ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Электромагнитные процессы в устройствах индукционного нагрева из "Теория и расчет устройств индукционного нагрева " Компактное описание и расчет ЭМ-процессов в общем виде не представляется возможным, и требуется ряд допущений, корректность которых зависит от конкретной электромагнитной системы. [c.14] Частные допущения, зависящие от вида ЭМ-системы, будут вводиться по ходу изложения. Для эффективного расчета УИН необходимо ясное представление о физических процессах, происходящих в них. [c.14] Широко распространено описание ЭМ-системы на основе замены ее системой индуктивно связанных контуров, обладающее простотой и наглядностью. Пусть в многовитковый цилиндрический индуктор помещен тонкостенный полый цилиндр (рис. 1.2, а). [c.14] Магнитное поле, создаваемое током обмотки, проходит параллельно по воздушному зазору, металлу трубы и ее полости и затем замыкается по пространству вне индуктора. Магнитный поток, сцепленный с загрузкой, индуцирует в ней вихревой ток /а, под действием которого в стенке выделяется активная мощность. [c.15] Картина силовых линий магнитного поля носит качественный характер, так как напряженности поля в разных точках не совпадают по фазе и в течение периода тока картина мгновенных значений сильно меняется. Можно считать, что приводимые линии соответствуют усредненным значениям напряженности. [c.15] Заменяя обмотку индуктора и цилиндр тонкими соленоидами с индуктивностями и 2, получаем два индуктивно связанных контура (рис. 1.2, б). Чтобы учесть потери энергии в трубе, вторичную обмотку замыкаем на ее собственное активное сопротивление Гас- Так как ток по толщине тонкостенного цилиндра распределен почти равномерно, в качестве Гзс следует взять сопротивление, вычисленное для кругового постоянного тока. [c.15] Полное описание электромагнитного процесса можно дать лишь на основе распространения ЭМ-энергии в системе и ее проникновения в проводящие тела. [c.16] Здесь H, B, Ей D — векторы напряженности и индукции магнитного и электрического поля у — удельная электрическая проводимость .I и е — относительные магнитная и электрическая проницаемости Jo и — магнитная и электрическая постоянные 7о — объемная плотность электрических зарядов J — вектор плотности тока. [c.16] 5) следует, что магнитное поле В везде соленоидальное (div = 0), а в проводящих областях — также и вихревое (rot Ф 0) причем источниками его являются токи проводимости. [c.16] Для вихревой составляющей электрического поля в области без зарядов можно ввести векторный электрический потенциал Аэ, однако его обычно не используют, определяя Е через потенциал А. [c.17] Использование потенциалов позволяет в ряде случаев уменьшить размерность задачи или перейти от векторных величин к скалярным 20, 21 ]. [c.17] Интегрирование проводится по объемам и поверхностям всех проводников, несущих токи и заряды. Как интегральные, так и дифференциальные формы связи параметров ЭМ-поля широко используются в численных и аналитических расчетах. [c.17] Векторный потенциал А подчиняется такому же уравнению. [c.18] Общность уравнений для проникновения электромагнитного поля в проводящую среду и для теплового поля позволяет решения, известные для одного поля, применить к другому (см. 1.4). [c.18] В уравнении (1.24) для Е член, содержащий Е , можно рассматривать как стороннее воздействие и принять Е = Е . В ряде простых систем Е в проводниках не зависит от Е° и ее можно считать известной величиной. Эта напряженность может быть найдена по уравнению (1.25), соответствующему протеканию по проводнику постоянного тока. [c.18] Таким образом, напряженности Е и Е в токопроводах вызывают ток при соблюдении условия J = О, а в воздушных зазорах обеспечивают передачу электромагнитной энергии от источника к местам ее поглощения. [c.19] В нагреваемом теле ф = О и вызывается только вихревой напряженностью Е =Еф. [c.19] Поле Е в зазоре носит двухмерный характер (см. штриховые линии на рис. 1.3), причем нормальная составляющая Ея создается зарядами на поверхностях индуктора и загрузки (рис. 1.3, б). [c.20] Если индуктор не длинный, то часть энергии распространяется и за пределами зазора в окружающем пространстве, вызывая токи на обратной стороне провода и создавая в нем дополнительные потери. [c.20] В многовитковом цилиндрическом индукторе конечной длины напряженность уже на постоянна по длине намотки, а поле Е образуется не только между нагреваемым телом и обмоткой, но и между ее витками, и является трехмерным. Обычно картину поля сводят к двухмерной, разделяя обмотку на отдельные витки с постоянной по их длине напряженностью = u / 2nRj). Напряженность Ef. можно считать сторонней, а витковые напряжения Uj определять в процессе расчета из условия г = onst при заданном напряжении и на индукторе. [c.20] Вернуться к основной статье