تصنيع مخبري لجهاز التسخين بالحث الكهرومغناطيسي ودراسة بعض خصائصه

Abstract

"يُعدّ التسخين بالحث الكهرومغناطيسي من التقنيات الحديثة المستعملة في تسخين المعادن، حيث يتميز بالسرعة، والنظافة، والمردود الحراري الجيد مقارنة بطرق التسخين التقليدية. تهدف هذه المذكرة إلى تصميم وإنجاز فرن تسخين بالحث الكهرومغناطيسي منخفض القدرة يعمل بجهد تغذية 12 فولط، اعتمادًا على دارة إلكترونية تتضمن عاكسًا لتحويل الجهد المستمر إلى تيار متناوب عالي التردد، مما يسمح بتوليد مجال كهرومغناطيسي قادر على إحداث تيارات دوامية داخل القطع المعدنية وتسخينها بفعل تأثير جول. تضمن العمل دراسة نظرية لمبادئ الحث الكهرومغناطيسي وآلية التسخين الحثي، إضافة إلى تصميم بعض عناصر النظام واختيار المكونات المناسبة لإنجازه. كما شمل الجانب التطبيقي تصنيع النموذج التجريبي للفرن وإجراء مجموعة من التجارب على عينات معدنية مختلفة لدراسة خصائصها الحرارية عند تعرضها لمجال كهرومغناطيسي عالي التردد. أظهرت النتائج العملية نجاح النظام في تسخين المواد المعدنية بكفاءة مقبولة، حيث تم الوصول إلى درجة حرارة تجاوزت °C 400 خلال مدة زمنية قدرها 17 ثانية عند تردد تشغيل يساوي 106 كيلوهرتز، مع ملاحظة اختلاف سرعة التسخين حسب طبيعة المادة وخصائصها الفيزيائية والمغناطيسية. ""Electromagnetic induction heating is considered one of the modern technologies used for heating metals, as it is characterized by speed, cleanliness, and good thermal efficiency compared with conventional heating methods. This dissertation aims to design and realize a low-power electromagnetic induction heating furnace operating with a 12 V supply voltage, based on an electronic circuit including an inverter that converts direct current into high-frequency alternating current. This allows the generation of an electromagnetic field capable of inducing eddy currents inside metallic pieces and heating them through the Joule effect. This work included a theoretical study of the principles of electromagnetic induction and the mechanism of induction heating, in addition to designing some of the system components and selecting the appropriate components for its implementation. The practical part also involved the fabrication of an experimental furnace prototype and carrying out several experiments on different metallic samples to study their thermal properties when exposed to a high-frequency electromagnetic field. The experimental results showed the successful heating of metallic materials with acceptable efficiency, reaching a temperature exceeding 400°C within 17 seconds at an operating frequency of 106 kHz, while observing variations in the heating rate depending on the nature of the material and its physical and magnetic properties. "