Примеры расчетов Расчет индукционного водонагревателя на промышленной частоте.
Задание:
Рассчитать водонагреватель, если его полезная мощность Р=12кВт, а объем бака Vб = 100л.
Решение:
1 Диаметр бака:
2. Высота бака:
Принимаем H = 70см.
3. Боковая поверхность бака:
4.Удельная мощность:
5. По кривой, изображенной на рисунке 8, определяем удельные ампер-витки, необходимые для создания удельной мощности р0=1,21Вт/см2; Iω = 120А×в/см.
6. Полные ампер-витки:
7. Ток индуктора:
8. Необходимое число витков:
Рис. 8. Зависимость удельной мощности, индуктируемой на поверхности стального бака, от ампер-витков индуктора
9. Выбираем сечение провода по допустимому току [2 - 1] - 25мм2 для провода с медными жилами или 35мм2 - с алюминиевыми.
Расчет индуктора для нагрева кузнечных заготовок.
Задание:
Рассчитать индуктор для нагрева заготовок диаметром D2 = 5см. Длина заготовки а2 = 20см; частота тока f = 8000 Гц; продолжительность нагрева 75с; удельная мощность р0=0,1кВт/см2; напряжение на индукторе U = 750В.
Решение:
1. Горячая глубина проникновения:
2. Показатель формы слоя:
3. Диаметр индуктора:
4. Длина индуктора:
5. Коэффициент приведения параметров:
где: k2 и kс берут из приложений 7 и 8;
A=f(Z2) по рисунку 9.
;
;
;
;
6. Приведенное активное сопротивление заготовки:
где: ρ2 - удельное сопротивление в нагретом состоянии.
7. Приведенное реактивное сопротивление заготовки:
Рис. 9. Графики функций А2 = f (Z2) и В2 = f (Z2).
8. Глубина проникновения тока в медь:
9. Активное сопротивление индуктора:
где: r1п - сопротивление индуктора постоянному току;
где: ρ1 - удельное сопротивление меди, 2×10-6Ом×см;
τ1 - толщина стенки, принимаем τ1=0,1см;
g3 - коэффициент заполнения, равный 0,85.
;
Рис. 10. Зависимость поправочных коэффициентов для вычисления активного kr (1) и реактивного kx(2) сопротивлений при переменном токе от относительной толщины проводника.
- коэффициент,
учитывающий увеличение сопротивления
под действием поверхностного эффекта;
kr=1,28
(рис.10);
10. Реактивное сопротивление индуктора:
;
(приложение
4)
11. Эквивалентное реактивное сопротивление индуктора (приведенное):
12. Эквивалентное активное сопротивление индуктора (приведенное):
13. Полное эквивалентное электрическое сопротивление индуктора (приведенное):
14. К.П.Д. индуктора (электрический):
15. Коэффициент мощности индуктора:
16. Полезная мощность:
17. Тепловые потери через изолирующий цилиндр:
18. Полная мощность в заготовке:
19. Ток в индукторе (приведенный):
20. Напряжение на индукторе (приведенное):
21. Полная мощность, подведенная к индуктору:
22. Число витков индуктора:
23. Ток индуктора:
24. Активное сопротивление индуктора:
25. Реактивное сопротивление индуктора:
26. Полное сопротивление индуктора
27. Количество охлаждающей воды:
где: Т2 - температура воды на выходе, Т2 = 50°С;
T1 - температура воды на входе, T1 = 20°С;
ΔР - мощность, идущая на нагрев воды:
Приближенный расчет индуктора для закалки деталей.
Задание:
Рассчитать индуктор для закалки деталей диаметром D2=4см с шириной закаленного слоя а2 = 8см. Глубина закалки хк = 0,2см; частота тока источника f = 440кГц; напряжение на индукторе Uи = 800В.
Решение:
1. Продолжительность нагрева определяем по графику, приведенному на рисунке 11, при хк = 0,2см и D = 4см, τ = 11с.
2. Удельную мощность определяем по графику, показанному на рисунке 12. При тех же параметрах р0 = 0,4кВт/см2.
3. Мощность, подводимая к индуктору:
где: ηи - К.П.Д. индуктора, равный 0,75.
Рис. 11. График зависимости продолжительности нагрева от диаметра детали и глубины закалки (цифры на кривых указывают глубину слоя, см)
4. Диаметр индуктора:
где: h3 - зазор между индуктором и деталью, h3 = 0,5см.
5. Напряжение на индукторе при мощности Р=100кВт, частоте f=250кГц и зазоре h3 = 0,3см принимаем:
6. Ток на индукторе при тех же параметрах принимаем:
Рис. 12. График зависимости удельной мощности от диаметра детали и глубины закалки (цифры на кривых указывают глубину слоя, см)
7. Напряжение на индукторе фактическое (при одном витке):
8. Ток индуктора фактический:
9. Коэффициент мощности:
10. Число витков индуктора:
