Indukční ohřev tenkých plechů v příčném časově proměnném magnetickém poli

Bc. Jan HRBEK

Master's thesis

Induction heating of thin sheets in transverse time-variable magnetic field

Abstract:

Předložená diplomová práce se zabývá problematikou indukčního ohřevu v příčném časově proměnném magnetickém poli. Cílem práce je na základě sestaveného matematického modelu vyšetřit rozložení magnetického pole ve vzduchové mezeře C jádra, rozložení Jouleových ztrát v ohřívané desce, časový průběh samotného ohřevu a vybrané výsledky ověřit experimentálně na fyzikálním modelu. V první části práce je popsána historie a teorie indukčního ohřevu. Dále jsou odvozeny matematické modely popisující rozložení magnetického pole a teplotního pole na základě parciálních diferenciálních rovnic. Problém magnetického pole je modelován pomocí elektrického vektorového potenciálu T, teplotní pole je řešeno pomocí rovnice přestupu tepla s upravenými okrajovými podmínkami. Dále jsou porovnány možnosti jednotlivých druhů sdruženosti magnetického a teplotního pole a je realizován návrh experimentálního zařízení. Následuje popis použitých numerických metod. Výsledky výpočtů pomocí obou numerických metod a měření na experimentálním zařízení jsou porovnány na závěr práce.

Abstract:

Hrbek, Jan. Induction heating of thin sheets in transverse time-variable magnetic field. Pilsen, 2014. Master thesis. University of West Bohemia. Faculty of Electrical Engineering. Department of Electric power engineering and Ecology. Supervisor: Prof. Ing. Ivo Doležel, CSc. This master thesis deals with mapping of induction heating of a thin sheet in transverse time-variable magnetic field. The main objective of the thesis is to find the distribution of magnetic field in the system according to the mathematical model, its influence on heating of the thin sheet in the air gap and experimental verification of selected results. The history and theory of induction heating are described at the beginning of the text. The mathematical models describe the distributions of magnetic and temperature fields on the basis of partial differential equations. The magnetic problem is solved using the electric vector T-potential, the thermal problem is solved using the heat transfer equation with modified boundary conditions. In the next part, two approaches of coupling the problem are discussed and the experimental equipment is designed. This is followed by a description of the applied numerical methods. The results of both numerical computations are compared with measurements on a physical model.

Keywords

Indukční ohřev, tenký plech, hp-FEM, metoda konečných prvků, metoda konečných diferencí, sdružený problém, příčné časově proměnné magnetické pole, teplotní pole

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2014

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Ivo Doležel, CSc.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Nuclear Power Engineering