Методичка по ЭТУ. Методические указания и контрольные задания по курсу "Электротехнологические промышленные установки" для студентов специальности 140211 "Электроснабжение"

• Название: Методические указания и контрольные задания по курсу "Электротехнологические промышленные установки" для студентов специальности 140211 "Электроснабжение"
• Дата: 19.01.2023
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: Методичка по ЭТУ.doc
• Тип: Методические указания; #893687
• страница: 4 из 5

Указания к решению задачи

Р ешение задачи необходимо начать с определения активного сопротивления заготовки в начале разогрева. Удельное сопротивление стали в начале разогрева определяют по заданному удельному сопротивлению стали при , начальной температуре нагрева и температурном коэффициенте сопротивления , 1/°С.
Затем определяют КПД установки в начале и конце разогрева .

Мощность источника питания определяют по формуле:

,

где - масса заготовки, кг (плотность стали 7800 кг/м³);

С - средняя удельная теплоемкость, Дж/кг · (С=500 Дж/кг · );

- конечная температура заготовки, ;

- начальная температура заготовки, ;

- время нагрева заготовки, ;

- средний КПД установки в течение нагрева заготовки.

Время нагрева, необходимое для нагревания стальных заготовок до температуры , определяется по рис. 1.
Задача 3. Для площади поперечного сечения расплавленного металла при номинальной загрузке индукционной печи со стальным сердечником и среднего радиуса канала печи необходимо:

1) определить мощность , расходуемую на нагрев металла в начале расплавления, когда "болото" имеет площадь поперечного сечения и температуру , и в конце расплавления. Угол между векторами тока и индукцированной ЕДС в кольце металла принять постоянным ;

2. 
   рассчитать и построить график глубины проникновения электромагнитной волны в металл при индукционном нагреве от температуры до температуры плавления .
   

3) описать принцип работы канальной и тигельной печей.
Указания к решению задачи

Мощность, выделяемая в металле и расходуемая на нагрев, определяется по току, индуцируемому в металле, и активному сопротивлению расплавленного металла.

Активное сопротивление расплавленного металла определяется по удельному сопротивлению , средней длине витка и площади поперечного сечения металла в ванне.

По заданной величине индуцированной в металле ЭДС и полному сопротивлению расплавленного металла определяется ток, протекающий в ванне печи.

Глубина проникновения электромагнитной волны в металл определяется по формуле:



где - относительная магнитная проницаемость материала;

- частота источника питания, Гц;

- удельное электрическое сопротивление металла при заданной температуре нагрева, .

Расчет  произвести для температур 20, 100, 200 ... .

Примечание. При температуре и выше относительная магнитная проницаемость стали .

При описании принципа работы индукционных канальных и тигельных печей необходимо начертить их эскиз.

Данные для расчета приведены в табл. 4.
Таблица 4

Данные	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
металл	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Сталь	Алюм.	Бронза	Лат.	Медь
	500	550	600	650	700	750	800	850	900	950
	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5
	40	42	44	46	48	50	52	54	56	60
	10	11	12	12	13	13	2,8	5,5	7	1,7
	50	60	70	80	90	100	1	1	1	1
	0,05	1	2	3	5	10	20	50	200	250
	0,66	0,66	0,66	0,66	0,66	0,66	0,4	0,4	0,2	0,39
	1300	1350	1400	1450	1500	1500	660	950	1000	1065

Здесь: S - площадь поперечного сечения расплавленного металла при номинальной загрузке индукционной печи; - средний радиус канала печи; E₂ - индуцированная в кольце металла ЭДС; ₂ - угол между векторами тока и ЭДС (в прочесе плавки принять постоянным); , , , t_пл – характеристики металла (удельное электрическое сопротивление, температурный коэффициент удельного электрического сопротивления, относительная магнитная проницаемость, температура плавления; f – частота источника питания установки.

1. 
   Электротехнологические промышленные установки. Учебник для вузов. Под ред. А.Д.Свенчанского. –М.: Энергоиздат, 1982.
   
2. 
   Электротермическое оборудование (справочник). -М.: Энергия, 1980.
   

Контрольное задание № 2

К энергосистеме в точке, имеющей мощность короткого замыкания и напряжение , подключена линия электропередачи длиной . Удельное сопротивление этой линии составляет . Линия является питающей для распределительного устройства (РУ) промышленного предприятия, на котором имеется дуговая сталеплавильная печь (ДСП). Печной трансформатор мощностью установлен рядом с РУ. Активные и индуктивные сопротивления печного трансформатора и короткой сети, приведенные к вторичному напряжению , заданы в таблице.

Требуется:

1) составить принципиальную схему силовой цепи и упрощенную схему замещения ДСП;

2) определить ток при эксплуатационном коротком замыкании (ЭКЗ) в ДСП и, при необходимости, рассчитать сопротивление дросселя (реактора), требующегося для ограничения этого тока;

3) определить величину колебаний напряжения как на шинах РУ при ЭКЗ, так и в точке подключения линии электропередачи к системе;

4) построить электрические характеристики печи: зависимости от тока дуги величины полезной мощности, мощности потерь, активной мощности, напряжения дуги, коэффициента мощности, электрического коэффициента полезного действия;

5. 
   построить рабочие характеристики: зависимости от тока дуги величин удельного расхода электроэнергии, часовой производительности печи, времени плавления 1 т. стали, полного коэффициента полезного действия;
   
6. 
   определить оптимальный рабочий ток печи.
   

Литература: 1. Свенчанский А.Д., Смелянский М.Я. Электрические промышленные печи. Ч. II. Дуговые печи.—М.: Энергия, 1970, [Л. 1]. 2. Влияние дуговых электропечей на системы электроснабжения. /Под ред. Смелянского М. Я. и Минеева Р. В.—М.: Энергия, 1975.

Таблица

Цифра шифра	Варианты	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Мощность короткого замыкания системы	200	2000	300	900	1400	2000	600	600	1800	3000
	Напряжение системы	10	35	10	35	35	110	110	35	35	110
	Длина линии электропередачи	1	2	4	5	5	4	4	6	8	8
	Мощность печного трансформатора	2	9	9	15	15	15	15	25	25	25
	Напряжение высшей ступени печного трансформатора	200	250	270	340	380	400	450	420	480	500
	Активное сопротивление трансформатора	6	9	12	7	10	4	8	2	6	8
	Реактивное сопротивление трансформатора	32	43	58	41	62	24	45	14	26	48
	Активное сопротивление короткой сети	12	18	20	16	22	10	24	8	15	18
	Реактивное сопротивление короткой сети	44	44	48	48	48	36	48	30	30	36
	Количество электроэнергии, необходимое для расплавления 1т стали	320	310	290	300	310	320	330	340	350	320