کوره القائی ـ ساختمان

کورهٔ القائی اساساً یک مبدل فرکانس می‌باشد بدین صورت که ولتاژ متناوب شبکه را دریافت نموده و پس از صاف و یکسو نمودن، آن را به ولتاژ متناوبی با فرکانس دلخواه تبدیل می‌کند. اینسیستم را می‌توان به سه قسمت مجزا تقسیم نمود که:
الف) قسمت یکسو ساز و صافی
ب) قسمت اینو ترج ـ کویل
ترکیب دو قسمت اول و دوم را منبع تغذیه کوره القائی می‌نامند. منابع تغذیه به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
۱) منابع تغذیه‌ای که مستقیماً توان را به بار می‌دهند.
۲) منابع تغذیه بامدار وسط DC
مبدل‌های مستقیم فرکانس یاسیکلوکانورترها ساده‌ترین مبدل‌هائی هستند که برای تغذیه کوره‌ بکار می‌رند. در اینمبدل‌ها قدرت الکتریکی بدون یکسو شدن به‌صورت مستقیم از شبکه به بار داده می‌شود و معمولاً فرکانس خروجی آنها کمتر از فرکانس شبکه می‌باشد.
منابع تغذیه با مدار واسط خود به دو دسته تقسیم می‌گردند:
۱) منابع تغذیه ولتاژ
۲) واسط از یک سلف بزرگ تشکیل می‌شود. در منابع تغذیه مدار واسط از یک خازنی و در منابع تغذیه جریان مدار
● یکسوساز و صافی
این قسمت توان AC را از شبکه دریافت کرده و آن را یکسو می‌کند. بسته به قدرت مورد نیاز از یک رکیتفایر تک فاز و یا سه فاز استفاده می‌شود. با توجه به ب□آورد اقتصادی پروژه این یکسوسازها ممکن است تمام کنترل، نیمه کنترل و یا حتی دیودی باشند. در یکسو سازهای تریستورها میزان ولتاژ خروجی قابل کنترل است. چنانچه احتیاج به یک ولتاژ ثابت بوده و کنترل توان با تغییر فرکانس انجام شود می‌توانیم به‌جای تریستور از دیود استفاده کنیم که در این حالت مدارات کنترل یکسوساز بسیار ساده‌تر شده و از نظر اقتصادی نیز هزینه‌ها شدیداً پائین خواهد آمد.
پس از یکسو شدن قدرت، A باید آن را صاف و تثبیت نمود. این کار توسط یک طبقه فیلتر خازنی و یا سلفی صورت می‌گیرد. در کاربردهای جریان بالا معمولاً از فیلتر سلفی صورت می‌گیرد. در کاربردهای جریان بالا معمولاً از فیلتر سلفی دور جاهائی که جریان مصرفی کم است از فیلتر خازنی استفاده می‌شود.
● اینورتر
اینورتر یک مبدل ولتاژ DC به AC با فرکانس دلخواه می‌باشد. اینورترهای مورد استفاده در کوره‌های القائی شامل دو گروه کلی می‌باشند:
۱) اینورتر سری
۲) اینورترموازی
● کوره القائی با اینورتر سری
طبقه یکسو معمولاً از نوع دیودی انتخاب می‌شود. بدین ترتیب کنترل توان صرفاً با تغییر زاویه آتشتریستورهای تست اینورتر همان فرکانس رزونانس بار باشد و به عبارت دیگر بین خروجی اینورتر و بار تطبیق وجود داشته باشد.
● کوره القائی با اینورتر سری
طبقه یکسوساز این نوعمبدل لزوماً بایدتریستوری بوده. فیلتر آن از نوع سلفی باشد. در ابتدا به این مبدل‌ها توجه چندانی نمی‌شد که علت آن پیچیده‌تر بودن مدارات کنترل و مسائل دینامیکی آنها بود. امروزه با توجه به ناقص بودن سیستم رزونانس در مبدل سری استفاده از مبدل‌های موازی توسعه فراوانی یافته است.
راندمان این مبدل‌ها در بارها کم نسبت به سایر مبدل‌ها بالاتر بوده و کنترل توان مستقل از ضریب کیفیت بار می‌باشد. عمده‌ترین حسن این مبدل‌ها قابلیت موازی شدنشان برای تغذیه بارهای بزرگ است.
● کویل
در کوره‌های القائی بار از یک کویل بزرگ تشکیل شده است که جریان متناوب خروجی اینورتر از سیم پیچ‌های آن عبور می‌کند. جهت جبرانسازی این بار سلفی و ایجاد توان راکتیو اینورتر یک خازن به‌صورت سری و یا موازی با کویل قرار می‌گیرد.
در مبدل‌های منبع جریان بار به‌صورت ترکیب موازی خازن با کویل و در مبدل‌های منبع ولتاژ شامل ترکیب سری این دو می‌باشد.
اطراف سیم پیچ‌های کویل برای ایجاد ایزولاسیون حرارتی بین کویل و قطعه کار (جسمی که باید حرارت داده شود) معمولاً باسیمان نسوز پوشیده می‌شود و یک محل در درون کویل برای قرار دادن قطعه کار ایجاد می‌گردد. برای جلوگیری از ذوب شدن سیم‌پیچ‌های کویل که غالباً لوله‌های مسی تو خالی هستند. از درون آنها جریان آب سرد را عبور می‌دهند.
معمولاً هر کویل برای یک بار معین طراحی می‌گردد و خود شامل دو قسمت طراحی الکتریکی و طراحی فیزیکی است. با توجه به این مسئله که تغییرات فرکانس می‌تواند باعث تغییر عمق نفوذ موچ در قطعه کار شود، لذا برای انتخاب نحوه گرمایش از کنترل فرکانس خروجی اینورتر استفاده می‌گردد.
برای ذوب فلزات فرکانس‌های پائین تا حدود ۲ کیلوهرتز با دامنه‌های ولتاژ و جریان بالا بکار می‌رود و جهت گرمایش سطحی و کاستن از عمق نفوذ موج در قطعه کار فرکانس خروجی اینورتر افزایش داده می‌شود [۴۵].

۴۵ ـ مهندس غلام‌حسین افشار مهر

منبع : مطالب ارسال شده