Расчет индукционной единицы

Расчет индукционной единицы включает в себя расчет печного трансформатора, индуктора и канала печи.

3.5.1. Предварительная оценка сечения

магнитопровода печного трансформатора

Исходя из предположения, что напряжение индуктора печи равно электродвижущей силе индуктора печи , и используя известные выражения (3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25), определяется поперечное сечение магнитопровода печного трансформатора (3.26).

, (3.21)

, (3.22)

, (3.23)

, (3.24)

, (3.25)

где – полная мощность индукционной канальной печи, В×А;

– ЭДС индуктора канальной печи, B;

– межвитковое напряжение в индукторе, В;

– частота питающей сети, Гц. Все индукционные канальные печи работают при частоте 50 Гц, поскольку достаточно высокий электрический КПД системы индуктор – канал может быть обеспечен на этой частоте при любом удельном сопротивлении расплавляемого металла и выполнении условия ( - радиальный размер канала печи, - глубина проникновения тока в расплавленный металл);

– число витков индуктора;

– магнитный поток в магнитопроводе печного трансформатора, Bб;

– магнитная индукция в магнитопроводе печного трансформатора, Тл (Тл = Bб/м²). Допустимую величину магнитной индукции В в магнитопроводе печного трансформатора ввиду тяжелых условий работы принимают меньшей, чем в обычных силовых трансформаторах. Например, для электротехнической стали 1511 величина Тл;

– ток в индукторе, А;

– плотность тока в индукторе, А/м². При воздушном охлаждении индуктора плотность тока не должна превышать 4 МА/м², а при водяном охлаждении должна быть не более 20 МА/м²;

– поперечное сечение проводника индуктора, м²;

– поперечное сечение магнитопровода печного трансформатора, м².

На основании опыта проектирования и эксплуатации индукционных канальных печей и с учетом качества материала межвитковой изоляции индуктора межвитковое напряжение в индукторе печного трансформатора принимается 6 – 7 В на один виток на малых печах и 12 – 20 В на один виток – на больших печах [6]. По [1] межвитковое напряжение принимается 7 – 10 В на один виток.

Таким образом, ориентировочное значение величины сечения магнитопровода печного трансформатора может изменяться в довольно широком диапазоне

. (3.26)

, м².

, м².

, м².

3.5.2. Расчет поперечного сечения

магнитопровода печного трансформатора

При введении дополнительных коэффициентов и обозначений поперечное сечение магнитопровода определяется по выражению

, м², [15] (3.27)

где - коэффициент, зависящий от конструкции трансформатора печи;

- коэффициент, зависящий от отношения массы стали печного трансформатора к массе меди обмотки индуктора.

Входящие в выражения для определения коэффициентов С и величины и обозначают соответственно длину одного витка индуктора и общую длину магнитопровода (всех стержней и ярем) в метрах.

При расчете приняты значения плотности электротехнической стали , кг/м³, плотности меди обмотки , кг/м³, что соответствует коэффициенту 0,51 в определении коэффициента С. Исходя из практических результатов, принято для однофазного броневого трансформатора , для стержневого трансформатора , для трехфазного трансформатора ; для трехфазного броневого пятикернового .

При принудительном воздушном охлаждении индуктора ; при водяном охлаждении для печей, плавящих медь, алюминий и цинк ; для печей-накопителей чугунолитейных цехов .

Площадь сечения стержня печного трансформатора с учетом межлистовой изоляции

, м², (3.28)

где - коэффициент заполнения сталью [3].

Значения в зависимости от толщины стального листа и от вида изоляции приведены в табл. 3.9.

Таблица 3.9