Индукторы. Конструктивное исполнение и область применения

Установки прямого индукционного нагрева металлов широко применяют на ремонтных предприятиях, а косвенного – для различных технологических целей. Токи средней и высокой частоты используют для сквозного нагрева деталей перед горячей обработкой, при восстановлении их методами наплавки, металлизации и пайки, а также для поверхностной закалки деталей и других технологических операций. Основным элементом такого рода устройства является индуктор.

Индукторы в зависимости от назначения, установки и формы нагреваемого изделия бывают цилиндрические, овальные, щелевые, стержневые, плоские, петлевые.

Изделия прямоугольной формы нагревают в овальных, плоских и петлевых индукторах. Для цилиндрических деталей используют индукторы практически всех типов.

Цилиндрические индукторы наиболее просты по конструкции и надёжны в эксплуатации, а их общий КПД достаточно высок. Конструктивно индуктор состоит из многовиткового индуктирующего провода из медной трубки или медной шинки, токопроводящих шин, контактных колодок, устройства для подачи воды, охлаждающей индуктор.

В индукторах для сквозного нагрева изделий используют тепловую изоляция.

Для низкотемпературного косвенного нагрева, например, для обогрева полов, панелей и стен в животноводческих помещениях, для обогрева почвы и воздуха в парниках и теплицах, возможно применять индуктор типа «многовитковый индуктор в ферромагнитной трубе».

Такой нагреватель представляет собой ферромагнитную трубу, внутри которой расположена индуктирующая одно- или многожильная обмотка, выполняемая из стержней, установочного провода или контрольного кабеля. Ферромагнитная труба служит одновременно приёмником энергии магнитного поля и генератором теплоты, образует несущую конструкцию и защищает обмотку индуктора от механических повреждений. Переменный магнитный поток, создаваемый индуктирующей обмоткой нагревателя, наводит в ферромагнитной трубе вихревые токи, которые нагревают её. В трубе выделяется 80…85% всей тепловой энергии, в индукторе – 15…20%. Благодаря последовательному соединению жил обмотки индуктора нагреватель может подключён на сетевое напряжение. В зависимости от материала и диаметра труб, воздушного зазора между обмоткой индуктора и трубой коэффициент мощности нагревателя составляет cosj = 0,88…0,92.

Нагреватели с индуктором, охватывающие снаружи нагреваемое изделие, применяют для обогрева трубопроводов, нагрева жидкостей, газа и т.д. Нагреватель состоит из ферромагнитной трубы (или корпуса), на наружную поверхность которой наматывается индуктирующая одно- или многослойная обмотка, выполненная из провода с теплостойкой изоляцией. Нагреватели изготавливают в однофазном и трехфазном исполнении. В зависимости от технологических требований нагреватель можно подключать на пониженное или сетевое напряжение.

Используют также нагреватели трансформаторного типа, которые применяют при теплоснабжении и горячем водоснабжении животноводческих, производственных и бытовых помещений.

На рисунке 5.4 приведена схема индукционной установки для нагрева и электрофизической обработки различных жидкостей. Она состоит из первичной обмотки (индуктора), внутри которой находится магнитопровод, а с наружной стороны индуктор окружен электромагнитными экранами, которые обеспечивают преобразование электрической энергии в тепловую. Между экранами протекает поток обрабатываемой жидкости. Имея формальное внешнее сходство с трансформатором, рассматриваемая индукционная установка отличается протекающими электромагнитными процессами. Вторичная обмотка выполнена в виде коаксиальных цилиндров. Вследствие этого большие поля рассеяния оказывают влияние на электромагнитные параметры системы. Имея много общего с канальной электропечью, установка имеет вторичную цепь, создаваемую несколькими экранами-цилиндрами. При этом средний цилиндр может выполняться из короткозамкнутых колец произвольной формы для создания электромагнитного поля с оптимальными параметрами для электрофизической обработки жидкостей. Электрически кольца могут быть изолированными, соединенными последовательно (винтовое выполнение расщепленного цилиндра) или с противоположным направлением токов в соседних кольцах. Различные варианты конструктивного исполнения цилиндров позволяют оптимизировать процессы взаимодействия движущейся жидкости с электромагнитным полем, в том числе за счет действия электродинамических сил с одновременным нагревом жидкости за счет кондуктивно-конвекционного теплообмена с нагреваемыми кольцами и цилиндрами.

Опыт создания электронагревателей трансформаторного типа выявил высокие энергетические характеристики и степень электробезопасности устройств такого вида нагрева для отопления и горячего водоснабжения. Устройства способны конкурировать с традиционными ТЭНовыми и электродными нагревателями по ряду основных параметров таких, например, как удельная масса и габариты.

Рис. 5.4. Конструктивная схема индукционной нагревательной системы:

1 – индуктор; 2 – магнитопровод; 3,4 - короткозамкнутые цилиндры и кольца

Эти преимущества серьёзно проявляются с ростом единичной мощности устройства. Так, электрический индукционный котел мощностью 48 кВт на напряжение 0,4 кВ в 2,5 раза компактнее электродного той же мощности.

Потенциальными потребителями таких электроводонагревателей являются промышленные и сельскохозяйственные предприятия городов и поселков, а также передвижные автоматизированные тепловые пункты с тепловой мощностью 250…400 кВт для теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: