Исследование влияния зазора при индукционном нагреве тел вращения сложной формы
Проведение исследования основных недостатков однослойного индуктора с равномерным шагом намотки. Особенность выбора конструкции индукционной системы как первый этап в решении общей задачи проектирования установок для нагрева тел вращения сложной формы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.08.2018 |
| Размер файла | 273,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Самарский государственный технический университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАЗОРА ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
Н.Н. Клочкова
А.В. ОбуховаКлочкова Наталья Николаевна - к. т. н., доцент.
Обухова Алла Васильевна - к. т. н., доцент.
Многообразие применяемых в настоящее время конструктивных решений индукторов для нагрева осесимметричных изделий обусловлено широким спектром технологических процессов, включающим индукционный нагрев, высокими требованиями к качеству процесса нагрева и отсутствием универсального способа достижения требуемых результатов.
Одним из распространенных вариантов конструкции индуктора для нагрева цилиндрических изделий является однослойный индуктор с равномерным шагом намотки. Основной недостаток подобного типа индукторов заключается в сложности достижения требуемой равномерности нагрева при переменном сечении изделия, что не всегда является важным критерием.
Основным способом определения эффективности той или иной конструкции индуктора и выбора его параметров является математическое моделирование с последующей экспериментальной проверкой натурального образца. Это трудоемкий и дорогостоящий способ, однако в ряде технологических ситуаций он является необходимым, например, при нагреве изделий небольших размеров сложной формы (рис. 1) с высокими требованиями к безопасности и экологии.
Рис. 1. Нагреваемое изделие
Оптимальное проектирование, под которым понимается процесс принятия наилучших проектных решений, является одним из главных путей повышения качества и эффективности проектно-конструкторских работ в различных отраслях промышленности. Уровень развития современной вычислительной техники значительно расширил круг прикладных задач, доступных для оптимизации, позволил практически реализовать разнообразные методы оптимального проектирования и на их основе приступить к разработке САПР технологических процессов и объектов.
Рис. 2. Алгоритм оптимального проектирования
Рис. 3. Взаимное расположение индуктора и заготовки в зависимости от длины L и заглубления z индуктора Рис. 4. Зависимость энергозатрат W от конструктивных параметров индуктора (длины L и частоты F): 1 - 500 Гц, 2 - 1000 Гц, 3 - 2400 Гц
Рис. 5. Зависимость энергозатрат W от конструктивных параметров индуктора (длины L и заглубления z) для различной частоты:
Направление в теории ОП, связанное со структурной и параметрической оптимизацией технических объектов, нашло самое широкое применение в САПР, поскольку, во-первых, оно позволяет рассматривать задачи оптимизации как многокритериальные. Во-вторых, разрешается ординарный подход к проектированию сложных технических систем, когда процесс решения задачи оптимизации сопровождается изменением ее изначальной постановки в зависимости от информации, полученной на ранних этапах проектирования. В-третьих, оно позволяет через диалог с ЭВМ организовать непосредственное участие человека в процессе поиска оптимального решения. Задача оптимизации конструкции ИНУ тел вращения сложной формы (например уничтожение взрывателей) и алгоритм решения, представленный на рис. 2, базируются на данном направлении в теории ОП.
В алгоритме решения задачи оптимизации конструкции ИНУ использовались следующие обозначения: Ji - вектор показателей качества и вектор функциональных ограничений; Fi - для каждой пробной точки, номера соответствующих пробных точек, N - количество пробных точек, равномерно расположенных в областях конструктивных параметров Dk и параметров частоты питающего тока Dz, корреляционная матрица , м, н - номера критериев корреляционной матрицы,
, , 14.
Выбор конструкции индукционной системы рассматривается как первый этап в решении общей задачи проектирования установок для нагрева тел вращения сложной формы (см. рис. 1). Намечаются возможные варианты исполнения индукторов (цилиндрический однослойный, индуктор, состоящий из цилиндрической и конусной части, двухслойный цилиндрический индуктор с несколькими витками во втором слое) и анализируется критерий оптимальности с учетом функциональных ограничений.
В критерий оптимальности входят: Ji,1=tв - время воздействия управляющего импульса; Ji,2=W - энергия, потребляемая установкой; Ji,3=эл - электрический КПД индуктора; Ji,4=cos - коэффициент мощности.
Функциональные ограничения fi,1=PиPип, f i,2=UиUmax отражают предельные возможности выбранного источника питания (Ри, Рип - активная мощность соответственно индуктора и источника питания; Uи, Umax - напряжение соответственно индуктора и источника питания); условие f i,3=TiTi зад отражает получение заданных распределений температур по объему нагреваемой детали (Ti, Tiзад. - температуры в указанных точках соответственно в конечный момент времени нагрева и заданная техническим заданием). индуктор намотка нагрев вращение
Минимальный критерий оптимальности наблюдается при цилиндрическом однослойном индукторе.
Таким образом, область изменения конструктивных параметров Dk нагревателя ограничивается выбором длины и заглубления индуктора и параметров Dz - частоты питающего тока (рис. 3). Результаты зондирования пространства пробными точками представлены на рис. 4, 5.
На основании минимизации критерия оптимальности была принята система индукционного нагрева с цилиндрическим однослойным индуктором длиной 90 мм, изготовленным из медной трубки с профилем 1010 мм. Внутренний диаметр индуктора 80 мм, внешний 100 мм, величина z расположения индуктора 17,5 мм. Индуктор питается от источника повышенной частоты 1кГц.
Аннотация
В работе рассматривается одно из направлений в теории оптимального проектирования, связанное со структурной и параметрической оптимизацией технических объектов (индукторов для нагрева осесимметричных изделий).
Ключевые слова: индуктор, оптимальное проектирование, конструктивные параметры, алгоритм.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование приводов постоянной частоты вращения. Математическое моделирование объемной гидропередачи в среде MATLAB-Simulink. Разработка конструкции и технологии печатного узла контроллера. Количественная оценка технологичности конструкции изделия.
дипломная работа [5,0 M], добавлен 07.10.2014Практическое исследование зависимости паразитной емкости от длины и диаметра намотки однослойного проволочного резистора методом теории многофакторного эксперимента. Конструктивная проверка статистической значимости коэффициентов по критерию Стьюдента.
лабораторная работа [73,2 K], добавлен 19.10.2010Частотные преобразователи используются для управления скоростью вращения трёхфазных асинхронных двигателей. Позволяют сократить энергопотребление устройств с электродвигателями. Обеспечивают защиту двигателя, точно изменяют скорость вращения двигателя.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 13.07.2008Проектирование системы управления скоростью вращения двигателя переменного тока, разработка ее структурной схемы и принцип работы, основные элементы системы. Характеристики регистра К134ИР8 и усилителя КР1182ПМ1. Конструкторское оформление устройства.
курсовая работа [608,7 K], добавлен 14.07.2009Типы коммутационных устройств ручного управления. Разработка высокочастотного переключателя, предназначенного для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока частотой до 10 МГц. Электрический расчет кнопки, общей конструкции изделия.
курсовая работа [191,2 K], добавлен 29.08.2010Назначение высокочастотного переключателя и его применение для коммутации сигналов частотой до 10 МГц в стационарных электронных аппаратах. Обзор конструкции и выбор направления проектирования изделия, электрический и конструктивный расчет переключателя.
курсовая работа [211,0 K], добавлен 23.08.2010Определение передаточных функций элементов системы автоматического регулирования (САР) частоты вращения вала двигателя постоянного тока. Оценка устойчивости и стабилизация разомкнутого контура САР. Анализ изменения коэффициента усиления усилителя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.07.2015Практическое освоение аналитических и численных методов определения выходных процессов в линейных радиотехнических цепях при негармонических воздействиях с использованием вычислительной техники и проведении экспериментальных исследований в среде Mathcad.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2011Разработка параболической антенны РЛС с частотой 1.2 ГГц. Проведение анализа выбора типа облучателя для данной рабочей частоты антенны. Построение диаграммы направленности облучателя в различных плоскостях. Подбор и расчет геометрических размеров зеркала.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.01.2009Преобразование частоты вращения двигателя в частоту электрических сигналов. Генератор тактов, переключение декад, импульс сброса, подсчет импульсов. Минимальная длительность импульса. Сбор и отправка данных. Применение понижающего трансформатора ТП112К56.
курсовая работа [984,5 K], добавлен 22.01.2015Встроенные математические модели стандартных компонентов. Основные источники импульсного и синусоидального сигналов. Независимые источники напряжения и тока сложной формы. Коммутирующие устройства, стрелки и контакты, устройство выборки-хранения.
курсовая работа [294,7 K], добавлен 18.03.2011Графическое представление модуля и аргумента спектральной плотности. Спектрограмма сигнала, задержанного на половину длительности импульса. Аналитическое выражение и график импульсной характеристики цепи. Средняя мощность периодического сигнала.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.12.2016Расчет прохождения непериодического сигнала сложной формы через линейную цепь 2 порядка. Восстановление аналогового сигнала с использованием ряда Котельникова. Синтез ЦФ методом инвариантности импульсной характеристики. Расчет передаточной функции цепи.
курсовая работа [440,2 K], добавлен 14.11.2017Разработка системы контроля частоты вращения вала забойного двигателя при бурении скважины турбинным способом. Однокристальный микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения. Подключение управляющих механизмов и датчиков.
курсовая работа [66,7 K], добавлен 12.03.2015Анализ современного состояния работ, посвященных исследованию неустойчивостей тока в полупроводниковых структурах. Исследование влияния формы контактных площадок на параметры токовых колебаний в мезапланарных структурах на основе высокоомного GaAs.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 18.07.2014Изучение назначения, функциональных возможностей и конструкции взрывобезопасной аппаратуры для автоматизации водоотливных установок - ВАВ-1М. Ее теоретические исследования и экспериментальные исследования. Работа системы автоматического управления.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 01.03.2009Выбор конструкции конденсатора переменной емкости, обзор аналогичных конструкций и выбор направления проектирования. Расчет конструкции и необходимых деталей, выбор размеров пластин, определение их формы, вычисление температурного коэффициента емкости.
курсовая работа [33,4 K], добавлен 23.08.2010Регулятор частоты вращения дизеля КамАЗ-740. Топливный насос как исполнительный элемент регулятора. Исследование устойчивости системы по критерию Рауса-Гурвица. Шарнирный механизм центробежного чувствительного элемента. Оценка качества регулирования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 27.04.2014Данные для выбора способа охлаждения. Коэффициент заполнения по объему, его характеристика. Расчет теплового режима и времени непрерывной работы. Требования при проектировании электронной системы. Правила выбора способа охлаждения. Пример решения задачи.
реферат [129,8 K], добавлен 12.11.2008Изучение укрупненных характеристик системы, подлежащей автоматизации, как первый этап создания автоматизированной системы управления. Выявление глобальной цели исследуемой системы. Структура системы, таблица функций организации и рабочего процесса.
контрольная работа [470,2 K], добавлен 25.10.2010
