АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ «ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ СОЛЕНОИД – МАССИВНЫЙ ПРОВОДНИК»

Yu. V. Batygin, E. A. Chaplygin, O. S. Sabokar, V. A. Strelnikova

Анотація


Цель. Определение ключевых параметров геометрии индуктора, как длинного многовиткового соленоида, влияющих на амплитуду индуцированного тока возбуждаемого в массивном проводнике с плоской граничной поверхностью. Методика. Выполнение математического анализа решения электродинамической задачи для среды с переменной структурой путем интегрирования уравнений Максвелла в рамках заданных граничных и начальных условий, а также физических допущений, которые упрощают процесс решения, но не искажают его результат; а также проведение эксперимента подтверждающего не только правильно выполненное построение, но и допустимость применения выбранного допущения о непрозрачности металлической заготовки для данных частот действующих полей. Результаты. Получены функциональные зависимости искомых параметров индуцированного тока на поверхности металла объекта нагрева, по которым были выполнены численные оценки электродинамического процесса, определены ключевые параметры, влияющие на эффективность нагрева. Правильность полученных решений была подтверждена экспериментально. Окончательный вид функции решения физико-математической задачи был приведен к приемлемому для выполнения дальнейших инженерных и исследовательских расчётов. Научная новизна. Определена функциональная связь измеряемых величин индуцированного поверхностного тока и параметров измерительной системы, экспериментальное подтверждение которой свидетельствует об удовлетворительности расчетной модели системы индукционного нагрева и всего решения в целом. Практическая значимость. На основании проведенных расчетов могут быть сконструированы рабочие образцы индуктивных систем для индукционного нагрева, отвечающие заданным требованиям скорости нагрева и его площади. Полученные аналитические выражения были преобразованы и упрощены с целью их дальнейшего использования для инженерных расчётов с минимальной величиной погрешности.

Ключові слова


индукционный нагрев; уравнения Максвелла; листовой металл; электромагнитное поле; электродинамическая задача; вихревые токи

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


1. Batygin Yu.V., Gnatov A.V., Chaplygin Ye.O., Sabokar O.S. Sposib indukcijnogo nagrivu dlja remontu metalevyh elementiv avtomobil'nyh konstrukcij [Method of induction heating for repair of the metal automobile constructions elements]. Patent UA, no.103494, 2015. (Ukr).

2. Kennedy M.W. Magnetic fields and induced power in the induction heating of aluminium billets. Licentiate Thesis. Royal Institute of Technology, Stockholm, 2013.70 p.

3. Wright J. Principles of high frequency induction tube welding. Washington Electronic Heating Equipment Inc., 1997. 8 p.

4. Klonk S. Modélisation Numérique du Chauffage par Induction de Pièces à Géométrie Complexe. [Numerical modelling of induction heating for complex geometrical parts]. Thèse pour obtenir le grade de docteur délivré. Doctorat Paris Tech. Paris, 2013. 186 p. (French).

5. Korshikov S.E. Optimal'noye upravleniye temperaturnymi rezhimami induktsionnogo nagreva tsilindricheskikh slitkov s uchetom tekhnologicheskikh ogranicheniy. Diss. kand. techn. nauk [Optimum control of temperature modes of cylindrical ingots induction heating taking into account technological limitations. Cand. tech. sci. diss.]. Samara, 2015. 153 p. (Rus).

6. Dershpak N.S. The modes of induction heating of cylindrical parts connected with tension fitting. Technical electrodynamics, 2009, no.6, pp. 61-65. (Ukr).

7. Batygin Yu.V., Lavinskiy V.I., Khimenko L.T. Impul'snyye magnitnyye polya dlya progressivnykh tekhnologiy. Tom 1. Izdaniye vtoroye, pererabotannoye i dopolnennoye. [Pulsed magnetic fields for advanced technologies. Vol.1. 2nd edition, revised and enlarged.] Kharkov, MOST-Tornado Publ., 2003. 284 p. (Rus).

8. Shneerson G.A. Polya i perehodnye processy v apparature sverhsilnyh tokov [Fields and transients in equipment ultra strong currents]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1992, 413 p. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Batygin Yu.V., Gnatov A.V., Chaplygin Ye.O., Sabokar O.S. Sposib indukcijnogo nagrivu dlja remontu metalevyh elementiv avtomobil'nyh konstrukcij [Method of induction heating for repair of the metal automobile constructions elements]. Patent UA, no.103494, 2015. (Ukr).
2.     Kennedy M.W. Magnetic fields and induced power in the induction heating of aluminium billets. Licentiate Thesis. Royal Institute of Technology, Stockholm, 2013.70 p.
3.     Wright J. Principles of high frequency induction tube welding. Washington Electronic Heating Equipment Inc., 1997. 8 p.
4.     Klonk S. Modélisation Numérique du Chauffage par Induction de Pièces à Géométrie Complexe. [Numerical modelling of induction heating for complex geometrical parts]. Thèse pour obtenir le grade de docteur délivré. Doctorat Paris Tech. Paris, 2013. 186 p. (French).
5.     Korshikov S.E. Optimal'noye upravleniye temperaturnymi rezhimami induktsionnogo nagreva tsilindricheskikh slitkov s uchetom tekhnologicheskikh ogranicheniy. Diss. kand. techn. nauk [Optimum control of temperature modes of cylindrical ingots induction heating taking into account technological limitations. Cand. tech. sci. diss.]. Samara, 2015. 153 p. (Rus).
6.     Dershpak N.S. The modes of induction heating of cylindrical parts connected with tension fitting. Technical electrodynamics, 2009, no.6, pp. 61-65. (Ukr).
7.     Batygin Yu.V., Lavinskiy V.I., Khimenko L.T. Impul'snyye magnitnyye polya dlya progressivnykh tekhnologiy. Tom 1. Izdaniye vtoroye, pererabotannoye i dopolnennoye. [Pulsed magnetic fields for advanced technologies. Vol.1. 2nd edition, revised and enlarged.] Kharkov, MOST-Tornado Publ., 2003. 284 p. (Rus).
8.     Shneerson G.A. Polya i perehodnye processy v apparature sverhsilnyh tokov [Fields and transients in equipment ultra strong currents]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1992, 413 p. (Rus).




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.1.08

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2018 Yu. V. Batygin, E. A. Chaplygin, O. S. Sabokar, V. A. Strelnikova


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)