آشنایی با کوره القایی

کوره القایی، یک کوره الکتریکی است که گرما را از طریق القای گرمایی به مواد اعمال می‌کند.
در سال ۱۸۳۱ میلادی مایکل فارادی (Faraday) با ارائه این مطلب که اگر از سیم پیچ اولیه‌ای جریان متغیری عبور کند، در سیم پیچ ثانویه مجاورش نیز جریان القاء می‌شود، تئوری گرمایش القایی را بنا نهاد. علت اصلی این پدیده القاء، تغییرات شار در مدار بسته ثانویه است که از جریان متناوب اولیه ناشی می‌شود. در گذشته بیشتر از کوره‌های سوخت فسیلی برای ذوب فلزات استفاده می‌شد. آلودگی محیط زیست، راندمان پایین، سروصدای زیاد، عدم یکنواختی مذاب، عدم توانایی ذوب فلزات دیرگداز و مسائلی از این قبیل، مشکلاتی بود که این کوره‌ها به همراه داشتند. تکنولوژی کوره القایی یک تکنولوژی استراتژیک و پرکاربرد است که از جمله در ذوب فلزات با استفاده از انرژی الکتریکی کاربرد دارد. زیربنای صنایع سنگین هر کشور، صنایع ذوب فلزات است. زیربنای صنایع ذوب نیز صنایع کوره سازی است؛ لذا از اینجا اهمیت صنایع کوره سازی به وضوح روشن می‌گردد.
عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ، اساس کار کوره‌های القایی را تشکیل می‌دهد. در این کوره‌ها از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می‌شود.



نخستین کوره القایی که مورد بهره برداری قرار گرفت از شبکه اصلی قدرت تغذیه می‌شد و هیچگونه تبدیل فرکانسی صورت نمی‌گرفت. با توجه به اینکه افزایش فرکانس تغذیه کوره موجب کاهش ابعاد آن و بالا رفتن توان (تلفات) می‌شود، برای رسیدن به این هدف، در ابتدا منابع تغذیه موتور ژنراتوری مورد استفاده واقع گردید. در ابتدا کوره‌های القایی مستقیماً از شبکه قدرت تغذیه می‌شدند که به نوبه خود گام موفقی در استفاده از توان الکتریکی جهت عملیات حرارتی به حساب می‌آمد.
از آنجائیکه تلفات فوکو و هیسترزیس با فرکانس نسبت مستقیم دارند و اینکه ابعاد کویل کوره با بالا رفتن فرکانس کاهش می‌یابد، مهندسین به فکر تغذیه کوره در فرکانس‌های بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند. اولین قدم در این راه استفاده از فرکانس‌های دو برابر و سه برابر که از هارمونیک‌های دوم و سوم بدست می‌آمدند، بود. این هارمونیک‌ها بر خلاف طبیعت مخرب خود در این نوع کاربرد سودمند تشخیص داده شدند. پائین بودن راندمان در استفاده از هارمونیک‌های فوق موجب گردید طراحان روش دیگری را مورد استفاده قرار دهند در این مرحله سیستم موتورـ ژنراتور توسعه یافت که با استفاده از این سیستم توانستند فرکانس تغذیه را تا صد‌ها هرتز افزایش دهند. در کوره‌های القایی افزایش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جریان القایی می‌گردد لذا در عملیات حرارتی سطحی که سختکاری سطح فلز، مورد نظر می‌باشد از کوره‌های القایی با فرکانس بالا استفاده می‌شود.
با ورود عناصر نیمه هادی مانند تریستور‌ها، ترانزیستور‌ها و ماسفت‌ها به حیطه صنعت محدودیت فرکانس و عدم تغییر آن، در تغذیه کوره‌ها مرتفع شد.
از لحاظ سیستم قدرت می‌توان سیستم‌های القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم نمود:
الف.) سیستم‌های منبع (Supply Systems)
ب.) سیستم‌های موتورـ ژنراتور (Motor-Generator Systems)
ج.) سیستم‌های مبدل نیمه هادی (Solid-State Converter Systems)
د.) سیستم‌های فرکانس رادیویی (Radio-Frequency System)