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Rigorous electromagnetic modelling of domestic induction heating systems

By Sergey A. Kovyryalov

Abstract

Lo sviluppo di un modello elettromagnetico rigoroso del sistema di riscaldamento a induzione è un compito piuttosto complesso. Poiché il modello dovrebbe descrivere un’analisi elettromagnetica del funzionamento del sistema, si devono prendere in considerazione diversi parametri quali le proprietà dell’induttore, la sua geometria, il materiale e la tensione di alimentazione, le proprietà del materiale di carico, lo spessore, le caratteristiche della ferrite e la schermatura dell’alluminio.Inoltre, il modello deve considerare tutti gli accoppiamenti magnetici e le interazioni del sistema. Lo scopo principale del seguente lavoro era quello di sviluppare uno strumento di progettazione che permettesse di simulare il sistema full-wave ed il suo funzionamento, tenendo conto sia dei parametri geometrici che elettromagnetici del sistema. Lo strumento di progettazione deve possedere la flessibilità parametrica al fine di analizzare i differenti casi di impiego e le diverse configurazioni delle dimensioni del sistema e delle distanze tra le parti interne. Ciò permette di portare avanti le simulazioni del funzionamento del sistema e di calcolare tutte le correnti indotte nel carico, la loro distribuzione ed i loro valori, di valutare la distribuzione di corrente nel substrato di ferrite e nella schermatura di alluminio. Il modello deve offrire una valutazione rigorosa dell’impedenza di ingresso del sistema, poiché essa è il parametro principale per il sistema di controllo elettronico. Considerando il fatto che gli induttori moderni per cucine ad induzione sono per lo più avvolti con filo Litz, uno degli scopi era quello di sviluppare un modello accurato della geometria complessa di un filo Litz. Questa tesi è organizzata nel modo seguente. Il secondo capitolo contiene un'analisi panoramica dello stato dell’arte nell’ambito della cottura ad induzione. I materiali del sistema vengono analizzati nel terzo capitolo. Il modello elettromagnetico completo è proposto nel quarto e nel quinto capitolo. Questi capitoli contengono la spiegazione di equazioni derivate che descrivono i campi elettrici e magnetici in ogni parte del sistema, il sistema di equazioni del modello come rappresentazione analitica dei processi elettromagnetici nel sistema e, infine, la sua soluzione numerica come equazione matriciale lineare. La struttura del filo Litz è analizzata nel sesto capitolo. A partire da semplici esempi l’intera geometria interna è stata modellata analiticamente ed in 3-D. Per concludere il modello di sviluppo, il settimo capitolo rappresenta la completa conferma sperimentale di ogni fase della modellazione. Incertezze, errori, correzioni e considerazioni pratiche sono ivi menzionate

Topics: ING-INF/02 - Campi elettromagnetici
Publisher: Italy
Year: 2011
OAI identifier: oai:openarchive.univpm.it:123456789/271
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