4. Расчет и проектирование элементов индукционной установки

4.1 Обоснование выбора конструкции

Выбор частоты является одним из наиболее ответственных моментов при проектировании индукционных установок, он определяется требованием высокого электрического КПД как индуктора, так и установки в целом, необходимостью получения заданного распределения температуры по сечению детали и техническим данным оборудования. Система, изображенная на рисунке 4.1, предназначена для нагрева полого цилиндра. Определим полосу оптимальных частот применимых для сквозного нагрева данных заготовок. При нагреве полой стальной цилиндрической заготовки, если , частота выбирается из диапазона:

, Гц

где - внутренний диаметр индуктора, м;

- длина индуктора, м

- средний диаметр цилиндра, м;

–наружный диаметр, м;

–внутренний диаметр, м;

- толщина стенки цилиндра, м;

- коэффициент Нагаока;

;

Рисунок 4.1 – Эскиз системы для нагрева полого цилиндра.

;

Выберем стандартную частоту Гц.

Питание ИЗТ1−320/1 производится от преобразователя частоты ППЧ−320−1 с максимальным напряжением на выходе 800 В, мощностью 320 кВт и рабочей частотой преобразователя 1000 Гц.

4.2 Тепловой и электрический расчеты индуктора

Для качественной оценки сравнения индуктора для нагревателей методического и периодического действия, проведем расчет их характеристик по методике указанной в [1]. Методика расчета индуктора для нагревателей методического действия представлена в главе 14 [1], методика расчета индуктора для нагревателей периодического действия – в главе 13 и 16 [1]. Поправочные коэффициента берутся из [1]. Все результаты для удобства сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты расчетов по методике [1].

	Методический нагрев	Периодический нагрев
Частота	1000	1000
Диаметр заготовки	0,07	0,07
Внутренний диаметр заготовки ;	0,0448	0,0448
Длина заготовки	0,19	0,19
Перепад температуры T , ^oC	20	20
Напряжение на индукторе	380	76
Масса заготовки G, кг	2,59	2,59
Число заготовок в индукторе	5	1
Темп выдачи готовой заготовки , с	15,04	75,2
Внутренний диаметр индуктора	0,11	0,11
Длина индуктора , м	1,06	0,19
Внутренний диаметр теплоизолирующего цилиндра , м	0,081	0,081
Мощность тепловых потерь , кВт	29,83	5,374
Полезная мощность , кВт	133,99	26,181
Средняя удельная мощность в заготовке	6,414	6,266
Распределение реактивной мощности по участкам индуктора , ,,	14,85 2,437 3,129	– – –
Активное сопротивление загрузки, приведенное к току длинного индуктора , Ом
Внутреннее реактивное сопротивление загруз-ки, приведенное к току длинного индуктора , Ом
Реактивное сопротивление , Ом
Реактивность рассеяния индуктора , Ом
Приведенное активное сопротивление загрузки , Ом
Приведенное реактивное сопротивление загрузки , Ом
Индуктирующий провод тип, размеры, мм×мм×мм	МI-ЦМТУ-0,8-47-67 20×15×4	МI-ЦМТУ-0,8-47-67 20×15×4
Активное сопротивление индуктирующего провода , Ом
Внутреннее реактивное сопротивление индуктирующего провода , Ом
Эквивалентное активное сопротивления индуктора , Ом
Эквивалентное реактивное сопротивления индуктора , Ом
Эквивалентное полное сопротивления индуктора , Ом
Электрический КПД индуктора	0,85	0,716
Коэффициент мощности индуктора	0,322	0,263
Ток в индукторе , кА
Плотность тока в индукторе ,
Полный КПД индуктора	0,621	0,535
Мощность, подведенная к индуктору , кВт	157,6	36,566
Число витков индуктора , шт	65	13
Активное сопротивление индуктора , Ом
Реактивное сопротивление индуктора , Ом
Полное сопротивление индуктора , Ом