Skip to main content
SpringerLink
Log in

Berechnung von elektromagnetischen Feldern in zylindrischen Induktionssystemen mit periodisch geschlitzten Wänden

Calculation of electromagnetic fields in cylindrical induction systems with slitted metallic walls

  • Published:
Electrical Engineering Aims and scope Submit manuscript

Übersicht

Der Einfluß der konstruktiven Gestaltung auf die elektromagnetische Durchlässigkeit von zylindrischen Induktionssystemen mit periodisch geschlitzten metallischen Wänden wird am Beispiel des Kaltwand-Induktions-Tiegelofens analysiert. Zweidimensionale und dreidimensionale mathematische Modelle des mittelfrequenten elektromagnetischen Feldes in Induktionsystemen mit geschlitzten metallischen Wänden werden entwickelt. Auf diesen Modellen sowie der Boundary-Element-Methode basierende numerische Berechnungen werden vorgestellt. Für eine einfache Bewertung der Effizienz geschlitzter Induktionssysteme kommt ein spezielles analytisches Modell zur Anwendung. Experimentelle Untersuchungen des elektromagnetischen Feldes erfolgen an Labormodellen und an einer industriellen Pilotanlage. Meßergebnisse der magnetischen Induktion und der integralen Größen werden mit theoretischen Ergebnissen verglichen.

Contents

In order to study the influence of various construction parts on the electromagnetic transparency of a cylindrical induction system with slitted metallic walls the electromagnetic field distribution in the induction furnace with a cold crucible is analysed. Two-dimensional and three-dimensional mathematical models of the middle-frequency electromagnetic field in the induction systems with slitted metallic walls are developed. Numerical calculations based on this models and the Boundary-Element-Method are carried out. An integral model for simple evaluations of the efficiency is offered. The electromagnetic field in laboratory models and in an industrial set-up is experimentally studied. The measurements of the magnetic flux density in the crucible and the integral characteristics are compared with theoretical results.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Abbreviations

a m:

Abstand

A Vs/m:

magnetisches Vektorpotential

b m:

geometrische Schlitzbreite

B Vs/m2 :

magnetische Flußdichte (Induktion)

D EM 1:

Stromnutzungsgrad

f Hz:

Frequenz

F A:

Skalarpotential

H A/m:

magnetische Feldstärke

i 1:

Imaginäreinheit

I A:

elektrischer Strom

j A/m:

elektrischer Strombelag

K an ,K 2D 1:

Tiegelparameter

l m:

Länge

L m:

Länge

M 1:

Tiegelparameter

n 1:

Schlitzanzahl

r m:

Koordinate

R 0 m:

Radius der Tiegelinnenwand

S m2 :

Fläche, Oberfläche

T A:

Stromfunktion

w m:

Wanddicke

x m:

Koordinate

y m:

Koordinate

z m:

Koordinate

δ m:

elektromagnetisches Eindringmaß

κ 1/(Ωm):

elektrische Leitfähigkeit

μ 0 Vs/(Am):

magnetische Feldkonstante

Φ Vs:

magnetischer Fluß

Φ′ Vs/m:

magnetischer Flußbelag

σ As/m2 :

fiktive Oberflächendichte der ladung

an:

analytisch

EM:

elektromagnetisch

ex:

außen

Im :

Imaginär

in :

innen

k:

kurzgeschlossen

n :

normal

Re :

Real

s :

auf der Oberfläche

S :

gesamt

S P :

Spaltbereich

z :

zylindrisch

0:

charakteristische Größe

α:

azimutal

τ:

tangential

2D:

zweidimensional

Literatur

  1. Muiznieks, A.;Westphal, E.;Mühlbauer, A.: Modellierung des elektromagnetischen Feldes in Induktionsöfen mit einem dickwandigen metallischen Tiegel. elektrowärme international 50 (1992), B3, B286–B294

    Google Scholar 

  2. Mühlbauer, A.;Muiznieks, A.;Leßmann, H.-J.: Berechnung von dreidimensionalen elektromagnetischen Feldern bei der induktiven Erwärmung. Archiv für Elektrotechnik 77 (1994) 157–168

    Google Scholar 

  3. Yamaguchi, T.;Kawase, Y.;Maekawa, T.: Finite Element Analysis of Flux Distributions and Eddy Current Losses in a Cold Crucible System. Int. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials. Nagoya: ISIJ 1994, 121–126

    Google Scholar 

  4. Westphal, E.: Betriebsverhalten von Induktions-Öfen mit kaltem Tiegel. ETG Fachbericht 47, Berlin und Offenbach: VDE Verlag 1993, 339–343

    Google Scholar 

  5. Mühlbauer, A.;Muiznieks, A.;Jakowitsch, A.: Modellierung des elektromagnetischen Feldes in Induktionsöfen mit kaltem Tiegel. elektrowärme international 49 (1991) B3, B130–B141

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Institut für Elektrowärme, Universität Hannover, Wilhelm-Busch-Straße 4, D-30167, Hannover, Germany

    E. Westphal, A. Mühlbauer & A. Muiznieks

Authors
  1. E. Westphal
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. A. Mühlbauer
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. A. Muiznieks
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Westphal, E., Mühlbauer, A. & Muiznieks, A. Berechnung von elektromagnetischen Feldern in zylindrischen Induktionssystemen mit periodisch geschlitzten Wänden. Electrical Engineering 79, 251–263 (1996). https://doi.org/10.1007/BF01245877

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01245877

Search

Navigation