Тольяттинский государственный университет

Институт энергетики и электротехники

Кафедра «Электроснабжение и электротехника»

Лабораторная работа №2

«Регулирование температуры печей сопротивления»

по дисциплине: «Электрооборудование предприятий, организаций, учреждений»

Выполнили: Назаров М.А.

Проверил: Терентьев А.А.

Тольятти 2018

1. Цель работы

Ознакомиться с режимами работы печей сопротивления, с аппаратурой для измерения и регулирования температуры печей сопротивления, изучить электрические схемы управления печами сопротивления.

2. Программа работы

   1. Подготовить таблицу для записи данных опыта.

   2. Произвести внешний осмотр печи и установить дилатометрический терморегулятор в положение, указанное преподавателем.

   3. Включить печь в сеть и производить запись в таблицу показаний термометра через 0,5 мин, а также в моменты времени, когда произошло отключение или включение нагревателя (лампочка погасла или зажглась).

   4. Построить на графике зависимости t°C=f(τ); P=f(τ).

   5. Определить по графику:

      1. а) точность регулирования температуры ±Δt;

      2. б) установленную температуру t_зад;

      3. в) время разогрева печи до заданной температуры τ _зад;

      4. г) предельную рабочую температуру печи t_пр;

      5. д) время разогрева печи до t=100°C, τ₁₀₀.

   6. Сделать вывод о пригодности печи.

3. Ход работы

Результаты эксперимента по определению температуры печи в зависимости от времени занесем в таблицу 3.2.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема

Таблица 3.1 – Электрооборудование лабораторного стенда

QF1	Выключатель автоматический	SQ1	Концевой выключатель
KM1	Пускатель магнитный	SB1	Кнопка «Пуск»
KL1	Реле промежуточное	SB2	Кнопка «Стоп»
HL1	Лампа сигнальная «Работа»	PA	Амперметр щитовой
HL2	Лампа сигнальная «Нагрев»	TK	Термодатчик
HL3	Лампа сигнальная «Сеть»	EK	Электропечь сопротивления

Таблица 3.2 – Результаты измерений

τ, мин								t, °C
0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	100		104	108	112	115	119	122
3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5	126		129	132	136	139	142	145
7	7,5	8	8,5	9	9,5	10	148		151	154	157	160	163	166
10,5	11	11,5	12	12,5	13	13,5	169		172	176	178	179	180	180
14	14,5	15	15,5	16	16,5	17	179		178	176	175	174	172	170
17,5	18	18,5	19	19,5	20	20,5	168		166	164	162	160	158	156
21	21,5	22	22,5	23	23,5	24	154		153	152	150	148	147	146
24,5	25	25,5	26	26,5	27	27,5	144		143	142	140	139	138	137
28	28,5	29	29,5	30	30,5	31	135		134	133	132	131	129	128
31,5	32	32,5	33	33,5	34	34,5	127		126	125	124	123	122	121
35	35,5	36	36,5	37	37,5	38	120		119	118	118	117	116	116
38,5	39	39,5	40	40,5	41	41,5	116		116	116	117	119	121	123
42	42,5	43	43,5	44	44,5	45	126		128	131	134	136	140	142
45,5	46	46,5	47	47,5	48	48,5	145		148	151	154	156	158	160
49	49,5	50	50,5	51	51,5	52	161		161	160	160	159	158	157
52,5	53	53,5	54	54,5	55	55,5	156		154	153	152	150	149	148
56	56,5	57	57,5	58	58,5	59	146		145	144	143	142	140	139
59,5	60	60,5	61	61,5	62	62,5	138		137	136	134	133	133	131
63	63,5	64	64,5	65	65,5	66	130		129	128	128	126	125	124
66,5	67	67,5	68	68,5	69	69,5	123		122	121	120	120	119	118
70	70,5	71	71,5	72	72,5	73	117		116	116	115	114	114	113

Для построения графика по таблице 3.1 воспользуемся Mathcad.

Рисунок 3.1 – График зависимости температуры [°C] от времени [мин]

Далее, зная моменты времени отключения и включения печи сопротивления (выделены желтым в таблице 3.1), и соответствующие им температуры, проведем следующий расчет:

Мощность печи сопротивления, Вт:

Средняя мощность в течении всего опыта, Вт:

Мощности в моменты времени τ_i, Вт:

Построим графики зависимости мощностей от времени, где:

1. P(t) – активная мощность выделяемая нагревательным элементом в каждый момент времени;

2. P_ср(τ) – средняя активная мощность, которая выделилась нагревательным элементом за каждый цикл;

3. P_сробщ – средняя активная мощность, которая выделилась за весь проведенный опыт.

Рисунок 3.2 – График зависимости мощности [Вт] от времени [мин]

Имея данные таблицы 3.2 для температуры, мы получаем, что среднее значение температуры является:

Данное значение является заданной температурой регулирования.

Вывод

В ходе лабораторный работы, были построены графики зависимости по экспериментально полученным данным, занесенным в таблицу 3.2. По данным значениям, мы получили, что t_зад≈140°C.

Таким образом, процесс регулирования температуры печи по двухпозиционному принципу заключается в ее изменении по пилообразной кривой около заданного значения в пределах интервалов +∆t₁, -∆t₁определяемых зоной нечувствительности регулятора.

Средняя мощность печи зависит от соотношения интервалов времени ее включенного состояния и выключенного состояния. Поскольку по мере прогрева печи и загрузки кривая нагрева печи идет круче по рисунку 3.1, а кривая остывания печи — положе, отношение периодов цикла будет уменьшаться по рисунку 3.2, поэтому, будет падать и средняя мощность Р_ср. Средняя мощность в течении всего проведенного опыта равняется 455,164 Вт.