Разработка и исследование электротехнического комплекса для симметричного индукционного нагрева металлоизделий шарообразной формы

• Автор: Титов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ШАРООБРАЗНОЙ ФОРМЫ
1.1 Типовые системы регулирования выходных параметров индукционных установок, обзор современной отечественной практики применения индукционного нагрева металлических шаров под термообработку
1.2 Анализ современных схемных решений, направленных на формирование токов высокой частоты
Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕСА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО СИММЕТРИЧНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШАРОВ
2.1 Математическое описание передачи энергии переменного электромагнитного поля металлоизделию шарообразной формы
2.2 Математическое описание распределения энергии электромагнитного поля в объёме металлического шара
2.3 Обоснование необходимости вращения металлического шара в электромагнитном поле для обеспечения симметрии его нагрева
2.4 Определение времени скатывания шара по спиральному транспортирующему профилю корытообразного сечения в индукторе
2.5 Разработка математической модели комплекса «автономный резонансный инвертор-индуктор-шар»
Выводы
3 ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АИР В УИН ТВЧ ДЛЯ СИММЕТРИЧНОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШАРОВ,

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ПРОФИЛЕЙ
3.1 Сравнительный анализ вариантов геометрических конфигураций спиральных транспортирующих профилей в УИН ТВЧ для симметричного нагрева металлических шаров
3.2 Механико-математическое исследование движения шара в свободном скатывании по комбиспиральному транспортирующему профилю в индукторе
3.3 Исследование характерных участков плоской развёртки комбиспи-рального транспортирующего профиля
3.4 Построение системы управления АИР для электротехнического комплекса индукционного нагрева металлических шаров
Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ
ПРОВЕДЁННЫХ ИССЛЕДОВНИЙ
4.1 Описание экспериментов по нагреву металлических шаров энергией высокочастотного электромагнитного поля
4.2 Разработка комплексов оборудования, встроенных в автоматические линии непрерывного действия для симметричного индукционного нагрева металлических шаров под термообработку
4.3 Энергетические показатели электротехнического комплекса для симметричного индукционного нагрева металлоизделий шарообразной формы
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа расчёта нагрева ТВЧ металлоизделия шарообразной формы в среде Wolfram Mathematica
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Разработанный и собранный на кафедре Электропривод ЛЕТУ лабораторный индуктор ТВЧ

ПРИЛОЖЕНИЕ В Статические картины тепловых полей металлоизделия
шарообразной формы во время и после нагрева ТВЧ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Экспертное заключение ВНИИТВЧ им. В.П. Вологдина (г. Санкт-Петербург) на инновационный проект по теме диссертационной
работы
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Экспертное заключение УкрГНТЦ «Энергосталь» (г.Харьков, Украина) на работу «Индукционный осесимметричный нагрев
шаров под закалку» по теме диссертации
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

где интеграл берётся по поверхности шара. Тогда средняя по периоду энергия будет равна:
где: ИеС1>-К1т(1)=-----ч 2-----, 11е<2)+Пт(2)=—-А-—, так как 1т'1' = Яе!2),
z(x) г(х)
Ие(1)-Н1т<2)=1, тогда:
тогда можно записать общую формулу для энергии, выделяющейся в шаре:
где: С=а-5Ь(2Ь)+Ь 8ш(2а)-2аЬК2(сЬ(2Ъ)-со8(2а)); Р=(р-1)2(сЬ(2Ь)+со5(2а));
М=(2аА5т(2а)-2ЬВ8Ь(2Ь))(р-1); 1=(а2А2+Ь2В2)-(сЬ(2Ь)-со8(2а)).
Последняя формула претерпевает упрощения в зависимости от ферромаг-нитности или не-ферромагнитности материала шара, величины частоты изменения электромагнитного поля.
В случае достаточно малых частот, если и4Я4«1 (и=-^ - величина, обратная

«глубине проникновения» токов в металл) формула (2.23) принимает вид:
= | ■■ Н02 ■ 113у- (Ке(1)-Кс<2)+1т(1)-1т|2))
(2.21)
хП1(хН,(х)
(2.22)
Положим в формуле (2.22) х=а-1Ь, К2~ 2 ^ , А=1+(р-1) К2, В=1-(р-1)-К2,
а. ‘О*"
(2.23)