Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Индукциялық қыздырудың физикалық негізгі, индукциялық қондырғылардың жіктелуі




Индукциялық қыздырудың физика-техникалық негізі.Өткізгіш дененің индукциялық қыздыруы - бірінші және екінші текті өткізгіштерде Джоуль-Ленц заңы бойынша денені қыздыратын токтардан электр магниттік энергия жұтылуына негізделген. Айнымалы магнит өрісі қыздырылатын денеге қатысты трансформатордың бірінші орамасындағы пайда болған индукция құбылысымен туындалады. Қыздырылатын дене трансформатордың екінші орамасындағы қысқа тұйықталу режиміне сәйкес келеді.

Айнымалы магнит өрісі бірінші орамадан туындайтын магнит индукциясын туындатады, ол магнит қозғаушы күшіне тура пропорционал және магнит тізбек кедергісіне кері пропорционал. Қыздырылатын денеде туындалатын ЭҚК В, онда қалыпты емес токтың туындауымен сәйкес қуат бөлінеді:

 

. (3.58)

 

Сонымен индукциялық қыздыру тікелей қыздырудың кедергісі болып табылады, қыздырылатын дененің тізбекке қосылуы магниттік байланыс есебінен жүреді. Индукциялық қыздыру тікелей қыздыру кедергісінің жетістіктеріне ие: қыздырудың жоғарғы жылдамдығы, енгізілетін қуат пропорционалдығы, температураның шектеусіз деңгейі, металл қыздыруға, қайта балқытуға, материал буландыру мен плазма алуға жеткілікті температура.

Ашық атмосферада, қорғағыш газ бен ваккумда өтетін технологиялық үрдістердің талабы бойынша автоматизациялауға оңай беріледі және үлкен әсер етуге индукциялық қыздыру кезінде қуатты шығын етеді.

Индукциялық энергия енгізудің ерекшелігі. Бір қалыпты емес токтар өту аймақтың кеңістіктікте орналасуын реттеу мүмкіндігі болып табылады. Біріншіден, бір тегіс емес токтар индукциялаудың шектелген аудандарында жүреді. Дененің өлшеміне тәуелсіз дененің индукциялануымен магниттік байланыста болатын бөлігі қыздырылады. Екіншіден тегіс емес ток циркуляция зонасының тереңдігі, сәйкесінше индуктор ток жиілігіне тәуелді энергияны индуктордан қыздыру тогына беру тиімділігі олардың арасындағы саңылау көлеміне тәуелді және ол азайған сайын артады. Кедергілер қыздыру, индукциялық қыздыру сияқты жоғары өнімділік пен жақсы санитарлы-гигиеналық еңбек жағдайымен қамтамасыз етіледі, қорек көзінің қиын түрімен технологиялық үрдістерге электр энергияның меншікті шығыны көп.

Индукциялық қыздыру индуктор саңылауды және қыздырылатын денені құрайды. Бұл элементтер электр көзінен алынған электр энергиясын жылулыққа ауыстырудың тиімділігін анықтайды. Индуктор қыздырылатын денеге түсетін электр магниттік токқа ауысатын магниттік өрісті уақыт бойынша тудырады. Индуктордың өзі электр магниттік өрісті тудыра отырып, энергияны жұтады, ол жұтумен өрнектеледі.

Қыздыру операциясын индуктор орындағанда дененің не ішінде, не сыртында орналасуы мүмкін, соңғы жағдайда трансформатор болатын жапырақ өзекшесі индуктор ішіне орналасады

Индуктордан айнымалы ток өткенде жазықтықтағы магнит өрісінің барлық нүктелерінде кернеу бірдей. Индуктор ішіндегі жазықтықтың бір бірлік ұзындықтағы энергия лебі:

 

(3.59)

 

мұнда (Iw)2 - индуктордың ампер-тармақты квадраты, f - ток жиілігі, πD2в/4 -индуктор қимасының ауданы.

 

Индукторда толық қуат реактивті және айнымалы магнит өрісін жасауға кетеді.

Көп тармақты индуктордың 1 м ұзындықта электр магнит энергиясының жұтылуы кезінде туындайтын шығындар:

 

P =6.2*10 (I ) D F /k , (3.60)

 

P =6.2*10 (I ) D /k , (3.61)

 

мұндағы Da - индуктордың активті диаметрі (сыртынан қыздыралатын дененің индукторы үшін Da=Db=2Ra, ал цилиндрлі жазықтықтағы индуктор үшін Da=DH=2RH), - индуктор материалының меншікті кедергісі.

 

Пайдаланылатын бөлшектің өзара өлшемдеріне тәуелді қыздырылатын дене мен индуктор арасындағы саңылаудан жоғалған қуат шығыны жатады. Егер де индукторда қыздырғыш металл цилиндірлі болса, саңылаудағы шығын:

 

P =6.2*10 (I ) fd [( D /d ) -1]. (3.62)

 

Индуктор қыздырғыш цилиндірінің сыртында болғанда саңылаудағы энергия шығыны:

 

P =6.2*10 (I ) fd. (3.63)

 

Қыздырылатын денеге қажетті энергия 1 м ұзындықта қуат мәндері арқылы инженерлік есеппен анықталады. Активті қуат үшін:

 

P =6,2*10 (I ) d F. (3.64)

 

Реактивті қуат үшін:

 

P = 6.2*10 (I ) d G , (3.65)

 

мұндағы - қыздырылатын материалдың меншікті кедергісі; - магниттік өтімділік; f - өріс тазалығы; (Iw10) - магнит қозғаушы күші; G - кесте мен график бойынша анықталатын Бессел функциясының түзілуі.

 

Металл плитаны қыздыру кезіндегі активті және реактивті құраушы қуаттылығы:

 

, (3.66)

 

. (3.67)

 

Индуктор жүйесіндегі электрлік ПӘК-і - металдлан бөлінетін активті қуаттың Р1,0 индуктордағы Ри1.0 активті шығынының қатынасымен анықталады:

 

 

. (3.68)

 

ПӘК-тің максималды мәні 0,70-0,881 құрайды. Жоғары ПӘК цилиндр диаметрі азайғанда жиілік белгілі бір шекке дейін артады, одан кейін ПӘК өзгеріссіз қалады.

Саңылаудан энергияның шығыны жүйенің ПӘК-ін шамамен 10% дейін төмендетеді. Қыздыру тиімділігінің қатынасы азайған сайын артады, сондықтан жақсы өткізгіш материал мыс немесе алюминийден толық металл цилиндрден жасалған индукциялық қыздыру тиімсіз.

 

. (3.69)

 

Саңылау арасында индукцияланатын реактивті қуат та артады. Магнит өрісі дене бетінде бірден жылу энергиясының бөлінуіне әсерін тигізеді:

 

. (3.70)

Мұнан дененің қатты (тереңірек) қызуы оның меншікті кедергісінің артуын ұлғайтады және ток жиіліктің жоғарылауымен төмендейді.

Сонымен бірге бұл формула денені қыздыру үшін қажетті ток жиілігін анықтайды. Ферромагнитті материал үшін температура артуымен өседі. Кюри нүктесіне жеткенде мәні 50-100 ден 1-ге дейін төмендейді, ток өтудің тереңдігі күрт өсіп, жұтылатын қуат азаяды.

Жүйеде индуктор қыздырғыш дене болуы екі лектік магниттік энергия және келтірілген ток пен қыздырылатын дененің әр элементіне әсер ететін механикалық күш тудырады, ол электр динамикалық күш деп аталады:

 

, (3.71)

 

мұндағы z - координата М1 болғанда магнитсіз немесе кез келген қайта балқыған металл үшін:

 

. (3.72)

 

Соғатын күштер ену тереңдігіне кері пропорционал, магниттік өткізгішке тура пропорционал. Күштердің максималды мәні индуктордан қашық нүктелерде орналасқан жиілік азаюымен рсж өседі.

Шашырау легі негізгі лекке қатысты 25-30% құрайды, сондықтан тр болады, мұндағы Ктр - трансформациялық коэффициенті, ; каналды пештер үшін )

Индукциялы каналды пештің жұмыс істеу орынбасу сұлбасы мен векторлық диаграммасы қысқа тұйықталу режиміндегі трансформатор режиміне сай келеді (3.13-сурет).

Векторлық диаграммаға сәйкес:

 

, (3.73)

 

мұндағы - екінші ораманың ЭҚК, В; - пеш каналындағы ток; R2, х2 - сәйкесінше активті және реактивті кедергі каналы, Ом: - толық кедергі, Ом.

Синусоидалы кернеу периодындағы пештің қуат коэффиценті:

 

. (3.74)

 

Формуладан көрініп тұрғандай металлдың активті кедергісінің азаюынан мен шашырау легінің артуынан азаяды. Футеровка қажет ететін пеш каналы мен индуктор арасында санылаудың үлкеюінен пештің реактивті қуаты оның активті қуатынан бірнеше есе артық болады, ал шынайы . Аз мәнді қуат коэффициентін меншікті электр кедергісі бар металдарды балқыту үшін пайданылады.

 

3.13-сурет. Индукциялы каналды пеш

 

Ток каналын магнит өріспен каналдық екі бөлігінде әсерлесуін сараптасақ І - тұрақты көлденең канал қимасының ауданына U коаксиалды индуктор, ІІ - тұрақты емес ұзындықтың ауданы (3.14-сурет).

 

 

3.14-сурет. Канал тогымен магнит өрісінің әсерлесу сұлбасы

 

I аймақта (3.14-сурет) вектор жүйесінің симметриялылығынан токтың тығыздығы бір аксиалды компонентке ие, ал магниттік индукция – бір тангенциалды компонентке ие. Бұл жағдайда электр магниттік күш радиалды компонент бетінің канал осімен бағытталады. Бұл күш металл сығылуын (пинт–эффект) туғызады.

Ауданның барлық ұзындығында бұл күштер тұрақты, сондықтан олар металлдың каналдағы қозғалысын туғызбайды, тек канал радиусы бойынша оны сығып, металлға статистикалық әсер етеді. (3.14-сурет) IІ аймақта индукция бір құраушыдан тұрады, бірақ ток тығыздығының векторы екі компоненттен құралған – осьтік және радиалды. Әсерлесу сығылу күшін береді, ал әсерлесудің өзі электр магниттік күштің аксиалды компонентін құрайды.

Индукциялық канал пештерінің басты жетістігіне жоғары энергиялық ПӘК-і, қайта балқытылатын металл түріне сәйкес, 60–90 % дейін жететіндігі жатады. Индукциялы канал пештерінде металлдың аздап күюі байқалады, себебі мұнда металлдың қатты күюі мен пеш ваннасының бетінде күшті тотығуыболмайды, каналды пеш типін тандау олардың бірқатар ерекшеліктерімен анықталады, олардың ішіндегі негізгілері:

1) үздіксіз жұмыс режимі қажет;

2) металлдың соңғы түбін қалдыру қажет –“тұнба ” (жалпы көлемінің 25-30%);

3) басқа металлдарды балқытудың қиындығы.

Құрылысы бойынша қазіргі ИКП типтері жабын каналымен орындалады (3.15-сурет). Олардың сипаттық ерекшелігі – екі аймақтың болуы – энергия болу (“индукциялық бірлік”) аймағы мен балқу аймағы (пеш ваннасы) құрылысы бойынша индукциялық бірліктер бір және екі каналды индукторға сәйкес біреулік және екеуілік болады. Канал арнайы шаблон көмегімен дайындалады. Канал футеровкасы толтырылған әр түрлі құрамаға байланысты балқитын металл немесе балқымайтын металл түрінде орындалады.

 

 

a - біреулік; в - екеулік; 1 - футеровка; 2 - су суытқыш қабықша; 3 -магнит сым; 4 - индуктор

 

3.15-сурет. Каналды пештердің индукциялы бірлік құрылысы

Индукциялық бірлік футеровкасы ванна футеровкасына қарағанда термиялық қызудың әсерінен қызмет ету мерзімі аз болады. Сондықтан қазіргі ИКП (индукциялы каналды пеш) типті индукциялық бірлік қолданылады, себебі ванна футеровкасынсыз ауыстыруға болмайды, әрі пеш толығымен істен шығарылмайды. Каналдарды тікбұрышты аймақты құдық түрінде және жартылай құдық немесе тек тікбұрышты аймақ (олар ластанғанда каналды тазартуға онай болу үшін) түрінде жасайды, каналдар қиылысы дөнгелек, тікбұрышты немесе доғалы формалы болып келеді.

Трансформатордың магнитөткізгіші болат таспа өзекшеден жасалып, катушка индукторды жөндеуге қолайлы орнатылады. ИКП құрылғысы мен параметрлері ерітілетін түрі мен қолдануына тәуелді болады. Негізгі құрамалы каналды пештердің келесі түрлері кеңінен таралған: шахталық, барабандық және екі камералы (3.16-сурет).

Шахта түріндегі ИКП балқыту камерасы вертикалды цилиндр секілді болады, түпкі бөлігіне балқыту бірлігі (3.16-сурет) қосылған. Металл құйылғанда пеш гидравликалық қондырғы көмегімен қисайтылады. Мұндай түрде пеш құрылысының ерекшелігіне – орналастыру, жөндеу кезінде және пеш ваннасын футеровкаға ауыстыру кезінде қарапайымдылық жатады.

Барабан түрінде ИКП-нің балқу камерасы горизонталды орналасқан цилиндр түрінде орындалады. Ол әр түрлі қисаю механизмдерімен орындалған. Пеш бірнеше индукция бірлігіне ие (3.16-сурет.)

 

 

а - шахталы; б - барабанды; в - екі камерлы

 

3.16-сурет. ИКП типті индукциялы каналды пештің түрлері

 

Екі камералы каналды пештер қисайтылған немесе көлденең орналасқан екі ваннаны өзара қосатын каналдардан құралған. Каналдардың біреуі балқытқыш, екіншісі таратқыш болады.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 3151. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия