کوره القایی بدون هسته

این نوع کوره شامل یک بوته دیر گداز می­باشد که یک کویل مسی با قابلیت هدایت زیاد بدور آن پیچیده شده است و کویل با آب خنک می­شود. حلقه‌های این سیم پیچ با نوار نسوز سیلیکونی و نوار نسوز FRP عایق می‌شوند که لایه­‌های عایق از اتصال کوتاه شدن جریان برق جلوگیری می­کنند. کوره‌های بدون هسته معمولا بر مبنای فرکانس کارشان طبقه بندی می‌شوند.

مکانیزم کار

با عبور جریان متناوب از کویل مسی دور کوره میدان مغناطیسی در داخل کویل به وجود می­آید که این میدان مغناطیسی در اثر برخورد با سطح قراضه موجود در داخل کوره که هسته را می­سازد، سبب به وجود آمدن جریان الکتریکی درهسته می­گردد. جریان الکتریکی القایی با عبور از هسته کوره که دارای مقاومت الکتریکی می­باشد سبب ایجاد حرارت می­شود. در حقیقت کوره القایی را می­توان به عنوان یک مبدل جریان در نظر گرفت که کویل کوره مدار اولیه و هسته (قراضه) داخل کوره مدار ثانویه را تشکیل می­دهد. لازم به ذکر است که هسته کوره بایستی هادی جریان الکتریسیته باشد در غیر این صورت گرمایی ایجاد نخواهد شد. جهت جریان در کویل با جهت جریان در مذاب عکس یکدیگرند و همین موضوع باعث تلاطم ذوب در کوره‌های القایی می­شود که علت اصلی آن پایین بودن فرکانس کوره است و عمدتا در کوره‌های فرکانس برق شهر دیده می­شود.

با افزایش فرکانس در کوره‌ها شدت این تلاطم کاهش می­یابد بطوری که در کوره‌های فرکانس بالا حداقل تلاطم ذوب را مشاهده می­کنیم. این کوره‌ها جهت ذوب فولاد مناسب هستند، زیرا کاهش تلاطم باعث کاهش میزان اکسیداسیون سطحی مذاب فولاد می­گردد.

تقسیم بندی کوره‌های القائی از لحاظ فرکانس

کوره‌های القایی با فرکانس پایین

کوره‌های القایی با فرکانس متوسط

کوره‌های القایی با فرکانس بالا

کوره‌های القایی با فرکانس متعدد

کوره‌های القائی با فرکانس پایین

چنانچه از نام آن پیداست، این فرکانس همان فرکانس شبکه است. استفاده از فرکانس شبکه ارزانترین راه برای نصب کوره بدون هسته می­باشد، در این حالت به وجود مبدل فرکانس نیازی نیست. برای بار کوره فقط یک ترانسفورماتور موردنیاز می­باشد. ترانسفورماتوری که در آن هسته‌ها از نظر مغناطیسی به حد اشباع در آمده اند یک جریان متغیر تولید می­کند که شامل نوسانات زیادی می­باشد. چنین کورهائی با ۳ تا ۹ برابر فرکانس شبکه کار می­کنند. باید در کویل اولیه یک فیلتر هارمونیک کار گذاشته شود تا از بازگشت نوسانات به برق شبکه جلوگیری بعمل آید. کویل‌هایی که بصورت متوالی با سیم پیچ‌های اولیه قرارگرفته­اند این فیلتر را تقویت می­کنند. کوره­هائی که با فرکانس پائین کار می­کنند نیازی به دستگاه تنظیم بار ندارند، چون بار به محض ورود به طور مساوی بین سه فاز تقسیم می‌شود.

کوره‌های القائی با فرکانس متوسط

فرکانس برق القا شده در این کوره‌ها بین ۵۰۰ الی ۱۰۰۰ هرتز می­باشد. بنابر این دارای هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتری نسبت به کوره‌های با فرکانس شبکه بوده است. کار با این کوره‌ها ساده بوده و سرعت ذوب آن زیاد می‌باشد. این کوره‌ها را می­توان بدون نیاز به مذاب اولیه از حالت سرد بکار انداخت. این کوره‌ها بیشتر جهت تهیه چدن‌ها و فولاد‌های مخصوص بکار می‌روند.

کوره القایی با فرکانس بالا

در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز و بالاتر، معمولاً از اصطلاح فرکانس زیاد استفاده می‌شود. برق از یک منبع سه فاز تأمین می‌شود.

کوره‌های القایی با فرکانس متعدد

این نوع کوره‌ها معمولا دارای سه فرکانس متفاوت بوده و دارای مزایای هر دو کوره القائی با فرکانس شبکه و متوسط می­باشد. استفاده از این کوره­ها برای کارگاه‌های ریخته گری کوچک و متوسط مناسب می‌باشد. (با حذف محدودیت نگهداری مذاب در کوره‌های القائی با فرکانس شبکه)


در صنعت با توجه به مزایای کوره‌های فرکانس متوسط، معمولا از این کوره‌ها جهت تولید فولاد یا چدن استفاده می‌شود.

یک دسته بندی دیگر برای کوره‌های القایی، نوع طراحی آنهاست به طوری که کلا دو نوع طراحی وجود دارد: کوره‌های القایی مدار سری و کوره‌های القایی مدار موازی.

کوره‌های القایی مدار سری یعنی آن دسته از کوره‌ها که خازن و کویل به صورت سری در مدار قرار میگیرند و در کوره‌های مدار موازی به صورت موازی.

همچنین با توجه به تکنولوژی به کار رفته در کوره‌های القایی نیز کوره‌ها دسته بندی می‌گردند که تکنولوژی قدیمی‌تر استفاده از تریستور و تکنولوژی جدید استفاده از IGBT در مدار کوره است.

تریستور چیست؟

تریستور مانند یک دیود با یک پایه اضافی به نام گیت است، دو شرط برای به کارافتادن تریستور باید مهیّا باشد: اول اینکه آند به مثبت و کاتد به منفـــــی وصل باشد (تغذیه مستقیم)، دوم اینکه به پایه گیت آن فرمان داده شود (تحریک شود) در این صورت تریستــور جریان را هدایت می‌کنـد و با یک فرمان تریستور شروع به هدایت جریان کرده و با قطع فرمان همچنان به کارش ادامه می‌دهد. تریستور در دو نوع گیت مثبت و گیت منفی وجود دارد. در واقع تریستور مانند کلیدی است که از طریق گیت کنتـــرل می‌شود، از تریستور در مدارات شارژ، کنتــرل دور و ... استفاده می‌شود.


IGBT چیست؟

IGBT هم مانند تریستور یک نیمه هادی با سه ترمینال می‌باشد که در فرکانس‌های بالا و برای سوئیچینگ‌های سریع به کار می‌رود. در اصل IGBT یک ترانزیستور است. اینورتر‌های IGBT به طور معمول از چهار سوئیچ IGBT تشکیل شده که با یکدیگر یک پل H. شکل را ایجاد می‌کنند تا ولتاژ DC را به AC تبدیل نمایند.

 

مزایای کوره‌های القایی بدون هسته به طور خلاصه عبارتند از: تولید تا ۱۰% بیشتر به واسطه زمان ذوب کوتاه‌تر به خاطر مصرف انرژی بسیار کمتر از کوره‌های القایی مدار موازی و مدار سری، هزینه نگهداری و تعمیرات ناچیز، به واسطه حفاظت بالای IGBT و عدم نیاز به تعویض تریستور، ضریب قدرت یا پاور فکتور تقریبا یک، عدم نیاز به هارمونیک فیلتر، توان ثابت حین ذوب، سیستم ضد اتصال کوتاه یا ارت لیکیج بسیار سریع،، عیب یابی سریع، نمایش تمام پارامتر‌های کوره در سیستم و ذخیره آن‌ها تا ۱۰ سال، امکان کاهش دائمی توان کوره در صورت محدودیت برق بدون کاهش ضریب قدرت.

 

مقایسه مصرف انرژی کوره آی جی بی تی با کوره تریستوری

کوره‌های القایی جهت فولادسازی یا قطعه ریزی تا ظرفیت ۲۵ تن و ۱۰ مگاوات را طراحی و اجرا می‌کند.