3.5.4 Расчет магнитопровода

Расчет магнитопровода заключается в определении числа пакетов, их поперечных размеров и потерь энергии в них [ ]. Магнитопровод выполняется из листовой горячекатаной электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

C целью упрощения конструкции магнитопровод набирают из отдельных шихтованных пакетов прямоугольной формы. Высота магнитопровода принимается обычно несколько больше высоты индуктора

h_M=(1,02…1,05) h₁=1,03∙1,976=2,04

Принимаем высоту магнитопровода 0,75 м. Число пакетов магнитопровода может быть как четным, так нечетным и определяется ориентировочно по формуле

, (3.54)

где d_М – внутренний диаметр магнитопровода, определяемый по формуле

d_М = d_и + 2 · (b_В + δ_М), (3.55)

d_М = 1,27384+2(0,015+0,05)=1,40384м.

Подставляем данные в формулу (3.54)

= 13,53

Принимаем число пакетов магнитопровода 15.

Полное сечение одного пакета

, (3.56)

где В_М – магнитная индукция в магнитопроводе, В_М = 1,1 Тл;

К_с – коэффициент, учитывающий толщину изоляции, К_с = 0,91.

Подставляем данные в формулу (3.56)

= 0,34м².

Электрические потери в пакете магнитопровода

, (3.57)

где f_t – плотность стали. Для горячекатаной стали ρ_С=7550^КГ/_М³, для

холоднокатаной стали ρ_С=7650^КГ/_М³;;

Р_С – удельные потери в стали на вихревые токи и гистерезис,

Р_с = 0,5 Вт/кг.

Подставляем данные в формулу (3.57)

0,34∙2,04∙7650∙0,7=3,7Вт.

Суммарные электрические потери в магнитопроводе

Р_пм = 1,6 · Р¹_пм, (3.58)

где k_д – коэффициент дополнительных потерь, k_д = 1,6.

Подставляем данные в формулу (3.58)

Р_пм = 3,7∙14∙1,5=77,7кВт.

3.5.5 Энергетический баланс установки

Расчет печи завершается составлением энергетического баланса.

Энергетические потери установки

, (3.59)

где Р_ПИ – электрические потери в индукторе, определяемые по формуле

, (3.60)

152608962,3∙9,7∙10^-6 =1,48 кВт.

Р_ПМ – электрические потери в магнитопроводе, кВт (формула 3.58);

Р_ПК – потери в конденсаторной батарее, определяемые по формуле

, (3.61)

где tgδ – тангенс угла потерь в конденсаторах (0,0025…0,0045).

Подставляем данные в формулу (3.61)

12799∙0,0035=44,7965кВт.

Р_ИП – потери в источнике питания

, (3.62)

где η_ТР – коэффициент полезного действия трансформатора, η_ТР = 0,92.

Подставляем данные в формулу (3.62)

= 159,

Сводим все данные в формулу (3.59)

Р_ПЭ = 1,48+77,7+44,7965+159=283Вт.

Активная мощность, потребляемая от сети

. (3.63)

Подставляем данные в формулу (3.63)

Р = 11740,7∙1,05+283=2830кВт.

Общий КПД установки

, (3.64)

η = = 0,32.

3.5.6 Расчет водоохлаждения индуктора

Система водяного охлаждения индуктора предназначена для отвода активной мощности, теряемой в индукторе, и мощности тепловых потерь теплопроводностью от расплавленного металла через футеровку тигля [ ].

Условия надежной работы системы следующие:

1. механических примесей в охлаждающей воде должно быть не более 80 г/м³ и величина карбонатной жесткости не выше 7 г-экв/м³;

2. температура отходящей воды должна быть такой, чтобы предотвратить накипеобразование (принимаем 40 ^оС);

3. температура индуктора не должна быть ниже температуры окружающего воздуха, иначе на индукторе будет конденсироваться влага, что приведет к пробою между витками;

4. скорость течения воды 0,5...1,5 м/с для создания турбулентного движения воды, предотвращающего осаждение на стенках трубки индуктора примесей и солей и для сохранения потерь давления на уровне 200 кПа.

Объемный расход воды определяется по формуле

М_v = , (3.65)

где Р_с - мощность тепловых потерь через стенку индуктора, Р_с = 38,136кВт;

Р_пи - мощность электрических потерь в индукторе, Р_пи = 44,7965кВт;

t_вых - температура воды выходящей из индуктора, t_вых = 40 ^оС [ ];

t_вх - температура воды входящей в индуктор t_вх = 20 ^оС [ ];

с_в - удельная теплоемкость воды, с_в = 4174 Дж/(кг ^оС) [ ];

ρ_в - плотность воды, ρ_в = 995,7 кг/м³ [ ].

Подставляем данные в формулу (3.65)

М_v = = 0,009 м³/с.