автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Разработка методов расчета и исследование многофазных систем индукционного нагрева

ч Г]

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

2 о т

, , гуниверситет имени В. И. Ульянова (Ленина)

На правах рукописи

АЛИ Аднан Махмуд

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФАЗНЫХ СИСТЕМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Специальность 05.09.10 - Электротермические процессы

и установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете им. В.И.Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -доктор технических наук профессор Немков B.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Иванов В.Н. кандидат технических наук Смольников /1.П.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный технический университет

Защита состоится " 17 " июня 1994 г. в х час, на заседании специализированного совета К 063.36.08 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И.Ульянова ( Ленина) по адресу . 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф/-Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан "_" _1994 г

Ученый секретарь специализированного совета

Балабух А. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: индукционный нагрев, одними из первых основателей и исследователей которого были известные ученые Вологдин В.П., Бабат Г.И., Лозинский М.Г., Родигин Н.М., Слу-хоцкий А.Е. и другие, получил широкое применение в промышленности и научных исследованиях, и сфера его применения постоянно расширяется . При этом в последнее время развитие метода происходит не в направлении увеличения мощности для традиционных технологий, а в направлении новых технологий. В этих областях-применения возникают новые проблемы, которые требуют настоятельного решения. Среди них - экологические проблемы, связанные с использованием индукционного метода нагрева.

Прежде всего это вибрации и шум от мощных нагревателей, работающих на промышленной или повышенной частоте, а также внешние электромагнитные поля, создаваемые нагревателями на рабочих местах. Эти проблемы могут сдерживать развитие индукционного нагрева, применение которого, как правило, позволяет экономить первичное сырье и энергию, уменьшить брак, число дополнительных операций и отрицательные воздействия технологических процессов на окружающую среду.

Особенно большие проблемы с вибрациями и шумом возникают при работе мощных индукционных нагревателей слябов, листовых или ленточных материалов

Одним из перспективных направлений развития техники индукционного нагрева является применение систем с многофазным питанием. Они позволяют получить новые технологические возможности при нагреве, снизить вибрации и шум, обеспечить управляемую гидродинамическую обстановку в индукционных печах .

Несмотря на ряд преимуществ такие установки не получили широкого применения из-за сложности и недостаточной изученности происходящих в них процессов, ограниченного выбора источников питания и т.п. Как правило, разработчики оборудования сталкиваются с псблемами неравномерности нагрева, переноса мощности из одной фазы в другую и более низким по сравнению с однофазными установками КПД В результате многофазные индукционные системы получили распространение для целей перемешивания и транспортировки жидкого-мегалйЗ и сравнительно

-2-

редко применяются для нагрева.

Диссертационная работа посвящена моделированию и исследованию электромагнитных процессов в многофазных индукционных нагревателях цилиндрических и плоских тел. Актуальность ее обусловлена необходимостью совершенствования конструкции и режимов работы многофазных нагревателей с целью выяснения их технологических возможностей, повышения КПД коэффициента мощности, равномерности нагрева и производительности. Она подтверждается также возросшим в последнее время числом публикаций по расчету многофазных систем, организацией международных программ по их исследованию. Данная диссертационная работа является частью исследований многофазных систем, выполнявшихся, начиная с 1992 года, кафедрой охраны труда Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПГЭТУ) совместно с Падуанским университетом (Италия) по договору о научном сотрудничестве.

Цель работы, определение технологических характеристик многофазных индукционных систем, разработка методов и программ расчета электромагнитных процессов в многофазных индукционных нагревателях, получение качественных и количественных зависимостей основных электромагнитных параметров от конструкции и режимов работы нагревателей, подготовка рекомендаций по их проектированию.

Методы исследования:

Исследование электромагнитных процессов в многофазных нагревателях проводится с использованием математического моделирования, основанного на теории индукционного нагрева, методах математической физики и вычислительной математики, а также физического моделирования для проверки результатов расчетов.

При математическом моделировании использовались как аналитические методы, так и цифровые (метод интегральных уравнений, метод конечных элементов).

Научная новизна проведенных исследований состоит в следующем;

- разработаны аналитические методы и программы расчета электромагнитных процессов в многофазных нагревателях в одномерном и двумерном приближениях;

-3- получены качественные описания и количественные оценки влияния режимов питания и конструктивного исполнения нагревателей на его интегральные параметры и распределение мощности в нагреваемом теле;

- исследованы распределения постоянных и переменных электромагнитных сил в системе;

- получены описания краевых эффектов обмоток, нагреваемого тела и магнитопровода для многофазных систем, в том числе с бегущим магнитным полем;

- изучены методы пространственного управления распределением мощности в нагреваемом теле.

Практическая ценности РЭЗРТН;

- разработаны модели и программы расчета электромагнитных процессов при индукционном нагреве плоских тел в бегущем магнитном поле, ориентированные на использование в практике проектирования многофазных индукционных установок;

- получены зависимости энергетических характеристик многофазного нагревателя от параметров нагреваемого тела и конструкции всей системы;

- предложены новые конструкции устройств и способы управления распределением мощности в плоском нагреваемом теле;

- получены рекомендации. по практическому применению и проектированию многофазных индукционных систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на двух научно-технических конференциях СПГЭТУ (1993, 1994 гг.), на международных конференциях в Нот-тингаме (1994 г.) и Ильменау (1992 г.), на семинаре в Падуанском университете (1993 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы две печатные статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 82 наименования, и 2 приложений. Основная часть работы изложена на 139 страницах машинного текста. Работа содержит 65 рисунков и 4 таблицы.

-4-

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержатся обоснование актуальности темы, формулировка целей исследования, подчеркивается научная новизна и практическая значимость работы,.

В первом разделе рассмотрены основные виды и особенности многофазных индукционных устройств (МИУ) , дано сравнение многофазных и однофазных нагревателей, индукционных нагревателей бегущего поля и линейных асинхронных двигателей, проанализированы схемы и режимы питания МИУ и методы их исследования.

Основную часть МИУ составляют электромеханические устройства, прежде всего асинхронные двигатели, теория, конструкция и режимы работы которых разработаны очень подробно. Значительно менее распространены другие электромеханические устройства, такие, как линейные или дугостаторные двигатели, индукционные насосы и перемешиватели жидкого металла, хотя их теории посвящено большое число работ.

Во всех этих устройствах полезным эффектом Является механическое движение, а выделение тепла от протекания индуцированных токов является либо вредным (двигатели), либо полезным, но второстепенным (некоторые насосы, перемешиватели).

Дана классификация МИУ электротехнологического назначения, основанная на оценке влияния магнитной связи между цепями индуктирующих обмоток. Такая классификация облегчает сравнение МИУ друг с другом и с однофазными индукционными устройствами.

По сравнению с однофазными индукционными устройствами электротехнологические МИУ имеют следующие достоинства:

1. Трехфазная Загрузка сети;

2. Возможность создавать продольные силы для управления МГД режимами плавильных печей;

3. Новые технологические возможности из-за особенностей распределения тепловыделения в загрузке, в том числе нагрев од-носвязной области;

4. Возможность снижения вибрации и шума, что особенно важно при нагреве плоского проката (лент, листов, слябов).

Основные исследования МИУ выполнены путем расчета и мо-

делирования с использованием аналитических и численных методов

В многофазных индукционных нагревателях полная периодичность поля отсутствует, что усложняет использование рядов Фурье. Для систем с бегущим магнитным полем применяются модели. разработанные в теории ЛАД, в которых предполагается, что индуктирующие обмотки образуют тонкий токовый слой на поверхности гладкого магнитопровода . В случае двухстороннего индуктора для нагрева тонких плоских тел в поперечном магнитном поле введено упрощение задачи и сведение ее к одномерной . Для этого нагреваемое тело как бы размазывается по всему зазору между верхней и нижней половинами индуктора с сохранением суммарной проводимости.

Болей точными являются двухмерные модели, в которых индуктирующие проводники имитируются токовыми слоями с кусочно-постоянным распределением тока. Модель достаточно хорошо отражает распределение мощности в нагреваемом теле, в том числе зубцовые пульсации. Решение задачи осуществляется методом разделения переменных (рядов Фурье). Для этого вводится аналитическое продолжение, обеспечивающее искусственную периодичность.

Основными численными методами, используемыми в работе для расчета индукционных систем, являются методы конечных элементов (МКЭ) и метода интегральных уравнений (МИУр). МКЭ по сравнению с МКУ обладает тем достоинством, что позволяет легче аппроксимировать сложные границы областей (магнито-провод, обмотки, воздух, загрузка) и рассчитывать 2Д и ЗД электромагнитные поля в кусоЧно-однородных средах.

Во втором разделе исследованы цилиндрические индукционные системы с многофазным питанием. Для этого использовались аналитические и численные методы расчета, основанные на решении как дифференциальных, так и интегральных уравнений электромагнитного поля. Эти методы и программы расчета на ЭВМ достаточно хорошо проверены

Определены и проанализированы основные интегральные параметры (КПД и коэффициент мощности) трехфазных секционированных индукторов общей длиной 90 см и радиусом 53 см при питании их током промышленной частоты для четырех видов за-

загрузки радиусом 50 см : сплошного и полого (толщина стенки 2 см) стального цилиндра из немагнитной стали (р,=120* 10"* Ом.см), сплошного ферромагнитного цилиндра ( р,=20* 10"* Ом.см) и сплошного цилиндра из алюминия (р2=3* Ю~*Ом.см), изучен перенос мощности из группы секций, включенных на одну фазу, в соседнюю группу секций, соединенных с другой фазой. Приведено распределение мощности по длине загрузки для этих случаев, соответствующих слабой и средней магнитной связи.

Исследованы электромагнитные параметры и краевые эффекты в устройствах с сильной магнитной связью между индуктирующими обмотками. Показано, что при сохранении общей длины нагревателя /, и сплошного алюминиевого цилиндра /, (р2=3* * 10~'0м.см, /,=/,=120 см) КПД и коэффициент мощности зависят от длины катушек.а, включенных в трехфазную сеть с углом сдвига фаз между ними 60 градусов. При «=5 см КПД составляет 50%, а со8ф=0,42. Значения, близкие к максимальным, соответствуют <г=20 см (»1=85%,С03ф=0,68).

Если катушки короткие, а зазор между индуктором и загрузкой большой, то использовать многофазные схемы подключения даже при угле сдвига фаз 60 градусов недопустимо. К примеру, для ферромагнитной загрузки диаметром загрузки 65 см КПД индуктора из 6 секций с общей длиной 48 см может меняться от 19% при трехфазном включении до 90%, если те же короткие катушки соединить в однофазную цепь.

С изменением длины загрузки мощность, выделяющаяся на ее торцах, изменяется. В отличие от однофазного нагревателя краевой эффект загрузки зависит не только от заглубления Ч*, но и от величины полюсного шага, причем краевые эффекты различны со стороны входа невыхода поля.

На рис.1. показаны кривые Р, для двух различных случаев питания катушек длиной а-5 см постоянными по модулю токами, сдвинутыми по фазе на 60 градусов, векторы которых вращаются в правую или левую сторону. На стороне входа поля, несмотря на значительное заглубление {6 >40-60 см), мощность на торце алюминиевого цилиндра практически всегда меньше, чем в регулярной части (рис.1.а), В то же время, если уменьшить длину заг-

Распределение удельной мощности по длине сплошного цилиндра из алюминия в зависимости от его заглубления в индуктор 6 ( |/( = согш, Д<р=60е) при входе поля справа (рис.1,а) и слева (рис.1 ,б)

р ёг

в>

Зг Cñ*

ол

05

ал ал 02 0.1 а

*

\

1

> „Л п ью

V < V \

ш но Ь® е«

£0

ю

a

ол-ол ол ол сл 0.1

100 120 1«)

Рис.1

frflf

л

/

i— \w

\

20 49 ео во

Распределение удельной мощности по длине полого цилиндра толщиной 0,2 см из алюминия в зависимости от угла сдвига фаз секций индуктора в режимах J/| » canil (рис.2,а) и \lf\ = coiut (рис.2,6)

О ёт.1

U

pf ли ■v rv

<» 1«

е> i ♦! •» 1

p

.А V

Vv

"Ó IP ЗР Ú М R Н П Ú 1 a ti

Н см

>

Рис.2

рузки со стороны входа поля, почти всегда (начиная с ¿=0) мощность на торце превышает мощность, выделяющуюся в регулярной части (рис. 1.6).

На распределение источников теплоты по длине загрузки большое влияние оказывает режим питания индуктирующих катушек. На рис.2, показаны результаты расчетов Р, для индуктора, состоящего из 12 секций длиной по 6 см, при |/|=сопз1 (а) и ¡¿/|=сопэ1 (б), загрузкой которого служит полый цилиндр с наружным диаметром 100 см и толщиной стенки 0,2 см из алюминия (р2=3* 10"' Ом.см). Кривые заметно отличаются друг от друга, но имеют одну характерную особенность. Она заключается в том, что реверсирование направления поля дает такое распределение мощности, которое при наложении на исходное позволяет получить результирующее распределение, близкое к равномерному. Это справедливо, как для режима постоянства модуля приложенных к катушкам напряжения, так и для режима постоянства модулей.протекающим по ним токов.

В третьем разделе проведен расчет и исследование электромагнитных параметров нагревателя бегущего магнитного поля на одномерной модели. Для этого рассмотрена индукционная система, состоящая из двухстороннего индуктора конечной длины с бесконечно-длинными магнитопроводами и тонким плоским нагреваемым телом. Введено допущение, что обмотка расположена в виде тонкого слоя на поверхности гладкого магнитопровода с бесконечной магнитной проницаемостью, а суммарный настил тока в обеих обмотках индуктора описывается следующим выражением.

К(/,х)=К,С05(С0/- -). (1)

X

Задача является пространственно-двухмерной, однако если толщина нагрузки значительно меньше глубины проникновения тока 5,, а зазор между половинами индуктора д « т , то ее можно свести к одномерной, заменим реальную пластину с удельным сопротивлением р2 "эквивалентной" средой, заполняющей весь зазор g И имеющей ту же полную проводимость.

Расчет проводится относительно нормальной составляющей

индукции в в зазоре:

dxz 5? gdx

где В и Yj - комплексные действующие значения Ву и настила тока индуктора при записи в символической форме.

Y, = Ye* (3)

при У, -реальном действующем значении настила тока в индукторе.

Решением уравнения является сумма вынужденной составляю-•

щей Во. соответствующей регулярной части длинного индуктора, и

двух свободньрс членов Bei и Во>Учитываюи1ИХ краевые эффекты.

В= В»+ Bei + Вс» (4)

Получены уравнения для настила мощности в нагрузке, постоянной силы и КПД от параметров системы. Показано, что максимальный КПД зависит только от конструкции индуктора и частоты тока и соответствует условию

„ = «, .V =о,707. 2х

При максимальном КПД для данного индуктора = 1 и реактивная мощность равна полезной активной. Проанализированы зависимости КПД от полюсного шага, частоты тока, толщины и проводимости нагреваемого тела.

Сила F'Q2 связана с поглощаемой мощностью простым соотношением

* К

р' - р'. _ - И 02 2 • ©т

С помощью разработанной программы на ЭВМ исследованы

краевые эффекты бегущего магнитного поля и их влияние на КПД. Получены распределения мощности в индукционных системах со сходящимися и расходящимися магнитными полями.

В разделе 4 приведено описание двумерной модели и программы расчета плоской многофазной индукционной системы.

Рассмотрена индукционная система, состоящая в общем случае из плоской загрузки толщиной У,помещенной в зазор между верхним и нижним магнитопроводами, на поверхности которых находятся тонкие индуктирующие катушки. Индуктирующие катушки характеризуются координатой центра лг,-.числом витков Щ, длиной вг и коэффициентом заполнения Нагреваемое тело и магнитопроводы разделены воздушными промежутками ^ и ^ соответственно сверху и снизу от него.

По индуктирующим катушкам протекают тош с магнитудой /,-и фазой ф;. Индукторы могут быть соединены в последовательные электрические цепи и подключены к различным фазам трехфазной сети с напряжением и.

Полученная система не является периодической и для расчета ее по методу рядов Фурье введено аналитическое продолжение токораспределений.

Введено разложение векторных потенциалов оомоток в виде рядов по косинусам с нечетным индексом п . Поле катушки /

А = 2АЯ1С08(Хя(х-Х/)) , (7)

где, Х„ = Ь -полупериод разложения в ряд Фурье.

Векторный магнитный потенциал в областях 1 (верхний воздушный зазор), 2 (загрузка) и 3 ( нижний воздушный зазор) для локальных координат:

область 1 0 ^ у 5 ^¡-д

область 2 ^ дг - д ~ А.

область 3 Д *</ 5 д < А, + + </ ду ~ д - \ -находится в виде

Л1,-= S [B1„/-.«(X/lir1)+B2„..O(?./jfr1)]C0S(X/1(r-x/))

À2/ = SI М1я/. • ) + м2я/ • Ch(ftnP2 )] ■ cos(X„(j- - x,))

я= 13.-.

Аз/ = S[(Kln/ - ) + Klni - CA{XaffJ )1- COS(X„(* - x/ ))

Составляющие напряженности магнитного поля по оси х и у

(8)

х ц вд * ц ôfr

При известных коэффициентах выражения дают возможность найти в любых точках областей 1,2,3 значения составляющих

напряженностей магнитного поля по оси х и у. напряженности • •

электрического поля Е = /»Л и удельной объемной мощности,

1 1-Р.

выделяющейся в загрузке- Р„ = — В •

РгУ 1

Сила по оси у определяется в виде

f„ = yfflAmHfflx[cos(a)/ + Ф# + 90)-cos(œ/ + фа, )] = = у ту COSfçA, - «Р, - 90) + /тд COS(2ffl/ + ФА, + + 90) = (10) = /«„ Sin(ç» - Фа,)- fmg Sin(2V/ + Фуц + Ф„).

где / H -—АН - ДАН*

1 Jmg ~ 2 лтпмх - gj лтпах ~ gj

при Нх и А - действующих значениях. Аналогично находятся силы, действующие на загрузку по х Приведены уравнения для расчета усилий, действующих на индуктирующие обмотки и магнитопровод

Составлены алгоритм и программа, реализованная в среде электронных таблиц Quattro Pro, адекватность которой проверена экспериментально и с помощью других программ расчета.

-12В разделе 5 проведены исследования многофазных плоских нагревателей и даны рекомендации по разработке рациональных их конструкций.

Особенность многофазных индуктирующих систем поперечного магнитного потока состоит в том, что магнитопровод не является идеально гладким, на поверхности которого нанесен тонкий слой обмотки. Как правило, он выполнен с чередующимися зубцами, и пазами, в которые уложены индуктирующие обмотки из водо-охлаждаемой медной трубки. Так же, как и для цилиндрической системы, идеального бегущего магнитного поля, здесь нет. На междуфазные провалы электромагнитного поля в таких индукторах, обусловленные углами сдвига фаз тока в соседних секциях, накладываются зубцовые пульсаций, усиливая неравномерность распределения мощности по длине загрузки.

Эти провалы можно Уменьшить, сдвинув один из индукторов на половину зубцового шага или (и) выполнив реверс движения поля. Компенсация провалов необходима для индукторов с продольным ( вдоль длины ленты) расположением проводов индукторов.

Провал на кривой в зоне входа поля и всплеск в зоне выхода соответствует ранее рассмотренным случаям. Анализ кривых для полого цилиндра и плоской загрузки одинаковой толщины и материала показывает значительное сходство, в распределении источников теплоты, если используется режим )/) =сопз1 (рис.3,а).

В то же время соединение катушек в трехфазные цепи и подключение их на постоянное по модулю напряжение приводит к изменению характера кривых удельной мощности (рис.3,б).

Сравнение однофазного и многофазного (по типу бегущего магнитного поля ) индукционных нагревателей для данного вида загрузки и геометрических соотношений системы показывает, что по распределенным электромагнитным параметрам многофазный индуктор со сдвигом фаз между секциями 60 градусов дает заметный выигрыш. Распределение источников теплоты по длине загрузки близко к равномерному. В то же время основные интегральные параметры КПД и собф сравниваемых вариантов близки между собой.

Рассмотрены основные силы для ряда систем, показаны распределения ло длине постоянной /^..У^» и переменной /г/пх, Рту

Распределение удельной мощности по длине алюминиевой полосы толщиной 0,2 см в режимах |/| = сопл/ (рис.3,а) л в г

и \(/\ = сопа^ исЛб)

'СМ

а

ДА

fW

¡лГ

4

-л««

- Сов»

100 120 140 100

ъ

• Ро» Сек I

120 140

7 см

Рис.3

Распределения сил, действующих «а загрузку (рис Д,а) и магнитопровод (рис.4,6)

- К

СА1г

Р,

Л

смь

100 120 140 180

__ '¿СП

100 120 140 100

__ Н СМ

■в

О

а

Рис.4

б

составляющих сил, действующих на ленту, по осям х и у (рис.4.а), постоянной РГХ и переменной ReFIx и 1т//, составляющих сил, действующих на индуктирующие катушки и постоянной силы, действующей на верхний и нижний магнитопроводы (рис.4,б) симметричной системы с углами сдвига фаз между соседними секциями 60 градусов. Объемная сила рассчитана на поверхности загрузки (рг=0).

Использование схем подключения обмоток, обеспечивающих поля, расходящиеся от центра, дает возможность получить симметричную картину при которой суммарная сила по оси х становится равной нулю.

При проектировании плоских многофазных нагревателей необходимо добиваться как высоких технико-экономических показателей, так и равномерности нагрева. Для обеспечения первого следует выбирать такие геометрические соотношения, которые входят в некоторую область %шх> формулы для которых приведены в разд. 3.

При нагреве движущейся ленты можно рекомендовать размещение пазов магнитопровода с индуктирующими катушками не поперек движению ленты, как это традиционно делается , а преимущественно в направлении ее перемещения, использование расходящихся и сходящихся бегущих магнитных полей с одновременным рациональным выбором ширины пазов и зубцов магнитопровода, реверс направления движения поля, в том числе при разнесении индуктирующих систем в пространстве по ходу движения ленты, небольшой поворот индукторов относительно оси движения и т.д..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. выполнена классификация МИУ по признаку степени магнитной связи, показаны достоинства и недостатки МИУ для каждой из групп, проведено качественное сравнение МИУ и однофазных систем.

2. Выполнен анализ параметров и распределения мощности для цилиндрических многофазных систем. Получена новая информация об интегральных и распределенных параметрах МИУ, в том

числе зависимости КПД индукторов от угла сдвига фаз токов соседних секций. Исследовано влияние краевых эффектов на распределение мощности.

3. Разработана одномерная модель для системы "многофазный двусторонний индуктор бегущего поля - широкая немагнитная полоса", учитывающая краевые эффекты индуктора. Проведен анализ зависимости электрического КПД от характеристического параметра системы "и", связанного с магнитным числом Рейнольдса е = 2 ¡иг.

Найдены условия максимума КПД при изменении толщины и проводимости загрузки, частоты тока и полюсного шага индуктору, Полученные данные создают базу для выбора оптимальных параметров индукторов бегущего поля.

4. Изучено влияние краевых эффектов на распределение мощности в загрузке и на КПД при различных "и" и длине (числе секций) индуктора. Показано, что в диапазоне практически интересных значений и («< 0,7) краевые эффекты мало влияют на величину мощности, но при и> 0,2 сильно искажают ее распределение. Предложены и изучены в одномерном приближении системы для нагрева ленты в расходящихся и сходящихся бегущих полях.

5. Разработан метод 20 электромагнитного расчета и реализующая его программа для PC в среде Quattro Pro для индукционной системы "двухсторонний индуктор - плоское широкое тело произвольной толщины". Программа допускает произвольное расположение обмоток индуктора разной ширины с различными по величине и фазе токами. Выходными величинами являются интегральные параметры цепей и всего индуктора, распределения тока, мощности в загрузке, полные силы, как переменные,,так it постоянные, и их распределения.

6. С помощью разработанной программы исследован широкий круг вопросов, связанных с проектированием МИУ плоских тел. Изучены пульсации мощности, вызванные дискретностью обмоток, влияние схемы соединений обмоток и режима их питания (режим тока или напряжения), полййНого . шага индуктора, толщины и свойств нагреваемого тела на' интегральные параметры системы, распределения мощности и сил.

-167. Исследовано с помощью программы ANSQFT в сотрудничестве с Падуайским университетом влияние краевых эффектов загрузки и магнитопровода, а также пазовой структуры индуктора на его параметры. Показано, что уточнения, обусловленные учетом пазов, невелики, и наличие пазов можно учеть при аналитическом методе путем введения дополнительной индуктивности пазового рассеяния.

8. Проведено, сравнение энергетических параметров однофазных и МИУ при различных условиях сравнения (равенство полюсных шагов, зубцовых делений, разных схемах соединения обмоток). Показано, что по крайней мере для изученных случаев многофазные нагреватели имеют более высокий КПД, чем однофазные.

9. Из проведенных исследований следует, что наиболее эффективной областью применения МИУ является нагрев плоских тел. Особый интерес представляет схема с продольным расположением индуктора. Качество нагрева, определяемое распределением мощности в загрузке, и энергетические параметры (КПД, cosq>) сильно зависят от правильности выбора конструкции нагревателя и режима его работы.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Али А., Буканин В.А. Моделирование многофазных систем индукционного нагрева. И В сб.тез. докл. 48 Научно-техн. кокф. СПбНТО радиотехники, электроники и связи им.А.С.Попова,С-Пе-тербург,1993, с.98.

57.. Simulation of multiphase induction heating systems // Ali A., Bukanin V., Dughiero F„ Lupi S., Nemkov V., Siega P:// 2-nd Irit. Conf. on Computation in Electromagnetics, University of Nottingham (UK),12-14 April 1994, pp.56-59

Подписано к печати 30.05.94 Формат 60x84/16. Офсетная печать. Печ.л. 1,0; уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак.№78

Ротапринт МГП " Поликом " 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф.Попова,5