Розрахунок та проектування конструктивних елементів побутових індукційних плит
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.87.61-71Ключові слова:
побутова індукційна плита, індуктор, магнітопровід, ферит, розрахунок, проектуванняАнотація
Запропонована методика розрахунку та проектування основних конструктивних елементів побутових індукційних плит - індукторів та магнітопроводів. Техніка складається з двох етапів. Перший етап був розроблений на основі інженерних методів розрахунку мідних індукторів промислових індукційних нагрівачів з урахуванням конструктивних особливостей та режимів роботи індукційних плит, зроблених на таких етапах, як вибір геометричних розмірів індуктора, розрахунок основних електричних та енергетичних показників індуктора, розрахунок системи ''індуктор-тарілки'', визначення кількості витків індуктора та розрахунок ширини витка. Другий етап являє собою інженерний підхід для розрахунку та проектування магнітних осердь з феритів MnZn, виконаний на таких етапах, як вибір матеріалу для виготовлення стрижнів з магнітопроводом, вибір геометричних розмірів ферритових стрижнів, розрахунок маси магнітопроводу і розрахунок втрат потужності в магнітопроводі. Представлені та проаналізовані результати розрахунків та конструкції індукторів та магнітопроводів щодо ряду режимів нагрівання посуду різних геометричних розмірів. Розроблені методики та результати, отримані на їх основі, доповнюються та підтверджуються попереднім чисельним аналізом розподілу електромагнітного поля в індукційних плитах та посуді з підігрівом, а також експериментальними дослідженнями на розробленому експериментальному стенді. Концептуальні проекти індукційних плит, розроблені з використанням запропонованих підходів, ілюструють представлені методи. Розроблені методики можуть бути використані в процесі дослідження та проектування конструктивних елементів побутових індукційних плит, а також у навчальному процесі для підготовки бакалаврів та магістрів за відповідними освітніми програмами.
Посилання
References
Pantelyat M. G., Bíró O. and Bauernfeind Th. (2016). Computational electromagnetics in education: finite element analysis of induction cookers’ electromagnetic and thermal fields. Abstracts of the 17th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, p. 20.
Carretero C., Lucía O., Acero J., Burdío J. M. and Alonso R. (2011). Passive network equivalent of an induction system for domestic cookers applications based on FEA tool simulation. 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 1753-1758. doi: 10.1109/APEC.2011.5744833.
Carretero C., Lucía O., Acero J., Burdío J. M. and Alonso R. (2013). Computational Modeling of Two Partly Coupled Coils Supplied by a Double Half-Bridge Resonant Inverter for Induction Heating Appliances. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 60, pp. 3092-3105. DOI: 10.1109/TIE.2012.2202360.
L. C. Meng, K. W. E. Cheng and K. W. Chan (2009). Heating performance improvement and field study of the induction cooker. 2009 3rd International Conference on Power Electronics Systems and Applications (PESA), pp. 313-317.
L. C. Meng, Ka Wai Eric Cheng, P. C K Luk (2012). Field analysis of an induction cooker with square 9-coil system by applying diverse exciting patterns. In: Proc. 6th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives PEMD 2012, 592 CP ed., Vol. 2012. DOI: 10.1049/cp.2012.0359.
Pantelyat M. G. and Bajda Ye. I. (2020). Computational electromagnetics in education, part II: a technique for calculation and design of induction cooker inductors. Abstracts of the 19th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, p. 41.
Pantelyat M. G. and Klymenko B. V. (2017). An equipment subsidy from the Alexander von Humboldt Foundation provided by the Federal Foreign Office of Germany – a great contribution to the advancement of science and learning and to international cooperation. Proceedings of the International Scientific Conference Humboldt-Kolleg ''Limits of Knowledge'', pp. 276-285.
Topuz, N. E., K. Dawood, Ü Kaya, G. Odabaş and G. Kömürgöz. (2019). Electromagnetic and Thermal Analysis of Induction Cooker Coil. 2019 4th International Conference on Power Electronics and their Applications (ICPEA), 5 p. DOI:10.1109/ICPEA1.2019.8911134.
Cerri G., Kovyryalov S. A., Mariani Primiani V., and Russo P. (2009). Rigorous Electromagnetic Analysis of Domestic Induction Heating Appliances. PIERS Online, Vol. 5, Iss. 5, pp. 491-495.
Koller L. & Novák B. (2009). Improving the energy efficiency of induction cooking. Electrical Engineering, Vol. 91, pp. 153-160. DOI: 10.1007/s00202-009-0127-9.
Koller L. & Novák B. (2017). Improving the energy efficiency of induction cooking 2. Electrical Engineering, Vol. 99, pp. 171-178. DOI: 10.1007/s00202-016-0405-2.
Sezai, Yu. (July 2003). Ferrite materials for power transformer PC 95: Technical report TDK Corp. Dempa Shimbun High-Technology. TDK Corporation.
Mn-Zn Ferrite: Material characteristics. (March 2020). TDK Corporation.
Chari M. V. K. and Salon S. J. (2000). Numerical Methods in Electromagnetism. Elsevier Inc. doi: 10.1016/B978-0-12-615760-4.X5000-7.
Jin J.-M. (2015). The Finite Element Method in Electromagnetics, the 3rd Edition. Wiley-IEEE Press, 876 p.
Clemens M., Magele Ch., Pantelyat M. G. (2020). A Minisymposium on ''Quasistatic Electromagnetic Field Problems Including Capacitive, Inductive and Resistive Effects: Applications and Models'' during the IGTE 2020 Symposium, International Compumag Society Newsletter, Vol. 17, No. 3, pp. 15-18.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Alan Yeloev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
