ส่วนประกอบหลักและหน้าที่ของเตาความถี่ปานกลาง

นี่คือการแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับองค์ประกอบหลักและฟังก์ชันของความถี่กลาง (MF) เตาเหนี่ยวนำ.

เตาแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ปานกลางเป็นเตาไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า. มันแปลงความถี่พลังงาน (50/60เฮิรตซ์) กระแสสลับ (AC) ให้เป็นความถี่กลาง (โดยทั่วไปคือ 150Hz ถึง 10kHz) AC. กระแสนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กสลับในขดลวดเหนี่ยวนำ, ซึ่งทำให้เกิดกระแสไหลวนในประจุโลหะภายในเตาเผา, ทำให้มันร้อนขึ้นและละลาย.

ส่วนประกอบหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ระบบต่อไปนี้, ซึ่งทำงานเป็นคอนเสิร์ตและขาดไม่ได้ทั้งหมด.

1. แหล่งจ่ายไฟความถี่ปานกลาง – ที่ “หัวใจ” ของระบบ

แหล่งจ่ายไฟ MF เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของเตาเผา. หน้าที่ของมันคือ แปลงไฟล์ ไฟสามเฟส ความถี่ (50เฮิรตซ์) เอซีเข้าก เฟสเดียวความถี่กลาง (เช่น, 1khz, 2.5khz, 8khz) AC เพื่อจ่ายพลังงานให้กับขดลวดเหนี่ยวนำ. หากไม่มีมัน, การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำเป็นไปไม่ได้.

ขั้นตอนการทำงานของแหล่งจ่ายไฟ MF ที่ทันสมัย (มักเรียกว่า “เอสซีอาร์พาวเวอร์ซัพพลาย” หรือ “พาวเวอร์ซัพพลาย IGBT”) เป็นดังนี้:

• การแก้ไข:
  • ส่วนประกอบ: สะพานวงจรเรียงกระแส (มักประกอบด้วยไทริสเตอร์/SCR).
  • การทำงาน: แปลงไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส 50Hz ขาเข้าให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงแบบเร้าใจ (DC).
• การกรอง:
  • ส่วนประกอบ: เครื่องปฏิกรณ์กรอง (ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่) และตัวเก็บประจุ.
  • การทำงาน: ปรับ DC ที่เร้าใจให้เรียบเป็น DC ที่ค่อนข้างเสถียร, ให้ความมั่นคง “วัตถุดิบ” สำหรับวงจรอินเวอร์เตอร์ครั้งต่อไป.
• การผกผัน:
  • ส่วนประกอบ: สะพานอินเวอร์เตอร์ (ประกอบด้วยไทริสเตอร์/SCR หรือโมดูล IGBT). นี่คือแกนหลักของเทคโนโลยี.
  • การทำงาน: “สับ” หรือ “พลิกกลับ” DC ที่เสถียรเป็น AC เฟสเดียวที่มีความถี่เฉพาะ (เช่น, 1000เฮิรตซ์). ความถี่นี้สามารถปรับได้ตามความต้องการในการหลอมละลาย.
• ระบบควบคุม:
  • ส่วนประกอบ: แผงวงจรควบคุม, บมจ, ฯลฯ.
  • การทำงาน: นี่คือ “สมอง” ของแหล่งจ่ายไฟ. มันควบคุมไทริสเตอร์’ มุมการยิง, ควบคุมความถี่อินเวอร์เตอร์, และติดตามระบบ (สำหรับแรงดันไฟเกิน, กระแสเกิน, แรงดันน้ำ, อุณหภูมิของน้ำ), ช่วยให้สามารถควบคุมพลังงานได้อย่างแม่นยำและมั่นใจในความปลอดภัยของทั้งระบบ.

2. คอยล์เหนี่ยวนำ – ที่ “ผู้ดำเนินการ” ของพลังงาน

ขดลวดเหนี่ยวนำเป็นองค์ประกอบสำคัญในการแปลงพลังงาน. หน้าที่ของมันคือ แปลงไฟล์ ความถี่กลาง พลังงานไฟฟ้าที่ส่งออกโดยแหล่งจ่ายไฟไปเป็นพลังงานสนามแม่เหล็กสลับ.

• โครงสร้าง:
  • โดยทั่วไปจะเป็นแผลที่แม่นยำจากโพรง, ท่อทองแดงสี่เหลี่ยม (ทองแดง T2) มีความหนาของผนังสม่ำเสมอ.
  • ทำไมกลวง? ตัวคอยล์เองสร้างความร้อนมหาศาลแบบจูล ($P = ฉัน^2R$) เมื่อบรรทุกกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และต้องบังคับระบายความร้อนด้วยน้ำหมุนเวียน.
• หลักการทำงาน:
  • กระแสความถี่กลางขนาดใหญ่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ.
  • ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า, สนามแม่เหล็กสลับอันทรงพลังและความถี่สูงถูกสร้างขึ้นภายในขดลวด.
  • สนามแม่เหล็กนี้ทะลุผ่านประจุโลหะ (วัสดุ) ตั้งอยู่ตรงกลางของขดลวด.
  • เส้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สลับกันทำให้เกิดกระแสวงกลมแบบวงปิดภายในประจุโลหะ, รู้จักกันในนาม กระแสน้ำวน.
  • กระแสน้ำวน, ไหลต้านความต้านทานไฟฟ้าของโลหะ, ทำให้เกิดความร้อนจูลสูงมาก, ทำให้โลหะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและละลาย.
• ฟังก์ชั่นเพิ่มเติม (การกวนแม่เหล็กไฟฟ้า):
  • ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแส MF และกระแสไหลวนทำให้เกิดแรงกวน (ผลการกวนแม่เหล็กไฟฟ้า) บนโลหะหลอมเหลว.
  • ข้อดี: การกวนนี้ทำให้อุณหภูมิและองค์ประกอบทางเคมีของโลหะหลอมเหลวมีความสม่ำเสมอมากขึ้น, ซึ่งอำนวยความสะดวกในการกำจัดแก๊สและกำจัดสิ่งสกปรก, จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพของโลหะ.

3. ตัวเตา – ที่ “เรือ” สำหรับการหลอมละลาย

ตัวเตาเป็นโครงสร้างทางกลที่ประกอบด้วยโลหะหลอมเหลว, รองรับขดลวดเหนี่ยวนำ, และอำนวยความสะดวกในการเทและหล่อ. ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้เป็นหลัก:

• ซับทนไฟ / เบ้าหลอม:
  • การทำงาน: นี่คือ “เบ้าหลอม” ที่ยึดโลหะหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูงโดยตรง. มันทำจากวัสดุทนไฟ (เช่น ทรายควอทซ์, อลูมินา, หรือแมกนีเซีย) ที่ถูกกระแทกอย่างใดอย่างหนึ่ง (เกิดขึ้น) ติดตั้งภายในเตาเผาหรือแบบหล่อสำเร็จรูป.
  • ความต้องการ: จะต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงมาก (>1600°C), ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากโลหะหลอมเหลว, และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยมป้องกันการลัดวงจรระหว่างขดลวดกับโลหะ.
• แอก:
  • โครงสร้าง: ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิกอนซึมผ่านสูงเคลือบแผ่น, มีรูปร่างให้แน่นพอดีกับด้านนอกของขดลวดเหนี่ยวนำ.
  • ฟังก์ชั่น (สำคัญอย่างยิ่ง):
    • จำกัดสนามแม่เหล็ก: ให้เส้นทางฝืนต่ำสำหรับเส้นฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างโดยขดลวด, ทำให้สนามแม่เหล็กมีความเข้มข้นสูงภายในห้องเตาเผา และลดการรั่วไหลของแม่เหล็กออกสู่ภายนอก.
    • ปรับปรุงประสิทธิภาพ: การลดการรั่วไหลของแม่เหล็กเทียบเท่ากับการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงความร้อนด้วยไฟฟ้า, ประหยัดพลังงาน.
    • ปกป้องเปลือกเตา: ป้องกันฟลักซ์แม่เหล็กหลงจากการให้ความร้อนแก่เปลือกเตา (โดยเฉพาะในเตาหลอมเปลือกเหล็ก), จึงหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป, การเสียรูป, และมั่นใจในความปลอดภัย.
• เปลือกเตา:
  • การทำงาน: โครงสร้างด้านนอกของเตา, ใช้เพื่อยึดขดลวดเหนี่ยวนำและแอก, และรองรับน้ำหนักตัวเตาทั้งหมด.
  • ประเภท:
    • เตาอลูมิเนียมเชลล์: โครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่าย, ต้นทุนที่ต่ำกว่า, และประสบกับการรั่วไหลของแม่เหล็กมากขึ้น.
    • เตาหลอมเหล็ก: โครงสร้างที่แข็งแกร่ง, มีแอกหุ้มไว้อย่างดี, ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น, และอายุการใช้งานยาวนานขึ้น. นี่คือตัวเลือกกระแสหลักสำหรับเตาเผา MF ขนาดกลางและขนาดใหญ่สมัยใหม่.
• กลไกการเอียง:
  • การทำงาน: ใช้เพื่อเอียงตัวเตาทั้งหมดหลังจากการหลอมเสร็จสิ้น, ปล่อยให้โลหะหลอมเหลวเทลงในทัพพีหรือแม่พิมพ์.
  • รูปร่าง: โดยทั่วไปจะขับเคลื่อนด้วยสถานีไฮดรอลิกและกระบอกไฮดรอลิก (หรือชุดเกียร์ลดความเร็ว) เพื่อการเอียงที่ราบรื่นและควบคุมได้.

4. ระบบทำความเย็น – ที่ “รับประกันความปลอดภัย” สำหรับการดำเนินงาน

เตา MF เป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานสูงที่สร้างความร้อนจำนวนมหาศาล. ระบบทำความเย็นเป็นแบบ เส้นชีวิตที่ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานของอุปกรณ์อย่างปลอดภัยและต่อเนื่อง. หากการระบายความร้อนล้มเหลว, อุปกรณ์จะถูกทำลายทันที.

• ส่วนประกอบที่ต้องระบายความร้อน:
  • เอ็มเอฟ พาวเวอร์ซัพพลาย: อุปกรณ์ไฟฟ้าภายใน, เช่น ไทริสเตอร์ (SCR) และ IGBT, ทำให้เกิดความร้อนสูงระหว่างการทำงาน.
  • คอยล์เหนี่ยวนำ: กำเนิดความร้อนจากกระแสไฟในตัวมันเอง (การสูญเสียI²R) และยังดูดซับความร้อนจากการแผ่รังสีจากซับที่มีอุณหภูมิสูงอีกด้วย.
  • สายเคเบิ้ล: สายไฟระบายความร้อนด้วยน้ำที่เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับเตาเผา.
• องค์ประกอบของระบบ:
  • ปั๊มน้ำ: ให้แรงในการไหลเวียน.
  • คูลลิ่งทาวเวอร์ / เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: องค์ประกอบการกระจายความร้อนหลัก. มันปล่อยความร้อนจากน้ำออกสู่ชั้นบรรยากาศ.
  • ถังเก็บน้ำ: สำหรับกักเก็บน้ำและกักเก็บน้ำ.
  • ท่อ, วาล์ว, และเซ็นเซอร์: สร้างวงจรการไหลเวียนและให้การตรวจสอบอุณหภูมิของน้ำแบบเรียลไทม์, ความดัน, และอัตราการไหล.
• ข้อกำหนดที่สำคัญ (การไหลเวียนแบบวงปิด):
  • เนื่องจากส่วนประกอบที่ระบายความร้อนด้วยน้ำภายในคอยล์เหนี่ยวนำและตู้จ่ายไฟนั้นมีศักย์ไฟฟ้าสูง, น้ำบริสุทธิ์หรือน้ำปราศจากไอออน (วงใน) จะต้องถูกใช้. เพื่อป้องกันการเกิดตะกรัน (ซึ่งสามารถปิดกั้นท่อได้) และไฟฟ้าแรงสูงรั่ว.
  • โดยทั่วไปแล้วน้ำบริสุทธิ์นี้จะถูกทำให้เย็นลงผ่านทาง จาน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ซึ่งจะถูกระบายความร้อนด้วยน้ำหมุนเวียนอุตสาหกรรมภายนอก (วงนอก, มักใช้หอทำความเย็น). สิ่งนี้เรียกว่าก “ระบบระบายความร้อนแบบวงปิด”

สรุป

ส่วนประกอบหลักทั้ง 4 ประการของ เตาความถี่กลาง แต่ละคนมีบทบาทที่แตกต่างกัน:

• ที่ พาวเวอร์ซัพพลาย สร้าง “พลังงานไฟฟ้าความถี่ปานกลาง”
• ที่ คอยล์เหนี่ยวนำ แปลง “พลังงานไฟฟ้า” เข้าไปข้างใน “พลังงานสนามแม่เหล็ก,” ซึ่งจะชักนำให้เกิด “พลังงานความร้อนกระแสไหลวน”
• ที่ ตัวเตา ให้ “เรือละลาย” และ “การสนับสนุนโครงสร้าง”
• ที่ ระบบทำความเย็น ขจัดความร้อนทิ้งทั้งหมดที่เกิดจากส่วนประกอบต่างๆ, รับรองว่า “การทำงานที่ปลอดภัยและมั่นคง” ของระบบทั้งหมด.