Методичка по ЭТУ. Методические указания и контрольные задания по курсу "Электротехнологические промышленные установки" для студентов специальности 140211 "Электроснабжение"
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Тема 2 Установки электрической сварки Изучая историю развития электрической сварки, следует отметить, что основоположниками использования тепла электрической дуги для целей сварки были русские ученые В.В.Петров, Н.Н.Бенардос и Н.Г.Славянов. Выдающуюся роль в теоретической разработке современных сварочных процессов сыграли также многие советские ученые: Е.О.Патон, В.П.Вологдин, Б.Е.Патон и другие. В настоящее время электросварка широко применяется как в области машиностроения, так и в строительной индустрии. Наибольшее распространение получили следующие разновидности: дуговая сварка (на постоянном и на переменном токе), контактная сварка, ультразвуковая сварка, а также плазменная, лазерная, электронно-лучевая и др. Электрическая дуговая сварка В первую очередь необходимо изучить ее разновидности и области применения, а также параметры, характеризующие сварочную дугу. Предварительно необходимо повторить основные условия, обеспечивающие устойчивость электрической дуги, изученные в теме 1. Источники питания для электродуговой сварки различаются по роду тока, по числу обслуживаемых электросварочных постов и по конструктивным особенностям. Наиболее распространенным источником питания на постоянном токе являются выпрямители с селеновыми или кремниевыми диодами (тиристорами), а на переменном токе — сварочные трансформаторы, являющиеся наиболее экономичными и дешевыми. Для передвижных установок преимущественно используют генераторы постоянного или переменного тока. К различным источникам питания в зависимости от назначения предъявляются специфические требования, которые необходимо хорошо усвоить. При этом следует обратить внимание на конструкции, электрические схемы и характеристики различных сварочных трансформаторов (с отдельным или совмещенным регулятором, с магнитным шунтом и повышенным рассеянием магнитного потока и с подвижными обмотками), генераторов и выпрямителей. Для повышения устойчивости горения дуги переменного тока применяются осцилляторы и импульсные возбудители дуги, выходные импульсы которых накладываются на сварочную цепь. Необходимо знать основные преимущества трехфазной дуговой электрической сварки перед обычной однофазной. При изучении систем автоматизации дуговой сварки следует обратить внимание на ее преимущества перед ручной сваркой и разобраться в классификации систем по регулируемым величинам и по регулирующему воздействию. К электроснабжению сварочного цеха предъявляется ряд специфических требований, обусловленных следующими особенностями: низкий коэффициент мощности (  — для дуговой и  — для контактной сварки);нагрузка является в большинстве случаев однофазной при мощности отдельных сварочных машин до нескольких мегавольтампер на напряжении  и  ;повторно-кратковременный режим работы с малыми величинами ПВ при больших толчках нагрузки, достигающих 6-кратной величины номинальной мощности установки. Для питания сварочных нагрузок, характеризующихся низким значением коэффициента мощности, необходимо применять сети с малым индуктивным сопротивлением. Электрическая контактная сварка Прежде всего необходимо усвоить физическую сущность контактной сварки. Поскольку на условия нагрева и распространения температуры в зоне сварки существенное влияние оказывает величина сопротивления контакта, то следует тщательно разобраться в факторах, которые определяют сопротивление контакта при различных видах сварки. При изучении источников питания необходимо уяснить особенности трансформаторов для контактной сварки и способы настройки режима сварки, а также знать, с какой целью применяются импульсные источники тока. Необходимо изучить электрооборудование, а также аппаратуру и схемы управления сварочных машин. Системы автоматического управления процессом точечной и шовной сварки могут регулировать как электрические параметры (ток, напряжение, мощность), так и неэлектрические (время сварки, усилия сжатия электродов, скорость сварки). Наиболее часто применяется автоматическое регулирование по электрическим параметрам. Следует обратить внимание на мероприятия, направленные на охрану труда и выполнение правил техники безопасности при эксплуатации различных установок электрической сварки. Вопросы для самопроверки Что называется сваркой? Перечислите параметры, характеризующие сварочную дугу. По каким признакам классифицируют разновидности электросварки? Какие требования предъявляются к источникам сварочного тока? Каково назначение и принципиальная схема осциллятора? Каково назначение и устройство импульсного возбудителя дуги? В каком режиме работает сварочное оборудование? Какие требования предъявляются к электрическим сетям сварочных установок? При каком значении коэффициента мощности возможно устойчивое горение сварочной дуги переменного тока? В чем преимущества автоматической дуговой сварки по сравнению с ручной? Какие факторы определяют сопротивление контакта при контактной сварке? В чем заключаются принципиальные отличия машин для стыковой, шовной и точечной сварки? Какие системы автоматического регулирования применяются при контактной сварке? Какие мероприятия по охране труда и технике безопасности специфичны для электросварочных работ? Тема 3 Электролизные установки Изучение этой темы целесообразно начать с повторения физической и химической сущности процессов, сопровождающих прохождение тока через электролит. Количество каждого из веществ, претерпевающих превращения при пропускании электрического тока через раствор электролита, по закону Фарадея пропорционально электрохимическому эквиваленту данного вещества, а также величине и времени протекания тока через электролит. По целому ряду причин на практике не удается достичь теоретических значений выделения вещества. Выход вещества по току характеризует, насколько правильно и целесообразно идет процесс электролиза. Следует представлять себе все основные параметры, характеризующие процесс электролиза меди, цинка и алюминия, а также конструкцию электролизной ванны. Большие токи нагрузки (до 150 кА) и агрессивность среды определяют конструктивные особенности ошиновки электролизных установок. Необходимо усвоить методику выбора сечения шинопроводов по экономической плотности тока и их проверку по допустимому нагреву, допустимой потере напряжения и на механическую прочность. Электролизные установки относятся к потребителям первой категории, что предъявляет особые требования к схемам их электроснабжения. Следует хорошо разобраться в схемах преобразовательных подстанций электролизных установок, уделив особое внимание схеме главных цепей и мероприятиям, направленным на снижение уровня высших гармонических, генерируемых мощными выпрямительными агрегатами. Электролиз широко применяется не только в металлургии, но и в машиностроении для гальваностегии, гальванопластики, анодирования, электрохимического полирования и размерной электрохимической обработки металлов. Следует изучить основные технологические схемы для осуществления того или иного процесса, иметь представление о технико-экономических показателях и необходимом электротехнологическом оборудовании. При изучении правил техники безопасности в электролизных установках следует усвоить, что основными источниками опасности в этих установках являются электрический ток, кислотные растворы, большой грузопоток и испарения электролитов. Вопросы для самопроверки Что называется электролизом? Как теоретически определяется количество вещества, выделяющегося на электродах? Какие явления влияют на отличие фактического выделения вещества на электродах от теоретического? Что такое потенциал выделения? Как влияет плотность тока на показатели электролиза? Как протекает процесс электролитического рафинирования меди? Каковы его технико-экономические показатели? В чем особенности электролиза цинка? Каковы технико-экономические показатели этого процесса? Как протекает процесс электролиза алюминия? Каковы его технико-экономические показатели? Как конструктивно выполняются электролизные ванны? Для чего ванны соединяются в блоки, а блоки — в серии? Как производится выбор сечений шинопроводов? Как выполняется ошиновка ванн? В чем особенности конструкции питающего шинопровода? К потребителям какой категории относятся электролизные установки? Каковы требования к источникам питания таких потребителей? Для чего в схеме главных цепей электролизных преобразовательных установок применяются пятиобмоточные трансформаторы? Какие области применения электролиза в машиностроении Вам известны? Что является источником опасности в электролизных установках? Тема 4 Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов Изучение этой темы необходимо начать с классификации методов обработки различных материалов. Необходимо усвоить физическую сущность, область применения и технико-экономические показатели каждого метода. Электрофизические методы обработки Электроэрозионная обработка основана на разрушении электродов при прохождении между ними импульса электрического тока. При этом скорость и чистота обработки зависят от параметров импульсных разрядов, полярности электродов и теплофизических свойств обрабатываемых материалов. Лучевые методы обработки подразделяются на светолучевой, электронно-лучевой и ионно-лучевой. Необходимо изучить конструкцию типовых установок и факторы, влияющие на процесс обработки. Ультразвуковые установки используются для размерной обработки, сварки, пайки, очистки изделий, для интенсификации электролитических и химических процессов, а также для дефектоскопии. Необходимо изучить конструкции магнитострикционных и пьезоэлектрических преобразователей, а также акустических трансформаторов скорости. Следует изучить принцип работы и схемы различных устройств, использующих ультразвуковые методы. Электрогидравлическая обработка использует ударные волны, возникающие в жидкости при пропускании через нее импульсного тока разряда конденсаторной батареи. Изучая этот материал, следует хорошо разобраться в технологических схемах применяемых устройств. Магнитно-импульсная обработка использует энергию сильного импульсного магнитного поля для деформации тонкостенных металлических деталей, сварки, прессования порошков и т. д. Необходимо изучить устройство и принцип действия генераторов импульсных токов, а также устройство индукторов и инструментов для магнитно-импульсной обработки. Электрохимические методы обработки Анодно-механическая обработка и ее разновидности являются частным случаем применения электролитических процессов, происходящих на аноде в сочетании с другими методами, позволяющими регулировать скорость и улучшать качество обработки. Обрабатываемость металлов этим способом не зависит от их механических свойств. При изучении этой темы следует обратить особое внимание на влияние качества электроэнергии на ход технологического процесса. Вопросы для самопроверки В чем заключается преимущество применения электроэрозионной обработки по сравнению с механической обработкой? Как устроены генераторы импульсов? Как устроены лазеры, электронные пушки и плазматроны? Какие физические эффекты можно использовать для получения ультразвуковых колебаний? Изобразите и опишите схемы различных устройств, использующих ультразвуковые колебания (механическая обработка, сварка, мойка, интенсификация, дефектоскопия). В чем заключается принцип действия электрогидравлической обработки? В чем особенности магнитно-импульсной обработки? В чем состоит принцип анодно-механической обработки металлов? Перечислите основные разновидности анодно-механической обработки. Тема 5 Установки, использующие электрическое поле высокого напряжения При изучении этой темы следует усвоить, что в электростатических установках электрическое поле перемещает не ионы вещества, а макрочастицы вещества, состоящие из большого количества молекул. Взаимодействие между частицами вещества и электрическим полем возникает только в том случае, если частицы вещества имеют электрический заряд. Нейтральным частицам электрические заряды сообщаются способом контактной или бесконтактной электризации. Контактная электризация происходит либо при соприкосновении с заряженным телом, либо при трении электронейтральной частицы о другое тело. Этот способ используется при электризации сухих сыпучих тел и смесей для их сортировки (применяется в горной и мукомольной промышленности). Бесконтактная электризация нейтральных частиц возможна при создании вокруг них интенсивного ионного поля (коронного разряда). Практически это нашло применение в электрофильтрах для осаждения дыма и пыли из газовых труб промышленных предприятий, а также в установках для окраски металлических изделий и лакирования изделий из древесины (применяется на заводах, производящих автомобили, самолеты и другие изделия серийного производства). Электрическое поле высокого напряжения последнее время все шире начинает применяться в установках для очистки воды (в том числе и для опреснения соленой воды морей и океанов) - при этом используют явление электроосмоса; в установках для разделения на компоненты эмульсий и суспензий — явление электрофореза. Изучив физическую сущность явлений, используемых в электростатических установках, необходимо разобраться в принципиальных схемах типовых установок, знать особенности электрооборудования, схемы питания и основные технико-экономические показатели. Необходимо обратить особое внимание на специфические требования, предъявленные правилами техники безопасности к устройству и эксплуатации установок, использующих электрическое поле высокого напряжения. Вопросы для самопроверки Какая зависимость выражается законом Кулона? Какими способами можно наэлектризовать нейтральные частицы вещества? В чем заключается принцип действия электрофильтра? Как устроены установки электроокраски? Что такое электроосмос? Где он применяется? Что такое электрофорез? Как используется явление электрофореза в промышленности? Какое электрооборудование и схемы питания типовых электростатических установок Вы знаете? В чем преимущества электроокраски и электролакирования? |