PLL kontrollü iki fazlı yürüyen dalga indüksiyon ısıtıcı tasarımı

İndüksiyon ısıtma hızlı, temassız, temiz, verimli, kolay ve hassas kontrol edilebilir bir ısıtma teknolojisidir. Bu özellikleri nedeniyle yüzey sertleştirme, temperleme, tavlama, kürleme gibi endüstriyel uygulamalarda; medikal uygulamalarda ve indüksiyon ocakları gibi evsel uygulamalarda sıklıkla tercih edilmektedir. İndüksiyon ısıtma sistemlerinde iş parçasının sıcaklığa bağlı olarak değişen parametreleri nedeniyle sistemin rezonans frekansı değişmekte ve verim düşmektedir. Bu tezde, indüksiyon ısıtma sisteminin sürekli rezonansta tutulması faz kilitli döngü (PLL) kullanılarak sağlanmıştır. Deri etkisinin azaltılması için indüksiyon bobini litz telinden yapılmıştır. Enine akı indüksiyon ısıtma sistemlerinde karşılaşılan iş parçasının orta kısımlarında yeterli ısı artışı oluşmama sorunu, iki fazlı yürüyen dalga indüksiyon ısıtıcı tasarımı ile çözülmüştür. Kaçak manyetik alanların azaltılması ve manyetik akının doğrudan iş parçasına yönlendirilmesi amacıyla ferrit manyetik akı yoğunlaştırıcı kullanılmıştır. Sayısal analizler 3 boyutlu modeller üzerinden sonlu elemanlar yöntemi kullanan COMSOL Multiphysics programı ile yapılmıştır. İlgili programda yoğunlaştırıcılı ve yoğunlaştırıcısız, tek ve çift bobinli enine akı indüksiyon ısıtma modellerinin karşılaştırması yapılmıştır. Sayısal analiz sonuçlarından enine akı indüksiyon ısıtma sistemlerinde iş parçası yüzeyinde homojen ısıtma için yürüyen dalga indüksiyon ısıtma ve manyetik akı yoğunlaştırıcı kullanılmasının sistemin performansını arttırdığı görülmüştür. Gerçekleştirilen indüksiyon ısıtma sistemi tarafından iş parçası üzerinde oluşturan sıcaklık değerleri termal kamera ile ölçülerek sistem performansı değerlendirilmiştir. Termal analizler Fluke Smartview programı kullanılarak yapılmıştır. İş parçası yüzeyinde oluşan sıcaklık değerlerinin minimum, maksimum, ortalama değerleri, standart sapmaları ve yataydaki iki eksen boyunca sıcaklık değişimleri incelenmiştir. Ayrıca seçilen bir noktanın belirli bir sıcaklığa ulaşma süresi değerlendirilmiştir. İki fazlı yürüyen dalga indüksiyon ısıtıcı modelinde bobin akımları arasındaki faz farkı değiştirilerek parametrik tarama yapılmış, farklı durumlar için en uygun faz farkı değerleri belirlenmiştir.