İndüksiyon Bobin Tasarımında Kullanılan İletken Türlerinin İndüksiyon Sıvı Isıtıcı Performansına Etkilerinin Araştırılması

Abstract

ÖZSahip olduğu bazı üstünlükler dolayısıyla, indüksiyon prensibiyle sıvı ısıtma sitemlerinin endüstriyel ve evsel kullanımı giderek artmaktadır. İndüksiyon sıvı ısıtma sistemlerinin en önemli unsurlarından biri indüksiyon bobinleridir. İndüksiyon bobinleri, rezonans durumunda en verimli çalıştıkları ve büyük akımlar taşıdıkları için, büyük kesitli iletkenlerden az sipirli sarılarak oluşturulurlar. Günümüzde, indüksiyon bobin tasarımında kullanılabilecek birçok iletken türü mevcuttur. Bu çalışmada, COMSOL® Multiphysics yazılımı kullanılarak, 8 farklı iletken türünden oluşturulan indüksiyon bobinlerinin 3B katı modelleri oluşturulmuş, eşit çevresel faktörler ve farklı çalışma frekansları için 2B manyetik ve termal analizleri gerçekleştirilmiş, ısıtıcı aparat üzerinde açığa ısıtma gücü hesaplanarak ısıtıcı performans testi yapılmıştır. Bu çalışma aynı zamanda tasarımcı ve üretici firmalara, indüksiyon bobin tasarımında kullanılabilecek iletken türü seçiminde yardımcı olmayı da amaçlamaktadır.Anahtar kelimeler: İndüksiyon sıvı ısıtma, indüksiyon bobin tasarımı, manyetik analiz, Comsol. I. GİRİŞGünümüzde en yaygın ve en temiz enerji türlerinden olan elektrik enerjisi, ısıtma sistemlerinin vazgeçilmez bir unsurudur. Elektriksel ısıtma, genel olarak rezistif ısıtma ve indüksiyon ısıtma olmak üzere iki ana başlık altında toplanabilir. Rezistif ısıtma sistemlerinde kullanılan temel unsur, krom-nikel telden imal edilen rezistanslardır. Rezistanslar, uygun güç ve şekillerde imal edilerek, gerekli ısı enerjisi elektrik şebekesinden kolaylıkla sağlanmış olur. Diğer bir elektriksel ısıtma yöntemi olan indüksiyon ısıtma, yüksek frekanslı alternatif akımın oluşturduğu manyetik alanın, ısıtılacak parçalar üzerinde oluşturduğu histerezis ve eddy akımlarıyla sağlanmaktadır. İndüksiyon ısıtma sisteminin temel yapıtaşları, yüksek frekanslı alternatif akımı sağlayacak olan inverter ve manyetik alan kaynağı olan indüksiyon bobinidir [1][2][3].Sabit duran ve/veya sürekli akan sıvıların ısıtılmasında her iki elektriksel ısıtma yöntemini kullanmak mümkündür. Endüstriyel ve evsel sıvı ısıtma uygulamalarında rezistif ısıtma yöntemi, indüksiyon ısıtma yöntemine göre çok Investigating the Effects of Conductor Types of Induction Coil on Performance of the InductionLiquid Heater ABSTRACTIn residential and industrial applications, the usage of induction liquid heater using induction heating principles is increasingly growing due to having some advantages. One of the components of the induction heating is induction coil. Because of working best at resonance condition and carrying a lot of current, induction coils are constituted from a wire having a big cross-sectional area; and also have a few turn. At present, there are a lot of wire types being used in induction coil design. In this study, by using the COMSOL® Multiphysics software, 3D solid models of a total of eight-induction-coil designed with different wire types are created; magnetic and thermal analysis of those are performed under identical environmental conditions for different workin...