ВЫБОР МОЩНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ И ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ

 

Для поверхностного нагрева мощность генератора (Nr кВт) может быть оценена по формуле:

 

(5.1.)

 

где N0 – удельная мощность, кВт/см2. Определяется в зависимости от требуемой глубины прогрева, частоты тока, размера детали и времени нагрева. Соответствующие данные представлены на рисунке 5.1 и в таблице 5.1.

S – площадь нагреваемой поверхности изделия, см8;

- соответственно К.П.Д. индуктора, закалочного трансформатора, конденсаторной батареи и линии электропередачи (силовых кабелей и токопроводов установки).

 

Для предварительных расчетов рекомендуется принимать следующие значения К.П.Д.:

 
 
(5.2.)


ηи = 0,75; ηтр = 0,85; ηк = 0,97; ηл = 0,95

 

Точные значения определяются расчетом.

Для сквозного индукционного нагрева (в случае объемно поверхностной закалки некоторых деталей) мощность (кВт) генератора средней частоты может быть оценена по формуле:

       
   
(5.3.)
 
 

 


где Сср – средняя интегральная удельная теплоемкость нагреваемого металла в интервале температур от t0 до tк кДж/(кг·К) (для стали 0,7 кДж/(кг·К);

tQ, tк – начальная и конечная температура нагрева, °С;

m – масса детали или заготовки, кг;

τн – время нагрева, с;

n – количество одновременно нагреваемых в индукторе деталей или заготовок;

Nпол – полезная мощность, которую требуется передать в изделие для нагрева его до заданной температуры, кВт;

η – общий К.П.Д. нагревательного устройства: η = ~0,5-0,6.

 

 

 
 

Рисунок 5.1 Графики для ориентировочного выбора удельной мощности и времени нагрева в зависимости от необходимой глубины нагрева и температуры поверхности tп стали (Ф. Райнке)

а – частота тока 10 кГц;

б – частота тока 4 кГц

 

Таблица 5.1 - Удельная мощность, необходимая для осуществления поверхностной закалки

 

Частота, кГц Диапазон глубин закалки, мм Удельная мощность кВт/см2
возможная оптимальная
0,4—1,1 0,70—1,1 0,90
  1,1—2,2 0,30-0,70 0,50
1,5—2,3 0,70—1,5 1,0
  2,3—3,0 0,50—1,4 180
  3,0—4,0 0,50-1,3 1,0
5,0—7,0 0,50—1,1 1,0
  7,0-9,0 0,50—1,1 1.0

 

 

При длительном нагреве с малой удельной мощностью в открытых (без футеровки) индукторах необходимо учитывать потери на излучение от нагретой поверхности металла в окружающую среду. Для стали, нагретой до 850°С, эти потери составляют около 8Вт/см2, при более высокой температуре они существенно возрастают и при 1000оС составляют приблизительно 12Вт/см2.

Для оценки мощности, потребляемой установкой из сети, нужно учесть К.П.Д, преобразователей частоты, значения которого для ориентировочных расчетов могут быть приняты 0,5; 0,7 и 0,9 соответственно для ламповых (70-500кГц), машинных (1-10кГц) и тиристорных преобразователей частоты.