Индуктор линейной индукционной машины

Полезная модель направлена на улучшение массогабаритных показателей и повышение энергетических параметров устройства.

Указанный технический результат достигается 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 число 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). 2 илл.

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.

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.

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.

В основу полезной модели положена задача создания устройства бегущего электромагнитного поля с улучшенными массогабаритными и энергетическими параметрами для электромагнитного перемещения электропроводных материалов и расплавов.

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).

На фиг.1 изображен индуктор линейной индукционной машины; на фиг 2 - сечение А-А, вид сверху.

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.

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.

Количество витков катушки фазы определяется из выражения W_к.ф. =(AS·L)/(6·I). Рекомендуемые пределы изменения величин следующие:

- линейная токовая нагрузка AS изменяется от 0,5·10⁵ до 2,5·10⁵ (А/м);

- длина индуктора L изменяется от 0,1 до 10,0 (м);

- электрический ток I изменяется от 1 до 3500 (А).

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.