Indüksiyon Ocağı Bobini

Indüksiyon Ocağı Bobini¹

İndüksiyon ocaklarında endüktif bobin, ocağın merkezi bir parçası olarak kabul edilebilir. Bobinin ana rolü, girdap akımlarının oluşması için gerekli olan manyetik alanı² oluşturmaktır ve bu da Foucault kayıplarına³ ve sonucunda malzemenin ısınmasına ve erimesine veya işlenmiş cevherin erimesine neden olur. Bu parçanın hassasiyeti ve rolü göz önüne alındığında, bobinin elektriksel ve mekanik özellikleri ocağın performansı ve verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır. Bu nedenle, Arztrans şirketi, bobinlerin çeşitliliği ve kalitesi göz önüne alındığında, kendi tasarımına veya müşterilerden gelen çizimlere uygun birçok farklı indüktif bobin çeşidini müşterilerin kullanımına sunar ve sonuç olarak, müşteri tasarım, kullanılan malzeme ve yalıtım türünü kendi isteklerine göre seçebilir.

Bir indüksiyon ocağın genel yapısı

Tam bir indüksiyon ocağı bobini genellikle aşağıdakilerden oluşur:

Bir veya birkaç Aktif Bölüm⁴ – ocak akım taşıyıcısı olarak elektrik akımını, eritme için gerekli manyetik alanı oluşturmak ve soğutma için su akımını içerir. Aktif bölümler, genellikle bakır malzemeden yapılan fırça parçalarıdır ve bobin toplam akımını bölmek ve aynı zamanda bobin genel reaktansını paralel olarak bağlamak için kullanılır.
Bir veya birkaç Pasif Bölüm (Soğutma)⁵ – sadece su akımını taşıyan ve ocak toprağını soğutmak için kullanılan, genellikle manyetik olmayan paslanmaz çelik veya bakır malzemeden yapılan bölümler. Soğutma bölümleri, aktif bölümler arasındaki boşlukları doldurmak için bazen tam bir halka olmayan kısmi halkalar şeklinde kullanılır.
İki ucunda bakır kısa devre halkaları (varsa)⁶ – manyetik akı yoğunluğunu dengelemek ve azaltmak için bobin ucunda kullanılan, “parazit halka” olarak adlandırılan bu kısa devre halkaları, tüm bobinlerde bulunmayabilir ve varlıkları veya yoklukları bobin tasarımına bağlıdır.
Bobin sabitleme sistemi – manyetik paspaslar ve pirinçten yapılmış vidaların farklı açılarda bobin halkalarına doğrudan kaynaklanarak, birkaç kompozit destek tarafından sabitlenir.
Bobin yalıtım ve izolasyon sistemi – bobinlerin en önemli bileşenlerinden biri olup, halkalar arasındaki elektriksel izolasyonu ve bobin etrafındaki dış cisimler arasındaki izolasyonu sağlar.
Bobin elektrik bağlantıları – bakır veya pirinçten bir şase bağlantısı ve besleme kaynağından bobine gerekli elektrik gücünü ileten bir bağlantıyı içerir.

Kanıtlanmış fırın endüksiyon bobin tipleri

Endüksiyon fırın bobinleri, sarmal tipine göre helisel⁷ ve ofsetli⁸ olmak üzere iki şekilde oluşturulur. Helisel bobinler, baştan sona spiral halkalar şeklinde sarılmıştır. Bu tür bobinler, halkalarının açılı olması nedeniyle eriyen malzemeler üzerinde dengeli ve homojen bir manyetik alan ve ısı uygulamazlar, bu nedenle endüksiyon ocak bobinlerinin bu türü genellikle düşük güç seviyelerinde üretilir ve kullanılır ve daha büyük boyutlarda ve ölçeklerde kullanılmaları önerilmez. Ayrıca, helisel bobinlerin montaj ve kullanımında aktif bobin bölümleri arasındaki homojen olmayan boşluklar ve üst ve alt bobin yüzeyleri arasındaki paralellik eksikliği gibi diğer sorunlar bulunmaktadır..

Ofset bobinler, diğer helisel tiplerin aksine düz halka kısımlarından oluşurlar ve halkaların başlangıç ve bitiş noktalarında dirsek şeklinde bükülürler. Bu nedenle, bu bobinlerin helisel bobinlere karşı üst ve alt yüzeyleri tamamen düz ve paraleldir, ayrıca erimiş maddelere homojen bir manyetik alan ve ısı uygular. Bu nedenle, özellikle yüksek güç ve tonajlarda bu tür bobinlerin kullanılması daha fazla önerilir.

Monte Edilme Şekline Göre İndüksiyon Ocak Bobini Türleri

Daha önce belirttiğimiz gibi, indüksiyon ocak bobinleri bir veya birden fazla aktif bölümden oluşur ve bu bölümler paralel olarak birbirine monte edilmiştir. Söz konusu aktif bölümler, birbirleriyle seri ve paralel olarak monte edilebilir

Ardışıklı aktiflere sahip olan bobinlerde, aktif bobin bölümleri ardışık ve eksenel olarak birbirlerinin arkasında dizilir ve bobin destekleri tarafından aynı doğrultuda sabitlenirler ve sonunda bobin üzerindeki raylar veya ilgili su geçirmez kablolar aracılığıyla elektriksel olarak birbirlerine paralel hale getirilirler. Bu durumda, genellikle ardışık aktif bölgeler arasındaki eşleşme oranı %20 ila %40 arasında olur.

Aktif bobinlerde (genellikle iki bölümlü aktif bobinlerde bulunan) nüveler, aktif bölümler birbirine sıkıca entegre edilmiş bir şekilde bir araya getirilir, böylece halkaları birbirlerine neredeyse tamamen yerleştirilir. Bu durumda aktif bobin bölümleri arasındaki eşlenme oranı neredeyse %100’dür. İki bölümlü aktif bobinler genellikle helisel bir şekilde sarılır.

Belirtilmelidir ki, montaj bobini için söz konusu iki tasarım arasında özel bir tercih bulunmamakta ve fiziksel kısıtlamalar, boyutlar ve elektriksel özelliklere bağlı olarak, montaj bobini tasarımı için her iki modelden biri tercih edilebilir.

Bobin bileşenleri ve parçaları

Aktif Parça

önce belirtildiği gibi, indüksiyon ocağı bobininin ana parçasıdır ve erimiş malzemelerde dönme akımları oluşturmak için gerekli manyetik alanı sağlamak için alternatif akımın geçişiyle çalışır. Aktif parça bobini, genellikle iki adet olmak üzere ayrı birimlerden (çoğunlukla) oluşur ve bu birimler nihayetinde bobin bağlantıları veya güç iletim kabloları aracılığıyla paralel olarak birbirine bağlanır. Aktif bobin üniteleri, belirli standartlara göre imal edilen bakır kesitleriyle üretilir. Bu kesitlerin malzemesi, uygulanan termal işlemler ve kesitin şekli, bobin performansı ve verimliliğinde önemli bir rol oynar. Daha fazla bilgi için “Bakır Kesitleri” bölümüne başvurun.

Soğutma Parçası

“Soğutma parçası” bobinin bir parçası olup elektrik akımı taşımayan ve sadece alt ve üst bölümün soğutulması için kullanılan bir parçadır. Soğutma parçası her bobinde bulunmak zorunda değildir ve varsa üst, alt veya her iki ucunda bir veya iki parçayı içerebilir. Ayrıca, helisel olarak sarılmış bobinlerde, aktif bobin bölümleri arasındaki boşluğun soğutulması için soğutma halkaları kullanılabilir.

Soğutma halkalarının malzemesi bakır veya paslanmaz çelik olabilir, ayrıca bunların kullanıldığı kesit genellikle dörtgen veya yuvarlak olabilir (özellikle paslanmaz çelik kullanılıyorsa genellikle yuvarlak şekildedir). Paslanmaz çelik kesitlerinin soğutma bobini halkaları olarak kullanılması durumunda şu üç noktaya dikkat etmek gereklidir:

Dikişsiz kesitler kullanılmalıdır.
Kullanılan alaşım kesinlikle manyetik olmamalıdır (tercihen 304 ve 316 paslanmaz çelik sınıfları).
Soğutma halkaları mutlaka haddeleme sonrası ısıl işleme ve gerilme giderme işlemlerinden geçmelidir, aksi takdirde bobin iki ucunda basınç ve deformasyonla karşılaşılacaktır.

Ferromanyetik Halka veya Nötrleştirici Halka

” Ferromanyetik Halka” veya diğer adıyla Nötrleştirici Halka, bakır malzemeden yapılmış kısa devre bir tek halka şeklinde bir bağlantıdır, bir bobin’in en üst veya en alt kısmına veya bazen her iki ucuna da monte edilir. Ferromagnetic Ring’in kullanılma amacı, bobinin giriş ve çıkış bölümlerindeki manyetik akı akışını düzenlemektir. Yani, kısa devre ferromanyetik halka, güç kaynağına bağlanmadan bobin’in üst ve alt bölümlerinde manyetik alan geçişi nedeniyle Faraday’ın indüksiyon yasasına göre içinde elektriksel gerilim oluşturur ve içinde elektrik akımı oluşturur. Bu akım sonucunda, kısa devre halka, ana manyetik alana karşı ters yönde bir manyetik alan üretir, böylece bu bölgelerdeki manyetik akı yoğunluğu biraz düzeltilir ve çevredeki metal ortama ve fırın şöntlerine (yuk) daha az basınç uygular.

Sargı bobini sistemi

Sargı bobini sistemi, indüksiyon bobini imalatında elektromanyetik kuvvetlerin neden olduğu deformasyon ve bobin halkalarının hareketini sabitlemek ve engellemek için kullanılan ekipman ve donanımları içerir. Sargı bobini sistemi, manyetik olmayan malzemelerden ve kompozit malzemelerden yapılmış bir dizi cıvata ve somundan oluşmaktadır. Aras Trans şirketinin kullanmış olduğu kombinasyon, çelik somun ve pirinç civata içerir. Sadece çelik cıvata ve somun kullanılması, somunların tekrar açılıp kapanırken gevşemesine neden olabilir; sadece pirinç cıvata ve somun kullanılması ise sargıyı sabitleme gücünü azaltabilir.

Bağlantıların istenen şekilde oluşturulması için iki yöntem mümkündür:

Halkaların yüzeyine çelik vidayı doğrudan kaynatmak ve pirinç somununu üzerine sıkıca kapatmak
Halkaların yüzeyine pirinç somunu kaynatmak ve çelik vidayı sıkıca kapatmak. Müşteri tercihine ve tasarımın türüne bağlı olarak önerilen iki yöntemden biri kullanılır.

Belirtilen bağlantıların yanı sıra, sabitleyici bobin sisteminin belirli açılarda kompozit yalıtım kolonlar üzerine monte edilmesi gerekmektedir. Kompozit kolonlar cam elyafı ve epoksi reçinelerin kombinasyonundan oluşur ve yapılarında kullanılan lif ve reçine derecelerine bağlı olarak çeşitli özelliklere sahiptir. Daha fazla bilgi için indüksiyon bobini izolasyonunda kullanılan yalıtım malzemeleri bölümüne başvurun.

Ayrıca, acil durumlarda bobin desteklerinde anormal ısı uygulanmasını önlemek için bir mika levhasının yalıtım kolonların arkasında koruyucu olarak kullanılması önerilir

Sargı izolasyonu ve yalıtım sistemi⁹

Bobin yapımında dikkate alınması gereken en temel konulardan biri, bobin sargılarının yalıtım ve izolasyon kalitesidir. Şirketin Araştırma ve geliştirme birimi yetkilileri tarafından yapılan incelemelere göre, bobin arızalarının ve ardışık duruşların en büyük nedeni, yalıtım sistemindeki zayıflık ve bobin izolasyon kalitesidir. Bu nedenle, Aras Trans Tabriz Şirketi, bobinlerinin yalıtım kalitesine özel bir önem ve dikkat göstermekte olup, uygulama süresi ve maliyet faktörlerini dikkate alarak kendi bobinlerinin sargı izolasyonu için üç ana yöntemi önermektedir.

Method 1:

Inductotherm şirketi, kendi bobin üretimi için özel bir yalıtım geliştirmek üzere Inducto-Flex^2M adını seçerek Amerika’da Inductotherm şirketi tarafından geliştirilen özel bir yalıtımı kullanır. Bu özel yalıtımın en önemli özelliği, elektrostatik toz boya tabanlı epoksi ile kaplanmış olmasıdır. Bu özellik, bobin yüzeyinde genişlemelere ve yoğun darbelere maruz kaldığında çatlama ve kırılma olmamasını sağlar. Yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek yalıtım gücü ve püskürtme sırasında bobin yüzeyine homojen yapışma özelliği de bu özel yalıtımın diğer özelliklerindendir. Bu yalıtım, sıvı yalıtımlar ve yalıtım bantları gibi diğer yardımcı malzemeler kullanılmadan sadece bu yalıtımın kullanılmasıyla bobin yalıtımını sağlar. Araza Trans şirketinin bu yalıtım malzemesine erişiminin olması durumunda, şirketin ürettiği bobinlerin Inducto-Flex^2M kullanılarak yalıtılması mümkün olacaktır. Tabii ki, bobin yüzeyindeki oksit tabakalarını kaldırmak için tam kumlama işleminden (toz boya yalıtımı uygulamadan önce) ve bu malzeme kullanılarak bobin yalıtımının yapılmasından sonra bu yöntem şirketin yalıtım metodunun bir parçası olarak tanıtılacaktır.

Metod 2:

Metod 2’de, ilk yalıtımın yanı sıra Inducto-Flex^2Mkullanılarak bobin izolasyonu için çift katmanlı izolasyon¹¹ ve özel epoksi vernik tabakası kullanılmaktadır.

Bu metod, bobin çalışma koşullarının standart olmayan ve tehlikeli olduğu durumlarda önerilmektedir. Aksi takdirde, bobin standart ve normal çalışma koşullarında Inducto-Flex^2Mkullanımı yeterli olacaktır.

Metod 3:

Bu metotta, Inducto-Flex^2M kullanılmadan, bobin tamamen kumlama yapıldıktan sonra üç katman özel epoksi kaplama uygulanır, ardından çift katmanlı izolasyon bandı sarılır ve bant üzerine de özel epoksi vernik püskürtülür. Bu yöntem genellikle onarılmış bobinlerde veya çok küçük sızıntı olasılığı bulunan durumlarda bobin izolasyonu için kullanılır.

Bobin izolasyon metodları ve teknikleri hakkındaki açıklamalardan, metodların kalite ve güvenilirlik açısından sırasının 1, 2 ve 3 olduğu ve bahsedilen metodların maliyetinin artan şekilde olduğu açıktır. Tartışılan her bir yalıtımın özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için endüksiyon ocaklarında kullanılan diğer yalıtımlar bölümüne başvurun.

Bobin elektrik bağlantısı Bobinin güç kaynağına bağlantısı

Bobin elektrik bağlantısı Bobinin güç kaynağına bağlantısı – elektrik kablosuyla sağlanan – iki şekilde yapılır:

Bara bağlantılar – Bu tipte, bobin ve kablo arasındaki bağlantı, bakır raylarının genişletilmesi ve bükülmesi kullanılarak sağlanır.
Dişli bağlantılar – Bu tipte, bobin ve kablo arasındaki bağlantı, birbirini tamamlayan konnektörlerin kullanılmasıyla sağlanır. Mevcut imkanlar ve kısıtlamalara bağlı olarak, bobin yapımında yukarıdaki yöntemlerden biri kullanılır.

Dişli bağlantıları kullanılarak bobin bağlantısı için manyetik akıyı azaltmak için su geçirmez kablolarla bağlı olan bobin için aynı fazlı bağlantıları çarpma şeklinde yerleştirebilirsiniz

1- Induction Coil

2- Eddy Current

3- Foucault Losses

4- Active Part

5- Cooling Part

6- Faraday Ring

7- Helical Coil

8 -Offset Coil

9- Coil Insulation

10- Epoxy Based Varnish

11- Overlap %50

12- Nomex Tape

13- Silicon Rubber Tape

14- Mica Tape

15- Kapton Tape

16- Fiberglass Tape

Indüksiyon Ocağı Bobini