Proiectarea unui Scet de Inducție cu Creuzet

Domeniu: Electrotehnică

Conține 1 fișier: docx

Pagini : 42 în total

Cuvinte : 7223

Mărime: 2.61MB (arhivat)

Publicat de: Stelian Ene

Puncte necesare: 8

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Dobrota Ion

Universitatea Dunărea de Jos Galati Facultatea de Automatică Calculatoare, Inginerie Electrică și Electronică

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

1. Tema de proiectare. Generalități 3
2.1. Generalități privind conversia electrotermică prin inducție 4
2.2. Avantaje și dezavantaje privind încălzire prin inducție 4
2.3 Generalități privind proprietățile materialului utilizat 5
3. Construcția și funcționarea SCET cu creuzet 6
3.1. Creuzetul 7
3.2. Inductorul 7
3.3. Ecran magnetic 8
3.4. Rețeaua scurtă și aparataj de măsură 9
3.5. Partea de protecție 10
3.6. Mecanism de golire (răsturnare) 11
4. Memoriu de calcul și schema principală cu dimensiunile necesare SCET-ului proiectat 11
4.1 Schema de principiu și dimensiunile necesare 11
4.2. Calculul de dimensionare a creuzetului (alegerea materialului și dimensionare) 12
4.3. Determinarea randamentului cuptorului 13
4.4. Alegerea frecvenței de lucru conform diagramelor din bibliografie 14
4.5. Calculul inductorului și al ansamblului inductor șarjă 14
4.6. Determinarea randamentului electric al SCET 17
4.7. Determinarea factorului de putere 17
4.8. Determinarea puterii absorbite de inductor 18
4.9. Determinarea puterii aparente a SCET 18
4.10. Dimensionarea solenației inductorului 18
4.10.1. Numărul de spire al inductorului 18
4.10.2. Determinarea curentului absorbit de SCET 19
4.11. Dimensionarea spirei inductorului 19
4.12. Determinarea și alegerea izolației dintre spire 19
4.13. Calculul densității de curent necesare 19
4.14. Calculul intensității curentului electric dintre spire 20
4.15. Determinarea fluxului magnetic produs de inductor 20
4.16. Determinarea ecranului feromagnetic 20
4.17. Calculul parametrilor sistemului inductor-șarjă 21
5. Dimensionarea rețelei scurte de alimentare și aparatura 21
6. Alegerea și dimensionarea bateriei de condensatoare pentru îmbunătățirea factorului de putere 23
7. Determinarea randamentului total 26
8. Răcirea SCET 26
8.1. Determinarea puterii evacuate de fluidul de răcire 26
8.2. Calculul debitului necesar de fluid de răcire 26
9. Determinarea consumului specific de energie electrică necesară 28
10. Dimensionarea montajului de simetrizare a SCET (montaj Steinmetz) 28
11. Verificarea puterii cerute pe o fază de SCET 31
12. Determinarea prețului de cost pentru energia necesară 31
13. Schema de alimentare și măsură a SCET 38
14. Schema instalației de protecție 39
15. Bibliografie 40

Extras din proiect

1. Tema de proiectare

Să se proiecteze un SCET de inducţie cu creuzet pentru topire a zincului.

Date de calcul:

- capacitatea cuptorului: m=1000kg;

- rezistivitatea la temperatura de topire: ρ=34*10-8 Ω*m;

- rezistivitatea la 200 C: ρ20= 6,1*10-8 Ω*m;

- temperatura de topire: θt= 419,20 C;

- temperatura de golire: θg= 5000 C;

- timpul de topire: tt= 1,1 h;

- densitatea le temperatura de topire: dθt= 6480 kg/m3;

- densitatea la 200 C: d20= 6860 kg/m3.

Generalități

Electrotermia este un domeniu al ştiinţei care defineşte conversia energiei electrice în energie termică şi reprezintă unul din domeniile majore (principale) de utilizare ale energiei electrice, alături de acţionările electrice şi iluminatul electric. Este un domeniu fascinant prin varietatea aplicaţiilor sale, de la prepararea alimentelor şi a băuturilor până la produse industriale din metale, sticlă, ceramică, mase plastice, hârtie etc. Procesele electrotermice folosesc curenţi sau unde electromagnetice ale căror domeniu de frecvenţe se întinde de la c.c. la undele UV, puterile folosite variind de la câţiva waţi la câţiva megawaţi.

Instalaţia electrotermică este un ansamblu funcţional constituit din ”convertorul” electrotermic, sursa de alimentare şi aparatajul de punere în funcţiune, reglare şi control.

2.1. Generalități privind conversia electrotermică prin inducție

Încălzirea prin inducţie se bazează pe pătrunderea energiei electromagnetice într-un conductor masiv, situat în câmpul magnetic variabil în timp al unei bobine (inductor). Încălzirea conductorului se produce prin efectul Joule – Lenz al curenţilor turbionali induşi.

Încălzirea prin inducţie a materialelor conductoare din punct de vedere electric este utilizată pentru:

-topirea metalelor – oţel, fontă, cupru, aluminiu, zinc, magneziu şi aliajelor lor

-încălzirea în volum (profunzime) a semifabricatelor (oţel, cupru, aluminiu) ce urmează a fi prelucrate la cald prin forjare, matriţare, presare, laminare etc.

-călirea superficială a pieselor

-sudarea şi lipirea metalelor

Cuptoarele de inducţie cu creuzet sunt utilizate pentru elaborarea oţelurilor cu calitate superioară, a fontei, a metalelor şi aliajelor neferoase, cum ar fi aluminiu, cupru, nichel etc.

Din punct de vedere al frecvenţei tensiunii de alimentare, cuptoarele cu creuzet pot fi:

- de frecvenţă industrială (50 Hz)

- de frecvenţă medie (100 10.000 Hz)

- de înaltă frecvenţă (50 400 kHz)

Ele pot funcţiona în vid – condiţie cerută în ultimul timp la prelucrarea metalelor şi aliajelor necesare construcţiilor aerospaţiale, ale centrelor nucleare.

2.2. Avantaje și dezavantaje privind încălzire prin inducție

AVANTAJE privind utilizarea cuptoarelor prin inducție:

- se obţin temperaturi foarte ridicate în toată masa metalului, ca urmare a unei concentrări mari de putere direct în acesta (200 – 300 kW/t, pentru fontă la 50 Hz, 1500 kW/t pentru fier la 1000 Hz);

- zgomotul de funcţionare are valori mici, sub (70 – 80 dB);

- ca urmare a amestecului (agitaţiei) intens a băii metalice topite sub acţiunea forţelor electrodinamice, se produce uniformizarea temperaturilor, se elimină supraîncălzirile locale şi se reduc în consecinţă pierderile de metal (0,5 0,8 %);

- se obţin metale sau aliaje foarte pure, şarja fiind ferită de acţiunea chimică a electrozilor cuptoarelor cu arc, sau combustibilul de la cuptoarele cu flacără, topirea este posibilă în vid sau atmosfere controlate;

- poluarea mediului ambiant este foarte redusă, cantitatea prafului fiind de ordinul 0,5 kg/t faţă de cuptoarele cu arc, unde avem 5 – 8 kg/t;

- reglajul automat al puterii este uşor de realizat;

- în comparaţie cu cuptoarele de inducţie cu canal cele cu creuzet au construcţie mai simplă, solicitări termice şi mecanice mai reduse, cuptorul cu creuzet poate fi golit complet după fiecare sarjă;

- căldura se dezvoltă în metalul ce urmează a fi încălzit, rezultînd o viteză de încălzire mai ridicată în comparaţie cu cea obţinută în cuptoarele cu încălzire indirectă (cuptoare cu arc electric, dacă arcul se stabileşte între doi electrozi sau cuptoare cu încălzire indirectă cu rezistoare);