Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2. На каких физических законах основано действие электротехнологических установок.
Дуговые печи косвенного действия, в которых электрическая дуга горит между горизонтальными электродами, расположенными над нагреваемым материалом, а теплообмен между дугой и материалом осуществляется в основном за счёт излучения.
Дуговые печи прямого действия. В них дуга горит между концами электродов и электропроводным нагреваемым материалом. Нагрев материала осуществляется при выделении энергии в опорных пятнах дуги, выделении энергии в расплаве при протекании по нему тока в соответствии с законом Джоуля – Ленца, за счет излучения плазмы, конвекции и теплопроводности в печном пространстве.
Явление выделения вещества на электродах, погруженных в электролит, при прохождении через него тока, называемое электролизом, осуществляемое в соответствии с законом Фарадея, широко используется на предприятиях Республики Казахстан для получения чистых металлов путем анодного растворения чернового металла и его катодного осаждения из растворов и расплавов. В ближайшем будущем при реализации программы «Алюминий Казахстана» на базе Павлодарского алюминиевого сырья - глинозема - будет освоено производство алюминия путем электролиза расплава.
При включении электропроводных материалов в цепь электрического тока нагрев происходит в соответствии с законом Джоуля – Ленца.
Индукционный нагрев является результатом поглощения веществом энергии магнитного поля, преобразования её внутри вещества в энергию движущихся носителей зарядов, нагревающих вещество по закону Джоуля – Ленца. Индукционный нагрев обладает достоинствами – высокая скорость нагрева, пропорциональная вводимой мощности, неограниченный уровень достигаемых температур, достаточных для расплавления металлов и получения плазмы. При индукционном нагреве отсутствует электрическая связь нагреваемого тела с источником электрической энергии.
6. Структура и свойства электрической дуги постоянного тока.
8. Что такое генератор технологической плазмы, принцип действия.
Плазменные технологии – молодая и быстроразвивающаяся отрасль промышленности, возникшая при решении задач создания комической техники. С использованием плазмотронов и плазменной технологии созданы не только новые материалы, обладающие высокими качествами - прочностью, легкостью, огнеупорностью, но и аппаратура для эффективной обработки этих материалов.
Основополагающие работы по созданию генераторов технологической плазмы выполнены в Алматинском институте энергетики и связи.
С использованием генераторов плазмы различных схем осуществляется ряд важных технологических процессов.
Скоростная резка нержавеющей стали, меди и её сплавов, алюминия и его сплавов, тугоплавких металлов.
Плазменное нанесение тонких пленок полупроводниковых и диэлектрических материалов открыло возможности производства современных средств электронной техники. Технологические установки оборудованы микропроцессорами, компьютерами, обеспечивающими высокое качество процессов.
Плазменная сварка и пайка при токах 200÷400А, микроплазменная сварка при токах 0,1÷20А обеспечивают высококачественное соединение деталей при ремонтных и производственных работах в машиностроении и приборостроении.
Плазменный переплав металлургического сырья позволяет получать металлы в соответствии с требованиями создания новой техники. Они обеспечивают высокую долговечность самолетов, автомобилей, низкий расход энергии при их работе.
В этих процессах используются генераторы плазмы с газовой вихревой стабилизацией дуги мощностью от 350 до 10000 кВт, с напряжением на стабильно горящей дуге порядка 10000 В.
В состав электрооборудования плазменных технологических установок
( ПТУ), кроме собственно генератора плазмы, входят полупроводниковые источники питания, выпрямители, системы высоковольтного старта дугового разряда, автоматизированные систем подачи компонентов процесса, охлаждающей воды, измерения и анализа параметров процесса, вывода готового продукта. Плазменные установки обслуживаются компьютерными комплексами. Электроснабжение плазменных электротехнологических установок производится от специальных трансформаторных подстанций, входящих, как правило, в сферу деятельности персонала, работающего на ПТУ, что учитывается при их подготовке.
9. Плазменные технологические процессы в металлургии, химии и машиностроении.
Плазменные технологии – молодая и быстроразвивающаяся отрасль промышленности, возникшая при решении задач создания комической техники. С использованием плазмотронов и плазменной технологии созданы не только новые материалы, обладающие высокими качествами - прочностью, легкостью, огнеупорностью, но и аппаратура для эффективной обработки этих материалов.
Основополагающие работы по созданию генераторов технологической плазмы выполнены в Алматинском институте энергетики и связи.
С использованием генераторов плазмы различных схем осуществляется ряд важных технологических процессов.
Скоростная резка нержавеющей стали, меди и её сплавов, алюминия и его сплавов, тугоплавких металлов.
Плазменное нанесение тонких пленок полупроводниковых и диэлектрических материалов открыло возможности производства современных средств электронной техники. Технологические установки оборудованы микропроцессорами, компьютерами, обеспечивающими высокое качество процессов.
Плазменная сварка и пайка при токах 200÷400А, микроплазменная сварка при токах 0,1÷20А обеспечивают высококачественное соединение деталей при ремонтных и производственных работах в машиностроении и приборостроении.
Плазменный переплав металлургического сырья позволяет получать металлы в соответствии с требованиями создания новой техники. Они обеспечивают высокую долговечность самолетов, автомобилей, низкий расход энергии при их работе.
Плазменные технологические процессы в химии, характеризующиеся следующим:
- высокими энергиями (температурами) реагирующих компонентов и большими скоростями процессов,
- одностадийностью перевода сырья в конечный продукт без промежуточных переделов,
Например, получение пигментного оксида титана для производства титановых белил проходит по схеме:
TiCl4 + O2 (плазма, 4200ºK) → TiO2 + 2Cl2, где хлор также является ценным продуктом,
Ацетилен и водород из природного и попутного газа получаются по схеме:
2CH4 + H2 (водород, плазма 3600ºK) → C2H 2 + 4H2
Здесь водород является также ценным продуктом, в связи со стремлением перевода транспорта на высококалорийное и экологически чистое топливо.
Производство тугоплавких металлов из оксидов происходит по схеме
MeO2 + H2 (плазма, 4500ºK) → Ме + H2O.
В этих процессах используются генераторы плазмы с газовой вихревой стабилизацией дуги мощностью от 350 до 10000 кВт, с напряжением на стабильно горящей дуге порядка 10000 В.
14. При каком напряжении и токе производится сварка металлов.
Электрическая сварка – это процесс получения неразъёмных соединений путем сплавления мест соединений за счёт энергии электрической дуги, горящей между электродом и свариваемыми частями соединения. Сварка представляет собой комплекс металлургических и физико-химических процессов, протекающих при высоких температурах в сварочной ванне и прилегающих к ней слоях металла. При этом в металл сварочного шва вводятся различные элементы, увеличивающие его прочность.
Плазменная сварка и пайка при токах 200÷400А, микроплазменная сварка при токах 0,1÷20А обеспечивают высококачественное соединение деталей при ремонтных и производственных работах в машиностроении и приборостроении.
В этих процессах используются генераторы плазмы с газовой вихревой стабилизацией дуги мощностью от 350 до 10000 кВт, с напряжением на стабильно горящей дуге порядка 10000 В
Ручная сварка штучными электродами распространена в строительстве зданий и сооружений, при ремонтах оборудования. Полуавтоматическая сварка имеет несколько разновидностей и обозначений: ГМА (GMA- Gas Metal Arc) – дуговая сварка металлов плавящейся электродной проволокой в газовой среде (общее название).
МИГ (MIG – Metal Inert Gas) – сварка в среде аргона Ar или гелия He.
МАГ (MAG – Metal Active Gas) – сварка в среде углекислоты СО2 или азота.
15. Как обеспечивается безопасность труда сварщиков.
Дуговая сварка сопровождается сильным излучением дуги и плазмы, выделением газов и брызг металла, представляющих опасность для здоровья сварщика. Для преодоления этого выпускаются индивидуальные средства защиты.
Защитные маски - шлемы, с самозатемняющимися стёклами, автоматически переключающимися от светлого в тёмное состояние и обратно за время 0,1÷0,9мс, оборудованные газовыми фильтрами, создают комфортные условия для работы сварщика.
Газоаэрозольные фильтры и шлемы с подачей свежего воздуха позволяют работать в замкнутых помещениях и при недостатке пригодного для дыхания воздуха.
Изучение этого раздела курса сопровождается приобретением навыков выполнения сварочных работ, что необходимо для специалиста – электрика широкого профиля.
22. По какому параметру и как производится регулирование мощности электротермических установок разного принципа действия.
При включении электропроводных материалов в цепь электрического тока нагрев происходит в соответствии с законом Джоуля – Ленца.
Здесь электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая, в свою очередь, распространяется в окружающем пространстве за счет излучения, как это происходит в электрических лампочках, когда электрон преобразуется в фотон.
Величина электрической энергии, преобразующейся в тепловую энергию, обеспечивается внутренним и внешним регулированием работы установок.
где U – подводимое напряжение,
I - ток, протекающий по цепи
t – время включенного состояния установки,
(ρL \S) – параметры нагревательного элемента – резистора.
Считается, что электрический ток проходит по проводнику равномерно по всему сечению, хотя в ряде случаев это не так.
Внутреннее регулирование мощности электротермических установок производится изменением длины и сечения нагревательных элементов, последовательным и параллельным соединением нагревательных элементов, переключением их с треугольника на звезду
Внешнее регулирование производится изменением величины подводимого напряжения U и временем включенного состояния t установок. При регулировании обеспечивается поддержание заданной температуры в технологическом агрегате по сигналам датчиков температуры в соответствии с технологическим регламентом процесса.
Новым достижением в электротермических процессах является прямой резистивный нагрев материалов с изменяющимися в процессе нагрева электрофизическими свойствами. Это - сварка вольфрамового порошка для производства проволоки ламповых спиралей, спекание графитовой массы при производстве электродов дуговых печей и карандашей, нагрев дисперсного сырья при производстве активированных углей.
24. Из каких составляющих образуется цикл контактной сварки.
Контактная сварка металлов – образование неразъемных соединений сжатых деталей путем сплавления их в точках соприкосновения при кратковременном прохождении через них электрического тока с последующим застыванием расплава за счет теплопроводности в массу деталей. Контактная сварка имеет широкое распространение в машиностроении, автомобильной промышленности, при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры и изделий из металлов различного назначения.
По способу получения соединений различают точечную, роликовую и стыковую контактные сварки. При реализации первых двух видов сварки кратковременное сжатие деталей производится механическим приводом электродов сварочных машин, при стыковой сварке сжатие деталей, включаемых в цепь импульсного тока, осуществляется гидравлическими или пневматическими нажимными устройствами.
Контактное сопротивление соприкасающихся деталей образуется в результате наличия разности энергий электронов в их материалах, а также
из-за наличия на соединяемых поверхностях микронеровностей и загрязнений. Контактное сопротивление имеет небольшую величину порядка сотых и тысячных долей Ома. В процессе сварки в результате сплавления деталей сопротивление в месте сварки уменьшается до нуля, после чего дальнейшее прохождение тока не целесообразно и ток прекращается.
27. Как регулируется глубина прогрева металла при индукционном нагреве.
Индукционный нагрев является результатом поглощения веществом энергии магнитного поля, преобразования её внутри вещества в энергию движущихся носителей зарядов, нагревающих вещество по закону Джоуля – Ленца. Индукционный нагрев обладает достоинствами – высокая скорость нагрева, пропорциональная вводимой мощности, неограниченный уровень достигаемых температур, достаточных для расплавления металлов и получения плазмы. При индукционном нагреве отсутствует электрическая связь нагреваемого тела с источником электрической энергии.
Поэтому индукционный нагрев по своей природе является поверхностным, глубина проникновения поля и соответственно глубина прогрева уменьшаются при повышении частоты тока индуктора. Мощность, выделяющаяся в нагреваемом теле, определяется через значение мощности, выделяющейся в металлическом цилиндре на 1м его длины
kВт\ см²,
Здесь Iw – ток и число витков индуктора,
μ и ρ – магнитная проницаемость и удельное сопротивление нагреваемого материала,
ƒ – частота тока,
F – коэффициент согласования размера и формы индуктора с нагреваемым телом.
В слое нагреваемого металлического тела толщиной Δ выделяется 86,4% энергии, развиваемой индуктором
.
Отсюда следует, что глубина нагрева увеличивается с ростом удельного сопротивления и уменьшением магнитной проницаемости нагреваемого тела и частоты тока. Индукционный нагрев особенно эффективен при нагреве до точки Кюри ферромагнитных материалов, имеющих высокое удельное сопротивление магнитную проницаемость. При достижении точки Кюри (температура 973 - 1043ºС) магнитная проницаемость резко снижается до 1, интенсивность нагрева снижается с одновременным увеличением глубины нагрева. Частота тока, применяемая для нагрева тел различных размеров, находится в пределах от 50 Гц до 10000Гц. В большинстве технологических процессов индуктор изготавливается из медной трубки и охлаждается водой.
Индукционный нагрев используется для следующих целей.
- Плавление металлов в канальных и тигельных печах.
-Выращивание монокристаллов кремния, германия и оптически активных рабочих элементов лазеров.
-Сквозной нагрев металлических заготовок перед механической обработкой при получении листового и фасонного проката, проволоки, гвоздей, болтов, шурупов, пружин амортизаторов автомобилей.
-Упрочнение поверхностей деталей, работающих при больших механических нагрузках - головки железнодорожных рельсов, колеса железнодорожных вагонов и цистерн, трущиеся части автомобилей и сельскохозяйственных машин.
-Получение технологической плазмы в процессах производства новых материалов в плазмохимических реакторах.
29. Физические основы нагрева диэлектриков в переменном электрическом поле.
Электрический нагрев диэлектриков, полупроводников и газов на высоких и сверхвысоких частотах.
Диэлектрики, находящиеся в твёрдом или жидком состоянии, а также газы любого химического состава нагреваются под воздействием электрического поля высокой или сверхвысокой частоты. Так называемый «высокочастотный» нагрев диэлектриков обладает рядом достоинств – высокая скорость, равномерность нагрева всего объёма вещества, находящегося в электрическом поле, высокая энергетическая эффективность, так как не разогреваются ни стенки рабочей камеры, ни электроды, образующие электрическое поле, ни формы, где находится диэлектрик. Вся энергия поля вводится в массу нагреваемого материала.
Физической основой электрического нагрева диэлектриков является поляризация вещества, находящегося в электрическом поле между обкладками конденсатора, подключенного к генератору высокочастотного тока. При этом существуют электронная, ионная и ориентационная поляризации, проходящие при разных частотах изменения направления электрического поля. Мощность, выделяющуюся в объёме диэлектрика можно определить по формуле:
, Вт\м3,
Здесь f – частота изменения поля,
Ε – напряженность поля,
ε – диэлектрическая проницаемость вещества,
tqδ – тангенс угла диэлектрических потерь.
Отсюда следует, что высокочастотный нагрев является объёмным, интенсивность его определяется свойствами диэлектрика (ε ∙tqδ), частотой поля (f) и может регулироваться изменением напряженности электрического поля.
В установках для нагрева диэлектриков используются частоты в пределах от 5,28 до 2375 МГц.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3