Пример расчета
В качестве примера рассчитаем индуктор для закалки непрерывно-последовательным способом плоского тела шириной изделия 69 см и толщиной 4 см на глубину 0,6 см при частоте 2500 Гц.
1. Из рис. 9 (Приложение 1) находим
t´к=31 с; p0=0,36 кВт/см2.
2. Ширина паза в магнитопроводе, см
а=0,64∙Рг/(lи ∙p0), |
(19) |
где а – ширина паза в магнитопроводе, см; Рг – мощность генератора, кВт; lи – длина закаленной полосы, примерно равная длине магнитопровода, см.
Пусть задана мощность генератора Рг=100 кВт, тогда имеем
а = 0,64·100 / (69·0,36) ≈ 2,5 см.
3. Ширина индуктирующего провода, если оставить на изоляцию по 0,15 см с каждой стороны,
b = a∙2Δb ; |
(20) |
b=2,5-0,3=2,2 см,
где b – ширина индуктирующего провода, см; Δb – толщина изоляции, см.
4. Высота индуктирующего провода выбирается исходя из наличия сортамента круглых трубок, из которых изготовляется прямоугольная трубка для провода. При этом нужно иметь ввиду, что для пропуска воды высота трубки в свету не должна быть меньше 0,5 см.
5. Ширина башмака магнитопровода, см
с = (0,3…0,75)∙а = 0,75…1,87. |
(21) |
Выбираем с = 1 см.
6. Напряжение на индуктирующем проводе
U
≈ lи
∙U0∙ |
(22) |
;
U
= 69·0,75∙
≈
31 В.
7. Ток в индукторе
Iи
≈ а∙I0∙ |
(23) |
Iи = 2,5·3400∙ ≈ 5100 А.
8. Определяем реактивное сопротивление токопроводящих шин с размерами
lш=34,4 см; b1 = 4 см; b2 = 18,5 см,
где последний размер определяется длиной контактной колодки понижающего трансформатора. При частоте f = 2500 Гц длина колодки обычно равна 18,5 см
b´ = (18,5+4)/2 = 11,25 см;
хш=2,5·10-8·2500·34,4(2,3lg
+0,5)
≈ 6,5·10-3
Ом.
9. Падение напряжения на токопроводящих шинах
Uш ≈ 6,5·10-3·5100 = 33,1 В
10. Напряжение на индукторе
Uи ≈ 31+33,1 = 64,1 В
11. Мощность, подводимая к индуктору
Ри = р0 ∙lи ∙а / ηи; |
(24) |
Ри = 0,36·69·2,5/0,8 = 77,5 кВт;
cosφи = 77,5·103/(64,1·5 100) ≈ 0,24 (см. формулу (16)).
Когда рассчитывается цилиндрический индуктор для закалки внутренней поверхности, за длину магнитопровода lи принимается длина окружности проходящей в середине зазора,
lи = π(D1+D2)/2 см,
где D1 – внешний диметр индуктирующего провода; D2 – внутренний диаметр закаливаемой детали.
Реактивное сопротивление токопроводящих шин в этом случае можно не рассчитывать, так как оно много меньше реактивного сопротивления индуктирующего провода, поскольку токопроводящие шины представляют собой сравнительно широкие пластины, расположенные на расстоянии 2 – 3 мм от другой.
Задание Приближенный расчет индукторов для закалки плоских поверхностей
Дано:
№ вар. |
Ширина изделия= lи, см |
Толщина изделия, d, см |
Глубина закаленного слоя, см |
Длина токоподво-дящей шины, lш, см |
Ширина шины в начале, b1, см |
Ширина шины в конце, b2, см |
Мощность генератора, Рг, кВт |
Частота, f, Гц |
1 |
70 |
5 |
0,6 |
34,8 |
4 |
18,5 |
110 |
10000 |
2 |
70 |
6 |
0,6 |
34,8 |
4 |
19 |
110 |
8000 |
3 |
69 |
4 |
0,6 |
34,4 |
4 |
20 |
90 |
10000 |
4 |
69 |
5 |
0,5 |
34,4 |
4 |
18,5 |
100 |
2500 |
5 |
68 |
3 |
0,4 |
33,9 |
4 |
18,5 |
100 |
2500 |
6 |
68 |
4 |
0,4 |
33,9 |
4 |
19 |
100 |
8000 |
7 |
68 |
5 |
0,4 |
33,9 |
4 |
20 |
100 |
10000 |
8 |
71 |
5 |
0,7 |
35,4 |
4 |
20 |
120 |
10000 |
9 |
71 |
6 |
0,7 |
35,4 |
4 |
19 |
120 |
8000 |
10 |
69 |
6 |
0,5 |
34,4 |
4 |
18,5 |
100 |
2500 |
11 |
69 |
7 |
0,5 |
34,4 |
4 |
20 |
110 |
10000 |
12 |
68 |
6 |
0,4 |
33,9 |
4 |
20 |
100 |
10000 |
13 |
68 |
7 |
0,4 |
33,9 |
4 |
19 |
90 |
8000 |
14 |
70 |
7 |
0,6 |
34,8 |
4 |
20 |
110 |
10000 |
15 |
70 |
4 |
0,6 |
34,8 |
4 |
19 |
100 |
8000 |
16 |
69 |
3 |
0,5 |
34,4 |
4 |
19 |
90 |
8000 |
КПД – 80%.
Определить: время закалки; удельное сопротивление; ток в индукторе; напряжение на индукторе; мощность, подводимую к индуктору; коэффициент мощности индуктора; размеры индуктирующего провода.