2015-04-01
826
Основными элементами индукционной тигельной печи являются тигель и индуктор (рис. 1.1) [4, с. 255 – 256].
Рис. 1.1. Принципиальная схема индукционной
тигельной печи:
1 – тигель; 2 – индуктор; 3, 4 – конденсаторы; 5 – источник
питания
Переменный ток от источника питания 5 проходит по виткам индуктора 2 и создаёт переменное электромагнитное поле. Электромагнитные волны проникают сквозь стенку тигля 1 и возбуждают в поверхностном слое каждого куска шихты переменный (вихревой) электрический ток, который нагревает и плавит шихту. Та часть энергии электромагнитного поля, которая не была поглощена шихтой, взаимодействует с витками индуктора, индуцируя в них реактивный ток. Этот ток направлен навстречу току источника питания и отстаёт от него по фазе на 90 °. Таким образом, часть энергии, излучаемой индуктором в течение каждого периода (реактивная мощность), возвращается в него с опозданием по фазе на 90 °. Эта реактивная мощность циркулирует между индуктором и источником питания.
|
|
|
Реактивная мощность печи в десятки раз превосходит мощность, поглощаемую шихтой (т.е. активную мощность). Поэтому реактивный индуктивный ток, циркулирующий от индуктора к источнику питания, также в десятки раз превосходит активный ток в цепи. При таком соотношении величин токов коэффициент мощности установки (естественный cos φ) не превышает 0,1.
Чтобы разгрузить источник питания от индуктивных (запаздывающих) токов, в электрическую цепь параллельно индуктору включают конденсаторную батарею [1, с. 237 – 238, 251, 253; 2, с. 191 – 193; 4, с. 255 – 256] (см. рис. 1.1). Известно, что ток, протекающий через конденсаторы, опережает напряжение на 90 °. Ёмкость конденсаторов подбирают так, чтобы опережающий ёмкостной ток, проходящий через них, был равен по абсолютной величине запаздывающему индуктивному току индуктора. В этом случае реактивные токи индуктора и конденсаторов взаимно компенсируются. Реактивная мощность циркулирует в коротком колебательном контуре индуктор – конденсаторы, а источник питания остается загруженным только активным током. Указанный колебательный контур настроен, естественно, в резонанс токов. В установке с компенсирующими конденсаторами теоретически cos φ может быть равен единице.
Мощность, поглощаемая садкой печи, зависит от её электромагнитных свойств, поэтому при работе на разных шихтах, а также при изменении электромагнитных свойств одной садки в процессе её нагрева и плавления соотношение активных и индуктивных токов в индукторе изменяется. Это приводит к нарушению резонанса колебательного контура.
Для подстройки контура в резонанс токов в электрической схеме печи (см. рис. 1.1) наряду с постоянно включенными конденсаторами 3 предусматриваются подстроечные конденсаторы 4 (или наборные ёмкости).
