Sonlu Elemanlar Analizi Kullanılarak Bir İndüksiyon Isıtma Sisteminin Elektromanyetik ve Termal Analizi

Yıl 2022, Cilt: 12 Sayı: 2, 35 - 39, 11.12.2022

Emrullah Aydın

Öz

İndüksiyon ısıtma sistemleri endüstride geniş kullanım alanına sahip hızlı, temassız ve verimli bir ısıtma yöntemidir. Bu çalışmada indüksiyon sargısına uygulanan 25 kHz çalışma frekansına sahip farklı akım değerleri için çalışma parçasının sıcaklık değişimi Sonlu Elemanlar Analiz tabanlı yazılım kullanılarak Elektromanyetik-Termal analiz ile elde edilmiştir. Dalma derinliği bu frekans değerleri için hesaplanmış ve modellemelerde bu değerler göz önünde bulundurulmuştur. Analiz sonuçlarına göre, 100 A akım değeri uygulandığında çalışma parçasının sıcaklık değeri kalıcı durumda 669°C’ye kadar ulaşmaktadır.

Anahtar Kelimeler

İndüksiyon ısıtma, indüksiyon sargısı, indüksiyon

Kaynakça

• [1] F.A. Kjellin “Electric Furnace”, U.S. Patent 682088A, 1901.
• [2] Moreland W. C., The induction range: Its performance and its development problems, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. IA-9, no. 1, pp. 81–85, Jan./Feb. 1973.
• [3] B. J. Austin, ‘‘Work coil for use in an induction cooking appliance,’’ U.S. Patent 4 029 926, 1974.
• [4] H. Yamamura, K. Matsuo, and N. Nagai, ‘‘Induction heating apparatus,’’ U.S. Patent 4 115 677, 1978.
• [5] J. Egalon, S. Caux, P. Maussion, M. Souley, and O. Pateau, "Multiphase system for metal disc induction heating: Modeling and RMS current control," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 48, no. 5, pp. 1692-1699, September/October 2012.
• [6] J. Egalon, S. Caux, P. Maussion, M. Souley, and O. Pateau, "Multiphase system for metal disc induction heating: Modeling and RMS current control," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 48, no. 5, pp. 1692-1699, September/October 2012.
• [7] P. R. Stauffer, T. C. Cetas, and R. C. Jones, "Magnetic Induction Heating of Ferromagnetic Implants for Inducing Localized Hyperthermia in Deep-Seated Tumors," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. BME-31, no. 2, pp. 235-251, February 1984.
• [8] P. R. Stauffer, P. K. Sneed, H. Hashemi, and T. L. Phillips, "Practical induction heating coil designs for clinical hyperthermia with ferromagnetic implants," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 41, no. 1, pp. 17-28, January 1994.
• [9] S. Wang, K. Izaki, I. Hirota, H. Yamashita, H. Omori, and M. Nakaoka, ‘‘Induction-heated cooking appliance using new quasiresonant ZVS-PWM inverter with power factor correction,’’ IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 34, no. 4, pp. 705–712, July/Aug. 1998.
• [10] F. Dughiero, M. Forzan, C. Pozza, and E. Sieni, "A translational coupled electromagnetic and thermal innovative model for induction welding of tubes," IEEE Transactions on Magnetics, vol. 48, no. 2, pp. 483-486, 2012.
• [11] Li, F., Ning, J., Wang, T. et al. Analytical modeling and sensitivity analysis of the temperature distribution in the planar scanning induction heating based on 2D moving heat source. J Mech Sci Technol 33, 5093–5102 (2019).
• [12] A. A. Khorshev, O. V. Streltsova, A. S. Bondar and F. V. Chmilenko, "Development and Comparison of 3D Nonlinear Electrothermal Models for Induction Heating Problems," 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus), 2021, pp. 941-945.
• [13] S. Saziana, O.M. Zaidi and M. I. Fadhlina “High-Frequency Induction Heating of Al-Si-Cu-Mg aluminum alloy in Thixoforming”, Materials Research, v. 22, n. 5, 2019.
• [14] Wu X, Li C, Sun S, Tong R, Li Q. “A Study on the Heating Method and Implementation of a Shrink-Fit Tool Holder”, 12(18), Energies 2019.
• [15] Ü. Ünver ve M. H. Ünver , "Tünel Tipi İndüksiyon Fırını İndüktörlerinde Isıtılacak Parça Çapının Değişimine Bağlı Olarak Sistem Veriminin Analizi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 33, sayı. 1, ss. 0-0, Mar. 2018.
• [16] H.M. Ünver, M.T. Aydemir “Power and frequency control in a 60 kW induction Steel heating Furnaces through PLC”, Power Engineer, 19(3), pp. 36-39, 2005.
• [17] Chen J.M., Zhang M. “Numerical Simulation of Electromagnetic Induction Heating in the Material Heat Treatment”, Advanced Materials Research, vol. 291–294, pp.3377–84, 2011.