сообразном уровне циркуляции металла и особенностях технологического процесса.

В связи со сказанным необходимо оценить величину руд, Вт/кг:

где ηэ – электрический к. п. д. тигельной печи (при плавке алюминия мож-

но принять ηэ = 0,5 ÷ 0,6, при плавке чугуна и стали ηэ = 0,7 ÷ 0,8).

Если окажется, что руд > рпред, то следует соответственно увеличить емкость тигля, добиваясь, чтобы руд < рпред.

Вобщем случае выбор оптимального значения руд (как и частоты источника питания f) следует осуществлять на основании технико-экономических расчетов с учетом упомянутых выше ограничений.

3.4.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Взадачу расчета входит: определение эквивалентных сопротивлений системы индуктор – загрузка ИТП в горячем и в холодном режимах и параметров системы водоохлаждения индуктора, расчет магнитопровода и конденсаторной батареи печи и построение энергетического баланса плавильной установки.

Расчеты выполняются в следующей последовательности:

1. Определяют эквивалентные сопротивления системы индуктор – загрузка

вгорячем режиме, т. е. при номинальном заполнении тигля расплавом, при ко-

нечной температуре металла Тк. Расчет проводят в полном соответствии с методикой. Этот расчет является базовым расчетом, служащим основой для выбора основных параметров печи.

2. Выполняют поверочный расчет печи в холодном режиме с целью уточнения параметров индуктора на начальной стадии нагрева кусковой шихты (в общем случае – ферромагнитной) и в промежуточных режимах.

3. Осуществляют расчет конденсаторной батареи в соответствии с методикой, с тем, однако, условием, что необходимое число банок находят, исходя из

большего значения реактивной мощности Рк.б., определенного для горячего и холодного режимов.

4. Рассчитывают магнитопровод печи.

5. Выполняют расчет системы водоохлаждения индуктора для того режима

работы печи, в котором суммарные (тепловые и электрические) потери Рохл имеют максимальное значение.

6. Определяют энергетические характеристики печи и строят энергетический баланс плавильной установки.

Рассмотрим расчет печи в холодном режиме.

Расчет параметров индуктора при нагреве кусковой шихты.

Расчет основан на составлении схемы замещения индуктора с кусковой шихтой (в общем случае ферромагнитной). Если шихта ферромагнитна, то расчет схемы замещения проводится методом последовательных приближений до сходимости результатов в пределах выбранной точности. Для немагнитной шихты в выполнении расчетов по методу последовательных приближений нет необходимости.

Кусковая шихта в первом приближении может быть представлена в виде совокупности эквивалентных цилиндров, расположенных вертикально в тигле, причем диаметр цилиндров численно равен характерному размеру среднего куска шихты dш, а высота их равна расчетной высоте загрузки h′2. Предполагается, что электрический контакт между отдельными эквивалентными цилиндрами отсутствует.

1. Число эквивалентных цилиндров, имитирующих шихту и размещающихся в плавильном тигле диаметром D2, приближенно можно определить из выражения

где μ′ш – относительное значение магнитной проницаемости шихты, которое зависит от напряженности магнитного поля Н.

В начальной стадии расчета в условиях плавки в ИТП можно ориентировочно принять μ′ш ≈ 25 ÷ 30, на каждой последующей стадии значение μ′ш подлежит уточнению в соответствии с истинным значением Н0.

3. Относительный радиус эквивалентного единичного цилиндра, м:

4. Активное сопротивление всей кусковой шихты (совокупности цилиндров), Ом/виток2:

где ψ′а и ψ′′а – значения вспомогательной функции ψа, определяемые на рис. 23 для соответствующего значения R_ш

5. Внутреннее реактивное сопротивление шихты хш.в., Ом/виток2:

где ψ′р определяется по рис. 23 для соответствующего значения Rш.