filtrado evita que las perturbaciones no deseadas regresen a la red principal.
- Inversión (Conversión de CC a CA): la corriente continua filtrada se alimenta a continuación a un inversor transistorizado, que la convierte de nuevo en una corriente alterna a la frecuencia deseada.
- Salida al horno de inducción: esa energía se entrega a la bobina primaria (a través del conjunto de bobina e inductor). Esto genera el campo magnético que induce corriente en la carga de metal, lo que lleva al calentamiento y fusión del metal. El inversor puede regular la energía entregada a la bobina de inducción. La frecuencia de conmutación del inversor se varía para cambiar la potencia de salida. La frecuencia de conmutación se ajusta automáticamente al valor requerido según la potencia que el operador demande.
Beneficios del sistema de suministro de energía del horno de inducción
Un sistema de suministro de energía para horno de inducción ofrece varios beneficios significativos en aplicaciones industriales. Vamos a explorar algunos de estos beneficios:
Alta eficiencia
Los sistemas de suministro de energía para hornos de inducción son conocidos por su alta eficiencia energética. Cuentan con rectificadores controlados por silicio robustos que generan la frecuencia y amperaje necesarios para la fusión por lotes.
“Estas unidades de energía incorporan rectificadores controlados por silicio de alta resistencia que son capaces de generar tanto la frecuencia como el amperaje necesarios para la fusión por lotes. Pueden lograr niveles de eficiencia eléctrica superiores al 97%, una mejora sustancial respecto al 85% de eficiencia típica de los suministros de energía de inducción de los años 1970. Los nuevos diseños permiten la utilización máxima de la potencia del horno a lo largo del ciclo de fusión con un buen control del agitado.”
Control preciso
El sistema de suministro de energía permite un control preciso del proceso de calentamiento por inducción. Al ajustar la frecuencia, el voltaje y la corriente suministrados al horno de inducción, los operadores pueden lograr un control preciso de la temperatura y mantener las propiedades metalúrgicas deseadas del metal fundido.
Fundición y tratamiento térmico más rápidos
Los hornos de inducción con unidades de suministro de energía eficientes ofrecen capacidades de fusión y tratamiento térmico rápidos. El intenso campo electromagnético generado por el suministro de energía facilita un calentamiento rápido, reduciendo el tiempo de procesamiento en comparación con los métodos tradicionales (hornos de gas).
Amigable con el medio ambiente
Los hornos que utilizan la combustión para producir calor generan subproductos que no son limpios y afectan negativamente al medio ambiente.
Un horno de inducción utiliza un sistema de suministro de energía eléctrica y no requiere combustión. Es un método limpio porque utiliza el calentamiento por inducción que produce calor para fundir el material.
Conclusión
El sistema de suministro de energía del horno de inducción es un componente crítico que impulsa la operación eficiente de los hornos de inducción. Al aprovechar el poder de la inducción electromagnética, estas unidades permiten la fusión y el tratamiento térmico de varios metales. Comprender la construcción, los principios de funcionamiento y los beneficios del sistema de suministro de energía es esencial para optimizar su rendimiento y garantizar procesos metalúrgicos productivos y sostenibles.
Ya sea para fundir acero, aluminio u otros metales, el sistema de suministro de energía del horno de inducción desempeña un papel crucial en dar forma al futuro de la metalurgia moderna.
Las unidades de Electroheat Induction están equipadas con los mejores sistemas de obtención, procesamiento y suministro de energía. Si necesitas conocerlas o quieres información especial, contacta hoy mismo al equipo a través de un formulario en línea o con un correo electrónico a sales@electroheatinduction.com y obtén una cotización personalizada.
Referencias
Induction Furnace – An Overview – International Journal of Engineering and Technology Vol.3
