Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3826
.pdf
Она состоит из однослойной катушки (из полой, сплющенной медной трубки, намотанной по ребру), через
которую протекают как вода, так и электрический ток. Ток J может иметь любое количество витков n, которые
могут быть намотаны в один слой на пространстве длиной H. Теплоизоляционный материал h упакован между
током J и током M.
Переменная ЭДС. К клеммам t1, t2 катушки J прикладывается электрический ток E. Внутри катушки J
создается переменный магнитный поток или поле. Большая часть этого магнитного потока проходит
(приблизительно в направлении длины катушки) через массу M, но часть потока проходит через изоляцию h
между катушкой J и цилиндрической массой M. Только та часть полного магнитного потока, которая проходит
через массу M, может индуцировать электрические токи в массе.
c) Если бы магнитное поле было идеально однородным по поперечному сечению катушки, расположенному
перпендикулярно ее оси, то доля полного магнитного потока, проходящего через массу lM, составила бы - от
всего магнитного потока S, где s — площадь поперечного сечения массы, а S — площадь поперечного
сечения внутренней части катушки. Однако магнитное поле расходится веером вблизи концов катушки, и доля
магнитного потока, пронизывающего массу, несколько меньше. Для катушки, длина которой примерно равна
ее диаметру, и для пропорций, подобных показанным на рисунке 1, мы можем записать C = S 0,8, что
приблизительно представляет собой долю полного магнитного потока, проходящего через массу M.
Постоянная C называется коэффициентом связи между катушкой и массой. На рисунке 1 C = zx.8 =, при этом
pro2 mately, а связь в этом случае составляет 80, что, как говорят, равно 62 процентам.
Когда переменный ток в катушке J возрастает от нуля до максимума, поток через массу M, который также
возрастает от нуля до максимума, порождает большие токи в массе. Эти потоки, которые, как правило,
циркулируют по окружности вокруг массы внутри неё, выделяют тепло. Однако плотность этих токов
максимальна на поверхности:
Масса и плотность уменьшаются по мере приближения к оси массы.
Если масса обладает хорошей проводимостью и если её диаметр достаточен, то токи, возникающие в массе
под действием переменного магнитного потока, полностью затухают или плотность тока становится равной
нулю до достижения оси массы.
В этом случае вся электромагнитная энергия, связанная с потоком 100, поступающим в массу, преобразуется
в тепловую энергию в веществе массы. Таким образом, масса получает определенное количество тепла
каждый раз, когда ток в Дж, создающий поток 105, совершает переменный ток.
Следовательно, очевидно, что ток определенной величины в Дж, совершающий 1200 колебаний в секунду, за
одну секунду передаст массе в десять раз больше тепла, чем ток равной величины, совершающий всего 120
колебаний в секунду. Иными словами, при фиксированном числе ампер-витков катушки J скорость нагрева
массы пропорциональна частоте используемого тока. В этом и заключаются преимущества высокочастотного
тока для быстрого нагрева проводящей массы, которые описаны в спецификациях 120 британских патентов №
111 844 и 243 694 f, 243 694 119 220, а также в спецификации компании United.
Патент США № 1 328 336 и другие.
Тенденция к концентрации токов, протекающих по окружности массы М, по направлению к ее периметру
усиливается с увеличением частоты тока и повышением электропроводности материала. Таким образом,
очевидно, что если масса имеет малый диаметр и высокое удельное сопротивление, то для преобразования
всей электромагнитной энергии в тепловую до того, как поступающая энергия достигнет оси массы малого
диаметра, необходимо использовать токи очень высокой частоты. Фактически, быстрый и эффективный
нагрев, скажем, графитового стержня диаметром 1 дюйм таким способом может быть достигнут только при
использовании тока частотой не менее 280 000 циклов.
Если же масса М обладает низким удельным сопротивлением, характерным для сплава, например, латуни, и
если её диаметр составляет несколько дюймов, то вся электромагнитная энергия преобразуется в тепло до
достижения оси, даже если частота тока значительно снизится, скажем, до 500 или даже меньше циклов в
секунду. Но в этом случае нам необходимо значительно увеличить количество ампер-витков индуктора (30'),
чтобы при пониженной частоте получить тот же эффект нагрева, что и при более высокой частоте и меньшем
количестве ампер-витков. Однако, если для обеспечения необходимого большого количества ампер-витков
через катушку протекает большой ток, то проводник должен иметь увеличенное поперечное сечение, чтобы
пропускать этот большой ток с теми же потерями мощности в катушке, которые возникают при меньшем токе
на более высокой частоте. По этой причине ширина проводника делается большой, а затем проводник
наматывается по ребру, чтобы обеспечить необходимое количество витков и общий вес меди в катушке.
Производство генераторов для генерации высокочастотного тока становится все более дорогостоящим по
мере увеличения требуемой частоты. Следовательно, экономически целесообразно использовать
высокочастотный ток не выше необходимого уровня. Мы проанализировали эти вопросы, провели
проверочные эксперименты и использовали соответствующее оборудование, и пришли к выводам
относительно выбора частоты и пропорций деталей печи, которые являются совершенно новыми для
научного и инженерного мира и на которые мы претендуем на патентную защиту.
Теперь мы опишем и определим эти соотношения, приведем основные электрические характеристики печи
любого размера и в качестве иллюстрации опишем конкретную печь, предназначенную для плавки 600
фунтов.
В течение часа при работе с мощностью около 80 киловатт горит красноватый латунный фонарь.
ОСНОВАНЫ ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ ПРОПОРЦИЙ В ПЕЧИ ЙИЧИ.
Глубина проникновения тока, индуцированного в проводящей массе переменным магнитным полем частоты
N, была определена Штейнметцем (см. главы VI и VII, раздел III книги «Теория и расчет переходных
электрических явлений и колебаний»: издание 1920 г.). 75 На рисунке 2 показано поперечное сечение массы
большой длины 1 и большой толщины t. a-a — свободная поверхность этой массы.
Предполагается, что масса имеет большую протяженность в направлении, перпендикулярном плоскости
листа бумаги под углом 80 градусов. Справа от поверхности a-a находится переменное магнитное поле,
направление которого показано линией p:
Силовые линии этого переменного поля проникают в массу М, как показано цифрой 85.
Пунктирные линии q показывают, что интенсивность поля уменьшается по мере продвижения в массу влево.
Поскольку поле переменное, в массе индуцируются электрические токи. Направление потока этих 9 токов в
массе перпендикулярно плоскости листа бумаги.
Плотность тока и скорость его нагрева по мере нашего продвижения внутрь массы неуклонно уменьшаются в
соответствии с определенным законом. Линии o 95 и ce на рисунке a показывают уменьшение тока и
среднеквадратичного значения тока (I2R) соответственно по мере продвижения в массу влево от поверхности
a-a на рисунке 2. 10 Если провести вертикальную линию 2-4 (рис. 3) так, чтобы площадь, заключенная в
прямоугольник 0-1--2 -4--0, была равна площади (заштрихованной) под кривой c, то ширина 1-2 этого
прямоугольника равна 105, определяемой как «глубина проникновения» тока в массу M. Иными словами, 1-2
— это эффективное проникновение переменного тока в массу, которая, имея постоянную плотность,
существующую на поверхности, даст тот же суммарный ток, что и в массе.
Штейнметц показал (стр. 383 «Теория и расчет переходных электрических явлений и колебаний» (см. выше)
115, что мы можем количественно выразить глубину проникновения для немагнитного материала выражением
1ip=5030X-f- - - - (1), где p — удельное сопротивление материала 120", а N — частота переменного
индуцирующего поля.
Эта формула применима к массе, имеющей плоскую поверхность. Если поверхность a--a вогнутая, глубина
проникновения меньше 125, а если поверхность выпуклая, глубина проникновения несколько больше. Когда
индуктор, создающий переменное магнитное поле 243 694, окружает цилиндрическую массу умеренного
диаметра, тогда поверхность массы выпуклая, и для наших целей мы можем принять lp = 6000 - N - (2) По
формуле (3) 0,5 = 5 x 10⁴d 7 x 10⁶ А IN Таким образом, N = 7 x 10⁶c⁶ Обращаясь к кривой c на рисунке 3, мы
замечаем, что если мы переместимся внутрь массы a или семь миллионов циклов в секунду.
глубина в четыре раза превышает глубину проникновения. Таким образом, представляется, что мы можем
использовать это преимущество для определения фактического значения текущего диапазона частот, от семи
миллионов циклов до трехсот шестидесяти циклов или менее в зависимости от диаметра и удельного
сопротивления нагреваемого материала.
S 1 21Индуктивная катушка, как правило, будет изготовлена путем намотки проводника в катушку 65 (210) 40,
имеющую один слой. Преимущество заключается в том, что это происходит на поверхности массы. Получено
путем использования одного слоя вместо многослойной обмотки. Следовательно, мы можем утверждать, что
когда мы имеем многослойную обмотку, перемещенную в четыре раза на глубину проникновения в массу, мы
обнаруживаем, что нагрев. Теоретические исследования индуктивного теплового эффекта тока в массе
имеют. Для защиты с помощью одного слоя ветрозащита становится незначительной, а электромагнитное
воздействие катушки с множеством витков и низким сопротивлением! Константная энергия переменного
магнитного поля, намотка плоского проводника с ребром стала практически единственной используемой. Этот
плоский проводник преобразует энергию в тепло. Следовательно, из этого следует, что в полость можно
пропускать воду, когда мы индуцируем в ней токи, чтобы поддерживать ее в охлажденном состоянии и
снижать сопротивление. Одна цилиндрическая масса посредством переменного поля, создаваемого
соленоидной катушкой при такой намотке, займет определенную площадь;-.
25:: окружающий цилиндр, диаметр D площади, длина которой равна Hi (Рисунок 1), должен быть не меньше,
а ширина — t (Рисунок 1). 80 в шесть раз, а предпочтительно около восьми. Определенная доля площади t H в
раз превышает глубину проникновения для суб- не заполненного медью, но обязательно - существенно
полное преобразование электрической - электромагнитной энергии в тепловую энергию. Или: за счет
изоляции между витками индуктора.
Нам следует учесть это при расчете омического сопротивления катушки (D = 8 l = 448000 /p) — проще всего
предположить, что удельное сопротивление меди увеличивается.
что медь затем заполняет всю площадь или, в круглых фигурах, записываем t H. Таким образом, если
половина площади t H занята непроводящим материалом, мы D - 5 x 10- (3) предположим, что удельное
сопротивление '-4 _ меди удваивается. Таким образом, если мы нагреваем цилиндр из расплавленной латуни
с удельным сопротивлением 95 Ом, то при температуре 95°C намагниченности мы должны сделать диаметр
этого цилиндра не менее 5 x 10⁶ Ом, или, скажем, 16,7 см. Масса может иметь больший диаметр, но для
полного преобразования электромагнитной энергии в тепловую она не должна иметь значительно меньший
диаметр. В качестве другого примера предположим, что мы хотим с максимальной эффективностью нагреть
стержень из так называемого графита Ачесона диаметром 0,5 см. Какую частоту нам следует использовать?
Удельное сопротивление графита составляет около 7 x 10⁶ Ом.
И, если предположить, что медь занимает лишь половину площади tH, мы обозначим p = 4 x 10⁶ и будем
рассматривать поперечное сечение tH так, как если бы оно было полностью занято кондукторным
материалом.
Выбор ширины индуктора в некоторой степени произволен для печи заданного размера, но для обеспечения
удовлетворительной электрической эффективности мы выбрали такую ширину, при которой сопротивление
катушки достаточно низкое, чтобы потери в катушке не превышали 10–20% от общей мощности, подаваемой в
печь. Для достижения этого результата в конкретной печи мы обнаружили, что ширина t намотанного по
кромке проводника должна составлять приблизительно одну двадцатую часть внутреннего диаметра катушки.
Сделав этот выбор для конкретной печи, мы обнаружили, что одинаковое соотношение ширины проводника и
диаметра катушки должно приблизительно сохраняться для печи любого размера.
Соотношение диаметра массы М к внутреннему диаметру катушки (рис. 1) следует сделать как можно
больше, поскольку это соотношение определяет связь, а это, в свою очередь, определяет коэффициент
мощности печи.
С другой стороны, необходимо предусмотреть достаточное пространство C-B (рис. 1) для теплоизоляции, а
если используется непроводящий тигель, то требуется дополнительное пространство для толщины стенки
тигля. Опыт показывает, что это изоляционное пространство должно быть больше для расплавов, полученных
при очень высоких температурах, чем для расплавов, полученных при средних температурах. Однако, как
правило, это значение не обязательно должно быть больше для печи большого диаметра, чем для печи
малого диаметра. Следовательно, в очень большой печи отношение диаметра расплава к внутреннему
диаметру спирали может быть больше, чем в малой, и таким образом мы получаем для большой печи лучшее
соединение и, как следствие, лучший коэффициент мощности. Однако для целей расчета мы произвольно
выберем отношение B=0,8 и будем поддерживать это отношение для печей самых разных размеров. При
соотношении 35 сцепление составит примерно 51%.
Высоту индуктора можно с преимуществом выбрать приблизительно равной его внутреннему диаметру. Это
упрощает расчеты и обычно составляет 40% — хорошее соотношение для условий эксплуатации.
. С учетом вышеизложенного общего обсуждения мы суммируем следующим образом пропорции, которые мы
сочли хорошими в теории и подтвердили на практике: Фактор G.
Мы указали, что этот фактор C приблизительно равен отношению диаметра расплава, деленного на
поперечное сечение спирали, к произвольной постоянной 0,8. Или же мы требуем улучшения водоснабжения
и теплоизоляции. Если бы индуктор был медным и заполнял все пространство, сопротивление этого одного
витка (см. рис. 1) было бы rA 1r = EtP (4), где A — средний диаметр витой катушки, а p = 2 x 10⁶ Ом.
-65 — это удельное сопротивление меди при рабочей температуре. Однако, поскольку определенная часть
площади Ht занята не медью, а водой и изоляцией (между витками, когда их несколько), мы принимаем
удельное сопротивление большим, как указано выше. Пусть pl=p, p=2p, что представляет собой среднее
значение 3a 3 s 131 3as, как это происходит на практике. Тогда сопротивление одного витка равно rA THiP - -
(5) Как указано выше, мы считаем выгодным поддерживать -hA, соотношение ширины сплющенного
проводника около 80 диаметра масла - одинаковым, независимо от размера Al, firnice, и выбрать одну
двадцатую m подходящего...
значение для этого соотношения. Если записать A = k, где a - константа, а k = r² - для хорошей практики, то
получим 85 xrp' k r = l.
rl= (6) Если то же самое пространство H t заполнено n витками, сопротивление будет b:. ;S раз как:
велик, как если бы пространство было огнём с одним 3-витковым витком; следовательно, сопротивление
0,3-витковой катушки с -n 90 витками может быть записано как n2rrpH k _H - - - (7) Или мы заключаем, что
хорошей практикой является сохранение того же;пропорциональное - - ' потери мощности в катушке 95 - -
любого размера намотать нашу однослойную катушку так, чтобы её сопротивление было (8) То есть, для
серии печей мы могли бы --rllwa t-i----t 4.1-- -lU ? 4-L один]-^ InU uo. V"UVYUWJAUL U-L W11,,Ugu- JLUS C
-d208 мудро намотанный проводник таким образом, чтобы сопротивление катушки уменьшалось с -и мы
-нашли целесообразным сделать линейные размеры катушки.
=0,5 до 0,7. САМОВЫРАВНИВАНИЕ ИНДУКТОРА. - СОПРОТИВЛЕНИЕ ИНДУКТОРА. - Когда индуктор пуст, а
именно, 105 'Предположим, что индуктор имеет один виток, масса M не находится в нем (Рисунок 1) сама по
себе и заполняет пространство длиной H и шириной, индукция равна (Рисунок 1) за вычетом количества
используемого пространства Lan12D -': - (9) n2 r 0:1:1, где n — число витков в катушке, а D — внутренний
диаметр. В «Бюллетене Бюро стандартов», том.
8, В выпуске № 1 от 1 января 1912 г., стр. 117, 118, 194, приведена простая формула и таблица для быстрого
расчета самоиндукции любого однослойного соленоида.
Зависимость частоты, диаметра и удельного сопротивления любой нагреваемой массы.
В связи с уравнением (3) мы показали, что диаметр нагреваемой массы не должен быть меньше D = 5 × 10⁴,
где p — удельное сопротивление массы, а N — используемая частота. Таким образом, мы должны
поддерживать DaP12N-112 - (10) Из этого мы видим, что диаметр расплава следует изменять прямо
пропорционально квадратному корню из удельного сопротивления расплава и обратно пропорционально
квадратному корню из используемой частоты.
-- РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИНДУКТОРА.
Реактивное сопротивление индуктора без массы в нем равно x = 2IrNL - - - - (11) Если ток имеет
синусоидальную форму, а i — эффективное значение тока, I2 = 2i2 и P = 2CLNi2 или, поскольку реактивное
сопротивление x = 2r1NL, мы имеем поглощение мощности массой в катушке (рис. 1) может быть найдено с
достаточной степенью приближения из выражения (y 172 (13), где C — связь, x — реактивное сопротивление
катушки (пустой), а i — ток, протекающий по катушке.
Отношение (13) истинно только при условии сохранения отношения (3). Поскольку n2p xocD' (уравнение 12),
поглощенная мощность равна p CDP (i n)2 - (14) 70 По соотношению (10) мы должны i N P ND2
Следовательно, pL :XCA-2 и по соотношению (9) Следовательно, Lan2D X2P 0C D2 35 Другими словами, мы
используем реактивное сопротивление нашего пустого (сопротивление нашего расплава как диаметр или
линейное сопротивление расплава.
ПОГЛОЩАЕМАЯ МОЩНОСТЬ i поддерживает Количество ампер-витков (i n), которое следует использовать,
зависит от мощности, которую необходимо поглотить и преобразовать в тепло, а количество витков зависит от
доступного напряжения. 75 --(12a) Также легко показать, что мы должны намотать катушку с количеством
витков, выбранным пропорционально доступному напряжению E.
Это утверждение предполагает два случая в 80, в которых все условия одинаковы, за исключением
количества витков в индукторе и - (12) напряжения, приложенного к индуктору. Мощность, развиваемая в
печи, и тепловые потери в катушке индуктора изменяются напрямую в зависимости от частоты в катушке, t, и
обратно пропорционально коэффициенту мощности и габаритам печи. Предполагается, что габариты печи
одинаковы в обоих случаях.
Поскольку мощность одинакова в обоих случаях (90 BY MASS. E1 Ix = E2 I2), и, следовательно, - - Если
преобразование электромагнитной энергии в тепловую завершается до достижения оси массы, то
поглощенная мощность P = 2NW1 = CLMI2, где N — частота, а W, равное 1/2CLMI2, — энергия, выделяемая
каждый раз, когда ток достигает своего максимального значения I.
E2 = I E1 12 По уравнению (8) сопротивление катушки индуктора для заданного объема индуктора прямо
пропорционально квадрату числа витков индуктора, так что rO -_n, rl при 60S0 243,694 243,694 7 Тепловые
потери в индукторе одинаковы в обоих случаях, поэтому I1 ri = I2 r2 и но 12 ri r2 нет rj. Следовательно, Cal Ij
=___ 12 Al, из чего следует, что E2 _ n2 El. % PowEp. FAcTOR.
Поскольку мощность представляет собой произведение вольтампер, умноженное на определенный
коэффициент F, называемый коэффициентом мощности, или в символах P=EiF - (15), мы всегда можем
предсказать скорость нагрева любой печи, если измерим или рассчитаем коэффициент мощности.
Поэтому важно, если это возможно, найти выражение, которое позволит нам рассчитать, хотя бы
приблизительно, коэффициент мощности. Такое выражение можно вывести только в том случае, если
нагреваемый материал не является магнитным.
Можно получить очень точное выражение для единственного случая, когда вторичный магнит представляет
собой цилиндрическую оболочку из немагнитного материала с очень тонкой стенкой. Однако, если вторичный
магнит представляет собой цилиндрическую массу из твердого или жидкого немагнитного материала, и если
диаметр массы связан с частотой и ее удельным сопротивлением согласно уравнению 3, то следующее
выражение является достаточно приблизительно верным. Здесь 0,45 0 7 = -- 0 C (16) a/C4+2 - 2-02 d2 C = 0,8
— коэффициент связи. Из вышеизложенного следует, что коэффициент мощности зависит только от связи.
Если коэффициент связи равен единице, то C = 1 и F = 0,45, что показывает, что коэффициент мощности не
может превышать 45%. При C=0, F=O0. При C=0,6, F=0,226, или 22,6%.
Эта формула (16) подтверждена реальными испытаниями и для настоящих целей может рассматриваться как
эмпирическая. В качестве примера будут конкретно упомянуты два теста. В одном тесте было использовано
540 циклов, а в другом — 315. В ходе этих испытаний, проведенных 24 мая 1924 года, были получены
коэффициенты мощности 0,282, 0,305 и 0,315. Коэффициент мощности, рассчитанный по уравнению 55 16,
составил 0,314. В этом случае коэффициент связи C = 0,76, а потребляемая мощность составляла около кВт.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.
Электрический КПД печи, очевидно, представляет собой отношение мощности, поглощенной массой, к общей
мощности, подаваемой на клеммы печи.
Пусть P — мощность, передаваемая расплаву. Пусть i²r — мощность, теряемая в индукторе, где i — ток,
протекающий по индуктору, а r — сопротивление индуктора переменному току. Тогда выражение для
электрического КПД печи принимает вид P Ef=P+2 - - (17) если печь правильно пропорционирована
описанным выше способом, то электрический КПД будет приблизительно одинаковым для печей разных
размеров.
Мы можем показать, что это верно, следующим образом: - Согласно уравнению (14), предполагая, что p
является постоянной, 2n2 Dor ai2n2 P CC- или P -D, где a — постоянная. Согласно уравнению (8) 80 n2 roe -R
или, поскольку мы предполагаем, что высота катушки H поддерживается пропорциональной ее диаметру D,
мы можем сказать, что bn2 D 85; где малое b — другая постоянная. Подставляя эти значения P и r в
уравнение (17), получаем ai2n2 ai2 n2 bn2i2 - -ab(18) D D Поскольку a и b являются постоянными величинами
90, мы заключаем, что печи разной высоты и соответствующего диаметра будут иметь одинаковую
электрическую эффективность, которую мы можем легко организовать так, чтобы она превышала 80%. 95
Коэффициент мощности.
Коррекция низкого коэффициента мощности печи может быть осуществлена любым подходящим или
известным способом, например, с помощью статических конденсаторов, используемых последовательно с
катушкой печи (но здесь будет ссылка на катушку), или синхронного преобразователя, ранее защищенного
патентом № 111844.
Перевозбужденное поле, которое впоследствии обычно подключается параллельно индуктору печи. Теперь,
когда мы объяснили общие принципы конструкции печи и принципа работы индуктора печи для сена,
Считается, что для коррекции коэффициента мощности деталей печи и выбора высокочастотных печей
статические конденсаторы, которые оказались более плотными, представляют собой более дешевое и
эффективное практическое устройство. Генератор, который используется в печи, мы проиллюстрируем,
подавая высокочастотный ток на печь, а затем в общих чертах описываем конструкцию печи (то есть, печи,
поглощающей ток полной номинальной мощности) в фазе с цветными металлами, в загрузках по 600 фунтов.
с напряжением генератора. Другими словами, генератор подключается к XAPLE SowING APLICATION OF
только для подачи синфазной составляющей тока 80 кВ-А, потребляемого печью или "работой". Чтобы было
понятно, что ток... Противофазная составляющая вышеописанных принципов может быть практически равна
кВ-а. или «реактивная составляющая» — применяется, но без ограничений или лимитов, затем подается
конденсаторами или синхронным преобразователем, если это используется. Для этого ниже мы приводим
описание применения в конкретном случае, а именно в конструкции 600-фунтовой 80-киловаттной плавильной
печи. Если бы не использовалось устройство фазовой коррекции, низкий коэффициент мощности, при
котором используется индукционная печь без железа.
Для работы печи потребуется генератор с непомерно высоким номинальным напряжением (кВ-А). На рисунке
5 представлено вертикальное поперечное сечение, но при использовании печи, специально разработанной
для плавки и разливки латуни, бронзы и т. д. в генераторе, его номинальное напряжение должно быть
минимальным или отсутствовать вовсе. Рисунок 5 представляет собой вертикальное поперечное сечение
генератора с непомерно высоким номинальным напряжением (кВ-А). Однако при использовании печи,
разработанной специально для плавки и разливки латуни, бронзы и т. д. в партии примерно по 600 фунтов.
Печь, однако, будет плавить черные металлы, если ее мощность превышает номинальную мощность в кВт/В.
a — печь. b — тигель, c — асбестомагнезиальная изоляция. d — цилиндр из миканита толщиной около 1,5 мм,
который облицовывает генератор, что обеспечивает существенную экономию. Поскольку стоимость
конденсаторов в кВт/В значительно ниже стоимости генератора в кВт/В, стоимость теплоизоляции составляет
95,5 кВт/В. Цель %; стоимость, когда реактивная составляющая этого компонента предназначена для
электрической изоляции катушки, кВ-А. Она переносится конденсаторами, а не из горячего тигля.
На рисунке 5 не показан корпус печи 100 и механизм подъема конденсаторов и заливки печи, а также
значительно увеличенные размеры генератора. Пример использования конденсаторов. На рисунке показаны
входные отверстия для воды, соединенные параллельно с нагревательным элементом печи, а выходные
отверстия показаны схематически.
Рисунок 4. - Имеется пять входных отверстий: i2, i4, i4, i4, i4, i4, i4, i4, i4, i4, i5 ...4, i4, i5, i4, i4, i4, i5, i4, i4, i4, i4
Электрическая схема приемника 105 &-; с сопротивлением R на клеммах катушки и реактивным
сопротивлением X, должна иметь достаточные значения E1 и E2.
-кВ-а способность обеспечивать как реактивную, так и силовую составляющую нагрузки. Было определено на
основе приблизительного предварительного расчета, что катушка должна быть намотана 50 витками, и что
для достижения 110 В, с другой стороны, как показано на рисунке 4, реактивный проводник должен состоять
из сплющенной медной трубки толщиной 0,046" (0,117 см). Если же, с другой стороны, и как показано на
рисунке 4, реактивный проводник полностью несет отрицательную реактивность X. Компонент нагрузки
полностью поддерживается шунтированной отрицательной реактивной трубкой толщиной 0,046" (0,117 см).
Для работы генератора с барабанным компрессором требуется лишь достаточная мощность, чтобы
передавать мощность, необходимую для работы с компонентом нагрузки. Корпус компрессора сплющен до 0,2
дюйма и имеет крутящий момент 115 кВ-А. Намотка составляет примерно четыре витка на дюйм. В данном
случае — обмотка.
Номинальная мощность в кВ и номинальная мощность в кВт генератора одинаковы. Для прогнозирования
производительности этой печи ее константы рассчитываются следующим образом: 120 относится, в
частности, к пропорции элементов печи для обеспечения высокой эффективности и практически одинаковой
эффективности и коэффициента мощности LanQ - enry-() - независимо от природы проводника. Где a —
внутренний радиус катушки, n — нагретый материал, а — доступная частота, — число её витков, и Q —
коэффициент мощности, мы не будем задерживаться на большей длине, где b — длина, а C(: 'на - методах,
которые мы можем использовать для фазовой постоянной, поскольку alb будет постоянной поправкой и для
обеспечения единичной мощности - для серии печей; значение Q 243 694 приведено на странице 194,
таблица IV? «Бюллетень Бюро стандартов», том. VIII, № 6.
1,
1 января 1912 года. Подставим в уравнение 19 размеры катушки, как показано на рисунке 5, обозначим n=50
числом витков и возьмем из таблицы: Q=19,5 - найдем индуктивность катушки [ L. = 1,44 x 10³ генри - - (20) :
Реактивное сопротивление катушки (в незаполненном состоянии) определяется формулой x=2 _NL - (21) где
N — используемая частота.
- Поскольку планировалось эксплуатировать эту печь с частотой 540 Гц, мы принимаем N = 540 и находим x =
4,88 Ом. - - - - (22) Ток для работы печи в данном случае получался от генератора мощностью 100 кВ-А, 220 В,
540 Гц, приводимого в движение паровой турбиной.
ЖЕРТВА КАТУШКИ.
Сопротивление одного витка сплошной медной проволоки, заполняющей пространство шириной 2,8 см и
длиной 33 см, составляет W62p rX = 2,8 x 33. Двойная толщина стенки сплющенной медной трубки составляет
0,234 см: имеется 50 витков, следовательно, пространство, занимаемое медью, составляет 0,234 x 50 = 11,7
см.
Длина участка, в который намотана медная проволока, составляет 33 см. Следовательно, мы принимаем p =
33P7 или pl = 2,82p. В настоящее время удельное сопротивление меди при рабочей температуре катушки
составляет примерно ρ = 2 × 10³.
Однако, поскольку ток через катушку имеет высокую частоту, возникнет некоторый «скин-эффект», который,
по-видимому, увеличит её сопротивление. Для точного определения величины этого увеличения необходимо
измерить сопротивление переменному току на используемой частоте. В одном случае мы обнаружили, что
сопротивление постоянному току увеличилось в три раза при частоте 540 циклов. В данной конструкции мы
оцениваем удельное сопротивление для 540 циклов при 0π = 2,7 × 10⁶ Ом.
Теперь у нас есть 3,14 x 62 Ом, 2,8 x 332,82 x 2,7 x 10⁶ = 16,04 x 10⁶ Ом.
Но в катушке пятьдесят витков, и сопротивление пропорционально квадрату числа витков (уравнение 7),
следовательно, сопротивление катушки из пятидесяти витков равно r0 = 16,04 × 50² × 10⁶ = 0,0401.
:. Назовем r6Q = 0,4 Ом - - - - (23) Коэффициент связи C.
По нашим оценкам, C = 46 - 0,8 = 0,5 (почти). (24) Коэффициент мощности этой тигельной печи, когда тигель
(предполагается, что он изготовлен из непроводящего материала) заполнен металлом почти до уровня
верхней части катушки 65, можно найти по формуле (16).
Таким образом, 0,45 x 0,5 0,225 O 5 o F=- =60,18 или 18% - - - -(25) =0,54+2-2 x 0,52 V'2,0625 - 0,5 ,,......:
Мощность. И ток, проходящий через печь. Общая мощность, которую эта печь сможет обеспечить.
Конкретный генератор переменного тока, используемый для поглощения, будет обеспечивать ток для этой
печи, рассчитанный на =EiF - - - - -- (26) при 100 кВ-А и получающий максимальный ток 80 - 460 ампер при 220
вольтах.
Или, как мы обнаружили, F = 0,18. В этом случае мы предпочитаем корректировать коэффициент мощности P
= Efi 0,18 Вт -- - - (27) - путем последовательного соединения конденсаторов с генератором и печью, где Ef -
напряжение на клеммах печи, как показано на рисунке 6. При последовательном соединении один и тот же ток
проходит через катушку печи и через конденсаторы.
Причина последовательного, а не параллельного соединения конденсаторов с индуктором печи заключается
в том, что напряжение генератора низкое, всего 220-250 вольт. Выбрав правильное отрицательное
реактивное сопротивление xe, которое подключается последовательно с печью, мы можем не только
привести ток в точное фазовое соответствие с напряжением генератора E, но и дополнительно повысить
напряжение Ef на клеммах печи, чтобы через катушку печи протекал достаточный ток, позволяющий печи
потреблять всю номинальную мощность. Падение напряжения Er на печи опережает синфазный ток, в данном
случае опережая ток на 790, 381. Падение напряжения на отрицательном реактивном сопротивлении x,,
сдвинуто по фазе на 90 градусов относительно тока. Эти два напряжения можно векторно сложить, чтобы
получить результирующее напряжение, которое подает генератор. В пустом состоянии сопротивление тигеля
печи составляет -85 Ом, а положительное реактивное сопротивление x равно 4,88 Ом (уравнение -22),
которое, как мы выяснили, равно 4,88 Ом. Однако, когда тигель заполнен металлом, реактивное
сопротивление печи в целом меняется и становится меньше x.
Если обозначим X как реактивное сопротивление нагруженной печи, то для обеспечения единичного
коэффициента мощности на генераторе мы должны сделать отрицательное реактивное сопротивление x = X -
- - - (28) Можно показать, что эквивалентное реактивное сопротивление печи X может быть определено с
достаточной степенью приближения как X = x(2-C) - (29) 2 эта формула, полученная путем вычислений, была
подтверждена экспериментально.
Поскольку мы взяли 0=0,5 и x=4,88, то получаем X=4,27 Ом. Установив x = X - 4,27, мы обеспечиваем
единичный коэффициент мощности на клеммах генератора при нагрузке печи, и генератор будет подавать
питание в цепь так, как если бы она состояла из чистого омического сопротивления. Тогда ток будет равен =E
-- - (30) i =t (30), где E — напряжение генератора, а Pw 50 — эквивалентное сопротивление печи.
Также можно показать, что R 2r +C _ _- - - (31), где малое - r — омическое сопротивление катушки, которое в
данном случае мы приняли равным 0,04 Ом (уравнение 23).
Таким образом, R = 0,65 Ом - - - (32) Мощность, подаваемая генератором, теперь будет подаваться при
единичном коэффициенте мощности, и она будет E2 E2 P = = 0,65. Если мы хотим обеспечить работу печи,
мы должны записать - - (33) кВт. E2 = 0,65 x 80 000 - - что дает E = 228 вольт. Поскольку (34) - - - (35) 4 X, = Cd-
Ir = 4,27 - - (36) 70, мы находим 10 x Cmf = 6,28 x 540 x 4,27 = 69 микрофарад (37) как мощность, которую
необходимо использовать. Сила тока, которая будет протекать, составляет E _ 228 7 i E 22 350,7 ампер.
(38) 75 Напряжение E (рисунок 6) в точке.
Напряжение на клеммах конденсаторов равно E = ixe 350,7 x 4,27 = 1497 вольт (39). Напряжение Ef на
клеммах печи равно E) =.iV/X =350/0,65Z + 4,27Z = 1511 вольт - - - - (40). Именно векторное сложение 1497 и
1511 дает E ≈ 228.
I. Приведенная выше конструкция печи (-85) должна учитывать, что мы использовали принципы и пропорции
компонентов, изложенные ранее: 1. Мы показали, что диаметр нашей нагреваемой массы должен быть DS5 x
10,41\ - - (41) L Q g43,694 "= ' следует' понимать, что могут быть значительные вариации в приведенных
пропорциях и в методе применения изложенных принципов, а также вариации в деталях конструкции, не
выходящие за рамки прилагаемых пунктов формулы изобретения; Теперь, подробно описав и определив
природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы 70
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_243695.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=243695&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB243695A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (Германия): декабрь.
1,
1924. 243, Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): ноябрь.
2,
1925, № 27498/25.
Принято к публикации: 4 марта 1926 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в процессе производства тканых подкладок, в частности, для железнодорожных путей.
Мы, компания CiHIMICO LMITED, швейцарская компания, расположенная по адресу: Венедигштрассе 3,
Цюрих, Швейцария, правопреемники фирмы Dr.
Компания Bizu & MARX G.mO.B.u., расположенная по адресу: Уландштрассе, 167-168, Берлин, Германия,
немецкая фирма, настоящим заявляет о характере данного изобретения и способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Использование тканых подкладок в железнодорожных работах позволяет добиться значительной экономии
всего путевого полотна, в частности стрелок, и подвижного состава. Тканые прокладки, особенно железные
шпалы, отлично поглощают как общие, так и косые и боковые силы, поскольку железо и тканые прокладки
сцепляются друг с другом благодаря адгезионным свойствам последних. Кроме того, снижаются затраты на
техническое обслуживание железнодорожного пути, поскольку использование тканых прокладок в
определенной степени исключает трудозатраты, необходимые для затягивания гаек и тому подобного, так как,
например, эти прокладки упруго деформируются при ослаблении винта, не нарушая при этом надежное
соединение. Кроме того, вибрации и раздражающие шумы существенно снижаются или вовсе исключаются,
благодаря чему подвижной состав и железнодорожные пути в значительной степени сохраняются. Если
учесть, что дорожное полотно представляет собой огромную капитальную стоимость, экономическая
значимость использования таких тканых подкладок становится очевидной.
Уже были предложены различные способы изготовления и различные составы тканых прокладок для
указанного назначения. Ни один из этих процессов не позволил получить образцы, полностью отвечающие
необходимым требованиям.
Основное требование, которому должны соответствовать такие прокладки, заключается в том, что они не
должны демонстрировать никаких изменений объема и не должны сжиматься или расширяться под
воздействием атмосферных явлений. Эта особенность не присуща подушкам, в которых используется кожа,
поскольку кожа впитывает влагу из атмосферы и снова её выделяет. Ещё одной важной особенностью
является эластичность, которая должна сохраняться даже при длительном использовании подушечек. Было
предложено 5.
использовать джутовую ткань вместо кожи, укладывать несколько слоев тканого полотна один на другой и
пропитывать их производным смолы, полученной в результате дистилляции под давлением. Однако было
обнаружено, что летучие компоненты смолы, используемой для пропитки, испаряются за сравнительно
короткое время, и остается грубая неэластичная масса. Кроме того, смолистая пропиточная масса не
обладала достаточной адгезией, чтобы соединить различные слои ткани в однородную массу. Поэтому
изготовленные таким образом тканые подушечки приходилось скреплять заклепками по бокам и в
центральной части, чтобы предотвратить их рассыпание. Заклепка не дала желаемого эффекта, так как
накладки не выдержали большого давления и ударов, которым они подвергаются во время работы (775).
Кроме того, уже было предложено обрабатывать бумагу, нарезанную на полоски, битумом, скручивать ее в
грубую нить, из которой затем ткут грубый материал, который, в свою очередь, снова обрабатывают битумом
или битумом, смешанным с опилками, чтобы сделать его полностью водонепроницаемым. Также было
предложено использовать его в связи с металлическими железнодорожными шпалами, подушками или
матами⁵, изготовленными из кокосового волокна, конопли или любого подходящего материала, обработанного
битумом или подобным веществом. Процесс согласно настоящему изобретению позволяет производить
тканый D0 695 I / филк 11,11 ! Накладки, которые подходят для всех условий эксплуатации и не проявляют ни
Соседние файлы в папке патенты