ویژگی های كوره های القایی و انواع آن

   عبور جریان از یك سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس كار كوره های القایی را تشكیل می دهد. در این كوره ها از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوكو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می شود.

  تكنولوژی گرمایش القایی در واقع تولید حرارت توسط میدان متغیر مغناطیسی قوی است كه توسط سیستمهای مختلفی قابل تولید می باشد. در گذشته این میدان ها توسط ژنراتورهای دینامیكی تولید می گردید، بدین شكل كه یك ژنراتور فركانس متوسط با یك موتور سه فاز كوپل شده و با اضافه كردن یكسری خازن در مدار رزونانس، جریان های متغیری در داخل كویل گرمكن ایجاد می کرد و از این طریق حرارت در قطعة قرار داده شده در كویل ایجاد می شد. با پیشرفت تكنولوژی الكترونیك قدرت و ساخته شدن سوئیچهای سریع و قوی، نسل جدیدی از ژنراتورها بوجود آمد كه اصطلاحاً به آنها ژنراتورهای استاتیكی گفته می شود. در این نوع ژنراتورها حركت مكانیكی وجود ندارد. به اضافه اینكه كنترل قدرت ژنراتور بسیار دقیقتر و كاملتر میسر می شود. این تكنولوژی زیر بنای بسیاری از تكنولوژی ها و صنایع می باشد و به عبارتی اكثر صنایع سنگین به نوعی به این تكنولوژی وابسته اند. در ضمن این تكنولوژی خود بسترساز بسیاری از تكنولوژیهای دیگر است.

   كوره های القایی در مقایسه با كوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر و تلفات گرمایی و آلودگی كمتر است. در ضمن در كوره هایی كه در آنها از روشهای دیگر (غیر القا) برای ذوب استفاده می شود، اندازه كوره بسیار بزرگ بوده و زمان راه اندازی و خاموش كردن آنها طولانی است.

   نمایی از یک کوره القایی در شکل زیر نمایش داده شده است.

qqqqqq1231.jpg

شکل(1). نمایی از یک کوره القایی

   تقسیم بندی کوره های القایی از لحاظ شکل و وضعیت قرارگیری کویل ها عبارتند از:

   1) کوره های القائی هسته دار

   در كوره های القایی هسته دار ( كانالی )، سیم پیچ كوره به دور یك هسته آهن لایه لایه كه كانال را احاطه كرده و به بدنه كوره وصل می شود پیچیده شده است. كانال به شكل u، v یا w می باشد. این مسئله به طراحی كارخانه سازنده ، و نوع آلیاژی كه ذوب می شود بستگی دارد. با توجه به اینكه بعضی از آلیاژها در كانال گیر می كنند، شكل كانال بایستی طوری طراحی شده باشد كه با استفاده از یك سیخ بتوان هر نوع گرفتگی را از میان برد. در كانال، گرما مستقیما بر روی فلز اثر می گذارد اما نیروهای مغناطیسی باعث می شوند كه فلز از كوره به داخل كانال و بالعكس جریان پیدا كند و از این طریق فلز در كانال به مقدار زیادی گرم می شود. درجه حرارت فلز در كانال حدود 100 درجه سانتیگراد بیش از درجه حرارت فلز مذاب در بدنه كوره است. چنانچه بخواهند كار را سرد شروع كنند بایستی ابتدا كوره را با استفاده از شعله گاز یا نفت گرم كرده و بعد فلز را به صورت مذاب به كانال هدایت کنند.

   2) کوره های القائی بدون هسته

   کوره القایی بدون هسته شامل یك بوته دیر گداز می باشد كه یك كویل مسی با قابلیت هدایت زیاد به دور آن پیچیده شده است . این كویل با آب خنك می شود ، حلقه های این سیم پیچ با فیبر شیشه و پنبه نسوز ( آزبست ) عایق شده اند، این لایه های عایق از اتصال كوتاه شدن جریان برق جلوگیری می كنند. كوره های القایی بدون هسته معمولا بر مبنای فركانس كارشان طبقه بندی می شوند.

   تقسیم بندی کوره های القائی از لحاظ فرکانس :

  • کوره های القائی با فرکانس پایین
  • کوره های القائی با فرکانس متوسط
  • کوره های القائی با فرکانس بالا
  • کوره های القائی با فرکانس متغیر

   الف) کوره های القائی با فرکانس پایین

   فركانس این کوره های القایی، همان فركانس شبكه است. فركانس شبكه ارزانترین راه نصب كوره بدون هسته می باشد، در این حالت به وجود مبدل فركانس نیازی نیست. برای بار كوره فقط یك ترانسفورماتور موردنیاز می باشد. ترانسفورماتوری كه در آن هسته ها از نظر مغناطیسی به حد اشباع در آمده اند یك جریان متغیر تولید می كند كه شامل نوسانات زیادی می باشد. چنین كورهائی با 3 یا 9 برابر فركانس شبكه كار می كنند. باید در كویل اولیه یك فیلتر كار گذاشته شود تا از بازگشت نوسانات به برق شبكه جلوگیری به عمل آید. كویلهای بسته ای كه به صورت متوالی با سیم پیچ های اولیه قرارگرفته اند این فیلتر را تقویت می كنند. كوره هائی كه با فركانس پائین كار می كنند نیازی به دستگاه تنظیم بار ندارند چون بار به محض ورود به طور مساوی بین سه فاز تقسیم می شود.

   ب) کوره های القائی با فرکانس متوسط

   فرکانس برق القا شده در کوره های القایی با فرکانس متوسط بین 60 الی 500 هرتز می باشد. بنابر این دارای هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتری نسبت به کوره های با فرکانس شبکه بوده و ظرفیت چنین کوره هایی از چند کیلوگرم تا حدود 10 تن متغیر می باشد. کار با  کوره های القایی فرکانس متوسط ساده بوده و سرعت ذوب آن زیاد می باشد. این کوره ها را می توان بدون نیاز به مذاب اولیه از حالت سرد به کار انداخت. این کوره ها بیشتر جهت تهیه چدنها و فولادهای مخصوص در مقادیر کم به کار می روند.

   ج) كوره القایی با فركانس بالا

   در فركانس 500 هرتز و بالاتر، معمولاً از اصطلاح فركانس بالا استفاده می شود. جریان الکتریکی از یك منبع سه فاز تأمین می شود. استفاده از مبدلهای فركانس ثابت كه با تایریستور كار می كند یك نوآوری جدید محسوب می گردد. درمورد موتور ژنراتور، برقی كه وارد كوره می شود توسط منبع میدان كنترل و به آلترناتور هدایت می گردد. مزایای مبدل های ثابت بیش از موتور ژنراتور است. قسمتهای متحرك در این گونه مبدلها وجود ندارد و بین روشن كردن ژنراتور و شتاب یافتن آن اختلاف فاز پیش نمی آید. همچنین نیروی تلف شده كاهش پیدا می كند چون وقتی كوره كار نكند، موتور افت نداشته و برقی هم مصرف نمی شود. مزیت دیگری كه مبدل ثابت دارد این است كه خودش تنظیم می شود. ظرفیت دستگاهی كه با ژنراتور تغذیه می شود مرتباً بایستی تنظیم شود تا ضریب توان برق ثابت نگهداشته شود ولی مبدل ثابت بطور خودكار فركانس خود را عوض می كند، در این حالت ضریب توان ثابت نگهداشته شده و اپراتور كوره لازم نیست كه خازن های تنظیم كننده را تنظیم نماید.

   د) کوره های القائی با فرکانس متغیر

   این نوع کوره ها معمولا دارای سه فرکانس متفاوت بوده و دارای مزایای هر دو کوره القائی با فرکانس شبکه و متوسط می باشد. استفاده از این کوره ها برای کارگاه های ریخته گری کوچک و متوسط مناسب می باشد.

اطلاعات تکميلي