- •Реферат
- •The abstract
- •Содержание
- •Перечень условных обозначений
- •Введение
- •Техническая характеристика
- •Габаритный чертеж
- •1. Литературный обзор применения индукционных установок для нагрева и закалки заготовок
- •2. Патентные исследования по индкукционным закалочным установкам
- •3. Описание технологического процесса и установки
- •4. Расчет и проектирование элементов установки
- •4.1 Обоснование выбора конструкции
- •4.2 Тепловой расчет
- •4.3 Электрический расчет
- •4.4 Расчет охлаждения индуктора
- •Кинематическая вязкость, зависящая от температуры, берется для .
- •5. Выбор и проектирование механизма загрузки и выгрузки заготовок
- •6. Разработка конструкции индуктора
- •7.1 Схема питания
- •8. Выбор основного оборудования
- •8.1 Выбор комплектной трансформаторной подстанции.
- •8.2 Расчет токов короткого замыкания выше 1 кВ
- •8.3 Расчёт тока короткого замыкания в установках до 1 кВ:
- •8.4 Выбор силового оборудования
- •9. Исследование параметров установки
- •10. Выбор системы автоматического регулирования
- •11.1 История вопроса
- •11.2 Резюме
- •11.3 Товары
- •11.4 Маркетинг и конкуренция
- •11.5 Расчет технико - экономических показателей цеха
- •12. Вопросы охраны труда и техники безопасности
- •12.1. Метеорологические явления в термическом цехе при эксплуатации кин.
- •12.2. Расчет искусственного освещения термического цеха с кин.
- •12.3. Методы защиты от электромагнитных полей кин.
- •12.4. Расчет контурного защитного заземления кин.
- •12.5. Профилактика пожарной безопасности в цехе с кин.
- •Заключение
4.3 Электрический расчет
Целью электрического расчёта является определение таких размеров, как ток в индукторе, напряжение на индукторе, электрический КПД и коэффициент мощности, расчёт электрических потерь в отдельных местах установки, расчёт числа витков индуктора и т.д. Основным методом электрического расчёта является расчёт индукционной установки на основе электрической схемы замещения (рис. 4.2).
Рисунок 4.2 – Электрическая схема замещения короткого индуктора
На рисунке 4.2 приведена электрическая схема замещения короткого индуктора со следующими обозначениями:
- активное сопротивление индуктирующего провод;
- активное сопротивление нагреваемого металла (загрузки);
- внутреннее реактивное сопротивление индуктирующего провода;
- внутренне реактивное сопротивление загрузки;
- реактивное сопротивление рассеяния;
- реактивное сопротивление обратного замыкания.
Столб заготовок длиной а2 разделим на 3 зоны:
1) зону ферромагнитных заготовок со средней температурой, имеющих
удельное сопротивление и > 1 ;
2) зону частично ферромагнитных заготовок, причём ;
3) зону немагнитных заготовок, для них и = 1.
Средняя удельная мощность
Магнитную проницаемость определяем по таблице 3-1[1]. Задаваясь значениями μ находим значение напряженности магнитного поля, при которой удельная мощность будет максимально близка к рассчитанной выше удельной мощности.
Получаем значения:;
Средняя удельная мощность:
(4.3.1)
где , Вт/м²;
;
Найдем отношение удельных мощностей, входящих в формулу (4.3.1):
;
Где приm = - 1 определяются из таблицы
4-1 и 4-3 [1]: K = 0,992, cos φ = 0,927.
,
где - расчетный коэффициент;
;
где - относительная толщина стенки, мм;
- средний относительный радиус цилиндра, мм;
- относительный радиус внешней окружности цилиндра, мм;
- относительный радиус полости цилиндра, мм;
;
,мм;
;
, мм;
;
, мм;
;
, мм;
;
;
;
Таким образом, имеем:
;
;
Находим:
;
;
,
что близко к значению найденному из теплового расчета.
Распределение реактивной удельной мощности по участкам
Находим удельные реактивные мощности:
;
;
;
где приm = - 1 определяются из таблицы 4 - 4 [1]:
.
;
;
.
Индексы 01, 02, 03 относятся к удельной мощности одной из зон,
Соответственно зоны: магнитных, частично магнитных и немагнитных заготовок.
Активное сопротивление загрузки, приведенное к току длинного индуктора
;
.
Внутреннее реактивное сопротивление, приведенное к току длинного индуктора
;
.
Реактивное сопротивление
,
где поправочный коэффициент находится из рисунка 5-6 [1]:
,
где - площадь рабочего окна индуктора;
;
.
Реактивность рассеяния индуктора
;
.
Коэффициент приведения активного сопротивления загрузки
;
.
Приведенное активное сопротивление загрузки
;
.
Приведенное реактивное сопротивление загрузки
;
.
Расчет толщины индуктирующего провода
Толщина индуктирующего провода выбирается из условия обеспечения минимальных электрических потерь:
,
где - глубина проникновения в индуктирующий провод;
,
где - удельное сопротивление меди;
;
.
Толщину стенки выбираем равной 4 мм. Из таблицы 4.3 [5] выбираем трубки медные МI-ЦМТУ-0,8-47-67 для водоохлаждаемых индукторов индукционных нагревательных установок размерами 20×15×4 с сечением и массойкг.
Активное и внутреннее реактивное сопротивления индуктирующего провода
Активное сопротивление индуктирующего провода:
,
где - сопротивление индуктирующего сопротивления постоянному току;
- коэффициент увеличения активного сопротивления;
,
где - коэффициент заполнения индуктора ();
- расчетный внутренний диаметр индуктора;
при
;
Из рисунка 5-9 [1] находим поправочные коэффициенты и:
При , то;;
;
.
Внутреннее реактивное сопротивление индуктирующего провода
,
где - коэффициент изменения внутреннего реактивного сопротивления;
.
Эквивалентные активное, реактивное и полное сопротивления индуктора
;
;
;
;
;
.
Электрический КПД индуктора
;
.
Коэффициент мощности индуктора
;
.
Ток в индукторе
;
.
Плотность тока в индукторе
, если ;
.
Напряжение на индукторе
;
.
Полный КПД индуктора
;
где - тепловой КПД индуктора
;
;
.
Мощность подведенная к индуктору
;
.
Число витков индуктора:
;
;
Принимаем витков.
Ток в индукторе
;
.
Активное, реактивное и полное сопротивления индуктора
;
;
;
;
;
.