Установки электроимпульсной обработки материалов
 Скачать 21 Kb.
|
|
Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный аграрный технический университет» Кафедра «Электротехнологии» Реферат на тему «Установки электроимпульсной обработки материалов » Выполнил: Бубен В.А. студент 2 курса АЭФ Руководитель: Дубодел И. Б. Минск 2021 Особенности использования импульсной энергии Увеличение энергии, выделяемой в объекте воздействия при непрерывном ее подводе, сопряжено со значительным ростом мощностей источников питания. В этом случае при некоторых пороговых или критических значениях параметров невозможно реализовать процесс. Электроимпульсные технологические процессы характеризуются прерывистым подводом энергии с определенной длительностью, частотой и скважностью. Благодаря концентрации мощности при импульсном подводе энергии можно интенсифицировать многие процессы, снизить их энергоемкость, а в некоторых случаях получить такие результаты, которые недостижимы при традиционных методах. С помощью современных электротехнических средств создают импульсы тока или напряжения, которые непосредственно в объекте могут преобразовываться в механическую, магнитную, оптическую, химическую и другие виды энергии. Технологические процессы, основанные на использовании импульсного воздействия, в том числе высоковольтных разрядов в различных средах, применяют для обработки сельскохозяйственного сырья и материалов (например, очистки и стерилизации), управления поведением животных, при электрофизической обработке металлов, разрушении, дроблении и измельчении материалов и т. п. Эффективность воздействия зависит не только от амплитудных значений мощности, тока и напряжения, но и их изменения во времени, т. е. от формы импульсов и их периодичности. Импульсы формируют с помощью генераторов, преобразующих исходный постоянный или переменный ток в импульсный требуемых параметров или непрерывно подводимую неэлектрическую энергию в прерывистую электрическую. Генераторы электрических импульсов Методы генерирования силовых импульсов условно разделяют на непосредственные, путем инвертирования, формирования (изменения формы кривой) и суммирования или компенсации. К устройствам с непосредственным генерированием относят электромашинные и статические электромагнитные генераторы симметричных униполярных импульсов на магнитонасыщенных элементах, основанные на одноступенчатом преобразовании исходных видов энергии в импульсную. Системы генерирования импульсов делят на подключаемые параллельно нагрузке (релаксационные, электромашинные и др.), последовательно с ней (генераторы с прерывателями и ключами) и комбинированные. По характеру влияния нагрузки на генератор и его реакции на нагрузку можно выделить независимые и зависимые генераторы импульсов. У независимых амплитуда, длительность, полярность, частота и форма импульсов не зависят от состояния нагрузки во время работы, у зависимых эти параметры определяются не только генератором, но и нагрузкой. Первыми широко применяемыми генераторами были релаксационные. Они просты по устройству и эксплуатации, и поэтому используются в сельскохозяйственном производстве. Название обусловлено зависимостью параметров импульсов от состояния межэлектродного промежутка, процесса его деионизации. Различают RC-, RLC-, RCL-, CL-, LC-, ССгенераторы. Все они содержат зарядную и разрядную цепи. Основные параметры генераторов импульсов определяются технологическими условиями. Это параметры импульсов (амплитуда токов разряда, энергия и средняя мощность импульса, количество электричества в нем, периодичность повторения, скважность), а также напряжение питания, мощность генератора, напряжение в начале разряда. Электрические изгороди Электрические изгороди (ЭИ) применяют для загонной пастьбы скота, ограждения летних лагерей, управления поведением животных и др. Применение электрических изгородей основано на биологическом действии электрического тока, который, проходя через тело животного, вызывает раздражение нервов и мышц, неприятное ощущение электрического «удара». В результате у животных через некоторое время вырабатывается условный рефлекс боязни прикосновения к ограждающей проволоке. Электрическая изгородь включает в себя генератор импульсов и собственно изгородь, в состав которой входят опорные стойки с изоляторами и токоведущая линия. Стойки обычно располагают через 10– 20 м, токоведущую линию выполняют из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1,2–2,0 мм или токопроводящих шнуров на синтетической основе. Линия может быть одно- или многопроволочной, высота подвеса – 30–90 см (в зависимости от вида и возраста животных). Преимущества ЭИ по сравнению с обычными ограждениями: затраты материалов ниже, время на сооружение и ремонт значительно меньше. Электрические импульсы должны отвечать определенным зоотехническим требованиям, обеспечивающим безопасность здоровья животных и эффективность работы. Для ЭИ обычно применяют RС-генераторы как наиболее простые и легкоуправляемые. Они могут быть с индуктивным и емкостным выходом. В генераторах с индуктивным выходом на накопительном конденсаторе при заряде создается низкое напряжение, затем через коммутирующее устройство он разряжается на первичную обмотку повышающего трансформатора. Импульс высокого напряжения, индуцируемый во вторичной обмотке трансформатора, поступает на токоведущую линию (ТВЛ) изгороди. К этому типу относят генераторы изгородей ИЭ-200, ЭК-1М, «Импульс», ГИЭ-1 и др. В генераторах с емкостным выходом на накопительном конденсаторе создается высокое напряжение; затем через коммутирующее устройство он разряжается непосредственно на токоведущую линию (ТВЛ) изгороди. Примером может служить генератор EZK10 «Gerberus» (Германия). Генераторы, как правило, могут работать в двух режимах: автоколебательном (импульсы поступают на ТВЛ непрерывно) и ждущем (они подаются только при прикосновении животных к ТВЛ). При работе в ждущем режиме можно существенно продлить срок службы автономных источников питания. Питание генератора осуществляют либо от сети переменного тока 220 В через выпрямитель, включающий диоды, сопротивления, конденсатор, либо от батареи сухих элементов. Включение производят выключателем. Генератор работает в двух режимах: автоматическом и ждущем. Режим работы задают переключателем. Частоту и силу импульсов изменяют величиной емкости конденсаторов и резисторами. При эксплуатации ЭИ следует соблюдать определенные правила безопасности: - на ТВЛ в хорошо видимых местах должны быть установлены предупредительные плакаты «Опасно! Электрическая изгородь»: -допускаются к эксплуатации только исправные электроизгороди заводского изготовления; - запрещается подвеска ТВЛ электроизгородей на опоры высокого и низкого напряжения линий электропередачи, линий связи; - электроизгороди устанавливают от ЛЭП высокого напряжения на расстоянии не менее 10 м; - к обслуживанию электроизгородей допускаются лица, прошедшие инструктаж, ознакомленные с устройством, принципом действия и правилами обслуживания; текущий ремонт может производить только электрик, имеющий группу ТБ не ниже 3; - не допускается обслуживание и ремонт электроизгородей во время грозы; - запрещается касаться руками ТВЛ электроизгороди. Электрогидравлические установки Работа электрогидравлических установок основана на электрогидравлическом эффекте (ЭГЭ) способе непосредственного преобразования электрической энергии в механическую путем электрического разряда в жидкости. Этот процесс сопровождается ударными волнами, ультразвуковыми колебаниями, кавитационными явлениями, а также инфракрасным, ультрафиолетовым излучениями и ионизацией жидкости. Стадии возникновения разряда: ионизация жидкости, образование канала разряда; разряд: выделение энергии в канале разряда, ток достигает сотен тысяч ампер, температура – 10 000 °С; разогрев, испарение жидкости создают давление в зоне разряда до 1500 МПа. Возникает ударная волна: прямая – при расширении и обратная – при сжатии. Волны сжатия и расширения, чередуясь между собой, вызывают интенсивные кавитационные процессы. Энергия, выделяющаяся в канале разряда, расходуется на механическую работу расширения и сжатия жидкости (около 50 %), а также нагрев, ионизацию, диссоциацию, возбуждение частиц жидкости. При расчете электрогидравлических установок находят межэлектродное расстояние, мощности разрядной цепи и потребляемую от выпрямителя, емкость накопительного конденсатора, напряжение питания выпрямителя при известном (зарядном) давлении на объект воздействия, определяемом технологическими требованиями. Применение ЭГЭ перспективно в самых различных областях, промышленности и сельского хозяйства: дроблении материалов, обеззараживании сред, сварке, ремонте двигателей автомобилей и т. д. Отдельные технологические процессы уже используют на производстве, другие находятся в стадии разработки. Электрогидравлическая технология обеспечивает безосколочное разрушение камней размером в несколько кубометров, поскольку валуны иногда невозможно вывезти за пределы поля и их приходится разрушать на месте. В валуне сверлят отверстие-шурф диаметром 25 мм и длиной 500 мм. Шурф заливают водой и в него устанавливают «взрыватель», представляющий собой два изолированных провода, оголенные концы которого установлены на заданном расстоянии. «Взрыватель» подключают к генератору импульсов. При подаче напряжения возникает ударная волна, формирующая трещину. Происходит разрушение камня. Установки электроимпульсной обработки металлов Электроимпульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. В отличие от искрового, дуговой разряд имеет температуру ниже (4000–5000 °С), что позволяет увеличивать длительность импульсов (0,5–10,0 с), уменьшать промежутки между ними. В связи с этим при электроимпульсных режимах катод соединяется с обрабатываемой деталью (обратная полярность), что обеспечивает более высокую производительность (в 8–10 раз) и меньший, чем при электроискровых режимах, износ инструмента (0,05–0,3 % от объема снятого материала). Электроимпульсный метод используют для предварительной обработки заготовок сложнопрофильных деталей (штампы, турбины, лопатки и т. д.), изготовленных из труднообрабатываемых сплавов и сталей. Среднее значение напряжения пробоя Uср = (0,5–0,75)U0, где U0 – напряжение холостого хода при разомкнутых электродах, которое принимают при электроимпульсной обработке U0 = 18–36 В. Среднюю силу тока определяют через ее значение Iк при коротком замыкании электродов: Iср = (0,5–0,75) Iк, и выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и требуемой шероховатости поверхности. Например, для стали при черновой обработке Iк = 20–120 А, при чистовой обработке Iк = 0,5–5,0 А, для твердых сплавов Iк = 0,05–0,20 А. Длительность импульсов τи также зависит от обрабатываемого материала и шероховатости поверхности: для черновой обработки сталей τи = 200–105 мкс, для чистовой обработки τи = 5–200 мкс. Для твердых сплавов длительность импульса еще на 2–3 порядка ниже. Электроимпульсная обработка растений Электроимпульсную обработку раститений производят с различными технологическими целями: для ускорения одновременного дозревания на корню семянок подсолнечника и листьев табака; повышения эффективности извлечения сока из плодового сырья; интенсификации сушки различных растительных материалов; борьбы с сорняками и т. д. При импульсном воздействии на растительную ткань происходит повреждение клеточных мембран и вытекание клеточного сока, что приводит к ускорению сушки или гибели растения. При уборке подсолнечника по традиционной технологии из-за неодновременного созревания и высыхания семянок потери урожая составляют до 20 %. Предварительная электроимпульсная обработка позволяет исключить указанные недостатки. Стебли с помощью делителей, не задевая электроды, направляют в межэлектродное пространство. При прохождении стебля между электродами снижается напряженность электрического поля, что приводит к искровому пробою. Растительные клетки разрушаются, образуется специфический тромб, прекращающий приток воды к семянке и отток питательных веществ из нее к вегетативным органам растения, благодаря чему период дозревания и высыхания семянок сокращается, а их масличность увеличивается. В обработанном сечении стебля через 1,5–3 часа образуется темный поясок шириной 10–15 мм, который постепенно темнеет и сжимает стебель. В результате потери устойчивости, стебель под тяжестью корзинки сгибается и свешивается вниз. Часть растения, расположенная выше места обработки, быстро высыхает. Нижняя часть остается зеленой и может быть убрана на силос. Через 5–10 дней после обработки влажность семянок снижается до 11–13 % и подсолнечник убирается комбайнированием. Сушку сена производят с целью снижения затрат путем частичного удаления влаги. Зеленую массу перед сушкой подвергают электроимпульсной обработке, что приводит к повреждению клеток и вытеканию клеточного сока. Применение электроимпульсной обработки для уничтожения сорняков можно рассматривать как альтернативу традиционным способам: использование экологически чистых технологий; возможность избирательного уничтожения очагов сорных растений, уничтожение вместе с сорняками вредителей и возбудителей заболеваний культурных растений, обитающих в почвеннокорневой структуре сорных трав. Установку обычно монтируют на тракторе, от вала отбора мощности которого приводят в движение генератор напряжения. Высокое напряжение подводят к сорнякам по горизонтальной штанге, вынесенной в полевую зону. Второй полюс источника питания подключают к рабочему органу трактора, перемещающегося в почве. Сорняки, которые выше культурных растений, при контакте со штангой подвергаются воздействию электрического тока и через 2–3 дня засыхают. |