유도 가열 장비형태

본문 바로가기

사이트 내 전체검색

유도 가열 장비형태

유도 가열 장비형태



  • 유도 가열 장비형태
  • 경화, 브레이징, 솔더링(땜납), 융해, 단조 등 금속적인 제품들을 열 변환하는 유도 가열 장치는 산업 현장에서요구하는 매우 많은 크기의 형태를 가지고 있다. 이러한 장치들은 다른 출력 비율로 이용할 수 있고, 다양한주파수와 각기 다른 가열 응용 분야를 포함하고 있다.
    그것은 금속 제품을 유도 가열하는 세 가지 형태의 장치를 갖는다.
    (1) 모터-발진기 장치
    (2) 불꽃거리 변환기
    (3) 진공관 또는 전자형 발진기
    원리에 있어서, 유도질 또는 가열 제품 모양의 가열 코일이 비슷하며, 아마도 가열될 부분의 모양에 알맞은것이며, 순간 가열이 일어나는 것이다. 전류 주파수는 가열 통과 깊이에 직접적인 관계가 있기 때문에, 장비의단 한가지 형태가 다른 것보다 가열 작업이 잘되는 어떤 형태가 될 것이다.

  • 모터 발전기 장치. 2000-9600 c.p.s 저주파에서 열 발생 모터 발전기는 5-500kw의출력 내에서 유용할 수 있다.

  • 장비의선택. 모든 유도 가열장비는 한가지 목적을 위해서 연속적으로 사용할 수 있고, 다른 여러 방법으로 변환시킬 수 있는 유연함도갖고 있다. 장비는 생산라인에 설치할 수 있고, 한가지 목적을 위해 작업할 수 있고, 공장내 중앙에 설치할수 있거나, 가열 장치로서 다양하게 설치될 수 있다.


  • (그림19) 20KW, 9600 c.p.s 모터 발생기 유도 가열 장치의 대표적인형태

  • 일반적 목적을 위한 가열 분야에서 어떤한가지 형태의 장비는 주어진 범위 안에서 가열 제품에만 제한될 수 있다. 다시 말해서, 10kw 발진기는, 예를 들어 직경 1-in, 표면을 경화하는 10-in 기어에는 적합하지 않다. 그런 장비는 제품들이 대량으로유용한 전력으로 다양한 작업을 필요로 하지 않는다면 매우 작은 부분의 가열과 정교한 제품들을 위해서는 너무큰 용량이 될 것이다. 표면 가열 제품은 유용한 발생기 전력보다는 더욱 커질 것이다. 유용한 유도가열의 잇점을 잃을 것이다. 열 흡수는 느려질 것이고 때때로 바깥 표면 온도가 원하는 점까지도달하기 전에 내부에서 소진될 것이다. 다른 경우에 사실상 적당한 온도를 얻을 수 있을지라도 에너지의 대부분은제품의 표면 안으로 깊숙이 전달될 것이다. 매우 큰 전도에 의해 과대 왜곡이 따르고 결국은 더 큰 에너지가필요하다.
    유도 가열 장비의 선택은 가열되는 제품의 양과 무게, 상승 온도의 분석에 의해 유용한발생기 출력을 결정한다. 그것은 또한 표면 가열의 깊이 또는 흡수가 주파수의 조절에 따른다.
    만약 2-in 강철 샤프트 단조는 저주파 9600c.p.s가 적당할 것이다. 만약 1/32-1/16in표면 단조와 같은 샤프트는 저주파 200-500kc 정도가 알맞을 것이다. 작은 톱니바퀴 (5-in,면-3/4in,톱니거리10)는 톱니의 외형주위로 빠른 열 흡수가 요구되는데 5000-10000c.p.s가적당하고 전체 톱니의 형태를 따라 열 통과가 될 것이다.


  • (그림20) 대용량 모터 발생기 장치의 500KW, 9600c.p.s 이다. 이 장치는 표면 5-inch, 직경 20-inch 대형 트랙터 기어 경화에 사용된다.

  • 모터 발전기형장비가 그림19에 설명되어 있는데, 출력은 20kw이다.모터와 발진기는 밑에 위치해 있고, 조정부와 정류부가조립되어 있다. 윗부분은 출력 변환부, 캐패시터, 타이머 부분이다. 판넬 정면에는 가열 코일을 위한 두개의 연결구가 있고, 정면에 작업반 주위에 적당한 물 튀김 보호대가 위치해 있다. 보여지는 장비에서는 단일출력부가 있고 철 샤프트의 단계적인 경화를 위해 정렬되어 있다. 냉각수는 코일을 따라 공급되고, 솔레노이드밸브를 작동시키는 타이머에 의해 조정된다. 이러한 장비는 두세 개의 작업부에 설치될 수 있고, 편의적인어떤 형태의 제품에 필요한 가열 코일이 방사적인 위치에 적합한 회전적 형태의 변환기로 장치될 수도 있다. 변환기들은 철-코어 형태이고 일차 이차 수냉식을 가지고 있다.
    더 큰 모터 발진기가 요구될 때, 그것들은 보통 경화 또는 가열부로부터 멀리 떨어져있다. 그림20에 보여지는 것은 800마력, 500kw인데 제5장에서 설명하는 트랙터 기어 열처리에사용되는 변환기이다. 모터와 발전기 모두 밀폐되어 있고 수소 냉각된다. 발진 전류는 9600c.p.s이다. 그 장비는 유효 출력을 향상시키기 위해 네 개의 캐패시터 저장소가 있고, 금속이 가열될 때 임계 온도와금속의 자기력 소실을 통과시키는 것으로 발생되는 변형을 보상하기 위해 가열 주기 동안 전류 조절의 세단계자동 조정 장치가 되어 있다.

  • 불꽃거리회로. 그림21은 전형적인스파크갭 변환기이다.


  • (그림21) 약15KW 출력을 가진 스파크 갭 컨버터를 위한 전형적인 회로. 가열 코일은 탱크 회로로부터직접 나온 리드에 접속된다.

  • 그것은 초창기 방사선 발전의 스파크갭 발신기와 많은 방법에서 유사하다. 이회로는 100-200kc 범위의 주파수 발진을 위해 효과적이다. 그리고, 2-15kw 출력 범위를 가진것으로 매우 범용적으로 사용된다.


  • (그림22) 대표적인 스파크 갭 컨버터. 출력 리드 뿐만 아니라모든 동작 컨트롤은 판넬 전면에 위치한다.

  • 직경 1-in 정도의 텅스텐 평판을 가진 수냉스파크갭 장치는 매우 넓은 범위에 열을 분배하기 위하여 고전력으로 장치된 30개 이상의 갭들이 직렬로 연결되어사용된다. 보통의 갭들은 촉모 게이지에 의해 체크되고, 효율 손실을 방지하고, 가열 시간을 일정하게 유지하기위해 매25-50시간마다 0.003-0.004-in 공간을 재배치한다.
    각 장치는 보통 불꽃의 시동을 보장하기 위해 수냉 갭들과 연결된 두세 개의 공냉갭들을가지고 있다. (냉각수가 켜진 후 수냉갭을 어느 시간동안 매우 짧게 응축할지라도) 몇 분간의 작동은 습기의외부적 응축을 제거하기에 충분한 갭 가열이 될 것이다. 많은 양의 습기가 있을 때 냉각에 사용되는 물에대해서는 응축을 극복할 수 있는 온도에 필요한 가열이 요구될 것이다.
    코일과 콘덴서는 병렬 공진 형태이다. 반대로 탱크 회로는 불꽃 거리와는 직렬 공진회로로 연결되어 있다. 주파수 비조정 메타가 출력 회로와 완만하게 연결된 것과 같이 동조회로는 코일에서최대 출력 전류를 얻기 위해서 직렬로서 조정하는 것을 포함하고 있다.
    최대 출력 전류는 직렬 공전회로가 탱크회로와 주파수 공진일 때 얻어질 수 있다. 만약에특수적인 주파수가 요구될 때 장치 내에 동조 주파수이외의 탱크회로로 작동시에 충분한 전력만 얻어질 수 있다면공진 보다는 차라리 이 주파수에 맞게 동조코일을 설치할 수가 있다.
    스파크갭 장치에 사용되는 코일은 평평한 동관으로 만들어야 되고, 가열될 물체의 안쪽이나주위를 따라서 필요한 회전수를 적용하기 위한 모양에 제한적이다. 대다수의 코일은 2-10회전 코일이다. 냉각수는 코일에 공급되어야 되고 작업 동안에 과열 방지를 위해 코일의 끝까지 연결되어야 한다. 이렇게 하여코일은 방사주파수 전류의 1000 Ampere까지 올릴 수 있다.


  • (그림23)32KW 출력의 스파크 갭 내부도. 입력 트랜스, 출력-요소 콘덴샤, 동조 고정 인던턴스, 탱크콘덴샤가 보인다.


  • (그림24) 20KW 스파크 갭 형태 컨버터가 오른쪽에 용해로와 같이 보이고있다. 이 장치는 35,000c.p.s에서 동작한다.

  • 스파크갭 장치에 있어서 방사주파수 출력 전력은리코트 컨트롤 전자기 스위치에 의해 ON-OFF 될 수 있다. 그리고, 자동 타이머로 작동되거나 풋 스위치, 또는 작은 파이롯 스위치로 운전될 수 있다. 코일은 단지 2-3회 회전수를 갖고 있고, 고주파 회로는 코일의중앙에서 전위차 제로까지 조정할 수가 있다. 이렇게 해서 코일은 작업자가 만질 수 있고 출력은 전혀 해로운효과가 없는 것이다. Mica 차단 캐패시터는 스파크 갭을 지나 코일에 도달하는 고전압을 막아준다.
    코일과 그것의 연결부로부터 다소의 방사 주파수 방출이 있을 것 같다. 스파크 갭으로부터의방사는 주파수 스팩트럼의 폭넓은 분배가 이루어지는 것이 보통이지만, 특별한 주파수에서의 에너지는 단지 짧은거리만큼만 방사된다. 방해가 발견된 어떤 예가 있는데, 환경의 특이한 조화 때문에 장치내 전체적으로 둘러싸인금속판은 방사를 제거해 준 경우가 있다.
    그림22는 32kw 스파크갭 장치의 설명도이다. 조정부가 보이고 가열코일 연결을 위한출구가 보인다. 이 장치에는 보통 브레이징과 경화를 위한 적당한 작업대가 붙여진다. 실내 장치도는 그림23에 있다. 여기에서는 리액터가 보이고 분리된 중앙 아래에 트랜스가 있으며 오른쪽에는 스파크갭 탱크가 있고 윗부분에 Mica(운모) 캐패시터가 있다. 전체적인 조립은 흩어지는 고주파 전류가 흡수되거나 낭비되지 않도록 나무로골격을 이루고 있다.


  • (그림25)20KW 컨버터의 플랜뷰는 금속 용해에 사용되도록 배치된다. 왼쪽에 보이는 용해로는 컨버터로부터떨어져있고 약17lb의 금속용량까지 다루어진다.

  • 20kw 스파크갭 변환기와 17lb 금속 용해가가능한 용광로가 그림24에 묘사되어 있다. 반면에 그림 설명은 그림25에 보이고 있다. 변환부의 필수적요소인 고리액턴스 트랜스, 방출캡, 용광로 코일과 연결된 캐패시터 탱크가 연결되어 있다. 주파수는 일반적으로 25,000-40,000c.p.s까지 다양하다.(사용되는 용광로의 크기에 따라) 220V또는 440V에서는단상변환 전류가 요구된다.
    출력효율은 평균 50%가 될 것이다. 트랜스는 높은 리액턴스에 알맞아야 되고, 비자기적인 오일로 채워진수냉각 케이스가 포함된다.


  • (그림26) 진공관 형태의 전형적인 형태를 보여주고 있다. 이 장치는 20KW, 375kc의 비율로 동작한다.

  • 캐패시터는 고전압이고 내구성이 있으며 각각은 봉해되어있는 탱크가 있어서 수냉각을 시킬 수 있다. 방전 갭은 수은 저장을 포함하고 특별히 씌워진 두 개의 동전극과 냉각수가 포함된 수소층을 포함한다 수소는 압력 조절기에 의해 갭 안에서 유지된다. 전력 조정은 방전갭 안에 있는 수은 볼륨의조정에 의해 핸드휠 동조로 얻어질 수 있다.
    용광로는 가열될 부하 가까이에 나선형으로 감겨있고 움푹패인 전기적인 컨덕터를 가지고있다. 고주파 전류는 전자기장이 코일을 통과하고 부하에 유도된 전류는 가열, 용해 등을 일으킨다. 전자기장은가열하지 않는 비컨덕터를 통과하기 때문에 부하 그 자체에 의해 간접적으로 가열하는 것 이외의 금속 주위의가열없이 부하만 가열 또는 용해가 가능할 수 있다.
    위의 설치에 있어서 15-17lb금속 부하는 50분 정도의 비전도 도가니 안에서 용해될수 있다. 같은 크기의 동 부하는 또한 50분 정도가 요구되지만 전도형 도가니 안에서 용해될 때는 18분정도만 요구된다.
    튜브형 발진기와 출력비 20kw진공관 방식이 그림26에 보이고 있다. 두 개의 출력단이 오른쪽에 보인다.
    이 장치의 내부도는 그림27에 보이고 그림 28에서는 전기적인 회로의 간단한 다이아 그램으로 나타낼 수도있다. 이 장치의 사용상의 조정은 발전기의 작동과 연계해서 조정함을 요구한다.
    이 장치는 두 개의 기본적인 부분으로 구성되어 있는데 전원부와 발진부이다. 이 장치는보통의 전력선 주파수를 375,000c.p.s 주파수로 변환한다. 입력에너지는 전원 공급부 의 금속판(동판) 트랜스에 가해지고 그것은 대략 10,000V까지 증가시킨다. 이 10,000V AC전류는 네 개의 관 브리지형정류기에 가해지고 그것은 AC전류를 전파로 변환하는데 대략 평균값 9,000V의 직류 전류로 정류된다. 고전압 직류 전류는 쵸크 코일과 고주파 에너지의 피드백이 전원으로 들어가는 것을 막아주는 바이패스 콘덴서를통하여 진공관에 가해진다.


  • (그림27)20KW 발생기 내부도에서 밑쪽은 전력 공급부이고 바로 위에 위치한 것이 발진 회로부이다.


  • (그림28) 그림26에서 보인 20KW출력의 간략화한 발생기 다이아그램이다. 입력선은 10,000V까지 올라가서정류되고 마지막으로 출력 리드 발진부를 통하여 공급된다.

  • 발진부는 다음과 같이 구성되어 있다.
    ①수냉 방식의 3-전극 진공관
    ②탱크 콘덴서로 구성되는 탱크 회로
    ③탱크 코일 인덕턴스
    ④고주파 에너지를 3-전극 진공관의 격자로 피드백을위한 코일부
    전원 공급부로부터의 직류 전류는 평판과(트랜스) 발진관 필라멘트를 거쳐 공급된다. 그리고 이 관에 흐르는전류는 격자의 조정에 의해 조절된다. 발진관은 직류전류의 통과를 막아주는 차단 콘덴서를 통하여 고주파 전류는되돌려 보내지만, 탱크 콘덴서나 탱크 인덕턴스로는 허용한다. 탱크 회로는 대략 375,000c.p.s 정도의공진 주파수를 가지도록 디자인되어 있다. 진자(흔들림)가 기계적인 임펄스를 받아들일 때 발진하는 것과 같은방법으로 이러한 회로가 직류 임펄스를 받아들일 때 정확히 그것의 기본 주파수에서 발진하는 경향이 있다.
    탱크 회로가 발진할 때 교류전류는 그것을 구성하고 있는 부분으로 흐르고 이 전류는연결 장치에 의해 얻어질 수 있는 자기장을 생산하고 유통 에너지의 일부분은 발진관 격자로 되돌아간다.


  • (그림29) 금속의 융해를 위해 배치된 유도 가열 그림. 이 장치는 60KW, 2000c.p.s 비이고, 100lb 금속까지 다룬다.

  • 이 격자 에너지는 공진 탱크 회로와 동기로 진공관을 연속적으로 차단하여동작을 일으킨다.
    이렇게 하여 에너지 임펄스는 제시간에 정확히 탱크 회로가 가해지고 발진기는 연속적으로 그리고 한번의 기계적임펄스가 가해진 후 진자 운동이 약해지는 것과 같이 시간에 따라 쇠퇴하지는 않는다.
    탱크 전류 안에 고주파 전류의 회전은 다양한 응용 방법으로 사용상의 유용한 에너지를만든다. 유도 가열에 있어서 가열제품을 둘러싼 가열 코일은 수냉 방식으로 매우 큰 고주파 전류가 흐를 수있다. 만약에 탱크회로 인덕턴스와 코일 사이에 스텝-다운 트랜스를 놓는다면 코일 안에 유용한 전류를 증가시키는것이 가능하고, 동시에 그것에 적용되는 전압은 감소될 것이다.


  • (그림30) 유도 가열 장치와 함께 사용되는 상세 용해로가 그림 29에 묘사되어 있다. 용해로는 후렉시블 전력 리드로장치되어서 푸어링(쏟아 붙기) 장치를 위해 경사지게 할 수 있다.

  • 이런 장비형으로 좋은 가열 결과를 얻기 위해서는 코일의 전기적인 임피던스를발전기 터미널 임피던스와 맞추어야 한다. 이것은 산업 현장에서 응용되는 다양한 코일의 사용 임피던스 범위를포함할 수 있는 변환기의 몇가지 형을 갖춤으로서 이루어진다. 이러한 변환기는 저전압에서 고전류 흐름이 허용되고반대로 간단하고 1회전 동관 또는 동판을 가지고 제품들을 가열할 수 있어야 한다.
    정류기 필라멘트와 진공관은 작은 필라멘트 트랜스로부터 에너지가 발생한다. 출력은 작업위치가까이에 있는 푸시-버튼 조정에 의해 진공관 플레이트 회로의 에너지에 의해 제품에 적용된다. 원하는 값을얻기 위한 타이머 조정은 발진기 안에서 맞출 수가 있다.
    타이머는 자동적으로 선정된 가열 시간이 끝났을 때 장비는 멈추게 되어 있다. 푸시 버튼은 타이머를 재동작시키고작동은 자동적으로 되풀이된다.


  • (그림31) 20KW, 200kc 비의 전자형 고주파 유도 가열 장치. 여섯 개관에 사용되는 브리지형 정류기가 전력 공급회로에 포함된다.

  • 몇 가지 보호장치를 장비에 추가시킬 수 있다. 진공관 내의 냉각수 이상의 경우에 두 가지 장치 중 하나의 동작기능이 된다. 유동 스위치는 분당 몇 갤런이흐르는가에 따라 동작되고 압력 스위치는 스퀘어(평방1인치)당 압력에 의해 작동될 것이다. 물의 흐름과 압력이감소될 때 장비회로는 자동적으로 차단된다.
    과부하 릴레이가 회로에 설치되는데 만약 과전력이 장비 내를 흐를 때, 그것은 자동적으로선로를 차단할 것이다. 타임 릴레이는 장비 작동시 진공관 필라멘트가 충분한 가열이 되기 전 평판 전압의흘러감을 막기 위한 것이다.

  • 기타 장비. 유도가열용해 설비의 대형인 형태가 그림29에 보이고 있다. 이장치에서 출력 전력은 오른쪽에 위치한 컨트롤 판넬 뒤에 설치된모터-발전기 장치에 의해 얻어진다. 전압 조절을 위한 전류, 전압, 전력 메타, 저항기, 조절기는 판넬위에설치되어 있다.


  • (그림32) 전자형 회로의 다른 형태를 묘사하고 있다. 회로는 몇 개의 안전장치가 공급된다.

  • 이 설비는 금속 합금의 용해를 위해 사용되고 2000c.p.s, 60KW에서작동한다. 용광로는 대략 30분 안에 100lb의 금속을 녹일 수 있도록 제작되었다.
    합금의 유출 부하부를 자세히 보면 그림30에 설명되어 있다. 용광로는 기울어지게 설치되어있고 유출하는 동안 잔여 전력을 사용하기 위해 유연한 케이블 리드로 제공되어 있다. 이것이 이로운 점은몇 가지의 주물을 가열로부터 유출할 때이다.


  • (그림33) 이 그림은 100KW, 2000 c.p.s 제공을 위해 배치된 세 개의 대형 고주파 발생기를 보여주고 있다.

  • 왜냐하면, 녹여진 금속을 주물하는 동안 시간에 상관없이 정확한 유출온도를 맞춰 남겨 놓을 수 있기 때문이다.


  • (그림34) 비교적 낮은 온도를 희망하는 철 제품의 가열을 위해 사용되는 저주파형유도 가열기이다.

  • 진공관 유도가열 발생장치의 또 다른 형태가 그림31에설명되어 있다. 그것은 6개의 정류관과 2개의 발진관을 가지고 있으며, 출력 20kw이다. 한 개의 발진관을적용시킨 간략한 회로의 다이아그램이 그림32에 설명되어 있다.
    그림 33에서는 주파수 200kc, 출력 100KW까지 가능한 세 부분 발생 장치를설명하고 있다. 왼쪽 부분은 회로의 정류부를 포함하고 그리고, 중앙과 오른쪽 부분은 전력 발진관과발진 회로이다. 이 장치는 제7장에서 설명된 틴 플레이트 흐름을 위한 고주파 전력을 공급한다.

  • 저주파 가열기. 또 다른 유도 가열 장치로 플라이 휠 기어와 같이 샤프트가 줄어들게 되는철제품의 팽창에 사용되는 형태를 그림34에 설명했다. 이 장치는 상대적으로 저주파인 50-60c.p.s에서작동된다. 이 장치는 한쪽 면을 제거시킨 것으로서 보여지고, 가열되는 기어 또는 제품의 삽입 및 제거를용이하게 하기 위해 압축 공기 실린더의 방법으로 개방과 폐쇄가 되는 철-코어 트랜스로 구성되어 있는 것을볼 수 있다. 이 경우 트랜스는 회로의 가장 주가 되고 기어는 그 자체는 1회전 보조 권선의 형태가 된다.
    이 장치는 15KVA의 출력비를 가지고 있다. 그리고 직경 12-30inch까지 적용시킬 수가 있다. 가열기는자동 타이머를 제공하고 있어서 적당한 가열 시간이 맞춰지기만 한다면사이클은 이중으로 될수도 있다.
    그림35에서 모터 발전기형의 단일부 장치가 오른쪽에 보인다. 가열되는 철봉은 직경 28inch이고 한번에 섭씨 2,200℉에서 가열된다. 가열 장치는 가열된 철봉이 빠르게 다른 곳으로 옮겨지도록프래스 장치에 인접해 설치된다.


  • (그림35) 모터 발생기 장치와 연결되어 사용되는 가열 장치를 보여주고 있다. 작업은 단조를 위한 철봉 끝의가열을 포함한다.


  • (그림36) 단조를 위한 봉가열에 사용되는 두 단계 가열 장치의 내부도이다. 80KW, 2000 c.p.s 이다.

  • 두 개의 가열 도가니를 가진 유사한 가열기가 그림36에보이고 있다. 내부 구조를 볼 수 있도록 덮개와 평판이 제거되어 있다. 이러한 용해로에는 수동으로 작업되지만시간과 가열 주기에 대해서는 자동적으로 이루어진다. 2-inch 철봉의 끝에는 대략 2분 동안에 2200℉에서가열될 수 있다. 그리고 가열에 요구되는 출력은 0.2-0.25kwhr(1파운드의 금속 가열)이다. 이장치는 80kw, 2,000cycle 모터 발전기이다.

사업자명 : (주)광명고주파전기 | 대표 : 허성종 | 사업자번호 : 117-81-86251
주소 : 서울특별시 양천구 신정로 267(신정동) 양천벤처타운 905호 | TEL : (02)2618-2815 | FAX : (02)2687-1891 | E-MAIL : heating1@hanmail.net, heating1@naver.com
Copyrightⓒ Kwang Myung High frequency Co,.Ltd. All Rights Reserved.