Identificação da impedância da carga de um sstema de aquecimento por indução eletromagnética

Abstract

A pesquisa proposta para este trabalho de iniciação científica trata de um problema comumente encontrado em sistemas de aquecimento por indução eletromagnética, que é a identificação e a parametrização das características da carga do sistema. Nesses sistemas, a carga é definida pelo acoplamento magnético entre a bobina de indução, que é o elemento responsável pela geração do campo magnético, e a peça de trabalho, que é o elemento a ser aquecido. Como esse acoplamento depende de diversos fatores, entre eles, temperatura, tipo de material, geometria dos elementos e frequência de operação, a carga resultante que é percebida pelo sistema é variável. Isso é um problema, pois pode reduzir o desempenho do controlador da potência de operação, que tipicamente é projetado para regular o sistema em regiões bem definidas, o que pode influenciar a temperatura final da peça de trabalho e a eficiência energética geral do sistema. Este trabalho propõe um método para estimar a resistência e indutância equivalentes do conjunto formado pela bobina de indução e a peça de trabalho. Nesse método, é usado uma fonte de corrente alternada para alimentar a bobina por uma determinada duração de tempo. Após isso, a alimentação é interrompida, e a corrente através da bobina entra em ressonância. Como as características da ressonância, frequência natural de oscilação e coeficiente de amortecimento, dependem do tipo de carga acoplada no sistema, pode-se através desse sinal estimar as características da carga. A bobina, serve simultaneamente como elemento de aquecimento e sensor. Ao final, o método foi organizado em um algoritmo, que foi implementando em um dispositivo de arranjo de portas programáveis em campo. Os resultados experimentais indicam que o método proposto pode calcular os parâmetros desejados com erro de 5% para a bobina vazia e de 20% para peças de ferro com diferentes geometrias que foram avaliadas.