овки до центру, доцільніше зменшити час нагрівання в 3 рази, що істотно збільшить подводимую до заготівлі потужність.
Знайшовши масу заготовки ( G ), можна визначити потужність, необхідну для нагріву ( P t ). Знаючи геометричні параметри і щільність сталі (r), виразимо через них масу:
де V - об'єм деталі, см3;
щільність сталі дорівнює.
Обсяг знаходиться за формулою:
отримуємо, що маса знаходиться з виразу:
З формули:
знайдемо необхідну потужність для розігріву:
Знайдемо втрати потужності на нагрівання елементів перетворювача, а також втрати в індукторі, вимиваються охолоджуючої водою, з виразу:
де
? - ККД перетворювача. Як правило, транзисторні перетворювачі мають ККД приблизно 90%, а враховуючи втрати на нагрів води і навколишнього середовища, приймемо значення ККД
Виходячи з розрахованої потужності і напруги мережі, знайдемо струм в індукторі:
де U d - випрямлена напруга, які одно:
де n - число фаз.
З конструкції індуктора визначимо його індуктивність з виразу [11]:
де N - кількість витків. Кількість витків візьмемо з відносини висоти індуктора до діаметру дроти. До установці приймемо провід товщиною 1.5 см, тоді кількість витків дорівнюватиме:
Решта 0.5 см становитимуть лакове покриття і повітряний зазор між витками.
Знаючи потрібні нам параметри, обчислимо індуктивність індуктора:
Для забезпечення резонансу в коливальному контурі навантаження, необхідно, щоб власна частота RC-контура дорівнювала (або близька) частоті перетворення. Це можна записати виразом:
отже, можемо знайти ємність, необхідну для установки в коливальний контур, з цього виразу:
Для більш точного підбору значення ємності, приймемо як конденсатора навантаження C складовою конденсатор, що складається з двох - C1 і C2, як пок?? зано на малюнку 2.2.
Тоді сумарне значення ємності конденсаторів дорівнюватиме:
Шляхом підбору значень, визначимо, що ємності конденсаторів повинні бути рівні:
Малюнок 2.2 - Розподіл енергії між двома конденсаторами завантаження
До установці приймемо конденсатори DCT3UF4102KB8B і DCT3UF4472KB8B фірми muRata [12]. Технічні характеристики конденсатора представлені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Технічні характеристики конденсаторів коливального контуру.
ПараметрЗначеніеМаксімальное напруга високої частоти, В30 · 10 3 Номінальна реактивна потужність, ВАр300 · 10 3 Максимальне значення струму, А60
До розрахунку власної частоти коливального контуру підходять з особливою ретельністю, тому пропускна здатність послідовного контуру буде обмежена дуже малим діапазоном частот через конденсатора, який для решти частот буде мати опір, що прагне до нескінченності.
3. Структурна схема перетворювача, розрахунок і вибір елементів силової частини схеми
3.1 Розробка і опис структурної схеми силової частини
Наведемо структурну схему перетворювача на малюнку 3.1.
Малюнок 3.1 - Структурна схема установки індукційного нагріву
Некерований випрямляч служить перетворювачем змінної енергії живильної мережі в постійну напругу для подальшого перетворення. Постійна напруга подається на вхід перетворювача частоти, де і інвертується із заданими параметрами.
Тип фільтра на вході перетворювача відіграє велику роль, тому він визначатиме, на основі якого варіанту перетворення відбуватиметься інвертування: інвертування струму або напруги. Виберемо схему за принципом инвертирования напруги. Вибір обгрунтований характеристикою потужності в індуктивному навантаженні від частоти, який вказаний на малюнку 3.2 [8]. Однак недоліком є ??реактивні струми, що протікають не в RL-контурі, а проходять через силові ключі, на що їх потрібно розраховувати.
Компенсатор реактивної потужності - конденсаторна установка, яка зменшує вплив перетворювача на живильну мережу, замикаючи реактивну енергію на себе. Компенсатор грає в потужних установках велике значення, тому по-перше, це обумовлено відносною дорожнечею електроенергії, а також її великим дефіцитом. По-друге, установки, що споживають реактивну потужність, знижують якість енергії, а також зумовлюють створення електромагнітних полів, що впливає на здоров'я обслуговуючого персоналу. До того...
