6.3 Порядок выполнения работы

6.3.1 Изучить устройство, принцип действия и электрическую схему электрокалориферной установки ЭКОЦ -40/05 Т (старое обозначение СФОЦ).

6.3.2 Опробовать работу установки в ручном и автоматическом режимах работы. Перед апробированием установки необходимо убедиться в отсутствии нарушений в электрической схеме.

6.3.3 Установить экспериментальным путем зависимость установившейся температуры воздуха на выходе из калорифера (Q_вых) от числа включенных секций (n) для модели электрокалориферной установки.

6.3.4 Определить удельный расход электроэнергии (Э_уд) и к.п.д. установки .

6.3.5 Оформить отчет. Отчет должен содержать электрическую схему установки, таблицу опытных и расчетных данных (таблица 6.1), расчетные формулы, график Q_вых =f(n) и выводы по работе. В выводах следует отметить влияние количества включенных секций на температуру воздуха на выходе, к.п.д, и удельный расход энергии.

Таблица 6.1 Результаты измерений

Напряжение питания, U, В	Потребляемый ток, I, А	Температура на выходе, t, 0С	Потребляемая мощность РН.Э., кВт	Установочная мощность РУСТ, кВт	КПД установки η, %

6.4 Вопросы для самоконтроля знаний

6.4.1 Почему при КПД ТЭНа равного практически единице, мы не достигаем такого значения для нашей ЭТУ?

6.4.2 Как расшифровывается обозначение ЭКОЦ-10?

6.4.3 Как расшифровывается обозначение СФОЦ - 40/05 Т?

6.4.4 Как расшифровывается обозначение ТЭН-120Г13/1,25-О-220?

6.4.5 Почему для защиты ТЭНов не используются автоматы, а только предохранители?

6.4.6 Как осуществляется защита ТЭНов от возможного перегрева и в каких случаях она срабатывает?

6.4.7 Поясните устройство ТЭНа.

6.4.8 Какая область применения ТЭНов?

6.4.9 Объясните полученные в лабораторной работе графические зависимости.

6.4.10 Как выбрать ТЭН для нагрева воздуха?

7 Лабораторная работа №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО НАГРЕВА

Цель работы. Изучение устройства и принципа действия источника питания электродуговых нагревательных устройств, определение опытным путем основных электрических характеристик источника питания.

7.1 Общие сведения

В сварочной технике используется:

1) от­крытая дуга, горящая в воздухе, парах метал­ла и компонентах электродных покрытий (используется в основном при ручной сварке);

2) закрытая дуга, горящая под флюсом в парах металла и флюса (используется при автомати­ческой и полуавтоматической сварке под флю­сом);

3) защищенная дуга, горящая в защит­ных газах: аргоне, гелии, двуокиси углерода и др. (находит применение при автоматиче­ской и ручной сварке как плавящимся, так и неплавящимся электродом).

Зависимость напряжения от тока U_д = = f(I) при постоянной длине дуги Iд (ВАХ дугового разряда) в общем случае имеет три участка: падающий (рисунок 7.1, а) при малых значениях, жесткий (рисунок 7.1, б) при средних и возрастаю­щий (рисунок 7.1, в) при больших значениях тока. Форма и рабочий участок ВАХ дугового раз­ряда при данном способе сварки кроме тока определяется составом газовой атмосферы, материалом электродов, их размерами и др.

Так, например, при ручной дуговой сварке чаще всего используется падающий или жест­кий участок, при автоматической под флю­сом — жесткий или возрастающий, при автома­тической и полуавтоматической сварке в за­щитных или инертных газах — возрастающий. В зависимости от используемого (рабо­чего) участка сварочной дуги для обеспечения устойчивой работы системы источник пита­ния — сварочная дуга необходимо выбирать тот или иной вид внешней характеристики источника [U_и =f(I)].

Рисунок 7.1 Вольт-амперные характеристики дуги:

а — падающий участок; б — жесткий участок;

в — возрастающий участок; l_Д — длина дуги (l_Д2 > l_Д1).

Система источник пи­тания — сварочная дуга работает устойчиво, без корректирующих обратных связей (например, при постоянной скорости подачи электрода), если коэффициент устойчивости больше нуля:

(7.1)

Поэтому при падающей ВАХ дуги система ра­ботает устойчиво при крутопадающей внешней характеристике источника, причем в рабочей точке должно выдерживаться соотношение

. (7.2)

При дуговой сварке плавящимся электро­дом регулярно происходит короткое замыка­ние (КЗ) дугового промежутка, например при возбуждении дуги и при переходе капли рас­плавленного металла с электрода в сварочную ванну. Моменты КЗ и горения дуги череду­ются, причем длительность каждого процесса измеряется долями секунды. Напряжение и ток переходного процесса отличаются от их зна­чений в режиме устойчивого горения, поэтому при использовании источников, которые имеют большие времена переходных процессов, это может привести к обрыву дуги или затруднить ее возбуждение. Сварочные трансформаторы обладают малой электромагнитной инерцией, а у сварочных генераторов она больше. Про­верку показателей сварочных свойств источ­ников питания для дуговой сварки осуществ­ляют по ГОСТ 25616-83 (СТ СЭВ 3235-81).

Источники питания для сварки различают:

- по роду тока — переменного (трансформаторы и генераторы повышенной частоты) и постоян­ного (генераторы, преобразователи и выпрями­тели);

- по виду внешних характеристик — с па­дающей, жесткой или полого-возрастающей;

-по способу установки — стационарные и пере­движные; по назначению — одно- и много­постовые, универсальные и специализирован­ные, для ручной, автоматической и полуавто­матической дуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродом в защитных, инертных газах и под флюсом, плазменно-дуговой сварки и резки и электрошлаковой сварки;

- по схеме подключения — одно- и трехфазные.

Источники питания сварочной дуги долж­ны удовлетворять следующим основным требо­ваниям:

1. Напряжение холостого хода источника должно быть достаточным для возбуждения дуги и безопасным для человека.

2. После возбуждения дуги напряжение источника должно уменьшаться до значений, соответствующих напряжению горения дуги.

3. При изменении длины дуги не должно происходить значительного изменения свароч­ного тока.

4. При КЗ ток в цепи не должен пре­вышать рабочий ток при сварке более чем на 20-40%.

5. Источник тока должен обеспечивать возможность легкого и плавного регулирова­ния сварочного тока.

6. Источник должен обладать хорошими динамическими свойствами.

7. КПД источника тока должен быть достаточно высоким.

Сварочное оборудование, выпускаемое промышленностью России, имеет единую сис­тему обозначений, которая состоит из буквен­ной и цифровой части (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 Структура обозначения оборудования для дугового нагрева

Режим источников питания при дуговой сварке характеризуется тем, что периоды нагрузки чередуются с паузами. Прерывистый режим работы источника характеризуется относительной продолжительностью нагрузки

, (7.3)

где τ₁ –время горения дуги, ч;

τ₂ –время паузы или холостого хода, ч;

Источники питания сварочной дуги выбирают по номинальной силе сварочного тока I_н при номинальной (нормируемой) продолжительности нагрузки ПН_н, которая для разных источников обычно равна 60 или 100%. Пересчитывают предельную нагрузочную способность сварочного источника по току на фактическое значение продолжительности нагрузки ПН_факт по соотношению

. (7.4)