6 Исследование продольного (концевого) эффекта в цилиндрическом нагревателе
Цель: исследование продольного эффекта в немагнитной заготовке при различных частотах.
Составим модель цилиндрической индукционной системы для одновременного нагрева медной одиночной заготовки в 2DELTA, основываясь на данных из таблицы 12.
Таблица 12 – Параметры индукционной системы
|
Индуктор |
Zin., см |
R1, см |
l1, см |
W, витков |
ТрубкаT×A×d, см |
1, Ом см |
||||||||||||
|
20 |
15 |
125 |
91 |
2×1,2×0,4 |
2×10– 6 |
|||||||||||||
|
Магнито-провод |
dm.y., см |
lm.y., см |
lof., см |
Rm.y.,см |
nel. |
m.y. |
||||||||||||
|
5 |
145 |
-10 |
18 |
5 |
100 |
|||||||||||||
|
Тепло-изоляция |
Zin., см |
lins, см |
Layer 1 |
Layer 2 |
||||||||||||||
|
dins., см |
Материал |
dins., см |
Материал |
|||||||||||||||
|
20 |
125 |
1 |
Magnesit |
0,8 |
Glass wool |
|||||||||||||
|
Заготовка |
Zin., см |
Rint., см |
l2, см |
dlayer, см |
Tinit., °C |
Материал |
nL, |
nR, |
||||||||||
|
23 |
0 |
80 |
12,1 |
20 |
Copper |
40 |
50 |
|||||||||||
|
Процесс |
, с |
Tmed, °C |
f, Гц |
U, В |
C, мкФ |
Охлаждение |
||||||||||||
|
1 |
20 |
50 |
380 |
34 000 |
Natural |
|||||||||||||
Рисунок 21 – Индукционная система нагрева медной заготовки
Из полученных графиков распределения относительной плотности тока по ширине заготовки, отнесенной к ее средней части видно, что плотность тока на конце заготовке больше чем в средней части в 1.6 раза, то есть мощность на краю заготовки будет превышать мощность в средней части почти в 2.6 раза при частоте 50 Гц (Рисунок 22). На более высоких частотах 200 Гц и 1000 Гц, мощность на краю превышает мощность в средней части приблизительно в 4 раза. То есть с увеличением частоты тока, ярче проявляется концевой эффект.
Рисунок 22 – Распределение плотности тока в заготовке на поверхности, за время равное 1 секунде и при частоте 50 Гц
Рисунок 23 - Распределение плотности тока в заготовке на поверхности, за время равное 1 секунде и при частоте 200 Гц
Рисунок 24 - Распределение плотности тока в заготовке на поверхности, за время равное 1 секунде и при частоте 1000 Гц
Положительный концевой эффект немагнитных заготовок объясняется тем, что линии магнитного поля у конца немагнитного тела срезают угол, проходя по большему сечению (Рисунок 25). В результате в этих участках происходит перегрев детали.
В данном случае у нас в правой части ярко выражен концевой эффект делали. При одновременном нагреве его можно компенсировать концевым эффектом индуктора, т. е нужным заглублением детали в индуктор.
Рисунок 25 – К объяснению положительного концевого эффекта