Читайте также:
|
2.4.1 Расчёт поперечного сечения магнитопровода печного трансформатора.
2.4.1.1 Принимаем печной однофазный трансформатор стержневого типа. В качестве материала магнитопровода выбираем горячекатаную изотропную тонколистовую электротехническую сталь марки 1511 по ГОСТ 21427.3-75 с толщиной листа 0,35 мм с оксидированным покрытием листов. Для уменьшения диаметра индуктора принимаем пять ступеней в поперечном сечении стержня магнитопровода, на котором расположен индуктор.
2.4.1.2 Поперечное сечение магнитопровода без учёта межлистовой изоляции S `с, м2 /1, стр. 61/:
(17)
где С – коэффициент, зависящий от конструкции печного трансформатора. Согласно /1, стр. 61/ на основании практических расчётов для стержневого трансформатора принимаем С = 0,2;
ψ – коэффициент, зависящий от отношения массы стали печного трансформатора к массе меди обмотки индуктора. На основании /1, стр. 61/ при водяном охлаждении для печей, плавящих медь и её сплавы принимаем ψ = 30;
B m – магнитная индукция в магнитопроводе печного трансформатора, Тл. В соответствии с /1, стр. 59/ для выбранной марки стали магнитопровода B m = 1,2 Тл;
j м – плотность тока в индукторе, А/м2. Согласно рекомендации /1, стр. 60/ при водяном охлаждении индуктора принимаем j м = 15∙106 А/м2.
2.4.1.3 Поперечное сечение магнитопровода с учётом межлистовой изоляции S с, м2 /1, стр. 61/:
(18)
где k з – коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг поперечного сечения магнитопровода, – выбираем по таблице 3.9 /1, стр. 62/ для выбранных толщины листа и вида покрытия, – в нашем случае k з = 0,93.
2.4.1.4 Внутренний диаметр изолирующей гильзы (см. 1.3.4) D г, м /1, стр. 63/:
(19)
где k ф – коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры поперечного сечения магнитопровода, зависящий от количества ступеней в сечении магнитопровода. Для принятого количества ступеней (см. 2.4.1.1) согласно /1, стр. 63/ k ф = 0,85.
Толщину гильзы (см. рисунок 4) принимаем d г = 0,7∙10-2 м /1, стр. 62/.
Рисунок 4 – Поперечное сечение стержня печного трансформатора
2.4.1.5 Ширина ступеней стержня магнитопровода печного трансформатора b n, м /1, стр. 63/:
(20)
где b `n – ширина n-й ступени в долях от диаметра круга, описанного около сечения стержня магнитопровода, определяем значения по таблице 3.10 /1, стр. 63/ для пяти ступеней: b `1 = 0,894, b `2 = 0,796, b `3 = 0,665, b `4 = 0,500, b `5 = 0,293.
2.4.2 Расчёт индуктора
2.4.2.1 Число витков индуктора N и /1, стр. 65/:
(21)
где U и – номинальное напряжение на индукторе, равное при питании через электропечной трансформатор номинальному напряжению сети, U и = 1000 В.
Принимаем N и = 119 витков.
2.4.2.2 Ток индуктора I и /1, стр. 65/:
(22)
2.4.2.3 Площадь сечения проводника индуктора S `м, м2 /1, стр. 66/:
(23)
2.4.2.4 Глубина проникновения тока в материал индуктора Δ1, м /1, стр. 67/:
(24)
где ρ м – удельное сопротивление материала индуктора, ρ м = 2∙10-8 Ом∙м;
μ – абсолютная магнитная проницаемость материала индуктора, для меди
μ = μ 0 = 4π∙10-7 Гн/м.
2.4.2.5 Радиальный размер провода индуктора d 1, м /1, стр. 67/:
(25)
Т.к. d 1 > 8 мм /1, стр. 66/, поэтому в качестве провода индуктора применяем равностенную медную трубку с прямоугольным профилем по ГОСТ 16774-78 с размерами: радиальный d 1 = 16 мм, осевой а 1 = 10 мм, толщина стенки δ ст = 2 мм (см. рисунок 5).
Рисунок 5 – Элемент обмотки индуктора
2.4.2.6 Площадь сечения проводника индуктора, выполненного из трубки прямоугольного сечения S м, м2 /1, стр. 68/:
(26)
2.4.2.7 Толщина межвитковой изоляции, приходящейся на один виток δ из, мм /1, стр. 72/:
(27)
где k зи – коэффициент заполнения индуктора, согласно рекомендуемому диапазону /1, стр. 68/ принимаем k зи = 0,85.
Поэтому по данным /1, стр. 67/ принимаем изоляцию индуктора лентой из стеклоткани с толщиной δ из = 1 мм.
2.4.2.8 Осевой размер индуктора а и, м /1, стр. 68/:
(28)
2.4.2.9 Внутренний диаметр индуктора D 1, м /1, стр. 65/:
(29)
2.4.2.10 Наружный диаметр индуктора D 1и, м /1, стр. 69/:
(30)
2.4.2.11 Средний диаметр индуктора D и, м /1, стр. 69/:
(31)
2.4.2.12 Длина одного витка индуктора l м1, м /1, стр. 69/:
(32)
2.4.2.13 Активное сопротивление меди индуктора R 1, Ом /1, стр. 78/:
(33)
2.4.2.14 Электрические потери в меди индуктора Δ Р и, Вт /1, стр. 79/:
(34)
2.4.2.15 Масса меди индуктора m м, кг /1, стр. 70/:
(35)
где γ м – плотность меди, γ м = 8,9∙103 кг/м3.
2.4.3 Расчёт магнитопровода печного трансформатора.
2.4.3.1 Длина стержня магнитопровода (см. рисунок 6) l ст, м /1, стр. 69/:
(36)
где k зс – коэффициент, учитывающий соотношение между осевой длиной индуктора и длиной стержня магнитопровода. Значение k зс выбираем из рекомендуемого диапазона, исходящего из опыта проектирования, создания и эксплуатации ИКП – k зс = 0,9.
Рисунок 6 – Магнитопровод печного трансформатора
2.4.3.2 Полная длина магнитопровода l с, м /1, стр. 69/:
(37)
где С – принято согласно 2.4.1.2.
2.4.3.3 Длина ярма магнитопровода l я, м /1, стр. 69/:
(38)
2.4.4.5 Ширина «окна» магнитопровода l, м /1, стр. 86/:
(39)
2.4.3.6 Масса стали магнитопровода m с, кг /1, стр. 70/:
(40)
где γ с – плотность стали, γ с = 7,7∙103 кг/м3.
2.4.3.7 Оценка правильности выбора значения коэффициента ψ (см. 2.4.1.2):
(41)
Расхождение между принятым (ψ = 30) и расчётным (ψ = 30,225) значениями коэффициента ψ составило 0,75 %, что допустимо.
2.4.3.8 Мощность потерь в стали магнитопровода Δ Р ст, Вт /1, стр. 79/:
(42)
где р с – мощность удельных потерь в стали, для марки стали 1511 р с = 1,2 Вт/кг.
2.4.4 Расчёт канальной части
2.4.4.1 Диаметр внутреннего проёма подового камня (см. рисунок 7) D п, м:
(43)
где d в – расстояние от наружной поверхности индуктора до внутренней поверхности проёма подового камня. Согласно рекомендации /1, стр. 74/ при водяном охлаждении индуктора принимаем d в = 0,015 м.
2.4.4.2 Внутренний диаметр канала на уровне горизонтальной оси стержня магнитопровода D к, м /1, стр. 74/:
(44)
где d ф – толщина футеровки между каналом и проёмом подового камня. Согласно рекомендации /1, стр. 74/ для медных сплавов принимаем d ф = 0,065 м.
Рисунок 7 – Канальная часть
2.4.4.3 Глубина проникновения тока в жидкий металл канала D к, м /1, стр. 75/:
(45)
где ρ ж – принято по 1.4.2.
2.4.4.4 Радиальный размер канала d 2, м /1, стр. 75/:
(46)
Принимаем d 2 = 0,025 м.
2.4.4.5 Расстояние между устьями канала по средней линии на уровне горизонтальной оси стержня магнитопровода l в, м /1, стр. 74/:
(47)
2.4.4.6 Расстояние между наружными стенками устьев канала на уровне горизонтальной оси стержня магнитопровода l` в, м /1, стр. 74/:
(48)
2.4.4.7 Ток в канале I к, А /1, стр. 77/:
(49)
2.4.4.8 Плотность тока в жидком металле канала j к, А/м2 /1, стр. 77/:
(50)
где Р к.уд – удельная мощность в канале печи, согласно таблицы 3.6 /1, стр. 56/ при плавке латуни принимаем Р к.уд = 35,5∙106 Вт/м3.
По данным таблицы 3.6 /1, стр. 56/ плотность тока в жидком металле канала при плавке латуни составляет 10∙106 А/м2. Полученная при расчёте плотность тока не превышает указанного значения.
2.4.4.9 Площадь сечения канала S к, м2 /1, стр. 77/:
(51)
2.4.4.10 Осевой размер канала а 2, м /1, стр. 77/:
(52)
2.4.4.11 Отношение осевого канала к радиальному:
(53)
Т.к. а 2 < 5 d 2, то в соответствии с /1, стр.76/ принимаем один канал.
2.4.4.12 Оценка коэффициента заполнения каналов k зк /1, стр. 76/:
(54)
Расчётное значение коэффициента k зк лежит в пределах рекомендуемых значений /1, стр. 76/.
2.4.4.13 Объём канала V к, м3 /1, стр. 78/:
(55)
где Р к – активная мощность, передаваемая в канал печи, кВт /1, стр. 78/:
(56)
2.4.4.14 Расчётная длина канала по средней линии l к, м /1, стр. 79/:
(57)
2.4.4.15 Минимальная длина канала l` к, м /1, стр. 79/:
(58)
Увеличивать длину канала не требуется, т.к. расчётная длина канала равна минимальной. При этом l d = l Δ = 0,5 l к = 0,5∙1,37 = 0,684 м, где l d – длина (по средней линии) пути тока канальной части, ограниченной стенками канала, l Δ – длина (по средней линии) пути тока канальной части, не ограниченной стенками канала.
2.4.4.16 Диаметр наружной части подового камня на уровне горизонтальной оси стержня магнитопровода D ф, м /1, стр. 79/:
(59)
где d фн – толщина наружной футеровки канала, согласно рекомендации /1, стр. 79/ принимаем d фн = 0,1 м.
2.4.4.17 Расстояние от горизонтальной оси стержня магнитопровода до наружной стенки подового камня по вертикальной оси l`, м /1, стр. 86/:
(60)
2.4.4.18 Длина части подового камня, размещённая в «окне» магнитопровода l``, м /1, стр. 86/:
(61)
Расчёт показал, что ширина «окна» магнитопровода (см. 2.4.4.5) больше длины части подового камня, размещённой в «окне», поэтому подовый камень может быть размещён в «окне» магнитопровода без увеличения его ширины.
2.4.4.19 Масса сплава в канальной части m мк, кг /1, стр. 80/:
(62)
2.4.4.20 Масса жидкого сплава в ванне m мв, кг /1, стр. 80/:
(63)
2.4.4.21 Объём ванны, занятой жидким сплавом V вп, м3 /1, стр. 80/:
(64)
2.4.4.22 Высота жидкого сплава в ванне h мв, м /1, стр. 80/:
(65)
где D в – диаметр ванны печи, согласно /1, стр. 80/ диаметр принимается несколько больше, чем осевой размер индуктора. В соответствии с 2.4.2.8 принимаем D в = 0,64 м.
2.4.4.23 Масса несливаемой части жидкого сплава m` мв, кг /1, стр. 80/:
(66)
2.4.4.24 Объём несливаемой части жидкого сплава V вп, м3 /1, стр. 80/:
(67)
2.4.4.25 Высота несливаемой части жидкого сплава h` мв, м /1, стр. 80/:
(68)
2.4.4.26 Давление, создаваемое электродинамическими силами (радиальными) в канале F сж, атм /1, стр. 80/:
(69)
Расчётное значение давления не превышает величину атмосферного, поэтому нет необходимости в увеличении высоты жидкого сплава в ванне, т.к. пережатия сплава в канале не произойдёт.
Дата добавления: 2015-07-25; просмотров: 88 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Определение мощности печи | | | Расчёт электрических параметров печи |