معرفی و کاربرد کوره های القایی

انواع کوره های القایی

تاریخچه

هانس کریستین اورستد فیزیکدان دانمارکی (۱۸۵۱-۱۷۷۷) کشف کرد که در پیرامون سیم حامل جریان الکتریکی متناوب، میدان مغناطیسی متناوب تشکیل می‌شود. این کشف بسیار مهم آغازی بود بر آنچه که توسط دانشمندانی همچون مایکل فارادی (۱۸۶۷-۱۷۹۱) و جیمز کلارک ماکسول (۱۸۷۹-۱۸۳۱)، آن را تکمیل نموده و در نهایت به معادلات فارادی و معادلات ماکسول منجر گردید.

به بیانی کوتاه می توان گفت که کشف، تحلیل و قابل فهم و استفاده نمودن رابطۀ الکتریسیته و میدان مغناطیسی، دریچۀ جدیدی را به جهان باز نمود. با کشف این روابط، علاوه بر درک و تحلیل بسیاری از پدیده‌ها در جهان، امکان ساخت دستگاه‌ها و تجهیزات جدید نیز در اختیار بشر قرار گرفت.

بشر امروزی، چنان به سادگی از کنار تجهیزاتی همچون موتور الکتریکی، ترانسفورماتور، کورۀ القایی و هزاران محصول دیگر عبور می کند که گویی از ابتدای تاریخ این تجهیزات در اختیار بشر بوده است، در حالی که تاریخ نشان می دهد جهان امروزی و تمامی امکانات در اختیار بشر مدیون کنجکاوی، سخت کوشی، ایثار و از خود گذشتگی دانشمندان مختلفی بوده که هر یک از آنها در طول عمر خود، چه کوتاه و چه بلند، برگ‌هایی از تاریخ را به خود اختصاص داده‌اند.

خلاصۀ تاریخ در یک نگاه، سیر تکامل علم و اختراع چند محصول بسیار کاربردی که امروزه بدون وجود آنها جهان به گونه‌ای دیگر بود را نشان می دهد:

• اختراع باتری توسط الکساندرو ولتا، ۱۸۰۰
• کشف میدان مغناطیسی حول هادی حامل جریان الکتریکی توسط اورستد، ۱۸۲۰
• قانون فارادی، ۱۸۳۱
• اختراع موتور القایی توسط پیتر بارلو، ۱۸۳۴
• اختراع ترانسفورماتور توسط ویلیام استنلی، ۱۸۸۵
• اختراع کورۀ القایی توسط ادوارد آلن کلبی، ۱۹۰۰

عملکرد کوره القایی

نحوۀ عملکرد کوره‌های القایی بر اساس پدیده‌هایی که با مجاورت فلز و میدان مغناطیسی رخ می‌دهد تشریح می‌شود. بدینگونه که عبور جریان الکتریکی متناوب در یک هادی باعث ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف آن شده، و وجود فلز در مجاورت این میدان باعث نفوذ میدان در هادی و ایجاد جریان گردابی در آن می‌شود. متناسب با جریان گردابیِ تشکیل شده و مقاومت الکتریکی فلز، تلفات حرارتی در آن ایجاد و باعث گرم شدن یا به عبارتی ایجاد حرارت در فلز می‌شود.

حرارت تشکیل شده در فلز عملا گویای این است که انرژی الکتریکی به مغناطیسی تبدیل شده و در فلز القا شده و مجددا به انرژی الکتریکی و نهایتا به انرژی حرارتی تبدیل شده است. مقدار حرارت ایجاد شده یا به عبارتی توان مصرفی دستگاه، وابسته به پارامترهای مختلفی است که جهت کنترل نمودن عملکرد و توان مصرفی دستگاه باید این پارامترهای اثرگذار را کنترل نمود. در ادامه عوامل اثر گذار بر روی توان دستگاه و روش‌های کنترل آنها که نهایتا منجر به کنترل توان دستگاه می‌شود و اجزای کورۀ القایی از دیدگاه عملیاتی، به اختصار معرفی شده است:

کویل یا کویل القایی:

تقویت میدان مغناطیسی، متمرکز نمودن میدان، هدایت میدان مغناطیسی در محدوده‌ای که نیاز به ایجاد گرمایش وجود دارد، کنترل میزان گرمایش ایجاد شده، تطبیق توان جذبی متناسب با کاربرد دستگاه و توان مورد نیاز برای ایجاد گرمایش، از کارکردهای کویل القایی می‌باشد. کویل القایی عملا متمرکز کنندۀ میدان در محلی است که نیاز به ایجاد گرمایش وجود دارد. در ادامه چند نمونه کویل القایی معرفی شده است:

• کویل القایی در کوره های ذوب کویل‌های القایی ذوب به صورت حلزونی شکل ساخته می‌شود. در طراحی کویل با توجه به ظرفیت ذوب، توان دستگاه و فرکانس کار به محاسبه سه پارامتر اصلی برای ساخت آن یعنی قطر، ارتفاع (طول) و تعداد دور محاسبه می‌گردد. این محاسبات مهم‌ترین گام برای شروع طراحی بوده و البته در نظر گرفتن داده‌های پیش فرض ناشی از تجربۀ قبلی در طراحی کویل‌ها، امکان عملیاتی بودن طرح و بهینه بودن طرح، پس از طرح اولیه در نهایی شدن طرح کویل بسیار حائز اهمیت است. شرکت مهندسی سپاهان القا کوره‌های ذوب خود را از ۵۰۰ کیلوگرم تا ۳۰ تن طبق جدول زیر طبقه‌بندی نموده و با توجه به پارامترهای ذکر شده در جدول، کویل‌های القایی ذوب را طراحی و اجرا می نماید. لازم به ذکر است که این شرکت به لحاظ داشتن دفتر طراحی و مهندسی، قادر به شبیه سازی، بازنگری و بهینه سازی کلیۀ کویل‌های ذوب می‌باشد.