Diseño de sistema de control de calentamiento por inducción electromagnética basado en batería de litio de tamaño pequeño
Autores: Liang, Yuanjie; Song, Shihao; Xu, Bocheng; Li, Zhuangzhuang; Li, Xuelin; Mo, Zonglai; Li, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño de sistema de control de calentamiento por inducción electromagnética basado en batería de litio de tamaño pequeño
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Optimización
Calentamiento por inducción electromagnética
Sistema de control
Batería de litio
Capacitancia resonante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo presenta el diseño y la optimización de un sistema de control de calentamiento por inducción electromagnética de tamaño pequeño alimentado por una batería de litio de 3.7 V-900 mAh y que cuenta con un circuito inversor de puente completo resonante serie LC, que puede ser utilizado para aplicaciones de calentamiento de materiales metálicos pequeños, como dispositivos médicos microscópicos. Los efectos de la capacitancia resonante, el diámetro del alambre del inductor, el material del tubo calefactor y el grosor de la pared fueron estudiados para maximizar la velocidad de calentamiento de la pieza de trabajo y reducir simultáneamente el aumento de temperatura del transistor NMOS. La configuración del circuito óptimo que cumple con los requisitos de diseño fue finalmente identificada mediante la comparación de los parámetros operativos y la pérdida del transistor NMOS bajo diferentes condiciones del circuito. Se realizaron experimentos de validación en dispositivos de calentamiento por inducción electromagnética diseñados. Los resultados indican que bajo una corriente de salida de 4.6 A, el tubo calefactor puede alcanzar la temperatura objetivo de 250 grados Celsius en 11 s, y todos los transistores NMOS se mantienen por debajo de 50 grados Celsius en un proceso de calentamiento de 5 minutos.
Descripción
Este trabajo presenta el diseño y la optimización de un sistema de control de calentamiento por inducción electromagnética de tamaño pequeño alimentado por una batería de litio de 3.7 V-900 mAh y que cuenta con un circuito inversor de puente completo resonante serie LC, que puede ser utilizado para aplicaciones de calentamiento de materiales metálicos pequeños, como dispositivos médicos microscópicos. Los efectos de la capacitancia resonante, el diámetro del alambre del inductor, el material del tubo calefactor y el grosor de la pared fueron estudiados para maximizar la velocidad de calentamiento de la pieza de trabajo y reducir simultáneamente el aumento de temperatura del transistor NMOS. La configuración del circuito óptimo que cumple con los requisitos de diseño fue finalmente identificada mediante la comparación de los parámetros operativos y la pérdida del transistor NMOS bajo diferentes condiciones del circuito. Se realizaron experimentos de validación en dispositivos de calentamiento por inducción electromagnética diseñados. Los resultados indican que bajo una corriente de salida de 4.6 A, el tubo calefactor puede alcanzar la temperatura objetivo de 250 grados Celsius en 11 s, y todos los transistores NMOS se mantienen por debajo de 50 grados Celsius en un proceso de calentamiento de 5 minutos.