Выбор методики расчета и исследование электрических характеристик индукционных тигельных печей с проводящим тиглем
Аннотация
Проведены обзор и сравнение известных методик расчета индукционных тигельных печей с проводящим тиглем. Показано, что расчет и теоретическое исследование электрических и энергетических характеристик печей данного типа могут быть эффективно выполнены с использованием компьютерного моделирования, основанного на методе конечных элементов и реализованного в универсальном пакете ELCUT. Приведено сравнение результатов электрического расчета разными методами лабораторной печи с графитовым тиглем с загрузкой из алюминиевого сплава, которое подтвердило эффективность применения пакета ELCUT. Создан лабораторный электротехнологический комплекс, включающий индукционную тигельную печь с проводящим тиглем, источник питания (высокочастотный регулируемый транзисторный инвертор), микропроцессорную систему управления и систему сбора данных. Дано описание способов измерения электрических величин на высокой частоте, реализованных в лабораторном стенде. Моделирование проведено на экспериментальном стенде, оснащённом необходимым измерительным оборудованием. Результаты расчета сопоставлены с данными физического эксперимента, экспериментально подтверждена адекватность результатов теоретических исследований. Проведен расчет лабораторной печи с графитовым тиглем для плавки меди массой 1 кг при нагреве до 1100° С с использованием частоты тока около 22 кГц. Исследовано проникновение электромагнитной волны в загрузку печи, представляющую двухслойное проводящее тело (внешний слой – проводящий тигель, внутренний слой – расплавляемый металл). Исследовано влияние наличия внутреннего слоя загрузки на электрические и энергетические характеристики печи. Изучены зависимости электрических и энергетических характеристик от частоты, тока индуктора и температуры, а также распределение по радиусу напряженности магнитного поля и выделяющиеся удельные объемные мощности в тигле и загрузке для пустого тигля и тигля с жидкой медью. Результаты расчетов также сравнивались с данными экспериментов. Проведенные исследования создают базу для проектирования индукционных тигельных печей с проводящим тиглем, а также для построения системы управления.
Литература
2. Фарбман С.А., Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968.
3. Установки индукционного нагрева / под ред. А.Е. Слухоцкого. Л.: Энергоиздат, 1981.
4. Иванова Л.И., Гробова Л.С., Сокунов Б.А., Сарапулов С.Ф. Индукционные тигельные печи. Екатеринбург: Изд-во УГТУ–УПИ, 2002.
5. Сайт компании РЭЛТЕК [Офиц. сайт]. URL: http://reltec.biz/ (дата обращения 01.03.2017)
6. Сайт компании Азиатские Промышленные Технологии [Офиц. сайт]. URL: http://aitcom.ru/ (дата обращения 02.03.2017)
7. Сайт компании ИнтерСЭЛТ [Офиц. сайт]. URL: http://interselt.ru/ (дата обращения 05.03.2017)
8. Бамунэр А.В., Френкель П.Г. Методика инженерного расчета индукционных печей с немагнитным проводящим тиглем // Исследование и разработка индукционных плавильных печей. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 27—33.
9. Кувалдин А.Б. Теория индукционного и диэлектрического нагрева. М.: Изд-во МЭИ, 1999.
10. Кувалдин А.Б., Погребисский М.Я., Федин М.А. Расчет тепловых и электрических характеристик индукционных тигельных миксеров // Электрометаллургия. 2007. No 12. С. 18—26.
11. Немков В.С., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат, 1988.
12. Федин М.А. Выбор принципа регулирования и разработка системы управления индукционных тигельных печей с проводящим тиглем // Индукционный нагрев. 2014. No 1 (27). С. 24—28.
13. Федин М.А., Кулешов А.О. Расчет электрических характеристик индукционных тигельных печей с проводящим тиглем // Наука. Техника. Технологии. 2014. No 4. С. 87—90.
14. Федин М.А., Кулешов А.О. Разработка автоматизированной установки индукционной тигельной печи с проводящим тиглем для плавки металлов // Проблемы разработки месторождения углеводородных и рудных полезных ископаемых. 2014. No 1. С. 586—589.
---
Для цитирования: Федин М.А., Кувалдин А.Б., Кулешов А.О. Выбор методики расчета и исследование электрических характеристик индукционных тигельных печей с проводящим тиглем // Вестник МЭИ. 2017. № 3. С. 77—86. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-3-77-86.
#
1. Vaynberg A.M. Induktsionnye Plavil'nye Pechi. M.: Energiya, 1967. (in Russian).
2. Farbman S.A., Kolobnev I.F. Induktsionnye pechi dlya Plavki Metallov i Splavov. M.: Metallurgiya, 1968. (in Russian).
3. Ustanovki Induktsionnogo Nagreva / pod Red. A.E. Slukhotskogo. L.: Energoizdat, 1981. (in Russian).
4. Ivanova L.I., Grobova L.S., Sokunov B.A., Sarapulov S.F. Induktsionnye Tigel'nye Pechi. Ekaterinburg: Izd-vo UGTU–UPI, 2002. (in Russian).
5. Sayt kompanii RELTEK [Ofits. sayt]. URL: http://reltec.biz/ (data obrashcheniya 01.03.2017) (in Russian).
6. Sayt kompanii Aziatskie Promyshlennye Tekhnologii [Ofits. sayt]. URL: http://aitcom.ru/ (data obrashcheniya 02.03.2017) (in Russian).
7. Sayt kompanii InterSELT [Ofits. sayt]. URL: http://inter-selt.ru/ (data obrashcheniya 05.03.2017) (in Russian).
8. Bamuner A.V., Frenkel' P.G. Metodika Inzhenernogo Rascheta Induktsionnykh Pechey s Nemagnitnym Provodyashchim Tiglem. Issledovanie i Razrabotka Induktsionnykh Plavil'nykh Pechey. M.: Energoatomizdat, 1986:27—33. (in Russian).
9. Kuvaldin A.B. Teoriya Induktsionnogo i Dielektricheskogo Nagreva. M.: Izd-vo MEI, 1999. (in Russian).
10. Kuvaldin A.B., Pogrebisskiy M.YA., Fedin M.A. Raschet Teplovykh i Elektricheskikh Kharakteristik Induktsionnykh Tigel'nykh Mikserov. Elektrometallurgiya. 2007;12:18—26. (in Russian).
11. Nemkov V.S., Demidovich V.B. Teoriya i Raschet Ustroystv Induktsionnogo Nagreva. L.: Energoatomizdat, 1988. (in Russian).
12. Fedin M.A. Vybor Printsipa Regulirovaniya i Razrabotka Sistemy Upravleniya Induktsionnykh Tigel'nykh Pechey s Provodyashchim Tiglem. Induktsionnyy Nagrev. 2014;1 (27):24—28. (in Russian).
13. Fedin M.A., Kuleshov A.O. Raschet Elektricheskikh Kharakteristik Induktsionnykh Tigel'nykh Pechey s Provodyashchim Tiglem. Nauka. Tekhnika. Tekhnologii. 2014;4:87—90.
14. Fedin M.A., Kuleshov A.O. Razrabotka Avtomatizirovannoy Ustanovki Induktsionnoy Tigel'noy Pechi s Provodyashchim Tiglem dlya Plavki Metallov.Problemy Razrabotki Mestorozhdeniya Uglevodorodnykh i Rudnykh Poleznykh Iskopaemykh. 2014;1:586—589.
---
For citation: Fedin М.А., Kuvaldin А.B., Kuleshov А.О. Selecting the Calculation Procedure and Studying the Electrical Characteristics of Induction Crucible Furnaces with a Conductive Crucible. MPEI Vestnik. 2017; 3:77—86. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-3-77-86.
