ИНДУКТОР ЛИНЕЙНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ МАШИНЫ

Устройство относится к индукционным машинам с естественным или принудительным охлаждением и может использоваться для перемещения твердых электропроводных материалов, перекачивания и перемешивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках, литейных лотках и желобах.
Известна линейная индукционная машина, представленная в «Патенте РФ №1809507. Кл. Н02К 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. В.Н.Тимофеев, Р.М.Христинич, С.А.Бояков, А.А.Темеров. Заявка №4765258/07. Опубл. в БИ №14 от 15.04.93 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой с естественным охлаждением и создающая бегущее электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в движение. Недостатками такого устройства являются: большие габариты из-за вылета лобовых частей, большие потери мощности в катушках и ограниченное использования из-за нарушение прочности печи, миксера, ковша при больших поперечных размерах катушек обмотки.
Наиболее близким к заявленному устройству является линейная индукционная машина, представленная в «Патенте на полезную модель РФ №109615. Кл. Н02К 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Е.В.Христинич, А.Р.Христинич. Заявка №2011121478/07. Опубл. в БИ №29 от 20.10.2011 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода. Недостатками такого устройства являются: большие габариты, необходимость специального двухфазного источника питания пониженной частоты, ухудшенные тяговые характеристики.
В основу полезной модели положена задача создания устройства бегущего электромагнитного поля с улучшенными массогабаритными, тяговыми и энергетическими параметрами для электромагнитного перемещения и перемешивания электропроводных материалов и расплавов.
Поставленная задача решается тем, что в индукторе линейной индукционной машины, содержащей разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секции катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, причем магнитопровод имеет три стержня два из которых крайние и один средний и на каждом из стержней магнитопровода расположены секции катушки одной фазы, которые включены согласно последовательно или согласно параллельно между собой, при этом ширина среднего стержня в 1,1-1,5 раза больше, чем ширина каждого из крайних стержней и количество витков катушки, расположенной на среднем стержне в 1,1-1,5 раза больше, чем в катушках, расположенных на каждом из крайних стержней.
На фиг.1 изображен индуктор линейной индукционной машины; на фиг 2 - сечение А-А, вид сверху.
Индуктор линейной индукционной машины имеет разомкнутый магнитопровод, состоящий из стержней 1, 2, 3 и ярма 4. Между стержнями расположены центральные пазы 5, 6 и крайние пазы 7, 8. Вокруг стержня 1 на самораспирающихся клиньях 9, установленных по углам стержня 1 расположены секции катушки 10 фазы А, вокруг стержня 2 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 11 фазы В, вокруг стержня 3 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 12 фазы С. Между секциями катушек 10, 11 и 12 перпендикулярно проводникам секций, установлены электроизоляционные распорки 13 с отверстиями. Сверху электроизоляционные распорки 13 прижимаются стальными пластинами 14, выполненными из немагнитной стали. Крайние пазы и лобовые части катушек закрыты щеками 15. Сверху расположена крышка 16, которая может наглухо закрывать индуктор или иметь отверстия, через которые выступают стержни магнитопровода.
1
2
3
Индуктор линейной индукционной машины работает следующим образом. При подаче напряжения U на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 10 фазы А, подаче напряжения U на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 11 фазы В и подаче напряжения U на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 12 фазы С, в катушках 10, 11 и 12 появляются токи, которые создают магнитные потоки, сдвинутые в пространстве и во времени, а именно - бегущее электромагнитное поле. Сопротивление для катушки фазы А и С будет одинаковым, а для катушки фазы В будет большим, так как ширина зубца и количество витков больше в 1,1 - 1,5 раза. Поэтому мощность катушки фазы В будет большей, чем мощности катушек фаз А и С.
Увеличение ширины среднего зубца магнитопровода и количества витков катушки, расположенной на среднем стержне позволяет увеличить магнитный поток, создаваемый катушкой фазы В и, соответственно, увеличить тяговое усилие индуктора в целом. Такая конструкция индуктора позволяет уменьшить влияние эффекта укорочения паза при использовании трехстержневой трехфазной системы в индукторе.
Одновременно секционная конструкция катушек обмотки способствует созданию каналов для естественного воздушного охлаждения (или воздушного принудительного охлаждения), что позволяет работать устройству для перекачивания или перемешивания высокотемпературных электропроводных расплавов и агрессивных сред, где применение водяного охлаждения нежелательно или затруднительно.
Наличие катушек обмотки в индукторе линейной индукционной машины, выполненных в виде секций расположенных вокруг стержней магнитопровода, позволяет уменьшить расход обмоточного провода и материалов, исключить перекрещивание или наложение лобовых частей секций катушек и увеличить интенсивность охлаждения катушек, уменьшить напряжение питания в фазах обмотки. Это позволяет снизить потери активной мощности в обмотке и повысить коэффициент полезного действия устройства.
Применение трехфазной конструкции индуктора обеспечивает потребление мощности из трехфазной электрической сети. Использование для питания индуктора напряжения пониженной частоты может быть обеспечено серийным трехфазным преобразованием частоты, например, использующимся для питания приводов асинхронных двигателей.
Применение предлагаемой конструкции индуктора линейной индукционной машины позволяет уменьшить ширину индуктора за счет уменьшения лобовых частей катушек. Уменьшение ширины катушек и индуктора в целом позволяет устанавливать его в стесненных условиях на печи или миксере, не нарушая их прочностные характеристики. Это особенно актуально для наклонных крупнотоннажных печей и миксеров, вместимостью от 15 до 200 тонн жидкого алюминия или других электропроводных расплавов.
Трехстержневая трехфазная конструкция индуктора линейной индукционной машины является также предпочтительной для использования в качества электромагнитного перемешивателя жидкого расплава в печах, миксерах, ковшах, литейных желобах и лотках, кристаллизаторах, где присутствуют большие немагнитные зазоры между индуктором и электропроводным расплавом и где для эффективного проникновения электромагнитного поля сквозь немагнитный зазор для воздействия электромагнитного поля на расплав требуется увеличенное полюсное деление индуктора.