Лекція 5

Індукційні електричні печі: принцип дії, будова і особливості печей зі стальним осердям і без осердя. Електроустаткування індукційних печей. Схеми живлення. Індукційні високочастотні установки.

Принцип дії і галузь застосування установок індукційного нагріву.
Індукційні печі і установки працюють по принципу виділення тепла в металі струмом, який індукований в йому швидкозмінним електромагнітним полем. Індукційні печі можуть бути зі сталевим осердям і без його. Печі з осердям живляться струмом промислової частоти, печі без осердя – струмом підвищеної частоти. Печі з осердям являють собою свого роду трансфор -матор, в якому первинна обмотка – індуктор включена в мережу змінного струму, а вторинну обмотку замінює тіло, яке нагрівається.

В електропечах і установках діелектричного нагріву виділення тепла в виробі відбувається за рахунок діелектричних втрат в діелектрику або напів- провіднику, який поміщений в змінне електричне поле між електродами, до яких підводять струм високої частоти 10⁶ ÷ 10⁹ Гц, напругою 6÷10 кВ.

Електричний нагрів за допомогою таких установок використовується при термічній обробці деталей, для отримання високоякісних сплавів і чистих металів.

Індукційні печі зі сталевим осердям (канальні печі) по конструкції схожі на силовий трансформатор. Піч має сталеве осердя – магнітопровід, первинну обмотку і вторинну обмотку в вигляді замкнутого каналу (кільцевого тиглю), який заповнений металом.
Принцип роботи заснований на виділенні тепла в кільцевому тиглі печі, який відіграє роль короткозамкнутого витка її вторинного кола. Виділене тепло нагріває і плавить метал.
Магнітний потік наводить у вторинному колі змінну ЕРС, діюче значення якої: Е₂ = 4,44·Ф·w₂·F, В.
Електроіндукційна піч відрізняється від трансформатора тім, що має місце суміщення вторинної обмотки з навантаженням, тому:

, де
m₁ – коефіцієнт, який враховує падіння напруги в w₁ і розсіяння Ф, m₁>1.

Рис.6.16. Будова індукційної печі з осердям.

1 – метал; 2 – корпус; 3 – футерована ванна; 4 – плавильні канали; 5 – вентилятор охолодження; 6 – магнітопровід; 7 – подовий камінь; 8 – індуктор; 9 – зливний носок; 10 – футерована кришка.
Піднімання кришки здійснюється за допомогою гідравлічного або електричного приводу.

Активна потужність, яка споживається піччю:

g – середня продуктивність печі, т/год;

с – питома теплоємність металу при розливі, кДж/кг;

t₁ – час розплавлення металу, год;

t₂ – час завантаження печі, год;

η – ККД печі, η = 0,74 ÷ 0,82 – для печей з литим осердям;

η = 0,9 ÷0,96 – для печей зі сталевим осердям.

Коефіцієнт потужності Cosφ = 0,6 ÷ 0,8. Практична потужність печей складає до 1000 кВ·А.

Індукційні печі без осердя (тигельні печі).
Принцип роботи печі заснований на поглинанні електромагнітної енергії металом, тигель з яким поміщений в змінне магнітне поле. При нагріванні металу індукційним струмом за рахунок взаємодії струмів в індукторі і металі виникають електродинамічні зусилля. Направлення цих зусиль протилежні друг другу і приводять до витиснення металу від периферії до центру. В результаті цього поверхня розплавленого металу спучується, що сприяє циркуляції металу.
Індуктори печей виготовляють з мідної трубки з водяним охолодженням або мідного проводу з повітряним охолодженням. Індуктор і тигель кріплять на корпусі печі.
Струмопідвід до індуктору виконують мідними або алюмінієвими шинопроводами з роз’ємним з’єднанням, а також гнучким кабелем для забезпечення нахилу печі. Механізми нахилу печі, підйому кришки та завантаження печі виконують з електроприводом. Коефіцієнт потужності індукційних тигельних печей знаходиться в межах 0,05÷0,25 и для його підвищення встановлюють статичні конденсатори на підвищені і високі частоти.
Принципова схема включення індукційної печі промислової частоти (рис.6.17б) складається з трансформатора 4, контактора 5, конденсатора 7, дроселя 6, конденсаторної батареї 7а, однофазної печі 8, гідравлічної установки 9 для нахилу печі, охолоджувальних установок 11 і шафи управління 10. Конденсатор 7 і дросель 6 служать для створення симетрич -ного пристрою для балансування навантаження трьох фаз мережі при підключенні однофазної печі.

Рис. 6.17. Будова а) і схема включення б) індукційної печі без осердя.

Ці печі по виду електроживлення на поділяються:

- печі промислової частоти (50 Гц) з живленням від заводських підстанцій;
- печі підвищеної частоти (0,5÷10 кГц) з живленням від електромашинних перетворювачів;
- печі високої частоти (50÷400 кГц) з живленням від лампових або напівпровідникових генераторів.
По конструкції індукційні печі без осердя виконують відкритими – для плавки в повітряній атмосфері, а також герметично закритими для плавки в вакуумі та атмосфері нейтральних газів. Індукційні тигельні печі без осердя використовують в основному для плавки високоякісних марок сталей, чавунів, кольорових металів та сплавів (нікелю, міді та ін.).

Будова індукційної печі без осердя приведена на рис. 6.17а.

1 – індуктор, виготовлений з мідної трубки, яка охолоджується водою і за - живлюється від джерела змінного струму; 2 – метал (сплав);3 – вогнетривкий тігель.
Схеми живлення установок індукційного нагріву.

Машинні перетворювачі виготовляють однокорпусними потужністю до 100 кВт і двокорпусними – 250, 500 и 1500 кВт з коефіцієнтом корисної дії 65–85%. Для збудження генераторів використовують напівпровідникові випрямлячі і тиристорні збуджувані. Для регулювання і підтримання напруги використовують магнітні і тиристорні підсилювачі. Компенсація реактивної потужності здійснюється статичними конденсаторами, на частоту 1000, 2500 и 8000 Гц з водяним охолодженням.
Агрегати серії ВПЧ виготовляються на потужності від 12 до 100 кВт, напругою від 200 до 800 В і робочі частоти в межах 2400 – 8000 Гц;
Агрегати серії ОПЧ – на потужності 250 – 500 кВт, напругою 800 – 1600 В и частоти 1 – 10 кГц;
Агрегати серії ВЭП – на потужності 60 и 100 кВт, напругою 800/400 В і частоти 2,4 і 8 кГц.
Тиристорні перетворювачі частоти (ТПЧ) – вид джерел живлення середньої частоти. Перетворювачі серії СЧИ випускаються на номінальні потужності 100 и 250 кВт і номінальну частоту 3,0 кГц (з регулюванням від 67 до 100%) і серії ТПЧ на номінальні потужності від 160 до 3200 кВт і номінальні частоти 0,5; 1,0; 2,4;1 8,0 кГц (з регулюванням від 80 до 100%).
Номінальна напруга перетворювачів дорівнює 800 В з регулюванням в межах від 50 до 125%.
Схеми силових кіл живлення індукційних печей від електромашинного і тиристорного перетворювачів приведені на рис. 6.18.б)

Индукційні нагрівальні установки.

В такій установці індуктором створюється електромагнітне поле; воно наводить в металевій деталі вихрові струми, найбільша густина яких приходиться на поверхневий шар деталі, де і виділяється найбільша кількість тепла. Це тепло пропорційне потужності, яка підведена до індуктору, і залежить від часу нагріву та частоти струму індуктора. Шляхом вибору потужності, частоти та часу дії нагрів може відбуватися в поверхневому шарі різної товщини або по всьому перерізу деталі.
Індукційні нагрівальні установки можуть вбудовуватися в поточні і автома- тичні технологічні лінії.

Індукційний нагрів найбільш широко використовується для поверхневого гартування і для наскрізного нагріву під гарячу деформацію. Він дозволяє підвищити швидкість обробки для різного сортаменту деталей та покращити її якість, легше автоматизується, дає можливість нагріву окремих частин деталі. Поверхневе індукційне гартування, замінює такі дорогі операції як цементація, азотування та ін.
Гартувальні установки (індуктори) мають конструкцію в залежності від форм виробів (рис. 6.19.).

б)

Рис. 6.18. Схеми живлення індукційних печей: а) – з електромашинним перетворю - вачем, б) – з тиристорним перетворювачем.

Рис. 6.19. Гартувальні індуктори.

а) – для гартування циліндричних поверхонь; б), в) – одновитковий і багатовитковий індуктори для гартування плоских поверхонь.

1 – індукторне кільце для створення змінного магнітного поля; 2 – шини для підводу напруги; 3 – контактні колодки; 4 – трубки для подачі і відводу води.

Високочастотні індукційні установки для діелектричного нагріву.

Індукційні установки для діелектричного нагріву використовують для теплової оброки непровідних матеріалів та напівпровідників, сушки деревини, паперу, лакофарбового покриття, для нагріву прес-порошків, пайки та зварювання пластмас і т. п. В установках діелектричного нагріву матеріал поміщують між пластинами робочого конденсатора, який включе -ний в коло і коливального контуру (рис. 6.20). Нагрів відбувається за рахунок виділення діелектричних втрат в матеріалі. Необхідно підтримувати постійний еквівалентний опір коливального контуру, для чого в коло коливального контуру C₁–L₁, який підключений до лампового генератора Л, вводять регульовані котушки індуктивності L_х та конденсатори С_х.

Для діелектричного нагріву використовують лампові генератори з частотою 0,5 – 300 МГц. Промисловість випускає серію високочастотних установок потужністю 3 – 60 кВт.

Рис. 6.20. Схема генератора для діелектричного нагріву.

Оскільки структура інформаційного ринку є досить складною, то при продуктовому аналізі можна взагалі розглядати ринок кожного інформаційного продукту як окремий ринок, на якому фірма може здійснювати свою економічну діяльність. Тоді можна говорити про вибір фірмою такого цільового ринку.

Сегментація ринку – це процес об’єднання потенційних споживачів та покупців в групи, які: 1) мають подібні потреби, 2) будуть реагувати подібним чином на маркетингові зусилля організації.

Правильна сегментація ринку і раціональний вибір сегменту — абсолютно необхідна умова ринкового успіху для будь-якої фірми з багатьох причин, а саме:

· при поступовому перетворенні ринку продавця на ринок споживача фірма повинна відмовитися від усередненого товару і перейти до випуску продукції, чітко орієнтованої на вимоги певних груп споживачів;

· сегментація є високоефективним засобом конкурентної боротьби на будь-якому ринку;

· перехід фірми на новий, ще ніким не освоєний сегмент, є ефективним способом позбавлення (хоча б тимчасового) від конкурентів;

· обґрунтована сегментація дає змогу будувати розумну науково-технічну стратегію, оскільки вона буде пов’язана з перспективами і потребами чітко визначених груп споживачів;

· правильний вибір необхідних сегментів є основою для раціонального маркетингу фірми в цілому, від вивчення споживача до ефективного збуту і дієвої реклами.

Сегментація ринку проводиться за схемою:

Для проведення сегментації ринку доцільно додержуватися таких п’яти принципів:

· принципу різниці між сегментами — означає, що в результаті проведення сегментації мають бути отримані відмінні одна від одної групи споживачів, інакше цільовий маркетинг перетвориться на масовий;

· принципу подібності споживачів у сегменті — передбачає однорідність ставлення потенційних покупців до конкретного товару, яка необхідна для того, щоб можна було розробити відповідний маркетинговий план для всього цільового сегмента;

· принципу великого розміру сегмента — означає, що цільові сегменти мають бути досить великими для забезпечення продажу і покриття витрат підприємства. При оцінюванні розміру сегмента варто враховувати характер запропонованого товару та місткість потенційного ринку;

· принципу вимірності характеристик споживачів — необхідний для цілеспрямованих польових маркетингових досліджень, у результаті яких можна виявляти потреби потенційних покупців, а також вивчати реакцію цільового ринку на маркетингові дії підприємства, оскільки поширення товару без зворотного зв’язку від споживачів призводить до розпилення засобів, трудових та інтелектуальних ресурсів фірми-продавця;

· принципу досяжності споживачів — означає наявність каналів комунікації фірми-продавця з потенційними споживачами (газети, журнали, радіо, телебачення, засоби зовнішньої реклами і т. п.), що необхідно для організації акцій просування конкретного товару.

Дата добавления: 2014-01-07