RU118485U1

RU118485U1 - LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR

Info

Publication number: RU118485U1
Application number: RU2012107917/07U
Authority: RU
Inventors: Роман Мирославович Христинич; Елена Витальевна Христинич; Алексей Романович Христинич
Original assignee: Роман Мирославович Христинич; Елена Витальевна Христинич; Алексей Романович Христинич
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2012-07-20

Abstract

Индуктор линейной индукционной машины, содержащий разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секций катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, отличающийся тем, что магнитопровод имеет три стержня на каждом из которых расположены секции катушки одной фазы, при этом все секции катушки одной фазы включены или согласно последовательно, или согласно параллельно между собой, и число витков катушки каждой фазы Wк.ф определяется из выражения Wк.ф=(AS·L)/(6·I), где AS - линейная токовая нагрузка, А/м; L - длина индуктора, м; I - ток в проводнике катушки, А. The inductor of a linear induction machine, containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by the same coils, which are subdivided in height into several sections and located on the cores of the magnetic core, the sections of the phase coils are installed on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic core, while the sections of the coils are spaced apart from each other from each other in height so that a cavity is formed between them, into which electrical insulating spacers with holes are installed perpendicular to the turns of the coil sections, characterized in that the magnetic circuit has three rods on each of which coil sections of one phase are located, while all coil sections of one phase are included or according to in series, or according to parallel to each other, and the number of turns of the coil of each phase Wc.f is determined from the expression Wc.f = (AS · L) / (6 · I), where AS is the linear current load, A / m; L is the length of the inductor, m; I is the current in the coil conductor, A.

Description

Устройство относится к индукционным машинам с естественным или принудительным воздушным охлаждением и может использоваться для перемещения твердых электропроводных материалов, перекачивания и перемешивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках.The device relates to induction machines with natural or forced air cooling and can be used to move solid conductive materials, pump and mix liquid metals and alloys in mixers, furnaces, ladles, ingots, billets.

Известна линейная индукционная машина, представленная в «Патенте РФ №1809507. Кл. H02K 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. В.Н.Тимофеев, Р.М.Христинич, С.А.Бояков, А.А.Темеров. Заявка №4765258/07. Опубл. в БИ №14 от 15.04.93 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой с естественным охлаждением и создающая бегущее электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в движение. Недостатками такого устройства являются: большие габариты из-за вылета лобовых частей, большие потери мощности в катушках и ограниченное использования из-за нарушение прочности печи, миксера, ковша при больших поперечных размерах катушек обмотки.Known linear induction machine presented in "Patent of the Russian Federation No. 1809507. Cl. H02K 41/025. Inductor of a linear induction machine. V.N. Timofeev, R. M. Khristinich, S. A. Boyakov, A. A. Temerov. Application No. 4765258/07. Publ. in BI No. 14 of 04/15/93, ”containing an open magnetic circuit with a winding with natural cooling and creating a traveling electromagnetic field that sets the liquid metal in motion. The disadvantages of this device are: large dimensions due to the departure of the frontal parts, large losses of power in the coils and limited use due to violation of the strength of the furnace, mixer, bucket with large transverse dimensions of the winding coils.

Наиболее близким к заявленному устройству является линейная индукционная машина, представленная в «Патенте на полезную модель РФ №109615. Кл. H02K 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Е.В.Христинич, А.Р.Христинич. Заявка №2011121478/07. Опубл. в БИ №29 от 20.10.2011 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода. Недостатками такого устройства являются: большие габариты, необходимость специального двухфазного источника питания пониженной частоты, ухудшенные тяговые характеристики.Closest to the claimed device is a linear induction machine, presented in "Patent for utility model of the Russian Federation No. 109615. Cl. H02K 41/025. Inductor of a linear induction machine. E.V. Khristinich, A.R. Khristinich. Application No. 2011121478/07. Publ. in BI No. 29 of 10.20.2011, ”containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by identical coils, which are divided in height into several sections and are located on the terminals of the magnetic circuit. The disadvantages of such a device are: large dimensions, the need for a special two-phase low-frequency power supply, and poor traction characteristics.

В основу полезной модели положена задача создания устройства бегущего электромагнитного поля с улучшенными массогабаритными и энергетическими параметрами для электромагнитного перемещения электропроводных материалов и расплавов.The utility model is based on the task of creating a traveling electromagnetic field device with improved overall dimensions and energy parameters for the electromagnetic movement of electrically conductive materials and melts.

Поставленная задача решается тем, что в индукторе линейной индукционной машины, содержащем разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секций катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, причем магнитопровод имеет три стержня на каждом из которых расположены секции катушки одной фазы, при этом все секции катушки одной фазы включены или согласно последовательно, или согласно параллельно между собой и количество витков катушки каждой фазы W_к.ф. определяется из выражения W_к.ф.=(AS*L)/(6·I), где AS - линейная токовая нагрузка (А/м), L - длина индуктора (м), I - ток в проводнике катушки (А).The problem is solved in that in the inductor of a linear induction machine containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by identical coils, which are divided into several sections in height and located on the cores of the magnetic circuit, sections of phase coils are mounted on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic circuit in this case, the coil sections are spaced apart from each other in height so that a cavity is formed between them, into which the electrodes are perpendicular to the turns of the coil sections ektroizolyatsionnye spacer with holes, wherein the magnetic core has three rods on each of which are located the coil sections of one phase, all phases of one coil sections includes sequentially or according to or according parallel to each other and the number of turns of each phase coil W _CYP is determined from the expression W _k.f. = (AS * L) / (6 · I), where AS is the linear current load (A / m), L is the inductor length (m), I is the current in the coil conductor (A).

На фиг.1 изображен индуктор линейной индукционной машины; на фиг 2 - сечение А-А, вид сверху.Figure 1 shows the inductor of a linear induction machine; in Fig.2 is a section aa, a top view.

Индуктор линейной индукционной машины имеет разомкнутый магнитопровод, состоящий из стержней 1, 2, 3 и ярма 4. Между стержнями расположены центральные пазы 5, 6 и крайние пазы 7, 8. Вокруг стержня 1 на самораспирающихся клиньях 9, установленных по углам стержня 1 расположены секции катушки 10 фазы А, вокруг стержня 2 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 11 фазы В, вокруг стержня 3 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 12 фазы С. Между секциями катушек 10, 11 и 12 перпендикулярно проводникам секций, установлены электроизоляционные распорки 13 с отверстиями. Сверху электроизоляционные распорки 13 прижимаются стальными пластинами 14, выполненными из немагнитной стали. Крайние пазы и лобовые части катушек закрыты щеками 15. Сверху расположена крышка 16, которая может наглухо закрывать индуктор или иметь отверстия, через которые выступают стержни магнитопровода.The inductor of the linear induction machine has an open magnetic circuit, consisting of rods 1, 2, 3 and yoke 4. Between the rods are central grooves 5, 6 and extreme grooves 7, 8. Around the rod 1 on the self-expanding wedges 9 installed at the corners of the rod 1 are sections coils 10 of phase A, around the rod 2 on self-expanding wedges 9 are sections of the coil 11 of phase B, around the rod 3 on self-expanding wedges 9 are sections of the coil 12 of phase C. Between the sections of coils 10, 11 and 12 perpendicular to the conductors of the sections, electric roizolyatsionnye spacers 13 with holes. From above, the insulating spacers 13 are pressed by steel plates 14 made of non-magnetic steel. The extreme grooves and the frontal parts of the coils are closed by the cheeks 15. On top is a cover 16, which can tightly close the inductor or have holes through which the cores of the magnetic circuit protrude.

Индуктор линейной индукционной машины работает следующим образом. При подаче напряжения U₁ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 10 фазы А, подаче напряжения U₂ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 11 фазы В и подаче напряжения U₃ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 12 фазы С, в катушках 10, 11 и 12 появляются токи, которые создают магнитные потоки, сдвинутые в пространстве и во времени, а именно - бегущее электромагнитное поле. Сопротивление для катушки фазы А, катушки фазы В и катушки фазы С будет отличаться незначительно, поэтому потребление полной мощности будет близким для трех фаз. Незначительное влияние на величину полной мощности по фазам вносит входной и выходной краевые эффекты для бегущего электромагнитного поля при движении электропроводного материала или расплава. Однако на эффективность работы индуктора линейной индукционной машины это не сказывается.The inductor of a linear induction machine operates as follows. When applying voltage U ₁ to according to sections of phase 10 coil 10 connected in series or parallel, applying voltage U ₂ to according to sections of phase 11 coil 11 connected in series or parallel and applying voltage U ₃ to according to sections of phase C coil 12 connected in series or parallel, coils 10, 11 and 12 appear currents that create magnetic fluxes shifted in space and time, namely - a traveling electromagnetic field. The resistance for the phase A coil, phase B coil and phase C coil will differ slightly, so the total power consumption will be close for the three phases. The input and output edge effects for a traveling electromagnetic field during the movement of an electrically conductive material or a melt make an insignificant effect on the total phase power. However, this does not affect the efficiency of the inductor of the linear induction machine.

Количество витков катушки фазы определяется из выражения W_к.ф.=(AS·L)/(6·I). Рекомендуемые пределы изменения величин следующие:The number of turns of the phase coil is determined from the expression W _KF = (ASL) / (6I). The recommended limits for changing the values are as follows:

- линейная токовая нагрузка AS изменяется от 0,5·10⁵ до 2,5·10⁵ (А/м);- linear current load AS varies from 0.5 · 10 ⁵ to 2.5 · 10 ⁵ (A / m);

- длина индуктора L изменяется от 0,1 до 10,0 (м);- the length of the inductor L varies from 0.1 to 10.0 (m);

- электрический ток I изменяется от 1 до 3500 (А).- electric current I varies from 1 to 3500 (A).

Одновременно секционная конструкция катушек обмотки способствует созданию каналов для естественного охлаждения (или воздушного принудительного охлаждения), что позволяет работать устройству для перекачивания или перемешивания высокотемпературных электропроводных агрессивных сред, где применение водяного охлаждения нежелательно или затруднительно.At the same time, the sectional design of the winding coils contributes to the creation of channels for free cooling (or forced air cooling), which allows the device to work for pumping or mixing high-temperature electrically conductive aggressive media, where the use of water cooling is undesirable or difficult.

Наличие катушек обмотки в индукторе линейной индукционной машины, выполненных в виде секций расположенных вокруг стержней магнитопровода, позволяет уменьшить расход обмоточного провода и материалов, исключить перекрещивание или наложение лобовых частей секций катушек и увеличить интенсивность охлаждения катушек, уменьшить напряжение питания в обмотке. Это позволяет снизить потери активной мощности в обмотке и повысить коэффициент полезного действия устройства.The presence of winding coils in the inductor of a linear induction machine, made in the form of sections located around the rods of the magnetic circuit, reduces the consumption of the winding wire and materials, eliminates the crossing or overlap of the frontal parts of the coil sections and increases the cooling intensity of the coils, reduces the supply voltage in the winding. This allows you to reduce the loss of active power in the winding and increase the efficiency of the device.

Применение трехфазной конструкции индуктора обеспечивает равномерное потребление мощности из трехфазной электрической сети. Использование для питания индуктора напряжения пониженной частоты может быть обеспечено серийным трехфазным преобразованием частоты, например, использующимся для питания приводов асинхронных двигателей.The use of a three-phase inductor design provides uniform power consumption from a three-phase electric network. The use of a low frequency voltage to power an inductor can be provided by a serial three-phase frequency conversion, for example, used to power drives of asynchronous motors.

Применение предлагаемой конструкции индуктора линейной индукционной машины позволяет уменьшить ширину индуктора за счет уменьшения лобовых частей катушек. Уменьшение ширины катушек и индуктора в целом позволяет устанавливать его в стесненных условиях на печи или миксере, не нарушая их прочностные характеристики. Это особенно актуально для наклонных крупнотоннажных печей и миксеров, вместимостью от 50 до 200 тонн жидкого алюминия или других электропроводных расплавов.The application of the proposed design of the inductor of a linear induction machine allows to reduce the width of the inductor by reducing the frontal parts of the coils. Reducing the width of the coils and inductor as a whole allows you to install it in cramped conditions on a furnace or mixer, without violating their strength characteristics. This is especially true for inclined large-capacity furnaces and mixers with a capacity of 50 to 200 tons of liquid aluminum or other electrically conductive melts.

Трехстержневая трехфазная конструкция индуктора линейной индукционной машины является также предпочтительной для использования в качества электромагнитного перемешивателя жидкого расплава в печах, миксерах и ковшах, где присутствуют большие немагнитные зазоры между индуктором и электропроводным расплавом и где для эффективного проникновения сквозь немагнитный зазор воздействия на расплав требуется увеличенное полюсное деление индуктора.The three-core three-phase inductor design of a linear induction machine is also preferred for use as an electromagnetic liquid melt mixer in furnaces, mixers and ladles, where large non-magnetic gaps between the inductor and the electrically conductive melt are present and where increased pole division is required for effective penetration through the non-magnetic melt clearance inductor.

Claims

An inductor of a linear induction machine containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by identical coils, which are divided in height into several sections and located on the cores of the magnetic circuit, sections of the phase coils are mounted on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic circuit, while the coil sections are spaced apart from each other in height so that a cavity is formed between them, into which perpendicular to the turns of the coil sections are installed insulating spacers with holes and, characterized in that the magnetic circuit has three rods on each of which sections of the coil of one phase are located, while all sections of the coil of one phase are connected either in series or in parallel with each other, and the number of turns of the coil of each phase W _k.f is determined from expressions W _k.f = (AS · L) / (6 · I), where AS is the linear current load, A / m; L is the length of the inductor, m; I - current in the coil conductor, A.