Предварительное задание

Каждый студент должен:

• с помощью [1,2] уяснить, в чем сущность электроконтактного нагрева;

• почему изменение температуры заготовки влияет на электрические параметры установки.

Рабочее задание

Каждому студенту необходимо:

• подробно ознакомиться с экспериментальной установкой;

• определить влияние температуры на электрические параметры установки в процессе нагрева;

• выявить характер распределения температуры по длине заготовки;

• все измерения повторить не менее трех раз.

Указания по выполнению эксперимента

Необходимо ознакомиться со стендом и найти расположение всех элементов электрической схемы установки.

Подключить установку к сети. Включить питание установки и провести измерения тока, напряжения и активной мощности на входе трансформатора в начале процесса нагрева и по достижению установившегося теплового режима, при этом переключатель S1 должен находиться в положении I.

По достижению установившегося теплового режима, который характеризуется тем, что во всех точках заготовки температура не изменяется, необходимо отключить установку и дать остыть заготовке до комнатной температуры.

После этого провести измерения тока, напряжения и активной мощности на выходе трансформатора при установившемся тепловом режиме. При этом переключатели S1 и S3 должны быть в положении II. Затем отключить установку и дать заготовке остыть.

Измерения тока, напряжения и активной мощности в заготовке провести в начале нагрева и по достижении установившегося теплового режима.

При этом переключатель S1 должен быть поставлен в положение II, а S3 - в положение I.

Электрический КПД установки определяется по выражению [2]

где R₃ - активное сопротивление заготовки, Ом;

R_K - активное сопротивление вторичного токоподвода, Ом.

Полный КПД установки определяется по выражению

где - активная мощность, потребляемая из сети, Вт.

Рис. 5.1. Электрическая схема установки

Указания по обработке результатов измерений

По результатам эксперимента необходимо:

• определить полное и активное сопротивления заготовки, вторичного токоподвода и установки в целом в момент включения и по достижению установившегося теплового режима;

• определить коэффициент мощности, электрический и полный коэффициент полезного действия установки в установившемся тепловом режиме;

• определить время нагрева заготовки до установившегося теплового режима.

Указания по оформлению отчета

Требования к оформлению отчета соответствуют требованиям, изложенным в работе №1.

Указания по технике безопасности

Перед началом работы необходимо убедиться в надежности подсоединения электрических приборов, а также подключения установки к сети и контуру заземления.

Запрещается открывать защитный экран при разогретой заготовке.

При нарушении нормальной работы установки необходимо отключить ее от сети и поставить в известность преподавателя.

Контрольные вопросы

1. В чем сущность нагрева заготовок в установках прямого действия?

2. Почему меняются полное и активное сопротивления заготовки в процессе нагрева?

3. От чего зависит электрический и полный КПД установки?

4. Чем определяется величина коэффициента мощности установки?

5. Объяснить, почему активное сопротивление заготовки при переменном токе больше его значения при постоянной токе?

Литература

1. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи, М.,"Энергия", 1975, 382с. (для изучения 257-261с.)

Лабораторная работа № 6

Индукционный нагрев цилиндрических заготовок из ферромагнитных материалов на промышленной частоте

Цель работы

Целью работы является выявление закономерностей индукционного нагрева металлического цилиндра из ферромагнитного материала.

Описание установки

Установка состоит из металлического полого цилиндра длиной 700 мм, наружным диаметром 75 мм, внутренним диаметром 68 мм и катушки индуктивности, намотанной на металлический цилиндр (индуктора). Между металлическим цилиндром и индуктором находится слой теплоизоляции. Внутренний диаметр индуктора 77 мм.

Электрическая схема установки приведена на (рис. 6.1.). Мощность, потребляемая установкой, контролируется щитовым ваттметром, а ток - амперметром. Индуктор А1 и батарея конденсаторов включены последовательно. Напряжение на батарее конденсаторов контролируется вольтметрами. Питание силовой цепи осуществляется напряжением 220 В через выключатель SA1.

Настройка электрической схемы (для повышения cos φ) осуществляется подключением или отключением групп конденсаторов С1 – С10 при помощи выключателей SA3 - SA12. Для закорачивания батареи конденсаторов служит выключатель SA2.

Переключение конденсаторов следует производить только при отключенном напряжении питания.

Водяное охлаждение металлического цилиндра включается до подачи напряжения па индуктор и устанавливается примерно 0,015 - 0,02 л/с с помощью мерного сосуда. Перепад температуры воды на входе и выходе из цилиндра контролируется датчиками и фиксируется микроамперметром, показания которого переводятся в градусы по градуировочной кривой.

По показаниям ваттметра PW1 и амперметра РА1 подбирается емкость конденсаторной батареи так, чтобы cos φ был а пределах 0,95 - 0,96, при этом напряжение на индукторе и конденсаторной батарее должно быть примерно одинаковым.