İndüksiyon ısıtma, iletken malzemelerin temassız, hızlı ve verimli ısıtılmasını sağlar. İndüksiyon ısıtma teknolojisi günümüzde endüstride, ev eşyalarında ve medikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Verimli ve hızlı ısıtma, güvenlik, hassas kontrol ve temizlik kolaylığı gibi avantajları vardır. Ev tipi indüksiyon ocakların çalışma prensibi, değişken manyetik alan ile tencere üzerinde ısı oluşturulmasına dayanır.
Yüksek frekanslı evirici kullanılarak düz spiral bobinde değişken manyetik alan oluşturulur.
Ev tipi indüksiyon ocaklarda, maliyet-performans kriterleri göz önüne alındığında yarım köprü seri rezonans eviriciler ve tek anahtarları paralel rezonans eviriciler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bobin tasarımı da kullanılacak eviriciye göre yapılmalıdır.
İndüksiyon ocaklardaki endüktans- yük grubu; ferromanyetik tencere, düz spiral bobin, ferrit nüveler ve alüminyum plakadan oluşur. Tencerede oluşan ısının kaynağı, tencere tabına uygulanan değişken manyetik alanın oluşturduğu girdap akımlarıdır. İndüksiyon ısınma güç elektroniği, kontrol teknikleri, manyetik eleman olmak üzere üç ana bölümde incelenir. Bu çalışmada manyetik eleman tasarımı kapsamında, ev tipi indüksiyon ocaklarda kullanılan bobinlerin tasarımı ele alınmıştır. İndüksiyon ocak bobini 3 boyutlu olarak modellenmiş ve ANSYS/Maxwell programı ile analizler yapılmıştır. ANSYS/Maxwell içerisinde bulunan “Eddy Current” analiz yöntemi kullanılmıştır. Kullanılan ferrit nüvelerin sayısının, pozisyonunun, uzunluğunun ve kalınlığının, endüktans, ferrit nüvelerin akı yoğunluğu ve tencere tabanındaki akı yoğunluğuna etkisi incelenmiştir. Sargı yüksekliğindeki ve sarım şeklindeki değişikliklerin sisteme olan etkileri incelenmiştir. Çalışma sonucunda farklı indüksiyon ocak bobin tasarımları yapılmış ve tasarımı iyileştirmek için farklı tasarımların analizleri karşılaştırılmıştır. İndüksiyon bobin tasarımının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analizlerinin yapılması prototip sürecini oldukça hızlandırmış ve maliyet avantajı sağlamıştır.
Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik analiz, İndüksiyon ısıtma, Bobin tasarımı, Sonlu elemanlar yöntemi
|
