Индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы

• Автор: Христинич, Роман Мирославович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 504 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ
1.1. Общие подходы к применению электротехнических комплексов на основе индукционных устройств с жидкометаллическим
рабочим телом в металлургии
1.2. Индукционные устройства с замкнутым магнитопроводом для электротехнологического воздействия на жидкие металлы и особенности преобразования энергии в них
1.3. Индукционные устройства металлургического назначения на базе линейных индукционных машин
1.4. Краткий обзор работ по теоретическому и экспериментальному исследованию индукционных устройств
1.5. Основные выводы
2. СПОСОБЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Способ вращения электропроводного тела в неоднородном магнитном
поле и его реализация в индукционной единице
2.1.1. Анализ электромагнитного поля индукционной единицы и реализация способа
2.1.2. Получение вращения жидкого металла в ИЕ пассивными дополнительными устройствами
2.1.3. Получение вращения жидкого металла в каналах ИЕ дополнительными обмотками с токами

2.2. Способ управления вращением жидкого металла в каналах ИЕ и устройство для его реализации
2.3. Способ воздействия электромагнитного поля на расплав при его рафинировании
2.4. Способ и устройства электромагнитного перемешивания
жидкой сердцевины слитков и заготовок
2.5. Способы перемешивания расплавов путем наложения бегущего и пульсирующего электромагнитных полей
2.5.1. Способ электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов в миксерах, печах, ковшах
2.5.2. Способ перемешивания расплавов путем наложения нескольких бегущих и пульсирующих электромагнитных полей
2.6. Основные выводы по разделу
3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ИНДУКЦИОННЫХ СИСТЕМАХ МЕТОДОМ ДИСКРЕТИЗАЦИИ СВОЙСТВ СРЕД
3.1. Постановка задачи
3.2. Дискретная модель расчетной области в виде бесконечно тонких поверхностей
3.2.1. Анализ электромагнитного поля в дискретной модели
3.2.2. Применение метода к анализу физических процессов в индукционных устройствах
3.2.3. Дискретная модель расчетной области с движущимися средами
3.3. Дискретная модель расчетной области в виде бесконечно тонких стержней
3.3.1. Трехмерная постановка задачи
3.3.2. Анализ электромагнитного поля в плоскости Z-О-X
3.3.3. Анализ электромагнитного поля в плоскости Z-O-Y
3.4. Основные результаты, выводы и рекомендации
4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ИНДУКЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ с ЗАМКНУТЫМ МАГНИТОПРОВОДОМ
4.1. Постановка задачи и основные допущения
4.2. Приближенный расчёт электромагнитного поля индукционной
машины с прямоугольным магнитопроводом
4.3. Аналитическая математическая модель индукционной машины с круглым каналом
4.4. Численно-аналитическая модель индукционной машины с круглым каналом
4.4.1. Постановка задачи и основные допущения
4.4.2. Расчёт электромагнитного поля и параметров цилиндрического электропроводного тела с переменным током
4.4.3. Анализ электромагнитного поля и параметров жидкометаллического ротора
4.4.4. Цилиндрический ротор, охваченный круглым магнитопроводом
4.4.5. Цилиндрический ротор с жидким металлом, охваченный магнитопроводом произвольной формы
4.4.6. Дифференциальные и интегральные параметры и анализ результатов расчёта
4.5. Работа жидкометаллического ротора индукционной машины
в установившемся и переходном режимах
4.5.1. Актуальность и постановка задачи
4.5.2. Расчёт распределения скорости и момента по радиусу
рабочего тела в установившемся режиме
4.5.3. Изменение скорости жидкометаллического ротора при отключении или противовключении индуктора
4.5.4. Расчёт скорости жидкометаллического ротора при разгоне
4.6. Анализ насыщения магнитопровода индукционных машин
4.7. Выводы по разделу

излучения (воздушным или водяным охлаждением обмоток, охлаждением магнитопровода, теплозащитным экраном). Общие требования к конструктивным особенностям исполнительных механизмов (индукционных устройств) электротехнических комплексов для интенсификации основных процессов обуславливают общие подходы к их разработке, проектированию, изготовлению, монтажу и эксплуатации. Наличие взаимосвязанных и обобщённых подходов к специальным индукционным машинам позволяет выделить их в отдельный класс электрических устройств, рассматривать которые возможно с общих позиций: индукционные устройства с
жидкометаллическим высокотемпературным рабочим телом для металлургии.
Такие устройства можно подразделить на две большие группы: индукционные устройства с замкнутой магнитной системой и с разомкнутой магнитной системой. Такое деление будет более удобное и оправданное для построения математических моделей исполнительных устройств и частично оправдано по конструктивным особенностям, так как индукционные устройства с замкнутым магнитопроводом всегда можно выполнять из линейных блоков, стыкуя их между собой, а например, устройства на базе дугостаторных машин можно представить в виде машин с замкнутым магнитопроводом, у которых часть магнитной системы отсутствует.
Отличительной особенностью индукционных устройств для электротехнологического воздействия на жидкие высокотемпературные металлы от обычных электрических машин является то, что металлоконструкции и теплозащитные экраны выступают частью самих индукционных устройств. Исключение этих элементов при расчётах рабочих характеристик таких устройств будет вносить значительные погрешности при обработке результатов.
В индукционных единицах с электромагнитными вращателями магнитопровод индуктора охватывает жидкометаллическое рабочее тело, заключённое в футерованный канал, который состоит из металлокаркаса,