Расчет индуктора для нагрева кузнечных заготовок.

Задание:

Рассчитать индуктор для нагрева заготовок диаметром D₂ = 5см. Длина заготовки а₂ = 20см; частота тока f = 8000 Гц; продолжительность нагрева 75с; удельная мощность р₀=0,1кВт/см²; напряжение на индукторе U = 750В.

Решение:

1. Горячая глубина проникновения:

2. Показатель формы слоя:

3. Диаметр индуктора:

4. Длина индуктора:

5. Коэффициент приведения параметров:

где: k² и k_с берут из приложений 7 и 8;

A=f(Z₂) по рисунку 9.

;

;

; ;

6. Приведенное активное сопротивление заготовки:

где: ρ₂ - удельное сопротивление в нагретом состоянии.

7. Приведенное реактивное сопротивление заготовки:

Рис. 9. Графики функций А₂ = f (Z₂) и В₂ = f (Z₂).

8. Глубина проникновения тока в медь:

9. Активное сопротивление индуктора:

где: r_1п - сопротивление индуктора постоянному току;

где: ρ₁ - удельное сопротивление меди, 2×10^-6Ом×см;

τ₁ - толщина стенки, принимаем τ₁=0,1см;

g₃ - коэффициент заполнения, равный 0,85.

;

Рис. 10. Зависимость поправочных коэффициентов для вычисления активного k_r (1) и реактивного k_x(2) сопротивлений при переменном токе от относительной толщины проводника.

- коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления под действием поверхностного эффекта; k_r=1,28 (рис.10);

10. Реактивное сопротивление индуктора:

; (приложение 4)

11. Эквивалентное реактивное сопротивление индуктора (приведенное):

12. Эквивалентное активное сопротивление индуктора (приведенное):

13. Полное эквивалентное электрическое сопротивление индуктора (приведенное):

14. К.П.Д. индуктора (электрический):

15. Коэффициент мощности индуктора:

16. Полезная мощность:

17. Тепловые потери через изолирующий цилиндр:

18. Полная мощность в заготовке:

19. Ток в индукторе (приведенный):

20. Напряжение на индукторе (приведенное):

21. Полная мощность, подведенная к индуктору:

22. Число витков индуктора:

23. Ток индуктора:

24. Активное сопротивление индуктора:

25. Реактивное сопротивление индуктора:

26. Полное сопротивление индуктора

27. Количество охлаждающей воды:

где: Т₂ - температура воды на выходе, Т₂ = 50°С;

T₁ - температура воды на входе, T₁ = 20°С;

ΔР - мощность, идущая на нагрев воды: