Подготовка к работе
1. Убедиться, что лабораторные автотрансформаторы выставлены в нулевую отметку.
2. Установить ультразвуковой прибор в отверстие на крышке индукционной тигельной печи
3. Запустить систему измерения «LabVIEW SignalExpress».
Порядок выполнения работы
1. Включить питание на лабораторных автотрансформаторах.
2. С помощью системы «LabVIEW SignalExpress». провести измерения U и cosφ в зависимости от тока и занести результаты в таблицу 10.1.
Таблица 10.2
|
I, А |
U, В |
cos φ |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
3. Рассчитать энергетические параметрам системы на основе измеренных напряжений, токов и коэффициентов мощности.
Таблица 10.3
|
I, А |
P, Вт |
Q, ВАр |
S, ВА |
R, Ом |
XL, Ом |
Z, Ом |
L, Гн |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4. Изучить, как изменяются параметры системы от вида загрузки, выполнить измерения параметров системы без загрузки и с ферромагнитной загрузкой.
Таблица 10.4
|
Загрузка |
I, А |
U, В |
cos φ |
L, Гн |
|
Отсутствует |
1 |
|
|
|
|
Немагнитная |
1 |
|
|
|
|
Магнитная |
1 |
|
|
|
5. Изучить влияние дополнительных катушек на характер циркуляции расплава
Таблица 10.5
|
I* |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1 |
… |
|
vmax, м/с |
|
|
|
|
|
|
6. Анализируя полученные данные, сделать выводы об эффективности влияния дополнительных катушек на характер циркуляции расплава при различных токах.
7. Построить зависимости скорости вращения металла от тока.
Контрольные вопросы
1. Пояснить принцип действия индукционной тигельной печи;
2. Назвать элементы и особенности конструкции индукционной тигельной печи.
3. Как зависят параметры системы от вида загрузки
4. Как наличие дополнительных катушек влияет на характер циркуляции расплава
Лабораторная работа № 11
МГД-насос жидкого металла трансформаторного типа
Цель работы: Исследование электромагнитных и гидродинамических процессов на физической модели МГД-насоса трансформаторного типа с управляемой циркуляцией расплава.
Оборудование и приборы
1. Физическая модель МГД-насоса жидкого металла.
2. Информационно - измерительная система лаборатории МГД - процессов в металлургии «LabVIEW SignalExpress».
3. Ультразвуковой прибор для измерения скорости и характера течения расплава.
Краткие теоретические сведения
Транспортирование расплава металлов является неотъемлемым звеном технологических процессов в литейном производстве. На различных этапах цикла производства алюминиевых сплавов и изделий на их основе требуется перемещение жидкого металла из одной емкости в другую с одновременной компенсацией тепловых потерь. Для выполнения этих задач используются канальные насосы различного типа. В зависимости от того, каким образом обеспечивается электромагнитное воздействие на жидкий металл, МГД-насосы подразделяются на кондукционные и индукционные, которые в свою очередь имеют множество конструктивных разновидностей. В данной работе рассматривается кондукционный МГД-насос трансформаторного типа
Для работы кондукционных МГД-насосов необходимы две составляющие: ток, протекающий через жидкий металл; магнитное поле. Магнитное поле можно создавать с помощью постоянных магнитов, либо использовать специальную конструкцию магнитопровода, благодаря которой магнитный поток будет замыкаться через зубья, при этом проходить сквозь жидкий металл. При взаимодействии этих двух составляющих возникает сила, которая приводит жидкий металл в движение. Направление движения этой силы определяется по правилу левой руки (рис. 11.2).
Пусть направление тока совпадает с направлением четырех пальцев левой руки, силовые линии магнитного поля входят в ладонь, тогда направление силы будет совпадать с направлением большого пальца.
Рисунок 11.2 – Правило левой руки
Несмотря на то, что КПД кондукционных МГД-насосов переменного тока ниже, чем постоянного тока, кондукционные насосы переменного тока получили более значительное развитие. Это объясняется тем, что кондукционные насосы требуют питания от внешней цепи при значительных величинах тока (тысячи и десятки тысяч ампер) при низком напряжении. Такие параметры электроэнергии легко достигаются при использовании понижающего трансформатора на переменном токе.
Рисунок 11.1– Общий вид МГД-насоса трансформаторного типа
У кондукционного МГД-насоса переменного тока трансформатор имеет разветвленную магнитную цепь, одна ветвь которой замкнута по железу, а другая имеет разрыв, в котором помещается канал насоса. На замкнутой ветви магнитной цепи наложены две обмотки, из которых одна, первичная, предназначенная для включения в электросеть и имеет значительное число витков, а вторичная имеет несколько витков, выполненных из шины большого сечения, концы которой приварены к каналу (рис. 11.1). Здесь 1 – канал с металлом, 2 – магнитопроводы, 3 – обмотки.
Устройство и принцип работы модели. Физическая модель МГД-насоса трансформаторного типа для транспортировки жидкого металла (рис. 11.2) включает в себя канал 1, две разветвленные магнитные цепи, состоящие из магнитопроводов 2 и катушек 3.
|
|
|
|
Рисунок 11.2 – Физическая модель МГД-насоса трансформаторного типа (а); математическая модель МГД-насоса трансформаторного типа (б)
|
|
При подключении установки к сети, первичная магнитная цепь создает магнитный поток, пронизывающий жидкий металл в канале 1. Магнитный поток индуцирует токи. Вторичная цепь необходима для создания дополнительного магнитного потока, замыкающегося по магнитопроводу через жидкий металл. При взаимодействии тока с магнитным потоком возникают силы, приводящие металл в движение.
Применение. Транспортирование химически неактивных жидких металлов в металлургии и сфере атомной энергетики.