Tepelným výpočtem bylo zjištěno, že ocelový obrobek o průměru 0,015 m a délce 0,3 m lze ohřát v čase c při měrném výkonu přenášeném na obrobek W/m 2 . V příkladu je vypočítán induktor pro periodický ohřívač.
1) Vnitřní průměr induktoru:
2) Délka induktoru pro periodický ohřívač:
3) Hloubka pronikání proudu do materiálu induktoru je určena vzorcem:
4) Tloušťka stěny měděné trubky induktoru:
5) Hloubka vniknutí za tepla do materiálu obrobku je určena vzorcem:
6) Parametr, který zohledňuje míru projevu povrchového efektu, je určen vzorcem:
7) Hodnota vypočtených koeficientů a , při zohlednění zakřivení obrobku a nevýrazného povrchového efektu (určeného pomocí tabulky A.9 přílohy):
8) Aktivní a vnitřní reaktance válcového obrobku, s přihlédnutím ke koeficientům a pro dlouhý induktor ( ), jsou určeny vzorci a:
9) Reaktance odpovídající magnetickému odporu zpětného obvodu včetně (magnetický odpor sekce) a (magnetický odpor úseku dráhy zpětného obvodu magnetického toku mimo induktor):
Zde (viz tabulka A.8 v příloze).
10) Svodová reaktance určená magnetickým tokem ve vzduchové mezeře ( ) je určena vzorcem:
11) Koeficient redukce činné a reaktance součásti na proud induktoru, při zohlednění okrajových efektů systému skutečné délky induktor-část, je určen vzorcem:
12) Snížený aktivní odpor obrobku je určen vzorcem:
13) Snížená reaktance obrobku je určena vzorcem:
14) Elektrický odpor dlouhého jednootáčkového induktoru (aktivního a vnitřního reaktivního) je určen podle vzorců a:
Vezmeme-li v úvahu mezery mezi závity, aktivní odpor induktoru se zvýší 1/0,85krát:
15) Ekvivalentní činná, jalová a impedance tlumivky při (viz ekvivalentní obvod na obr. 1 a vzorce a):
16) Elektrická účinnost induktoru:
17) Účiník induktoru:
18) Výkon přenášený na vyhřívanou část:
19) Tepelné ztráty izolačním válcem [1, 3]:
kde = 1,12…1,2 W/m deg je součinitel tepelné vodivosti tepelně izolačního materiálu při teplotách od 60 do 1300 °C; = 1300 °C – teplota vnitřního povrchu izolačního válce; ≈ 60 °C – teplota na vnějším povrchu izolačního válce.
20) Výkon, který se musí přenést na obrobek, aby se zahřál na danou teplotu a kompenzoval ztráty:
21) Proud v induktoru při:
22) Proudová hustota v induktoru:
kde je faktor zohledňující mezeru mezi zatáčkami.
Přípustná proudová hustota je do 250 A/mm 2 .
23) Napětí na induktoru při:
24) Tepelná účinnost induktoru:
25) Celková účinnost induktoru:
26) Napájení induktoru:
27) Počet závitů induktoru.
Obvykle se počet otáček určuje:
kde je napětí zdroje energie. Indukční ohřívací jednotky jsou obvykle řízeny automatickým řídicím systémem, který mění napětí na induktoru, aby se stabilizovala výstupní teplota obrobku, takže je nutné mít regulační rezervu přibližně 10 % . Zdroje s frekvencí 10 kHz mohou mít napětí 800 nebo 400 V (viz tabulka 1). Vyberte 1 V a poté:
Ale výška drátu je:
m, což je nemožné.
Vezmeme mm a mezera mezi závity je 1 mm, pak:
28) Aktivní, reaktivní a impedance induktoru se určují podle následujících vzorců:
29) Indukční proud:
Rýže. 3.21. Schéma zapojení
induktor k napájení
30) Napětí induktoru:
Vzhledem k tomu, že takový induktor musí být připojen přes tlumivku s indukční reaktancí (viz obr. 3):
Návrh škrticí klapky se neprovádí v rámci projektu kurzu a nejsou stanoveny rozměry škrticí klapky. Proto je hodnota aktivního odporu induktoru převzata z podmínky, že jeho kvalitativní faktor je roven 100. Potom:
31) Určíme odpor tlumivky a tlumivky:
31) Jalový výkon kondenzátorové baterie:
32) Kapacita kondenzátorové banky
Z podmínky, že zátěž napájecího zdroje musí být čistě aktivní, vyplývá, že indukční reaktance tlumivky s tlumivkou se musí rovnat kapacitní reaktanci kondenzátorové banky:
V případě víceotáčkového induktoru určeného pro indukční ohřev před plastickou deformací je konstrukce induktorových pneumatik do značné míry určena konstrukcí kondenzátorové banky, a proto není v kurzu uvažována. V důsledku toho se v tomto případě nepočítá odpor přípojnice.
Výsledky tepelných a elektrických výpočtů varianty č. 2 jsou uvedeny v tabulce. S.11.
