11.3. Расчет установки электроконтактного нагрева.
Мощность подводимого к заготовке электрического тока должна быть ограничена минимальным временем нагрева, исключающим недопустимую разницу температур по сечению заготовки.
Предельно допустимая наименьшая продолжительность нагрева зависит от диаметра заготовки. Опытным путем установлено следующее оптимальное время нагрева.
Таблица 4
d, мм |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
τ, с |
6 |
15 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
Тогда мощность электрического тока, подводимого к заготовке, будет:
,
(130)
где - масса заготовки;
- теплоемкость материала заготовки;
- время нагрева;
,
- конечная и начальная температура
металла;
- термический КПД
установки, учитывающий потери тепла
заготовкой излучением в окружающее
пространство
,
но
- количество тепловой энергии, полученной
заготовкой.
Следовательно, силу тока, подводимого к заготовке, можно выразить из следующего:
,
(131)
но
;
,
следовательно
откуда
Напряжение, подводимое к заготовке, получится из уравнения:
(132)
Подставляя значение силы тока и сопротивления заготовки, получим:
(133)
или
(134)
Полная (средняя) мощность электроконтактной установки определяется с учетом электрического КПД и КПД трансформатора.
- зависит от
отношения
и усилия зажима контактов, может быть
принят
при
КПД трансформатора
Тогда
,
(135)
где
С учетом повторно – кратковременного режима работы электроконтактной установки расчетная мощность ее будет
(136)
(137)
Пример расчета 15. Рассчитать электрические парметры и усилие прижима электроконтактной нагревательной установки для нагрева заготовок стали 40 длиной 700 мм, диаметром 40 мм. Производительность 90 заг/час, допустимо время пауз 12 с. Температура нагрева 1200оС.
Параметры материала:
1. Время нагрева
одной заготовки
.
2. Производительность
по нагреву
.
Так как заданная производительность 90 шт/час, то необходимо 2 установки.
Характеристики тока.
,
(138)
приняв
,
определив
.
.
.
Мощность нагрева:
.
Потребляемая мощность трансформатора:
.
Расчетная мощность с учетом ПВ
.
Лекция №12 Индукционные нагревательные устройства
Сущность индукционного нагрева заключается в том, что металлическая заготовка, помещенная в переменное магнитное поле, нагревается за счет тепла, возникающего в ней вследствие действия переменных вихревых токов.
В качестве источника переменного магнитного поля при индукционном нагреве применяется индуктор, являющийся по существу соленоидом, по которому пропускается переменный ток.
Размещенная внутри индуктора заготовка является сердечником. Переменное электромагнитное поле поля индуцирует в заготовке, вихревые токи, которые, замыкаясь, вызывают нагрев заготовки.
Таким образом, необходимое для нагрева тепло возникает в самой заготовке, а это увеличивает скорость нагрева, уменьшает потери от теплового излучения.
Кроме того, высокая скорость нагрева обеспечивает весьма малый отход металла в окалину и отсутствие обезуглероженного слоя на поверхности нагреваемой заготовки. Установки индукционного нагрева весьма компактны и легко встраиваются в поточные линии штамповочных агрегатов.