Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор литературных источников
1.1 Конструкции и методики моделирования электромагнитных процессов
1.2 Анализ условий эксплуатации
1.2.1 Структура процесса переработки вторичного алюминия
1.2.2 Линейный индукционный насос в системе циркуляции расплава алюминия с выносным резервуаром
1.3 Физическая постановка задачи, выбор методов и средств исследования
2 Математическая модель ЛИН с малым числом полюсов в режимах пространственной несимметрии
2.1 Формирование систем уравнений математической модели
2.2 Допущения, принятые при разработке математической модели
2.3 Методы и алгоритмы решения уравнений математической модели
2.4 Компьютерная реализация моделирования электромагнитных процессов в ЛИН
3 Моделирование электромагнитных процессов в основных режимах работы ЛИН
3.1 Исследование режима частичного заполнения рабочего канала
3.2 Исследование режима создания напора ЛИН с малым числом полюсов
3.3 Исследование влияния электромагнитной и пространственной несимметрии на рабочие показатели ЛИН и параметры питающей сети
4 Экспериментальная проверка адекватности математической модели и разработка опытно-промышленного образца ЛИН
4.1 Экспериментальные исследования макетного образца
4.2 Разработка опытно-промышленного образца ЛИН
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А.
- Анализ условий эксплуатации
- Допущения, принятые при разработке математической модели
- Исследование режима создания напора ЛИН с малым числом полюсов
- Разработка опытно-промышленного образца ЛИН
Введение к работе
Линейные индукционные насосы (ЛИН), выполняющие функцию перемещения металла в состоянии расплава, обеспечивают в настоящее время работоспособность большого числа технологических установок металлургической промышленности. Применение данного типа устройств обусловлено их главным достоинством - отсутствием элементов механически воздействующих на расплав, что в значительной степени повышает их надежность и долговечность. Использование индукционных насосов позволяет обеспечивать герметичность гидравлических трактов и широкий диапазон значений производительности.
Важную роль играет ЛИН в технологии производства вторичных алюминиевых сплавов в связи с внедрением ресурсосберегающих технологий, одним из путей реализации которых, является применение в дополнение к стационарным отражательным печам систем циркуляции расплава с выносным резервуаром. Использование данных систем обеспечивает, во-первых, уменьшение угара сыпучего лома путем загрузки его в зоне отсутствия факела; во-вторых, повышение качества выходного сплава за счет гомогенизации расплава в ванне печи. Главной составной частью данной системы является ЛИН, обеспечивающий циркуляцию расплава алюминия между камерой печи и выносным резервуаром.
Отличительной особенностью использования ЛИН в этом случае является существование этапов работы, на которых требуется обязательное перемещение расплава алюминия при частичном проникновении расплава в рабочий канал насоса. Данное расположение расплава, являющегося для насоса вторичной частью, формирует режим работы ЛИН с пространственной несимметрией. В рассматриваемом в диссертационной работе типе систем циркуляции соединительные каналы и внешний резервуар являются неотапливаемыми. В этом случае организация перемещения расплава при выходе его из печи в неотапливаемую зону, является преимущественным способом предотвращения застывания металла.
Ограниченное по условиям сохранения температуры расплава расстояние между камерой плавильной печи и выносным резервуаром позволяет размещать ЛИН только с малым числом полюсов, при этом насос имеет выраженную электромагнитную несимметрию в распределении магнитного потока и электрического тока по фазам обмотки.
Для обеспечения функционирования системы циркуляции расплава ЛИН должен иметь площадь поперечного сечения канала, достаточную для прохождения неметаллических включений диаметром от 80 до 100 мм.
На данный момент времени проведено большое число исследований конструкций и режимов работы линейных индукционных машин. В последние годы в нашей стране основная часть работ данного направления ведется в Уральском государственном техническом университете и Красноярском государственном техническом университете. За рубежом фирмами Hertwich Engineering и EMP Technologies Ltd. производителями схожих систем циркуляции расплава алюминия изготавливаются индукционные насосы, являющиеся их внутренними разработками. Несмотря на высокий научный уровень в данной области, рабочие характеристики ЛИН, обеспечивающие функционирование системы циркуляции расплава с выносным резервуаром на начальном и завершающем этапах, не могут быть получены с применением существующих методик. Основной причиной этого является отсутствие математической модели, позволяющей выполнить совместное моделирование электромагнитных процессов в первичной и вторичной части ЛИН с малым числом полюсов при частичном проникновении расплава в рабочий канал.
Таким образом, цель данной диссертации - повышение эффективности работы линейного индукционного насоса с малым числом полюсов, используемого в режимах пространственной несимметрии, путем применения предложенного математического описания и результатов анализа электромагнитных процессов в данном объекте. Объектом диссертации является ЛИН с данными особенностями, предметом - электромагнитные процессы во вторичной и первичной частях ЛИН в основных режимах работы в системе циркуляции расплава алюминия.
Основные задачи диссертационной работы были сформированы на этапе научно-исследовательских работ по разработке ЛИН для системы циркуляции расплава алюминия с выносным резервуаром при отражательных печах ЗАО «Мценский завод вторцветмет», проводимые в рамках хозяйственного договора между НИИЭМ ЮРГТУ (НПИ) и ЗАО «Втормет Пушкино».
Для моделирования электромагнитных процессов в ЛИН ставится задача создания математической модели. Для режимов, при которых вторичная часть частично заполняет рабочий канал ЛИН по длине и высоте должны быть получены и включены в математическую модель уравнения, определяющие закономерности формирования вторичных токов. Проявление пространственной несимметрии выражается, во-первых, в значительном ухудшении тяговых характеристик насоса в безнапорном режиме, во-вторых, в искажении системы первичных токов, обусловленном отличием свойств среды в зонах заполненных вторичной частью и свободных от нее.
Электромагнитная несимметрия, обусловленная разомкнутым индуктором, присуща всем линейным индукционным машинам, но в машинах с малым числом полюсов проявляется в большей степени и в дополнение к пространственной несимметрии приводит к искажению системы первичных токов. При этом допущение о равенстве магнитных параметров в центральной и краевых зонах ЛИН не может быть принято. В результате возникает необходимость рассмотрения в расчетной области модели ЛИН в целом, включая торцевые зоны индуктора, это, в свою очередь, определяет выбор численного метода для решения задачи расчета поля.
Поскольку система первичных токов в ЛИН отлична от симметричной, моделирование должно проводиться для каждой фазы обмотки индуктора в соответствии с пространственно-временным распределением электромагнитного поля в расчетной области.
Полученная в диссертационной работе математическая модель дополнена разработанной программой для персонального компьютера, и позволяет выполнить исследование режимов работы ЛИН и сформировать рекомендации к предварительному выбору главных параметров из условий обеспечения функционирования системы циркуляции расплава и снижения искажений, вносимых в питающую сеть.
Для подтверждения адекватности разработанной математической модели в диссертационной работе ставится задача проведения экспериментальных исследований макетного образца ЛИН и промышленных испытаний экспериментального образца.
Практической задачей диссертации является разработка элементов конструкции опытно-промышленного образца ЛИН, с учетом особенностей использования в системе циркуляции расплава алюминия с выносным резервуаром.
В работах [1 - 3] автором данной диссертации опубликован материал, посвященный анализу особенностей применения ЛИН в системе циркуляции и содержащий описание математических моделей, являющихся составными частями модели, разработанной в диссертации.
Расположение материала в основной части диссертационной работы соответствует следующей структуре. Материал разделен на четыре главы. В первой главе представлен аналитический обзор литературных источников и анализ условий эксплуатации исследуемого ЛИН, на основании этого выполнена физическая постановка задачи и выбраны методы и средства исследования. Вторая глава посвящена разработке математической модели ЛИН при пространственной и электромагнитной несимметрии и компьютерной программы, представляющей собой специализированный пакет для расчета рабочих характеристик. Под рабочими характеристиками в диссертационной работе понимаются зависимости: стартового усилия, полной мощности, коэффициента мощности и показателя несимметрии от степени заполнения расплавом рабочего канала ЛИН; давления, полной мощности и коэффициента мощности от скольжения. В третьей главе проведены исследования режимов работы ЛИН на этапах накопления расплава в гидротракте системы, перемешивания расплава и разгрузки печи. Выработаны рекомендации к предварительному выбору главных конструкционных параметров и предложен способ устранения несимметрии системы первичных токов введением закона регулирования питающего напряжения. В четвертой главе приведены сравнительные результаты теоретических и экспериментальных исследований макетного образца ЛИН с твердометаллической вторичной частью. Представлено описание и анализ промышленных испытаний экспериментального образца и основных этапов разработки конструкции опытно-промышленного образца.
Анализ условий эксплуатации
В работе [48], опубликованной автором данной диссертационной работы, установлено, что формирование исходных данных для индукционного насоса, обеспечивающего функционирование системы циркуляции расплава вторичного алюминия, не может быть ограничено заданием номинального
Рисунок 1.5 - Структура процесса переработки вторичного алюминия давления и производительности. Требуется рассмотрение полного цикла работы системы, поскольку начальный и завершающий этапы работы формируют дополнительные условия для индукционного насоса. В связи с этим был выполнен обзор ряда литературных источников по технологии производства вторичных сплавов [49 - 55].
Под вторичным алюминием понимают - алюминиевый лом (изделия, имеющие физический или моральный износ) и отходы, возникающие при изготовлении изделий и их обработке.
В работе [53] рассмотрена структура процесса переработки вторичного алюминия, соответствующая схеме, изображенной на рисунке 1.5.
В данной схеме в нашем случае следует рассмотреть только этапы, определяющие место системы циркуляции расплава в технологическом процессе и актуальность ее использования.
На первом этапе лом классифицируется на следующие группы: кусковые отходы; стружка; съемы; прочие отходы.
Сырье второй группы (стружка) составляет самую большую часть алюминиевых отходов, которая от общего количества лома может достигать 35 % и более. Ее выделение в отдельную группу обусловлено существенными отличиями в переработке на всех этапах технологического процесса, определяемыми в основном быстрым окислением в процессе хранения и плавки и, как следствие, низким металлургическим выходом. Один из способов уменьшения потерь металла при плавке - брикетирование стружки под воздействием большого давления. В результате могут быть получены брикеты средней плотностью 2200 кг/м при энергетических затратах 90-140 кВт-ч/т. Следует отметить, что, несмотря на хорошие результаты брикетирования алюминиевой стружки и на наличие промышленных образцов брикетировочных прессов, оно не стало основным способом борьбы с угаром данного вида лома. Это объясняется тем, что, во-первых, затраты энергии на получение брикетов с плотностью большей плотности расплава алюминия очень велики и зачастую не окупаются повышением металлургического выхода. В противном случае брикеты меньшей плотности плавают на поверхности расплава и подвержены существенному окислению. Во-вторых, брикеты алюминиевой стружки хорошо плавятся только в том случае, если брикетированию подвергали свежую (неокисленную) и тщательно просушенную, отгрохоченную и отмагниченную стружку. В-третьих, операции транспортировки и загрузки небрикетирован-ной стружки в печь также можно механизировать, а плавка чистой стружки происходит существенно быстрее.
Следующий этап, который необходимо рассмотреть - это этап плавки алюминия. Плавильные печи, используемые при переработке вторичного алюминия можно разделить на несколько групп: в зависимости от вида энергии (топливные и электрические), вида рабочего пространства (тигельные и ванные), способа слива металла (стационарные и поворотные). В рамках данной диссертационной работы рассмотрим только наиболее используемые для плавки цветных металлов в отечественном производстве стационарны топливные отражательные печи.
Отражательные печи высокопроизводительны, просты по конструкции и в обслуживании, долгое время работают без ремонта и экономичны в расходе топлива. Однако пламенные печи обладают существенным недостатком: печные газы в них соприкасаются с большой поверхностью металла, вследствие чего металл интенсивно окисляется и насыщается газами.
Отражательная печь представляет собой чашу с металлом, накрытую сводом. В пространстве между металлом и сводом движутся раскаленные газообразные продукты горения топлива. Металл в печи нагревается от соприкосновения с этими газами, но главным образом за счет лучистой энергии, испускаемой раскаленным сводом и частично стенками печи. В печах такого типа металл, загруженный на сухую подину, нагревается только снаружи. Несмотря на высокую теплопроводность алюминия, шихта в печи нагревается очень неравномерно. Верхние перегретые слои шихты и, следовательно, обладающие меньшей плотностью, чем нижние слои, не могут опуститься и конвекционных токов металла в ванне не образуется. Для ускорения нагревания металла, особенно при расплавлении, возможно его перемешивание гребком через боковые окна.
Можно сделать вывод, что при плавке в пламенной печи металл находится в очень неблагоприятных условиях. Нагрев металла сверху затрудняет передачу тепла всей массе металла, а соприкосновение металла с печными газами создает хорошие условия для его окисления и насыщения газами. Этим же обусловлено и то, что мелкие отходы (стружку, мелкий шлак и др.), для
Допущения, принятые при разработке математической модели
Обобщим все допущения, сделанные ранее и определим границы применения предлагаемой в работе математической модели. 1. Наклонное расположение ЛИН преобразовано к горизонтальному.
В этом случае при частичном заполнении расплавом рабочего канала геомет рия вторичной части соответствует, изображенной на рисунке 2.3, где Р угол, равный углу наклона выпускного канала системы циркуляции. Усилие сопротивления, возникающее от сил тяжести при подъеме расплава, учитывается дополнительной составляющей к заданному D. 2. Расчетная область располагается в плоскости OXY и ограничена кривой ABCD. Границы области отнесены от торцов индуктора на расстояние условного затухания поля. Граничные условия на всех гранях области: А = 0. 3. Математическая модель разработана при допущении о плоскопараллельном характере магнитного поля в рабочей зоне. Учет процессов, связанных с конечными размерами вдоль оси OZ, выполняется путем корректировки значений j2z. 4. Математическая модель ориентирована на применение к расчету ЛИН с сосредоточенными катушками первичной обмотки, в связи с чем, не учитываются потоки от лобовых частей катушек по причине их малых значений для данной конфигурации. 5. Материал магнитопровода индуктора изотропный с постоянной магнитной проницаемостью по всему объему. По причине малых значений рабочей индукции насыщение материала не учитывается. 6. Источники поля, сплошные токовые области, характеризующиеся плотностью тока j\ = Lys где и то , ото -соответственно, число витков и площадь токовой области. При значении wT0 1 расчет плотности тока выполняется с учетом коэффициента заполнения. 7. Материал вторичной части однородный, изотропный. Случай присутствия в канале электрически непроводящих включений кремния не рассматривается по причине их низкой концентрации на объем ванны. 8. Магнитные свойства материала канала характеризуются цк=Цо по причине преимущественного использования немагнитных материалов -графита или карбида кремния.9. Расчет усилия, действующего на расплав, при частичном заполнении канала выполняется для ряда положений при скорости движения вторичной части v2 = 0.10. Режим с движением расплава рассматривается для ряда заданных неизменных скоростей, объем расплава заменен твердым телом с сохранением формы размеров, магнитной проницаемости и электрической проводимости.11. Отсутствуют токи смещения и конвекции.
Границы применения разработанной модели определяются её следующими свойствами.1. Отсутствие насыщения стали магнитопровода ограничивает применение модели для расчета аварийных режимов линейных индукционных машин при неноминальных значениях плотности тока в обмотке.2. Ограничение области расчета по оси ОХ не позволяет моделировать высокоскоростные линейные индукционные машины, поскольку в этом случае при движении ВЭ происходит «вынос» поля за пределы рабочей зоны. Исследования, проведенные в главах 3 и 4, позволили определить, что приемлемая точность результатов сохраняется при скорости движения расплава \)2 10 м/с, что является достаточным для проектирования ЛИН.3. Предположение о плоскопараллельном характере магнитного поля накладывает ограничение на соотношение между полюсным делением и шириной индуктора. Рассмотрим последовательно реализацию этапов моделирования, которые выполняются при определении электромагнитных параметров исследуемого устройства.
Элементарным действием, которое лежит в основе модели, является решение дифференциального уравнения (2.2), (2.5) или (2.17) в частных производных относительно А в расчетной области. Реализацию решений уравнений модели будем рассматривать на примере расчетной области, изображенной на рисунке 2.11. Здесь представлена расчетная область О ABC с воздушной средой І, в которой располагается магнитопровод II с числом пар полюсов р = 1 и распределенной трехфазной обмоткой III с фазной зоной а = 60. Между сердечниками индуктора на расстоянии толщины огнеупорного канала Ъх выделена внутренняя область рабочего канала. В зависимости от режима работы и угла наклона канала вторичная часть может быть определена областью DHNM, DEKM и DEFG.
Для решения уравнения (2.2) воспользуемся численным методом конечных элементов (МКЭ). В соответствии с идеей метода расчетная область разбивается на симплекс-элементы (рисунок 2.12, а), причем каждый элемент должен располагаться в пределах среды с одними и теми же свойствами. В данной модели использованы двумерные симплекс-элементы треугольной формы. Для нахождения значений векторного магнитного потенциала в узлах сетки при краевых условиях первого рода воспользуемся вариационным методом минимизации энергетического функционала вида: где Se — площадь симплекс-элемента. Выражения, связывающие между собой значения потенциалов в вершинах симплекс-элемента /, j, к находятся из условий: При кусочно-линейной аппроксимации величины А в пределах симплекс-элемента Для уменьшения числа уравнений
Исследование режима создания напора ЛИН с малым числом полюсов
Предварительный выбор параметров индуктора ЛИН, исходя из условия обеспечения работы в режиме частичного заполнения канала, является первым этапом разработки насоса для рассматриваемых систем циркуляции расплава. Для возможности определения массогабаритных и энергетических показателей ЛИН с использование разработанной компьютерной программы был исследован рабочий режим для диапазона значений полюсного деления т = 100 - 240 мм и значений расстояния между индукторами 5 = 80 -120 мм.
Для указанного диапазона значений т на рисунке 3.7 представлена зависимость усилия, приходящегося на пару полюсов индуктора, от линейной токовой нагрузки на один индуктор F2x =/(АІ,Т). Значения усилия приведены на единицу длины индуктора вдоль оси OZ при ширине вторичной части Ь = оо. Для получения данной зависимости моделирование проводилось с учетом влияния конечной длины индуктора вдоль оси ОХ и обусловленного этим неравномерного распределения по фазам первичных токов. Поскольку на этапе предварительного формирования индуктора степень влияния несимметрии неизвестна, значения линейной токовой нагрузки на оси абсцисс указаны, исходя из максимального значения полного тока паза.
Для возможности предварительного определения параметров ЛИН в рассматриваемом диапазоне величины 8 была получена зависимость усилия, действующего на единицу объема расплава от расстояния между индукторами fy=f{b, т) (рисунок 3.8). Необходимость построения зависимости относительно fv возникает в данном случае по причине того, что изменение расстояния между индукторами происходит при сохранении толщины стенки канала 8j (рисунок 1.4) и, следовательно, приводит к уменьшению объема рабочей камеры; при этом для значений интегрального усилия, рассчитанного на весь объем рабочей камеры происходит снижение и зависимость от 8 будет некорректной. При использовании величины усилия относительно единицы объема получаем очевидный характер распределения кривых с областью больших значений усилия при меньшом воздушном промежутке между индукторами. Приведенная на рисунке 3.7 зависимость fv =/(8, т) получена для числа пар полюсов р= \ и фиксированного значения линейной токовой нагрузки А\ =2-10 А/м.
Определение необходимого увеличения числа полюсов индуктора, с целью обеспечения требуемых значений интегрального усилия может быть произведено согласно таблице 3.1. В отличие от классических методик, в которых предполагается кратный рост усилия с увеличением числа полюсов индуктора, по результатам моделирования в данном случае были определены коэффициенты, учитывающие, что с ростом полюсности ЛИН снижается вредное влияние конечных размеров индуктора вдоль оси ОХ. Значения коэффициентов получены как отношение интегрального усилия Fnp при п пар полюсов к величине усилия, приходящегося на одну пару полюсов F2x.
Выработка рекомендаций по учету конечной ширины вторичной части проведена с использованием модуля «WidthParameters.cpp» разработанной компьютерной программы. Результаты моделирования представлены на ри сунке 3.9 в форме зависимости AD= Л — . Значения снижения давления AD получены в соответствии с тем же принципом, что и в (3.1) для случая частичного заполнения канала.
Рабочий режим ЛИН предполагает перемещение объема расплава в канале насоса под действием магнитного поля с некоторой постоянной скоростью. В рамках данной диссертации рабочий режим насоса рассматривается, на основании выводов сделанных в [4], с позиции представления движущегося расплава твердым телом при известном законе и параметрах его движения. В рассматриваемых ЛИН данное допущение позволяет с достаточной степенью точности определить электромагнитные величины индуктора, что является основной целью разработанной модели.
Исследования рабочего режима ЛИН были проведены для интервала значений скольжения s = 1,0 -г 0,4, область скольжений s 0,4 была исключена как нехарактерная для данных устройств по их принципу работы. На рисунке ЗЛО (а, б) приведены, соответственно, зависимость 2т = f(s) и зави симости S , Уф ,км = f(s) в отношении к значениям для s = l. Построение зависимостей было при постоянном значении ширины рабочего канала 6 = 150мм.
Главным отличием полученных характеристик от «хрестоматийных» является учет несимметрии системы питающих токов, обусловленный электромагнитной несимметрией ЛИН. Кроме того, значения энергетических параметров и величин электромагнитных усилий при постановке задачи в соответствии с (2.19) являются результатом работы от источника напряжения и соответствуют значениям, потребляемым индуктором из сети в заданном режиме, без учета потерь в стали. Т.е. использование описанных в работе подходов моделирования позволяет вести процесс расчета в соответствии с направлением передачи энергии от сети к объему расплава в рабочей камере.
Возможность получать не только значения дифференциальных и интегральных параметров электромагнитного поля в расчетной области в соответствии с заданными значениями токов обмоток, но и сами значения токов и их распределение во времени при известных конструктивных параметрах индуктора является главным свойством разработанной математической модели.
Разработка опытно-промышленного образца ЛИН
Выполнение этапа разработки образца ЛИН, предназначенного для работы в промышленных условиях мценского завода по переработке вторичного алюминия, позволило сформировать основные задачи диссертации и на завершающем этапе провести сравнение результатов, получаемых на входе математической модели с результатами испытаний экспериментального образца.
Разработка образца ЛИН велась на основании следующего технического задания, сформулированного заказчиком. 1. Условия эксплуатации изделия. 1.1. Температура жидкого алюминия - до 1000 С. 1.2. Температура окружающего воздуха: максимально «плюс» 70 С, минимально «плюс» 10 С. 2. Технические требования к изделию. 2.1. Производительность насоса до 4,0 тонн жидкого алюминия в минуту со ступенчатой регулировкой мощности (до четырех ступеней). 2.2. Продолжительность непрерывной работы насоса - до 8 часов с последующим перерывом до 1 часа. 2.3. Питающая сеть: трехфазная, 380 В., 50 Гц. 2.4. Потребляемая мощность: до 100 кВА. 2.5. Способ охлаждения обмотки и сердечников индукторов: водяное. 2.6. Исполнение изделия по степени защиты IP22. 2.7. Категория размещения-3. 2.8. Режим работы - S1 (продолжительный), 18 часов в сутки, 340 суток в год. 3. Насос размещается на трубопроводе, соединяющем плавильную печь с малым резервуаром, угол наклона (3 = 3. 4. Насос снабжается специальной станцией питания и управления. Предполагаемая форма малого резервуара - цилиндр. Ориентировочный объем: от 2 до 3 м3. 5. Насос должен обеспечивать перекачивание жидкого алюминия при наличии в нем нерасплавленных твердых включений АЬОз, кремния, размером до 100 мм. 6. Насос предполагается к установке: на копильнике двухкамерной отражательной печи №8 с объемом копильника по жидкому алюминию 22 тонны, в условиях действующего предприятия ЗАО «Мценский завод Вторцвет-мет». Предварительный анализ структуры системы циркуляции позволил определить требуемые величины стартового усилия FCTH = 26 Н и давления на выходе насоса DH = 24 кН/м . В структуру работ была включена предварительная разработка, изготовление и испытания экспериментального образца ЛИН, в соответствии с номинальными данными технического задания, но имеющего воздушную систему охлаждения и рассчитанного на кратковременное использование. Формированию ЛИН предшествовал анализ существующих типов конструкций, приведенных в п. р. 1.1, и на его основании выработка решения для конструкции, учитывающего особенности использования в системе циркуляции расплава. Обоснование выбора базовых элементов конструкции представлено в следующих пунктах. 1) Условии пропускной способности, определенное в п. 5 ТЗ, накладывает ограничения на размеры рабочего канала в поперечном сечении. В данном случае был использован канал круглого сечения, установленный заказчиком как вариант с отсутствием возможных зон застывания расплава. 2) Выбор материала рабочего канала производился из условия стойкости в активной среде расплава алюминия и исключения возможности насыщения расплава примесями железа. В качестве материала рабочего канала был выбран графит, что с позиции механической прочности потребовало увеличения толщины стенки канала и, следовательно, расстояния между индукторами. На основе анализа продукции российских заводов по производству огнеупорных материалов (ООО «Торговый дом Комбинат огнеупоров» г. Боровичи, ОАО «Лужский абразивный завод») было установлено, что изготовление рабочего канала ЛИН в форме графитовой трубы является наиболее технологичным и экономически целесообразным. 3)По принципу формирования магнитного поля, разработанная конструкция соответствует плоскому ЛИН, но при этом имеет канал круглого сечения аналогичный каналу цилиндрического ЛИН без внутреннего сердечника. Применение цилиндрического ЛИН без внутреннего сердечника в данном случае было исключено по причине снижения радиальных составляющих в осевой части рабочей зоны насосов данного типа до нулевых значений. Предварительные экспериментальные исследования цилиндрических и плоских типов обмотки, выполненные на этапе компоновки экспериментального образца, позволили установить, что для используемого диаметра рабочего канала плоская обмотка позволяет получить двукратные значения индукции на центральной оси в сравнении с цилиндрическим типом. 4) В разработанном ЛИН была применена обмотка с фазной зоной а = 120, состоящая из сосредоточенных катушек, имеющих простую технологию изготовления и повышенную надежность в работе, в отличии от обычных типов обмоток с многочисленными изгибами лобовых частей в различных плоскостях, трудоемкими в изготовлении, малонадежными и требующие повышенного расхода меди на лобовые части. Кроме того, выбранный тип обмотки не имеет развитых лобовых частей, а, следовательно, связанных с ними потоков рассеяния. Главным преимуществом по отношению к двухслойным обмоткам является отсутствие зон с незаполненными пазами, которые в случае двухполюсной машины составляют 50 % активной длины индуктора.
