Выбор частоты
Диапазон частот при закалке углеродистых сталей:
(1.1)
По расчетной величине выбираем ближайшую большую, на которую выпускают высокочастотные преобразователи (табл.12.3,12.9, 12.10 [1]).
Принимаем частоту 8000Гц.
Условием правильного выбора частоты при нагреве различных материалов является:
(1.2)
где 
- диаметр заготовки, м;
- глубина проникновения тока в металл, м.
(1.3)
где 
- относительная магнитная проницаемость металла. Для стали в расчетах принять = 1;
- удельное сопротивление стальной заготовки (при 
=1025 
составляет 
(табл.2.3).
.
- условие выполняется.
Определение мощности и размеров индуктора
Средняя полезная мощность (Вт) за время нагрева заготовки определяется по формуле:
, (2.1)
где 
- масса заготовки, кг;
С=668 Дж/ (кг°С) - средняя удельная теплоемкость углеродистых сталей; 
- начальная и конечная температура нагрева, °С; 
- время нагрева до конечной температуры при нормируемом теплоперепаде, с; 
= 7860 кг/ 
- средняя (за время нагрева) плотность стали; 
-объем заготовки,
кг.
Время нагрева 
при теплоперепаде 
t между поверхностью и центром заготовки:
t = 100°С, 
, (2.2)
где 
расчетный диаметр заготовки, м.
Глубина проникновения тока в заготовку в конце нагрева (м) для углеродистых сталей:
(2.3)
м
= 
м.
с.
Вт.
Удельная полезная мощность на поверхности заготовки, Вт/ 
:
(2.4)
где S - площадь поверхности заготовки без учета торцов, 
.
Вт 
Воздушный зазор между индуктором и нагреваемой заготовкой 
h принимаем в пределах 2-5 мм при 
меньше 50мм. Увеличение зазора снижает КПД и cos 
индуктора. Длину индуктора 
принимаем примерно равной длине заготовки:
, (2.5)
Размеры индуктора: диаметр 
м. длина 
м. Толщина стенки трубки индуктирующего провода при частотах до 
Гц
, (2.6)
м
где 
| - глубина проникновения тока в медь, м.
, (2.7)
м.
Индуктор изготавливают из медной трубки круглого или прямоугольного сечения. Используют электротехническую медь марок МО или Ml, обладающих минимальным удельным сопротивлением. Удельное сопротивление меди можно считать (0,018-0,02) 
Ом 
м.
Электрический расчет индуктора
Задача расчета - определить напряжение на индукторе 
, ток индуктора 
, число витков индуктора W, коэффициент мощности 
, коэффициент полезного действия 
, мощность, подводимую к индуктору 
.
Расчет выполняют на примере условного одновиткового индуктора. В конце расчета определяют количество витков W и пересчитывают параметры индуктора на это количество витков.
Глубина проникновения тока:
в медь индуктора, м:
, (3.1)
м.
в заготовку в горячем режиме:
(3.2)
где ρ2 - удельное сопротивление заготовки в горячем режиме (табл.2.3), ρ2=1,22 
10-6 Ом м, при относительной магнитной проницаемости 
равной относительной магнитной проницаемости на поверхности заготовки 
.
(3.3)
Величину Zae находят из таблицы 2.4 Для этого необходимо определить величину:
(3.4)
В таблице находим Не=4 104 А/м, 
=35,2, Zae=0,04 10-2м.
Так как 
2>0,18 
Ом м, то полученное значение Zae увеличиваем в 
раз.
По формулам таблицы 2.5 рассчитываем г2, х2м для холодного, промежуточного и горячего режимов нагрева, а также xs и х0. Температуру промежуточного режима принимаем 750-800 °С. Холодный
где 
=0,2 
Ом 
приняли по таблице 2.3 для холодного режима;
промежуточный
где φ=1,46 принято по табл.2.6
горячий
где Ф=0,4 принято по табл.2.7, при
Индуктивное сопротивление заготовки магнитному потоку для режимов нагрева (табл.2.5)
холодный
Промежуточный
, 
Горячий
, где ψ=1,06
Индуктивное сопротивление в зазоре между индуктором и заготовкой
Индуктивное сопротивление обратного замыкания
где kx1=0,8 - принято по рис.2.6 для 2R1/l1 = 0,5.
Коэффициент приведения параметров, характеризующий соотношение размеров индуктора и заготовки:
Активное сопротивление пустого индуктора, Ом:
цилиндрического
Где ρ1=0,018*10-6 Ом*м - удельное сопротивление меди,W1=1, kr1=1,3.
Сопротивление нагруженного индуктора: активное
Индуктивное
полное
Ток в одновитковом индукторе
Напряжение на индуктирующем проводе одновиткового индуктора:
Число витков индуктора:
где Uи =30 - принято минимальное вторичное напряжение для понижающих трансформаторов индукционных установок.
витков;
Диаметр индуктирующего провода:
Принимаем медную трубку с наружным диаметров dн=6мм.
Длина индуктора:
где 1,25 учитывает удлинение индуктора из-за зазора между витками.
Ток индуктора:
Пересчитываем сопротивление индуктора на реальное число витков:
Электрический КПД индуктора:
Коэффициент мощности в о. е:
Мощность, подводимая к индуктору:
Напряжение на индукторе:
где 
- полное сопротивление индуктора с числом витков W.
Реактивная мощность конденсаторных батарей:
