Материал: Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие.

Генератор этого типа отличается тем, что ode обмотки — й об­ мотка возбуждения и рабочая обмотка — размещены в статоре, а на роторе обмоток не имеется. Ротор собирают из фигурных пластин электротехнической стали таким образом, что в собранном виде на его поверхности образуются чередующиеся продольные выступы и впадины.

Обмотка возбуждения питается постоянным током и создает постоянное по величине и по направлению магнитное поле. При вра­ щении ротора против пазов обмотки возбуждения поочередно ока­ зываются зубцы и впадины и магнитные силовые линии замыкаются то по ротору, то по воздуху, в результате чего образуется пульси­ рующее магнитное поле.

Под действием этого поля в рабочей обмотке наводится изме­

Сопоставление уравнений (29) и (30) показывает, что поскольку в генераторах индукторного типа значительно легче изготовить ротор с большим числом зубцов, чем расположить у синхронного генератора такое же число пар полюсов в обмотке возбуждения, в них можно генерировать токи значительно более высокой частоты. Но при сравнительно низкой частоте (до 1000 Гц) синхронные гене­ раторы оказываются более экономичными, поэтому генераторы индукторного типа применяют только в установках более высокой частоты.

Ротор машинного генератора приводится во вращение трехфаз­ ным асинхронным двигателем, выполняемым либо в отдельном кор­ пусе, либо заодно с корпусом генератора. Чтобы различать конструк­ тивное исполнение, агрегаты с обособленным приводным электро­ двигателем принято называть генераторами, а со встроенным эле­ ктродвигателем — преобразователями.

К. п. д. современных машинных генераторов достаточно высок

исоставляет 80—90%.

Ко н д е н с а т о р ы . Уже отмечалось, что вследствие значи­

тельного зазора между индуктором и садкой индукционная тигель­

новки тигельных печей снабжают конденсаторами, которые, будучи включенными в цепь печи, служат источниками, покрывающими безваттную мощность печи.

Так как самоиндукция создает положительный сдвиг фаз (сила тока отстает от величины напряжения), а емкость — отрицательный (сила тока опережает величину напряжения), то при равенстве ин­ дуктивного и емкостного сопротивлений сдвига-фаз не будет, кривая изменения силы тока совпадает с кривой изменения величины напря­ жений и cos ф = 1.

111

Это условие соблюдается автоматически в контуре со свободными колебаниями, поэтому в установках с ламповым генератором cos ср всегда равен единице. В установки же, питаемые от машинных гене­ раторов, для равенства индуктивного xL и емкостного сопротивле­

Емкость конденсатора зависит от величины поверхности обкла­ док S, расстояния между обкладками d и свойств диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками, а именно от его диэлектрической проницаемости вп.

В простейшем случае (плоский конденсатор с двумя обкладками) емкость конденсатора равна

Если конденсатор собран из п пластин, соединенных через одну параллельно, то

Конденсаторы применяют, как правило, собранными в группы (батареи), составленные из последовательно или параллельно со­ единенных элементов. При последовательном соединении

при параллельном соединении

Что касается мощности, то последовательное и параллельное соединения равноценны, но предпочтительнее параллельное соеди­ нение конденсаторов, так как оно обеспечивает небольшой по силе ток генератора и отсутствие перенапряжения на индукторе печи

иконденсаторах.

Вустановках индукционных печей применяют бумажно-масля­ ные и керамические конденсаторы.

Вбумажно-масляных конденсаторах обкладками служит алюми­ ниевая фольга толщиной 0,007—0,015 мм, а диэлектриком— пара­ финированная или пропитанная маслом бумага. Конденсаторы наматывают из лент в виде рулона, а затем опрессовывают в плоский пакет. Пакеты погружают в банку с трансформаторным маслом, которую во избежание загрязнения масла герметично закрывают.

112

Реактивную мощность конденсатора можно повысить, если от­ водить выделяющееся в нем тепло, погружая в масло змеевик, питае­ мый проточной водой, или пропуская воду между двойными стен­ ками банки. Для увеличения теплоотдачи излучением банки снаружи окрашивают в черный цвет.

В высокочастотных установках с ламповыми генераторами широко применяют керамические конденсаторы (рис. 57). Обкладками в та­

В установках, питаемых от машинных генераторов, частота не зависит от величины индуктивности. Поэтому изменение L приво­

изменять величину С до значения, определяемого выражением (31). По этой причине в установках с машинными генераторами часть конденсаторных батарей включают в цепь печи постоянно, а часть можно включать или выключать из цепи по ходу плавки.

КОНСТРУКЦИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Индукционная тигельная печь (рис. 58) состоит из основных элементов (индуктора, футеровки, каркаса, механизма наклона) и может быть оборудована дополнительными устройствами (крыш­ кой с механизмом подъема и поворота, магнитопроводом или магнит­ ным экраном, рабочей площадкой и др.).

Рассмотрим конструкцию основных уЗлов индукционной тигель­ ной печи.

И н д у к т о р предназначен для создания переменного магнит­ ного поля необходимой напряженности. Помимо основного назна­ чения, индуктор выполняет также роль крепления тигля, которое удерживает его от смещения при наклоне печи.

Поскольку мощность, передаваемая садке печи, пропорциональна квадрату ампер-витков индуктора [см. уравнение (25)], целесооб­ разно обеспечивать возможно большее число витков индуктора и пропускать через него токи большой силы. В среднем плотность тока в индукторе составляет около 20 А/мм2, а электрические потери

Рнс. 58. Схематическое изображение индукционной сталеплавильной печи:

а — конструктивное оформление; 1 — индуктор; 2 — крепление витков

в нем даже при изготовлении его из меди достигают 20—30%. Кроме того, индуктор дополнительно нагревается потоком тепла от тигля. Во избежание перегрева индуктор необходимо охлаждать.

Сечение трубки выбирают так, чтобы толщина стенки примерно в 1,3 раза превышала глубину проникновения тока, сечение стенки при заданной силе тока обеспечивало плотность тока не бо­ лее 20 А/мм2, а сечение отверстия трубки обеспечивало проход коли­ чества воды, необходимого для отвода тепла.

Наружный диаметр трубки при этом должен позволять разме­ стить по высоте индуктора расчетное число витков.

Индуктор изготовляют, как правило, из медной трубки круглого сечения. Иногда, однако, использование такой трубки невозможно, так как при этом нельзя выполнить изложенные выше требования. Поэтому в некоторых случаях приходится использовать неравно­ стенные (рис. 59, а, б) или профилированные (рис. 59, в, г) трубки. Использование профилированных трубок целесообразнее и в связи с уменьшением магнитного потока рассеивания, достигаемого в этом

114

случае в связи с возможностью уменьшения зазора между тиглем и витками индуктора.

Иногда расчетное число витков оказывается настолько незна­ чительным, что не позволяет плотно заполнить всю высоту индук­ тора. В этом случае индуктор целесообразно изготовлять двухсек-

Рис. 59. Трубки для изготовления индуктора

циониым с удвоенным числом витков и параллельным соединением секций. Секции наматывают в противоположные стороны, так как только в этом случае магнитные потоки секций складываются, а в месте стыка секций напряжение крайних витков секций оказы­

где Ur — напряжение источника питания.

Витки индуктора изолируют друг от друга стеклотканью с кремнийорганическим лаком. Изолированные витки сжимаются пли­ тами из изоляционного материала, стягиваемыми при помощи брусьев.