PDF.pdf

УДК 621.313: 621.355: 537.528: 621.3.014.14: 621.3.011.72: 621.373.54
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
И.В. Божко, канд. техн. наук, С.Н. Захарченко, канд. техн. наук, А.Н. Карлов, канд. техн. наук,
И.П. Кондратенко, докт. техн. наук, А.П. Ращепкин, докт. техн. наук, Н.И. Фальковский,
канд. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины
пр. Победы, 56, 03680, Киев-57, Украина
E-mail: [email protected]
Изложены методы анализа и представлены основные научные результаты исследований электромагнитных
процессов в технологических системах обработки материалов, полученные отделом электромагнитных сис-
тем в 2013 году. Библ. 25, рис. 10.
Ключевые слова: синхронный перемешиватель жидкого металла в кристаллизаторе, импульсный коронный
разряд, электроэрозионная обработка.
В 2013 году отдел электромагнитных систем проводил научные исследования в соот-
ветствии с рабочими планами по темам «Стример», «Объект-2» и «Сигма-Ш3», охватываю-
щим основные направления научной деятельности отдела:
- развитие теории и методов анализа электромагнитных процессов в электротехниче-
ских системах;
- исследование электрических, магнитных и электрофизических явлений и процессов
в средах с различными физическими свойствами;
- исследование закономерностей протекания электротермических и силовых процес-
сов при комплексном взаимодействии электромагнитных и тепловых полей в средах с раз-
личными физическими свойствами;
- разработка и совершенствование математических моделей электротехнических уст-
ройств и методик расчета их электрических параметров и энергетических показателей;
- теоретическое и экспериментальное исследования объемного импульсного электри-
ческого разряда атмосферного давления и создание на его основе эффективных технологий;
- разработка плазмохимических реакторов для генерации химически активных ве-
ществ импульсным высоковольтным разрядом;
- разработка электротехнических систем для реализации плазменно-эрозионных про-
цессов в гетерогенных средах и создание новых технологий на их основе.
Кроме основных тем фундаментальных и прикладных исследований в отделе прово-
дились работы по комплексным программам научных исследований НАН Украины «Про-
блеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин (РЕСУРС)» и
«Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій».
В статье выполнен краткий обзор основных научных результатов, полученных за от-
четный период.
Электромагнитные поля в электромагнитной системе синхронного перемешива-
теля жидкого металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок с ис-
пользованием постоянных магнитов. В мировой практике, несмотря на дополнительные
энергетические затраты, все более широко применяется электромагнитное перемешивание
жидкого металла в кристаллизаторах, позволяющее бесконтактным способом воздействовать
на жидкий металл. Обычно для этих целей используется статор двух- либо трехфазного
асинхронного двигателя, возбуждающего в области жидкого металла вращающееся магнит-
ное поле. Его силовое действие приводит к вращательному движению металла и, в результа-
те, его интенсивному перемешиванию, что способствует повышению теплообменных про-
цессов и улучшению структуры металла.
Вследствие большого воздушного зазора, практически равного диаметру расточки
статора, для возбуждения магнитной индукции в области жидкого металла на эксперимен-
тально установленном уровне 0,067 Тл требуется значительная токовая нагрузка статора. Это
приводит к тому, что даже при обычно используемой частоте тока в обмотке порядка 5 Гц
мощность преобразователя частоты достигает величины 60 кВА. При этом потребляемая ак-
тивная мощность не превышает 10 кВт, причем активная составляющая электромагнитной
мощности составляет 5 кВт.