کوره شبکه

 

کوره های فرکانس شبکه، اولین نمونه از کاربرد و استفاده از القا در گرمایش می باشد. به این دلیل که کویل القایی مورد استفاده در کوره های بدون هسته و هسته دار تک کانال، به ناچار باید با برق ورودی تکفاز تغذیه شود. اصلاح ضریب توان و بالانس جریان بین سه فاز ورودی قدرت، حائز اهمیت است.

شکل(1) مدار شماتیک کوره شبکه

نحوه کار در عمل به شکل زیر است که ابتدا دو فاز R و T به دو سر کویل ذوب وصل می شوند و سپس مقدار خازن با توجه به میزان توان راکتیو کویل، بصورت موازی با کویل قرار داده می شود تا جریان کشیده شده از R و T با ولتاژ V_RT  همفاز گردد. حال برای بالانس جریان فاز سوم(با توجه به چپگرد و راستگرد بودن RST) ، توسط یک چوک، فاز سوم را به یکی از فاز ها و توسط خازن فاز سوم را به فاز  دیگر متصل می کنیم. تحلیل و محاسبات این عمکرد بصورت زیر است:

شکل(2) بردار فازور های ولتاژ و جریان

با توجه به نودار فازوری زیر و RST راستگرد داریم: V_RT  ولتاژی است که دو سر کویل می افتد. در یک کویل بدون هسته، جریان به طور عمده راکتیو است و شاید 10 درصد مقدار جریان اکتیو باشد. به عبارتی در مدل R و L کویل، مقدار مقاومت معادل نقش کوچکی بازی می کند و در عمل دیده شده است که جریان کویل حدودا 80 درجه از ولتاژ دو سر آن پسفاز است. با قرار دادن خازن اصلاح ضریب توان، مولفه جریان راکتیو I_L حذف می شود. با جایگذاری خازن اصلاح ضریب توان ، بطور کامل می توان I_L با V_RT   همفاز کرد.(IL1=-I_L)

مقدار C_P با توجه به مقدار L_eq بصورت زیر است:

CP= L_eqω2  ,  P= V_RS*I_L '

حال برای بالانس جریان فاز سوم می توان صورت مسئله را به شکل زیر تعریف کرد:

دو فاز R و T داریمکه جریان فاز R مقدار 30درجه از V_Rn عقب تر و جریان فاز T، 30 درجه از V_Tn جلوتر است. حال میخواهیم با برقراری جریان هایی از فاز S بتوانیم همزمان جریان فاز S و دو فاز R و T را در حد امکان با ولتاژهای آنها قرار دهیم.

I_R=-I_SR+ I_L '   (1)

ISRCos30=ILCos60

I_T=I_ST+ I_L '    (2)

 

با توجه به معادله (1) و در نظر گرفتن V_SR ، می توان گفت که جریان  جاری شده بین فاز S-R (I_SR) باید پیشفاز باشد تا بتوان برآیند آنها را بر فاز R منطبق کرد. پس بین فاز S و R یک خازن قرار می گیرد. برای محاسبه مقدار این خازن، محاسبات زیر را در نظر می گیریم:

برای حالت بهینه از روی شکل مشخص است که چون هدف ما حذف مولفه جریان های عمود بر فاز VR می باشد، با تجزیه جریان های -I_SR و I_L ' بر محور عمود بر V_R داریم:

-I_SRCos30 + I_L 'Cos60 =0    (3)

شرط حذف مولفه عمود بر محور R                                                                                 (4)  I_L ' = √3* I_SR

با اعمال شرط بالا داریم :                                                                                 I_R=I_L'Sin60- I_SRSin30   (5)

با توجه به معادله (4)، می توان مقدار خازن بالانس مورد نیاز را بر حسب I_L' بدست آورد و با جایگذاری P_eq یا توان کوره با I_L' داریم:

I_SR=I_L'/√3 => Cs=I_L'/√3ω|V_SR|   (6)

I_SR=Cs ωV_SR           (7)

IL'=P/|V_SR|             (8)

(6) و (8) در نتیجه:

Cs=P/√3ω|V_SR|²         (9)

همانطور که برای جریان فاز R استدلال شد، در مورد جریان فاز T هم با توجه به معادله (10) ، جریان جاری شده بین فازهای S و T باید نسبت به V_ST ، پسفاز باشد تا بتواند مولفه جریان عمود بر V_Tn را خنثی کند.

I_T=-I_ST-I_L'     (10)

|I_ST|Cos30=|I_L'|Cos(60)       (11)   → √3|I_ST|=|I_L'|       (12)

|I_ST|=|V_ST|/L_S ω       (13)  

(12) , (13) → LS=√3|V_ST|²/ ωP          (14)

 

ملاحظه شد که مولفه های عمود بر V_R  و V_T از جریان های I_SR و I_ST توسط جریان های پسفاز R و پیشفاز T  حذف شدند. و جریان های باقی مانده فاز S بصورت روبرو خواهد شد:

IS=ISRCos60<0+ ISTCos60<-240     (15)

یعنی عملا جریان فاز S شامل برآیند دو مولفه جریان همراستا با فازهای -V_Tn و -V_Rn خواهد بود. پس بر اساس P می توان جریان فاز های R و S و T را به شرح زیر نوشت:

I_R=|I_L'|*Cos30 - |I_SR|*Cos60 = |I_L'|*(√3/2-1/2√3)= P/|V_RT|√3         (16)

I_T=|I_L|*Cos30 - |I_ST|*Cos60 = |I_L'|*(√3/2-1/2√3)= P/|V_RT|√3      (17)

I_S=|I_ST|*Cos60 + |I_SR|*Cos60 = |I_L'|/2*(1/√3 +1/√3)= P/|V_RT|√ (18)

 

در انتها نکته مورد توجه بصورت زیر است:

L_SC_S ω²=1     (19)

 

هیچ نظری وجود ندارد .

نـــــــــــام شمـــــــا :