1584
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Московский государственный технический университет «мами»
КАФЕДРА: «МАШИНЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА»
Доц., к. т. н. Маляров А.И. Одобрено
Методической комиссией факультета К.Т.
28 сентября 2000 г.
Изучение устройства печи ИСТ006 и методов регулирования
электрических режимов плавки.
Методические указания к лабораторной работе по курсу:
« Литейные сплавы и плавка»
МОСКВА -2000
УДК: Т 621.745.5
Доц., к. т. н. Маляров Аркадий Ильич
Методические указания к лабораторной работе «Изучение устройства печи ИСТ 006 и методов регулирования электрических режимов плавки».
С.20.Рис.9,Табл.2
МГТУ МАМИ, 2000
Цель работы - установить зависимость эффективности индукционного нагрева от размеров кусков шихты и её электромагнитных свойств, научить студентов выбирать электрические режимы работы установки, обеспечивающие минимальный расход электроэнергии на плавку
Излагается конструкция каркаса печи, технология изготовления футеровки, электрические параметры преобразователя частоты и конденсаторной батареи, настройка контура в резонанс с помощью щита управления.
Приводится порядок выполнения экспериментальной части работы и содержание отчета.
© Московский государственный технический университет МАМИ,
2000 г.
Изучение устройства печи ИСТ006 и методов регулирования электрических режимов плавки.
Работа рассчитана на 4 часа.
1. Общие сведения.
1
.1. Принцип
действия индукционных тигельных печей.
Работа индукционных тигельных печей (Рис.1.1) основана на принципе передачи энергии индукцией от первичной цепи к вторичной. Электрическая энергия переменного тока, подводимая к первичной цепи, превращается в электромагнитную энергию поля, которая во вторичной цепи переходит снова в электрическую, а затем в тепловую.
Переменный ток от
источника питания 1, проходя по виткам
индуктора 2, создает переменное
электромагнитное поле. Электромагнитные
волны проникают внутрь электропроводной
загрузки тигля на глубину
Э (называемую глубиной проникновения)
и возбуждают в поверхностном слое шихты
переменный электрический ток, который
и приводит к нагреву и плавлению металла.
Та часть энергии электромагнитного
поля, которая не была поглощена шихтой,
взаимодействуя с витками индуктора,
индуцирует в них реактивный ток,
направленный на встречу току источника
питания и отстающий от него по фазе на
90. Таким образом,
часть энергии, излучаемой индуктором
в течение каждого периода (реактивная
мощность), возвращается в него с опозданием
по фазе на 90°. Эта реактивная мощность
циркулирует между индуктором и источником
питания. В связи с тем, что между загрузкой
тигля и индуктором имеется большой
воздушный зазор, равный толщине стенок
футеровки, реактивная мощность печи в
десятки раз превосходит мощность,
поглощаемую загрузкой (активную
мощность). Поэтому реактивный индуктивный
ток IL, циркулирующий от индуктора к
источнику питание, также в десятки раз
превосходит активный ток Iа в цепи. Из
векторной диаграммы токов (Рис.1.2) видно,
ч
то
при таком соотношении величин токов
коэффициент
м
ощности
установки (естественный Cos )
не превышает 0,1.
Рис.1.2. Векторная диаграмма токов
Для того чтобы разгрузить источник питания от индуктивных (запаздывающих) токов, в электрическую цепь параллельно индуктору выключают конденсаторную батарею. Известно, что ток, протекающий через конденсаторы Ic, опережает напряжение на 90°. Емкость конденсаторов подбирают так, чтобы опережающий емкостной ток, проходящий через них, был равен по величине запаздывающему индуктивному току индуктора. В этом случае реактивные токи индуктора и конденсаторов взаимно компенсируются, реактивная мощность циркулирует в коротком колебательном контуре индуктор - конденсаторы, а источник питания остается загруженным только активным током.
Рис.1.3 Диаграмма токов при настройке контура в резонанс
На Рис.1.3 показана векторная диаграмма токов в колебательном контуре, при правильной настройке его в резонанс, т.е. когда IL= - Ic. Из диаграммы видно, что сos установки с компенсирующими конденсаторами может быть равен 1.
Мощность, поглощаемая загрузкой печи, зависит от ее электромагнитных свойств, поэтому при работе на разных шихтах, а также при изменении электромагнитных свойств загрузки в процессе ее нагрева и плавления соотношение активных и индуктивных токов и индукторе изменяется. Это приводит к нарушению резонанса колебательного контура. Для подстройки контура в резонанс в электрической схеме печи (Рис. 1.1) наряду с постоянно включенными конденсаторами 3 предусматриваются подстроечные конденсаторы (или наборные емкости) 4.