SU748918A1

SU748918A1 - Устройство дл индукционного нагрева

Info

Publication number: SU748918A1
Application number: SU772555076A
Authority: SU
Inventors: Валентин Александрович Григорьев; Виктор Михайлович Бродянский; Михаил Михайлович Соколов; Александр Борисович Кувалдин
Original assignee: Московский Ордена Ленина Энергетический Институт
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1977-12-26
Publication date: 1980-07-15
Also published as: FR2413013B1; CA1125382A; FR2413013A1; IT7841689A0; US4247736A

Description

(5-1) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРГ.ВА

1

Изобретение относитс к электротехнике, а конкретнее к электротермии и предназна чено дл иснользовани в индукционных плавильных и нагревательных установках.

Известны различные варианты выполнени устройства дл индукционного нагрева, состо щих из индуктора, системы его охлаждени и теплоизол ции. Дл получени наибольшего электрического КПД индуктор выполн ют, из металлов с малым удельным сопротивлением, обычно алюмини или меди, а дл получени наибольшей удельной поверхностной мощности, т. е. дл увеличени тока индуктора, примен етс его принудительное охлаждение: воздушное или вод ное, теплоизол ци примен етс дл уменьшени тепловых потерь с поверхности нагреваемого металла 1.

Наиболее близким из известных вл етс устройство дл индукционного нагрева, содержащее индуктор, снабженный системой охлаждени , теплоизол цию и размещенный между ними охлаждаемый металлический экран 2.

Известные устройства при работе на частоте 50-60 Гц имеют следующие энергетические характеристики: электрический

КПД 60-80 /0 и уле.п.нук) поверхностную мощность не б(Jлee 1()()() кВг/см. Дл современных индукционных нагревательных и плавильных устапоиок мсииностью 5 30-МВт, а в отдельных случа :, и пынк электричес-. кие потери в индукторе составл ют . 1 - 10 МВт: а указанное .ишчопие удельной поверхностной мощности ограничивает их производительность.

Цель изобретени повышение производительности устройства и расширение

10 его технологических возможностей.

Поставленна ,цель доститаетс тем, что индуктор выполнен из металла с чистотой не менее 99,99%, а система охлаждени - в виде криостата, заполненного криоагентом с температурой 15-120 К, по меньшей мере

15 часть которого выполнена из диэлектрического материала, образу незамкнутый электрический контур, и снабженного патрубками, служащими дл присоединени к источнику криоагента.

Claims

20 При выполнении индуктора из алюмини в качестве криоагента использован конденсированный газ с температурой 70-120 К, например,азот: При выполнении индуктора из алюмини с чистотой не менее 99,99°/о в качестве криоагента использован конденсированный газ с температурой 15-35 К, например, водород. Существенно уменьшаетс удельное электрическое сопротивление металла с высокой чистотой при его охлаждении до 15-120 К, Что приводит к снижению электрических поте рь в ийдуКторе и позвол ет увеличить ток в индукторе, те. повысить удельную поверхностную мощность. Применение сверхпроводимости, которое возможно в специальных материалах при температурах около 4 К, оказываетс экономически нецелесообразный в §иде пОвышейных потерь в; индукторе на вихревые токи, а также больших энергетических ° з;аТр аТна криостатирование. На фиг. 1 показано устройство дл индуктивного нагрева, продольный разрез , на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. I. Индуктор Iохвачен криостатом 2, присоединенньуи через патрубки 3 к источнику криоагента (на фиг. 1 и 2 не показан), Вводы 4 предназначены дл подключени электропитани . Через патрубки 5 осуществлен подвод охлаждающей среды к металлическому экрану 6. Теплоизол ци 7 уменьшает -тепловые потери от нагреваемого ме-. талла 8. При этом индуктор выполнен из материала с чистотой не менее 99,99%, а температура криоагента лежит в интервале 15-120 К. Индуктор 1 устройства может быть выполнен , например, из алюмини , а в качестве криоагента может быть использован конДе: сированный газ с температурой 70- 120 К, а именно, азот, углеводороды, фреоны или их смеси. При этом удельное электрическое сопротивление алюмини равно около 2,. т. е. примерно в 7 раз меньше удельного сопротивлени меди при 300 К. В другом варианте индуктор 1 может быть изготовлен из алюмини с чистотой не менее 9,995%, а в качестве криоагеита используетс конденсированный газ с температурой 15-35 К, а именно водород,.гелий , неон или их смеси. Удельное электрическое сопротивление алюмини при этом - около ОмМ, т. е. примерно в тыс чу раз меньше удельного сопротивлени меди при 300 К. Криостат 2 может быть изготовлен целиком из диэлектрика или из металла, при этом во избежание больших потерь энергии криостат не должен образовывать замкнутого электрического контура. Охлаждавмый металлический экран 6 может быть выполней из меди в виде отдельных секций, так что экран 6 не образует замкнутого электрического контура (см. фиг. 2). В качестве охлаждающей среды может быть использована вода. Технико-экономическа эффективность устройства определ етс экономией электроэиергии и повышением производительности установок индукционного нагрева при уменьшении электрических потерь и повышении удельной поверхностной мощности . Вследствие поверхностного эффекта уменьшение электрических потерь в индукторе оказываетс пропорциональным не удельному электрическому сопротивлению, а корню квадратному из этой величины. Однако , известные методы подавлени поверхностного эффекта, например, применение кабелей из свитых проволок малого диаметра, дадут возможность снизить электрические потери в индукторе из алюмини чистотой 99,995% , при охлаждении до 20 К на частоте 50 Гц приблизительно в 100 раз. Криостатирование при этой температуре потребует расхода электроэнергии около 50 кВт на 1 кВт потерь (дл современных криогенных установок). Таким образом, использование устройства дает снижение электрических потерь приблизительно .в 2 раза по сравнению с существующими устройствами. Дл современной индукционной тигельной печи дл плавки чугуна емкостью 60 т и установленной мощностью 20 МБА электрические потери в индукторе составл ют 4 МВт. Использование устройства позволит снизить потери до 2 МВт, что при фонде рабочего времени 5000 ч и стоимости электроэнергии O.,0j руб./к Вт-ч даст годовой экономический эффект только за счет экономики электроэнергии 200000 руб. на установку (по данным расчета). Предлагаемое устройство окажетс особенно эффективным при использовании в индукционных установках большой мощности (свыше 1 МВт.) так как при этом уменьшаетс срок окупаемости дополнительного оборудовани . Формула изобретени 1. Устройство ДЛЯ индукционного нагр&ва , содержащее индуктор, снабженный системой охлаждени , теплоизол цию и размещенный между ними охлаждаемый металлический экран, отличающеес тем, что, с целью повышени производительности устройства и расширени его технологических возможностей, индуктор выполнен из металла с чистотой не менее 99,99%, а система охлаждени - в виде криостата, заполнен ого криоагентом с температурой I5-- 120 К по меньшей мере часть которого выполнена из диэлектрического материала, образу незамкнутый электрический контур, и снабженного патрубками, служащими дл присоединени к источнику криоагента. 2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что при выполнении индуктора из алюмиии в качестве криоагента использован конденсированный г;)г с температурой 70-; 120 К, например азот, 3. Устройсттю по п. 1, отличающеес тем, что при выполнении индуктора из алюмини с чистотой не менее 99. в качестве криоагента испол зован конденсированный газ с температурой 15-35 К, например водород. 748918 ви с. № Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вайнберг А. М. Индукционные пла ьные печи. М., «Энерги , 1967, 10-315.
2.Авторское свидетельство СССР 193631, кл. Н 05 В 5/12, 1966.

ФИ2.2