- •Индукционные канальные печи
- •Учебное пособие
- •1. Из истории развития
- •2. Индукционные канальные печи
- •2.1. Назначение индукционных канальных печей
- •2.2. Принцип действия индукционной канальной печи
- •2.3. Конструкция индукционных канальных печей
- •2.4. Футеровка индукционных канальных печей
- •2.5. Особенности канальных печей для плавки различных металлов
- •2.6. Эксплуатация индукционных канальных печей
- •2.7. Расположение оборудования литейной установки
- •3. Электрический расчет
- •3.1. Определение емкости печи
- •3.2. Объем ванны печи, заполняемый жидким металлом (сливаемым)
- •Характеристики некоторых металлов и сплавов, расплавляемых в индукционных канальных печах
- •3.3. Выбор формы ванны печи
- •3.4. Определение мощности печи
- •Перевод металла
- •Разогрев металла до температуры разливки
- •3.5. Расчет индукционной единицы
- •3.5.1. Предварительная оценка сечения
- •3.5.2. Расчет поперечного сечения
- •Значения коэффициента заполнения сталью
- •Внутренний диаметр изолирующей гильзы
- •3.5.3. Расчет геометрических размеров и числа
- •Стандартный медный прямоугольный профиль
- •3.5.4. Расчет геометрических размеров
- •3.5.5. Расчет электрических параметров
- •Из примера 4 активное сопротивление меди индуктора
- •Активное сопротивление нагруженного индуктора
- •Полное сопротивление нагруженного индуктора
- •Полная мощность индуктора
- •Активная мощность индуктора
- •Число плавок в сутки
- •Активная составляющая тока печи
- •Редактор издательства - н.П.Кубыщенко
3.5.5. Расчет электрических параметров
индукционное канальной печи. Определение
мощности конденсаторной батареи, необходимой,
для повышения коэффициента мощности печи
В зависимости от конструкции канальной части реактивное сопротивление расплавленного металла или сплава в канале и ванне печи определяется по выражениям
при
![]()
,
Ом, (3.69)
при
![]()
,
Ом, (3.70)
где
- длина (по средней линии) пути тока
канальной части, ограниченной стенками
канала, м;
-
длина (по средней линии) пути тока
канальной части, не ограниченной стенками
канала.
На
этом участке сечение канальной части
определяется как произведение осевого
размера канала и глубины проникновения
тока канала в расплавленный металл или
сплав, т.е. предполагается, что радиальный
размер канала
,
м.
По [6] активное сопротивление канала можно определить
,
(3.71)
где
- активная длина канала, м;
-
удельное сопротивление жидкого металла,
Омм;
-
коэффициент, учитывающий неравномерное
распределение переменного тока по
сечению канала.
|
Коэффициент
|
| |
|
а |
б | |
|
Рис. 3.18. Графики для определения поправочного коэффициента | ||
.
Для
каналов овального или прямоугольного
сечений с отношением сторон более 3 : 1
определяют из
графика рис. 3.18, б по аргументу
,
где
- ширина канала, м.
Приведенное сопротивление расплавленного металла или сплава в канале рассчитывается аналогично приведенному сопротивлению вторичной обмотки трансформатора по выражению
,
Ом. (3.72)
Активно сопротивление нагруженного индуктора определяется по выражению
,
Ом, (3.73)
где
- активное сопротивление меди индуктора,
рассчитанное по (3.58).
Индуктивное сопротивление нагруженного индуктора определяется по расчетно-эмпирической формуле [6, 7]
,
Ом, (3.74)
где
- средний (расчетный) диаметр зазора;
-
приведенное расстояние между индуктором
и каналом;
-
коэффициент Роговского, учитывающий
конечную длину системы индуктор –
канал;
-
коэффициент, учитывающий увеличение
индуктивного сопротивления вследствие
различия осевых размеров индуктора
и канала
.
Индуктивное
сопротивление системы индуктор – канал
возрастает с уменьшением отношения ее
поперечного сечения к ее длине.
Индуктивность системы тем больше, чем
больше поток рассеяния, который растет
с увеличением площади пространства
между индуктором и каналом, что и
учитывается в выражении (3.73) произведением
.
Средний (расчетный) диаметр зазора определяется по выражению
,
м, (3.75)
где
- расстояние между устьями канала по
средней линии на уровне оси стержня
магнитопровода по (3.48);
-
наружный диаметр индуктора по (3.38).
Приведенное расстояние между индуктором и каналом определяется по выражению
,
м, (3.76)
где
- радиальный размер индуктора;
-
радиальный размер канала.
Индуктор, к
которому приводится сопротивление
системы индуктор – канал, представляет
собой соленоид. Индуктивность соленоида
обратно пропорциональна его высоте,
т.е. его осевому размеру
.
Конечная длина системы индуктор – канал
учитывается коэффициентом Роговского,
который рассчитывается по выражению
[6, 7]
.
(3.77)
Поток
рассеяния увеличивается с увеличением
отношения осевых размеров индуктора
и канала
.
Это учитывается в выражении (3.73)
коэффициентом
,
который определяется по выражению
,
(3.78)
где
.
Полное сопротивление нагруженного индуктора определяется по выражению
,
Ом, (3.79)
где
;
.
Коэффициент мощности печи определяется по выражению
.
(3.80)
Ток индуктора определяется по выражению
,
А. (3.81)
Полная мощность индуктора определяется по выражению
,
ВА.
(3.82)
Активная мощность индуктора определяется по выражению
,
Вт. (3.83)
После
проведения расчетов
,
,
,
,
,
по (3.69
3.83) необходимо сравнить полученные
результаты с принятыми и рассчитанными
ранее значениями этих величин (примеры
1, 2, 3, 4).
После первого цикла расчетов необходимо провести коррекцию, т.к. в начале расчета многие характеристики и коэффициенты задаются исходя из рекомендаций, полученных на основании опыта проектирования и расчета индукционных канальных печей.
Коррекция расчета может быть связана с изменением числа витков и размеров индуктора, размеров магнитопровода и канальной части индукционной единицы.
Как
правило, индукционные канальные печи
оснащаются батареями косинусных
конденсаторов, необходимых для повышения
коэффициента мощности до заданной
величины. Обычно коэффициент мощности
индукционной канальной печи с учетом
компенсации равен
.
Мощность конденсаторной батареи, необходимой для повышения коэффициента мощности до заданной величины, определяется по выражению
,
квар, (3.84)
где
- соответствует рассчитанному значению
коэффициента мощности индукционной
канальной печи;
-
соответствует заданному коэффициенту
мощности.
После
определения
,
используя справочную литературу [23],
подбирается соответствующий конденсатор.
Электрический коэффициент полезного действия рассчитывается по выражению
,
(3.85)
где
- суммарная мощность потерь в меди
индуктора и стали магнитопровода.
Тепловой коэффициент полезного действия печи определяется по выражению
.
(3.86)
Более
точно тепловой коэффициент полезного
действия печи может быть получен на
основании теплового расчета. Если по
тепловому расчету значение
окажется ниже значения
,
определенного по (3.85), то это означает,
что реальная производительность печи
будет ниже рассчитанной.
Разделом 3.5.5 заканчивается инженерный электрический расчет индукционной канальной печи.
ПРИМЕР 5
Этот пример является продолжением задач, изложенных в примерах 1, 2, 3, 4.
Рассчитать электрические параметры индукционной канальной печи. Определить ток, мощность, электрический и тепловой коэффициенты полезного действия печи. Определить мощность конденсаторной батареи, необходимой для повышения коэффициента мощности печи.
В качестве исходных данных принять исходные данные и результаты расчетов примеров 1, 2, 3, 4.
1.
Активное сопротивление канальной части
определяется по (3.69) с использованием
результатов расчета примера 4 и учитывая,
что
,
.
По эскизу (рис. 3.12)
м;
м.
Ом.
2. Активное сопротивление нагруженного индуктора определяется по (3.73)
Ом.

