في مولدات توربينات الرياح الكبيرة، يحمل الدوار موصلات نحاسية عالية التيار، والتي يجب ربطها بشكل دائم بوصلات نهاية الدوار بمقاومة كهربائية منخفضة للغاية. قد يؤدي اللحام التقليدي باللهب إلى تسخين غير متساوٍ، وأكسدة، ومنطقة متأثرة بالحرارة واسعة. في المقابل، يستخدم اللحام بالحث مجالًا كهرومغناطيسيًا مضبوطًا لتركيز الحرارة فقط عند وصلة النحاس، مما ينتج عنه رابطة معدنية أنظف مع حماية قلب الدوار ونظام العزل.
يُعد التسخين بالحث فعالاً للغاية في تجميعات النحاس الدوارة، لأن المجال المغناطيسي المتناوب يُحفز تيارات دوامية مباشرة داخل منطقة الوصلة الموصلة، مما يُولد حرارة في المكان الذي يجب أن يتدفق فيه معدن اللحام. يسمح هذا المبدأ بصهر معدن اللحام بفعل الخاصية الشعرية دون تسخين هيكل الدوار المحيط بشكل مفرط.
لماذا يُعدّ اللحام بالحثّ مناسبًا للحام دوّارات توربينات الرياح؟
يجب أن تتحمل قضبان النحاس وأجزاء الحلقة الطرفية في دوار مولد الرياح ما يلي:
- أحمال التيار المستمر العالية
- الاهتزاز الميكانيكي الناتج عن دوران التوربين على المدى الطويل
- التمدد الحراري أثناء تغيرات الحمل
- بيئات بحرية قاسية أو نائية
يؤدي ضعف وصلة اللحام إلى زيادة المقاومة، وحتى ارتفاع طفيف في المقاومة قد يُولّد حرارة موضعية تُقلّل من كفاءة المولد وتُقصّر عمره الافتراضي. يُقلّل اللحام بالحث من هذا الخطر لأن العملية تُوفّر ما يلي:
- درجة حرارة الوصلة الموحدة
- انخفاض الأكسدة
- تدفق سبيكة قابل للتكرار
- تشويه منخفض
- الموصلية الكهربائية المستقرة
لأن رقائق الصلب الدوارة تظل أكثر برودة، فإن الخصائص المغناطيسية للدوار يتم الحفاظ عليها بشكل أفضل من طرق اللهب المكشوف.
تسلسل العملية
- التحضير المشترك
أسطح توصيل الموصل النحاسي والدوار هي:
- مصنعة بدقة عالية لتناسب بإحكام
- تم تنظيفها كيميائيًا
- يُغطى بطبقة من مادة التدفق إذا لزم الأمر
- محملة مسبقًا بسبائك لحام أساسها الفضة أو النحاس والفوسفور
- تحديد موضع الملف المخصص
تم تصميم ملف حث مخصص ليتناسب مع محيط الدوار وشكل النحاس.
- تركيز المجال المغناطيسي
- تجنب التدفئة المجاورة
- الحفاظ على درجة حرارة محيطية متساوية
- مناسبة لمجموعات الدوارات ذات القطر الكبير
- التدفئة التي تسيطر عليها
يقوم مصدر الطاقة بتزويد الملف بتيار عالي التردد.
وهذا ينشئ:
- التسخين الكهرومغناطيسي الموضعي
- زيادة سريعة
- منطقة حرارية ضيقة
- التحكم الدقيق في درجة الحرارة
تصل سبيكة اللحام إلى درجة حرارة التدفق بينما يظل جسم الدوار باردًا نسبيًا.
- تدفق السبائك والترابط
بمجرد ذوبان الحشوة:
- تعمل الخاصية الشعرية على سحب السبيكة إلى داخل المفصل
- يتم تقليل الفراغات إلى الحد الأدنى
- تصبح الرابطة قوية ميكانيكياً
- لا تزال الموصلية الكهربائية عالية
- تبريد متحكم فيه
بعد انقطاع التيار الكهربائي:
- يبرد المفصل تدريجياً
- يتم تقليل الإجهاد الداخلي
- يتم تقليل خطر التصدع إلى الحد الأدنى
يتم الحفاظ على الاستقرار البُعدي
مزايا تقنية مقارنة باللحام باللهب: جودة وصلات أعلى
يؤدي التسخين الحثي إلى توليد تسخين محيطي متساوٍ حول كل وصلة دوارة، مما يقلل من:
- المفاصل الباردة
- الانهاك
- المسامية
- التبليل غير الكامل
كفاءة أفضل للطاقة
لأن الوصلة فقط هي التي يتم تسخينها، يتم إهدار طاقة أقل مقارنة بأنظمة اللهب الغازي.
تحسين قابلية تكرار العملية
تتيح خاصية التحكم الرقمي في الطاقة ما يلي:
- بيانات دقيقة عن درجات الحرارة
- تخزين الوصفات
- التحكم التلقائي في الدورة
- إمكانية تتبع الإنتاج
تشغيل أكثر أمانًا
ممنوع استخدام اللهب المكشوف يعني:
- انخفاض خطر الحريق
- بيئة مصنع أكثر أمانا
- ملاءمة أفضل لمجموعات الدوارات المعزولة
إنتاج أسرع
يمكن للتسخين بالحث أن يقلل بشكل كبير من وقت الدورة في خطوط الإنتاج.
تطبيقات أخرى لهذه العملية
دوارات مولدات توربينات الرياح الكبيرة
للانضمام:
- قضبان نحاسية
- حلقات طرفية
- قطع نحاسية
- أطراف اللف
دوارات مولدات الطاقة الكهرومائية
حيث تتطلب موصلات الدوار ذات التيار العالي وصلات دقيقة.
تصنيع دوارات المحركات الصناعية
من أجل:
- محركات الجر
- محركات التعدين
- مولدات الطاقة البحرية
- مولدات كهربائية ثقيلة
تجديد الدوار
لإصلاح:
- وصلات اللحام المتشققة
- وصلات نحاسية قديمة
- أطراف ذات مقاومة عالية
