Энергетически эффективные преобразователи частоты для двухчастотной индукционной тигельной плавки

• Автор: Юшков, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ДВУХЧАСТОТНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА МЕТАЛЛА
1.1. Плавка и перемешивание металла в ИТП
1.2. Определение параметров ИТП обеспечивающих эффективное плавление и интенсивное перемешивание металла
1.3. Эквивалентная схема системы «индуктор - металл» при двухчастотных полях
1.4. Выводы по главе
2. ДВУХЧАСТОТНЫЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
2.1. Структуры ПЧ для технологии двухчастотного индукционного нагрева
2.3. Схемы суммирования параметров двух ПЧ
2.3.1. Схемы суммирования выходных токов ПЧ
2.3.2. Схемы суммирования выходных напряжений ПЧ
2.4. Двухчастотный ПЧ с «фильтром-пробкой»
2.5. Определение габаритных мощностей реактивных элементов резонансного контура в ПЧ с «фильтром-пробкой»
2.6. Выводы по главе
3. РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ
3.1. Структуры построения резонансного ПЧ с ЗПЧ
3.2. Способы регулирования выходного тока резонансного ПЧ с ЗПЧ
3.3. Коммутационные процессы в инверторе преобразователя с ЗПЧ
3.4. Выводы по главе
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХЧАСТОТНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ
4.1. Двухчастотная ИТП
4.2. Результаты физического эксперимента макета ПЧ с ЗПЧ

Вывод по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список источников
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Индукционная плавка приобрела широкое распространение, как по числу действующих установок, так и по разнообразию технологических применений в самых разных областях техники. По массе расплава они различаются от нескольких граммов в установках высокочастотной плавки до 250 т чугуна в канальном миксере.
Технология плавления металлов с помощью электромагнитных полей стала стандартным методом на многих литейных заводах во всем мире. Технология индукционной плавки на заводах, особенно сталелитейных, перешла с плавки с присутствием «болота» (большие печи опустошались только частично, а потом досыпались твердой металлической шихтой) на более эффективную - плавку с полным сливом расплава (сразу после расплавления металл полностью сливается). Метод плавки с полным сливом расплава подразумевает использование повышенных плотностей мощности и меньшие времена плавления.
Старое поколение систем индукционной плавки с присутствием «болота» работало на промышленной частоте, что ограничивало плотность мощности (кВт/тонн), так как при высокой мощности и малой частоте перемешивание металла в индукционной печи слишком интенсивное и в действительности может привести к выплескиванию расплава из печи. Плавильные печи с полным сливом расплава работают на средних частотах, что позволяет контролировать перемешивание расплава при высоких плотностях мощности (около 1000 кВт/тонн).
Поэтому наибольшее признание в мировом литейном производстве получила индукционная плавка металлов на средних частотах, благодаря высокой технологической эффективности этого способа. Индукционные тигельные печи (ИТП) способны не только просто переплавлять металл, с их помощью могут решаться специальные технологические и металлургические задачи.

Импедансно-частотная характеристика 2Э контура (рис. 1.14,6), для вещественной Яе(ю) и мнимой 1ш(ю) частей, при синтезе /вч=10тсГц и /нчЮОГц, представлена на рис. 1.17, при Ь т=Ьт/Ьи=10, о7?и=0.1.

Анализ импедансно-частотных характеристик (рис. 1.17) показывает наличие двух частот/ЧООГц и /10кГц, при которых 1ш(ш)=0. Таким образом, при совпадении резонансных частот контура, с частотами гармоник, содержащиеся в напряжении инвертора можно выделить в токе индуктора две резонансные гармонические составляющие.
Для схемы (рис. 1.14) при параметрах контура Дчч=100Гц, увч=10кГц, оТО.1, Т*нч=Ю, получена амплитудно-частотная характеристика тока индуктора, рис. 1.18,а. Результаты моделирования в системе ОгСай 9.2 [84] показывают, что ток индуктора действительно содержит две частотные составляющие с резонансными частотами /щ— 100Гц и /Вч=1 ОкГц, а о7?и=0-085. Полученная ошибка 15 % обусловлена протеканием /Вч через дроссель /.нч (рис. 1.19)