Система индукционного нагрева с регулируемой мощностью для ремонта подвижного состава

• Автор: Тюленев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

I. АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА
1.1. Классификация устройств индукционного нагрева
1.2. Обзор объектно-ориентированных преобразователей индукционного нагрева
1.3. Анализ предлагаемых схем
1.4. Цели и задачи исследований
II. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА
2.1. Анализ методов расчета
2.2. Выбор эквивалентной схемы
2.3. Электромагнитные процессы в системе преобразователь - индуктор
деталь
2.3.1. Построение регулировочных характеристик 3
2.3.2. Расчет энергетических показателей
2.3.3. Режим источника с прямоугольным выходным напряжением
2.4. Гармонический анализ
2.5. Определение параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь на основе её геометрии и физических свойств
Выводы
Ш. МОДЕЛИРОВАНИЕ ® 3.1. Моделирование процессов нагрева и тепловой деформации детали
3.2. Моделирование электромагнитных процессов системы преобразователь- индуктор - деталь в среде ОгСАГ) 10.0
3.2.1. Определение энергетических параметров
3.2.2. Моделирование процесса регулирования мощности нагрева
Выводы

IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Определение параметров системы индуктор-деталь из опытных
данных и сравнение с расчетными значениями
4.2. Определение энергетических параметров системы.
Сравнение с результатами расчета и моделирования
Выводы
V. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
5.1. Преобразователи для индукционного нагрева при ремонте узлов и деталей подвижного состава. Основные технические характеристики
5.2. Применение систем индукционного нагрева
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список используемой литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

Нагрев металлов в быстро переменных электромагнитных полях сравнительно недавно начал входить в промышленную практику [10].
В 1913 г. фирмой «Лоренц» были начаты опыты с бессердечниковыми индукционными печами.
В 1915 - 1916 г.г. фирма «Аякс» выпустила на рынок первые бессердечниковые высокочастотные печи.
До 1933 г. индукционный нагрев промышленно применялся только в двух областях: для плавки металлов и удаления газов из электровакуумных приборов.
Ограничение областей применения индукционного нагрева сдерживали два фактора, первый — сравнительно низкая надежность и, как следствие, высокая стоимость эксплуатации высокочастотных генераторов (имеются в виду прежде всего ламповые генераторы) и второй, - промышленность была еще не готова для восприятия высокочастотного индукционного нагрева металлов как технологического метода.
Вместе с тем стремительное развитие радиотехники к началу 30-х годов позволило создать надежные и мощные генераторы (прежде всего ламповые) и, как следствие, стоимость энергии тока высокой частоты снизилась до 2-х -ь 4-х кратных значений от стоимости энергии промышленной частоты.
Именно с этого периода у высокочастотных источников питания появились перспективы в плане широкого промышленного применения в целях нагрева металлов.
Появление тиристоров, а также мощных биполярных, полевых и ЮВТ-транзисторов позволило еще более существенно улучшить энергетические и потребительские характеристики преобразователей частоты в целом и для ВЧ нагрева в частности [11, 12, 22, 26, 82, 83].
Одновременно с ростом качественных характеристик преобразователей для ВЧ нагрева росла область применения токов высокой

2 Е
—и +^і-(ер'тп-еРЛ)+^-(еР2І/2-еРіН) Л Рі Рг .
Величина активной мощности, поступающая в систему индуктор-деталь в режиме меандра
Г/2
Г/2,
Р = - Е-ф)Л = — {Е1Я1 + АЬпер"+А2те^)л = Р1+,

2 Е
ТЕ А
^ (і - ер,Т/2)- (і - еРгТ/2)
Р ' РгК .
(2.61)
Коэффициент мощности системы индуктор - деталь для режима меандра
5 Е-Т
(2.62)
Мощность, выделяемая в детали

(2.63)
2.4. Гармонический анализ электромагнитных процессов
Гармонический состав токов и напряжений в установившемся режиме работы не содержит четных гармоник, поэтому для них п может принимать значения п= 1, 3, 5,
Исключение представляют кривые мгновенной мощности, в гармоническом составе которых содержатся только четные гармоники п=2, 6, 10,
Обозначим и-номер гармоники.
Поместим ось отсчета времени в момент перехода напряжения индуктора из отрицательного в положительное значение.