REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD POLITÉCNICA EXPERIMENTAL JOSÉ ANTONIO ANZOÁTEGUI DIVISIÓN EXTENSIÓN ANACO
ESTADO DEL ARTE DE LOS CIRCUITOS RESONANTES
Profesor. Ing. Ali Orence
T.S.U José Martínez CI 14.082.009
APLICACIONES DE LOS CIRCUITOS RESONATES.
CIRCUITOS RESONANTES COMO FILTROS DE RADIO FRECUENCIA
En ciertas ocasiones es interesante y conveniente disponer un circuito resonante muy selectivo entre un transmisor y su antena con el objeto de filtrar la radiofrecuencia de salida para eliminar armónicos y otras frecuencias espúreas y así conseguir una salida lo más pura posibles. Tal es el caso de los transmisores de V.H.F. y U.H.F. que utilizan en su paso final un circuito híbrido que inherentemente son de banda ancha. Así mismo, se presenta lo que se denomina "ruido de banda ancha", generalmente producido por los sintetizadores y por los osciladores de cristal después de haber pasado por varias etapas multiplicadoras de frecuencia. En otras ocasiones, el problema se presenta en recepción, sobre todo en zonas donde existan fuertes campos de R.F. procedentes de emisores comerciales de F.M., telefonía móvil, etc. En estos casos, todas estas emisiones producen un ruido de fondo que impide la recepción de señales débiles. También, estas mismas emisiones pueden llegar a mezclarse y producir heterodinaciones cuya frecuencia puede llegar a caer dentro de las bandas que tenemos asignadas. El problema puede resolverse intercalando entre la antena y el receptor un circuito resonante muy agudo que deje pasar solamente las señales deseadas y rechace las demás. Un caso muy particular es el de los repetidores, donde tenemos un receptor y un transmisor conectados a dos antenas normalmente muy próximas. En este caso y sobre todo en la banda de V.H.F. es imperativo el uso de dichos circuitos resonantes, que a estas frecuencias toman la forma de cavidad resonante.
CIRCUITOS RESONANTES EN LA ELECTRONICA DE POTENCIA: CALENTAMIENTO POR INDUCCION (INVERSORES CON CARGA RESONANTE)
Los inversores autónomos monofásicos pueden funcionar en régimen oscilatorio si la carga se constituye por un circuito resonante RLC. Para que el inversor pueda trabajar manteniendo la oscilación de la carga, debe producir sus conmutaciones en sincronismo con dicha oscilación, es decir que su frecuencia de conmutación puede ser la misma (o próxima) que la frecuencia natural de la carga. La ventaja fundamental de estos inversores sobre los convencionales y PWM, es que las pérdidas por conmutación son muy reducidas ya que la inversión se produce cuando la corriente (o tensión) cruza por cero o se encuentra próxima a este valor. Para mantener la oscilación en la carga, el circuito de control requiere ser realimentado a efectos de conocer la frecuencia de oscilación. La señal realimentada se procesa con un VCO (Oscilador Controlado por Voltaje) que convierte valores de tensión en frecuencia, dando de esta manera los tiempos de accionamiento a los elementos de potencia. APLICACIONES
EL uso de inversores es muy común en aplicaciones industriales tales como la propulsión de motores de c.a de alta velocidad, calefacción por inducción, fuentes de respaldo y de poder entre otras. Siempre que pueda implementarse, la configuración en carga resonante resulta útil en todas aquellas aplicaciones donde las pérdidas por conmutación son significativas. Las aplicaciones más difundidas son: Calentamiento por Inducción, de metales: En fundición y tratamientos térmicos de metales la frecuencia de operación está comprendida entre 500Hz y 5KHz, según el metal, forma y tamaño del crisol, con una temperatura de fusión para aleaciones de aceros especiales que puede llegar hasta 1500ºC, mientras que en tratamientos térmicos es suficiente 900ºC. Soldaduras de metales
En soldadura, la aplicación prácticamente exclusiva es la fabricación de caños de acero dulce (bajo contenido de carbono) sin aporte de material, se opera con frecuencias del orden de los 20KHz con una temperatura superior a los 1000ºC en la zona de soldadura. Templado de aceros En templado de aceros (tienen mayor contenido de carbono) y aleaciones de alta dureza, las frecuencias más usuales están entre 50KHz y 100KHz y para ciertos casos llega a 200KHz. Fundición y soldadura de materiales plásticos La fundición de ciertos materiales plásticos, se logra con radiofrecuencias de 450KHz, y con muy alta frecuencia de varios MHz en plásticos para aislar o revestir piezas Metálicas. De todas maneras, el calor producido en un medio no conductor, plásticos, maderas, aislantes, alimentos, etc., se logra correctamente por calentamiento dieléctrico, donde las frecuencias de trabajo están en la banda de las microondas de unos 2700MHz. Iluminación: Lámparas de bajo consumo Iluminación de emergencia; balastos. En iluminación ciertos tipos de lámparas utilizan frecuencias de 25 a 45KHZ y para potencias mayores llegan a los 450KHz. Aplicaciones específicas: Fuentes conmutadas con circuito resonante; rectificación resonante; etc. Para las aplicaciones específicas la frecuencia utilizada normalmente se encuentra en el mismo rango del equipo, por ejemplo 40KHz en fuentes conmutadas. Como se ve, es la aplicación la que define la frecuencia de oscilación, y luego tomando en cuenta la potencia y tensión de trabajo se implementa un tipo de circuito oscilante que puede diferir de los básicos mencionados, en razón de obtener la mejor prestación y rendimiento.
La elección de la frecuencia de oscilación obedece a un principio físico que relaciona el camino que sigue el flujo en el metal en función de la frecuencia. Esto es, a bajas frecuencias el flujo tiene mayor penetración y cubre prácticamente toda la sección transversal del material, mientras que a frecuencias elevadas el flujo no penetra hasta la zona central y por tanto se cierra por una superficie menor tendiendo a hacerlo por la capa superficial. Este es el motivo por el cual, en fundición se obtiene mayor rendimiento con bajas frecuencias, mientras que en templado se logra con altas frecuencias.