---

Tez Sahibi: Hakan Yüksel BAL-2006

İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET……..……………………………………………………………………………iv
ABSTRACT …..……………………………………………………………………….v
TESEKKÜRLER….…………………………………………………………………..vi
İÇİNDEKİLER…………………………………………………………………vii
SEKİLLERİN LİSTESİ …..…………………………………………………………..ix
SİMGELER VE KISALTMALAR ..……………………………………………….xii
1. GİRİS ……...………..………………………………………………………………1
2. İNDÜKSİYON İLE ISITMADA MANYETİK TEMELLER …..…………………4
2.1. İndüksiyon…..………………………………………………………………….4
2.1.1. Faraday kanunu …..……………………………………………………..4
2.1.2. İndüksiyonla ısıtma prensipleri …..…………………………………….5
2.2. İsleme Derinligi (Joule Etkisi) …..…………………………………………….6
2.3. Histerezis Etkisinin İsleme Derinligine Etkisi ………………………………...9
3. AC DEVREDE REZONANS, HARMONİKLER VE FOUİER SERİSİ ….……10
3.1. Rezonans …..………………………………………………………………….10
3.1.1. Seri rezonans devresi…………………………………………………..10
3.1.2. Paralel rezonans devresi ..……………………………………………..11
3.2. Harmonikler ….……………………………………………………………….13
3.3. Fourier Serisi ….………………………………………………………………15
4. İNVERTÖRLER ………………………………………………………………….16
4.1. Devre Yapılarına Göre nvertörler …………………………………………...17
viii
Sayfa
4.1.1. Yarım köprü invertörü ….…………………………………………….17
4.1.2. Tam köprü invertörü ….………………………………………………18
4.2. Yükün Durumuna Göre İnvertörler ………………………………………….19
4.2.1. Seri rezonans invertör(class-d invertör) ……………………………....19
4.2.2. E sınıfı rezonans invertör …..…………………………………………21
4.2.3. Seri rezonans class-de invertör ……………………………………….22
5. SNUBBER DEVRELERİ ….……………………………………………………...25
5.1. Anahtarlarda Snubber Devrelerine Olan Gereksinimin …….………………...26
6. İNDÜKSİYON BOBİNİ ………………………………………………………….28
6.1. Temel Tasarım Gereksinimleri ….……………………………………………28
6.2. Bobinin Düzenlenmesi ….…………………………………………………….31
7. SİSTEM TASARIMI ……………………………………………………………...32
7.1. İndüksiyon Fırınına Genel Bakıs …………………………………………….32
7.2. Devrenin Çalısması …………………………………………………………..32
7.3. Devrelerde Kullanacagımız Elemanların Hesaplanması …………………….35
7.4. İnvertör Devresi İçin Uygun Anahtarın ve Sürücü Seçimi ………………….38
7.5. Uygun Anahtarlama Devresinin Seçilmesi ve bu devrelerle yapılan
deneyler. …………………………………………………………………..38
8. SONUÇ VE ÖNERİLER …………………………………………………………45
KAYNAKLAR………………………………………………………………………46
ÖZGEÇMİS …………………………………………………………………………48
ix
SEKLLERN LSTES
Sekil Sayfa
Sekil 1.1. ndüksiyonla ısıtmayı özetler devre …………………………………………..5
Sekil 2.2. Malzemedeki akım yogunlugundaki degisimi ……………………………….8
Sekil 2.3. sleme derinligi - frekans egrileri …………………………………………….8
Sekil 2.4. Silindirik malzemenin boyutlandırılması …………………………………….8
Sekil 3.1. Seri RLC Devresi ……………………………………………………………11
Sekil 3.2. Seri devrede ’nin fonksiyonu olarak empedans …………………………...11
Sekil 3.3. Paralel rezonans devresi …………………………………………………….11
Sekil 3.4. Paralel Rezonans devresinde ’nin bir fonksiyonu olarak admintans………13
Sekil 3.5. Frekansı 50Hz olan periyodik dalga sekli …………………………………..14
Sekil 3.6. Örnek dalga seklinin sinüzoidal parçaları …………………………………..14
Sekil 3.7. Harmoniklerin toplam dalga içinde etki oranları ……………………………14
Sekil 3.8. Temel dalga ve 3. 11., harmonikler ve 1000. harmonige kadar olanların
toplamı gösterilimi …………………………………………………………...16
Sekil 4.1. Sabit AC' den genligi ve frekansı degistirilebilen AC elde edilmesi ……….17
Sekil 4.2. (a)Yarım Köprü nvetör Devresi (b) Çıkıs Sinyali ………………………….18
Sekil 4.3. (a)'da Tı ve T4 iletime oldugunda yük üzerine düsen gerilim, (b)'de T2 ve
iletime oldugu zaman yük üzerine düsen gerilim ve (c)'de ise bir periyot
boyunca üzerine düsen gerilim görülmektedir. ……………………………...19
Sekil 4.4. Seri rezonanslı yarım köprü invertör.(Class-D invertör) ……………………20
Sekil 4.5. Seri rezonanslı yarım köprü invertör daga sekilleri …………………………20
Sekil 4.6. a) Class-E invertör devre seması. b) Class-E invertör devresinde Q
transistorü açık durumda iken. c) Class-E invertör devresinde Q
transistorü kapalı durumda iken ……………………………………………21
Sekil 4.7. Class-de invertör devre seması ..…………………………………………….22
x
Sekil Sayfa
Sekil 4.8. Class-DE invertörün dalga sekli …………………………………………….23
Sekil 5.1. Snubber devre sekilleri………………………………………………………25
Sekil 5.2. (a)Snubbersiz devre. (b) anahtarlama egrisi ………………………………...26
Sekil 5.3. Sunbber devresi anahtarlama egrileri ……………………………………….27
Sekil 6.1 Primer ve sekonder sarımlı trafo ……………………………………………28
Sekil 6.2. Manyetik akı çizgileri ……………………………………………………….29
Sekil 6.3. ndüksiyonla ısıtmada sarmalın geometrik merkezinin dısına konulan
malzeme ……………………………………………………………………..29
Sekil 6.4. Degisik sekilli ısıtma amaçlı çok sarımlı bobinler: a) yuvarlak,
b) Dörtgen, c) biçimli, d) pankek, e) Helisel-sarmal, f) içten geçmeli ……...30
Sekil 7.1. Paralel rezonanslı bir indüksiyon fırını genel devre seması ………………..31
Sekil 7.2. Rezonans devresinin bir periyodu.…………………………………………..32
Sekil 7.3. Rezonans devresinde anahtarlama yapılmaz ise rezonans devresinde
meydana gelen sönüm ………………………………………………………32
Sekil 7.4. (a) Tetikleme sinyali. (b) Ana dalgada olusan rezonans, (b) Üçüncü
harmonigin tetiklenmesi sonucu olusan rezonans egrisi ………………..…..33
Sekil 7.5. Deneylerde kullanılan tek anahtarlı seri rezonans devre seması. …………...38
Sekil 7.6. Deneylerde kullanılan tek anahtarlı seri rezonanslı seri direnç baglı
devre seması …………………………………………………………………38
Sekil 7.7. Deneylerde kullanılan tek anahtarlı paralel rezonanslı seri direnç baglı
devre seması …………………………………………………………………39
Sekil 7.8. Deneylerde kullanılan tek anahtarlı seri rezonanslı seri direnç ve paralel
diyot baglı devre seması ……………………………………………………39
Sekil 7.9. Tek anahtarlı devre anahtarlama frekansında rezonansta ise devre
degerleri……………………………………………………………………..40
Sekil 7.10. a) 70KHz giris akım ve gerilimi. b) 70KHz de temel dalgada bobin
akım ve gerilimi......…………………………………………………………41
xi
Sekil Sayfa
Sekil 7.11. Tek anahtarlı devre rezonans frekansı anahtar frekansını 3 katı iken ……..41
Sekil 7.12. a) 210KHz de Bobin akım ve gerilimi b) 210KHz’lik rezonansta akım
ve gerilim …………………………………………………………………..42
Sekil 7.13. Tasarımda kullanılan devre………………………………………………...44

---