Материал: Sb98328

1.6.Обработка результатов измерений

1.Произвести тепловой расчет электропечи по пп. 1, 2 в 1.5.

2.По данным экспериментов построить графики потребляемой мощности и мощности тепловых потерь с кожуха печи в зависимости от вре-

мени (пп. 3, 4 в 1.5).

3.Сравнить результаты теплового расчета и данных эксперимента.

4.Вычислить мощность, потребленную печью от сети и переданную в деталь. Вычислить КПД печи в установившемся режиме (п. 5 в 1.5).

5.Производить расчеты, заполняя табл. 1.5. Пересчет показаний термо-

ЭДС термопар ТП1 и ТП2 в температуры производить по формуле: t = − 0.0885V 4 + 2.1253V 3 − 18.987V 2 + 161.92V ,

где V – показания милливольтметра, мВ.

1.7. Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Эскиз футеровки печи.

3.Расчеты по пп. 1…5 в 1.5 УМП.

4.Таблицы экспериментальных и расчетных данных.

5.Графики.

6.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Какие параметры электропечи определяются в результате пусковых испытаний?

2.Как влияют свойства материала футеровки и температура наружной среды на величину тепловых потерь?

3.Какими способами можно уменьшить количество тепла, аккумулируемое кладкой при разогреве печи?

4.Как изменится ход зависимости Рп = f(τ), если в печь поместить

загрузку в момент τi?

Список рекомендуемой литературы

Свенчанский А. Д. Электрические промышленные печи ч. 1. М.: Энер-

гия, 1975. С. 14–31, 195–200.

11

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ С ХОЛОДНЫМ ТИГЛЕМ

Цели работы: изучить конструкцию индукционной печи с холодным тиглем; исследовать электрические потери в элементах индукционной печи; рассчитать коэффициент мощности индуктора и емкость компенсирующей конденсаторной батареи.

2.1. Общие сведения

Индукционная плавка в холодном тигле (ИПХТ) обеспечивает бесконтактный ввод энергии в расплав, чистоту расплава на уровне чистоты исходных компонентов, отсутствие взаимодействия расплава с материалом тигля, возможность работы на воздухе, в защитной или инертной среде со значительным перегревом расплава над температурой ликвидус.

Несмотря на то, что при проектировании и управлении установками ИПХТ уже много лет успешно используются теоретическая база и накопленный опыт, для улучшения точности технологического процесса и качества продукции необходимо изучать электромагнитные явления, происходящие в элементах индукционной системы.

2.2. Описание установки

Лабораторная работа выполняется на установке, предназначенной для ИПХТ оксидов. Блок-схема установки представлена на рис. 2.1. Установка состоит из лампового генератора ВЧИ-11-60/1.76 с колебательной мощностью 60 кВт и частотой тока 1.76 МГц; индукционной печи с холодным тиглем и системы сбора экспериментальных данных.

Генератор включает в себя: контактор, повышающий анодный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и высокочастотные цепи. Высокочастотные цепи генератора размещены в отдельном алюминиевом шкафу: генераторная лампа, регулятор мощности, регулятор обратной связи, батарея конденсаторов анодного контура, анодный и сеточный дроссели. Генераторный блок и блок нагрузочного контура соединены двумя радиочастотными кабелями ВК50. В блоке нагрузочного контура генератора расположена конденсаторная батарея и индукционная печь с холодным тиглем.

12

Электрическая схем а источника питания состоит из с ледующих функциональных частей: повышающего трансформатора, высоковольтного выпрямителя, устройства управления и стабилизации, высокочастотного генератора.

Высоковольтный выпрямитель собран на кремниевых вентилях по трехфазной двухполупериодн ой схеме Ларионова. Он управляе м и стабилизирован, что обеспечивается силовыми тиристорами, включенными на первичной стороне повышающего т рансформатора.

Устройство управления и стабилизации предназначено для регулирования и стабилизации напряжения на аноде генераторной лампы.

Упрощенная электри ческая схема генератора представлена на рис. 2.2. Высокочастотный генератор выполнен на генераторн ом триоде (Л1)

ГУ-66А. Постоянное напряжение от высоковольтного выпря мителя подается на анод генераторной л ампы через блокировочный дроссель L4. Анодный

Рис. 2.1. Блок-схема лабораторной установки

13

Рис. 2.2. Электрическая схема генератора ВЧИ-11-60/1.76

контур генератора, состоящий из индуктивности регулятора мощности L8 и емкости батареи конден саторов С24–С43, соединяется с ан одом генераторной лампы через раздели тельный конденсатор С23 и индуктивность L6. Напряжение высокой частоты со средней точки индуктивности L8 регулятора мощности подается ради очастотным кабелем в блок нагру зочного контура. Напряжение возбуждения на сетку генераторной лампы по дается с емкости С47–С52. Цепь обратной связи состоит из индуктивности L 9, регулятора обратной связи L10 и емкости С45, С46.

Отрицательное постоянное напряжение смещения на се тке генераторной лампы обеспечивается за счет протекания постоянной сост авляющей сеточного тока по сопротивлению гридлика R21–R25, шунтиров анного емкостью С22. Блокировочные индуктивности L4, L5 и емкости С18, С20, С24–С27 защищают цепи управления и питания от проникновения тока высокой частоты.

Для изменения мощ ности в схеме предусмотрены:

∙связь между анодным контуром и нагрузкой, плавно регулируемая перемещением ко роткозамкнутой катушки L7 внутри катушки L8;

∙обратная связь, п лавно регулируемая перемещением короткозамкнутой катушки L9 внутри катушки L10 регулятора обра тной связи.

Нагрузочный контур состоит из индуктивности L11 (ин дуктора) и батареи конденсаторов С53–С144. Средняя точка индуктора заземлена, поэтому напряжение на плечах и ндуктора симметрично относительно земли. Контур настроен на частоту генерации 1.76 МГц. Индуктор соединяется с конденсаторной батареей посредс твом водоохлаждаемых шин.

14

Индукционная печь (рис. 2.3) включает в себя: трехвитковый индуктор 7 из медной трубки прямоугольного сечения; тигель 6 из медных ∩-образных водоохлаждаемых секций, стянутых медным хомутом 2 вокруг бетонного основания 1. Тигель имеет водоохлаждаемые медные дно 3 и крышку 4. Калориметрирование охлаж даемых элементов печи позволяет определить тепловые потери от расплав а 5. Для уменьшения неучтенных тепловых потерь вся поверхность индуктора и наружные поверхности тигля и крышки теплоизолированы.

4

5

6

3

7

2

1

Рис. 2.3. Индукционная печь

Водяное охлаждени е элементов индукционной печи ос уществляется через распределительный коллектор. Для снижения гидравлического сопротивления секции тигля разделены на три параллельные ветви ох лаждения.

Индукционная печь находится в защитном шкафу, изготовленном из алюминия. Шкаф снабжен двумя распашными дверями, позволяющими загружать и обслуживать печь. В стенке шкафа выполнено технологическое отверстие, в которое заведен раструб системы вытяжной вентиляции. На крыше шкафа сделаны т ехнологические отверстия для наблюдения за зеркалом расплава.

Система сбора экспериментальных данных включает в себя (рис. 2.4):

∙датчик тока инду ктора ДТ, размещенный между шинами, соединяющими индуктор с конденсаторной батареей;

15