اصول عملکرد کوره القایی

یکسوساز کنترل‌شده سه‌فاز

مرحله ابتدایی در این طراحی AC-DC-AC، تبدیل AC به DC است که توسط یک پل یکسوساز سه‌فاز انجام می‌شود. عناصر نیمه هادی (SCR ها) همانند شیرهای یک‌طرفه الکتریکی عمل می‌کنند و فقط اجازه عبور جریان در یک جهت را می‌دهند. خروجی پل یکسوساز سه‌فاز یک ولتاژ DC است که دارای ریپل با فرکانس ۳۰۰ هرتز که مشخصه یکسوساز تمام‌موج سه‌فاز است، می‌باشد.

سلف DC (چوک)

فیلتر کردن خروجی پل سه‌فاز در لینک DC بین یکسوساز و ورودی اینورتر انجام می‌شود. این کار توسط چوک DC انجام می‌شود. چوک DC همچنین به کاهش اثرات منفی ریپل جریان با فرکانس بالا بر روی ورودی شبکه کمک می‌کند. علاوه بر این، چوک DC نرخ افزایش جریان (di/dt) را در هنگام وقوع اتصال کوتاه در سمت اینورتر محدود می‌کند و بدین وسیله اثربخشی مدارهای حفاظتی را افزایش می‌دهد.

اینورتر

در این سیستم، اینورتر که از عناصر نیمه‌هادی (SCR) تشکیل شده است، با فرکانسی نزدیک به فرکانس رزونانس مدار تانک LCR (شامل کویل و خازن‌ها) سوئیچ می‌کند. این امر موجب ایجاد پدیده “رزونانس” شده و امکان تولید ولتاژ خروجی بسیار بیشتر از ولتاژ ورودی را فراهم می‌سازد.

رزونانس

در عمل، مدار معادل یک کویل القایی را می‌توان به صورت ترکیبی از مقاومت و اندوکتانس در نظر گرفت که به شکل زیر نمایش داده می‌شود:

XL = R + jLω

در تمام کویل های القایی، ضریب توان بسیار پایین است؛ بنابراین، منبع تغذیه متصل به کویل در عمل توان اکتیو قابل‌توجهی نسبت به توان راکتیو منتقل نمی‌کند. برای رفع این مشکل، همیشه از بانک خازنی برای جبران توان راکتیو کویل استفاده می‌شود. در نتیجه، مدار معادل کل مجموعه به صورت زیر ساده‌سازی می‌شود:

X = R + jLω – j/(Cω)

برای حذف توان راکتیو، ظرفیت خازن‌های بانک باید برابر با راکتانس کویل باشد:

jLω = j/(Cω)

این رابطه منجر به رزونانس در فرکانس رزونانس می‌شود:

ω = ۲πf

در این وضعیت، مدار معادل بانک خازنی، کویل و بار را می‌توان مقاومتی در نظر گرفت؛ به این معنا که توان راکتیو به منبع تغذیه منتقل نمی‌شود. در بسیاری از کاربردهای سیستم‌های القایی، بار متغیر است و تغییرات بار باعث تغییر در اندوکتانس کویل القایی می‌شود. با توجه به ثابت بودن بانک خازنی، فرکانس رزونانس تغییر خواهد کرد.