Многослойная цилиндрическая обмотка для индукционных нагревательных устройств

Многослойная цилиндрическая обмотка для индукционных нагревательных устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

актам

g,(gr, те .з ее Е А

Союз Советских

Социал истичесаа

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.12.76 (21) 2429411/24-07 с присоединением заявки № 2529606/07 (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 05 В 5/18

С 21 D 1/12

Гасударственный кеиетет

СССР па делам кэебретеней и открытий (53) УДК 621.365..5 l (088.8) Опубликовано 05.10.79. Бюллетень №37

Дата опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы изобретения

В. А. Буканин и В. С. Немков (71) Заявитель (54) МНОГОСЛОЙНАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ОБМОТКА

ДЛЯ ИНДУКЦИОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к индукционному нагреву и плавке металлов и может быть использовано в реакторах, индукционных канальных и тигельных печах и индукционных установках для нагрева слитков, в основном, относительно больших размеров.

Известны многослойные обмотки для индукционных нагревателей, каждый слой которых имеет одинаковое число витков и, следовательно, одинаковую ширину проводников (1).

1О

Недостатками известных обмоток являются большие потери энергии во внутренних слоях катушки из-за сильного магнитного поля вышележащих слоев, их перегрев или при водяном охлаждении большое число ветвей охлаждения. Это приводит к тому, что при выводе ветвей охлаждения внутренних слоев наружу приходится раздвигать витки внешних слоев. Из-за этого снижают ся токовые нагрузки и КПД нагревателя, усложняется его изготовление, 20

Известна также многослойная цилиндрическая обмотка для индукционных нагревательных устройств, выполненная из индуктирующего провода прямоугольного попереч2 ного сечения, например, трубки с уменьшающейся его толщиной от слоя к слою в направлении от периферии к центру (2).

Недостатком известной обмотки является то, что при большой мощности нагревателя необходимо иметь большое число ветвей охлаждения для внутренних слоев. Это ведет к снижению КПД и усложняет изготовление катушек, так как при выводе ветвей охлаждения внутренних слоев приходится раздвигать витки наружных.

Целью изобретения является повышение надежности работы и КПД устройства.

Для этого в каждом слое ширина провода увеличивается в том же направлении, а число витков в слоях уменьшается.

При выполнении обмотки двухслойной соотношение указанной ширины провода слоя к слою составляет 1:(1,4 — 1,5), причем толщина его в слоях составляет (2 — 1), (0,85 — 0,63) от глубины проникновения тока.

При выполнении обмотки трехслойной соотношение указанной ширины провода от слоя к слою составляет 1: (1,4 — 1,5): (1,55—

1,6), причем толщина в слоях составляет (2 — 1), (0,85 — 0,63), (0,67 — 0,5) от глубины проникновения тока.

690659

Формула изобретения

При выполнении обмотки четырехслойной соотношение указанной ширины провола от слоя к слою составляет 1:(1,4 — 1,5):

:(1,55 — 1,6):(1,65 — 1,75), причем толщина

его в слоях составляет (2 — 1), (0,85 — 0,63), (0,67 — 0,5), (0,6 — 0,45) от глубины проникновения тока.

При естественном или принудительном воздушном охлаждении индуктирующих обмоток используются сплошные проводники прямоугольного поперечного сечения, а при водяном охлаждении — неравностенная полая труба спецпрофиля или биметаллические проводники, имеющие в качестве кожуха охлаждения материал с низкой электропроводностью.

На фиг. 1 и 2 приведены зависимости удельнои мощности потерь двух- и трех слойной обмотки в зависимости от перераспределения витков по слоям; фиг. 3— трехслойная обмотка, выполненная из проводников с переменной шириной по слоям.

Минимум потерь наблюдается при соотношении числа витков равном 0,59 и 0,73 соответственно для второго и третьего слоя (фиг. 1, 2), однако перераспределение витков по слоям мало сказывается на величийе полных потерь и необходимо в основном для выравнивания нагрева проводников. Без видимого повышения потерь ширина проводников второго и третьего слоя по соотношению к первому (наружному) может находиться в соотношении 1: (1,4 — 1,5): (1,551,6) . Относительная толщина проводников в Зависимости от глубины проникновения при этом находится в следующих пределах:

2- — 1 — для первого, 0,8 — 0,65 — для второго и 0,65 — 0,5 — для третьего слоя.

Обмотка 1 (фиг. 3) состоит из проводников 2, отношение ширины которых 1:1,45:

: 1,6, а толщина токонесущей стенки равна соответственно 1,5, 0,8; 0,6 от глубины проникновения тока.

Преимуществом обмотки для индукционных аппаратов является то, что переменная ширина витков позволяет ликвидировать перегрев внутренних слоев, сяизйть чйсло ветвей охлаждения в них, повысить КПД нагревателя. По сравнению с обмоткой, имеющей разную ширину проводников в каждом слое, удельная мощность потерь в трех4 слойной обмотке с отношением ширины проводников 1:1,43:1,59 уменьшается с 0,54 до

0,51, т. е. в 1,05 раза. Ожидаемый годовой экономический эффект на одну трехфазную установку для нагрева, например, медных слитков диаметром 0,4 м, составит 4,64 тыс. руб.

ip 1. Многослойная цилиндрическая обмотка для индукционных нагревательных устройств, выполненная из индуктирующего провода прямоугольного поперечного сечения, например, трубки, с уменьшающейся его толщиной. от слоя к слою в направлении от периферии к центру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы и

КПД устройства, в каждом слое ширина провода увеличивается в том же направлении; а число витков в слоях уменьшается.

2. Многослойная цилиндрическая обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что при выполнении обмотки двухслойной соотношение указанной ширины провода от слоя к слою составляет 1: (1,4 — 1,5), причем толщина его в слоях составляет (2 — ) ), (0,85 — 0,63) от глубины проникновения тока.

3. Многослойная цилиндрическая обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что при выполнении обмотки трехслойной соотношение зо указанной ширины провода от слоя к слою составляет 1: (1,4 — 1,5): (1,55 — 1,6), причем толщина его в слоях составляет (2 — 1), (0,85 — 0,63), (0,67 — 0,5) от глубины п роникновения тока.

4. Многослойная цилиндрическая обмотка по п. 1, отличающаяся тем, что при выполнении обмотки четырехслойной соотношение указанной ширины провода от слоя к слою составляет 1:(1,4 — 1,5):(1,55 — 1,6):

:(1,65 — 1,75), причем толщина его в слоях составляет (2 — 1), (0,85 — 0,63), (0,67—

4> — 0,5), (0,6 — 0,45) от глубины проникновения тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Патент ФРГ № 1149571, кл. 21 Н 29/03, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 319966, кл. Н 01 F 27/28. 1969.

690659

О,б

0.4

0,2

04 06 ОУ й/эг + "Ь

Puz. 2

0Z 04 06 08

И/1+/"/2

/Ри г. 1 иг.

Составитель О. Щедрина

Техред О. Луговая Корректор Ю.Макаренко

Тираж 944 Подписное

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 5985/55