مقاطع مسی

مقاطع مسی 1

مقاطع مسی (پروفیل)، مقاطعی هستند که از نورد و فرآوری آن‌ ها بخش ‌های اکتیو و گاه حتی بخش کولینگ کویل ساخته می‌ شود. لذا اهمیت خواص و ویژگی‌ های آن‌ ها امری غیرقابل انکار است. در خصوص مقاطع مسی توجه به سه نکته حائز اهمیت می‌ باشد:

جنس مقاطع

جنس مس مورد استفاده در مقاطع بکار رفته در بخش اکتیو پارت کویل بایستی حداکثر خلوص (حداقل 99.90%) و رسانایی الکتریکی (حداقل معادل 58 مگا زیمنس بر متر) ممکن را داشته و به لحاظ ناخالصی حاوی کمترین میزان عناصر مزاحم از قبیل فسفر، اکسیژن و آهن باشد، وجود درصد بالای هریک از عناصر یاد شده در بخش ناخالص مس بترتیب سبب افت شدید میزان رسانایی، خطر انفجار و گرم شدن اضافی کویل خواهد شد. جدا از ترکیب و ویژگی های شیمیایی مس بکار رفته در مقاطع اکتیوپارت کویل این مقاطع حتما بایستی پس از اتمام مراحل شکل‌ دهی در شرایط ویژه خلا تحت عملیات حرارتی بطور کامل تنش‌ گیری شده و آنیل شوند، در غیر اینصورت حین پروسه تولید کویل و به هنگام نورد مقاطع و یا در اثر تنش‌ های مکانیکی بوجود آمده حین بهره‌ برداری از کویل، ترک‌ های مویی در سطح آنها ایجاد شده و رفته ­رفته با بازشدن این ترک‌ ها شاهد نشتی‌ های عمیق و طویل و گاه پوسیدگی سطح مقاطع و به اصطلاح پدیده موریانه شدن خواهیم بود. لذا با توجه به توصیفات مطرح شده در این خصوص شرکت آراز ترانس برای برآورده کردن کلیه شروط لازم در خصوص انتخاب جنس مقاطع بکار رفته در بخش اکتیوپارت کویل­ های خود، عموما از مس تصفیه شده گرید ETP2-ASTM C11000  و گاه در سفارشات ویژه از گرید OFC3-ASTM C10100 استفاده می‌ نماید.

شکل مقاطع

از بین موارد موثر در کیفیت مقاطع بکار رفته در ساخت کویل شکل و سطح مقطعِ آن­ها بیشترین تاثیر را در بهره‌ وری و طول عمر اکتیوپارت کویل دارد. شایان ذکر است که علاوه بر میزان مساحت سطح مقطع هادی‌ های اکتیوپارت که بایستی به میزان کافی جهت عبور دادن جریان الکتریکی از کویل باشد، شکل­ هندسی مقطع نیز بسیار حائز اهمیت می‌ باشد که البته معمولا به این مساله توجه کمتری می‌ گردد. شکل هندسی مقاطع باید به گونه‌ ای باشد که فضای کافی برای عبور جریان الکتریکی کویل را با رعایت دو موضوع اولا میزان عمق نفوذ جریان4 در داخل هادی در نتیجه پدیده مجاورتی 5 (که کاملا تابع فرکانس است) و ثانیا کیفیت کولینگ و جریان عبور آب از داخل هادی‌ ها برآورده نماید، عموما در مقاطع مسی که بخش آبرو گوشه‌ های تیز و 90 درجه دارد گرفتگی و تشکیل رسوب و به تبع آن خوردگی بیشتری در آن نواحی مورد انتظار می‌ باشد و این موضوع در مواقعی که کیفیت آب کویل در حد نامناسب می‌ باشد بیش از پیش خود را نشان خواهد داد. لذا توصیه می‌ گردد برای اجتناب از این مورد در ساخت بخش اکتیو کویل از مقاطعی استفاده شود که بخش آبرو آن گوشه‌ های حدالمکان خمیده‌ ای داشته باشد.

در خصوص میزان عمق نفوذ جریان در داخل هادی در نتیجه پدیده مجاورتی، گفتنی است که با عبور جریان الکتریکی از هادی‌ های کویل، میدان مغناطیسی بوجود آمده توسط کویل، جریان های گردابی6 در کناره‌ های بخش ذوب کوره القا می‌ نماید که جهت این جریان‌ ها دقیقا در تقابل با جریان اصلی کویل می‌ باشد. حال با توجه به اثر مجاورتی وجود آمده میان هادی‌ های کویل و واحد ذوب جریان در هر دو بخش بصورت همگرا به سطوح مجاور هم کشیده خواهد شد.

نتیجتا با توصیفات مطرح شده، چگالی جریان الکتریکی7 عبوری از وجه داخلی هادی‌ های کویل (وجه جانب بسمت ذوب)، از دیگر وجوه مقطع مسی بیشتر بوده فلذا بیشتر بودن ضخامت این وجه از مقاطع مسی در مقایسه با سایر وجوه باعث بهره‌ وری بیشتر کویل خواهد شد. مطابق توصیه منابع علمی بهتر است ضخامت وجه مجاور به داخل کوره در هادی مسی حداقل دو برابر میزان عمق نفوذ میدان جریان در داخل هادی در نتیجه پدیده مجاورتی باشد.

روابط و جدول زیر عمق نفوذ جریان در داخل هادی در اثر پدیده مجاورتی و نیز حداقل مقدار مطلوب برای ضخامت وجه جانب به ذوب مقطع مسی را نشان می‌ دهد.

نتایج روابط حاکی از آن است که تاثیر پدیده مجاورتی در هادی ها با فرکانس جریان الکتریکی عبوری از آن رابطه عکس دارد. هر چه فرکانس جریان الکتریکی کویل کمتر شود به ضخامت بیشتری برای وجه جانب به ذوب پروفیل مسی نیاز است.

دلیل استفاده از پروفیل‌ های مقطع D شکل در کویل‌ های کوره‌ های فرکانس شبکه برخی سازندگان اروپایی نیز همین مطلب است.

f (Hz)

δ (mm)

a (mm)

50

9.33

18.66

250

4.67

9.34

500

2.95

5.90

700

2.50

5.00

1000

2.09

4.18

 

با توصیفات داده‌ شده در خصوص کیفیت و الزامات لازم در انتخاب و تامین مقاطع مسی مورد استفاده در ساخت کویل‌ های کوره‌ های القایی، در این بخش یک جمع‌ بندی کلی از مقاطع مورد استفاده و قابل تامین شرکت آراز ترانس طی جدول زیر نمایش داده شده است.

تمامی این مقاطع مسی با کیفیت و الزامات مطرح‌ شده از طرف این شرکت،  قابل تامین می‌ باشند.

1- Copper Sections (Tubes)

2- Electric Tough Pitch Copper

3- Oxygen Free Copper

4- Current Penetration Depth

5- Proximity Effect

6- Eddy Current

7- Current Density