2.4.2. Печи с магнитопроводом
и электромагнитным экраном
Напряженность магнитного поля с внешней стороны магнитопровода или экрана ничтожно мала. Это позволяет изготовлять корпуса печей с магнитопроводом и экраном из углеродистой стали; размеры их могут быть существенно уменьшены.
|
Печь с магнитопроводом. Примерная конструкция печи приведена на рис. 2.18. Пакеты трансформаторной стали, образующие внешний магнитопровод, прижимаются через изолирующие прокладки к индуктору с помощью нажимных болтов, создавая жесткую конструкцию. Расчет магнитопровода выполняется в следующем порядке [7]. Магнитный поток индуктора (в веберах),
где U - напряжение на индукторе, В;
Поток, замыкающийся через магнитопровод, равен
где
Площадь сечения стали магнитопровода
|
Рис. 2.18. Индукционная тигельная печь с магнитопроводом:
1 – пакеты трансформаторной стали, образующие внешний магнитопровод; 2 – изолирующие прокладки; 3 – индуктор; 4 – нажимные болты.
|
,
(2.6)
-
число витков индуктора.
,
(2.7)
- коэффициент, зависящий от соотношения
геометрических размеров магнитопровода
индуктора (рис. 2.18).
,
м2.
(2.8)
-
высота пакета магнитопровода, м; 
-
высота индуктора, м; 
-
внутренний диаметр магнитопровода,
м; 
-
внутренний диаметр индуктора, м
Индукцией В для холоднокатаных сталей задаются в пределах 0,9 - 1,4 Тл при частоте 50 Гц и толщине листа 0,35 мм и 0,5 - 1,0 Тл при повышенных частотах и толщине листа 0,2 мм.
Число пакетов
магнитопровода
выбирают, исходя из размеров и
конструкции печи.
Площадь сечения стали одного пакета
.
(2.9)
Площадь полного сечения одного пакета
,
(2.10)
где
- коэффициент заполнения пакета сталью,
учитывающий межлистовую изоляцию.
Потери в пакете магнитопровода
,
Вт, (2.11)
где
- высота пакета магнитопровода, м;
принимается несколько большей высоты
индуктора;
кг/м2
- плотность
трансформаторной стали;
-
удельные потери в стали, Вт/кг; зависят
от частоты, индукции, толщины листа и
сорта стали, приводятся в электротехнических
справочниках.
Потери на единицу боковой поверхности пакета
,
(2.12)
где
и
- ширина и толщина пакета, принимаются
конструктивно;
.
При
естественном воздушном охлаждении
пакетов значение
не должно превышать750
Вт/м2
во избежание перегрева магнитопровода
по сравнению с окружающей средой,
большего
.
Если это условие не удовлетворяется,
необходимо развить теплоотдающую
поверхность, разбив магнитопровод на
большее число пакетов, или снизить
индукцию, увеличив сечение стали
.
Суммарная
мощность потерь в магнитопроводе
обычно не превышает
1,5 – 2 % потерь в индукторе. Масса
магнитопровода
довольно
велика; у малых печей она может даже
превышать массу садки.
Печь с электромагнитным экраном изображена на рис. 2.19
|
Печь имеет замкнутый экран (кожух) из металла с низким удельным сопротивлением, расположенный между индуктором и корпусом. Материалом экрана служит медь, а при больших размерах - менее дефицитный алюминий. Толщина экрана должна быть больше, чем полторы глубины проникновения тока в материал. При меньшей толщине напряженность магнитного поля за экраном уменьшится недостаточно. Применение электромагнитных экранов целесообразно лишь при частотах тока выше 50 Гц, так как на частоте 50 Гц толщина, масса и стоимость экрана оказываются чрезмерными. |
|
|
Рис. 2.19. Индукционная тигельная печь с электромагнитным экраном: 1 - замкнутый экран (кожух); 2 - индуктор; 3 - корпус |
