Электротехнологические установки и системы

Перечислите наиболее широко применяемые линейные и пространственные полимеры, и укажите их особенности.

2. На какие классы нагревостойкости подразделяются электроизоляционные материалы, применяемые в электромашиностроении?

3. Какую роль играют волокнистые материалы в электрической изоляции?

4. Какие преимущества обеспечивает применение электроизоляционной керамики и стекол?

5. Перечислите области применения пленочных и слюдяных электроизоляционных материалов?

6. Для каких целей в электротехнике используется резина?

7. На какие основные классы делятся кабельные резины?

Установки, в которых происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов, в результате которых происходит изменение вещества, называют электротехно­логическими.

Следует отметить, что в электротехнологических процессах используют­ся свойства самих обрабатываемых веществ и материалов: электропроводность, магнитная проницаемость, диэлектрическая проницаемость, теплопроводность, теплоемкость, скрытая теплота плавления или парообразование, теплосодержа­ние, энтальпия.

Применение электротехнологий позволяет с веществом, находящимся в каждом из агрегатных состояний (показано на нижеприведенной блок-схеме, рисунок 3.1), посредством постоянных и переменных (различной частоты) токов, постоянных и переменных электрических и магнитных полей (с широким диа­пазоном напряженностей) совершать бесчисленное множество операций, а именно: изменение температуры, формы, структуры, состава, изменение свойств в разных направлениях и т. д.

Рисунок 3.1 Блок-схема. Агрегатные состояния вещества

Электротехнологические установки условно можно подразделить на ус­тановки общепромышленного и специального назначения.

Основные группы электротехнологических установок общепромышлен­ного назначения представлены на блок-схеме (рисунок 3.2)

Рисунок 3.2 Блок-схема. Основные группы электротехнологических установок общепромышленного назначения

Электротермические установки применяются в промышленности для термообработки металлов под пластическую деформацию, закалку, плавле­ния, нагрева диэлектриков; в сельском хозяйстве для обогрева помещений раз­личного технологического назначения; в быту (бытовые нагревательные при­боры).

Один из вариантов электротермических установок - индукционная ти­гельная печь. На рисунке 3.3 представлена схема печи.

Индукционная тигельная печь широко применяется для плавки как цвет­ных, так и черных металлов. Емкость печи может варьироваться от десятков граммов до десятков тонн.

Электрохимические установки применяются в промышленности при электролизе расплавов и растворов, для нанесения защитных и декоративных покрытий, элекро-химико-механической обработки изделий в электролитах.

В качестве примера на рисунке 3.4 представлена схема электролизной уста­новки.

Явление выделения вещества на электродах при прохождении через элек­тролит тока, а также процессы окисления и восстановления на электродах, со­провождающиеся приобретением или потерей частицами вещества электронов, называется электролизом.

В промышленности электролиз применяется в основном для анодного растворения металла и его катодного осаждения из растворов и расплавов.

Рисунок 3.3. Схема индукционной тигельной печи: 1 - каркас; 2 - подовая плита; 3- водоохлаждаемый индуктор; 4- изоляционный слой; 5 - тигель; 6- асбоцементная плита; 7- сливной носок; 8 - воротник; 9- гибкийтокоподвод; 10-опрные брусья  

Рисунок 3.4. Схема электролизной установки и распределение потенциала между электродами: 1- электролит; 2 - электроды; 3- источник питания; 4-проводящие шины  

Электромеханические установки применяются в промышленности для ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал, магнито-импульсной обработки металлов.

Одним из примеров электромеханической установки является установка ультразвуковой очистки. Принципиальная схема представлена на рисунке 3.5.

Одним из типичных применений ультразвука в машиностроении является очистка поверхности изделий, загрязненных жировыми или мазутными плен­ками, покрытых осадками из продуктов сгорания топлива, ржавчиной, окали­ной, оксидными пленками. Такого рода очистка выполняется обычно с помо­щью моющих средств, растворителей в барабанах, а также с помощью щеток. При использовании ультразвуковых колебаний очистка в ряде случаев может дать хорошие результаты при использовании воды; когда же очистка осуществ­ляется с помощью растворителей, она ускоряется в десятки раз, причем качест­во ее (степень очистки поверхности) намного улучшается. Особенно эффектив­ной оказывается ультразвуковая очистка деталей сложной конфигурации с по­лостями и, в частности, труб, так как механическая очистка таких деталей (на­пример, щетками) затруднительна.

На рисунке 3.5 подвергаемую очистке деталь помещают в ванну, в которой возникают ультразвуковые колебания.

Рисунок 3.5 Принципиальная схема ультразвуковой очистки: 1 - генератор ультразвуковых колебаний; 2 - ванна, 3 - жидкость (растворитель); 4 - подвеска; 5 - очищаемая деталь  

Рисунок 3.6 Установка для электроэрозионной обработки: а - принципиальная схема; б - полная схема 1 - собственно станок; 2 - рабочая ванна; 3- стол для установки электрода-изделия; 4- электрод-изделие; 5 - регулятор подачи; 6 - источник питания (генератор импульсов); 7 - система снабжения диэлектрической жидкостью; 8 –электрод-инструмент  

Генератор колебаний может находиться под дном ванны, как показано на рисунке (в этом случае колебания передаются жидкости через дно), или в жидкости. Очистка может осуществляться как на частотах 400 - 800 кГц при применении пьезоэлектрического преобразователя, так и на более низких частотах (20 - 30кГн) при использовании магнитострикционных преобразователей.

Электрокинетические установки применяются для разделения сы­пучих материалов и эмульсий, очистки сточных вод, электроокраски, электро­эрозионной обработки металлов.

Как пример на рисунке 3.6 показана установка для электроэрозионной обра­ботки металлов.

Для обработки металлов с высокими механическими свойствами приме­няется метод размерной обработки при непосредственном использовании теп­лового эффекта электрической энергии - электроэрозионная обработка. Она основана на эффекте расплавления и испарения микропорций материала под тепловым воздействием импульсов электрической энергии, которая выделяется в канале электроискрового заряда между поверхностью обрабатываемой детали и электродом-инструментом, погруженным в жидкую непроводящую среду.

Следующие друг за другом импульсные разряды определенной длительности и формы производят выплавление и испарение микропорций металла. Электро­эрозионный способ позволяет обрабатывать токопроводящие материалы любой механической прочности, вязкости, хрупкости, получать детали сложных форм и осуществлять операции, не выполняемые другими методами. При его исполь­зовании значительно снижается трудоемкость по сравнению с обработкой реза­нием, возможно осуществление механизации и автоматизации с целью глубо­кого регулирования параметров процесса.

Приведенное разделение в большой степени условное, поскольку многие технологические процессы могут обеспечиваться (или сопровождаться) не­сколькими способами преобразования энергии, расширяя возможности элек­тротехнологических процессов, например элекроэрозионная, магнитоимпульсная обработки металлов, электровзрывная обработка материалов и т.д.

Электротермические установки. Одной из наиболее распространенных групп электротехнологических ус­тановок общепромышленного назначения является группа электротермических установок.

Электронагрев (электротермия) объединяет разнообразные технологи­ческие процессы тепловой обработки с использованием электроэнергии в каче­стве основного энергоносителя.

Применение электрической энергии для нагрева имеет ряд достоинств

- существенное снижение загрязнения окружающей среды;

- получение строго заданных значений температур, в том числе и пре­восходящих уровни, достигаемые при сжигании любых видов топлива;

- создание сосредоточенных интенсивных тепловых потоков;

- достижение заданных полей температур в нагреваемом пространстве;

- строгий контроль и точное регулирование длительности выделения энергии;

- гибкость в управлении потоками энергии;

- возможность нагрева материалов изделий в газовых средах любого химического состава и вакууме;

- выделение тепловой энергии непосредственно в нагреваемом вещест­ве.

Использование электронагрева вместо пламенного в некоторых техноло­гических процессах позволяет получить большую экономию топлива и сокра­тить количество обслуживающего персонала. Внедрение электротермии также обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, что в конечном результате приводит к повышению экономической эффективности.

Дата добавления: 2014-10-15