کوره
های القایی:
مقدمه:
کوره های
القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت
بیشتر ، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و ... است.
کوره های
القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از
جمله دقت بیشتر ، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و ... است . همچنین در کوره
هایی که در آنها از روشهای دیگر ، غیر القاء استفاده می شود ، اندازه کوره
بسیار بزرگ بوده و در زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است . عبور
جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته
سیم پیچ ، اساس کار کوره های القایی را تشکیل می دهد. در این کوره ها از
حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه
عملیات حرارتی استفاده می شود.
نخستین
کوره القایی که مورد بهره برداری قرار گرفت از شبکه اصلی قدرت تغذیه
می شد و هیچگونه تبدیل فرکانسی صورت نمی گرفت. با
توجه به اینکه افزایش فرکانس تغذیه کوره موجب کاهش ابعاد آن و بالا رفتن
توان (تلفات) می شود، برای رسیدن به این هدف، در ابتدا منابع تغذیه موتور
ژنراتوری مورد استفاده واقع گردید. هر چند با این منابع می توان فرکانس را
تا حدودی بالا برد، ولی محدودیت فرکانس و عدم قابلیت تغییر آن و در نهایت
عدم تطبیق سیستم تغذیه با کوره، دو عیب اساسی این سیستمها به شمار میرفت .
با توجه به این معایب ورود عناصر نیمه هادی به حیطه صنعت موجب گردید منابع
تغذیه استاتیک جایگزین منابع قبلی شوند .
کوره القائی برای
ذوب و ریخته گری فولاد
در سال
1831 میلادی مایکل فارادی(Faraday) با ارائه این مطلب که اگر از سیم
پیچ اولیه ای جریان متغیری عبور کند، در سیم پیچ ثانویه مجاورش نیز جریان
القاء میشود، تئوری گرمایش القایی را بنا نهاد. علت اصلی این پدیده القای
تغییرات شار در مدار بسته ثانویه است که از جریان متناوب اولیه ناشی می
شود. نزدیک به یکصد سال این اصل در موتورها، ژنراتورها، ترانسفورماتور ها،
وسایل ارتباط رادیویی و ... بکار گرفته می شد و هر اثر گرمایی در
مدارهای مغناطیسی به عنوان یک عنصر نا مطلوب شناخته می شد. در راستای
مقابله با اثرات حرارتی در مدارهای مغناطیسی و الکتریکی از سوی مهندسین
گامهای موثری برداشته شد. آنها توانستند با مورق نمودن هستهِ مغناطیسی
موتورها و ترانسفورماتورها، جریان فوکو(Eddy Current) را که عامل تلفات
حرارتی بود، به حداقل برسانند.
به دنبال
آزمایشات فارادی، قوانین متعددی
پیشنهاد شد. قوانین لنز (Lenz) و نیومن (Neuman) نشان دادند که
جریان القاء شده با شار القایی مخالفت کرده و به طور مستقیم با فرکتنس
متناسب می باشد. فوکو (Focault) در سال ۱۸۶۳ در مقاله ای تحت عنوان "القاء
جریان در هسته" (The Induction Of Current in Cores) که توسط هویساید
(Heviside) منتشر گردید نظریه ای راجع به جریان فوکو ارائه داد و در رابطه
با انتقال انرژی از یک کویل به یک هسته توپر بحث نمود. علاوه بر افراد فوق
، تامسون (Thomson) نیز در ارائه نظریه گرمایش از طریق القاء سهم بسزایی
داشت.
در اواخر
قرن نوزدهم استفاده از تلفات فوکو و هیسترزیس به عنوان منبع گرمایش القائی
از طرف مهندسین مطرح شد. همچنین در اوایل قرن اخیر در کشورهای فرانسه، سوئد
و ایتالیا بر اساس استفاده از خازنهای جبران کننده توان راکتیو پیشنهاداتی
برای کوره های القایی بدون هسته ارائه شد. در این پیشنهادات بیشتر ذوب
فلزات در فرکانسهای میانی مورد نظر بود.
شماتیک یک کوره القائی برای ذوب فلزات
دکتر
نورث روپ (Northrup) ایده کوره با فرکانس میانی را برای موارد صنعتی گسترش
داد . در روزهای نخستین ، بر اثر نبود امکانات از جمله خازنهای با ظرفیت
کافی و قابل اطمینان ، توسعه و پیشرفت متوقف شد . بعدها در سال ۱۹۲۷ کمپانی
کوره های الکتریکی ([Electrical Furnace CO. [EFCO) نخستین کوره الکتریکی
با فرکانس میانی را در شفیلد انگلستان و به منظور آهنگری و گرمادهی موضعی
فلزات جهت اتصال به یکدیگر، نصب کرد. بعد از این، تعداد و اندازه این کوره
ها رو به افزایش گذاشته است. لازم به ذکر است که مزیتهای دیگر کوره های
القایی همچون دقت زیاد برای گرم کردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحی
سطحی در طی پیشرفتهای بعدی (در سالهای جنگ جهانی دوم) بیشتر آشکار شد. در
گرمایش القایی عدم نیاز به منبع خارجی گرم کننده، تلفات گرمایی کمتر شده و
تمیزی شرایط کار تامین می گردد. در این روش همچنین
نیازی به تماس فیزیکی بار(قطعه کار) و کویل نبوده و علاوه بر این چگالی
توان بالا در مدت زمان گرمایش کم نیز به آسانی قابل دسترس می باشد.
