Automatiserad impedansanpassning av ett serieresonant induktionsvärmningssystem

Sammanfattning: Inom industrin används många typer av värmekällor. Det kan vara öppna lågor, IR strålning, resistiv uppvärmning eller induktionsvärmning. Induktionsvärmningen är en värmingstyp med hög energidensitet, låg investeringskostnad, snabb uppstartstid och hög flexibilitet. Ett serieresonant induktionsvärmningssystem består i sin enklaste form av en växelspänningskälla, en spole, en kondensator och objektet som ska värmas. För att maximal effekt ska kunna levereras till lasten ansluts en transformator mellan spänningskällan och lasten. Olika induktorer kräver olika kapacitanser och transformatorer för att fungera optimalt. I dagsläget monteras dessa komponenter manuellt för varje induktor och applikation men en automatiserad lösning hade varit att föredra för att ytterligare kunna effektivisera tillverkningsprocesser genom att alltid uppnå maximal värmningseffekt. Detta arbetets huvudsyfte är att konstruera en prototyp av en automatisk impedansanpassare som kan användas istället för att manuellt byta komponenter. Prototypen ska bestå av ett fåtal transformatorer och kondensatorbanker vars konfiguration kan ställas med hjälp av reläer. Impedansanpassaren ska ta emot kommandon från en frekvensomriktare eller en extern dator och välja konfiguration utifrån dessa. Arbetet har utmynnat i en framtagen konstruktion och en förenklad prototyp. Den framtagna konstruktionen består av tre kanaler och den byggda prototypen av en kanal. Den byggda prototypen har utvärderats utifrån en funktionsbeskrivning som togs fram i början av arbetet. I denna beskrivs de önskade funktionerna och krav som ställs på impedansanpassaren. En sak som kom fram under utvärderingen är att det lätt uppstår för höga spänningar i kretsen. För att undvika detta bör frekvensomriktaren begränsa den möjliga strömmen så att för höga spänningar och i värsta fall överslag undviks. Även EM-skärmning av reläerna undersöktes för att se hur det påverkar uppvärmningen av dem. För de reläer som använts påverkar inte skärmningen tillräckligt mycket för att definitivt konstatera att det hjälper. Skärmning bör undersökas vidare ifall andra reläer, kanske till och med egendesignade, används.