Подготовка к работе
1. Убедиться, что лабораторные автотрансформаторы выставлены в нулевую отметку.
2. Запустить систему измерения «LabVIEW SignalExpress».
Порядок выполнения работы
1. Включить питание на лабораторных автотрансформаторах.
2. С помощью системы «LabVIEW SignalExpress». провести измерения U зависимости от тока в первичной и вторичной катушках и занести результаты в таблицу.
3. С помощью системы «LabVIEW SignalExpress» и тахометра частотомера провести измерения U и скорости вращения металла зависимости от тока в первичной катушке и занести результаты в таблицу 9.1.
Таблица 9.1
|
I1 (А) |
I2 (А) |
U1 (В) |
U2 (В) |
n (об/мин) |
|
1 |
10 |
|
|
|
|
2 |
10 |
|
|
|
|
3 |
10 |
|
|
|
|
4 |
10 |
|
|
|
|
5 |
10 |
|
|
|
4. Построить зависимости скорости вращения расплава от величины тока в основной обмотке
5. Провести измерения U и скорости вращения металла зависимости от тока во вторичной катушке и занести результаты в таблицу 9.2.
Таблица 9.2
|
I1 (А) |
I2 (А) |
U1 (В) |
U2 (В) |
V (об/мин) |
|
5 |
1 |
|
1 |
|
|
5 |
2 |
|
3 |
|
|
5 |
3 |
|
7 |
|
|
5 |
4 |
|
10 |
|
|
5 |
5 |
|
12 |
|
|
5 |
6 |
|
15 |
|
|
5 |
7 |
|
19 |
|
|
5 |
8 |
|
22 |
|
|
5 |
9 |
|
24 |
|
|
5 |
10 |
|
27 |
|
6. Построить зависимость скорости вращения расплава от величины тока во вторичной катушке.
Контрольные вопросы
1. Пояснить принцип действия индукционной канальной печи;
2. Назвать элементы и особенности конструкции индукционной канальной печи.
3. Как наличие дополнительных катушек влияет на характер циркуляции расплава
4. Как изменяется скорость вращения металла в зависимости от тока в основной или дополнительной катушках.
Лабораторная работа № 10
Индукционная тигельная печь с дополнительными катушками.
Цель работы: Исследование электромагнитных, электрофизических и гидродинамических процессов в физической модели индукционной тигельной печи с управляемой циркуляцией расплава.
Оборудование и приборы
1. Физическая модель индукционной тигельной печи с дополнительными катушками.
2. Информационно - измерительная система лаборатории МГД - процессов в металлургии «LabVIEW SignalExpress».
3. Ультразвуковой прибор для измерения скорости и характера течения расплава.
Краткие теоретические сведения
Индукционные тигельные печи (ИТП) работают по принципу трансформаторной передачи энергии от первичной катушки к вторичной. В первичную обмотку трансформатора подается переменный ток, электрическая энергия которого преобразуется в электромагнитную, которая во вторичной обмотке снова переходит в электрическую, далее в тепловую.
Рисунок 10.1 – Модель тигельной индукционной печи в разрезе. 1 – расплавленный металл; 2 – водоохлаждаемый индуктор; 3 – прокатанные хомуты; 4 – тигель.
Конструкция тигельной печи состоит из плавильного тигля со сливным носком, так называемым «воротником», подины, крышки и слоя тепловой изоляции. Плавильный тигель является одним из самых ответственных узлов печи, в значительной степени определяющим её эксплуатационную надежность.
Устройство и принцип работы модели.
На рисунке 10.3 представлен эскиз ИТП с дополнительными катушками. ИТП состоит из основного индуктора 3, огнеупорного тигля 2, заполненного расплавом 1, второй индуктор 4, который состоит из двух катушек(секций), которые включены встречно друг к другу.
Рисунок 10.3 – Эскиз тигельной печи с МГД-вращателем расплава
Индукционная тигельная печь такого вида используется для перемешивания при приготовлении сложных сплавов цветных металлов. Дополнительные катушки позволяют управлять направлением и интенсивностью МГД-течений в расплаве.
Электрическая схема подключения катушек приведена на рис. 10.4. На основные катушки подается напряжение 127 В, на дополнительные катушки 220 В.
Рисунок 10.4 – Электрическая схема подключения катушек
На рисунке 10.5 изображена векторная диаграмма трехфазного напряжения. Красным выделен вектор напряжения (UA), к которому подключена основная катушка, а синим выделен вектор напряжения (UBC), к которому подключается дополнительная катушка.
Рисунок 10.5 – Векторная диаграмма трехфазного напряжения
При подаче напряжения на основную катушку 3, создается магнитный поток, индуцирующий в жидком металле 1 вихревые токи, которые провоцируют нагрев жидкого металла.
Дополнительная катушка 4 создает магнитный поток, сдвинутый в пространстве и по фазе на 90 градусов к основному магнитному потоку. В результате суперпозиции двух магнитных потоков, сдвинутых в пространстве и по фазе, формируется вращающееся магнитное поле и, как следствие, вращение расплава в тигле.
Применение. Данный способ перемешивания применяется в индукционных тигельных печах, для приготовления расплавов, выравнивания температуры по всему объему жидкого металла.