Reaktör (Şok )
Reaktör1, şok2 veya DC bağlantıları3 aslında paralel endüksiyon ocakları için bir iletki olarak invertör cihazları arasındaki iletişimi sağlar. Başlıca görevi, paralel endüksiyon ocaklarında DC akım kaynağı oluşturmak için invertör girişinde bulunmaktadır. Reaktör, ocak başlatıldığında invertör girişine ani akım yüklerini çekerek başlatma akımlarının sargı bobinleri tarafından kontrol edilmesini sağlar ve işletme sırasında akım dalgalanmalarını azaltır. Ayrıca DC bağlantılarının kullanımının önemli bir etkisi, paralel endüksiyon ocaklarının çıkış akımını yüksek frekanslı harmoniklerden filtreleyerek, sargıdan gelen güç kalitesindeki artışı sağlamak ve elektriksel hasarların kurulu tesisatlara zarar verme riskini önemli ölçüde azaltmaktadır.
Bir DC bağlantısının yapımı ve tasarımı için üç temel özellik, endüktans4, akım (güç) ve uç gerilimidir. Endüktans, bir DC bağlantısının en önemli elektriksel özelliğidir, kendi kendini indükleme gücünün bir ölçüsüdür ve başlangıçta en yüksek seviyededir, zamanla doygunluğa ulaşır ve zamanla azalır.
Reaktör çeşitleri
DC bağlantıları, endüktans miktarındaki değişkenliğe göre iki kategoriye ayrılır: basit bağlantılar (basamaksız) vebasamaklı bağlantılar5. Basamaksız DC bağlantısının endüktansı başlangıçta en yüksek seviyededir, başlangıçtan sonra tamamen azalır ve sonunda sıfıra ulaşır. Oysa basamaklı DC bağlantısında, endüktansın azalma eğilimi başlangıçta durur ve belirli bir akım aralığında sabitlenir, belirli akım aralığının dışına çıkıldığında tekrar azalmaya devam eder. Yapısal olarak, söz konusu iki tür DC bağlantısı arasındaki temel fark, çekirdeklerinin tasarımındadır
üniform hava aralığına sahip Dc bağlantısı
kademeli hava boşluklu (iki kademeli) Dc bağlantısı
DC bağlantıları basit ve basamaklı olmak üzere iki türe ayrılmasının yanı sıra, yapı ve montaj açısından farklı gruplara ayrılabilirler. Devamında her birinin avantajlarını ve dezavantajlarını açıklamaya geçeceğiz. DC bağlantıları iç çekirdekte helisel bobinle
İç Çekirdekli ve Helisel Tipi Bobin 6
İç çekirdekteki DC bağlantılarında, helisel çekirdek bağlantısı iki sütun ve iki yuvarlaktan oluşur ve sütunlar arasındaki hava boşlukları belirli bir düzende yerleştirilmiştir ve çekirdek bağlantısı sütunları bobinlerin içinden geçer. Bu tasarımda, bobinler de helisel bir veya iki katman halinde karmaşık bir şekilde sarılır ve belirli noktalardan giriş ve çıkış noktaları ayrılmıştır. Bu tür bağlantıların başlıca avantajı, düşük hammadde maliyeti ve üretim maliyetidir. Ancak montaj ve onarımların gerçekleştirilmesindeki zorlukları nedeniyle, bağlantı ve bobin bölümlerinden herhangi birinin arızalanması durumunda bakım gerektiren zayıf noktalar olarak kabul edilir ve pratikte, beklenmeyen arızalar durumunda işletmeciyi durdurabilir.
Çoğu DC bağlantısı endüksiyon ocaklarının üreticileri tarafından tercih edilen ve Electrotherm gibi şirketler tarafından üretilmektedir.
Dış Çekirdek ve Çarpaz Tipi Bobin 7
Bu tür DC bağlantıları, adından da anlaşılacağı gibi, aralıklı ve çok katmanlı karmaşık bobinlerden oluşur ve ayrıca düzenlenmiş şekilde yerleştirilmiştir, böylece bobin ile bağlantı arasında herhangi bir fiziksel temas veya sıkışma olmaz. Bu bağlantıların ana avantajı, hatalı bir bobini yedek bobinle değiştirebilme yeteneğidir. Başka bir deyişle, yedek bobin bulundurmak, bağlantı bobinlerinde bir arıza durumunda onarım ve yeniden başlatma süresini önemli ölçüde azaltır ve çoğu durumda bir tam fırın sisteminin performansı tamamen, bir veya birkaç bobine tamamen bağımlı olduğundan, DC bağlantılı bir bağlantı cihazının varlığına büyük önem taşır. DC bağlantılı bağlantılar için Alman fırın üreticileri tarafından tercih edilme eğilimindedir.
İç Çekirdekli ve Çarpaz Tip Bobin 8
Çekirdekdeki çarpaz tipi bobinli DC bağlantıları, çok katmanlı kesişen bobinlerden ve bir iç çekirdekten oluşurlar. Bu tür DC bağlantıları, çok katmanlı kovanlı bobinler ve iç yapıdan oluşmaktadır. Aslında, bu DC bağlantıları, önceki iki tasarımın birleşimidir. Bu tasarımda, karmaşık yapılarından dolayı bobin kısmında bir arıza meydana geldiğinde, yalıtım kısmında zayıflık veya aşınma varsa, olası bir arıza oluşabilir ve bobin ile iç yapı arasındaki fiziksel sıkışıklık göz önüne alındığında, hasar görmüş birimlerin onarımı veya değiştirilmesi, bağlantının montajını gerektirir ve daha fazla zaman harcanmasına neden olabilir. Bahsedilen zayıflık noktasının yanı sıra, bu tür DC bağlantılarında çok hücreli bobin yapısı, herhangi bir bobin biriminde bir bağlantı veya arıza meydana geldiğinde, hasar görmüş birimi yedek bir örnekle değiştirme olanağı sağlar ve kusurlu bir bobini tamamen değiştirmek ve yüksek maliyetlerden kaçınmak mümkün olur. Ayrıca, bu DC bağlantıları, karmaşık bobin bölümü yapısından dolayı diğer bağlantı türlerine göre daha az uzunluğa sahiptir, bu da daha az maliyetle bir yapı oluşturulmasına ve bağlantının genel hacminin ve boyutlarının azalmasına neden olur. Çin fırınlarının yapısında kullanılan DC bağlantılarının çoğu bu türdendir.
“I” Çekirdekli ve Çapraz Tip Bobin 9
DC bağlantıların bu türünde, bağlantı bobinleri çapraz ve çok katmanlı olup yarım I şeklinde bir çekirdek üzerine yerleştirilmiştir. Yarım çekirdekten kast edilen, manyetik bir çekirdektir ve bobinlerin manyetik akı devresi tarafından üretilen manyetik akının iki seri demir yolu ve hava ile oluşturulmuş olduğu bir yapıdır. Manyetik çekirdeğin bir kısmının manyetik akın geçtiği yolun bulunması, hava çekirdekli bağlantılara kıyasla endüktansın artmasına neden olmaktadır. Ayrıca, manyetik akın geçiş devresinde hava yolunun bulunması, çekirdek doygunluğunun artmasına neden olmaktadır ve DC bağlantılarda tamamen manyetik çekirdekli bağlantılara kıyasla indüktansın maksimum akı doygunluğu arasında bir denge oluşturduğu söylenebilir. Diğer bağlantı türleriyle karşılaştırıldığında, DC I çekirdek bağlantılarıyla kıyasla indüktansın maksimum akı doygunluğu arasında bir denge oluşturduğu söylenebilir. DC bağlantılarında, yarı I çekirdekli bobinli bağlantıların, içinde bulunduğu bağlantı grubundaki arızalar ve bağlantı sorunları oldukça yaygındır. Hindistan merkezli Megatherm şirketinin endüksiyon ocaklarında kullanılan DC bağlantılarının büyük çoğunluğu bu türdendir.
Hava Çekirdekli ve Çapraz Tip Bobin 10
Hava çekirdeki çarpaz bobinli nükleer reaktörler genellikle akım sınırlayıcı reaktörler (CLR11) olarak adlandırılır ve manyetik çekirdeğe sahip olmayan çok katmanlı bir çapraz akışlı bobinden oluşurlar. Genellikle endüksiyon fırınlarında bir seri rezonant ve invertör arasında, genellikle negatif hattın üzerinde monte edilirler. Bu reaktörler, endüksiyon fırınlarında kullanılan DC bağlantılarından oldukça farklı bir şekilde kullanıldığından, bu tür kullanımları belirtmek için genellikle “reaktör” terimi yerine “DC bağlantısı” tercih edilir. Bu reaktörler, endüksiyon fırınlarında kullanılan DC bağlantılarıyla karşılaştırıldığında, genellikle çok daha az endüktans (genellikle bir milihenry altında) ve rezonant invertörün çıkış voltajındaki dalgalanmanın azalmasının yanı sıra, yüksek akımların hassas elektrik ve elektronik bileşenlerde akmasını engelleyerek kısa devre oluşumundan kaynaklanan ani akımları durdururlar. Bahsedilen diğer durumlarla birlikte, güç devresi kapasitörlerinde depolanan enerjinin boşaltılması da bu reaktörlerin yardımıyla gerçekleşir. Bu tür reaktörlerin yalıtımını artırmak için, bobinlerin imalatından sonra, tamamen reçine kaplanarak elektriksel olarak yalıtılırlar. Ayrıca, manyetik çekirdek kullanmadan indüktans miktarını artırmak için, bu tür reaktörlerde reçine içinde zenginleştirilmiş manyetik toplar kullanılabilir. Bu reaktörler genellikle Inductotherm şirketinin seri indüksiyon fırınlarının güç devrelerinde kullanılır.
Komutasyon Bobini 11
Kompansasyon bobini, bazen di/dt bobini olarak da adlandırılan, genellikle tek sıralı ve kısa bir helisel bobindir. Bakır tel sarmalı olan bu bobin, güç dönüşüm ekipmanlarını aşırı akımlara karşı korumak için kullanılır. Kompansasyon bobinleri, basit bir yapıya sahip olup endüksiyon ocaklarının çoğunda koruma tipi olarak güç devresinin belirli noktalarına yerleştirilir.
İndüksiyon Fırınlarda Kullanılan Yüksek Frekans transformatörü (HF12)
İndüksiyon Fırınlarda Kullanılan Yüksek Frekans (HF) transformatörler genellikle düşük güç ve düşük voltajlı ocaklarda, invertör çıkışında ve orta tank takviyesinde endüksiyon ocaklarında kullanılan bir tür transformatördür. Bu transformatörler, bobinler arasındaki voltajı artırmak ve dolayısıyla ocak güç devresinden çekilen akımı azaltmak amacıyla kullanılır.
HF transformatörler, tank takviyesi tarafından çekilen akımı azaltmanın yanı sıra, endüksiyon ocaklarında elektrik donanımları arasında sert bir elektriksel izolasyon oluştururlar, böylece yük tarafındaki herhangi bir arıza veya kısa devre elektrik devresinden güç devresine elektriksel olarak geçemez ve bu da endüksiyon ocaklarındaki elektrik ekipmanlarının daha fazla korunmasını sağlar. Bu durum, DC bağlantısının aşırı akımlara karşı korunmasında bir kısmen benzer işlev görür.
HF transformatörlerin DC bağlantılarıyla tamamen aynı uygulamaları olmasa da, yapısı ve bileşenleri açısından DC bağlantılarına oldukça benzerler. Genel olarak, HF transformatörler, birincil ve ikincil tarafta dairesel sarımlı iki bobinden oluşur ve trafo reaktörlerinin yapısını sabitlemek ve yalıtımını sağlamak için, hava bobinli reaktörler gibi, reçine döküm işleminden sonra izole edilirler.
HF transformatörler genellikle düşük güçlü endüksiyon ocaklarında kullanılan Inductotherm şirketi tarafından üretilmektedir.
1- Choke
2- Reactor
3- DC Link
4- Inductance
5- Stepped Air Gap (DC Links)
6- Inner Core & Helical Type Coil
7- Outer Core & Crossover Type Coil
8- Inner Core & Crossover Type Coil
9- I” Core & Crossover Type Coil“
10- Air Core & Crossover Type Coil
11- Commutation Coil
12- High Frequency
13- Toroidal
