1 Мета роботи

Вивчення конструкцій і придбання практичних навичок по дослідженню індукційних нагрівачів із внутрішнім індуктором.

2. Програма роботи

1. Вивчити конструкцію нагрівачів і скласти їхні ескізи.

2.2. Вивчити принципи роботи індукційних нагрівачів [1, 5, 8].

2.3. Визначити коефіцієнт потужності (соsφ), напруженість магнітного поля (Н), потужність нагрівача (Рн), потужність індуктору (Рі), потужність труби (Рт).

2.4. Побудувати графічні залежності Рн, Рі, Рт, соsφ у функції напруженості магнітного поля (Н).

Аудиторний об’єм заняття – 2 години.

3 Вказівки по підготовці до лабораторної роботи

3.1. Пункт 2.1, і 2.2. виконати до початку заняття.

3.2. Підготуватись до відповідей на контрольні запитання.

4 Вказівки по виконанню лабораторної роботи

4.1 Вивчити конструкцію нагрівача на робочому місці.

4.2 Дослідити індукційний нагрівач відповідно до п. 6.

5 Зміст звіту

5.1 Викреслити схему заміщення нагрівача, епюру розподілу струму в перетині труби.

5.2 Привести у вигляді таблиці результати досліджень і графічні залежності потужностей труби, індуктору, нагрівача та сos φ у функції від напруженості магнітного поля.

5. Методика виконання роботи

Зміна напруги на клемах нагрівача відбувається за допомогою автотрансформатора. Виміри необхідно робити починаючи з 60В до 250 В із інтервалами 30 В.

Результати досліду заносяться в таблицю 3.1. Після зняття дослідних даних проводиться визначення розрахункових параметрів.

Таблиця 3.1. – Результати дослідження індукційного нагрівача.

Виміряне				Розраховано
Струм (І), А	Напруга (U), В	Потужність (Рн), Вт	Кількість витків (W)	Повна потужність (S), ВА	Напруженість магнітного поля (Н), А/м	соs φ	Потужність індуктору (Рi), Вт	Потужність труби (Pт), Вт

6.1 Методика обробки експериментальних даних

Напруженість магнітного поля (А/м):

Н=W/πD, (3.1)

де І - струм індуктору, А;

W - кількість витків індуктору;

D - зовнішній діаметр індуктору, м.

Потужність індуктору:

Р_і =І² R, (3.2)

де R - активний опір індуктору, Ом.

Потужність труби:

Р_т = Р_н - Р_і. (3.3)

7 Пояснення до роботи

7.1 Загальні відомості

Індукційні нагрівачі промислової частоти застосовуються для обігріву тваринницьких і виробничих приміщень, для обігріву ґрунту в теплицях та підігріву питної води. Нагрівач (рисунок 3.1) складається з феромагнітної труби 1 та обмотки 2, що намагнічує. Жили індуктору з'єднуються послідовно, що забезпечує однаковий струм в усіх витках індуктора (рисунок 3.2). Завдяки такому з'єднанню жил індуктору, нагрівач може бути виготовлений на будь-яку напругу при практичних будь-яких необхідних його габаритах. У цілому конструкція являє собою трансформатор, первинною обмоткою якого є внутрішня багатожильна система, а магнітопроводом, другою обмоткою і навантаженням - феромагнітна труба. Основна відмінність індукційного нагрівача від навантаженого трансформатору в тому, що в останнього друга обмотка і навантаження територіально віддалені друг від друга, а у нагрівача сполучені.

Втратами, пов'язаними з перемагніченням зневажаємо. Змінний струм первинної обмотки І₁, проходячи по індукторові, створює змінне магнітне поле, яке замикається по кільцевому перетині труби. Під дією магнітного потоку, що змінюється в часі, (у внутрішньому прошарку труби) виникає струм I₂, який протікає по внутрішньому і зовнішньому прошаркам труби (рисунок 3.3). На рисунку 3.4 показані електричні схеми заміщення індукційних нагрівачів, а на рисунку 3.5 - епюри розподілу струмів в перетині труби.

В схемі рисунку 3.4: R1 i X1 активний і індукційний опір індуктора; R2' і Х2' - активний і індукційний опір внутрішнього прошарку труби, пов'язані з протіканням вихрових струмів; R2" і Х2" - активний і індуктивний опір зовнішнього прошарку труб, пов'язані з протіканням вихрових струмів.

У трубах виділяється 80% - 85% теплової енергії при коефіцієнті потужності рівному 0,88 –0,95. Наявність зазору між трубою та індуктором, дозволяє робити швидкий ремонт нагрівачів, що підвищує їхню ремонтну здатність і дає можливість застосовувати ці нагрівачі в системах обігріву підлог і панелей, що є найбільш прийнятними для тваринницьких приміщень.

Рисунок 3.1 - Конструкція індукційного нагрівача

Рисунок 3.2 - Схема з’єднань жил індуктору

Рисунок 3.3 - Схема руху струмів в індукторі та трубі

Рисунок 3.4 - Схема заміщення індукційного нагрівача

Рисунок 3.5 - Епюра розподілення струмів по перетину труби

Контрольні питання

1. Чому змінюються енергетичні параметри індукційного нагрівача при зміні частоти джерела живлення?

2. Як можна збільшити соs індукційного нагрівача?

3. За яким законом змінюється густота струму по перетині труби?

4. Як змінюється потужність нагрівача при зміні числа витків індуктору і незмінної напруги джерела живлення?

5. Який принцип дії індукційного нагрівача з внутрішнім індуктором?

6. В яких елементах конструкції електрична енергія перетворюється у теплову?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4

ДОСЛІДЖЕННЯ ДЖЕРЕЛ ЗВАРЮВАЛЬНОГО СТРУМУ

1 Мета роботи

Вивчити призначення, конструкцію, принцип дії і робочі характеристики зварювального трансформатору.

2 Програма роботи

2.1 Вивчити призначення, конструкцію, принцип дії та область застосування електрозварювальних апаратів [2, 3, 9].

2.2 Викреслити схеми електричні принципові зварювального трансформатору, зварювального генератор і зварювального випрямляча.

2.3 Дослідити електрозварювальний трансформатор.

Аудиторний об’єм заняття – 2 години.

3 Вказівки по підготовці до лабораторної роботи

3.1 Пункти 2.1, 2.2. виконати вдома.

3.2 Підготуватися до відповіді на контрольні питання.

4 Вказівки по виконанню лабораторної роботи

4.1 Вивчити конструкцію електрозварювальної установки на робочому місці та ознайомитися з інструкцією з монтажу та експлуатації електрозварювальних апаратів.

4.2 Дослідити електрозварювальний трансформатор відповідно до п. 6.

5 Зміст звіту

5.1 Схема для дослідження електрозварювальної установки.

5.2 Таблиця з результатами дослідження електрозварювального трансформатору, графічні залежності І₁, U₂, Р₁, P₂, cosφ та η в функції струму I₂.