هنرستان فنی حرفه ای پسرانه غیردولتی کار دانش علم صنعت منطقه 5

آشنایی با کوره های القایی در فرکانس شبکه

مشخصات محصول :

عنوان: آشنایی با کوره های القایی در فرکانس شبکه

مقطع: کارشناسی ارشد

گروه: ادبیات فارسی

تعداد صفحه: 96

فرمت فایل ها: pdf_word

توضیحات مختصر :

امروزه کوره های القائی یکی ازاساسی ترین نیازهای صنعت می باشد و درواقع می توان گفت بسیاری ازصنایع به نوعی به این نوع کوره ها وابستگی دارند. این کوره ها انواع مختلفی دارند که دراین پایان نامه سعی شده است یکی از پر کاربرد ترین آنها ، کوره های القائی ذوب با فرکانس شبکه مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه سعی بر تدوین دانش فنی در زمینه کوره های القائی ذوب با فرکانس شبکه بوده است تا در آینده مورد استفاده صنعتگران و دانش پژوهان قرار گیرد .

مسائلی از قبیل انواع کوره های ذوب ، حفاظت کوره ها ، مساله تصحیح ضریب قدرت و متعادل کردن بار در این پایان نامه مورد یوجه قرارگرفته است . ابتدا سعی شده است . اصول کلی گرمایش القائی با استفاده از قانون الکترومغناطیس فاردای و در واقع طرز کار کلی کوره القائی بیان گردد. در ادامه ، انواع کوره های القائی ذوب با فرکانس شبکه مورد بررسی قرار میگیرند و نحوه عملکرد هریک بیان می شود . سپس تجهیزات جانبی این نوع کوره ها مورد توجه قرار میگیرد. پس از آن بررسی مدارهای مورد استفاده به منظور جبران سازی ضریب قدرت و متعادل سازی پرداخته می شود. در انتها نحوه انتخاب پارامترهای این نوع کوره ها بیان میگردد.

مقدمه :

صنعت متالوژی یا به عبارت دیگر صنعت ریخته گری و علم یکی از کهن ترین علو و صنایعی است که بشربه آن پرداخته است و در آن پیشرفت کرده است . مهمترین مساله ای که دراین زمینه از دیر باز وجود داشته و ذهن بشر به آن معطوف بوده است مساله ذوب کردن مواد مختلف می باشد که برای ساخت ابزارآلات و وسایل مختلف مجبور به انجام آن بوده است . شاید به جرات بتوان ادعا کرد که استفاده ازنیروی الکتریسته برای ذوب کردن مواد، نقطه عطف صنعت متالوژی بوده است . در این زمینه کوره های القائی، پر کاربردترین کوره ها در این زمینه بوده اند که با استفاده از ایجاد گرما توسط نیروی مغناطیسی کارمی کنند و مزایای پرشماری نسبت به سایر روش ها ذوب دارند که در فصل دوم بدان میپردازیم .

تاریخچه مختصری از گرمایش القائی :

تاریخ کشف پدیده القای مغناطیسی به سال 1831 م بر میگردد. درنوامبر آن سال مایکل فاردای دو سیم پیچ را برروی یک حلقه آهنی پیچید و نشان داد که هنگامی که یک جریان متناوب را به یکی از دو سیم پیچ وصل کنیم یک ولتاژ در دیگری القا می شود . این کشف ،‌منجربه تولید ترانسفورماتور و تجهیزات وابسته به آن گردید و تا مدت ها تمامی سعی و تلاش متخصصان برگسترش و توسعه این نوع تجهیزات متمرکز شده بود.

در سال های پایان قرن نوزدهم بود که کاربردهای عملی گرمایش القائی شناخته شد و اولین کاربرد شناخته شده ، ذوب فلزات بود در آغاز از کوره هائی با بوته فلزی استفاده می شد ولی این روش به علت معایب زیاد به سرعت منسوخ شد و پس از آن سه تن از متخصصین به نام های فرانتی [1] ،کولبی2  و کلین 3 روش ذوب را توسعه دادند و در واقع اولین کوره ذوب واقعی راساختند که جریان، مستقیما در مذاب القا میشد و با فرکانس برق شهر کار میکرد.

در آغاز این نوع کوره ها به صورت یک اجاق حلقوی شکل بودند که مشکلات فراوانی منجمله مشکلات ناشی از نیروهای مکانیکی حاصل از تداخل جریان فوکوی القائی در ذوب و جریان سیم پیچ اولیه را داشتند. مشکل دیگر این نوع کوره ها اثر « فشار 4» بود که باعث می شد ذوب از هم کسیخته شود و بنابراین مسیرالکتریکی که برای القائی لازم است قطع می شد و گرمایش متوقف میگشت . این مشکل در مورد ذوب فلزات غیر آهنی به مراتب حادتر بود.

کوره های القایی در فرکانس شبکه

در سال های اولیه قرن بیستم کوره های حلقوی کنار گذاشته شدند و شخص دیگری به نام نورث را پ1 یک کوره استوانه ای شکل با یک منبع تغذیه فرکانس بالا ساخت . فرکانس بالا توسط روش های ابتدائی مانند استفاده ازژنراتور جرقه 2 تولید میشد که هزینه های زیادی داشت و مقرون به صرفه نبود ولی به هر حال این نوع کوره ها اولین نوع کوره های القائی بدون هسته بودند . در سال 1922 م مشکل زیاد بودن هزینه ، با پیشرفت موتور- ژنراتور ،‌که قابلیت تولید چند صد کیلو وات را در فرکانس های بالا (تا حدود 960 هرتز) داشت تا حد زیادی کم شد . در سال 1960 م مبدل های نیمه ها دی فرکانس ، جایگزین موتور- ژنراتورها شدند .

به دنبال استفاده از گرمایش القائی به منظور ذوب فلزات ، سایر کاربردهای گرمایش القائی شدیدا مورد تقاضا واقع شد . این تقاضاها شامل سخت کاری فولاد و عملیات حرارتی قطعات حساس بود . در سال 1927 م شرکت فولاد میدوال برای اولین بار از این تکنیک برای سخت کاری فولاد استفاده کرد . در سال 1930 م نیز شرکت میل لنگ سازی اوهایو به منظور استحکام بیشتر میل لنگ های خود از گرمایش القائی به منظور عملیات حرارتی بر روی میل لنگ استفاده کرد .

جنگ جهانی دوم یک حرکت جدی برای توسعه و استفاده از گرمایش القائی را باعث شد که مشخصا برای تولید اجزاء توپ، خمپاره ، گلوله و همچنین تولید اجزا مختلف تانک ها و زره پوش ها مورد استفاده قرار میگرفت و باعث پیشرفت چشمگیری در این صنعت شد . بسیاری از پیشرفت های اخیر در این صنعت ناشی از پیشرفت مبدل های فرکانسی نیمه هادی که در سال 1967 م ساخته شد می باشد. در دهه های اخیر راندمان این نوع مبدل ها افزایش چشمگیری داشته است و به حدود 95 درصد (برحسب مقدار انرژی که از فرکانس شبکه به فرکانس مورد نظر تبدیل می کنند) رسیده است.

طبقه بندی کوره های القائی از نظر فرکانس :

کوره های القائی انواع مختلفی دارند که برای کاربردهای مختلفی ساخته شده اند. در اکثر منابع و مراجع این کوره ها بر اساس فرکانسی که توسط آن تغذیه میشوند طبقه بندی شده اند بین ترتیب که معمولا به سه گروه زیر دسته بندی می شوند.

الف) کوره های القائی فرکانس شبکه

1- T[1] Ferranti

2- CoIby

3- KjIIin

4- Pinch effect

1- North rup

2- Spark –gap generator

3- CreIess Furnace

4- MidvaIe CoreIess SteeI Co

5- Ohio Crankshaft Co