Отъемная индукционная единица

Заявляемая отъемная индукционная единица относится к области металлургии, в частности, может быть использована в канальных печах для создания вращения жидкого металла в канальной части. Обмотка отъемной индукционной единицы имеет не менее одного дополнительного ответвления и делит обмотку на части, к одной из которых параллельно подключается один из блоков переменных конденсаторов для регулирования амплитуд, фаз тока и напряжения с целью регулирования скорости вращения металла в канальной части. Другой блок переменных конденсаторов включен на полное число витков для компенсации реактивной мощности. Регулируемое вращательное движение металла в канальной части препятствует нарастанию окислов на стенках каналов и приводит к усилению транзитного течения, которое выносит шлак из индукционной единицы и способствует тепломассообмену между канальной частью и ванной печи. В результате отпадает необходимость в механической чистке каналов, что значительно увеличивает срок службы и надежность индукционной единицы. 3 илл.

Заявляемое техническое решение относится к области металлургии, в частности, может быть использовано в канальных печах для создания вращения жидкого металла в канальной части.

Известна конструкция отъемной индукционной единицы, вращение расплава в канальной части которой реализовано на основе способа вращения электропроводного тела, заключающегося в создании неоднородного переменного электромагнитного поля между ферромагнитными поверхностями или обмотками, представленного в А.С. 1206902, МКИ H02K 17/04 // C30B 13/20, опубл. в БИ 3 от 23.01.86 г. Продольные каналы отъемной индукционной единицы смещены относительно плоскости, проходящей через центр обмотки параллельно продольной оси, на величину 0,25÷0,5 диаметра продольного канала. Для индукционной единицы такой конструкции характерна большая неоднородность магнитного поля рассеивания, как по высоте канала, так и в радиальном направлении. Смещение каналов относительно центра обмотки и перпендикулярно ее продольной оси приводит к нарушению симметрии потоков рассеивания относительно этой оси и, как следствие, к возникновению электромагнитного вращающего момента.

Основным недостатком такой конструкции отъемной индукционной единицы (ОИЕ) является то, что смещение каналов предполагает увеличение габаритов магнитопровода, а это приводит к увеличению потоков рассеивания и, следовательно, потребляемой ОИЕ реактивной мощности.

Также близким к заявленному решению является отъемная индукционная единица, представленная в 665193 SU, МКИ F27D 1/00, опубл. в БИ 20 от 30.12.75 г., содержащая магнитопровод с обмоткой и канальную часть, состоящую из продольных и поперечного футерованных каналов, которые выполнены раздельными блоками.

К недостаткам такой конструкции отъемной индукционной единицы относятся низкая надежность и малый срок службы, обусловленные необходимостью проведения механической чистки каналов от окислов после каждой плавки.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция отъемной индукционной единицы, представленная в патенте 2235446 RU, МКИ 7 H05B 6/34, опубл. от 27.08.2004 г. Известная отъемная индукционная единица содержит продольные и поперечный каналы, магнитопровод, на котором размещается обмотка с неравномерным шагом навивки шины или с дополнительной обмоткой для создания неравномерности распределения магнитного поля относительно оси канала, что приводит к созданию вращающего момента в канале.

Основными недостатками данной конструкции является сниженная энергетическая эффективность за счет низкого коэффициента заполнения обмотки, и как следствие увеличенные массогабаритные показатели.

В основу нового технического решения положена задача создания такой конструкции отъемной индукционной единицы, которая позволила бы создать в канальной части вращательное движение расплава необходимой интенсивности при низких потерях энергии.

Поставленная задача решается тем, что отъемная индукционная единица, содержащая магнитопровод с обмоткой и канальную часть, состоящую из продольных и поперечного футерованных каналов, которые выполнены раздельными блоками, согласно новому техническому решению, дополнительно содержит не менее двух блоков переменных конденсаторов, а обмотка выполнена с не менее чем одним дополнительным выводом, при этом один из блоков переменных конденсаторов подключен параллельно обмотке на полное число витков, шунтируя обмотку в целом, а другой блок подключен параллельно через дополнительный вывод к части обмотки, шунтируя часть витков.

На фиг.1 изображена отъемная индукционная единица (вид сверху), обмотка которой имеет дополнительные выводы, которые делят ее на части, на фиг.2 приведена принципиальная электрическая схема отъемной индукционной единицы.

батарей.

Отъемная индукционная единица (фиг.1) представляет собой электромагнитную систему индуктор-канал, включающую магнитопровод 1, обмотку 2 с дополнительными выводами (с) и канальную частью. Канальная часть содержит продольные (охваченный 3 и неохваченный 4 магнитопроводом 1) и поперечный каналы.

Указанная система также содержит не менее двух блоков 5, 6 переменных конденсаторов, один блок 5 подсоединен параллельно обмотке на полное число витков, а другой блок 6 - через дополнительный вывод только на часть витков. Продольные и поперечный каналы заключены в металлические каркасы и футеровку. Отъемная индукционная единица крепится в ванне печи с помощью болтовых соединений.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При подаче переменного напряжения U на обмотку 2 по ней протекает ток I_вх , создающий основной магнитный поток, который замыкается по магнитопроводу 1, и поток рассеяния, который замыкается по воздуху. Поток рассеяния индуцирует в канальной части замкнутый ток, под действием которого выделяется тепловая энергия, которая передается из канальной части в ванну печи за счет интенсивного теплообмена. При подключении одного блока переменных конденсаторов параллельно полному числу витков обмотки через основные выводы происходит шунтирование витков обмотки в целом и как следствие компенсация реактивной мощности, что приводит к снижению потерь рассеяния и росту энергетического коэффициента полезного действия. Второй блок переменных конденсаторов подключается параллельно части витков через дополнительные выводы, что позволяет перераспределить емкость в цепи в режиме резонанса токов. При этом производится частичная и полная компенсация индуктивного сопротивления отмотки за счет вводимой емкости блока переменных конденсаторов, что приведет к росту амплитуды входного тока I _вх. Это в свою очередь позволяет получить различные амплитуды, фазы токов (I_ac, I_cd) в контуре. В результате образуется поток рассеивания с большой неоднородностью, который создает электромагнитные усилия в металле, приводя его к одноконтурному вращению в охваченном 3 и неохваченном 4 продольных каналах, интенсивность которого зависит от амплитуд токов I_ac , I_cd, а также фазового сдвига между ними.

Создание вращения в канальной части и его регулирование с помощью блоков переменных конденсаторов позволяет снизить зарастание канала окислами, обеспечить управление скоростями вращения и уменьшить размывание футеровки.

Предложенная конструкция отъемной индукционной единицы имеет следующие преимущества перед известными:

1. Обмотка имеет высокий коэффициент заполнения, что позволяет снизить массогабаритные показатели установки в целом и увеличить энергетическую эффективность.

2. Для создания одноконтурного вращения в канальной части используется несимметричное магнитное поле рассеяния, созданное обмоткой с дополнительными выводами, к которым параллельно подключен один из блоков переменных конденсаторов для создания резонанса токов, а второй блок подключен параллельно на полное число витков для компенсации реактивной мощности и перераспределения емкости в цепи.

3. Подключение к катушке блоков переменных конденсаторов позволяет получить вращение расплава в канальной части разной интенсивности, что исключает необходимость механической чистки каналов, а, следовательно, приводит к увеличению срока службы футеровки отъемной индукционной единицы.

Отъемная индукционная единица, содержащая магнитопровод с обмоткой и канальную часть, состоящую из продольных и поперечного футерованных каналов, которые выполнены раздельными блоками, отличающаяся тем, что дополнительно содержит не менее двух блоков переменных конденсаторов, а обмотка выполнена с не менее чем одним дополнительным выводом, при этом один из блоков конденсаторов подключен параллельно обмотке на полное число витков, шунтируя обмотку в целом, а другой блок подключен параллельно через дополнительный вывод к части обмотки, шунтируя часть витков.