Влияние поверхностного эффекта на величину тока в индукторе ТВЧ установки

Abstract

Для технологических процессов поверхностной закалки рабочих органов почвообрабатывающих и режущих орудий сельскохозяйственных машин широко используются установки индукционного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) ЭЛСИТ 100/40-70. Контроль параметров режима индукционного нагрева, как показала практика, является затруднительным. Проблема заключается в том, что ток в индукторе контролируется в процентах от максимального тока. Измерение тока в процентах не позволяет проводить оптимизационные исследования, которые направлены на обеспечение максимальной энергоэффективности при наилучших качественных показателях процесса упрочнения. Требуется оценивать ток в индукторе в амперах. Сложность заключается в том, что ток в индукторе составляет порядка 2000 А. Прямое измерение тока подобной величины известными техническими средствами является затруднительным. Известно, что при частотах электромагнитного поля 40-70 кГц проявляется так называемый поверхностный эффект (скин-эффект), результатом которого является вытеснение тока в слои проводника, прилегающие к его поверхности. Наличие поверхностного эффекта сопровождается значительным увеличением сопротивления нагреваемой в ТВЧ установке детали. Усовершенствована предложенная авторами методика косвенного измерения тока индуктора ТВЧ установки с учетом поверхностного эффекта. Исследования проведены на примере индуктора, предназначенного для нагрева почвообрабатывающих органов типа «стрельчатая лапа». В результате полученных экспериментальных данных аналитическим способом определен ток в индукторе в амперах с учетом поверхностного эффекта. На основе экспериментально-аналитических исследований построены вольт-амперная, ампер-частотная, вольт-частотная характеристики и зависимость тока в амперах от тока в процентах. Для каждой зависимости получены уравнения регрессии.