3. Содержание отчета

В отчете должно быть приведено:

9. Электрическая схема установки.

10. Таблица наблюдений.

11. График зависимостей t = f (τ ); cos γ = f (Н₂);

Р_тр = f (Н₂); cos γ = f (I₂).

12. Выводы.

4. Контрольные вопросы

6. В чем особенности устройства низкотемпературного индукционного нагревателя?

7. От каких факторов зависит глубина проникновения электромагнитной волны в металл?

8. Какие факторы влияют на напряженность магнитного поля?

9. Как объясняется характер полученных экспериментальных кривых?

10. Какие факторы оказывают влияние на скорость нагрева трубы-индуктора?

11. Каково распределение токов в стержне и трубе?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Исследование установки индукционного нагрева воды

Цель работы: Изучить устройство и исследовать основные энергетические параметры установки индукционного нагрева воды.

1. Общие сведении:

В сельском хозяйстве потребности в тепловой энергии больше, чем в других отраслях народного хозяйства. Известно, что в общем количестве энергии, затраченной на получение сельскохозяйственной продукции, доля тепловой энергии составляет до 90 %. Особенно велика необходимость тепла для нагрева воды, молока, почвы и т д. Одним из методов нагрева этих и других объектов является индукционный метод.

Основными частями индукционного нагревателя (рис.1) является индуктор (7), служащий для создания переменного магнитного поля, и металлический нагреватель (1),устанавливаемый таким образом, чтобы он пересекался магнитным полем индуктора.

Рис. 1. Схема индукционного нагревателя:

1 - сердечник; 2 - водяной патрубок; 3 - прижимные гайки; 4 - фланец; 5 – уплотнения; 6 - диэлектрический цилиндр; 7 – обмотка.

При прохождении переменного тока по обмотке переменное магнитное поле наводит в сердечнике 1 вихревые токи. Получаемое таким образом тепло передаётся воде, которая заполняет внутреннюю полость нагревателя.

Индукционный водонагреватель уступает элементному и электродному по ряду характеристик: cos γ меньше, потери в обмотках снижают КПД, расходуется цветной металл на обмотки. Однако индукционному водонагревателю присуща высокая эксплуатационная надежность. Это особенно важно при установке нагревателей в автоматических и полуавтоматических технологических линиях.

Элементные и электродные водонагреватели отличаются повышенной опасностью для людей и животных при переходе электрического потенциала на корпус нагревателя. В индукционном нагревателе пробой на корпус практически исключен.

2. Программа работы и порядок выполнения

1. Изучить принцип действия и устройство установки индукционного нагрева воды.

2. Определить основные электрические показатели установки

Работа выполняется в следующем порядке:

Собрать электрическую цепь - установки по прилагаемой схеме (рис. 2).

Рис.2.Электрическая схема установки.

Сиять основные энергетические показатели установки при подключении двух обмоток индуктора последовательно или подключении двух обмоток индуктора последовательно или параллельно к источнику питаем на 127 и 220В.

Для одной из схем осуществить нагрев воды в баке до температуры 50°С записывать показания приборов схемы и термометра через каждые 5 минут. Объем воды в баке -45 л.

Для остальных схем соединения обмоток и питающих напряжений определить параметры установки без нагрева воды.

Полученные данные занести в таблицу 1.

№	Измерения					Вычисления
	τ, мин	t, °C	I, A	U, В	Р, Вт	Н, А/м	Ро, Вт/см2	ΔР, Вт	cоs γ
1 и т.д.

Определить потери в обмотке:

,Ом (1)

где l_вит – длина витка, l_вит = 0,4 м;

W – количество витков в обмотках = 1040;

S – сечение провода обмотки = 4 мм;

j – удельная проводимость = 32 .

Определить удельную мощность в сердечнике:

,Вт/см². (2)

где D – диаметр сердечника, D = 8 см²,

L – длина сердечника, L_обм = L = 80 см.

Рассчитать напряженность магнитного поля катушки:

А/м (3)

где IW – намагничивающаяся сила катушки;

L_обм – длина обмотки.

Определить сos γ:

(4)

По результатам расчетов построить графические зависимости:

а) кривую нагрева воды в баке: t = f(t),

б) зависимость мощности в сердечнике от напряженности магнитного поля катушки: Po=f(H),

в) зависимость Cos у от напряженности магнитного поля катушки сosγ=f₂(H),

г) зависимость потерь в сердечнике ΔР от величины тока ΔР = f_з(I)

3. Содержание отчета

1. Электрическая схема установки

2. Таблица экспериментальных результатов

3. Графики зависимостей сos γ = f₂(H), t = f (t), Po = f (H), ΔP = f_з(I)

4. Выводы

4. Контрольные вопросы

1. В чем особенности устройства индукционных водонагревателей?

2. Какие требования предъявляются к обмотке индуктора?

3. Как объясняется характер получения экспериментальных кривых?

4. Какие факторы оказывают влияние на скорость нагрева воды в баке?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТНОГО

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ

Цель ра6оты: Изучить устройство, принцип действия, электрическую схему управления и исследовать режимы работы электроводонагревателя с трубчатым электронагревательным элементом.

1.Общие сведения:

Спирали нагревательных элементов изолируются от стенок трубки наполнителем из кварцевого песка при рабочей температуре трубки до 450°С или периклаза (кристаллическая соль магния) - при температуре выше 450°C. Эти материалы обладают высокими электроизоляционными свойствами и хорошо проводят тепло. После засыпки наполнителя трубка опресовывается.

Под большим давлением наполнитель превращается в твердый монолитный материал, надежно фиксирующий и изолирующий спираль внутри трубки. Опресованная трубка может быть изогнута для придания нагревателю необходимой формы. Торцы трубки герметизируются огнеупорным составом и изолирующими втулками.

Наиболее совершенным типом электрического подогревателя воды является такой, в котором вода не соприкасается электрическими токоведущими частями нагревательного устройства.

К подобным нагревателям относятся трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН), либо из проволочных или ленточных спиралей, размещенных обычно под дном бака подогревателя, и называемых элементными.

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются универсальными нагревательными устройствами, пригодными для подавляющего большинства сельскохозяйственных установок. Они используются в водонагревателях, парообразователях, калориферах и т.п.

ТЭН представляет собой металлическую трубку, внутри которой смонтирована нихромовая спираль. Концы спирали привариваются к выводным шпилькам, служащим для подключения ТЭНа к сети. Выбор металла трубки зависит от ее рабочей температуры и условий работы. Это может быть углеродистая сталь (ст.10, ст.20), нержавеющая сталь (Х18Н10Т), медь, латунь и др. Наибольшая рабочая температура парусной поверхности ТЭНов составляет около 700°С, что вполне обеспечивает проведение подавляющего большинства сельскохозяйственных тепловых процессов.

Промышленность выпускает ТЭНы мощностью от 100 до 800 Вт. Длина трубок колеблется от 200 до 6000 мм, а их диаметр от 7 до 19 мм.

Питающее напряжение может быть 65, 127, 220, 380 В.

ПО конструкции в характеру работы элементные водонагреватели делятся на:

1. Водонагреватели периодического действия.

2. Водонагреватели непрерывного действия (проточного типа)

К водонагревателям периодического действия относятся водонагреватели-термосы типа ВЭТ. Технические данные водонагревателей типа ВЭТ, приводятся в таблице 1.

В водонагревателях непрерывного действия относятся проточные водонагреватели типа ЭПВ (табл. 2)

Достоинствами элементных водонагревателей является: простота управления, возможность автоматизации процесса, возможность осуществления аккумуляционного нагрева, позволяющего выравнивать суточный график электрических нагрузок и др.

Таблица 1

Тип водонагревателя	Мощность, кВт	Емкость резервуара	Время нагрева воды до 80°С
ВЭТ 200	6,0	200	4
ВЭТ 400-	10,5	400	4
ВЭТ 800	12,0	800	4
ВЭТ 1600	14,0	1600	4

Таблица 2

Тип	Мощность, кВт	Производительность л/час при нагреве до:			Вес
		20°C	60°C	80°C
ЭПВ - 1	6	280	120	80	9,5
ЭПВ - 2	9	390	180	120	9,5
ЭПВ - 3	12	500	240	160	17
ЭПВ - 4	15	600	290	195	17

К недостаткам элементных водонагревателей относятся: перегорание включенных нагревательных элементов.

Рис.1. Схема испытания установки