Reactor (Bobina de choque)
Reactor1 (Bobina de choque2)
Reactor, bobina de choque o enlace de corriente (DC-link3) es en realidad el factor de conexión entre las unidades rectificadora e inversora del horno de inducción y su tarea principal en los hornos de inducción en paralelo es crear una fuente de corriente DC en la entrada del inversor, para evitar la absorción de corrientes de irrupción por la bobina en el arranque del horno y a la hora de su funcionamiento, reduce continuamente las fluctuaciones de corriente. Además, un efecto importante del uso de los enlaces de corriente es la filtración de la corriente de salida del rectificador de los armónicos de alta frecuencia, lo que es muy eficaz en la calidad de la potencia absorbida de la bobina y en la prevención de daños eléctricos entrados a instalaciones eléctricas del horno.
Las tres características básicas en la construcción y diseño de un enlace de corriente son la inductancia, la corriente (potencia) y la tensión en ambos extremos. La inductancia de un enlace de corriente es su característica eléctrica más importante, que es un criterio de su potencia inductiva y se encuentra en su nivel más alto en el momento del arranque y disminuye con el paso del tiempo y la saturación gradualmente del núcleo.
Los enlaces de corriente se clasifican en dos categorías según la cantidad de variabilidad de su inductancia: enlaces simples (sin escalones) y enlaces de entrehierro escalonado5. La inductancia del enlace de corriente sin escalones se encuentra en su nivel más alto en el momento del arranque y luego de arranque, sigue una tendencia completamente descendente y finalmente tiende a cero. Mientras que en el enlace de corriente de entrehierro escalonado, luego de arranque del horno y la tendencia descendente de la inductancia, la tendencia descendente se detiene después de un tiempo y se estabiliza en un determinado intervalo de corriente, que continúa su tendencia descendente de nuevo tras aumentar la corriente fuera del intervalo mencionado.
Desde el punto de vista estructural, la principal diferencia entre los dos tipos de enlaces de corriente mencionados es el diseño de sus núcleos.
Enlace de corriente de entrehierro escalonado (dos escalones)
Enlace de corriente de entrehierro simple
Aparte de la división de los enlaces de corriente en dos tipos, simples y escalonados, pueden dividirse en varios grupos según su estructura y método de montaje, los que explicaremos las ventajas y desventajas de cada uno a continuación
Enlace de corriente dentro del núcleo con bobina en forma de hélice6
En el enlace de corriente dentro del núcleo en forma de hélice, el núcleo de enlace consta de dos columnas y dos yugos y los entrehierros se han colocado en el camino de las columnas y las columnas del núcleo de enlace pasan a través de las bobinas. En este diseño, las bobinas también se han bobinado en una o dos capas en forma de hélice y continua y se han ramificado desde las entradas y salidas de agua desde puntos específicos. La principal ventaja de este tipo de enlaces es el bajo coste de las materias primas y de su construcción. Pero al mismo tiempo, su falta de capacidad para desmontar y llevar a cabo reparaciones cuando alguna de las partes del núcleo y la bobina esté estropeada, se considera una de las principales debilidades de este tipo de enlaces y prácticamente detiene su uso en caso de fallos inesperados.
La mayoría de los enlaces de corriente fabricados por fabricantes de horno de inducción turcos y empresa Electrotherm de India son de este tipo de corriente continua son fabricados por fabricantes de hornos de inducción turcos y de otras empresas son de este tipo.
Enlace de corriente fuera de núcleo con bobina cruzada7
Esta categoría de enlace de corriente, como su nombre indica, esta formada de las bobinas bobinadas en forma cruzada y multicapa y el núcleo dispuesto en forma separada de manera que no hay ninguna conexión ni enredo físico entre el núcleo y la bobina. La principal ventaja de estos enlaces es la posibilidad de sustituir la bobina estropeada por una bobina de repuesto en caso de aparecer un error en las bobinas del enlace. En otras palabras, en caso de tener una bobina de repuesto, el tiempo para las reparaciones y volver a poner en marcha el enlace cuando se estropea se reduce significativamente y este asunto tiene una importancia particular considerando que, en la mayoría de los casos, la función de un conjunto completo de horno de inducción – incluyendo dos o más crisoles- depende completamente de la presencia de un dispositivo de enlace de corriente. Además de la ventaja mencionada sobre este diseño de enlace de corriente, el elevado volumen de consumibles, incluidos el cobre, el núcleo y el aislante y naturalmente los elevados costes de construcción, así como el gran volumen y las dimensiones del enlace, se encuentran entre las desventajas de utilizar el enlace de corriente fuera de núcleo con bobina cruzada.
El uso de este tipo de enlace de corriente es más popular entre los fabricantes de hornos alemanes.
Enlace de corriente dentro de núcleo con bobina cruzada8
El enlace de corriente dentro de núcleo con bobina cruzada, están formados por bobinas cruzadas multicapas y núcleo interno. En realidad, este tipo de enlace de corriente es una combinación de los dos diseños mencionados anteriormente.
En este diseño de enlace de corriente, es probable que se produzca el fallo de parte de bobina debido a su complicada estructura, en caso de existir debilidad o depreciación en su parte aislante y debido al enredo físico entre el bobina y núcleo, reparar o sustituir la unidad dañada será necesario desmontar el enlace y se gastará más tiempo.
Además del punto débil mencionado de este grupo de enlaces de corriente, la estructura pluricelular de la bobina permite sustituir la unidad dañada por otra de repuesto en caso de presentarse un cortocircuito y fallo en cualquiera de las unidades de la bobina y así evita la sustitución toda la bobina defectuosa y tener elevados costes. Por otra parte, este diseño de enlace de corriente, debido a la estructura densa en la bobina, tiene una longitud de núcleo más corta en comparación con otros tipos de enlaces. Este asunto causa menos gastos de construcción del núcleo y también la reducción del volumen y las dimensiones totales del enlace.
La mayoría de los enlaces de corriente utilizados en la estructura de los hornos de fabricantes chinos son de este tipo.
Enlace de corriente de núcleo I con bobina cruzada9
En este tipo de enlaces de corriente, las bobinas de enlace están en forma cruzada y multicapa sobre un núcleo incompleto en forma de I. Lo que significa que el núcleo incompleto es un núcleo magnético cuyo camino del circuito de flujo magnético generado por sus bobinas consiste en dos caminos series de acero magnético -en forma de I- y aire. La presencia de un núcleo magnético en una parte del camino del flujo provoca un aumento de la inductancia del enlace en comparación con los enlaces con núcleo totalmente de aire. También, la existencia de un camino de aire en el circuito de flujo de corriente que pasa a través de su núcleo aumenta el nivel de saturación del núcleo en comparación con los enlaces de corriente con un núcleo totalmente magnético y se puede decir que en este tipo de enlaces de corriente se ha creado un equilibrio entre el alto nivel de la inductancia del enlace y la máxima corriente de saturación magnética en comparación con otros tipos de enlaces.
Además de los casos mencionados, en el caso de los enlaces de corriente de núcleo I con bobina cruzada, lo que se considera tanto una ventaja como una desventaja, similar a enlace de corriente dentro de núcleo con bobina cruzada, es que la aparición de fallos y cortocircuitos en la sección de las bobinas de este grupo de enlaces es muy común.
Los enlace de corriente utilizados en la estructura de los hornos de inducción fabricados por la empresa Megatherm de India son principalmente de este tipo.
Reactor de núcleo de aire con bobina cruzada10
Los reactores de núcleo de aire con bobina cruzada que son generalmente llamados como los reactores limitadores de corriente (CLR11), consisten en una bobina cruzada multicapa sin núcleo magnético y principalmente se instalan en los hornos de inducción en serie entre el rectificador e inversor _y normalmente en el camino de embarrado negativo_. Dado que la aplicación y las razones para utilizar estos reactores son un poco diferentes que los enlaces de corriente utilizados en los hornos de inducción en paralelo, con el fin de diferenciarlos, se utiliza más la palabra «reactor» en lugar de «enlace de corriente» para referirse a este tipo.
Estos reactores en comparación con los enlaces de corriente utilizados en los hornos de inducción en paralelo, tienen una inductancia mucho menor (normalmente inferior a un millihenry) y además de reducir la ondulación de la tensión de salida del rectificador de las extracorrientes de conexión fluidas en los elementos eléctricos y electrónicos sensibles de rectificador debido a cortocircuito en la dirección de la carga, evitan los tiristores deteniendo el orden de fuego. Además de los casos mencionados, la energía almacenada en los condensadores del circuito de potencia del horno también se descarga con la ayuda de estos reactores. Para aumentar la fiabilidad del aislamiento de esta clase de reactores, después de fabricar la bobina, los aíslan completamente desde el punto de vista eléctrico añadiendo resina. Así mismo, para aumentar un poco la cantidad de inductancia de este tipo de reactores, sin utilizar núcleo magnético de laminada, se utilizan esferas magnéticas enriquecidas dentro de su resina.2
Estos reactores se utilizan principalmente en el circuito de potencia de los hornos de inducción fabricados por la empresa Inductotherm.
Bobina de conmutación11
La bobina de conmutación que a veces se llama bobina di/dt Incluye una bobina en forma de hélice, generalmente de una sola fila y corta, que se ha hecho de una sección de canaleta de cobre y de acuerdo con la potencia pasada de los equipos del circuito de potencia del horno, se utiliza para protegerlos contra la sobreintensidad transmitida.
Las bobinas de conmutación, que tienen una estructura muy sencilla, se instalan en la mayoría de los hornos de inducción -dependiendo del tipo de protección considerado en el diseño- en puntos del circuito de potencia del horno.
Transformador de alta frecuencia (HF12) de horno de inducción
Transformadores de alta frecuencia (HF) utilizados en los hornos de inducción como transformadores elevadores a la salida del inversor y en el centro del tanque de resonancia del horno de inducción – principalmente en hornos de baja potencia y baja tensión – se utilizan con el fin de aumentar la tensión de los dos extremos de la bobina y como resultado, reducir la corriente disipada del circuito de potencia del horno.
Además de reducir la corriente disipada por el tanque de resonancia, los transformadores de alta frecuencia (HF) crean un aislamiento eléctrico entre el hardware del horno de inducción en el lado de la carga y en el lado de la fuente de suministro de potencia del horno para que impida ocurrir cortocircuito y errores en el lado de la carga que se extienda eléctricamente hacia el circuito de potencia lo que provocará una mayor protección de los equipos eléctricos utilizados en el circuito de potencia del horno de inducción. Este caso es un poco similar a la función de los enlaces eléctricos en la protección de extracorriente de conexión.
Aunque la aplicación de los transformadores de alta frecuencia (HF) no es completamente similar a la de los enlaces eléctricos, pero desde el punto de vista de la estructura y componentes, es muy similar a la de los enlaces eléctricos.
En general, los transformadores de alta frecuencia (HF) incluyen dos bobinas enfriadas por agua en los lados primario y secundario, que se han bobinado alrededor de un núcleo toroidal similar a los transformadores toroidales13 y con el fin de estabilizar la estructura y también el aislamiento del soporte, como el reactor de núcleo de aire con la bobina cruzada, después de la construcción, se aíslan bajo el proceso de añadir resina.
Los transformadores de alta frecuencia (HF) se utilizan principalmente en la estructura de los hornos de inducción de bajo tonelaje fabricados por la empresa Inductotherm.
8- Inner Core & Crossover Type Coil
9- I” Core & Crossover Type Coil“
10- Air Core & Crossover Type Coil
11- Commutation Coil
12- High Frequency
13- Toroidal
1- Choke
2- Reactor
3- DC Link
4- Inductance
5- Stepped Air Gap (DC Links)
6- Inner Core & Helical Type Coil
7- Outer Core & Crossover Type Coil
