感应器设计计算作业.doc

1、感应器设计计算已知：设计炉子容量：200kg；炉炼材料：钢，材料密度：7.2g/cm 3;浇注温度：1700；浇注温度下炉料热焓：0.42kW.h/Kg;熔炼时间：1h镁砂坩埚导热系数：2.9W/m.隔热石棉板导热系数：0.21W/m.炉壳温度：50；炉料电阻率：常温 110-5.cm；液态1.3710-4.cm；感应器电阻率：1.7510 -6.cm感应器端电压：250V；电流密度：2500Hz;液态炉料黑度：0.36补偿电容量：125*10 -6F提示：1）依据容炼材料及熔炼量计算坩埚及感应器的尺寸2）依据熔炼材料及熔炼温度等计算感应炉的功率3）计算感应器的电器参数坩埚尺寸：1)总容积：由

2、题目及设计条件，有：M=200kg=20010 3g，r m=7.2g/cm3，K=75%=0.75液体金属体积：Vg=M/rm=200103/7.2=2.78104cm3坩埚总容积：Vz=Vg/K=2.78104/0.75=3.71104cm32)平均直径和深度：a=0.51.0，取 a=0.8，由公式： 3224gdVh得： cmadg 49.3014.3780332 金属液高度 ，坩埚深度ch.92，圆整后，取cmK8507.12 ch5123)其余厚度：炉衬厚度 =a1d2=0.17530.49=5.34cm(a1 取 0.175)c绝热层厚 取 5mm坩埚平均壁厚 =5.34-0.5

3、=4.84cm2T底厚 (厚度增加量，取 a3=15mm)=4.84+1.5 = 6.34cm，圆整后，取3ga6.5cm 底部绝缘层厚度：a=10mm=1.0cm感应器尺寸：D2= =30.49+24.84=40.17cm，圆整后，取 D2=40.2cmdT1)感应器内径 =30.49+25.34=41.17cm，圆整后，取 d1=41.2cm12dc2)感应器高度 =1.141.2=45.32cm(b=1.1)，圆整后，取 h1=46cmhb加热功率：1)熔化功率 kWthMtTcPliaox 8412.0 2)热损耗功率：坩埚口向外的热辐射量：当 =0.365.7=2.052W/(m2k

4、4)12H10120FCF()C时 ，Am=0.25d22=0.253.1430.492=729.8cm2=7.29810-2 m2 kWTPwnHf 07.94103971098.75.10 4244 坩埚侧壁热传导量（高温炉料-坩埚壁-绝热层-感应器-冷却水）： kDdThagbnc 6.182.40ln1.9.3024ln.13782l1l21 坩埚底部热传导量（高温炉料-坩埚底-绝热层-支架-炉壳）：坩埚底 Ag=D22/4=0.253.1440.22=0.127 m2绝热层面积 Aa=d12/4=0.253.1441.22=0.133 m2 kWgTPabnc 18.3.027.09

5、2532 则全部热损耗功率：=9.07+18.6+3.18=30.85kW12rfcP3)总功率和热效率：1变频效率， 1=0.8（中频发电机组） ； 2电容效率， 2=0.97；3感应器效率, 3=0.8； 4输电线路效率， 4=0.95（在 0.70.9 之间，合格）7.085.xrP=0.80.970.80.95=0.591234zkWPzxrz 7.1945.08感应熔炼电气参数： Hzdfr 4.368149.3072124828min f=2500Hzfmin，满足要求。感应器线圈参数：1)炉料、感应器有效电阻 R1、R 2：感应器、炉料透入深度 1、 2：1161.7505030

6、3.132cmf22 4.7f感应器、炉料有效电阻 R1、R2：k3=0.70.95（填充系数） ，与绝缘方式有关，取 k3=0.85 56311 107.485.061.24075.khdslR 54222 .9.37.l2)感应器、炉料感抗：由于匝数未知，先按单匝计算感抗0=410-7d1/h1=41.2/46=0.9，查表得：K 1=0.71d2/h2=(30.49-1.17)/38.11=0.77，查表得：K 2=0.75 77401121 106.214.37.04613.0.34 L 77240222 .5.89. hd 3711 10.654.3LfX 22 2.103)炉料 感

7、应器系统互感抗：h1/h2=46/38.11=1.2，d 1/h1=41.2/46=0.9，查图得：K m=1.23 772402 1023.14.3.10.38479.4 mmKL 372.51.3fX4)炉料 感应器系统阻抗：折算系数： 5.0162.10.94.2352 XRkm等效电阻、等效感抗： 55521 .9.37.4Rd 333 10642018kX等效系统的阻抗： 323252 1064.1064.103.9ddXRZ5)炉子电效率和自然功率因数炉子的电效率： 5.3.9522 ddRkI炉子的自然功率因数： 2310.64.2/10/cos Z6)电源供给感应器有功功率及单

8、匝感应器电流与电压：加热、熔炼炉料所需的有功功率： kWPxfi 7.98.供给感应器的有功功率： Pdid 21530/7.9/单匝感应器电流与电压：ARPIdd 453.1./027.15/ VZU36447）感应器总匝数：UH电源的额定电压，U H=(125-600)V，为方便使用，取 UH=380VUi感应器的端电压，U i=(8590)%UH=0.9380=342V，取匝数 N=39.2107.5391064.2/ 35 dididi PRZIN8)输入感应器电流： AINidi 4410./9)感应器尺寸：感应器铜管外径： ，圆整后，取 dv=13cmcmkhdv 03.185.4

9、631感应器外径： D272.1铜管壁厚： t.3.03.c10)感应器 炉料系统实际阻抗：系统实际等效电阻： 4252 10.8310.9NRdi系统实际等效感抗： 264Xi系统实际等效阻抗： 232.Zdi11)补偿电容所需补偿的无功功率： JXIQiic 62242 10.58.105. 所需补偿的电容量： FfXUfXfQCiiiic 3222 1068.)3.25014./()/(1)/()/( 并联电容的数量： ，即需 22 个。.0568.3mCn12)感应器截面电流密度的校验：有效导电面积： 221 9.54.13.4.3mcdSvg 验证： 2300，故为紊流。.0.DRne所有计算完成。