| Создадим 2D-модель катушки. При создании геометрии учтём тот факт, что в плоскопараллельной модели сечения катушек – это бесконечные проводники. Подразумевается, что на торцах они виртуально соединены друг с другом (см. рисунок П.1.1). Рисунок П.1.1 – Плоскопараллельная модель катушки в 2D В нашем же случае необходимо строить тело вращения. Для этих целей необходимо изменить тип геометрии в окне Solution Type, установить параметр Geometry Mode в значение: Cylindrical about Z (осевая симметрия). После чего создадим геометрию с учётом того, что модель строится вращением тела вокруг оси Z. Получим геометрию, изображённую на рисунке П.1.2 Рисунок П.1.2 – Цилиндрическая модель геометрии 2D (a) и её представление в 3D(б) Зададим параметры катушки. Выделяем объект-катушку, указываем значение тока равным 1 амперу (Assign Excitation > Current…) Т.к. мы считаем индуктивность катушки на постоянном токе, не важно, какова будет величина тока, т.  Создадим матрицу для расчета индуктивности катушки (ПКМ на пункт Parameters > Assign > Matrix…) Далее выбираем созданную катушку (Current1). На вкладке Post Processing задаём число витков катушки (Рисунок П.1.3). Внешней границе полукруга задаём граничное условие (ПКМ на внешней линии окружности > Assign Boundary > Balloon..), линию, лежащую на оси Z, не трогаем. Переключение в режим выбора линий производится ПКМ на пустом месте Select Edges… Далее создаём сетку конечных элементов, предварительно выделив все объекты модели (Assign Mesh Operation > Inside Selection > Length Based… ) Создаём новое задание на расчёт с параметрами по умолчанию (ПКМ на Analysis > Add Solution Setup) Запускаем задачу на расчёт. Результат расчёта можно посмотреть в окне Solution Data на вкладке Matrix, предварительно установив галочку PostProcessing (Рисунок П. Автор материалов: Drakon (С) 2014. Редактор: Админ |
1.4).Катушки индуктивности без сердечников – Энциклопедия по машиностроению XXL
КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ БЕЗ СЕРДЕЧНИКОВ [c.374]Зарядный индуктивный элемент может быть выполнен в виде зарядного дросселя со стальным сердечником либо как катушка индуктивности без стального сердечника. [c.51]
Для отыскания места короткого замыкания в рельсовой цепи переменного тока применяют катушку индуктивности (с сердечником или без него) с телефоном. При поднесении катушки к рельсу, по которому идёт переменный ток, в телефоне прослушивается индуктированный ток.
Здесь первый пример описывает связанные индуктивности без сердечника К1, второй — ферромагнитный сердечник К2, на котором находятся две катушки индуктивностей L1, L2. [c.21]
Катушки индуктивности дроссель без сердечника [c.271]
Индуктивность катушки без сердечника [c.146]
Добротность (Q ) катушки определяется по отношению индуктивного сопротивления к эквивалентному сопротивлению всех потерь плюс омическое сопротивление провода обмотки.
В контурах применяют катушки с сердечником, имеющие добротность Q =30- 500. Катушки связи и дроссели высокой частоты имеют меньшую добротность. Зависимость добротности катушек с сердечником и без сердечника от частоты показана на рис. 10.3,
[c.371]
В табл. 84 приведены сравнительные данные катушки без сердечника и катушки той же индуктивности с сердечником из магнитодиэлектрика. [c.334]
Добротность катушки с магнитным сердечником зависит от потерь в материале, величины и очень сильно от частоты. Приближенно можно считать, что на относительно невысоких частотах добротность катушки с сердечником в раз больше добротности катушки с той же индуктивностью, но без сердечника. С увеличением частоты добротность падает, так как потери в сердечнике растут, а Не уменьшается. Частоту, на которой введение сердечника не увеличивает добротность катушки, можно считать верхней границей рабочего диапазона. На частотах выше граничной сердечники применяют только для подстройки индуктивности
378]
Катушка индуктивности L берется без сердечника для получения малых потерь. Величины Ri == 10.. . 100 ом, R 50 ком магазин сопротивлений R% == 0… 5000 ом. Погрешность при [c.60]
КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ — электрический проводник в форме спирали с ферромагнитным сердечником или без него, обладающий свойством накапливать магнитную энергию при прохождении по нему электрического тока. [c.59]
Кроме рабочих обмоток, имеются следующие обмотки управления, задающая, регулировочная, стабилизирующая, которые обхватывают оба сердечника, причем управляющая обмотка включена встречно другим. Катушки выполнены без каркаса и залиты эпоксидным компаундом. При изменении тока в обмотках подмагничивания меняется индуктивное сопротивление, а значит, и ток рабочих обмоток. Основные данные обмоток амплистата приведены в табл. 18. [c.151]
Катушка индуктивности представляет собой высокочастотный дроссель без сердечника.
Он включен в цепь первичной обмотки силового трансформатора, находится под напряжением контактной сети и вместе с конденсатором смонтирован на крыше вагона.
[c.29]
Емкость контура может быть легко изменена специальным переключающим устройством. Катушка индуктивности является основной индуктивностью контура и выполнена без ферромагнитного сердечника. Вариометр, управляемый с пульта ультразвуковой установки, обеспечивает плавную оперативную подстройку частоты. Некоторое изменение частоты осуществляется также регулировкой (в небольших пределах) тока подмагничивания преобразователя. Значение частоты контролируется по стрелочному измерителю частоты, расположенному на том же пульте. Величина постоянного тока подмагничивания осуществляется амперметром, расположенным на пульте, на котором расположены также органы регулировки режимом колебаний и сигнализации.
Для защиты от помех радиоприему, которые вызываются искрением на токоприемнике, коммутацией тяговых двигателей и аппаратов силовой цепи, применяют индуктивный фильтр ФС-ЗБ-3 дроссельного типа.
Независимо от используемого метода регулирования, существенным фактором является самоиндукция роторной обмотки. Индукция – это свойство обмотки, состоящее в том, что ток в ней не может измениться мгновенно, а скорость его уменьшения или возрастания определяется параметрами электрической цепи. Катушка с железным сердечником обладает во много раз большей индуктивностью, чем катушка без сердечнике. Чем больше индуктивность, тем ниже скорость изменения тока в катушке. [c.48]
Укажем на способ конструктивной реализации цементов фильтра. Для получения заданной емкости подбирают набор неполярных (бумажных, тонкопленочных и др.
Трансформаторы с последовательно включенной в первичную цепь индуктивной катушкой (рис. 29, а). Индуктивность катушки должна быть постоянной, поэтому катушка может быть либо вообще без стального сердечника, либо иметь ненасыщенный сердечник. Насыщающийся трансформатор 1 может быть либо 110
[c.
110]
Последнее слагаемое часто превышает первое, поэтому температурная стабильность катушки с сердечником всегда хуже, чем без него, и в основном определяется его температурными свойствами. Для малогабаритных и миниатюрных катушек, в которых используются ферритовые сердечники, стабильность индуктивности, как правило, низкая при этом, чем больше д сердечника, тем стабильность ниже. Это существенный недостаток ферритовых сердечников. [c.191]
В приборах с накладными датчиками применяются катушки индуктивности без сердечников и с сердечниками из магнитодиэлектрических материалов, например 12 [c.12]
Расчет показывает [65], что объем и, следовательно, масса сердечника зарядного дросселя прямо пропорциональны энергии, запасаемой в емкостном накопителе, и не зависят от мощности зарядного устройства. Умень-ищть массу зарядного индуктивного элемента можно Применением катушки индуктивности без стального сер-
Лучшее совмещение магнитных и электрических свойств получается у ферритов, которые имеют р = 10 —10 ом-см и = 15+-2000.
Основным параметром является Цдфф—эффективная магнитная проницаемость, определяемая на эталонных высокочастотных катушках индуктивности с сердечником и без сердечника из соотношения
[c.378]
Альсиферовые и карбонильные сердечники изготавливаются из высокодисперсных ферромагнитных частиц, которые изолируются полистироловой или бакелитовой смолой эта масса затем прессуется в сердечники нужной формы. Расчет индуктивности катушек с ферритовыми и другими магнитодиэлектрическими сердечниками весьма сложен. Уменьшение магнитного сопротивления может быть учтено с помощью так называемой катушечной эффективной магнитной проницаемости, представляющей собой отношение индуктивности катушки с сердечником к индуктивности той же катушки без сердечника. [c.15]
Примем, что кольцевой зазор, через который замыкаются силовые линии, идущие вне катушки, настолько мал, что им можно пренебречь.
Если обозначить через абсолютную магнитную проницаемость сердечника / — среднюю длину силовой линии в сердечнике L — индуктивность катушги без сердечника, то индуктивность изображенной на рис. 11 катушки L= i L, где Ид — эффективная магнитная проницаемость с учетом зазора
[c.201]При работе электрических машин и аппаратуры электровоза, а также при искрении на токоприемнике создаются радиопомехи, для подавления которых на электровозах ВЛЮ, ВЛ8 и ВЛ23 применяются дроссель и высоковольтный конденсатор. Дроссели представляют собой две индуктивные катушки без сердечников, устанавливаемые на четырех изоляторах на крыше электровоза. Индуктивные катушки включаются в силовую цепь между крышевыми разъединителями и электрическим оборудованием электровоза и служат для подавления переменных составляющих тока помех. Конденсатор с бумажной изоляцией, герметизированный, рассчитанный на напряжение Ю /се и емкость [c.198]
Приведем перечень аналоговых элементов конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности, длинные линии с потерями и без потерь, биполярные п-р-п- и р-п ii-r t – диоды, Mai ни 1ные сердечники с во адушным а ю-
[c.
8]
Катушка индуктивности представляет собой высокочастотный дроссель без сердечника. Он включен в силовую схему между токоприемником и главным разъединителем, находится под напряжением контактной сети и вместе с конденсатором смонтирован на крыше вагона. На электропоезде ЭТ2М применяется дроссель типа ДП-32, на остальных – 1ДР.050 (рис. 2.34). [c.47]
Магаитные бесконтактные аппараты. Основным элементом бесконтактных магнитных аппаратов является магнитный усилитель. Он позволяет плавно изменять переменный ток за счет изменения индуктивного сопротивления катушки с ферромагнитным сердечником. Магнитные усршители подразделяются на простые (без обратной связи), с обратной связью и др. [c.308]
Катушки лндуктивности колебательных контуров радиолюбители наматывают самостоятельно, нередко используя каркасы заводского изготовления. Наиболее распространены однослойные цилиндрические катушки без сердечников нли с сердечниками из карбонильного железа или феррита.
Широко применяют также катушки на ферритовых кольцах. Индуктивность однослойной цилиндрической катушки без сердечника
[c.10]
Катушки без сердечника рассчитывают по импирическим формула с погрешностью 10%, причем для каждого вида обмотки существую свои формулы. При необходимости обеспечения требуемого значени индуктивности с меньшей погрешностью количество витков катушк [c.134]
Вторичная обмотка трансформаторов предназначена для включения непосредственно в сильноточный разрядный контур. В момевт разрядки накопителя к обмотке прикладывается полное напряжение и ферритовый магнитопровод быстро насыщается. В данных трансформаторах индуктивность вторичной о бмотки после асыщения сердечников имеет относительно большие значения (порядка 100 мкГ). Это позволяет для однозвенных ЬС-формирующих линий обойтись без включения дополнительных разрядных катушек индуктивности. В рассматриваемой конструкции функции импульсного трансформатора и разрядной катушки оказываются совмещенными в одном элементе, что вдвое сокращает массу и объем такого устройства по сравнению со случаем использования импульсных трансформаторов, у которых после насыщения магнитопровода индуктивность, как правило, имеет величину 10—15 мкГ.
[c.56]
Наиболее существенным дестабилизирующим фактором при работе частотных преобразователей является изменение температуры окружающей среды. При этом в наибольшей степени изменяется индуктивность катушки. Для оценки этой температурной погрешности были проведены экспериментальные исследования, состоящие в измерении девиации частоты измерительного автогенератора при нагревании и охлаждении катушек индуктивности, выполненных на основе ферритовых сердечников, как это было сказано выше. Катушки были намотаны проводом типа ПЭВ-0,08 на фторопластовые каркасы и имели оптимальное значение Ким- При нагревании температура фиксировалась через каждые 10°С. При охлаждении фиксировалась лишь конечная температура. На рис. 2 графически представлены результаты экспериментов. Кривые 1—3 соответствуют катушке с ферри-товым сердечником типа 41 без стержня, а кривые 1С—ЗС соответствуют тем же условиям, но со стержнем, внесенным на половину длины катушки. [c.119]
Расчет катушек
Расчет катушекUntitledОбновленная информация, вплоть до 2009 года, на сайте у Светланки
На главную
Назад
Особенности расчета катушек индуктивности | Приведен конструктивный расчет связанных катушек, а также влияние экрана на параметры катушек | “Радио” | 1963 | 8 | Василькевич И. | |
Конструктивный расчет катушек индуктивности без сердечников | “Радио” | 1964 | 1 | Нет автора | ||
Конструктивный расчет катушек индуктивности с сердечниками | “Радио” | 1964 | 2 | Нет автора | ||
Расчет катушек индуктивности с карбонильными боневыми сердечниками типа СБ-а | “В помощь радиолюбителю” | 1969 | 32 | Боровков Е. | ||
Как расчитать катушку на кольцевом ферритовом сердечнике | Приведена формула расчета | “Радио” | 1975 | 5 | Нет автора | |
Расчет и изготовление плоских катушек | Используется номограмма | “Радио” | 1976 | 11 | Янкин Ю. | |
Радиотехнические расчеты. | Приведены упрощенные пасчеты. | “Радио” | 2003 | 1 | Поляков В. (RA3AAE) | |
Упрощенный расчет многослойных катушек без сердечника | “Радиомир” | 2003 | 6 | Palinkas T. |
Катушки индуктивностиНазад
Сайт создан в системе uCozаудиоТракТ – Определение размера катушки индуктивности
Данный расчет является примером для определения данных катушки индуктивности на воздушном сердечнике, нагруженной динамиком. В этом примере выбрана катушка без сердечника во избежание искажений, обусловленных перемагничиванием сердечника.
На рисунке
показана оптимальная катушка индуктивности в смысле отношения индуктивности
катушки и ее активному сопротивлению. Конструкция получается, когда внутренний
диаметр цилиндрического слоя обмотки вдвое больше его высоты, а внешний диаметр
в четыре раза больше высоты и в два раза больше внутреннего диаметра.
Пример
высота 1 см; внутренний диаметр 2 см; внешний диаметр 4 см.Пример расчета
Современны программы по расчету пассивных фильтров для акустики, дают значение катушек индуктивности в мГн, здесь нужно перевести в мкГн, т.е. умножить на 1000.
Определим данные катушки с индуктивностью 1,25 мГн (или 1250 мкГн) разделительного фильтра, нагруженного динамиком сопротивлением 4 Ом. Активное сопротивление рассчитываемой катушки должно составлять 5 % сопротивления динамика. Это соотношение можно считать вполне приемлемым.
Активное сопротивление катушки: R = 0,05 х 4 = 0,2 Ом
откуда: L / R = 1250 / 0,2 = 6250 мкГн/Ом;
далее имеем: h = √ 4500 / 8,6 = 22,87 мм;
длинна жилы: l = 187,3 х √ 1250 х 22,87 = 3,1 х 10-4 мм = 31 м;
количество витков: n = 19,88 х √ 1250 / 22,87 = 146,97 витков;
диаметр жилы: d = 0,84 х 22,87 / √ 146,97 = 1,58 мм;
масса намотки: m = 22,873 х
10-3 / 21,4 = 0,55
кг.
Полученные значения должны быть округлены (в первую очередь диаметр жилы) до ближайшего стандартизированного. Окончательные значения индуктивности подгоняют путем отматывания нескольких витков обмотки, намотанной с некоторым превышением числа витков сравнительно с рассчитанным.
Итак имеем данные, которые понадобятся для расчета будущей катушки:
-высота намотки h = 22,87мм;
-значит внутренний диаметр a = 45,74 мм;
-соответственно внешний: b = 91,48 мм;
-длинна: 31 м;
-количество витков: 147;
-диаметр жилы, соответствует стандартизированному: 1,58 мм.
Расчет индукторов, дросселей, катушек индуктивности методом численного моделирования FEM
Расчет индукторов, дросселей, катушек индуктивности методом численного моделирования FEM.
Современный подход к разработке сложной электронной и электротехнической продукции предполагает точное проектирование силовых элементов схемы.
С ростом мощностей разрабатываемого оборудования, цена ошибок и неточностей в расчетах растет в геометрической прогрессии. А особенно это становится заметно, когда разрабатывается уникальное оборудование.
Безусловно, существует масса литературы по расчету и проектированию трансформаторов, дросселей, катушек индуктивности с сердечником и без сердечника, где рассмотрены большинство стандартных применений.
Для студентов, которые только начинают заниматься электроникой и электротехникой, я всегда рекомендовал замечательную книгу –
Семенов Б.Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. 2005г.
Ясное и понятное изложение для начинающих.
Далее, по расчету катушек индуктивности, есть не менее полезная книга-
Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. 1986г.
По расчету трансформаторов напряжения (тока) и дросселей существует масса литературы.
Приводить их нет смысла. Интернет велик. Все можно найти.
Особняком стоят книги по расчету, разработке и конструированию индукторов для технологий индукционного нагрева.
Тут Слухоцкого А.Е. вне конкуренции. Хотя, в последнее время, появилось достаточно много статей и книг, где подробно и более глубоко рассмотрены проблемы проектирования индукторов для конкретных видов технологий индукционного нагрева ТВЧ.
Для простейших случаев существует множество on-line калькуляторов, которые позволяют прикинуть или даже рассчитать простые варианты катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов.
Например, очень хорошая программа Coil32. Сайт – http://coil32.narod.ru/
Позволяет определить основные параметры катушек индуктивности различной формы.
Для простейшего расчета трансформаторов, например, калькулятор радиолюбителя.
Сайт – http://www.radioamcalc.narod.ru/
Но все это расчеты для устройств, в лучшем случае, до 1кВт.
Дальше начинается своя специфика. Особенно если эти устройства работают на частотах выше нескольких десяток кГц.2020-03-1722_06_28.jpg.a1b0d5aca99ac15dde66f86f0323d5ec.jpg)
В мощных высокочастотных дросселях, катушках индуктивности, индукторах, трансформаторах существенно возрастают потери от поверхностных эффектов протекания тока. Высокочастотный ток может легко концентрироваться и перегревать локальные участки силового устройства.
На высокой частоте существенно возрастает сложность точного расчета потерь мощности в магнитопроводе и обмоточном проводе или шинах. Существенно увеличивается влияние на потери многослойность катушки. Учет влияния зазора в магнитопроводе также становится достаточно сложной задачей.
Использование программ численного моделирования FEM позволяет решить большинство технических вопросов, возникающих при расчете и проектировании индукторов, дросселей, катушек индуктивности, трансформаторов, шиносборок и т.д., а также существенно повысить точность расчета и провести оптимизацию проектируемого устройства в кратчайшие сроки во многих случаях без создания натурального макета, что особенно важно для мощных и дорогих устройств.
Несколько слов хотел сказать о индукционных водонагревателях.
Индукционные водонагреватели, индукционные котлы, индукционные парогенераторы – это технически сложные устройства, требующие особенно тщательной проработки и проектирования индукционной системы. В качестве источника питания обычно используется промышленная частота 50Гц с напряжением 220В или 380В.
Основной проблемой при проектировании индукционных водонагревателей является оптимальное конфигурировании индуцирующей обмотки. Т. е. проектирование геометрии обмотки, числа витков, сечения провода. Необходимо учитывать, что индукционная система имеет cosφ существенно отличный от 1. Поэтому, без установки дополнительного конденсатора, параллельно обмотки, от сети будет потребляться дополнительный реактивный ток.
Выбор и расчет требуемого компенсирующего конденсатора является обязательным требованием для получения максимального КПД водонагревательного устройства. Также многие путают электрический и тепловой КПД нагревательного устройства.
Тепловой КПД для таких устройств действительно может составлять почти 100%.
Принцип работы индукционного котла показан на рисунках:
Одной из лучших программ FEM моделирования электротехнических устройств является программа Jmag-Designer. Сайт – http://www.jmag-international.com/
Несколько примеров расчетов и моделирования индукторв для разных технологий:
1. Расчет и моделирование индукционной системы тигель-индуктор-магнитопровод.
Определение параметров индукционной системы, КПД, распределение тока в индукторе, определение потерь в магнитопроводе.
2. Расчет и моделирование процесса нагрева шестерни в индукторе под закалку.
Решалась совместная электромагнитная и тепловая задача.
В результате моделирования были определены параметры индукционной системы, КПД, требуемая мощность, частота и время нагрева под закалку.
3. Ресчет и моделирование нагрева шейки коленчатого вала под закалку.
Решалась электромагнитная и тепловая задача в 3D с вращением нагреваемой детали (коленчатого вала).
В результате моделирования определены параметры индукционной системы, КПД, требуемая мощность и время нагрева под закалку.
4. Еще один вариант расчета и моделирования шейки коленчатого вала под закалку.
Вращение детали присутствует.
Несколько примеров расчетов катушек индуктивности и трансформаторов:
– Трансформатор тока.
Частота около 100кГц. Сердечник феррит 2500НМС1. Обмотка задана, как FEM Coil с распределенными витками по геометрии заданной области.
Задается в параметрах число витков и общее сопротивление обмотки.
Моделировалось распределение тока в медной шине и магнитной индукциии в магнитопроводе. Проверялось отсутствие насыщения магнитопровода для различных режимов работы трансформатора тока. Оптимизировалассь конструкция трансформатора тока для ВЧ применений.
– Расчет и моделирование трехфазного трансформатора с кожухом.
На рисунке справа показана расчетная схема и схема включения обмоток и нагрузки трансформатора.
Определялся КПД трансформатра (потери в обмотках, сердечнике, кожухе) и рассеяние в различных режимах работы.
– Расчет, моделирование и анализ потерь в трансформаторе с плоскими обмотками.
Оценивалось распределение потерь в сердечнике и обмотках трансформатора.
Катушки индуктивности | Хиоки
Что такое индукторы или катушки?Катушки могут быть без сердечника (с воздушным сердечником или сердечником из немагнитного металла) или они могут иметь сердечник из магнитного металла (то есть металла с высокой магнитной проницаемостью), такого как феррит. Индукторы с сердечниками обладают токовой зависимостью.
Пример настройки условий измерения
* В противном случае используются настройки по умолчанию.
* Вышеуказанные настройки относятся к пример измерения.Поскольку оптимальные условия меняются в зависимости от цель измерения, конкретные настройки должны определяться оператор инструмента.
Установка частоты измерения Явление LC-резонанса с индуктивностью и паразитной емкостью катушки (индуктора) известно как саморезонанс. Частота, при которой возникает саморезонанс, известна как собственная резонансная частота. При оценке катушек обязательно измеряйте L и Q на частоте, которая значительно ниже собственной резонансной частоты.
Индуктивность катушки, которая увеличивается с частотой, можно рассчитать по следующему уравнению: Z = j2πfL. Чтобы эффективно измерять индуктивность при изменении частоты, установите диапазон измерения АВТО. Для измерения с более высокой степенью точности установите частоту, чтобы получить импеданс, который можно измерить с высокой точностью.
Измерительный ток может быть рассчитан на основе напряжения открытого контакта, выходного сопротивления прибора и импеданса объекта измерения.Установите измерительное напряжение так, чтобы номинальный ток не превышался.
При измерении катушки, которая показывает зависимость от тока (т. Е. Катушки с магнитным сердечником), установите прибор на такой уровень сигнала, чтобы магнитный сердечник не был насыщен. При измерении катушки, не имеющей зависимости от тока, рекомендуется настроить прибор на уровень сигнала с максимальной точностью. В серии IM35xx наилучшая точность достигается при настройке режима V на 1 В. В серии IM758x уровень измерительного сигнала определяется для мощности при использовании оконечной нагрузки 50 Ом порта DUT, а настройка с наилучшей точностью составляет +1 дБмВт.
При измерении катушки с сердечником или катушки с низким номинальным током удобен режим CC (постоянный ток) серии IM35xx. Ток измерения контролируется программно, поэтому он остается постоянным.
Приложения для массового производства
Приложения для исследований и разработок
* Для получения дополнительной информации см.
Каталог продукции.
Вообще говоря, режим последовательной эквивалентной схемы используется при измерении элементов с низким импедансом (примерно 100 Ом или меньше), а режим параллельной эквивалентной схемы используется при измерении элементов с высоким импедансом (примерно 10 кОм или больше).Если соответствующий режим эквивалентной схемы неясен, например, при измерении образца с импедансом примерно от 100 Ом до 10 кОм, проконсультируйтесь с производителем компонента.
Катушка индуктивности будет вести себя так, как если бы потери в меди обмотки Rs и потери в сердечнике Rp были подключены к идеальной катушке индуктивности L. Индуктивность идеальной катушки может быть рассчитана следующим образом: XL ＝ j2πfL. Хотя общая формулировка невозможна, поскольку она изменяется в зависимости от величины Rs и Rp, катушки с низкой индуктивностью характеризуются небольшим XL, что позволяет рассматривать импеданс при параллельном размещении Rp и L как примерно эквивалентный XL.
Rs можно игнорировать, так как Ls мала, поэтому используется последовательная эквивалентная схема. Напротив, при высоком импедансе Rp нельзя игнорировать, а Rs можно, поэтому схему можно рассматривать как параллельную эквивалентную схему.
Ток, текущий в катушку, можно рассчитать на основе напряжения открытого контакта, выходного сопротивления прибора и импеданса объекта измерения.
* 1 Выходное сопротивление зависит от модели и от того, включен ли высокоточный режим с низким импедансом.См. Технические характеристики продукта в руководстве по эксплуатации.
Измерение RdcПри оценке катушки измеряются L, Q и Rdc. Такие инструменты, как IM3533 и IM3536, могут измерять L, Q и Rdc без необходимости использования каких-либо других устройств. После измерения L и Q с помощью сигнала переменного тока измерьте Rdc с помощью сигнала постоянного тока.
* Rs и Rp не равны Rdc. Rs и Rp – значения сопротивления, которые измеряются с помощью сигнала переменного тока. Они включают в себя такие компоненты, как потери в катушке и сопротивление обмотки, которое увеличивается из-за поверхностных эффектов проводника и эффектов близости.
Когда материал обмотки имеет большой температурный коэффициент, Rdc будет изменяться в зависимости от температуры. IM3533 имеет функцию температурной коррекции Rdc.
Характеристики наложения постоянного тока
Характеристики катушек включают характеристики наложения постоянного тока, которые показывают степень уменьшения индуктивности относительно постоянного тока, важный элемент оценки для катушек, которые будут использоваться в таких схемах, как цепи питания, которые работают с большими токами .
Функция приложения напряжения смещения постоянного тока, встроенная в счетчики Hioki LCR, предназначена для использования при измерении конденсаторов и не может использоваться для подачи постоянного тока. Чтобы наложить сигнал постоянного тока, либо используйте модуль постоянного тока смещения 9269 (или 9269-10) и внешний источник питания, либо создайте для этой цели свою собственную схему.
Установка времени задержки
Чтобы уменьшить ошибку измерения во время измерения Rdc, измерители Hioki LCR периодически включают и выключают генерируемое напряжение, чтобы отменить внутреннее смещение (функция регулировки постоянного тока).
При изменении напряжения, подаваемого на катушку индуктивности, выходное сопротивление, эквивалентное последовательное сопротивление и индуктивность катушки индуктивности вызывают переходные процессы. Установите достаточно большое время задержки во время измерения Rdc, чтобы эти явления не повлияли на результаты измерения. Название, данное настройке времени задержки, зависит от модели, как и время измерения. Для получения дополнительной информации см. Руководство по эксплуатации модели, которую вы собираетесь использовать.
Если вы не уверены в подходящем времени задержки, сначала установите как можно большее время задержки.Затем постепенно сокращайте время задержки, проверяя, что измеренные значения не изменяются.
Понимание расчета индуктивности на основе геометрии и понимание рынка готовых индукторов
Катушки индуктивности, индукторы. Изысканно выглядящие «кольца для пончиков», которые насмехаться над любителями электроники. Вы хотите выйти за рамки основ и приступить к созданию собственных импульсных источников питания, и это требуется индуктор, в идеале индуктор типа «кольцеобразное кольцо».Хорошо, так как вы подходите к получению одного из них? Некоторые покупают тороидальные индукторы, остальные заводят свои. При этом … я хочу знать как ты наматываешь свой.
Статья в Википедии об индукторах содержит несколько хороших уравнений для расчет индуктивности на основе геометрии.
20200325 / https: //en.wikipedia.org/wiki/Inductor
Итак, давайте попробуем пример с размерами одного тороидального ферритовый сердечник индуктора, который я нашел на Digi-Key.
20200325 / https: // www.digikey.com/product-detail/en/tdk-electronics-inc/B64290L0618X038/495-3861-ND/1830191
прямоугольное сечение
диаметр = 22,6 мм = 0,889764 дюйма
толщина, 1/3 общего диаметра (1/6 кромки) = 3,8 мм = 0,149606 дюйма
внутренний диаметр = 22,6 - 7,6 = 15 мм = 0,5 дюйма
высота = 11 мм = 0,433071 дюйма
Диаметр проволоки 30 AWG = 0,25 мм
Проработайте область в виде поворотов, в один слой . 2) = 1748.2 * 0,433071 * дюйм (0,889764 / 0,5
)
= 50,226 мкГн
Ух ты! Это довольно много индуктивности … слишком много для моей конкретной
приложение, собственно. Это предполагает воздушное ядро,
видимо … вычисление с коэффициентом индуктивности ферритового сердечника A_l это 617758.919 мм … черт возьми, это здорово.
Хорошо, лучший метод для вычисления индуктивности, теперь, когда я лучше образованный.
Найдите «эффективную длину» (l_e), которая определяет меру внутреннего диаметр, который вы можете использовать с диаметром вашего провода для вычисления количество витков, которые вы можете надеть на катушку.2 * 0,000314 / 0,08 = 197,192 мкГн
Ладно, неплохо. Итак, мы знаем, что соленоид дверного звонка должен иметь пару сотен микрогенри индуктивности.
Один оборот = один круг вокруг сердечника, а не полное покрытие поверхности кольца пончика. Помните, мы начали с прямого цилиндра индукторы, и там имеет смысл посчитать в терминах оборотов вокруг цилиндра. Итак, один поворот, это как один круг, да.
Но послушайте, я должен сделать одно замечание.О воздушном сердечнике и феррите сердечники индуктивности. Почему индукторы с ферритовым сердечником рекомендуются для конкретные приложения? Ключевым моментом является то, что сам материал сердцевины непроводящий, поэтому он сопротивляется образованию вихревых токов и потери в сердечнике в результате. Это позволяет индукторам с ферритовым сердечником быть эффективно полезным на высоких частотах. Воздух тоже, конечно, непроводящий, поэтому он применим для этого конкретного использования. Единственный Недостатком воздушного сердечника является то, что физический размер эквивалентного индуктор должен быть намного больше индуктора с ферритовым сердечником.Тем не мение, если вам нужно только низкое значение индуктивности, скажем, около 20 мкГн, и вы рассчитано, что геометрия разумного размера может обеспечить такую индуктивность, Тогда обязательно используйте индуктор с воздушным сердечником. Это сэкономит вам деньги когда хорошо работает.
Итак, если я недостаточно лаконично изложил вывод … вы создаете собственный импульсный источник питания? Не беспокойся о поиск идеального готового индуктора для покупки. Просто 3D печать (или даже папье-маше) свой собственный тороидальный сердечник и намотайте свою катушку с эмалированным магнитным проводом.Вы легко сможете создать необходим индуктор с воздушным сердечником 22 мкГн, и в силу того, что он является воздушным сердечником индуктор, будет эффективно переключаться на высоких частотах без потери в сердечнике.
Однако следует сказать об одном важном факте о цилиндрических сердечниках. Его проще купить готовые бобины для намотки индуктора с цилиндрическим сердечником на, вероятно, потому, что просто проще намотать цилиндрический сердечник, чем тороидальный сердечник, поэтому рынок намного больше.
Вот еще один источник информации о создании собственных индукторов, но, похоже, он ориентирован исключительно на цилиндрические индукторы.Нет плохо, но могло быть и лучше.
20200326 / DuckDuckGo создайте свой собственный индуктор 20 мкФ
20200326 / https: //hackaday.com/2017/06/12/design-a-coil-for-a-specific-inductance/
20200326 / https: // rimstar. org / science_electronics_projects / coil_design_inductance.htmА … но, может быть, я слишком рано заговорил об этом, о намотке собственного индукторы. Почему раньше у меня были проблемы с поиском индуктора на Digi-Key для моего импульсного источника питания? Я был слишком строгим в мой поиск и не совсем понял требования к индуктор.Вот и готовый хороший тороидальный индуктор с воздушным сердечником.
20200326 / https: //www.digikey.com/product-detail/en/signal-transformer/HCTI-22-16-4/595-1721-ND/7362972
Он дешевый, тороидальный, с воздушным сердечником, большой ток, низкий Сопротивление постоянному току, но оно довольно большое. Если вы хотите обменять для меньшего размера по более высокой цене у вас есть варианты.
Первый выбор, я полагаю, это должен быть индуктор с воздушным сердечником, так как его дизайн идентичен другому, который явно сказал, что это был воздух основной.Меньший ток, более высокое сопротивление постоянному току, но в остальном все еще симпатичный хороший.
20200326 / https: //www.digikey.com/product-detail/en/bourns-inc/2105-V-RC/M8850-ND/775389
А если вам нужен горизонтальный монтаж, вы можете использовать этот. Вертикальный по сравнению с горизонтальным – это компромисс между минимизацией требуемой платы высота по сравнению с минимизацией требуемой площади поверхности доски.
20200326 / https: //www.digikey.com/product-detail/en/bourns-inc/2105-H-RC/M8804-ND/775343
Интересно, что если посмотреть на катушки индуктивности, то у них точно такой тот же геометрический вид по количеству витков, внутреннему диаметру и внешний диаметр вне зависимости от физического размера.Действительно, это верный. Если вы посмотрите на уравнения индуктивности, внутреннее и внешнее диаметры учитываются в уравнении пропорционально, поэтому индуктивность практически не зависит от физического размера индуктор при соблюдении геометрических пропорций. Этот вот почему эти крошечные консервированные индукторы на нулевой плате Raspberry Pi могут имеют удивительно высокое значение индуктивности.
Типы индукторов и сердечников, их применение и применение
Катушки индуктивности, устройства, которые передают и измеряют ток в зависимости от величины приложенного напряжения, по сути, представляют собой электромагниты, которые накапливают и высвобождают электрический ток.При подаче тока катушка индуктивности накапливает ток для создания магнитного поля. В конце концов, катушка создает поле, и ток передается через катушку, пока магнитное поле не исчезнет, и процесс должен начаться снова. Индукторы обычно используются в радиочастотных приложениях для передачи тока и минимизации обратной связи и помех, а также могут использоваться в цепях для уменьшения электрического потока.
Подробнее о функциях индукторов можно прочитать в HyperPhysics.
Чтобы найти поставщиков индукторов, щелкните здесь.
Типы индукторов
Тип ферритового индуктораИзображение предоставлено: Shutterstock / Jurgis Mankauskas
Как и многие другие электрические устройства, существуют разные модели для конкретных применений. Связанные, многослойные, литые индукторы и индукторы с керамическим сердечником – все это распространенные типы, используемые в коммерческих и промышленных приложениях. Видео ниже дает краткий обзор этих типов индукторов:
Сопряженные индукторы
Связанные индукторы обладают магнитным потоком, который зависит от других проводников, с которыми они связаны.Когда необходима взаимная индуктивность, часто используются связанные индукторы. Трансформатор – это разновидность спаренного индуктора.
Многослойные индукторы
Этот особый тип индуктора состоит из многослойной катушки, многократно намотанной вокруг сердечника. Благодаря наличию нескольких слоев и изоляции между ними многослойные индукторы имеют высокий уровень индуктивности.
Катушки индуктивности с керамическим сердечником
Несмотря на то, что существует множество видов сердечников, индуктор с керамическим сердечником уникален тем, что имеет диэлектрический керамический сердечник, что означает, что он не может хранить много энергии, но имеет очень низкие искажения и гистерезис.
Литые индукторы
Эти индукторы имеют пластиковую или керамическую изоляцию. Часто используемые в печатных платах, они могут иметь цилиндрическую или стержневую форму с обмотками с выводами на каждом конце.
Типы ядер
Помимо индукторов с керамическим сердечником, для достижения определенных результатов можно использовать сердечники из других материалов. Поскольку сердечник – это материал, вокруг которого наматывается катушка, он напрямую влияет на индуктивность. Катушки, намотанные на сердечники на основе железа, дают большую индуктивность, чем катушки, намотанные на сердечники не на основе железа.
Воздушное ядро
В этой конфигурации просто нет ядра. Отсутствие металлического сердечника приводит к очень небольшим искажениям, но к тому же катушка должна быть очень длинной, чтобы выдерживать большую индуктивность, что приводит к большой индуктивности.
Индуктор со стальным сердечником
Для применений с низким сопротивлением и высокой индуктивностью стальные сердечники являются ступенью выше воздушных сердечников. Чем плотнее стальной сердечник, тем меньше проблем с магнитным насыщением сердечника.
Твердые ферритовые сердечники
Когда дело доходит до максимального сопротивления, твердые ферритовые сердечники находятся в верхней части списка.Однако при работе с высокой индуктивностью они не всегда надежны и имеют тенденцию относительно быстро достигать своего уровня магнитного насыщения. В ферритовых сердечниках будет использоваться другой ферритовый материал в зависимости от области применения, такой как марганец-цинк для определенных типов антенных стержней, причем различные материалы предлагают различные преимущества. Доступны порошковые ферритовые сердечники, которые плотнее и обладают большей линейностью, чем сплошные ферритовые сердечники.
Дроссели в цепях и предотвращение отдачи
Поскольку индукторы не поддерживают постоянный уровень напряжения между выводами, невозможно внезапно остановить ток.Если ток проходит через цепь с замкнутым переключателем, катушка индуктивности позволяет току течь и создает электромагнитное поле. Если переключатель цепи затем разомкнут, индуктор продолжит попытки передать ток, и при этом один из выводов индуктора может переключать заряды с отрицательного на положительный. Это в конечном итоге приведет к перегрузке контакта клеммы. Если контакт перегружен, коммутатор испытает помехи и повреждение, что приведет к сокращению срока службы.Такого рода проблем можно избежать, просто используя диод, хотя для высокоскоростных приложений может быть предпочтительнее резистор.
Если вы хотите найти поставщиков индукторов, щелкните здесь.
Прочие изделия из двигателей
Прочие “виды” статей
Больше от Automation & Electronics
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / CreationDate (D: 20211107083845-00’00 ‘) / Application («Сертифицировано IEEE PDFeXpress на 15.02.2017 10:24:59») / ModDate (D: 20170215102459-08’00 ‘) / PTEX.Fullbanner (это MiKTeX-pdfTeX 2.9.6211 \ (1.40.17 \)) / В ловушке / Ложь >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > транслировать 2017-02-15T19: 22: 22 + 01: 00’Сертифицировано IEEE PDFeXpress 15.02.2017 10:24:59 AM’2017-02-15T10: 24: 59-08: 002017-02-15T10: 24 : 59-08: 00Это MiKTeX-pdfTeX 2.9.6211 (1.40.17) ‘Сертифицировано IEEE PDFeXpress 15.02.2017 10:24:59 AM’MiKTeX pdfTeX-1.40.17 Ложное приложение / pdfuuid: 48a773f4-678f-405b -95f1-c4bb1eaa0c57uuid: 17f39ebd-b251-457c-89f2-5ba141d856b5 конечный поток эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 13 0 объект > транслировать x ڝ XɎ # 7 + 0 | [nA0 ~.: .yJ3TqEiN “CFξJim = ʈT38t | * ag; cWHh, sm =] ߷ KRxf;> hc9 aѮ.eE |:; ̷4;” ԟ`2 “= {Oi.cS {m #; 0 = =” uxs $ Ķslv = 6 eHoH7U @ f% (tXwWZW, w`, {GoH “sS! l1 | l | \ va2} 34PQ * ͠A-D”): 5i42uWd :.
Влияние неопределенностей материала на параметры RLC индукторов, моделируемых методом конечных элементов
В этой работе мы подчеркиваем влияние неопределенностей материала (магнитная проницаемость, электрическая проводимость ферритового сердечника Mn-Zn и электрическая проницаемость). изоляции провода) от параметров RLC индуктора с обмоткой, извлеченных из метода конечных элементов.С этой целью метод конечных элементов встроен в моделирование Монте-Карло. Мы показываем, что рассмотрение упомянутых различных свойств материала как реальных случайных величин приводит к значительным изменениям в распределениях параметров RLC.
1 Введение
В большинстве случаев при моделировании методом конечных элементов (КЭ) некоторые электромагнитные свойства материалов недостаточно известны из-за отсутствия определенной информации ( i . e . Неопределенности данных, представленных в таблицах спецификаций ).Это случай намотанных магнитных компонентов. Такие компоненты обычно используются в импульсных источниках питания, где высокие частоты переключения дают небольшие значения объема и веса. С другой стороны, операция быстрого переключения также подразумевает возникновение нежелательных явлений (скин-эффект и эффект близости, влияние паразитных емкостей, более высокие магнитные потери и т. Д.), Которые все еще сложно моделировать. Действительно, одним из основных ограничений увеличения частоты является рассеяние энергии из-за потерь в феррите, вызывающих нагрев электронных схем.Из-за их сложной структуры и связанного с ней сложного электрического поведения имеется мало данных о свойствах проводимости спеченного феррита Mn-Zn, что затрудняет правильное моделирование явления вихревых токов [1]. Кроме того, ошибки, возникающие при определении характеристик магнитомягких материалов в результате измерений, непосредственно отражаются в математических моделях материала и, таким образом, приводят к неточностям в численном моделировании. Несмотря на недавние усилия, направленные в этом направлении [2, 3], все еще наблюдаются некоторые различия между численным моделированием (посредством извлеченных эквивалентных схем RLC) и экспериментальными измерениями, проводимыми на высокочастотных магнитных компонентах обмотки (см. e . г . [4]). В некоторой степени такие расхождения вызваны геометрическими и материальными неопределенностями. Например, магнитная проницаемость и электропроводность ферритового магнитопровода обычно неизвестны с точностью менее 20% и 5% соответственно. Кроме того, диаметр провода может также изменяться из-за раздавливания окружающего изоляционного материала, а также могут возникнуть неопределенности в конфигурации обмотки из-за процедуры намотки [5].
Необходимо учитывать влияние изменчивости входных параметров численной модели на ее выходы.Для этого обычно используют метод возмущений, моделирование Монте-Карло, полиномиальный хаос и т. Д. [6, 7]. Метод возмущений основан на развитии ряда Тейлора случайных величин в численной модели вокруг их среднего значения. Расчет производных может быть довольно сложным и дорогостоящим, что ограничивает использование этого метода только порядком 1 и для моделей, имеющих определенную регулярность. Согласно литературным источникам, теория полиномиального хаоса выгодна в случае, когда необходимо учитывать несколько случайных элементов.С другой стороны, метод Монте-Карло проще в реализации, но требует больших вычислительных затрат, поскольку для получения более точной оценки требуется несколько тысяч итераций.
В данной статье мы изучаем влияние неопределенностей материала на параметры RLC индукторов с обмоткой, используя метод конечных элементов. Поскольку в этом анализе необходимо учитывать только три основных случайных входа (магнитная проницаемость и электрическая проводимость ферритового сердечника, а также электрическая проницаемость изоляции), мы будем использовать метод Монте-Карло для анализа их влияния на параметры RLC сердечника. индуктор намотки.Мы представляем применяемую методологию, включая стохастический подход и численную модель FE, используемую для извлечения параметров RLC в Разделе 2. В Разделе 3 мы опишем различные используемые модели для случайных входных данных, включая равномерное распределение неопределенностей по частоте. После этого в Разделе 4 будут представлены и обсуждены результаты моделирования на тестовом примере. Наконец, в заключении будут обсуждены сильные и слабые стороны предложенной методологии и будут предложены некоторые перспективные работы.
2 Предлагаемая методология
Чтобы получить распределение параметров RLC индуктора с обмоткой из-за распространения материальных неопределенностей через численную модель, моделирование методом Монте-Карло хорошо известно как простое и легкое в реализации [5, 6, 7]. В этом стохастическом методе рассматриваемыми входными параметрами являются магнитная проницаемость и электрическая проводимость ферритового сердечника, а также электрическая проницаемость изоляционного материала провода. И проницаемость, и диэлектрическая проницаемость моделируются как комплексные функции частоты с одинаковой точностью вдоль частоты, в то время как электрическая проводимость также принимается как функция действительного числа от частоты.Все они должны быть равномерно распределены между двумя предельными значениями, рассчитанными на основе данных производителя [8, 9]. Эти случайные входные данные распространяются через детерминированную числовую модель на выходные параметры (RLC). Реализованная FE 2D-модель индуктора намотки основана на двух несвязанных задачах для расчета параметров RLC. Магнитодинамическая формула a – v с цепной связью используется для извлечения параметров RL катушки индуктивности [10].Сгенерированные электрические потенциалы проводников затем используются в задаче электростатики, в отличие от многих других работ (в которых априори предполагается линейное перераспределение электрического потенциала вдоль проводников). Таким образом, рассматривается слабая связь между электрическим и магнитным полями. Кроме того, массивные проводники рассматриваются с целью учета скин-эффекта и эффекта близости в проводниках. Паразитная емкость индуктора получается из электростатической энергии, вычисленной путем решения проблемы электростатики в непроводящих материалах.
3 Моделирование неопределенностей материала
3.1 Магнитная проницаемость ферритового сердечника
В данном исследовании ферритовый сердечник рассматривается как магнитный диэлектрик, характеризующийся его магнитной проницаемостью и диэлектрической проницаемостью. Общий подход к моделированию различных потерь в феррите состоит в представлении электрической и магнитной проницаемости как комплексных величин, зависящих от частоты.
μ (ω) = μ ′ (ω) −iμ ″ (ω) (1)
ξ (ω) = ξ ′ (ω) −iξ ″ (ω) (2)
при ω , угловая пульсация; мк ‘, ξ ‘ и мк ”, ξ ” действительная и мнимая части магнитной проницаемости и диэлектрической проницаемости соответственно.
Действительные части представляют условия хранения магнитной и электрической энергии, а мнимые части выделяют магнитные и электрические потери соответственно. Магнитные потери включают гистерезис и остаточные потери, в то время как электрические потери включают джоулевы потери (из-за вихревых токов, например, в ферритовом сердечнике) и диэлектрические потери, связанные с вращением диэлектрических диполей из-за переменного электрического поля [11].
Что касается частотной зависимости сложных форм, релаксационная модель Дебая [12] достаточна для моделирования как проницаемости, так и диэлектрической проницаемости ферритового сердечника (см. (3) и (4)).
μ (f) = μs / (1 + i (f / frμ)) (3)
ξ (f) = ξinf + (ξs − ξinf) / (1 + i (f / frξ)) (4)
с μ s , ξ s , статической ( i . e . При нулевой частоте) магнитной проницаемостью и диэлектрической проницаемостью соответственно; ξ inf , диэлектрическая проницаемость на бесконечной частоте; f rμ и f rξ , частоты релаксации свойств материала. Для этих аналитических моделей статические параметры рассматриваются как случайные величины для нашей детерминированной модели, в то время как частоты релаксации выводятся из таблицы данных, как и в других ссылках [13].На рисунке 2 показаны изменения как частотные функции действительной и мнимой частей относительной магнитной проницаемости ферритового сердечника 3 F 35 с частотой релаксации, расположенной около 5,5 e + 6 Гц. Можно сделать вывод, что в ограниченном диапазоне частот (до 100 кГц) магнитная проницаемость может рассматриваться как постоянный реальный параметр.
Рисунок 1
Комплексная проницаемость Mn-Zn ферритового сердечника как функция частоты
Рисунок 2
Комплексная диэлектрическая проницаемость полиуретана как функция частоты
3.2 Электрическая проницаемость изолирующего провода
Для диэлектрической проницаемости изоляционного материала провода ( i . e . Полиуретан) релаксационная модель Гавриляка-Негами (эмпирическая модификация релаксации Дебая) хорошо адаптирована в данном исследовании из экспериментальная точка зрения [14, 15]. Действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости взяты из следующего выражения:
ξ (ω) = ξinf + (ξs − ξinf) / [1+ (iωτ0) (1 − α)] β (5)
где ξ s и ξ inf являются статическими (при нулевой частоте) и бесконечной частотной диэлектрической проницаемостью соответственно; ω угловая пульсация; τ 0 (= 1 / (2 πf max )) характеристическое время, связанное с частотой релаксации f max ; и α и β , параметры формы, определяющие симметричное и асимметричное уширение кривой диэлектрической дисперсии.На рисунке 3 можно увидеть изменение частоты действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости полиуретана, принятой в этой статье. Можно отметить, что это монотонно уменьшается с частотой и может считаться постоянным на ограниченной полосе частот.
Рисунок 3
Зависимость проводимости от частоты для ферритового сердечника
3.3 Электропроводность ферритового сердечника
Изменение проводимости в зависимости от частоты можно вывести из мнимой части диэлектрической проницаемости [12] материала (либо для феррита или полиуретана), как показано ниже.
σ (f) = σdc + σac (f) (6)
с σ dc , электропроводность при нулевой частоте или проводимость постоянного тока; и σ ac , проводимость на высокой частоте.
Последняя связана с мнимой частью диэлектрической проницаемости следующим выражением:
σac = 2πfξ0ξ ″ (f) (7)
, где f – частота, а ξ 0 (= 8,854187 e – 12 Ф / м), диэлектрическая проницаемость вакуума.Изменение проводимости полиуретана с частотой показано на рисунке 4. Можно заметить, что значительные потери Джоуля могут появиться на высоких частотах, но ими можно пренебречь на низких частотах.
Рис. 4
Распределение потерь Джоуля в индукторе с обмоткой на частоте 1 МГц
4 Численные результаты
Стохастическое исследование применено к двухмерной осесимметричной модели индуктора с обмоткой, состоящей из 81 витка и диаметром проволоки 0,315 мм. Расположение проводников в окне обмотки выбирается таким образом, чтобы уменьшить паразитные емкости системы.Поэтому выбирается гексагональное расположение проводников в окне обмотки и прерывистое расположение [16]. Эволюция извлеченных параметров RLC с частотой из моделирования Монте-Карло изображена на рисунке 6. Это результат итераций Монте-Карло 2350, для которых три случайных входных параметра зависят от частоты и равномерно распределены между двумя пределами, вычисленными из листы данных. Увеличение дисперсии R с частотой происходит из-за скин-эффекта и эффекта близости в проводниках и в ферритовом сердечнике.Квазипостоянная дисперсия индуктивности по частоте обусловлена тем фактом, что глубинные вихревые токи (в ферритовом сердечнике, см. Рисунок 4), которые сдвинуты по фазе и могут влиять на индуктивность, экспоненциально меньше, поэтому их влияние малы или пренебрежимо малы на распределении L. В то время как вихревые токи, протекающие на внешней поверхности сердечника, находятся в фазе с током катушки, а затем могут значительно повлиять на реальную часть импеданса катушки. Что касается минусов, паразитные емкости показывают возрастающую дисперсию с увеличением частоты.Это происходит из-за разброса неопределенностей свойств изоляционного материала (которые учитываются при вычислении емкости) в зависимости от частоты.
Рисунок 5
Гистограммы параметров RLC на 1 МГц
Рисунок 6
Извлеченные параметры RLC в зависимости от частоты
Распределение параметров RLC на 1 МГц изображено на рисунке 5. Можно отметить, что они равномерно распределены около их средних значений в качестве параметров случайных входов.Для анализа сходимости адаптированные математические ожидания параметров RLC на 1 МГц с их 95% доверительными интервалами показаны на рисунке 7. Здесь можно увидеть, что моделирование методом Монте-Карло достигает хорошей сходимости после 1500 итераций благодаря использованным стохастическим моделям материалов. неопределенности.
Рисунок 7
Сходимость параметров RLC на 1 МГц с их доверительными интервалами
5 Заключение
В этой статье мы проанализировали влияние неопределенностей материала (магнитная проницаемость и проводимость ферритового сердечника и диэлектрическая проницаемость изоляционного провода). материала) по извлеченным параметрам RLC индуктора намотки с помощью метода FE.Предложенная методология с использованием моделирования MC была успешно применена к 2D-модели, включающей случайные параметры (только материальные неопределенности). Однако в случае учета геометрических неопределенностей (например, формы обмотки и сердечника воздушного зазора) в дополнение к неопределенностям материала (проницаемость и проводимость ферритового сердечника), смешанный стохастический подход, реализующий, например, разложение полиномов хаоса и моделирование методом Монте-Карло, может быть интересно воспользоваться преимуществами обоих методов.Другой интересной работой было бы учесть материальные неопределенности в законах нелинейного поведения ( e . g . Кривая B-H ферромагнитных материалов), например, для анализа чувствительности характеристик электрических машин. В будущих работах мы планируем сравнить импедансы, рассчитанные по численным моделям, и по результатам экспериментальных измерений.
Ссылки
[1] Лояу В., Ван Г.-Й., Ло Буэ М., Мазалейрат Ф., Анализ микроструктуры феррита Mn-Zn с помощью импедансной спектроскопии, характеристик STEM и EDS, J.Прил. Phys., 2012, 111, III (5), 053928.10.1063 / 1.3693544 Искать в Google Scholar
[2] Эльфген С., Франк Д., Хамейер К., Определение характеристик магнитомягких материалов путем измерения: Оценка неопределенностей вверх до 1,8 Тл и 9 кГц, AIP Advances, 2018, 8, 04720810.1063 / 1.4993294 Поиск в Google Scholar
[3] Рамаротафика Р., Бенабу А., Кленет С., Стохастическое моделирование мягких магнитных свойств электротехнических сталей: применение к Статоры электрических машин, IEEE Trans.Magn., 2012, 48 (10), 13030581. Искать в Google Scholar
[4] Де Грев З., Сиау Дж., Менье Г., Гишон Ж.-М., Чадебек О., Интеграл смешанной поверхности по объему Формулировка для моделирования высокочастотных индукторов без сердечника, IEEE Trans. Magn., 2016, 52 (3), 7208904. Поиск в Google Scholar
[5] Лосса Г., Деблекер О., Де Грев З., Влияние геометрических неопределенностей на параметры RLC индукторов, моделируемых с помощью конечного Элементный метод, IEEE Trans. Магн., 2017, 53 (6), 8400104.Искать в Google Scholar
[6] Lehikoinen A., Chiodetto N., Lantto E., Arkkio A., Anouar Belahcen Монте-Карло анализ циркулирующих токов в электрических машинах с произвольной обмоткой, IEEE Trans. Magn., 2016, 52 (8), 8205112. Поиск в Google Scholar
[7] Офферманн П., Мак Х., Нгуен Т.Т., Клене С., Де Герсем Х., Хамейер К., Количественная оценка неопределенности и анализ чувствительности в электрических машинах со стохастически изменяющимися параметрами машины, IEEE Trans. Маг., 2015, 51 (3), 8101804.Поиск в Google Scholar
[8] Справочник данных FERROXCUBE, Мягкие ферриты и аксессуары, 2013 г., EPCOS. Искать в Google Scholar
[9] Pro-Power, Медно-эмалированный провод, 2015. www.farnell.com Искать в Google Scholar
[10] Дулар П., Легрос В., Связь локальных и глобальных величин в различных конечных Составы элементов и их применение в электростатике, магнитостатике и магнитодинамике, IEEE Trans. Magn., 1998, 34 (5), 3078-3081.10.1109 / 20.717720 Поиск в Google Scholar
[11] De Grève Z., Числовая модификация составных компонентов с высокой частотой (кандидатская диссертация), 2012 г., Монс: Университет Монса, FPMs. Искать в Google Scholar
[12] Лебуржуа Р., Ferrites doux pour ľélectronique de puissance, 2005, Techniques de Ingénieur, N3260 V1. Искать в Google Scholar
[13] Manceau JP, Etude du phénomène de relax diélectrique dans les Capités Métal-Isolant-Métal (кандидатская диссертация), 2008, Гренобль: Университет Жозефа-Фурье, Гренобль I Поиск в Google Scholar
[14 ] Полизос Г., Тунсер Э., Томер В., Зауэрс И., Рэндалл К.А., Маниас Э., Диэлектрическая спектроскопия нанокомпозитных диэлектриков на основе полимеров с адаптированными интерфейсами и структурированным пространственным распределением наполнителей, CRC Press, 2013, 978-1-4665-6853-2 . Искать в Google Scholar
[15] Велатутам Т.С., Абд Маджид У.Х., Ган С.Н., Диэлектрические свойства полиуретановых покрытий, полученных из полиолов на основе олеиновой кислоты пальмового масла – возобновляемый ресурс, J. Oil Palm Res., 2012, 24, 1260 -1266. Искать в Google Scholar
[16] Луис Сантос Гарсиа Ф., Modélisation de Composants électromagnétiques haute fréquence par la Méthode des Elements FUHS (докторская диссертация), 2012, Гренобль: Национальный политехнический институт Гренобля Поиск в Google Scholar
Поступило: 2017-11-02
Принято: 2017- 12-18
Опубликовано в Интернете: 2018-05-24
© 2018 G. Lossa et al ., Опубликовано De Gruyter
Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Лицензия.
Расчет собственных и взаимных индуктивностей индукционных печей и …
РАСЧЕТ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ И ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИИ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ И ПИТАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ С НИЗКИМ СТЭ Ладислав Мусил (1), Ву Пхан Ту (2) (1) Отдел Электроэнергетики Чешского Технического Университета в г. Прага, Чешская Республика. ([email protected]) (2) Кафедра инжиниринга энергетических систем , Технологический университет of Хошимин (HCMUT), Вьетнам.([email protected]). РЕФЕРАТ В статье рассматривается возможный способ вычисления индуктивностей схемных моделей сложных низкочастотных устройств по распределению магнитного поля. Расчеты выполняются с помощью программы FEMLAB на основе МКЭ , дополненной несколькими одноцелевыми пользовательскими процедурами в Matlab, написанными авторами. Основные результаты и проиллюстрированы на примере устройства подачи цинка.1. ВВЕДЕНИЕ Моделирование индукционных печей и другого индукционного оборудования, такого как индукционные питатели и насосы для расплавленного металла относятся к часто решаемой задаче. И в отраслевых и исследованиях эта задача из решается за счет игнорирования токов смещения и высших гармоник и конечным elements метод.Модель, основанная на модифицированных уравнениях Максвелла, называется низкочастотной гармонической FE-моделью. Решение, полученное с помощью этой модели, включает в себя локальные значения величин электромагнитного поля. Другие производные локальные и интегральные величины (такие как удельная тепловая мощность и общая тепловая мощность) также могут быть легко получены из решения. Однако электрические параметры с сосредоточенными параметрами, такие как сопротивления или собственные – и взаимные индуктивности Могут также потребоваться особые катушки.Эти параметры используются, например, для проектирования источника питания. К сожалению, получить эти параметры из решения электромагнитного поля нетривиально, особенно в случае нескольких катушек и нелинейностей. Статья посвящена расчету собственной и взаимной индуктивности из модели электромагнитного поля, решенной методом конечных элементов.Его основные идеи проиллюстрированы на примере питателя цинка. 2. Введение в устройство подачи цинка Устройство подачи цинка – это специальное индукционное устройство для перекачивания и дозирования расплавленного цинка. Его схематическое устройство изображено на рис. 1. Жидкий металл течет из емкости или печи через входное отверстие в резервуар кольцевой формы. Несколько коаксиальных катушек индуктивности, намотанных вокруг магнитопровода и , несущие гармонические токи, создают периодическое магнитное поле, создавая в расплавленном металле вихревые токи, текущие в окружном направлении.Эти токи (во взаимодействии с первичным магнитным полем) создают силы Лоренца, заставляющие расплавленный металл подниматься вверх до уровня выпускного отверстия. Затем жидкий металл течет через выходное отверстие питателя в форму.
[PDF] Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
1 Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии Кристиан Экенбах, Wilfri…
Кристиан Экенбах и др .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургииИспользование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в промышленности цветных металлов Кристиан Экенбах, Вилфрид Шпиц
Эта статья дает обзор различных типов индукционных нагревателей для плавильных, выдерживающих и раздаточных / литейных печей. В презентации основное внимание уделяется индукторам без сердечника и их преимуществам перед индукторами канального типа, когда речь идет о выдержке / литье специальных медных сплавов.На примере печи для выдержки / литья на заводе по производству алюминиевых полуфабрикатов в Европе проиллюстрировано и объяснено преобразование печи канального типа в печь с индукционной технологией без сердечника. В документе приводится техническая информация, сравнивающая новые преимущества детализации, такие как увеличенный срок службы печи до трех лет с тигельным индуктором. На фотографиях и диаграммах
показаны преимущества, а также результаты испытаний и измерения отложений, накопившихся в индукторе.В частности, реконструкция и модернизация 28-тонной печи для выдержки и разливки мощностью от 200 кВт до 40 тонн и 450 кВт будут продемонстрированы результатами строительства и полевыми работами. Ключевые слова: Канальный индуктор – Индуктор без сердечника – Индукционная печь – Канальная печь – Тигельная печь – Плавильная печь – Раздаточная печь – Литейная печь – Индукция – БТИЗ преобразователь – Специальные сплавы – Медь и медные сплавы – Алюминий и алюминиевые сплавы
Der Einsatz von Rinneninduktoren und Tiegelinduktoren in der NE-Metallindustrie Der Artikel gibt einen Überblick über die verschiedenen Typen von Induktoren für Schmelz- / Warmhalte- und Gießöfen.Der Beitrag beschäftigt sichtensiv mit Tiegelinduktoren und deren Vorteilen gegenüber Rinneninduktoren beim Speichern und Vergießen von speziellen Kupferlegierungen. Am Beispiel eines Warmhalte- / Gießofens в einem Aluminium-Halbzeugwerk в Европе wird die Umwandlung eines Rinnenofens in einen mit Tiegelinduktor beheizten Ofen illustriert und erläutert. Der Bericht beschreibt die technischen Vorteile der Tiegelinduktoren, die zu einer erhöhten Ofenstandzeit von bis zu drei Jahren führen. Mittels Tabellen und Fotos werden die Ergebnisse
des Ofenumbaus erläutert und die Krätzeanbackungen im Tiegelinduktor gezeigt.Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen 28-t-Ofen mit einem Rinneninduktor mit 200 kW Nennleistung, der auf 40 t Fassungsvermögen und eine Tiegelinduktor-Leistung von 450 kW umgebaut wird. Schlüsselwörter: Rinneninduktor – Tiegelinduktor – Induktionsofen – Rinnenofen – Tiegelofen – Schmelzofen – Warmhalteofen – Vergießofen – Induktion – IGBT-Umrichter – Sonderlegierungen – Kupferium und Kupferungendecteungen non-ferreux La utilización de индукторов de canales y индукторы de crisol en la Industria no-férrea Документ, представленный по случаю заседания Комитета экспертов GDMB по меди, 26–28 сентября 2012 г., в Барселоне, Испания.
1
Применение канальных индукторов и индукторов без сердечника
В основном для плавки, выдержки и литья металлов используются индукционные печи канального типа и индукционные печи без сердечника. Индукционная печь канального типа состоит из корпуса печи из стали с огнеупорной футеровкой, к которому присоединены один или несколько индукторов канального типа для нагрева металла. Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) № 2
Из-за таких причин, как теплопроводность и плавучесть термоклея, в большинстве случаев индуктор канального типа присоединяется к нижней части корпуса печи канального типа, что дает типичную конструкцию. малой и средней плавильной печи канального типа, как показано на рисунке 1.В зависимости от функции печи в производственной линии могут быть подходящими другие положения конструкции индуктора канала и корпуса печи. Рисунок 2 – один из редких примеров, когда индуктор по особой причине прикреплен горизонтально к верхнему корпусу печи. 93
Christian Eckenbach et al .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии Изолированная крышка печи
Огнеупорная футеровка Жидкий металл
Ламинированный железный сердечник Корпус индуктора Катушка индуктивности
Рис.1: Типовая конструкция канальной печи
Индукторный канал
Рис. 2: Канальная печь с горизонтально фланцевым индуктором канала
Огнеупорная футеровка
Рис. 4: Копровая разливочная печь
Рис. печь
94
Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) № 2
Кристиан Экенбах и др .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
Рис.5: Канальные индукторы для алюминиевых печей
Печь для литья под давлением с каналом, источник изображения: «Induktives Schmelzen und Warmhalten», E. Dötsch
Канальные индукционные печи используются для плавки меди и медных сплавов, поскольку медь чувствительна к кислороду приемные и канальные печи предлагают гладкую поверхность ванны, но достаточную турбулентность ванны внутри расплава, чтобы можно было достичь однородных расплавов с точки зрения химического анализа и температуры. Канальные печи также являются предпочтительным выбором для выдержки и разливки меди и медных сплавов (рисунки 3 и 4).Но они также используются для плавки алюминия и его сплавов, а также в печах для выдержки / литья алюминия и его сплавов (рис. 5). Еще одно применение канального индуктора – это хранение расплавов чугуна в огромных печах для хранения или раздаточных / литейных печах с фланцевым питателем, используемым на автоматических высокоскоростных линиях литья в песчаные формы (рис. 6). Печи канального типа имеют гораздо более высокий электрический КПД, чем печи без сердечника, но когда дело доходит до плавки чугуна и стали (требуется высокая удельная мощность) и частой смены сплава или необходимости регулярного опорожнения печи, предпочтительнее печь без сердечника. выбор в качестве плавильной печи или печи для выдержки / литья (рис. 7).
Рис. 7: Индукционная печь без сердечника; 1 – индукционная катушка; 2 – Огнеупор; 3 – расплав-жидкий металл; 4 – движение ванны расплава; 5 – Менискус; 6 – Изоляция
Мир металлургии – ЭРЦМЕТАЛЛ 66 (2013) № 2
Рис. 6: Канальные индукторы в чугунолитейных цехах
В медеплавильном производстве печи без сердечника используются для плавки специальных медных сплавов, которые, как известно, засоряют каналы индуктора. Из печи расплав переливается в промежуточный ковш, а оттуда прямо в машину прерывистого вертикального литья.Такими сплавами могут быть CuFe, CuNi, алюминиевая бронза и т. Д. Еще одним применением является плавление алюминиевой бронзы для производства гребных винтов (до 80 т вмещающей емкости печи без сердечника) или когда требуется частая смена сплава на небольших литейных предприятиях по производству мультисплавов. например производители лигатур. Удерживание сплавов, таких как CuNi или CuFe, для подачи их в машину непрерывного литья, оказывается неэкономичным, поскольку эти специальные медные сплавы значительно сокращают срок службы индуктора канала из-за вымывания огнеупора (увеличивается поперечное сечение канала) или засорения каналов (поперечное сечение канала). уменьшается).Было запрошено и найдено лучшее и более экономичное решение при использовании индукторов без сердечника (рис. 8), которые, аналогично канальным индукторам, могут быть присоединены фланцем к любому положению корпуса раздаточной печи, что обеспечивает гибкость при проектировании таких корпусов печи, адаптированных к производственному процессу. и процесс литья. Такие индукторы без сердечника уже в начале 1980-х годов использовались для нагрева раздаточных печей для алюминия.
Рис. 8: Печь, нагреваемая индуктором без сердечника
95
Christian Eckenbach et al.: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии Раздаточные печи емкостью 20-30 т, в которые подается жидкий металл из плавильных печей с газовым обогревом и подача металла путем наклона в полунепрерывную вертикальную линию разливки (рис. 10). Печи для выдержки были оснащены индукторами канального типа мощностью 200 кВт, которые требовали еженедельной очистки из-за засорения каналов, что приводило к значительным простоям производства и сложному и длительному техническому обслуживанию.Потребовалось от 5 до 6 замен индукторов в год на одной раздаточной печи, что приводило к дополнительным затратам на техническое обслуживание и простоям производства. Старая конструкция – 250 кВт – нагрев печи для выдержки / литья медного сплава
Конструкция MARX – 340 кВт – нагрев печи для выдержки / литья алюминия
Рис. 9: Конструкции индукторов без сердечника
и медное литье. Обычно раздаточные печи на линиях непрерывной разливки были оборудованы такими индукторами, которые потребляют больше энергии, чем индукторы канального типа, но имеют гораздо больший срок службы и позволяют опорожнять раздаточную печь на регулярной основе.Рисунок 9 отражает развитие конструкции индукторов без сердечника. Индуктор мощностью 250 кВт на левой стороне был введен в эксплуатацию в конце 1990-х годов для обогрева трехкамерной печи для выдержки / литья медных сплавов. У него нет корпуса индуктора, в отличие от индуктора мощностью 340 кВт с правой стороны, который уже много лет используется в нескольких раздаточных печах в производстве алюминиевых полуфабрикатов и литья. На предыдущем заседании Медного комитета GDMB были доложены результаты использования индукторов без сердечника овальной формы в печах для выдержки / литья медных сплавов.Группа Marx в Германии накопила хороший опыт в модификации существующих раздаточных печей, нагреваемых индукторами канального типа, в печи, нагреваемые индукторами без сердечника. Такой ремонт и модификация дают возможность увеличить удерживающую способность и заменить старый шкаф питания обычного переключателя ответвлений на более экономичный шкаф преобразователя на БТИЗ-транзисторах, позволяющий достичь точной температуры выдержки / разливки расплава.
2
Для преобразования существующей печи необходимо собрать данные о ее конструкции.Полезно и рекомендуется визуализировать их в виде трехмерного изображения. Затем нужно ответить на вопрос, оставить ли объем печи неизменным или корпус печи нужно удлинить. Для этого агрегат необходимо подвергнуть статическому и динамическому функциональному тестированию, необходимо проверить все устройства движения (наклона, движения) и потребляемую мощность, а расчеты должны ответить на вопрос, нужно ли заменять эти устройства на более мощные. единицы.Проектирование и строительство новой опорной конструкции печи, которая после того, как старая подконструкция печи была отсоединена, полностью присоединяется к корпусу печи, расположенному на стенде печи (Рисунок 11). Для этого необходимо найти подходящие участки резки для отсечения днища печи, создать новый размер днища корпуса печи в соответствии с расчетами МКЭ и подготовиться к установке на саму печь (Рисунок 12). Эти сборные элементы конструкции (рис. 13, 14) обычно производятся «под ключ», проверяются и транспортируются на строительную площадку в свариваемом состоянии.
Преобразование канальной печи в печь, нагреваемую индуктором без сердечника . Этот заказчик эксплуатировал одиннадцать
Рис. 11: 3D-изображения
Рис. 10: Литейная печь с канальным индуктором
96
Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) No.2
Christian Eckenbach et al .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
Рис. 12: Расчет методом конечных элементов нового основания печи
Рис. 14: Новое основание печи
Рис. 13: Чертеж нового основания печи
Рис. 15: Разборка старого основания печи – подключение нового основания печи
Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) № 2
97
Christian Eckenbach et al. al.: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
Рис. 16: Новое основание печи с установленным индуктором без сердечника
На самой строительной площадке подготовлено отключение старой конструкции нижней части корпуса печи и выполнено. Зона сварки подготавливается механически и технически, и новая опорная конструкция размещается на контактной поверхности, а затем приваривается к печи (Рисунок 15). Новое основание печи поддерживает приемную конструкцию для индуктора тигля, который устанавливается позже (Рисунок 16).После успешной сварки и поддержки конструкции печь готова к анализу сварки и после утверждения ее необходимо подготовить для новой футеровки. Конструктивные условия, такие как топка, также проверяются с точки зрения пространственной геометрии. Необходимые зазоры для более широких наклонных движений могут потребовать структурных изменений; Однако обычно это не так (рис. 17). С точки зрения экономии затрат и увеличения производства такая конверсия рефинансируется менее чем за год.Для обслуживающего персонала обращение становится намного проще. Тем временем около 30 таких печных установок были переоборудованы или подготовлены к переоборудованию. Обычно всегда можно использовать существующий корпус печи. Таблица 1: Сравнение затрат на техническое обслуживание. в кратчайшие сроки, с хорошей подготовкой примерно за четыре недели.
3
Преимущества модификации
Благодаря техническому решению стыковки индуктора без сердечника на нижнем корпусе печи и фиксации его ключевыми креплениями, изношенный индуктор от заливки корпуса печи пустым до его перезапуска , можно изменить в течение максимум 24–30 часов. Уравнение рентабельности в отношении канальной печи по сравнению с тигельной печью на удивление ясно свидетельствует в пользу тигельной печи (таблица 1). Чтобы заменить индуктор без сердечника, он охлаждается в опорожненной печи в теплом состоянии за счет собственного водяного охлаждения в течение прибл.восемь часов, пока он не достигнет средней температуры максимум 50 ° C. После этого индуктор без сердечника может быть отделен от печи Сравнение за год
Печь с индуктором канала
Печь с индуктором без сердечника Циклы очистки
52 цикла очистки 3 человеко-дня каждый
без циклов очистки (1248 ч)
52 простоя производства из-за очистки 2 × 24 ч каждый (2496 ч)
отсутствие простоя производства из-за очистки Замена индуктора / от 3 до 1 замены резервуара / остановок для ремонта (от 1 до 3 человеко-дней → 8-24 часа / 3 сотрудника)
Не менее 5 замен / остановов индуктора для ремонта 10 человеко-дней каждый (80 ч)
1
5 простоев производства 5 × 24 ч каждый (120 ч)
1
Не менее 5 развертываний ремонта 10,000 ¥ / шт. → 50000 ¥
1
/ От 3 до 1 простоя производства от 10 до 30 часов / от 3 до 1 ремонтных работ 10 000 ¥ за штуку → 3300 ¥ до 10 000 ¥
Керамические работы 5 процессов правки и кондиционирования прямоугольного фланца 5 × 3 ч (15 ч) 9 0022
98
/ Процесс правки от 3 до 1 и работы по кондиционированию круглого фланца от 1 до 3 часов
1
Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) No.2
Christian Eckenbach et al .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
Рис. 18: Замена огнеупора
Рис. 19: Фланец печи и предварительно нагретый запасной индуктор без сердечника
Рис. 20: Завершенная замена индуктора
Рис. 21: Запасной индуктор без сердечника
, который можно подготовить для повторного использования. Для этого предварительно изготовленный тигель внутри индуктора поднимается из основания с помощью подъемного устройства и может быть утилизирован как единая компактная деталь (рис. 18).Полное извлечение тигля одним куском дает очень хорошую возможность контролировать, какие дефекты могли иметь тигель и какие керамические и температурные условия обнаруживаются. После этого можно произвести замену футеровки индуктора тигля, переделать монтажный фланец кожуха печи (облицовка).
Горелка при цикле 50 ° C / ч от температуры предварительного нагрева до номинальной температуры и снова запускается. Этот процесс занимает в общей сложности около 24 часов и поэтому чрезвычайно удобен в обслуживании.
Параллельно с этим процессом в печь подводится уже предварительно нагретый тигельный сосуд, который должен быть прикреплен к самой печи (рис. 19, 20). Время процесса фланцевого монтажа предварительно нагретого тигля составляет максимум шесть часов, в большинстве случаев даже меньше. После полной установки индуктора тигля его нагревают в печи Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) № 2
Демонтированный индуктор без сердечника после капитального ремонта остается в режиме ожидания (рис. 21). Через два-четыре года тигли забьются.Шлакообразующие составляющие обычно представляют собой алюминиево-магниевые шпинели, которые обычно можно удалить механически, но с точки зрения химических соединений они не растворяются в плавильной ванне и, следовательно, остаются внутри камеры печи, забивая ее с течением времени (рисунки 22, 23). ). Процесс засорения тигля сопровождается изменением частоты преобразователя и, как следствие, снижением производительности. Показанное снижение производительности. содержания и далее производительность преобразователя настолько низка, что правильная работа печи больше не обеспечивается, поскольку оставшаяся удерживающая мощность
больше не является достаточной для поддержания температуры корпуса печи с достаточной гибкостью и для перегрева.После достижения фазы 3 состояния тигля индуктор без сердечника может быть снова удален из печи, заменен соответствующим образом подготовленным новым и перезапущен в течение 24 часов. На Рисунке 24 ряд информативных изображений показывает состояние инкрустации и образование алюминиево-магниевых шпинелей. Здесь мы все еще можем констатировать впечатляюще хорошее состояние тигля после засорения и, следовательно, можем сделать вывод о высокой степени эксплуатационной надежности.
4
Новый источник питания преобразователя на БТИЗ-транзисторе
Как уже упоминалось, период модификации можно использовать для замены старого источника питания традиционного типа на более эффективный новый источник питания преобразователя.Применение бесступенчатого источника питания через транзисторный преобразователь в технологии IGBT (рисунок 25) обеспечивает автоматизированное и визуализированное управление удерживанием и
Рис. 22: Сечение индуктора без сердечника
Рис. 23: Засорение без сердечника индуктора
Период 1 Тигель через 6 месяцев
Период 2 Тигель через 12 месяцев
Период 3 Тигель через 18-36 месяцев Тигель выводится из эксплуатации
45 0 м
Рис.24. Инкрустрации в индукторе без сердечника
100
Мир металлургии – ERZMETALL 66 (2013) № 2
Кристиан Экенбах и др .: Использование индукторов канального типа и индукторов без сердечника в цветной металлургии
Рис. 25: IGBT-транзистор-преобразователь, вкл. S7 контролирует процесс литья
и одновременно позволяет контролировать состояние самого индуктора тигля. Совершенно очевидно, что стоит присмотреться к старым существующим предприятиям и переоборудовать их с использованием современных технологий, а также поддерживать технологии плавления и обогрева на шаг впереди рынка.
