Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Ev Tipi Endüksiyon Ocak Bobininin Analizi

Abstract

Endüksiyonla ısıtma tekniği, endüstriyel uygulamalarda ısıtma, eritme ve kaplama gibi alanlarda uzun yıllardır yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak ev içi uygulamalarına, özellikle endüksiyon ocaklarla son on beş yılda girebilmiştir. Bu ısıtma tekniğinin evde kullanılmasının nedeni klasik ocaklara göre bazı avantajlara sahip olmasıdır. Örneğin, daha verimli olması, daha hızlı ısıtması ve düzgün bir yüzeye sahip olması açısından daha kullanışlı olması endüksiyon ocakların diğer ocaklara olan en büyük avantajlarıdır. Bu tez çalışmasında endüksiyon ocaklarının en temel malzemelerinden birisi olan endüksiyon ocak bobini detaylı bir şekilde incelenmiştir. İncelemede sonlu elemanlar yöntemi kullanan bir yazılımdan faydalanılmıştır. Endüksiyon ocağı bobininin endüktans ve direnç değerleri güç elektroniği devresi açısından oldukça büyük önem taşımaktadır. Bir benzetim modeli kurularak bu değerler tez çalışmasında hesaplanmıştır. Endüktans ve direnç değerlerine etki eden parametrelerden, sarım sayısı, bobinin sarılacağı tel yapısı, tencere ile bobin arası mesafe, kullanılan malzemeler incelenmiştir. Bu parametreler değiştirilerek bobinin elektriksel karakteristiğindeki değişimler gözlenmiş, böylelikle bobin tasarımı sırasında yapılan değişikliklerin sonuçları anlaşılmaya çalışılmıştır. Bu çalışma sonuçlarından daha verimli bir bobin tasarımı için bazı fikirler de çıkartılmaya çalışılmıştır. Ayrıca endüksiyon ocağın çalışması sırasında üretilen ısının tencere yüzeyine daha eşit bir şekilde dağılması için yapılabilecekler yine sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir.

Induction heating has been used in industrial applications, such as melting, sheathing and heating, for long times. However, induction heating could have been used in home appliances for last fifteen years (induction cookers). Induction cookers have some advantages over conventional cookers, such as efficiency, heating speed and having a reliable, easy clean surface. Induction bobbin or inductance is one of the main components in induction cookers. In this study, induction bobbin is investigated in a detailed way. This investigation or study is made by a software which uses finite elements method. Inductance and resistance values of induction bobbin are very important for power electronic circuit. These values are calculated in this study using a simulation model of induction bobbin. In addition, the parameters which affect these values are investigated too. For example, number of turns, the conductor type, distance between bobbin and pan and the materials which are used in whole induction bobbin. By means of these parameters, some conclusions about efficiency are given too. Active surface heating over the pan is another investigation subject in this study.