+98-4142544314

نير (تحويلة) فرن الحث الكهربائي

نير (تحويلة) فرن الحث الكهربائي۱

تتمثل وظيفة نير (تحويلة) فرن الحث الكهربائي بتجميع وتحويل المجال المغناطيسي الذي تم إنتاجه من قبل الوشيعة. يلعب تصميم وجودة نير أفران الحث الكهربائي دوراً مهماً جداً ويؤثر بشكل كبير على عمل فرن الحث، حيث أنها تخفف من ضياع وهدر الطاقة وتؤمن العائدات المتوقعة من عمل الفرن. كما أن الهيكلية الهندسية للنير تؤثر بشكل كبير في توحيد انتشار الحقل المغناطيسي داخل الفرن واضطرابات الحقل وفي النهاية جودة الصهر.  تقوم شركة آرازترانس وبالاستفادة من الكادر الخبير والذي يتمتع بالخبرة الكبيرة بإنتاج وصناعة أنواع نير أفران الحث الكهربائي التي تلائم وتناسب المخططات المرسلة من قبل الزبائن أو بالاعتماد على تصاميمها الخاصة وفقاً لاستخدامات عملائها. يمكن تصنيف العوامل المؤثرة في جودة ومتانة أنواع نير أفران الحث الكهربائي كما يلي:

تصميم بلحام كامل

في هذا التصميم تكون طريقة اتصال النواة بالهيكل ونظام التبريد الخاص بالمقرن منفذة بعمليات لحام، ولا يتم استخدام اي وصلات حلزونية لولبية. يستخدم هذا التصميم من قبل بعض الشركات الصينية والتركية.

إن المشكلة الأساسية التي تعاني منها أنواع النير المصنوعة بلحام كامل هي انفتاح أو انفصال السطح السفلي للنير (السطح المقابل للوشيعة). وباعتبار أن عمليات اللحام تتم في السطح العلوي لصفائح النواة (السطح المقابل لهيكل الفرن)، فإن ذلك يؤدي إلى أن تؤدي قوة الشد الخاصة باللحام إلى ابتعاد صفائح نواة النير في السطح السفلي، وكما يقال بالعامية فإن القسم السفلي للنير يتعرض للفتح. إن هذا الانفتاح والانفصال وابتعاد صفائح النواة في النير يؤدي إلى إيجاد خاصية مغناطيسية في صفائح النواة خلال الاستخدام كما يسبب تجمّع البقايا المعدنية والغبار في الحيز الجانبي للنير، حيث أن هذه الذرات المجتمعة في هذا الحيز تؤدي مع مرور الزمن إلى إيجاد نوع من الاتصال الكهربائي أو التقوس بين النير والوشيعة. ومن المشكلات الأخرى لهذا الانفتاح للسطح السفلي إيجاد ضوضاء وضجة بسبب اهتزاز صفائح نواة النير.

إن من جملة المشاكل الأساسية التي يعاني منها هذا التصميم من أنواع نير فرن الحث، الاتصال الكهربائي الحاصل ما بين صفائح نواة النير بسبب لحامها مع بعضها البعض. بالطبع فإن التماس الكهربائي الحاصل في الجزء الملحوم لصفائح النواة يمكن أن يؤدي إلى زيادة نسبة الهدر الدوامي (هدر فوكو) في داخل النير وعلى الأقل في المناطق الملحومة الأمر الذي يؤدي إلى زيادة في هدر النير وانخفاض في إنتاجيته.

من السلبيات الأخرى التي تتسم بها أنواع النير ذات اللحام الكامل هي عدم القدرة على فك النير عند تعطله. بشكل دقيق، فعند تعطل قسم من النواة فإن النير المتضرر يصبح غير قابل للاستعمال أبداً ولن تكون هناك إمكانية لصيانته واستبدال صفائحه بأخرى جديدة، فتسبب هذه المسألة تحميل المستخدم تكاليف باهظة لإصلاح فرن الحث الكهربائي على المستخدمين.

بعد ان ذكرنا سلبيات هذه المجموعة من أنواع نير الحث الكهربائي سواءً للمستخدمين أو من حيث أداء النير نفسه، فإن الإيجابيات التي يتمتع بها محدودة حيث لا يسعنا ذكر سوى أنها نذكر بسهولة الإنتاج والتكاليف الصناعية المنخفضة. لذلك لا يوصى باستخدام هذا النوع من النير.

 

التصميم الحلزوني (شرار) – اللحامي

في هذا التصميم يكون اتصال النواة بالهيكل ونظام تبريد النير بشكل مركب من خلال استخدام عمليات اللحام والوصلات الملولبة او ما يعرف بالبراغي. إن استخدام هذا النوع من التصاميم بين المنتجين لأفران الحث الكهربائي من المستوى المتوسط والعالي يحظى بانتشار وشعبية كبيرة وتقوم الشركة الهندية ميغاترم وشركة اتويونكر الألمانية مع العديد من الشركات الصينية والتركية باستخدام هذه الطريقة في تجميع هذه الأنواع من النير.

على الرغم من أنه تم حل مشكلة انفتاح السطح السفلي للنير في هذا التصميم بالمقارنة مع التصميم اللحام الكامل إلا أن مشكلة عدم إمكانية تجميع النير وارتفاع نسبة الهدر الحراري بسبب اللحام وإيجاد اتصال كهربائي بين الصفائح لا تزال مشكلات تواجه هذا التصميم.

تصميم حلزوني (شرار) بالكامل

في هذا التصميم تكون طريقة اتصال النواة بالهيكل ونظام التبريد الخاص بالنير بالكامل من خلال اتصالات ملولبة ولا يتم استخدام أي نوع من الاتصالات الملحومة بين النواة وجدار النير. في الوقت الحالي وبسبب وجود تعقيدات كثيرة في مراحل صناعة هذا النوع من أنواع النير، وذلك لأن عملية الصناعة تكون طويلة الأمد وتكلفة تثقيب الألواح الأساسية المرتفعة إضافةً إلى التكاليف الكبيرة لتأمين النير المزود بعازل، فلا يوجد لدى المصنعين رغبة في صناعة هذا النوع من أنواع النير وأن الشركة الوحيدة التي تقوم بصناعة أنواع النير لأفران الحث بنوعها الملولب الكامل هي شركة آرازترانس تبريز.

ان اختلاف هذا النوع من مقرنات أفران الحث بالنسبة للتصميم الحلزوني- اللحامي هو استخدامه بشكل أكبر للبراغي والوصلات الملولبة بمسافات أقل عوضاً عن الوصل باللحام، لذلك فإن جميع المشكلات الموجودة في التصاميم اللحامية الكاملة واللحامية –الملولبة تم حلها باستخدام التصميم الحلزوني (شرار) الكامل (البراغي). وبالتالي لا توجد أي مشكلات حول الأمور المذكورة في الأقسام السابقة.

نواة المقرن

تعتبر نواة النير الجزء الأساسي في نير فرن الحث الكهربائي والذي يتألف من صفائح مغناطيسية متصلة ببعضها (صفائح مستخدمة في نواة المحولات). إن جودة وسماكة الصفائح المستخدمة تؤثر بشكلٍ كبير في جودة التدفق المغناطيسي وتجمع التدفق ونسبة هدر الطاقة وبالنتيجة عائدات الفرن. للتعرف بشكل أكبر على العوامل المؤثرة في جودة وخواص صفائح نواة النير، قوموا بمراجعة قسم صفائح نواة المحولة.

نظام تبريد (كولينغ) النير

يتمثل الهدف الرئيسي لعملية تبريد (كولينغ) نير فرن الحث الكهربائي بالتخلص من الحرارة الناشئة عن ارتفاع حرارة صفائح نواة النير بسبب عبور المجال المغناطيسي حال استخدام أو تشغيل النير. توجد العديد من الطرق التي يتم اتباعها لتأمين عملية تبريد النير في أنواع النير المستخدمة حالياً. جدير بالذكر بأن الطريقة المستخدمة في تبريد النير تتعلق بشكل وثيق بالتصميم المتبع في تجميع النير. نقوم فيما يلي بذكر عدة طرق يتم استخدامها في عمليات تبريد النير ونذكر سلبياتها وإيجابياتها كل واحدة على حده:

يخطط

تبريد

غرض

يستخدم

خطة

تجميع

النير

قصاصة فنية الشكل الطولي مساوئ

الاستغلال

كل الصلب

شبكة

(عدم وجود ثقوب)

تصميم

بلحام

كامل

  • – الموصلية المنخفضة
  • الخواص الحرارية للمواد المستخدمة
  • – مسافة جدران التبريد من قلب المقرن و
  • إضعاف التبادل الحراري
  • قلب التبريد والجدار
  • – تداخل المياه الواردة والصادرة من الجدران ونتيجة لذلك تنخفض الجودة
  • تبريد
لوحة و

ملف ميسي

مع الصفحة

حارس المرمى

فُولاَذ

(عدم وجود ثقوب)

تصميم

بلحام

كامل

  • – المسافة بين جدران التبريد من قلب نير و
  • إضعاف التبادل الحراري
  • قلب التبريد والجدار
  • – توجد فجوة هوائية بين جوانب المياه
  • واللوحة النحاس في خط اللحام
  • و إضعاف التبادل الحراري
    بين الاثنين
لوحة و

ملف ميسي

مع الصفحة

حارس المرمى

فُولاَذ

(مثقب)

التصميم

الحلزوني

(شرار) –

اللحامي

  • – هناك فجوة هوائية بين
  • ملامح السطح واللوحة
  • النحاس في خط اللحام و
  • إضعاف التبادل الحراري
  • بين الاثنين
لوحة و

حساب تعريفي

فُولاَذ

(مثقب)

التصميم

الحلزوني

(شرار) –

اللحامي

  • – الموصلية الحرارية المنخفضة للمواد المستخدمة
  • – هناك فجوة هوائية بين
  • ملامح السطح واللوحة
  • الصلب في خط اللحام
  • وإضعاف التبادل الحراري
  • بين الاثنين
لوحة و

ملف ميسي

مع الصفحة

حارس المرمى

فُولاَذ

(مثقب)

تصميم

حلزوني

(شرار)

بالكامل

  • – وجود فجوة هوائية بين
  •  قطاعات المياه والصفيحة
  • النحاسية في خط اللحام
  • وإضعاف التبادل الحراري بينهما
لوحة و

حساب تعريفي

فُولاَذ

(مثقب)

تصميم

حلزوني

(شرار)

بالكامل

  • – الموصلية المنخفضة
  • الخواص الحرارية للمواد المستخدمة
  • – هناك فجوة هوائية بين
  • ملامح السطح واللوحة
  • الصلب على الخط
  • اللحام و
  • إضعاف الصرف
  • الحرارة بين الاثنين
غطاء

الألومنيوم

درع

مغناطيسي

والملف الشخصي

نحاس

تصميم

حلزوني

(شرار)

بالكامل

– – – – – –

وفقاً لما ذكر سابقاً في الجدول، فإن كل نوع من التصاميم المستخدمة في عمليات التبريد لنير فرن الحث يتمتع بسلبيات وايجابيات معينة. لذلك فالتصميم الذي اقترحته شركة آرازترانس والموجود في الصف الأخير من الجدول يسعى إلى التخلص من جميع السلبيات الموجودة في التصاميم الأخرى وذلك بالإضافة إلى الارتقاء بجودة التبريد من خلال وضع وتثبيت رقاقة أو جدار من الألمنيوم يشكل درعا مغناطيسياً للحيلولة دون تسرب وهدر المجال المغناطيسي الذي يتم امتصاصه من قبل النير.

يجب التنويه إلى أنه من ناحية التراكم في المجال المغناطيسي لأطراف الوشيعة، فإن هذه المنطقة تقسم إلى قسمين هما الجانب الطاقي1 والجانب العادي2. منطقة الجانب الطاقي هي عبارة عن قسم من الحيز الموجود في أطراف وشيعة فرن الحث الكهربائي الذي يكون فيه تراكم المجال المغناطيسي كبيراً بسبب وجود كابلات كهرومائية داخلة للوشيعة وخارجة عنها. منطقة الجانب العادي تشغل ما تبقى من الحيز الموجود في أطراف وشيعة فرن الحث الكهربائي ويكون تراكم المجال المغناطيسي فيها أقل. لذلك وبسبب التراكم الأكبر للمجال المغناطيسي في منطقة الجانب الطاقي ووجود احتمالية أكبر لارتفاع درجة حرارة النواة النير (بالمقارنة مع المناطق الأخرى في قسم الجانب الطبيعي)، فيوصى باستخدام أنظمة تبريد أكثر فعالية في منطقة الجانب الطاقي.

نظام تثبيت النير

يضم نظام تثبيت النير وصلات بين النواة وجدار النير. في أنواع النير اللّحامية، يتم هذا الاتصال بشكلٍ عام من خلال استخدام لحام الأرغون للصفائح ولحامها أخيراً باستخدام ألواح فولاذية غير مغناطيسية كحامي ومحافظ على الجسم.

في أنواع النير من النوع الحلزوني – اللحامي أو الحلزوني الكامل فإن نظام التثبيت في النير هو عبارة عن براغي من الفولاذ غير المغناطيسي، على الرغم من أن العديد من المنتجين يقومون عادةً باستخدام البراغي والصفائح المثبتة المصنوعة من الفولاذ العادي (المغناطيسي) وذلك بهدف التوفير من ناحية التكاليف؛ إلا أنه وبسبب احتمال سخونة الوصلات في الحقل المغناطيسي فقد قامت شركة ارازترانس دائما باستخدام الصفائح والبراغي المصنوعة من الفولاذ غير المغناطيسي (الفولاذ غير القابل للصدأ المستوى 304 أو 316).

ان الملاحظة الأساسية عند استخدام البراغي المذكورة والتي يجب إعطاءها اهتماماً خاصاً هي طريقة عزل هذه البراغي عن النواة وهيكل النير من الناحية الكهربائية. في حال استخدام العزل غير الفعال وبالنتيجة زوال عزل البراغي فإن ذلك يؤدي إلى إيجاد تيار كهربائي داخل البراغي وكافة أقسام النير من خلال إيجاد مسار مغلق، كما يؤدي ذلك إلى حصول هدر في الطاقة على شكل حرارة والذي يؤدي بالإضافة لذلك إلى صهر قسم من النواة والبراغي في النير. لذلك ولمواجهة هذا الأمر ومنع حدوث مشكلات فيما بعد تقوم هذه الشركة باستخدام ثلاثة طرق لعزل براغي النير. في الجدول التالي تفاصيل كل طريقة من الطرق المذكورة:

احتمال

التآكل

مع مرور

الزمن

احتمال

الكربنة

في درجات

الحرارة

أعلى

من المعتاد

الثخانة

الكلية

للقطر

(ملیمتر)

الرطوبة

الممتصة

المرونة درجة

الحرارة

العظمى

التي

يمكن

تحملها

(درجة)

صورة تخطيطية مكونات

المواد

المستخدمة

مرتفع مرتفع ۳ مرتفع لايوجد 500 أنبوب میکا
قليل جداً صفر ۳ صفر متوسط 280 خرطوم

سلیکوني

لا يوجد قليل جداً ۰.۸۵ قليل جداً مرتفع جداً 400 ترکیب من

شريط کابتون

مع شريط حريري۲

قاعدة النير

يطلق مصطلح قاعدة النير على القسم المرتكز على سطح الوشيعة. إن الوظيفة الرئيسية لهذه القاعدة هي تثبيت الوشيعة خلال عملية التشغيل. من الملاحظات المهمة فيما يتعلق بالقاعدة، هي إغلاق الحيز الفارغ بين النير والوشيعة لمنع تجمّع البُرادة والغبار. كما ذكر سابقاً فإن وجود هذه الأشياء يؤدي إلى حصول نوع من التماس الكهربائي بين الوشيعة والنير مع مرور الزمن. للوصول إلى الهدف بالحصول على تثبيت جيد للوشيعة وإغلاق الحيز الفارغ بين الوشيعة والنير، يتم اقتراح طريقتين: الأولى إيجاد ارتكاز محني في قاعدة النير عند تجميعه النهائي والثاني استخدام وصلات عازلة جانبية في أنواع النير الملساء لإيجاد نقاط اتصال أكثر. بين الطريقتين المقترحتين فإن الطريقة الثانية التي ابتكرتها شركة آرازترانس يوصى بها بشكلٍ أكبر، لأنه في الطريقة الأولى يؤدي التبخر في النير زینتر۳  إلى تكثف يؤدي إلى تجمع الماء في منطقة النير الخلفية وفي معظم الأحيان فإن هذه القطرات المائية تبقى في تلك المنطقة. يجب الإشارة إلى أنه على خلاف ما يتم تصوره فعند استخدام مقرنات بقاعدة مستوية ووجود فراغات هوائية بين النير والوشيعة في العديد من مناطق الدعم فإن هذا لا يؤدي إلى هدر في الطاقة الكهربائية للفرن، وأن مقارنة ذلك بمسافة الهواء بين العضو الدوار والجزء الثابت في الآلات الدوارة هي مقارنة مختلفة.

بالإضافة لشكل القاعدة في الخط الرئيسي للاتصال بالوشيعة فإن الشكل الظاهري لزوايا النير في القاعد يمتلك أهمية خاصة أيضاً. عندما تكون الزوايا في القاعدة مدورة ولا تتداخل مع جدران النير، فهي تقوم بامتصاص المجال المغناطيسي في أطراف الوشيعة وترفع من فعالية النير.

إلى جانب القضايا التي تمت مناقشتها وبحثها فيما يتعلق بقاعدة النير، في التصميم المقترح من قبل شركة آرازترانس فهنالك احتمالية لتجميع وتركيب صفيحة عازلة۴  (للفصل) على النير. إن المقصود بالصفيحة العازلة هو مجموعة من الطبقات العازلة والتي تتموضع بشكل مجزأ (في التصاميم المتداولة) بين النير والوشيعة. في حال استخدام التصميم المقترح فإن عدد نقاط اتصال النير بالوشيعة على الخصوص في أنواع النير ذات القاعدة المستوية يكون أكثر وثانياً فإن إمكانية خروج بخار الماء من منطقة النير الخلفية عند القيام بعملية التصليد الحراري. توضح الصورة التالية تفاصيل ومزايا هذا التصميم.

جبهة النير

إن جبهة المقرن هي في الأساس الوسيط بين هيكل المقرن والبراغي۶ المثبتة على هيكل الفرن، وفقاً الظروف الفيزيائية أو في النماذج المقترحة من شركة آرازترانس فهي تثبت أعلى النير. فيما يلي بعض النماذج الشائعة لجبهة النير والتي تستخدمها هذه الشركة في صناعة النير. تصنف هذه النماذج وفقاً لطريقة استخدامها إلى نوعين ضاغطة۷  وساحبة – ضاغطة۸، تستخدم الجبهات الضاغطة فقط لتطبيق الضغط على النير وذلك لوصل النير بالوشيعة في حين أن الجبهات الساحبة – الضاغطة وعلاوةً على اتصال النير بالوشيعة فهي تستخدم لفصل النير عن الوشيعة عند اللزوم.

 

وفقاً لما تم وصفه سابقاً فإن انواع الداعمات الممكنة لنير أفران الحث يمكن أن تكون وفقاً للتصاميم الأربعة التالية:

 

الجبهات من النوع المضغوط

 

 

الجبهات من النوع المطاط – المضغوط

1 – Induction Furnace Yoke (Shunt)

2 – Three layer : Kapton (overlap 75%)+ Glass Fibers (overlap 50%)+ Kapton (overlap 75%)

3 – Sinter Process

4 – Insulation Pad

5 – NMN: Nomex + Mylar + Nomex

6 – Bolts

7 – Pull Type

8 – Pull-Push Type