автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Установки с линейными индукционными машинами для перемешивания и транспортировки жидких металлов

На правах рукописи

Стафиевская Валерия Валентиновна

УСТАНОВКИ С ЛИНЕЙНЫМИ ИНДУКЦИОННЫМИ МАШИНАМИ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и

системы включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученной степени кандидата технических наук

Красноярск 2000 г.

Работа выполнена на кафедре «Электротехнология и электротехника» Красноярского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор В. Н. Тимофеев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В. И. Пантелеев

кандидат технических наук, доцент С. П. Жуков

Ведущая организация:

АО «Электросила» г. Санкт-Петербург

Защита состоится 20 октября 2000 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 064.54.01 при Красноярском государственном техническом университете в Д -501 по адресу: 660074, Красноярск, ул.Киренского, 26.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Красноярского государственного технического университета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим высылать по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан сентября 2000 г.

Ученный секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор

А. Н. Ловчиков

КЯЛЪ-П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Электротехнологические комплексы с линейными индукционными машинами нашли широкое применение в различных областях науки и техники. Наибольшее распространение получили электромагнитные насосы, дозаторы, дроссели, перемешиватели. Основными областями применения линейных индукционных машин являются атомная энергетика, металлургия, химическая промышленность, техника физического эксперимента.

В настоящее время во многих странах изготавливают электротехнические устройства на базе линейных индукционных машин. В СНГ основными их серийными изготовителями являются ОАО "Электросила", СКБ МГД Института физики АН республики Латвия, НПЦ Магнитной гидродинамики г.Красноярск. В США индукционные насосы изготавливают фирмы General Electric Со (Nuclear Energy Division), Atomic International, Westmghouse Electric Corp., в Англии - General Electric Со (Reactor Equipment Ltd), во Франции - Novaatom, в Японии - фирма Toshiba, Mitsubishi Atomic Power Industries Inc., в Германии Asea Brown Boweri и другие. Исследования линейных индукционных машин металлургического назначения проводятся в УГТУ (УПИ) г. Екатеринбург, НЭТИ г. Новосибирск, С-ПГТУ(ЛПИ) г. Санкт-Петербург.

На кафедре "Электротехнология и электротехника" Красноярского государственного технического университета, под руководством В.Н. Тимофеева, в течение ряда лет, ведётся работа по разработке и усовершенствованию электромагнитных перемешивателей цветных и черных металлов в плазильно-литейных агрегатах. Возрастающая потребность в повышении качества сплавов стимулирует оснащение плавильно-литейных агрегатов (миксеров) электромагнитными перемешивателями. Применение этих устройств позволяет улучшить тепломассообмен металла между различными областями ванны, получить однородный по составу сплав, а также автоматизировать процесс перемешивания. В настоящее время плавильно-литейные агрегаты заводов г. Красноярска: ОАО "КрАЗ", ОАО "КраМЗ", а также АО "ОКСА" г.Саяногорска частично оснащены электромагнитными перемешивателями. Учитывая, что оборудование каждого завода уникально, а технологический процесс имеет свои особенности, необходимо индивидуальное проектирование перемешивателя для каждого миксера.

Несмотря на довольно широкое промышленное внедрение электротехнологических комплексов с линейными машинами, на современном этапе, теория и методы их расчета, разработка конструктивных схем ещё далеки от завершения. Актуальными остаются: углубление анализа процессов в таких устройствах на основе решения краевых задач, учитывающих совместно возможно большее число факторов, в частности - анизотропные движущиеся среды; выработка уточненных методик расчета с их программные обеспечением: проблемы оптимизации параметров устройств. Важное значение

приобретает поиск общих подходов к анатизу и разработке методик расчета различных конструктивных модификаций линейных машин на основе единой теоретической базы.

Цель работы; развитие методов анализа электромагнитного и гидродинамического полей, разработка атгоритмов и методики проектирования электромагнитных перемешивателей жидких металлов

Достижение указанной цели в диссертации требует решения следующих основных задач:

1. анализ методов математического моделирования электромагнитных процессов в перемешивателях, насосах и дозаторах;

2. развитие метода дискретизации свойств сред применительно к задачам магнитной гидродинамики;

3. разработка алгоритмов и методики электромагнитного расчета устройств металлургического назначения с линейными индукционными машинами;

4. выдача рекомендаций по проектированию и управлению режимами работы электромагнитного перемешивателя в плавильно-литейном агрегате алюминиевых сплавов от 10 до 100 тонн;

5. проведение экспериментальных исследований с целью проверки адекватности математических моделей и достоверности основных положений методик расчета.

Методы исследований. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики. При разработке программных ергдстн расчета использован алгоритмический язык FORTRAN 90 и пакеты прикладных программ MATHCAD и 'AeroChem' (разработчики A.A. Дектереь, A.M. Ковалевский, Л.П. Каменщиков). Экспериментальные исследования проведены на физических моделях и промышленных образцах.

Научная новизна работы состоит в развитии метода дискретизации свойств сред применительно к задачам магнитной гидродинамики и теории линейных индукционных машин. Показана его эффективность в качестве инструмента для исследования электротехнологического оборудования с анизотропными и движущимися средами. Изучено влияние типа обмотки, количества пазов, токов в них и места расположения катушек обмотки на электромагнитные характеристики линейных индукционных машин и гидродинамические процессы в ванне плааильно-литейного агрегата.

Практическая ценность работы:

1. Разработаны алгоритмы и комплексы программ для анализа электромагнитных и гидродинамических процессов, интегральных характеристик электромагнитных перемешивателей, насосов дозаторов.

2. Создана методика проектирования устройств металлург ического назначения с линейными индукционными машинами.

3. Выданы технические решения для проектирования и управления режимами работы электромагнитного перемешивателя алюминиевых сплавов в плавнльно-литейном агрегате.

4. Предложен способ повышения технико-экономических показателей линейных индукционных машин (патент на изобретение №2150777).

Положения выносимые на защиту.

¡.Метод дискретизации свойств сред для исследования устройств с линейными индукционными машинами, имеющими анизотропные и движущиеся среды.

2. Одномерную теорию линейных индукционных машин с дискретным представлением обмотки индуктора, позволяющую оценить влияние количества пазов, их распределение, величин и фаз токов обмотки на характеристики установки.

3. Алгоритмы и программы, разработанные на базе развития метода дискретизации свойств сред, позволяющие оценивать влияние различных параметров на электромагнитные и гидродинамические процессы.

4. Методика электрического расчета позволяет проводить инженерного проектирования устройств с линейными индукционными машинами.

5. Новое техническое решение по повышению энергетических показателей линейной индукционной машины.

6. Результаты сравнения экспериментальных и теоретических исследований позволяющих оценивать достоверность математических моделей и принятых технических решений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

П на II международной научно - технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода (г. Ульяновск, 1998

г.);

£3 на III международной конференции по физико - техническим проблемам электротехнических материалов и компонентов "МК ЭМК -99" (г. Клязьма, 1999 г.)

И на II всероссийской научно - практической конференции с международным участием "Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов" {г. Красноярск, 2000 г.).

Я на 6-ой Всероссийской научно-технической конференции: "Перспективные материалы, технологии, конструкции - экономика" (г. Красноярск, 2000 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при модернизации электромагнитных перемешивателей установленных на АО "ОКСА" г.Саяногорск, а также внедрены в учебный процесс Красноярского государственного технического университета. Внедрение результатов подтверждено соответствующими актами.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 128 страницах основного текста, содержит 37 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 100 наименований и 2 приложения. Общий объем работы составляет 163 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены основная цель и задачи, сформулированы новизна и практическая ценность научных результатов, а также дано краткое содержание работы.

В первой главе определены объекты исследования, изложены типы устройств с линейными индукционными машинами, основы их теории и предложены пути решения поставленных задач.

Анализ устройств с линейными индукционными машинами для перемешивания и транспортировки жидкого металла показал их основные особенности: большой немагнитный зазор; ограниченность размеров линейной машины; наличие высокой температуры в месте установки индуктора; предпочтительность бесканального способа перемешивания.

Обзор публикаций по исследованию таких устройств позволил сделать вывод, что существующие расчетные модели не позволяют с единых позиций учитывать сложную геометрию устройств, анизотропность и нелинейность свойств сред, движение жидкого металла и его влияние на характеристики устройств.

б) Рис.1

В настоящее время, на кафедре "Электротехнология и электротехника" Красноярского государственного технического университета, для моделирования электротехнических устройств, успешно применяется метод дискретизации свойств сред разработанный В. Н. Тимофеевым. Вместе с тем, этот метод требует доработки и развития применительно к исследованию объектов с анизотропными и движущимися средами.

Вторая глава посвящена разработке математических моделей линейных индукционных, машин для транспортировки и перемешивания жидкого металла. Для транспортировки металла обычно применяют машину с двумя индукторами (рис.1а), а для перемешивания с одним (рис.16). Машины состоят из сердечника магнитопровода 1, обмотки индуктора 2 и вторичной части (жидкий металл) 3. В первом случае рассмотрена модель двухсторонней плоской линейной индукционной машины (рис.2), которая построена на ряде упрощающих положений одномерной теории А. И. Вольдека. Отличием является то, что дискретизации подвергается обмотка индуктора с токами, которые представлены дискретно в виде N бесконечно тонких поверхностных

токов, с комплексной линейной плотностью тока =

е1<?', где и W¡ •

величина тока в проводнике и число витков в г - м пазу, ф^ -фаза ¡' - го тока. Это позволяет учитывать дискретное расположение токов в пазах магнитопровода и задавать произвольными их величины и фазы.

Такая возможность имеет важное значение при поиске технических решений по компенсации вредного влияния продольного краевого эффекта.

г, к

^ А

■XV Г

. N+1

— ^Г. Мр

""" и

"XXX-

у=0

ХК X,

д л д д

2 "2 2 "2

Рис.2

Комплексная амплитуда векторного магнитного потенциала в ¡~й области удовлетворяет уравнению

с>2А:

дх

где и- скорость вторичной среды относительно индуктора,«-угловая частота первичного тока, у = ¿л. Общее решение однородного дифференциального уравнения (I) имеет вид

Aj =Qepix (2)

Здесь Cj а Dj - комплексные постоянные интегрирования, р\ и рт -комплексные корни характеристического уравнения

р1-fj0yiip-j^0coy =0. (3)

Корни уравнения (3) имеют вид р\ = (Я + r/ja, pi = -(А - i])a . В последних выражениях обозначения соответствуют:

я" Мо7ю ¿О/, \ , Г~2 • 2vf-

r . ff2 - 2 , , . , „ - -

а = —

а

В представленной расчетной модели продольный краевой эффект возникает на входе и выходе каждой г -й зоны. Слагаемые при множителе

е~(*—ч)а ПредСтавляют собой прямобегущие волны, а слагаемые при

множителе обратнобегущие волны. Поскольку волны не успевают

затухать на протяжении нескольких Л, то результирующее магнитное поле в активной зоне представляет собой наложение нескольких волн продольного краевого эффекта, и его характер изменения по длине машины зависит не только от величин и "> но и определяется взаимным расположением первичных токов, их амплитудами и фазами.

С целью сравнения полученных результатов с результатами одномерной теории линейных индукционных машин А. И. Вольдека, на рис.3 представлены кривые 1,2 распределения магнитной индукции по длине линейной индукционной машины с параметрами 2р=6, s= 0.3, = 3.1, N=18. Кривая 2, полученная в результате решения уравнения (2), имеет явные пики в местах расположения токовых слоев обмотки индуктора, однако, средние значения магнитной индукции совпадают с теоретической кривой 1.

На рис.4 представлены зависимости относительных активных сопротивлений, определяющих электромагнитную мощность трехфазной двухполюсной линейной индукционной машины от скольжения. Здесь обмотка первой фазы (к= 1) располагается на входе индуктора, вторая фаза (к = 2) в средней его части, а третья фаза (к = 3) на выходе из активной зоны. Относительные сопротивления фаз существенно отличаются друг от друга, что приводит к несимметрии токов в фазах при питании обмотки индуктора от источника напряжения.

Изменением величин и фаз токовых слоев, их расположением относительно друг друга, можно влиять на характер рабочих характеристик электрической машины с целью повышения её технико-экономических показателей.

Данный метод расчета имеет свои преимущества: позволяет получить простые выражения для дифференциальных и интегральных характеристик

линейных индукционных машин с двухсторонним индуктором, а также учесть расположение, величины и фазы токов его обмотки. Вместе с тем, этот метод не может быть применим к машинам с односторонним индуктором.

Рис.3 Рис.4

Далее в работе рассматриваются линейные индукционные машины (рис.1б), используемые для электромагнитного перемешивания жидких металлов. С целью построения математической модели такого устройства использован метод дискретизации свойств сред.

Суть метода состоит в том, что расчетную область разбивают на ячейки с размерами Л, S и v (рис.5а,б). Размеры ячеек можно выбрать такими, чтобы изменение электромагнитного поля в приделах элементарной площадки было незначительным. В этом случае, поверхность с удельной

а) б)

Рис. 5

электропроводностью у, магнитной и диэлектрической проницаемостями ^(¡р и £\ можно заменить бесконечно тонкими ферромагнитно-проводящими и взаимно перпендикулярными поверхностями. В предложенной модели учитывается движение среды, т.е. в уравнениях Максвелла напряженность электрического поля равна сумме двух составляющих, одна из которых обусловлена электродвижущей силой трансформации, а другая электродвижущей силой движения.

Разбив прямоугольную область с размерами а х А на N строк, толщиной а~Ь/N и М столбцов толщиной 5 = а / М, и заменив массивные элементы их дискретными аналогами, получим дискретную модель, представленную на рис.6.

2 ' Если предположить, что

______________пространство между

поверхностями имеет равные нулю относительные

диэлектрическую б и

— магнитную ц проницаемости, а также удельную

электропроводность у, то поверхности хог должны иметь относительные параметры

Зе^е/2, фоА/2, <5//2. При этом уравнения Максвелла принимают вид:

И*- -Г й^.,

! ( . 2 -й ЪЪЩл Н<,у.( |

( : 1 | | \ •

Рис.6.

ж

у _

гоСЕ = -ёх —

Ж.

Ь ~

дх

&

= 0;

= 0.

(13)

(14)

Решение уравнений (13), (14) при условии ЛуЯ = 0, будут иметь следующий вид

(15)

Ё? = Ёу = сотI,

= О/2 + А/.

Ну - + у'г/ •

16) (17)

Таким образом, для решения задачи в каждой //'-ячейке требуется

определить четыре неизвестных Су, А^ £,у. Поскольку дискретная

область имеет (№-1)(М+1) ячеек, то для решения задачи необходимо определить 4(М+1)(М+1) неизвестных. Исходя из краевых условий, можно составить 2(М+-1) +2(М+М) уравнений, остальные 2(2Ь'М+Ы+М) уравнения вытекают из граничных условий на внутренних поверхностях.

Применив законы полного тока и электромагнитной индукции к контурам на границе у ячейки (рис.6), будем иметь

Н

1

2

1+и

V 2

Г

Х 2 2

УуУ! 0-5^(^-1,1-Х +

/

\

V 2 'г-'

(19)

(20) (21)

где Уу И " удельная электропроводности и магнитные

проницаемости, соответствующих поверхностей; Уу Уу- составляющие

скоростей для каждой х-й и г-» поверхности;, »'¿.„-линейные плотности сторонних токов в этих поверхностях.

Решив систему уравнений (18)-(21), получим соотношение,

связывающее напряженность электрического поля в ¡/-ячейке с напряженностями соседних ячеек.

Еу\6

а) + -

1

а у +

Н - и; Щ Щ у

V 1 ки

+ — + —7

Щ Щ у

+ д

а1 ,;-!+■

1

Ь!

+ - ид

+ ¿/+1,/ 5

4 А1

х ■ 1

V Ь1-и ¿>/-1,/

. /

+ Л

■Ц-и

ац-

„2 ^

1

+ £¿,/-1 А

"О

Щ ь1]-\ )

¿/41 ,/-1

0,7

- + + + + Ц/. (22)

6/)

где\ а;у = 0.25Д^ + ), ар = 0.25<5^ + /<уг(у), = ,

= у 0.5^, А',у = ^(Г,у + ./'«06$), Ц = 0.5/^(у| + .

Полученные выражения позволяют однозначно сформировать систему алгебраических уравнений в расчетной области при заданных краевых

условиях. Особенностью данной методики является возможность моделировать геометрические сложные устройства с анизотропными и движущимися средами.

В третьей главе на основе рассмотренного ранее метода дискретизации свойств сред проведен анализ электромагнитных характеристик и гидродинамических процессов устройств для перемешивания и транспортировки жидких металлов.

На рис.7, представлена расчетная модель линейной индукционной машины с односторонним индуктором, со следующими техническими данными: число полюсов 2р=2, число фаз т-2, номинальная частота / = 0,5 3 Гц, действующее значение фазного тока / = 200+250А, двойное полюсное деление 2т = 2,8 м, обмотка уложена в пазы в 8 слоев по 55 витков. Индукторы с такими параметрами изготавливаются ООО "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" (г. Красноярск) и в настоящее время установлены и эксплуатируются на ряде плавильно-литейных агрегатах алюминиевых производств. Расчетная область (рис.7) включает в себя индуктор (1), обмотку индуктора (2), немагнитный зазор (3), часть ванны с металлом (4). При построении расчетной модели принимались

следующие допущения:

электромагнитное поле на границе расчетной области затухает; магнитопровод индуктора заменяется средой с магнитной проницаемостью Ц- На (Я) и электропроводностью у ; обмотка индуктора представляется бесконечно тонкими токовыми слоями; размеры устройств в направлении оси У принимаются бесконечно большими. Электрофизические свойства сред • заданы в соответствие с материалами устройства. В процессе вычисления магнитная проницаемость сердечника магнитопровода определялась итерационно, в соответствие с заданной кривой намагничивания стали. В результате решения системы алгебраических уравнений получаем значения Ёу для каждой ячейки,

далее находим величины Щ и Ву. На рис.8а,б представлено распределение

магнитной индукции в расчетной области.

Выходные расчетные данные обработаны программой МаЛсас! 7 и представлены в виде графиков трёхмерной поверхности. Графики представлены в черно-белой гамме в двадцать оттенков. Вся поверхность одного цвета имеет одинаковую величину, а изменение величин от минимальных к максимальным выражается в виде перехода от черного к белому.

<

На Ряс.8а приведена картина магнитного поля для случая, когда рабочее тело находится в покое, При этом распределение магнитной индукции имеет симметричный характер относительно вертикальной оси симметрии. Анализ этого распределения при заданной токовой нагрузке индуктора позволил дать рекомендации по определению оптимальных размеров зубцовой зоны и ярма сердечника. Реализация рекомендаций позволила сократить вес и габариты машины без ущерба её техническим данным. При движении рабочего тела каотина оаспоеделения магнитной индукции (рис.86) становится асимметричной.

а)

6)

Рис.:

Выявлено влияние движения вторичной части на интегральные характеристики индуктора. Для перемешпвателей характерны большие расстояния от индуктора до рабочего тела (200-400 мм) и большие рабочие скольжения, вследствие этого влияние движения жидкого металла в ванне на потребляемую индуктором электромагнитную мощность незначительно. В то же время, движение металла смещает и вытягивает магнитное поле по направлению его движения и это влияет на распределение электромагнитных сил в рабочем теле, а силы, в свою очередь, влияют на распределение скоростей, что очень важно для перемешивания жидкого металла.

Распределение скоростей жидкого металла в ванне описывается уравнением Навье-Стокса, которое для стационарного режима имеет вид

(|Л7)К = —+ (23)

Р Р

где

у = 1--l-J--1-к— оператор

СХ СУ С2

Гамильтона; Д = —- + —— +—=г * сх~ су~ ¿г'

оператор Лапласа; Р - давление; Р- внешняя действующая сила; р- плотность среды; V - кинематическая вязкость среды.

Из уравнения (23) можно исключить давление, применив к обеим его сторонам операцию ротора, или определить скорости и давления использовав известную связь между ними. Уравнение Навье-Стокса должно быть дополнено краевыми условиями и уравнениями непрерывности (я7уК = 0). Решением системы этих уравнений является распределение скоростей К,у в

расчетной области. Уточнение скоростей производим по следующему алгоритму:

1.Задаемся первоначальным распределением скоростей У^, например, принимаем равным нулю.

2.Определяем значения векторов электромагнитного поля Еу, Я(у, а

также электромагнитных сил .

3.Считая электромагнитные силы известными, решаем задачу по определению скоростей в первом приближении У^ .

4. Используя полученные значения скоростей, повторяем п.п.2,3 и

получаем новые значения скоростей У-- .

Итерационный процесс необходимо выполнять, пока не будет выполняться условие

V»

у»

(24)

Здесь е - допустимая погрешность, п - номер итерации.

На рис.9 представлено распределение скоростей потоков расплава в ванне миксера, оборудованного индуктором с приведенными выше параметрами. Картина соответствует движению бегущего магнитного поля влево, при мТ рис ^ реверсивном включении обмотки

индуктора картина зеркально отобразится относительно вертикальной оси. Анализ распределения скоростей потоков расплава в ванне миксера позволил определить время перемешивания и наличие мёртвых зон, а также выдать рекомендации по режиму работы и выбору места установки индуктора.

В четвертой главе проведены исследования линейных индукционных машин на физических моделях и промышленных образцах. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных данных.

Для экспериментального исследования электромагнитного перемешивателя была изготовлена физическая модель плавильно-литейного агрегата для алюминиевых сплавов емкостью металла 30 тонн в масштабе 1:15. На физической модели проводились исследования распределения скоростей потоков расплава, а так же тепломассообмен в ванне миксера.

Ц 19 20 21 22

3 с 3 с 3 с р с

1ПГ 1ПГ 1 п г тпг

-сг-^-□-а-сН—

.15 Л Л

!!_' 11. 16. и.'

Рис.10

Исследование промышленного образца перемешивателя проводились в литейном цехе АО "ОКСА" на миксере ёмкостью 60 тонн. Для исследования магнитного поля индуктора, на нём располагались измерительные обмотки согласно рис.10. Магнитная индукция определялась в зубцах и спинке магнитопровода. Ниже приведена таблица сверки расчетных и экспериментальных данных.

№ катушки эксперимент В, Тл расчет В, Тл

14 0.61 0.62

15 0.63 0.62

16 0.67 0.72

17 0.61 0.62

19 0.55 0.52

10 0.71 0.72

12 0.73 0.62

21 0.48 0.52

Анализ данных, приведенных в таблице, позволяет сделать вывод о достоверности математической модели. В работе приведена карта плавки для сплава АМг-2 с результатами химического анализа, которая подтверждает эффективность работы перемешивателя и правильность выбора режима его работы.

В пятой главе предложена методика электрического расчёта бесканального электромагнитного перемешивателя.

Исходными данными для расчета являются: необходимое время перемешивания I, [час]; масса металла Ммет, [т]; геометрические размеры плавильно-литейного агрегата, [м]; глубина металла в месте установки индуктора, [м]; толщина футеровки в месте установки индуктора, [м]; напряжение питающей сети, [В]. Методика расчета содержит следующие основные моменты:

=>На базе исходных данных делается предварительный выбор основных

геометрических размеров и токовой нагрузки индуктора. —•По разработанным алгоритма^! и программам производится расчет

электромагнитного и гидродинамического полей. =>С учетом известного распределения скоростей металла проверяется соответствие расчетного времени перемешивания и исходного.

=>Если условие не удовлетворяется, то увеличивается токовая нагрузка

индуктора или изменяются его размеры. =>По распределению магнитного поля в сердечнике делается уточнение его размеров и при необходимости расчет повторяется.

Приведенная методика использовалась для анализа электромагнитных перемешивателей алюминиевых сплавов в плавльно-литейных агрегатах ёмкостью 60 тонн, установленных на ОАО -'ОКСА" г. Саяногорск, Расчет показал, что предложенные изменения позволяют получить следующие результаты: уменьшить расход стали 10-12%, меди 7-8%; повысить коэффициент полезного действия до 5%; рекомендовать режим работы - цикл перемешивания 40 минут, при автоматическом реверсивном переключения через 20 минут.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

¡.Математическая модель двухсторонних линейных индукционных машин, таких как насосы и дозаторы с дискретным представлением токов обмотки индуктора, позволяет получить удобные для практического использования выражения дифференциальных и интегральных характеристик машины с учетом расположения величин и фаз токов обмотки индуктора, а также принять технические решения, повышающие энергетические показатели линейных индукционных машин.

2. Развитие метода дискретизации свойств сред позволяет построить математические модели для исследования устройств с линейными индукционными машинами, имеющими анизотропные движущиеся среды.

3. Разработанные алгоритмы и программы на базе метода дискретизации свойств сред, позволяют оценивать влияние различных параметров комплексов с электромагнитными перемешивателями на электромагнитные и гидродинамические процессы в них.

4. Методика проектирования электромагнитных перемешивателей позволяет на базе исходных данных технического задания определить рациональные размеры, токовую нагрузку, время перемешивания расплава и другие характеристики устройств.

5. Сравнение теоретических данных и экспериментальных результатов, полученных на физических моделях и промышленных образцах, подтверждает достоверность математических моделей и принятых технических решений.

6. Материалы диссертации внедрены на АО "ОКСА" г. Саяногорск. а также в учебный процесс Красноярского государственного технического университета.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1.В. В. Стафиевская Анализ одномерных расчетных моделей линейных индукционных машин, Оптимизация режимов работы систем электроприводов: сборник научных трудов; под. ред. Троян / КГТУ, 1959г.

2. В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, В. В. Стафиевская Анализ электромагнитных характеристик линейных индукционных машин, Краснояр. гос. техн. ун-т Красноярск, 2000. 15с. рук. Деп. В ВИНИТИ 13.03.00, №620-В00.

3. В.Н. Тимофеев, Р. М. Христинин, В. В. Стафиевская Разработка и внедрение комплексов электромагнитного воздействия на жидкие металлы. Труды III Международной конференции "Физико-технические проблемы электротехнических материалов и компонентов", Москва, 1999г, 30 ноября - 2 декабря, с. 73.

4. В.Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, Н. П. Маракушин, В. В. Стафиевская Расчет линейного асинхронного двигателя как исполнительного звена электропривода. II Международная научно-техническая конференция по проблемам автоматизированного, "АМ-98", Ульяновск, 23-25 сентября 1998г, с97-98.

5. А. А. Темеров, В. В. Стафиевская МГД-установка для внепечного рафинирования аноминиевых сплавов. II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием и выставка, Красноярск, 16-18 марта 2000г, с 296-298.

6. В. Н. Тимофеев, В. В. Стафиевская Магнитогидродинамические устройства для предприятий Красноярского края. II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием и выставка, Красноярск, 16-18 марта 2000г, с 277-279.

7. Патент №2150777. Способ создания многофазного бегущего электромагнитного поля/ Р. М. Христинич, В. Н. Тимофеев, В. В. Стафиевская.-Опубл. 10.06.2000. Бюл.№16.

8. Отчет о НИР: Электромеханические преобразователи для металлургии/ В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, С. А. Бояков, С. А. Рыбаков, В. В. Стафиевская, М. В. Первухин. Per. № 029.80003580,1997.

Подписано к печати Тираж 100 экз. Заказ № 553 Отпечатано в типографии КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского 26