3.2.5 Расчет суммарных тепловых потерь

Суммарные тепловые потери составляют:

Ф_=Ф_ст+Ф_под+(W₀+W_з)/_пл;

_пл- продолжительность плавки, ч.

Ф_=33,41+3,58+(43+8,265)/2=62,6 кВт.

Активная мощность необходимая для компенсации тепловых потерь Ф_ составит согласно формуле:

.2.6 Определение активной мощности, выделяемой в металле

Активную мощность, выделяемую в металле Р_м определяем по формуле:

где _э- энергетический период, _э=1,6 часа;

_тигля=0,9;

Проверка по предельному значению удельной мощности: _э=0,8.

Условие выполняется, следовательно, расчет произведен, верно.

4. Электрический расчет

.1 Обоснование рабочей частоты тока

Обоснование рабочей частоты тока f_раб выполним на основе определения f_min согласно соотношения:

_раб f_min=

где _м- удельное электрическое сопротивление расплавляемого металла, равное для жидкого чугуна _м= ;

(_r)_м- относительная магнитная проницаемость.

(_r)_м=1;_min=

Определяем критическую частоту f_крит графоаналитическим методом:₁=50 f_min;₂=250 f_min;₃=1000 f_min;₄=2400 f_min;

Для расчета электрического К.П.Д. _э по формуле:

где _и- удельная электрическое сопротивление индуктора _и= ;

К_пр и К_мр- поперечные коэффициенты активной мощности, характеризующие условия затухания цилиндрической электромагнитной волны соответственно в индукторе и металле и зависящие от соответствующих относительных диаметров индуктора D_вт/_э.п. и металла D_м/_э.п;

и - эквивалентная глубина проникновения полосной электромагнитной волны соответственно в материал индуктора и нагреваемый металл, м;_м.р- коэффициент характеризующий рассеяние магнитного потока в системе «индуктор- металл» и зависящий от геометрических размеров; К_з- коэффициент заполнения индуктора, К_з=0,8.

Для симплексов геометрических размеров

А=D_м/h_м=0,95;_вт/h_и=1,32;

К_h=h_и/h_м=0,89;

К_т.р.= 0,86.

Расчет по формуле дает следующий результат:, Гц…….50 250 1000 2400

_э……….0,79 0,8 0,8 0,8

По этим результатам строим график зависимости _э=Х_n(f); (_э)_lim=0,8.

Рисунок 3. Зависимость электрического к.п.д. системы «индуктор-металл» от частоты

f₁=50 Гц следовательно f_раб=50 Гц.

В качестве источника питания проектируемой ИТП можно использовать термиторный преобразователь частоты типа ТПЧ, который создает номинальное напряжение 2000 В.

4.2 Расчет электрических параметров

индукционный тигельный печь энергетический

Определяем глубину проникновения металла:

Определяем напряженность магнитного поля в индукторе, А/м по формуле:

где k_s- коэффициент учитывающий самоиндукцию и взаимоиндукцию между индуктором и металлом k_s=0,86;

А_м- поправочный коэффициент активной мощности от отношения_вт/; А_м=0,93.

Определяем реактивную мощность выделяющуюся в металле, квар.:

где R_м- поправочный коэффициент реактивной мощности; R_м=1 ([1], рис.135)

Определим реактивную мощность, выделяющуюся в зазоре между металлом и индуктором, квар.:

Определим толщину стенки трубки индуктора:

Для меди =0,01;

Определяем потери активной мощности в индукторе, кВт:

где _и- удельное электросопротивление материала индуктора, _и=

_и- относительная магнитная проницаемость, _и= 1;

А_и- поправочный коэффициент активной мощности, определяем по ([1], рис.136), А_и=0,95; К_з.н.=0,8;

Определяем реактивную мощность выделяющуюся в индукторе, квар.:

где R_и- поправочный коэффициент реактивной мощности, учитывающий кривизну индуктора, определяем по ([1], рис.136), R_и=0,8;

Определяем общую активную мощность, кВт:

Р=Р_м+Р_и, кВт

Р=1480+638=2118 кВт;

Общая реактивная мощность, квар.:

_=Q_м+Q_з+Q_и; квар._=2986+14568+536=18090 квар.;

Определяем полную мощность системы «индуктор-металл», :

;

Определяем силу тока в индукторе, А:

где U_u- напряжение на индукторе, В. U_u=2000 В:

Определяем число витков в индукторе:

Определяем шаг витка индуктора:_вит=0,94/45=0,02

Определяем естественный коэффициент мощности системы «индуктор-металл»:

cos=P/S=2118/18213=0,12.