İndüksiyon ısıtma prensibi ile çalışan mikrokontrolcü denetimli bir sıvı ısıtıcısı tasarımı
Design of a microcontroller based liquid heater operating with the principle of induction heating
Yazar: İSMAİL KIZILKAYA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ALTINTAŞ
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Endüksiyonla ısıtma = Induction heating ; Isıtıcılar = Calorifics ; Rezonans = Resonance ; Rezonans invertör = Resonant inverter

Özet:
Bu çalışmada, indüksiyon ısıtma prensibi ile çalışan mikrokontrolcü denetimli bir sıvı ısıtıcısı tasarlanmış, uygulanmış ve test edilmiştir. İndüksiyon ısıtma teknolojisi; ısıtma işlem süresinin kısa olması, bulunduğu ortama ısı yaymaması, yüksek verimliliği, alevlenme ve patlama vb. olumsuzluklarının bulunmaması gibi üstünlüklere sahiptir. Bu üstünlükler dolayısıyla, indüksiyon ısıtma teknolojisinin kullanımı endüstri ve ev tipi uygulamalarda gün geçtikçe artmaktadır. Bu çalışmada uygulaması yapılan örnek modelde, şehir elektrik şebekesinden alınan 220 V'luk AC gerilim, köprü tipi doğrultmaç ve filtre yardımıyla DC gerilime dönüştürülmüştür. Elde edilen bu DC gerilim daha sonra, bir köprü tipi DC-AC konvertör üzerinden 16,66 kHz'lik bir paralel rezonans devresine uygulanmıştır. Paralel rezonans devre akımı, rezonans bobini içinde güçlü bir elektromanyetik alan üretir. Bu manyetik alan, rezonans bobini içine yerleştirilmiş olan manyetik malzeme üzerinde yüksek akımlar indükler ve onu ısıtır. Manyetik malzeme etrafında sıvı akışı sağlanarak, manyetik malzeme üzerinde açığa çıkan ısı enerjisinin sıvıya geçmesi sağlanır. Deneysel çalışmalarda, sıvı olarak şehir su şebekesi kullanılmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre, geliştirilen örnek model 1 l/dak'lık akış debisine sahip suyun sıcaklığı 30 °C'den 64 °C'ye, 0,5 l/dak'lık akış debisine sahip suyun sıcaklığı 30 °C'den 94 °C'ye yükseltmiştir.

Abstract:
In this study, a microcontroller based liquid heater operating with the principle of induction heating is designed, realized and tested. Induction heating technology has the superiorities of being a system whose process duration is short, which has no temperature distribution through environment with its high efficiency and do not let occasions such as combustion or bursting. Due to these superiorities; its usage in industry and home-type applications has been increasing everyday. In the developed prototype, 220 V AC public electrical main supply is converted to the DC bus voltage with the aid of the bridge rectifier and filter. Then, the obtained DC bus voltage is supplied to a 16,66 kHz parallel resonant circuit via a bridge DC-AC converter. Current of the resonant circuit generates a powerful electromagnetic field inside the resonant inductor. The magnetic field induces high currents in the magnetic material positioned inside the resonant inductor, and heats it. Transfer of the resulted heat energy from the magnetic material to the liquid is provided by passing the liquid around this magnetic material. In the experimental studies, public water supply is used as liquid. According to the measurements results, the developed prototype increases the water temperature from 30 °C to 64 °C at flow-rate of 1 l/min, and from 30 °C to 94 °C at flow-rate of 0,5 l/min.