Ev tipi indüksiyonlu ocak bobinlerinin tasarımı ve homojen pişirme parametrelerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi, Elektrik Müh.Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ALİ BUĞRA BUĞDAY
Danışman: Selin Özçıra Özkılıç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İndüksiyonlu ısıtma, iletken malzemelerin temassız, hızlı ve verimli ısıtılmasını sağlar. İndüksiyon ısıtma teknolojisinin günümüzde birçok uygulama alanı vardır. Endüstride, ev eşyalarında, medikal uygulamalar da kullanılırlar. Verimli ve hızlı ısıtma, güvenlik, hassas kontrol ve temizlik gibi avantajları vardır. Ev tipi indüksiyonlu ocaklar, değişken manyetik alan oluşturarak tencerenin direkt olarak ısıtılmasını sağlar. Yüksek frekanslı evirici kullanılarak düz spiral bobinde değişken manyetik alan oluşturulur. Tencerede oluşan ısı, zaman içinde değişen manyetik alanın tencere tabanında oluşturduğu girdap akımlarının sonucudur. İndüksiyonlu ısıtma 3 ana bölüme ayrılabilir; Güç elektroniği, Kontrol teknikleri, manyetik eleman tasarımı. İndüksiyon ocaklardaki bobin ve yük grubu; ferromanyetik tencere, düz spiral bobin, ferrit nüveler ve alüminyum plakadan oluşur. Ev tipi indüksiyon ocaklarda elektronik devre yapısı olarak, yarım köprü seri rezonans eviriciler ve tek anahtarları paralel rezonans eviriciler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bobin tasarımı da kullanılacak evirici tipine göre yapılmalıdır. Bu çalışmada ev tipi indüksiyonlu ocaklarda kullanılan indüksiyon bobinlerinin tasarımı yani manyetik eleman tasarımı konusu ele alınmıştır. İndüksiyonlu ocak bobini 3 boyutlu olarak modellenmiş ve ANSYS/Maxwell programı kullanılarak manyetik analizler yapılmıştır. ANSYS/Maxwell içerisinde bulunan "Eddy Current" analiz yöntemi kullanılmıştır. Yapılan analizlerde yarım köprü seri rezonans evirici devre yapısı kullanıldığı kabul edilmiştir. Bu devre yapısında kullanılabilecek anahtarlama frekansı, rezonans kapasitörünün değeri, bobin akımının maksimum değeri, bobin sargısının yüksekliği, disk – bobin arasındaki hava aralığı belirlenmiştir. Anahtarlama frekansı, rezonans kapasitörünün değerlerinden yola çıkarak yük altındaki endüktans değeri bulunmuştur. Anahtarlama frekansını kullanarak girme derinliği hesaplanıp, uygun tel kesiti bulunmuş ve malzeme seçimi yapılmıştır. Tasarlanacak bobinin mekanik ölçüleri belirlenmiştir; iç çap, dış çap, yükseklik. Bir sarımın kesit alanı belirlenip, akım yoğunluğu ve bir sarımda bulunan tel sayısı hesaplanmıştır. Kullanılan ferrit sayısının ve pozisyonunun endüktansa, ferrite akı yoğunluğuna ve tencere tabanındaki akı yoğunluğuna etkisi incelenmiştir. Sargı yüksekliğindeki değişikliklerin sistemdeki etkileri incelenmiştir. Çalışma kapsamında ev tipi indüksiyonlu ocaklarda yaygın olarak kullanılan yuvarlak bobinlerin yerine kullanılabilecek yuvarlak köşeli dikdörtgen bobin tasarımı yapılmıştır. Çalışma sonucunda indüksiyon ocak bobin tasarımı yapılmış ve uygun tasarım yapabilmek için akış diyagramı çıkartılmıştır . İndüksiyon bobin tasarımının akış diyagramı ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılması prototip sürecini oldukça hızlandırır ve maliyet avantajı sağlar.