RU2267238C2 - Индукционная плавильная установка - Google Patents

Индукционная плавильная установка Download PDF

Info

Publication number
RU2267238C2
RU2267238C2 RU2002106925/09A RU2002106925A RU2267238C2 RU 2267238 C2 RU2267238 C2 RU 2267238C2 RU 2002106925/09 A RU2002106925/09 A RU 2002106925/09A RU 2002106925 A RU2002106925 A RU 2002106925A RU 2267238 C2 RU2267238 C2 RU 2267238C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
outputs
capacitor bank
frame
melting furnace
Prior art date
Application number
RU2002106925/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002106925A (ru
Inventor
Е.М. Силкин (RU)
Е.М. Силкин
М.Е. Силкин (RU)
М.Е. Силкин
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа ЭЛСИ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа ЭЛСИ filed Critical Акционерное общество открытого типа ЭЛСИ
Priority to RU2002106925/09A priority Critical patent/RU2267238C2/ru
Publication of RU2002106925A publication Critical patent/RU2002106925A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2267238C2 publication Critical patent/RU2267238C2/ru

Links

Landscapes

  • Furnace Details (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Изобретение (ИЗ) относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнологических комплексах для индукционной плавки черных и цветных металлов. ИЗ повышает коэффициент полезного действия индукционного плавильной установки. ИЗ содержит плавильную печь (ПП) с установленным внутри каркаса (KA) (1) индуктором (ИН) из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль (ЦС), выводы (ВЫ) которого подключены к ВЫ ПП, разделенным на две равные части (2), (3), соединенные параллельно, преобразователь частоты (ПЧ) 4, конденсаторную батарею (КБ) 5, два шинопровода (6, 7), соединяющие ВЫ ПЧ4 с ВЫ КБ5, КБ5 установлена на КА1 в непосредственной близости от ИН, ВЫ КБ5 соединены с ВЫ ИН, на КА1 в направлении оси ЦС по меньшей мере с двух сторон установлены панели (8) с закрепленными ферритовыми стержнями. 1 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнологических комплексах для индукционной плавки черных и цветных металлов.
Известна индукционная плавильная установка, содержащая плавильную печь с установленным внутри каркаса индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, преобразователь частоты, конденсаторную батарею, две пары шинопроводов, два водоохлаждаемых кабеля, одна пара шинопроводов соединяет выводы преобразователя частоты с выводами конденсаторной батареи, вторая пара шинопроводов соединяет выводы конденсаторной батареи с первыми выводами водоохлаждаемых кабелей, вторые выводы которых подключены к выводам плавильной печи (Электропечь ИСТ-0,16. Эксплуатационная документация. ЗНИ. 260.002. - Избербаш: Издательство ЭЗ. - 1996).
Недостатком индукционной плавильной установки является низкий коэффициент полезного действия из-за высоких электрических потерь во второй паре шинопроводов, водоохлаждаемых кабелях и магнитных потоках рассеяния индуктора.
Известна индукционная плавильная установка, содержащая плавильную печь с установленным внутри каркаса индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, преобразователь частоты, трансформатор, конденсаторную батарею, автотрансформатор, три пары шинопроводов, два водоохлаждаемых кабеля, одна пара шинопроводов соединяет выводы преобразователя частоты с первыми выводами трансформатора, вторая пара шинопроводов соединяет вторые выводы трансформатора с выводами конденсаторной батареи, третья пара шинопроводов соединяет выводы конденсаторной батареи с первыми выводами автотрансформатора, вторые выводы которого соединены с первыми выводами водоохлаждаемых кабелей, вторые выводы которых подключены к выводам плавильной печи (Production and concentration of magnetic flux for more efficient induction heating applications / Ruff in i R. S., Madeira R. J. // Ind. Heat. - 1989. - 56, N2. - P.14-16).
Недостатком индукционной плавильной установки является низкий коэффициент полезного действия из-за высоких электрических потерь в третьей паре шинопроводов, автотрансформаторе и водоохлаждаемых кабелях.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является индукционная плавильная установка (Установки индукционные плавильные серии УИП. Электротехника. Отраслевой каталог 12.51.06-97. - М.: Информэлектро. - 1997), которая и рассматривается в качестве прототипа.
Прототип содержит плавильную печь с установленным внутри каркаса индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, преобразователь частоты, конденсаторную батарею, две пары шинопроводов, два водоохлаждаемых кабеля, одна пара шинопроводов соединяет выводы преобразователя частоты с выводами конденсаторной батареи, вторая пара шинопроводов соединяет выводы конденсаторной батареи с первыми выводами водоохлаждаемых кабелей, вторые выводы которых подключены к выводам плавильной печи.
Недостатком прототипа является низкий коэффициент полезного действия из-за высоких электрических потерь во второй паре шинопроводов, водоохлаждаемых кабелях и магнитных потоков рассеяния индуктора.
Изобретение направлено на решение задачи повышения коэффициента полезного действия индукционной плавильной установки, что является целью изобретения.
Указанная цель достигается тем, что в индукционной плавильной установке, содержащей плавильную печь с установленным внутри каркаса индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, преобразователь частоты, конденсаторную батарею, два шинопровода, соединяющих выводы преобразователя частоты с выводами конденсаторной батареи, конденсаторная батарея установлена на каркасе в непосредственной близости от индуктора, выводы конденсаторной батареи соединены с выводами индуктора, индуктор разделен на две равные части, которые включены параллельно так, что конец первой части индуктора соединен с концом второй части индуктора, начало второй части индуктора соединено с началом первой части индуктора, на каркасе в направлении оси цилиндрической спирали по меньшей мере с двух сторон установлены панели с закрепленными ферритовыми стержнями.
Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение коэффициента полезного действия индукционной плавильной установки за счет снижения потерь в шинопроводах, отсутствия потерь в водоохлаждаемых кабелях за счет их исключения из конструкции плавильной установки, уменьшения потерь за счет снижения магнитных потоков рассеяния путем локализации и концентрации магнитного поля в ферритовых стержнях панелей, уменьшения магнитного сопротивления основному магнитному потоку индуктора.
Повышение коэффициента полезного действия индукционной плавильной установки является полученным техническим результатом, обусловленным технической реализацией (выполнением) элементов, введением новых элементов и мест их установки, связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемой индукционной плавильной установки являются существенными.
На чертеже приведена схема индукционной плавильной установки.
Индукционная плавильная установка содержит плавильную печь с установленным внутри каркаса 1 индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, разделенным на две равные части 2, 3, которые включены параллельно так, что конец первой части индуктора соединен с концом второй части индуктора, начало второй части индуктора соединено с началом первой части индуктора, преобразователь частоты 4, конденсаторную батарею 5, два шинопровода 6, 7, соединяющие выводы преобразователя частоты с выводами конденсаторной батареи, конденсаторная батарея установлена на каркасе в непосредственной близости от индуктора, на каркасе в направлении оси цилиндрической спирали по меньшей мере с двух сторон установлены панели 8 с закрепленными ферритовыми стержнями.
Индукционная плавильная установка работает следующим образом. Преобразователь частоты 4 вырабатывает переменное напряжение повышенной частоты. Переменное напряжение повышенной частоты подается через шинопроводы 6, 7 на части индуктора 2, 3 плавильной печи. Плавильная печь работает по принципу короткозамкнутого трансформатора, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор, а вторичной (короткозамкнутой) обмоткой и, одновременно, нагрузкой - находящийся в плавильной печи металл. Нагрев и расплавление металла в плавильной печи происходит за счет протекающих в нем токов, которые возникают в результате действия электромагнитного поля, создаваемого индуктором. Индуктор с металлом для преобразователя частоты 4 представляет собой индуктивную нагрузку с низким коэффициентом мощности (0,4-0,05). Для компенсации коэффициента мощности устанавливается конденсаторная батарея 5. Из-за низкого коэффициента мощности ток, протекающий между элементами колебательного контура параллельного типа, образованного частями 2, 3 индуктора и конденсаторной батареей 5, значительно превышает ток (в 5-20 раз), протекающий по шинопроводам 6, 7 от преобразователя 4 к плавильной печи. Для уменьшения поля рассеяния частей 2, 3 индуктора, магнитного сопротивления, локализации и концентрации магнитного поля служат панели 8 с закрепленными ферритовыми стержнями.
В конденсаторной батарее 5 могут быть использованы водоохлаждаемые конденсаторы типов ЭСВК, ЭСВ, ЭСВП. На панелях 8 могут быть установлены шихтованные стержни из кремнистой электротехнической (трансформаторной) или аморфной стали, пермаллоя и других ферромагнитных материалов.
По сравнению с прототипом существенно повышается коэффициент полезного действия индукционной плавильной установки (на 30-50%). Разделение индуктора плавильной печи на две равные части и соединение указанных частей параллельно позволяет, не изменяя конструктивных размеров, уменьшить его индуктивность и волновое сопротивление контура, образованного частями индуктора и конденсаторной батареей. При заданной мощности плавильной печи разделение индуктора на части и уменьшение волнового сопротивления контура обеспечивает возможность уменьшения емкости конденсаторной батареи. В результате конструктивно становится возможным разместить конденсаторную батарею на каркасе в непосредственной близости от индуктора. При этом разработанные преобразователи частоты на основе инверторов тока с квазирезонансной коммутацией позволяют обеспечить работу индукционных плавильных печей в широком диапазоне выходных частот с сохранением разрешенных рядов мощностей и емкостей плавильных печей. При установке конденсаторной батареи на каркасе плавильной печи за счет уменьшения длины шинопроводов, соединяющих конденсаторную батарею с индуктором, и исключения из конструкции индукционной плавильной установки водоохлаждаемых кабелей электрические потери уменьшаются. Водоохлаждаемые кабели имеют большое активное сопротивление, так как сечение кабеля не может быть выбрано достаточным, а длина - минимальной с точки зрения электрических потерь из-за наложения эксплуатационных и конструктивных ограничений. Установленные на каркасе плавильной печи панели с закрепленными ферритовыми стержнями уменьшают поле рассеяния индуктора и магнитное сопротивление основному магнитному потоку за счет локализации и концентрации магнитного поля в структуре ферритовых стержней. В результате также снижаются потери и повышается коэффициент полезного действия индукционной плавильной установки.
По сравнению с прототипом повышается надежность работы индукционной плавильной печи. В прототипе проводники водоохлаждаемых кабелей подвергаются (в производственных условиях) быстрой коррозии и разрушению. Резиновая изоляция кабелей при попадании капель расплавленного металла часто нарушается. Выход из строя водоохлаждаемых кабелей приводит к аварии всей установки. Для прототипа из-за повышенной загрузки преобразователя частоты по мощности при необходимости компенсации электрических потерь снижается срок его службы.
По сравнению с прототипом уменьшается цена индукционной плавильной установки, так как при фактическом уменьшении цены плавильной печи за счет снижения материалоемкости индуктора существенно снижается стоимость конденсаторной батареи и соединительных линий. Кроме того, конденсаторная батарея становится встраиваемым в плавильную печь элементом.
По сравнению с прототипом снижаются эксплуатационные расходы за счет уменьшения сроков ввода в эксплуатацию и стоимости строительных (отсутствие приямков для водоохлаждаемых кабелей), монтажных и пусконаладочных работ, повышения производительности индукционной плавильной установки, стоимости технического обслуживания, ремонтопригодности.

Claims (1)

  1. Индукционная плавильная установка, содержащая плавильную печь с установленным внутри каркаса индуктором из полого проводника, изогнутого в цилиндрическую спираль, выводы которого подключены к выводам плавильной печи, преобразователь частоты, конденсаторную батарею, два шинопровода, соединяющих выводы преобразователя частоты с выводами конденсаторной батареи, отличающаяся тем, что конденсаторная батарея установлена на каркасе в непосредственной близости от индуктора, выводы конденсаторной батареи соединены с выводами индуктора, индуктор разделен на две равные части, которые включены параллельно так, что конец первой части индуктора соединен с концом второй части индуктора, начало второй части индуктора соединено с началом первой части индуктора, на каркасе в направлении оси цилиндрической спирали по меньшей мере с двух сторон установлены панели с закрепленными ферритовыми стержнями.
RU2002106925/09A 2002-03-18 2002-03-18 Индукционная плавильная установка RU2267238C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002106925/09A RU2267238C2 (ru) 2002-03-18 2002-03-18 Индукционная плавильная установка

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002106925/09A RU2267238C2 (ru) 2002-03-18 2002-03-18 Индукционная плавильная установка

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002106925A RU2002106925A (ru) 2003-09-10
RU2267238C2 true RU2267238C2 (ru) 2005-12-27

Family

ID=35870521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002106925/09A RU2267238C2 (ru) 2002-03-18 2002-03-18 Индукционная плавильная установка

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2267238C2 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАЙНБЕРГ А.М. Индукционные плавильные печи. - М.: Энергия, 1967, с.184-186, 201-203, 257. ПРОСТЯКОВ А.А. Индукционные печи и миксеры для плавки чугуна. - М.: Энергия, 1977, с.155. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202009337U (zh) 功率电路
US8410883B2 (en) High voltage dry-type reactor for a voltage source converter
EP2850622B1 (en) Integral inductor arrangement
CN109599258B (zh) 一种高压隔离变压器
CN104641448A (zh) 用于为等离子体处理产生并维持等离子体的装置
RU2267238C2 (ru) Индукционная плавильная установка
CN101657048A (zh) 感应炉的变频控制系统
RU2125310C1 (ru) Высокочастотный трансформатор
JP2020503699A (ja) 半磁性ボビンを使用する高調波フィルタ
WO2018233833A1 (en) METHOD OF OPERATING AN ELECTRIC ARC OVEN, ELECTRONIC POWER CONVERTER, AND ELECTRIC ARC OVEN SYSTEM
Ramezani et al. High efficiency wireless power transfer system design for circular magnetic structures
JP7438380B2 (ja) 高電力のユーザデバイス用の電力供給装置
US5582790A (en) Inductor for induction heating of metal strips
EP3890173A1 (en) Filter system for a converter circuit
RU2003120864A (ru) Способ и устройство для передачи электрической энергии
US3984756A (en) Power source for supplying stabilized current to electrical installations
KR20120006603A (ko) 전류원 입력 자기공명 전력전달장치의 공진장치
RU2662796C1 (ru) Система электрического освещения
ATE26038T1 (de) Hochstromleitung fuer drehstrom.
RU2302071C2 (ru) Устройство для индукционного нагрева и способ управления работой устройства для индукционного нагрева
CN113162452B (zh) 一种电流移相并联电路
RU193008U1 (ru) Трехсекционный индуктор
CN215933342U (zh) 双变比变压器
SU1436136A1 (ru) Высокочастотный трансформатор
RU2069402C1 (ru) Высокочастотный трансформатор

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060319

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060319

RZ4A Other changes in the information about an invention