3640

Воронежский государственный технический университет физические свойства металла считают постоянными. По окончании расчета в логическом модуле системы анализируется полученное температурное поле. Если конечные перепады температуры по радиусу или длине загрузки превышают заданные, изменяют число витков индуктора и его длину, после чего расчет повторяется, пока заданные перепады не будут достигнуты.

Из решения электромагнитной задачи определяют источники тепла. Затем производят тепловой расчет одного из слитков по мере продвижения его в индукторе, учитывая условия стационарной теплоотдачи с боковых сторон и теплообмена между торцевыми плоскостями слитков. При передаче распределения источников тепла из модуля расчета магнитного поля учитывают положение слитка в заданном интервале времени. По окончании теплового расчета проверяют соответствие распределения температуры по радиусу выходного слитка требуемого по условиям технологии. В случае несоответствия предусмотрено изменение мощности индуктора или темпа проталкивания слитков. После достижения заданного распределения по радиусу проверяется перепад температуры по длине выходного слитка. Если необходимо, изменяют длину индуктора или положение слитков в нем и расчет повторяется.

Когда требуемая равномерность нагрева слитка на выходе достигнута, проверяют соответствие распределения температуры по длине столба слитков принятому в начале расчета. При значительных расхождениях распределение корректируется и расчет повторяется. Предусмотрен расчет температурного поля при транспортировке слитка из нагревателя в пресс.

Литература 1. Тимофеева В.Н., Электротермические процессы и

установки: учеб. пособие по теоретическому курсу [Текст]/ под редакцией В.Н. Тимофеева, Е.А. Головенко, Е.В. Кузнецова – Красноярск: Сибирский федеральный университет 2007, 360 с.

Воронежский государственный технический университет

143

УДК 621.3

В.А. Тюнин, С.А. Ручьев

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Данная статья представляет собой обзор электротехнологических методов очистки воды. В результате обзора выявлено, что использование электрического метода очистки воды позволяет достичь наивысшей степени чистоты воды 99…99,7 %

Ключевые слова: электромагнитные установки, магнитоимпульсные установки, электрогидравлические установки, ультразвуковые установки

Электротехнологии – это категория различных технологических процессов, которые используют для воздействия на объект электрического тока. Электротехнологии – одно из основных направлений современных технологий. Введение электротехнологических методов обеспечивает значительное повышение продуктивности труда практически во всех отраслях производства, что способствует повышению качества продукции. Это, в свою очередь, даёт возможность получать новые материалы и продукты, а также возможность экономить материальные и трудовые ресурсы, значительно снижать вредное воздействие на производство. Электротехнологическими установками (ЭТУ) – называют установки, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии [2, 5]. По характеру воздействия на обрабатываемое вещество все ЭТУ можно разделить на электротермические, электрохимические, электромеханические и электрокинетические. Электротермические установки – это установки, в которых электрическая энергия служит для нагрева материалов и изделий. В электротермических установках преобразование электрической энергии в тепловую может производится следующими способами: нагрев сопротивлением; индукционный нагрев; электронно и ионно лучевой нагрев; плазменный нагрев; лазерный нагрев. В электрохимических и электрофизических установках используется электрохимическое действие тока. К ним можно отнести: электролизные; электрохимические; электроэрозионные; электрохимикомеханические установки. В электромеханических установках, действие электрического тока приводит к существенным

144

механическим усилиям. К ним относятся: магнитоимпульсные; электромагнитные; электрогидравлические; ультразвуковые. Электрокинетические установки – установки, в которых используется электронно ионная технология, включающая в себя электризацию вещества, формирование движения в электрическом поле [1, 3, 4, 6]. Развитие получили следующие виды установок. Электрогазоочистка – выделение из газового (воздушного) потокa твердых тел или жидких частиц. Электросепарация – разделение многокомпонентных систем на составные части. Электроокраска – нанесение твердых или жидких покрытий на изделия и др. Электротехнологические процессы широко применяются в промышленности. Оборудование для этих процессов весьма разнообразно по мощности, характеристикам потребления электроэнергии и по принципу действия.

Большое влияние оказываю примеси на качество воды [8]:

1.Органические вещества вызывают различного рода запахи (землистый, гнилостный, болотный, рыбный, аптечный, нефтяной и т.п.), повышают цветность, оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека.

2.Повышенная мутность воды указывает её значительную загрязненность взвешенными веществами и препятствует использованию в хозяйственно питьевых целях.

3.Микроорганизмы увеличивают количество органики, могут вызвать заболевания тифом, дизентерией, полиомиелитом и т.д.

Определение качества воды осуществляется проведением различных исследований. К ним можно отнести, химическую группу

иоптическое исследование на качество воды.

Установок для очистки воды, в наше время существует очень большое количество.

Электротехнологические установки промышленного назначения подразделяются на 3 основных вида:

1.Электротермические, в которых установки в основном основаны на тепловом действии тока;

2.Электротермические, это установки, основанные на электрохимическом действии;

3.Электрофизические, они в свою очередь, подразделяются на электромеханические и электрокинетические.

Электромеханические это установки, в которых импульсный ток, вызывает возникновение электромеханических усилий, в

145

обрабатываемом материале. Электрокинетические это те установки,

вкоторых происходит преобразование энергии электрического поля

вэнергию, движущихся частиц [7, 8].

Механическая очистка воды является самым элементарным способом. Сущность всего этого процесса заключается в фильтрации твердых примесей, за счет разных размеров примесей и молекул воды, через микроотверстия фильтра. Вероятно, что молекула воды во много раз больше любой «песчинки». Вода пропускается через один или несколько фильтров с разными диаметрами каналов, проходит через фильтр беспрепятственно, а частицы примесей задерживаются. Тaкая установка для электрохимической обработки воды состоит из блокa подготовки воды, электролизера, блока обработки воды после электрохимической очистки (рис.) [9].

Схема установки для электрохимической обработки воды: 1 – блок подготовки воды; 2 – электролизер; 3 – блок доочистки; 4 – выпрямитель тока.

В основе электромеханической очистки воды прослеживается принцип окисления веществ, под действием электрического тока с последующей фильтрацией включений. Вода может являться хорошим проводником, следовательно, такой способ практичен и экономичен. Он достаточно был распространен на территории бывшего СССР на очистных сооружениях. Этот способ позволяет добиться полного уничтожения микроорганизмов, однако под воздействием тока разрушаются некоторые полезные органические вещества, входящие в состав воды. Необходимо проводить точный химический анализ воды до электрохимической очистки, чтобы правильно задать параметры тока. Однако, это всё же не гарантирует, что во время прохождения электрического заряда не образуются какие-то «непредвиденные» химические соединения.

146

Процесс обработки воды с помощью ультразвука заключается в возможности образовании микроскопических пузырьков, которые достаточно быстро лопаются, такой процесс называется кавитацией. Кавитация – это появление в воде пульсирующих газовых пузырьков. Электрический метод очистки воды является наиболее совершенным. Степень очистки газов в электрофильтрах доходит до 99…99,7 %, потеря напора не превышает 25 мм вод. ст. В них можно очищать химически агрессивные газы с относительно высокой температурой. Электрофильтры подразделяют на трубчатые и пластинчатые. Последние могут быть вертикальными и горизонтальными. Электрический метод очистки основан на принципе ионизации газов в электрическом поле. Вокруг излучающего электрода частицы газа получают положительный или отрицательный заряд и притягиваются к противоположному по знаку электроду, на котором в результате отдачи электрического заряда происходит нейтрализация и выделение частиц. До применения электрических методов очистки на сернокислотных заводах широко пользовались кирпичной пыльной камерой Говарда.

Для оценки эффективности воздействия электрических методов очистки было выделено несколько типов механизма воздействия (электрохимическое подавление активности и электрическое удаление) на загрязняющие вещества в дисперсных грунтах. Электрокоагуляция – наиболее технологичный из электрических методов очистки нефтесодержащих вод. Он, как показывает практика позволяет создать унифицированную аппаратуру для обработки сточных вод, а также открывает широкие возможности автоматизированного управления. В базис систематизации положен принцип разделения грунтов по эффективности воздействия как суммарных, так и единых типов электрических методов очистки. Были рассмотрены основные закономерности электрических методов очистки, таких как, метод электрофлотации, электрокоагуляции, магнитной обработки и комбинированных способoв очистки сточных вод нефтепромыслов, нефтебаз, нефтеперекачивающих станций, наливных пунктов. Однако эти устройства имеют довольно сложную конструкцию, требуют достаточно лимитированного обслуживания, способны снижать эффективность очистки при наведении электростатических зарядов в изоляции электродов, что наблюдается иногда в процессе эксплуатации. В силу перeчисленных недостатков применение

147

электрических методов очистки нефтепродуктов в системе нефтепродуктообеспечения ограничено.

Литерaтура

1.Веселовский, О.Н. Энергетическая техника и ее развитие / О.Н. Веселовский, Я.А. Шнейберг. – М.: Высшaя Школа, 1976. – 305 с.

2.Козлов, Д.Г. Введение в специальность «Электроэнергетика»: учебное пособие/Д.Г. Козлов. – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2014. – 179 с.

3.Козлов, Д.Г. Применение спецэлектротехнологий в АПК /Д.Г. Козлов, А.В. Калинин // Инновационные технологии и технические средства для агропромышленного комплекса: материалы науч. конф. проф.- преп. состава (30 матра-1 июня 2015, Воронеж). – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015. – С. 5-8.

4.Козлов, Д.Г. Светотехника и электротехнологии: учебное пособие

/Д.Г. Козлов, Р.К. Савицкас. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2014. – 363 с.

5.Сарапулов, Ф.Н. Введение в специальность «Электротехнологические установки: Учебное пособие. – Екатеринбург: «УГТУ-Увки и системы»: ПИ, 1997. – 81 с.

6.Трушин, А.В. Современные электротехнологии в АПК / А.В. Трушин, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: материалы 64-й науч. студенческой конф. – Воронеж: ВГАУ, 2013. – Ч.1. –

С. 55-60.

7.Козлов, Д.Г. Применение современных электротехнологий при ремонте транспортных средств / Д.Г. Козлов, И.В. Лакомов, М.А. Воропаева // Повышение эффективности использования мобильных энергетических средств в различных режимах движения: материалы международной научно-практической конференции (6 апреля 2017г., Воронеж). – Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2017. – С. 242-248.

8.Козлов, Д.Г. Монтаж электрооборудования и средств автоматизации: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Агроинженерия" / Д.Г. Козлов, И.В. Лакомов. –Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2013. – 163 с.

9.Электрохимическая обработка воды – [Электронный ресурс] –

Режим доступа: URL: https://www.c-o-k.ru/articles/elektrohim icheskaya- obrabotka-vody.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

148

УДК 629.423

В.И. Попов, Г.М. Мамедов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВАГОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРОДОЛЬНОГО ПОЛЯ

В статье рассмотрена возможность использования характеристики холостого хода генератора, которая позволяет установить оптимальный режим работы регулятора напряжения генератора в системе АСУ АСЭС вагона

Ключевые слова: вагонный генератор, обмотка возбуждения, характеристика холостого хода, регулирование напряжения

В автономной системе электроснабжения (АСЭС) вагона используют генераторы постоянного и переменного тока, приводимые во вращение через редуктор от колесной пары вагона.

Среди требований, предъявляемых к любым системам электроснабжения, основным является обеспечение заданного уровня напряжения.

Генератор, приводимый во вращение от оси колесной пары, при изменении скорости движения изменяет свое напряжение в широких пределах. Стабилизация напряжения генератора при различных эксплуатационных режимах осуществляется с помощью систем автоматического регулирования. Для поддержания выходного напряжения генератора на заданном уровне, независимо от условий работы, характеризующихся изменением частоты вращения, нагрузки, температуры, применяют регуляторы напряжения, требования к которым формируются на основе изучения свойств генератора [1].

Генератор автоматически включается в работу при скоростях движения вагона 35…40 км/час. Максимальная скорость для вагонов с АСЭС по условиям работы привода ограничена величиной в 160 км/час. В таких условиях работы генератора поддержание его напряжения на требуемом уровне возможно только изменением тока в обмотке возбуждения.

Целью работы является снятие и анализ характеристики холостого хода генератора и определение его регулировочных свойств.

149

В качестве прототипа использовался генератор постоянного тока с самовозбуждением и номинальным напряжением 110 В.

На рис. 1 приведена схема включения генератора при определении характеристики холостого хода [2].

Рис.1. Схема экспериментальной установки при определении характеристики холостого хода генератора

Характеристику холостого хода генератора снимают при одном значении частоты вращения «n», характеристики, соответствующие другим значением частоты вращения, получают путем графического построения, учитывая, что при неизменном токе возбуждения, э.д.с. генератора меняется пропорционально изменению частоты вращения.

Эксперимент проводится путем плавного изменения тока возбуждения генератора (от Iв 0)и измерения напряжения генератора через каждые 15…20В, увеличивая его до значения на 40…50% превышающего номинальное.

По полученным данным рассчитывается сопротивление обмотки возбуждения и строится зависимость напряжения возбуждения Uв f Iв и кривая холостого хода E f Iв .

Ег

175

Uгн

Г

150

В

125

100

75 Б

50

25

Ав0

Рис.2. Характеристика холостого хода генератора

150