Файл: MU_KR_KTP_4_semestr.pdf

2.4. Порядок расчетов

На   каждом   шаге   необходимо   провести   связанный   расчет   задачмагнитного   поля

переменных токов и нестационарной теплопередачи.

Зададим начальные условия моделирования:
1. Необходимо определить начальную магнитную проницаемость слоевметалла. Для

этого   проводим   пробный   расчет   электромагнитного   поляв   слоях,   подставляя   значения
магнитной проницаемости примерно всоответствии с кривой намагничивания. Считаем, что
напряженностьполя   на   поверхности   металла   составляет   10

3

.-.10

4

  А/м,   а   на

глубинепроникновения   токов   в   холодный   металл   0,5.-.1   А/м.   Послепроведения   пробного
расчета определяем средние напряженностиполя в слоях металла и корректируем магнитные
проницаемостислоев.   Для   сокращения   объема   вычислений   будем   считать,   чтомагнитная
проницаемость слоев за время нагрева остаетсянеизменной.

2.   Для   задачи   нестационарной   теплопередачи   необходимо   задатьсяначальной

температурой.   Для   этого   проводим   расчет   температурного   поля   с   мощностью
тепловыделения во всех блоках модели, равнойнулю, и заданной величиной температуры
(293 °К) на всех ребрах сметками. Связываем полученную задачу с задачей нестационарной
теплопередачи на первом шаге.

В итоге схема связанных расчетов будет выглядеть так, как показано нарисунке 1. Для

удобства дальнейшей работы с моделью на каждом из шаговрасчета создаем новые файлы
задач и сразу связываем их между собой всоответствии со схемой (рисунок 1).

3.   Определение   параметров   согласующего   трансформаторапроизводится   по

следующим формулам:

Напряжение на индукторе, В:

где - суммарная мощность тепловыделения во всех слоях заготовки в наиболее загруженном
режиме, Вт;- мощность джоулевых потерь в индукторе, Вт;- суммарные потери в экранах,
Вт;=1,1-1,2  −  коэффициент   запаса,   учитывающий   потери   в   токоподводах;   -   коэффициент
мощности индуктора (может быть определен с помощью мастера импеданса для наиболее
загруженного   режима);-   ток   индуктора   (задается   изначально   и  остается   постоянным   весь
период нагрева), А.

Коэффициент трансформации, д. е.:

;

где  = 513 В – первичное напряжение трансформатора для всех вариантов.

Ток в первичной обмотке, А:

где- суммарная потребляемая мощность в наиболеезагруженном режиме, Вт.

Число витков в первичной обмотке, д. е.:

;

где  – число витков во вторичной обмотке согласующеготрансформатора для всех вариантов.

6

Рисунок 1 Схема выполнения связанных расчетов

2.5.Требования к оформлению отчета

В отчет вносятся следующие данные и показатели.
1. Исходные данные:
a) геометрическая модель;
b) удельные свойства материалов;
c) технологические параметры нагрева (режим, рассчитанное время);
d) параметры преобразователя частоты;
e) таблица удельных параметров материалов слоев на каждом из шагов расчета.
2. Рассчитанные величины:
a) подобранное значение тока в индукторе, число витков и ток в первичной обмотке

согласующего трансформатора (во вторичной обмотке – 1 виток);

b)  картина   электромагнитного   поля   на   начальном   этапе   нагрева,   значения

напряженности   магнитного   поля   в   слоях   металла   и   усредненные   для   слоя   присвоенные
значения магнитной проницаемости (представить в виде таблицы);

c) расчет параметров согласующего трансформатора;
d)  графики   нагрева:  t(z,τ)   –   требуется   построить   либо   трехмерный   график,   либо

семейство кривых t(τ) в различных слоях;

e) график распределения температур вдоль контура, проведенного вглубьнагреваемого

металла.   Здесь   следует   показать   конечный   перепад   температур   наслое   под   закалку
(примерная длина контура - 1,5 мм);

f)  график   распределения   температур   вдоль   контура,   проведенного   поповерхности

нагреваемой детали;

g) картина температур в конце нагрева;
h) графики изменения мощности:
1-й – полезной Р

пол

 = f (z,τ),

2-й – полезной суммарной Р

пол Σ

= f (τ),

3-й – потерь в индукторе Р

пот. и

 = f (τ),

4-й – потерь в экране Р

пот. э

 = f (τ).

3. Чертежи индуктора и экранов на листах формата А4.
4.   Заключение   по   работе,   содержащее   данные   по   основным   пунктампроверки

корректности   выбранного   режима   нагрева   (конечное   время   нагрева,перепад   температур   в
слое под закалку, перепад температур по поверхностинагреваемого участка заготовки и т. п.).

7

А также основные выбранные ирассчитанные параметры установки индукционного нагрева.
Такие, как токиндуктора, мощность и т. п.

5.   Текст   отчета   снабдить   подробными   комментариями   по   каждому   шагурасчета   и

представить полученные результаты в виде графиков и таблиц.

3 Варианты заданий для курсовой работы

3.1 Методические указания по выбору варианта курсовой работы

Вид геометрической модели выбирается по первой букве фамилии:
Вариант 1 – А, Ж, Н, У, Ч.
Вариант 2 – Б, З, О, Ф, Ш.
Вариант 3 – В, И, П, Х, Щ.
Вариант 4 – Г, К, Р, Ц, Э.
Вариант 5 – Д, Л, С, Ю.
Вариант 6 – Е, М, Т, Я.
Размеры модели выбираются по таблице, приведенной в каждом извариантов заданий.

Номер подварианта соответствует сумме цифр днярождения.

3.2 Варианты курсовой работы

8

9

10