§4.2 Индукциялық балқыма қондырғылары

Конструкциялық ерекшеліктеріне қарай индукциялық балқыма қондырғыларын екі түрге бөледі:каналды және тигельді. Бұл пештердің конструкциясын көп жағдайда олардың электрлік параметрлері, энергетикалық сипаттамалары және технологиялық мүмкіндіктері анықтайды.

Жартылай өткізгішті материалдарды, жоғары жиілікті металлдарды, химиялық белсенді металлдардың негізінде балқымаларды, сонымен қатар жоғары жиілікті отқа шыдамды материалдарды алу, берілген материалдарды қоспасыз алу мүмкіндігі және жоғары температураларда

металлдарды алу,тигельді және каналды индукциялық пештерде алу мүмкіндігі жоғары болады.Мұндай процесстің түріне индукциялық жер күйесін балқыту, индукциялық ағын балқымасы, өлшенген жағдайдағы балқыма күйі, суық тиглдегі балқу аумағы, кристаллизациялық балқу жатады.

Индукциялық каналды пештер.Бұл пештерде балқытылған металлдың каналы трансформатордың екінші орамасының қысқа тұйықталу тетігі болып есептеледі, онда пешке барған электр энергиясының сіңіріледі.Электротехникалық сипаттама бойынша каналды пештер жүктеменің екінші ретті ормасының ұзындығына бөлінген күштік трансформаторларға ұқсайды.Индукциялық канал пешінің (ИКП) сұлбасы 4.2 суретте көрсетілген.

4.2 Сурет. Индукциялық канал пешінің сұлбасы

Ыдырау аумағын азайту мақсатында біріншіретті және екіншіретті орамаларды магнит өткізгішінің бір стерженіне ораналастырады, ол бойынша негізгі магнит ағыны ағады.

Индукциялық каналды пеш күштік трансформаторлардан келесі белгілер бойынша ерекшеленеді:

1. екіншіретті орама жүктемемен бірлесіп қосылған, және бірінші ораманың биіктігімен салыстырғанда салыстырмалы кіші биіктікке ие болатын тек бір ғана тетіктен тұрады;

2. пешті қайта құру мүмкіндігін туғызатын, ыдырау ағыны жоғары болғандықтан, ол -дің төменгі мәніне ие болады.

Бірінші орамадағы магнит ағыны , каналды металлмен бірге қиған кезде, оның ішінде электр қозғаушы күшін тудырады

Қысқа тұйықталу (балқытылған металл каналы) тетігінде пайда болатын ток , металлдан өтіп, Джоуль-Ленц заңына сәйкес жылу бөледі.

Ыдырау ағыны негізгі ағынға қарағанда шамамен құрайды, сондықтан ( -трансформация коэффициенті: каналды пештер үшін ).

4.3 Сурет.Алмастыру және икп векторлық диаграммасының сұлбасы.

Индукциялық канал пешінің алмастыру және векторлық диаграммасының эквиваленттік сұлбасы 4.3а,б суреттерінде көрсетілген.Ол трансформаторды қысқа тұйықталу режимінде алмастыру сұлбасымен сәйкес келеді.

Векторлық диаграммаға сәйкес

мұндағы -екінші ретті ораманың ЭҚК, В; -пештің каналындағы ток, А; -каналға сәйкес келтірілген активті және реактивті кедергілер, Ом; - толық кедергі, Ом.

Пештің қуат коэффициенті кернеуінің шарты кезінде

Формуладан шығатыны, бұл -дің металлдың активті кедергісінің төмендеуімен және ток ыдырауының жоғарылауымен азаятынын білдік.Қайта құру мүмкіндігінен пайда болған индуктор және канал пешінің арасында үлкен саңылаудың болу нәтижесінде, пештің реактивті қуаты оның активті қуатынан бірнеше рет асады, ал тұрақты тең болады. Қуат коэффициентінің аз мәндері салыстырмалы электр кедергісі төмен (мыс, алюминий) металлдарды балқыту үшін канал пештеріне сәйкес келеді, ал үлкен мәндер –жоғарымен (болат,шойын).

Канал пештерінде біртекті химиялық құрамы және сұйық металлдың бірдей температурасы металлды қарқынды араластырумен анықталады, бұл магнит өрісі индукторының каналдағы токпен әрекеттесуін тудырады, және ол пеште магнитогидродинамикалық әсердің пайда болуына әкеледі.

Екі каналдың аумағында К канал тогы мен магнит өрісінің әрекеттесуін талдаймыз (4.4,а сурет): І-каналдың тұрақты көлденең қимасының аумағындағы коаксиальді индуктор И, және ІІ ұзындығы бойынша тұрақты емес және көлденең қимасы бар индукторға коаксиальді емес аумақ.Канал қимасы бойынша токты бірдей таратамыз.

І аумақта (4.4, б сурет) жүйенің айналмалы симметриясының нәтижесінде токтың векторлік тығыздығы тек бір ғана коаксиальді жиынтықтан тұрады , ал магнит индукциясы – бір ғана тангенциальді жиынтықтан тұрады .

Егер қызған тығыз балқытылған электродтардағы доғаның қуаты,олардың жоғары жылулық инерциясынан көп болса, онда ол индуктивтіліктің барлық төмен мәндерінде тұрақты жанып тұрады.

Егер доға әр түрлі температурада және эмиссиялық қасиеттеріне ие болатын әр түрлі электродтардың арасында жанатын болса, онда доғаның тогында түзеткіш әсер пайда болады (мысалы, доға көміртекті және мысты суды суыту электродтардың арасында жанатын болса).Көміртекті электродтың температурасы өте жоғары, сондықтан термоэлектронды эмиссияның шарттары онда жақсы жүреді және ол токтың жеткілікті кедергісін қамтамасыз етеді. Жеңіл еритін катодта термоэлектронды эмиссияның ток кедергісі аз және доғаның тогы бұл жарты периодтың арасында аз немесе мүлдем болмайды. Бұған металл электродына жақын тұрған доғаның суытуы да байланысты болады, сонымен қатар ол арқылы доғаның орын ауыстыруы да байланысты болады. Тұрақты құрылымның мәні және бағыты үзіліссіз өзгеріп отырады, бұл оның айнымалы токтың доғалы қондырығыларындағы қоректену көздерінің қосымша шығындалуына әкеледі және оның жұмыс сипаттамасына әсерін тигізеді.

Канал пешінің түрін таңдау, олардың ерекшеліктері бойынша анықталады, солардың негізгілеріне тоқталайық:

1. үзіліссіз жұмыс режимі;

2. металлдың құйылмайтын бөліктерін қалдыру – «саз» (пештің толық сыйымдылығынан );

3. басқа металлдарды балқытуға көшкен кездегі қиындық.

Конструкция жағынан -ның қазіргі кездегі түрлері, ережеге сай, жабық каналмен орындалады.Олардың сипаттамалық ерекшеліктері –екі аумақтың болуында – энергияны бөлетін аумақ («индукциялық бірлік») және балқу аумағы (ванналар, пештер).ИКП-дағы индукциялық бірлік болып трансформатор есептеледі,оның екінші ретті орамасы болып канал пешіндегі металл болады.Конструкция жағынан индукциялық бірліктер біреселі және екіеселі болады (4.5 сурет),бір редукторға бір немесе екі каналдан келеді. Канал арнайы үлгілердің көмегімен жасалынады.Каналдың қайта құрылуын әр түрлі құрамға байланысты жасайды, ол балқымаға және балқытылған металлға байланысты болады.