Разработка индукционного вращателя жидкометаллической загрузки плавильного агрегата и исследование его электромагнитных и гидродинамических характеристик

• Автор: Идиятулин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 209 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИНДУКЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАПРАВЛЕННОГО ДВИЖЕНИЯ МЕТАЛЛА В АКТИВНОЙ ЗОНЕ
1.1. Индукционные устройства для формирования МГД процессов в металлическом расплаве

1.2. Математические модели индукционных МГДУ

1.3. Конструкция и оборудование многофункционального плавильного агрегата

1.4. Постановка задач исследования

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭМВ В СОСТАВЕ МПА

2.1. Блок-схема расчета ЭМВ торцевого типа

2.2. Электромагнитная модель
2.3. Гидродинамическая модель ЭМВ
2.4. Особенности тепловой модели ЭМВ
2.5. Оценка расхода активных материалов
2.6. Особенности математической модели бокового ЭМВ в составе МПА
2.7. Определение высоты лунки метала в ванне печи
2.8. Динамические режимы работы
2.9. Выводы
ГЛАВ АЗ. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ЭМВ
3.1. Программа расчета торцевого ЭМВ
3.1.1 Блок электромагнитного расчета
3.1.2. Блок гидродинамического расчета
3.1.3. Блок теплового расчета по методу ЭТС

3.2. Программа расчета бокового ЭМВ
3.2.1 Блок электромагнитного расчета
3.2.2. Блок гидродинамического расчета
3.2.3. Блок теплового расчета по методу ЭТС
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
4.1. Физические модели ЭМВ
4.2. Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ЭМВ
5.1. Исследование процессов в торцевом ЭМВ
5.2. Исследование процессов в боковом ЭМВ
5.3. Влияние греющего индуктора на поле скоростей в расплаве
5.4. Компенсация реактивной мощности
5.5. Рекомендации к основным техническим решениям образца электромагнитного вращателя металлического вращателя
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АД - асинхронный двигатель,
ВНИИЭМ - Всероссийский (Всесоюзный) научно-исследовательский институт электромеханики,
ВНИИЭТО - Всероссийский (Всесоюзный) научно-исследовательский институт электротермического оборудования ВЭ - вторичный элемент,
ГД - гидродинамический,
ДМСЗ - детализированные магнитные схемы замещения,
ДСЗ - детализированные схемы замещения,
ДУ - дифференциальное уравнение,
ИКП - индукционная канальная печь,
ИТП - индукционная тигельная печь,
ЛАД - линейный асинхронный двигатель,
ЛИМ - линейная индукционная машина,
МГД- магнитогидродинамический,
МГДУ - магнитогидродинамическое устройство,
МДС - магнитодвижущая сила,
МКЭ - метод конечных элементов,
МКР - метод конечных разностей,
МНЛЗ - машина непрерывного литья заготовок,
МПА - многофункциональный плавильный агрегат,
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство,
ПА - плавильный агрегат,
ПВЖФВ - плавка с вращением и жидкофазным восстановлением,
ПК - персональный компьютер,
ПКЭ - продольный краевой эффект,
СЗ - схема замещения,
СОКИЕ - сдвоенная отъемная канальная индукционная единица,

Такое исполнение позволяет выполнить обратные магнитопроводы ИТП зубчатыми и установить их так, чтобы зубцы вошли между витками обмотки печи и приблизили активную зону ЭМВ к поверхности загрузки. Обмоточная зона ИТП приобретает зубцово-пазовую структуру (подобно линейной индукционной машине [67,71]), что несколько компенсирует ухудшение энергетических показателей печи, вызванное снижением коэффициента заполнения обмотки. В результате магнитные системы двух индукторов оказываются совмещенными: зубцы ЭМВ является магнитопроводами для индуктора ИТП, ярмо ЭМВ несет непосредственную функцию замыкания основного магнитного потока ЭМВ. Сам индуктор может иметь конструкцию, подобную конструкции ЭМВ торцевого исполнения, поскольку ничто не мешает использовать ту же модульную структуру, ориентировав катушки соответствующим образом. Предполагается, что обмотки индукторов взаимно неиндуктивны, поскольку их провода перпендикулярны друг другу.

электр омагшґтьш вращатель (вращающий индуктор)

Tpi, Тр2 - трансформатор, В1,В2 - блок выпрямителей,
Ф1,Ф2 - блок фильтров, И1,И2,ИЗ,И4 - инверторы Рис. 1.11. Электрооборудование МПА Электрооборудование МПА включает в себя также источники питания, предназначенные для питания ЭМВ на пониженной частоте и греющего индуктора ИТП на повышенной. Питание индуктора ИТП можно осуществлять мно-