مقاله کوره های القایی در فرکانس شبکه

مقاله کوره های القایی در فرکانس شبکه شامل معرفی اصول گرمایش القایی، تاریخچه و انواع کوره های القایی، تجهیزات جانبی، مزایای این روش نسبت به دیگر روش های گرمادهی و نحوه انتخاب مشخصات کوره های القایی برای ذوب فلزات می باشد.

مقدمه

حرارت و گرما همواره به دلیل تلفات انرژی ایجاد می شوند. در سیستم های گرمایش القایی نیز، از تلفات هیسترزیس و فوکو برای تولید گرما استفاده می شود. این تلفات در بسیاری از تجهیزات الکتریکی نظیر ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی وجود دارند و هدف اصلی در این سیستم ها کاهش این تلفات به کمترین میزان ممکن است.

سیستم گرمایش القایی به طور کلی از یک منبع تغذیه با جریان متناوب، یک سیم پیچ و قطعه ای که باید حرارت ببیند، تشکیل شده است. فرآیند اصلی و حیاتی در این سیستم بین قطعه کار و سیم پیچ رخ می دهد. در این فرآیند، نقش منبع تغذیه در تنظیم فرکانس و شدت جریان سیم پیچ از اهمیت بالایی برخوردار است. این دو عامل اصلی و تأثیرگذار بر ویژگی های الکتریکی و حرارتی قطعه کار هستند.

اساس گرمایش القایی

گرمایش القایی بر اساس دو مکانیسم اصلی اتلاف انرژی شکل می گیرد. این دو مکانیسم شامل تلفات جریان فوکو (جریان گردابی) و تلفات هیسترزیس می باشند. در مواد غیرمغناطیسی مانند آلومینیوم، مس و چدن (در دمای بالاتر از نقطه کوری)، تنها مکانیسم تلفات فوکو اثرگذار است که ناشی از قانون ژول است. اما در مواد فرومغناطیسی مانند فولاد و چدن (در دمای پایین تر از نقطه کوری)، تلفات هیسترزیس نیز نقشی اساسی ایفا می کند. تلفات هیسترزیس در واقع به دلیل اصطکاک بین مولکول ها یا به عبارت دیگر بین دوقطبی های مغناطیسی ایجاد می شود.

زمانی که یک ماده فرومغناطیسی ابتدا در یک جهت و سپس در جهت مخالف مغناطیسی می شود، دوقطبی ها مشابه آهن ربا عمل می کنند که با هر تغییر جهت میدان مغناطیسی (که به دلیل تغییر جهت جریان متناوب ایجاد می شود) می چرخند. مقدار تلفات هیسترزیس با نرخ تغییر جهت میدان مغناطیسی و به طور خاص با فرکانس جریان الکتریکی مرتبط است.

تلفات جریان گردابی و تولید تلفات ژول، که به آن مربوط می شود، از روابط معمول مدارهای جریان متناوب یا مدارهای جریان مستقیم توصیف می شوند. مانند دیگر جریان های الکتریکی، جریان گردابی نیز نیاز به یک مسیر بسته دارد. هنگامی که جریان در این مسیر جریان می یابد، افت ولتاژ که توسط قانون اهم (V=RI) تعیین می شود، رخ می دهد. این افت ولتاژ باعث تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی می شود. این تبدیل را می توان با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی در سیستم های مکانیکی مقایسه کرد، زمانی که یک جسم از ارتفاع سقوط می کند. در سیستم های الکتریکی، حرارت تولید شده توسط افت ولتاژ از طریق رابطه VI=RI² تعیین می شود.

در اینجا سوالی پیش می آید که جریان گردابی چگونه در قطعه کار القا می شود. درک این موضوع برای طراحی سیم پیچ های القایی و کنترل مقدار و الگوهای حرارتی ضروری است.

پدیده اصلی در این زمینه این است که هر میدان مغناطیسی توسط یک جریان الکتریکی ایجاد می شود، چه جریان متناوب (AC) باشد و چه جریان مستقیم (DC). در جریان مستقیم، جهت میدان مغناطیسی عمود بر جهت جریان است و شدت آن با فاصله از هادی کاهش می یابد. همچنین، شدت میدان مغناطیسی متناسب با شدت جریان است و جهت آن طبق قانون "دست راست" تعیین می شود.

زمانی که یک میله توپر وارد سیم پیچ حامل جریان DC شود، میدان مغناطیسی تغییر نمی کند، اما اگر میله آهنی در سیم پیچ قرار گیرد، تعداد خطوط میدان مغناطیسی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این ویژگی باعث می شود که آهن از مواد غیرمغناطیسی برای هدایت جریان مغناطیسی بهتر باشد. برای محاسبات الکتریکی، نیاز است که گذردهی نسبی مواد مشخص شود. گذردهی مواد غیرمغناطیسی مشابه گذردهی هواست، در حالی که مواد مغناطیسی گذردهی بالاتری دارند.

اگر جریان متناوب به جای جریان مستقیم استفاده شود، علاوه بر القای جریان گردابی، گرما نیز تولید می شود. برای روشن تر شدن این موضوع، فرض کنید یک سیم پیچ به دور یک استوانه توخالی پیچیده شده که جنس آن از ماده هادی مشابه مورد بحث در قبل است. هنگامی که سیم پیچ به جریان متناوب وصل می شود، یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود که با تغییر جهت و شدت جریان متناوب تغییر می کند. این تغییرات باعث تغییر در تعداد خطوط میدان مغناطیسی و شار مغناطیسی قطع شده می شود که طبق آزمایشات فارادی در قرن نوزدهم، این تغییرات باعث القای ولتاژ می شوند.

فهرست مطالب

خلاصه
فصل اول
مقدمه
۱-۱- تاریخچه مختصری ازگرمایش القایی
۱-۲- طبقه بندی کوره های القایی ازنظرفرکانس
۱-۳- کاربرد گرمایش القایی درصنعت
فصل دوم
اصول گرمایش القایی ومزایای آن نسبت به سایرروشها
۲-۱- مقدمه
۲-۲- اساس گرمایش القایی
۲-۳- اساس کارکوه القایی
۲-۴- توزیع جریان گردابی دریک میله توپر
۲-۵- مزایای گرمایش القایی نسبت به سایرروش ها گرمادهی
فصل سوم
انواع کوره های القایی ذوب ( فرکانس شبکه )
۳-۱- مقدمه
۳-۲- کوره های القایی بدون هسته
۳-۳ – کوره القایی کانالی
۳-۳-۱- کوره القایی کانالی خودریز
فصل چهارم
تجهیزات جانبی ونقش آنها درعملکرد کوره های القایی
۴-۱- مقدمه
۴-۲- سیستم های حفاظتی
۴-۲-۱- وسیله ایمنی اتصال زمین
۴-۲-۲- رله فشاری
۴-۲-۳ – رله های ولتاژ زیاد وجریان زیاد
۴-۲-۴ – رله های حرارت زیاد
۴-۲-۵ – تخلیه بار خازن ها
۴-۳- سیستم خنک کنندگی
۴-۴- مواد دیرگذار
۴-۴-۱آسترکشی کوره
۴-۵ –سیستم تخلیه مذاب
۴-۶ – بانک خازن
۴-۶-۱ حفاظت خازن ها
۴-۷ – سیم پیچ کوره های القایی
۴-۷-۱ ضریب کیفیت سیم پیچ کوره
۴-۸ –ترانسفورماتور
۴-۹- سلف کوره های القایی
۴-۱۰ – طرح کلی یک کوره القایی
۴-۱۱- مسئله « پل » درکوره های القایی
۴-۱۲- خطرقراضه های مرطوب
فصل پنجم
اصول جبران سازی بارومتعادل کردن آن
۵-۱- مقدمه
۵-۲- تصحیح ضریب قدرت وجبران سازی
۵-۳-متعادل کردن بار
۵-۳-۱ مدارمتعادل کننده ایده آل
فصل ششم
انتخاب مشخصات اصلی کوره های القایی ذوب
۶-۱- مقدمه
۶-۲- انتخاب مشخصات ظاهری کوره
۶-۳- انتخاب فرکانس مناسب
۶-۴- انتخاب توان مورد نیاز
۶-۵- انتخاب ظرفیت کوره
فصل هفتم
نتیجه گیری وپیشنهاد
منابع و مراجع