Електротехнологічний розрахунок кузні

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Курсова робота

з дисципліни «Електротехнології та освітлення»

на тему: Електротехнологічний розрахунок кузні



Вступ

У зв'язку з швидким розвитком автомобілебудування, літакобудування та інших новітніх напрямків машинобудування в цивільних і оборонних галузях, значно зросла виплавка сплавів кольорових металів. Світова тенденція розвитку пічних агрегатів для виробництва сплавів кольорових металів характеризується наступними положеннями:

1) печі на коксі практично не використовуються через високий забруднення сплавів, труднощі отримання виливків високої якості, низької екологічності та високого енергоспоживання;

2) скорочується використання полум'яних відбивних печей з огляду на підвищення чаду металу і насичення його газами, особливо при використанні легковагій садки та істотного забруднення продуктами згоряння палива;

3) по суті припинилося застосування електродугових печей також через велику чаду металу, труднощі регулювання хімскладу і гомогенності сплаву, а також з-за великих витрат енергії при теплозбереження розплаву;

4) печі опору використовуються тільки як теплозберігаючі та практично не застосовуються як плавильні агрегати через низьку продуктивність.

Швидко розширюється сфера застосування індукційних печей: тигельних і канальних на промисловій частоті, тигельних плавильних на середній частоті і тигельних з укороченим індуктором для витримки металу, - які використовуються в усіх видах виплавки кольорових металів, процесах теплозбереження і розливання. Тигельні печі середньої частоти витісняють індукційні печі промислової частоти і застосовуються для швидкісних плавок малими партіями. Канальні індукційні печі промислової частоти найбільш ефективні як теплозберігаючі та розливні. Великі канальні індукційні печі використовуються для виплавки і накопичення окремих марок кольорового металу в нічний час, коли вартість електроенергії найнижча, а в денний час забезпечується безперервне розливання або лиття в великі форми.

1. Індукційний нагрів

індукційний люмінесцентний нагрів лампа

Індукційний нагрів здійснюється в змінному магнітному полі. Провідники, поміщені в поле, нагріваються вихровими струмами, що наводяться в них за законами електромагнітної індукції.

Інтенсивний нагрів можна отримати лише в магнітних полях високої напруженості і частоти, які створюються спеціальними пристроями - індукторами (індукційними нагрівачами), що живляться від мережі. чи індивідуальних генераторів струмів високої частоти (Рис. 1). Індуктор є як би первинною обмоткою повітряного трансформатора, вторинною обмоткою якого служить тіло, що нагрівається.

Залежно від вживаних частот установки індукційного нагріву розділяються таким чином:

а) низької (промисловою) частоти (50 Гц);

б) середньої (підвищеною) частоти (до 10 кГц);

в) високої частоти (понад 10 кГц)

Рисунок. 1. Індуктори: а - циліндричний; б - петлевий для нагріву плоских деталей; И - індуктор; Д - деталь



Індуктори (індукційні нагрівачі).

Індуктор - це робочий орган установки індукційного нагріву. Ефективність нагріву тим вище, чим ближче вид електромагнітної хвилі, що випускається індуктором, до форми поверхні, що нагрівається. Вид хвилі (плоска, циліндрична та ін.) визначається формою індуктора.

Конструктивне оформлення індукторів залежить від форми тіл, що нагріваються, цілей і умов нагріву. Простим індуктором є ізольований провідник, поміщений всередину металевої труби, витягнутий або згорнутий в спіраль. При пропусканні по провідникові струму промислової частоти в трубі наводяться вихрові струми, що гріють її. У сільському господарстві робилися спроби використати цей принцип для обігріву грунту в закритому грунті, сідал для птахів та інші.

Індуктор є основним нагрівальним елементом установки індукційного нагріву.

Рисунок 2. Приклади індукторів для конкретних технологій, з урахуванням особливостей нагріву, наприклад паяння твердосплавного інструменту або плавка в зваженому стані (левітуюча плавка)

В індукційних водонагрівачах і пастеризаторах молока (праці за ними не вийшли доки за рамки експериментальних зразків) індуктори виконують за типом статорів трифазних електродвигунів. Всередину індуктора поміщена металева посудина циліндричної форми. Магнітне поле, що обертається (чи пульсуюче при однофазному виконанні), створюється індуктором, наводить в стінках посудини вихрові струми і нагріває їх. Від стінок тепло передається рідині, що знаходиться в посудині.

При індукційній сушці деревини штабель дощок перекладають металевими сітками і поміщають (закочують на спеціальному візку) всередину циліндричного індуктора з провідників великого перерізу, намотаних на каркас з ізоляційного матеріалу. Дошки нагріваються від металевих сіток, в яких індукуються вихрові струми. Наведені приклади пояснюють принцип установок непрямого індукційного нагріву. До недоліків таких установок відносяться низькі енергетичні показники і мала інтенсивність нагріву. Низькочастотний індукційний нагрів досить ефективний при прямому нагріві масивних металевих заготівель і певному співвідношенні між їх розмірами і глибиною проникнення струмів.

Індуктори високочастотних установок виконують неізольованими, вони складаються з двох основних частин - індукуючого дроту, за допомогою якого створюється змінне магнітне поле, і струмопідводів для підключення індукуючого дроту до джерела електричної енергії.

Конструктивне виконання індуктора може бути дуже різноманітним. Для нагріву плоских поверхонь використовуються плоскі індуктори, циліндричних заготівель - циліндричні (соленоїдні) індуктори і т. п. (рисунок. 1). Індуктори можуть мати складну форму (рисунок 2), обумовлену необхідністю концентрації електромагнітної енергії в потрібному напрямі, підведення охолоджувальної і гартівної води і ін.

Для створення полів високої напруженості по індукторах пропускають великі струми, що обчислюються сотнями і тисячами ампер. В цілях зниження втрат індуктори виготовляють з можливо малим активним опором. Незважаючи на це, вони все ж інтенсивно нагріваються як власним струмом, так і за рахунок теплопередачі від заготівель, тому їх обладнали примусовим охолодженням. Індуктори зазвичай виконують з мідних трубок круглого або прямокутного перерізу, усередині яких пропускається проточна вода для охолодження.

Застосування індукційного нагріву. Установки індукційного нагріву дуже поширені на ремонтних заводах і підприємствах "Сільгосптехніки".

У ремонтному виробництві струми середньої і високої частоти застосовуються для наскрізного і поверхневого нагріву деталей з чавуну і сталі під загартування, перед гарячою деформацією (куванням, штампуванням), при відновленні деталей методами наплавлення і високочастотної металізації, при паянні твердими припоями та ін.

Особливе місце займає поверхневе загартування деталей. Можливість концентрації потужності в заданому місці деталі дозволяє отримувати поєднання зовнішнього загартованого шару з пластичністю глибинних шарів, що значно підвищує зносостійкість і стійкість до знакозмінних і ударних навантажень.

Достоїнства поверхневого загартування за допомогою індукційного нагріву полягають в наступному:

1) можливість гартувати деталі і інструмент на будь-яку необхідну товщину, при необхідності обробляючи тільки робочі поверхні;

2) значне прискорення процесу гартування, що забезпечує високу продуктивність установок і знижує вартість термообробки;

3) зазвичай менший впорівнянні з іншими способами нагріву питома витрата енергії внаслідок вибірковості нагріву (тільки на задану глибину) і швидкоплинності процесу;

4) висока якість гартування і зменшення браку;

5) можливість організації потоковості виробництва і автоматизації процесів;

6) висока культура виробництва, поліпшення санітарно-гігієнічних умов праці.

Установки індукційного нагріву вибирають за наступними основними параметрами: призначенню, номінальній костьольній потужності, робочій частоті. Установки, що випускаються промисловістю, мають стандартну шкалу потужностей з наступними східцями: 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1,0 кВт і далі при множенні цих чисел на 10, 100 і 1000.



2. Розрахунок освітлення кузні з лампами розжарювання

2.1 Вихідні дані

Для проведення світлотехнічного розрахунку важливо знати розміри освітлювальних приміщень та їх призначення.

Приміщення кузні для індукційного нагріву 10х6х3,5

Кімната персоналу 7х5х3

Освітлення як для ламп розжарювання так і для інших видів ламп в курсовій роботі будемо розраховувати методом коефіцієнта використання світлового потоку, який застосовують здебільшого при розрахунках загального рівномірного освітлення виробничих і громадських приміщень світильниками розсіяного світла основних приміщень.

2.2 Розрахунок освітлення з лампами розжарювання для приміщення кузні індукційного нагріву.

Розміри приміщення 10х6х3,5

Вибираємо загальну рівномірну систему освітлення. Вибираємо світильник НСП 01х300

Обчислюємо розрахункову висоту підвісу світильників за формулою:

(2,1)

де Н - висота приміщення, м

hз - висота звисання, м., приймаємо 0,25 м.

hр - висота найнижчої точки, м., приймаємо 0,8 м.

Вибираємо значення найвигіднішої відносної відстані між світильниками для кривої Д =1,4…1,8. Приймаємо =1,4

Розраховуємо оптимальну відстань між світильниками в сусідніх рядах за формулою:

L = (2,2)

L = 1,4 2,8 = 3,92 м;

Обчислюємо кількість рядів світильників за формулою:

(2,3)

Де В - ширина приміщення, м

=6/3,92

Приймаємо =2

Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін за формулою:

(2,4)

Де - коефіцієнт, який враховує відстань світильників від стін.

Якщо робочі місця розташовані біля стін то =0,25…0,3 , якщо не біля стін - то = 0,4…0,5 .

Вибираємо = 0,26 .

;

Відстань між рядами визначаємо за формолую:

(2,5)

Оптимальна відстань між світильниками в ряду визначаємо за формулою:

(2,6)

Обчислюємо кількість світильників у ряду

(2,7)

Де А - довжина приміщення, м

Приймаємо

Визначаємо розрахункову відстань між світильниками в ряду:

(2,8)

Розраховуємо загальну кількість світильників:

(2,9)

Визначаємо індекс приміщення за формулою:

(2,10)



1,4;

Беремо коефіцієнт відбивання: стелі

Вибираємо коефіцієнт використання світлового потоку

Приймаємо нормовану освітленість

Коефіцієнт запасу вибираємо К=1,5.

Визначаємо розрахунковий світловий потік світильника :

; (2,11)

Де Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення,Z = 1,16

Вибираємо лампу Г 220-225-300 з

Вибираємо світильник НСП 01х300

Розраховуємо фактичну освітленість за формулою:

(2,12)

Де m - кількість ламп у світильнику

Обчислюємо відхилення освітленості за формулою:

(2,13)

%;

Відхилення є допустимим, тому що, знаходиться у межах +20…-10%.

Визначимо установлену потужність освітлювальної установки:

(14)

1800 Вт.

2.3 Розрахунок освітлення з лампами розжарювання для приміщення з персоналом.

Розміри 2-гого приміщення 7х5х3 м

Вибираємо загальну рівномірну систему освітлення. Підбираємо світильник НСП- 17.

Розраховуємо розрахункову висоту підвісу світильників за формулою (2,1)

Де

Вибираємо значення найвигіднішої відносної відстані між світильниками для кривої К =0,7…0,8. Приймаємо =0,75

Розраховуємо оптимальну відстань між світильниками в сусідніх рядах за формулою (2,2):

L = 0,75 2,3 = 1,725 м;

Обчислюємо кількість рядів світильників за формулою(2,3):

=5/1,725

Приймаємо =3

Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін за формулою(2,4):

Вибираємо = 0,26 .

Відстань між рядами визначаємо за формулою(2,5):

Оптимальна відстань між світильниками в ряду визначаємо за формулою (2,6):

0,7;

Обчислюємо кількість світильників у ряду за формулою (2,7):

Приймаємо

Визначаємо розрахункову відстань між світильниками в ряду за формулою(2,8):

Розраховуємо загальну кількість світильників(2,9):

Визначаємо індекс приміщення за формулою(2,10):

1,2;

Беремо коефіцієнт відбивання: стелі

Вибираємо коефіцієнт використання світлового потоку

Приймаємо нормовану освітленість

Коефіцієнт запасу вибираємо К=1,4.

Визначаємо розрахунковий світловий потік світильника за формулою (2,11):

Де Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення,Z = 1,16

Вибираємо лампу БК

Вибираємо світильник НСП 17

Розраховуємо фактичну освітленість за формулою(2,12):

Обчислюємо відхилення освітленості за формулою(2,13):

%;

Відхилення є допустимим, тому що, знаходиться у межах +20…-10%.

Визначимо установлену потужність освітлювальної установки за формулою(2,14):

360 Вт.

2.4 Розрахунок освітленості точковим методом

Точковий метод розрахунку дає можливість визначити світловий потік ламп, необхідний для створення заданої освітленості в будь-якій точці довільно розміщеної поверхні при будь-кому розміщенні світильників, якщо відбитий від стін і стелі світловий потік не має великого значення.

Визначаємо відстані d, м., від горизонтальної проекції світильників на робочу поверхню до контрольної точки за формулами

(2.14)

м.

(2.15)

м.

(2.16)

м.

(2.17)

м.

Визначаємо тангенс кута падіння світлового променя від світильника в контрольну точку А за формулою

(2.18)

де dn - відстань від горизонтальної проекції світильників на контрольну точку, м.

м.

м.

м.

м.

За знайденим тангенсом визначаємо величину кута б ,

За знайденим тангенсом визначаємо величину кута ,

Визначаємо силу світла світильника Іа , при умовній лампі зі світловим потоком Ф=1000 лм., за формулою



(2.19)

де (Іа)м - сила світла світильника за умовною лампою Ф=1000 лм., кд;

Фл - світловий потік вибраної лампи.

кд

кд

кд

кд

У контрольній точці А підраховуємо сумарне освітлення ?е, лк, від найближчих світильників за формулою

(2.20)

лк.

Розраховуємо світловий потік кожної лампи освітлювальної установки Фр, лм за формулою

(2.21)

де м - коефіцієнт додаткової освітленості.

лм.

Приймаємо лампу за стандартним світловим потоком Фл=1640 лм., з вище зробленого розрахунку.

Оскільки нормована освітленість у приміщенні не відповідає розрахунковому потоку, визначаємо фактичну освітленість Еф, лк. за формулою

(2.22)

лк.

Визначаємо відповідність фактичної освітленості нормованій за допустимим відхиленням освітленості ?Е, % за формулою

(2.23)

Рисунок 3. Горизонтальна проекція розміщення світильників на плані приміщення



3. Електротехнічний розрахунок мережі освітлення з лампами розжарювання

3.1 Вибір пуско-захисної апаратури освітлювальної мережі

Живильні і групові щитки потрібно розміщувати в місцях з'єднання живильних і групових мереж, по можливості в центрі навантаження і в місцях допустимих для обслуговування.

При розподілі освітлювальної електропроводки на групи необхідно врахувати наступне:

- навантаження на кожну фазу повинно бути приблизно однаковим;

- номінальний струм розчіплювача групового автоматичного вимикача не повинно перевищувати 25 А;

Розподіл на групи проводимо за табличною формою (табл. 3.1).

Номер та тип щитка	Номер групи	Номер приміщення	Кі-кість ламп	Установлена потужність ламп, кВт
ЩО1ОП 34хЛ4	1	1	6	1,8
	2	2	36	0,24

Розрахункові струми груп визнаємо для однофазних груп з лампами розжарювання за формулою:

(3.1)

де -фазна напруга групи,В;

- розрахункова потужність групи, кВт;

Визначаємо струм групи освітлювального щитка:

А;

Вибираємо тип освітлювального щитка від кількості груп: ОП-34хЛ4 на 2 групи

Номінальниці струми розчіплювачів автоматичних вимикачів вибираємо виходячи з таких умов:

Вибираємо автоматичні вимикачі для груп 1, 2 освітлювального щитка серії АЕ 2020 з

3.2 Вибір марок і перерізів проводів, кабелів та способів їх прокладання.

У приміщеннях кузні з пожежонебезпечним середовищем прокладаємо проводку закритим способом під штукатуркою, а у приміщенні для персоналу безпосередньо по вогнетривких та вогнестійких конструкціях і поверхнях в лотках або в трубках.

Площу поперечного перерізу проводу з якого буде виконуватися електропроводка вибираємо за формулою:

(3.2)

де - робочий максимальний струм групи , А

Для всіх двох груп освітлювального щитка вибираємо провід типу АППВ 2х3 у якого = 24 А. У якого допустимий струм є більший ніж робочий струм кожної групи:

До першої групи - 8,08 24 А;

До другої групи - 1,10 24 А;

Умова виконується.

Розрахунок втрати напруги проводимо за формулою:

(3,3)

де С - постійна для вибраного провода, С = 12,8;

F - поперечний переріз проводу , ;

l - довжина, м.

Розраховуємо втрати напруги для груп освітлювального щитка ОП-34ХЛ4:

Так, як втрати напруги не перевищують допустимих 2,5 % то провіт буде незмінний.

План кузні з нанесенням освітлювальної проводки з лампами розжарювання зображений на рисунку 3.1



10000

7000

Рис 3.1 План кузні з нанесенням освітлювальної проводки для ламп розжарювання



4. Розрахунок мережі освітлення з люмінесцентними лампами

4.1 Розрахунок освітлення з люмінесцентними лампами для приміщення кузні індукційного нагріву

Розміри приміщення 10х6х3,5

Вибираємо загальну рівномірну систему освітлення. Вибираємо світильник ГСП-17

Розраховуємо розрахункову висоту підвісу світильників за формулою (2,1)

Де

Вибираємо значення найвигіднішої відносної відстані між світильниками для кривої К =0,7…0,8. Приймаємо =0,75.

Розраховуємо оптимальну відстань між світильниками в сусідніх рядах за формулою (2,2).

L = 0,75 2,20 = 2,11м;

Обчислюємо кількість рядів світильників за формулою(2,3):

=6/2,11 ;

Приймаємо =3

Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін за формулою(2,4):

Вибираємо = 0,3 .

Відстань між рядами визначаємо за формулою(2,5):

Оптимальна відстань між світильниками в ряду визначаємо за формулою (2,6):



Обчислюємо кількість світильників у ряду за формулою (2,7):

Приймаємо

Визначаємо розрахункову відстань між світильниками в ряду за формулою(2,8):

Розраховуємо загальну кількість світильників(2,9):

;

Визначаємо індекс приміщення за формулою(2,10):

Беремо коефіцієнт відбивання: стелі

Вибираємо коефіцієнт використання світлового потоку

Приймаємо нормовану освітленість

Коефіцієнт запасу вибираємо К=1,6.

Визначаємо розрахунковий світловий потік світильника за формулою (2,11):

Де Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення,Z = 1,15

Вибираємо лампу типу ЛБ

Вибираємо світильник ГСП 17

Розраховуємо фактичну освітленість за формулою(2,12):

Обчислюємо відхилення освітленості за формулою(2,13):

%;

Відхилення є допустимим, тому що, знаходиться у межах +20…-10%.

Визначимо установлену потужність освітлювальної установки за формулою(2,14):

480 Вт. ;

4.2 Розрахунок освітлення з люмінесцентними лампами для приміщення з персоналом

Розміри 2-гого приміщення 7х5х3 м

Вибираємо загальну рівномірну систему освітлення. Підбираємо світильник ГСП- 17.

Розраховуємо розрахункову висоту підвісу світильників за формулою (2,1)

Де

Вибираємо значення найвигіднішої відносної відстані між світильниками для кривої К =0,7…0,8. Приймаємо =0,7.

Розраховуємо оптимальну відстань між світильниками в сусідніх рядах за формулою (2,2).

L = 0,7 2,35 = 1,64 м;

Обчислюємо кількість рядів світильників за формулою(2,3):

=5/1,64 ;

Приймаємо =3

Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін за формулою(2,4):

Вибираємо = 0,3 .

Відстань між рядами визначаємо за формулою(2,5):

;

Оптимальна відстань між світильниками в ряду визначаємо за формулою (2,6):

Обчислюємо кількість світильників у ряду за формулою (2,7):

Приймаємо

Визначаємо розрахункову відстань між світильниками в ряду за формулою(2,8):

Розраховуємо загальну кількість світильників(2,9):

Визначаємо індекс приміщення за формулою(2,10):

Беремо коефіцієнт відбивання: стелі

Вибираємо коефіцієнт використання світлового потоку

Приймаємо нормовану освітленість

Коефіцієнт запасу вибираємо К=1,6.

Визначаємо розрахунковий світловий потік світильника за формулою (2,11):

Де Z - коефіцієнт нерівномірності освітлення,Z = 1,15

Вибираємо лампу типу ЛДЦ

Вибираємо світильник ГСП 17

Розраховуємо фактичну освітленість за формулою(2,12).

Обчислюємо відхилення освітленості за формулою(2,13):

%;

Відхилення є допустимим, тому що, знаходиться у межах +20…-10%.

Визначимо установлену потужність освітлювальної установки за формулою(2,14):

480 Вт.



5. Електротехнічний розрахунок мережі освітлення з люмінесцентними лампами

5.1 Вибір пуско-захисної апаратури освітлювальної мережі

Живильні і групові щитки потрібно розміщувати в місцях з'єднання живильних і групових мереж, по можливості в центрі навантаження і в місцях допустимих для обслуговування.

Розподіл на групи проводимо за табличною формою

Розподіл на групи проводимо за табличною формою (табл. 5.1)

Номер та тип щитка	Номер групи	Номер приміщення	Кі-кість ламп	Установлена потужність ламп, кВт
ЩО1 ЩО 8505-0203	1	1	12	0,48
	2	2	12	0,48

Розрахункові струми груп визнаємо для однофазних груп з лампами розжарювання за формулою:

(5.1)

де -фазна напруга групи,В;

- розрахункова потужність групи, кВт;

Визначаємо струм групи освітлювального щитка:

А;

Вибираємо тип освітлювального щитка від кількості груп: ЩО-8505-0203 на 2 групи.

Номінальниці струми розчіплювачів автоматичних вимикачів вибираємо виходячи з таких умов:

Вибираємо автоматичні вимикачі для груп 1, 2 освітлювального щитка серії АЕ 1000 з

5.2 Вибір марок і перерізів проводів , кабелів та способів їх прокладання

У приміщеннях кузні з пожежонебезпечним середовищем прокладаємо проводку закритим способом під штукатуркою, а у приміщенні для персоналу безпосередньо по вогнетривких та вогнестійких конструкціях і поверхнях в лотках або в трубках. Площу поперечного перерізу проводу з якого буде виконуватися електропроводка вибираємо за формулою:

(5.2)

де - робочий максимальний струм групи , А

Для всіх двох груп освітлювального щитка вибираємо провід типу АППВ 2х2.5 у якого = 17 А. У якого допустимий струм є більший ніж робочий струм кожної групи:

До першої групи - 2,18 17 А;

До другої групи - 2,18 17 А;

Умова виконується.

Розрахунок втрати напруги проводимо за формулою:

(5.3)

де С - постійна для вибраного провода, С = 12,8;

F - поперечний переріз проводу , ;

l - довжина, м.

Розраховуємо втрати напруги для груп освітлювального щитка ЩО 8505-0203:16,32

Так, як втрати напруги не перевищують допустимих 2,5 % то провіт буде незмінний. План кузні з нанесенням освітлювальної проводки з люмінесцентними лампами зображений на рисунку 5.1.

10000

7000

Рисунок 5.1 План кузні з нанесенням освітлювальної проводки з люмінесцентними лампами зображений на рисунку



6. Розрахунок індукційного нагрівача(індуктора) для наскрізного нагріву заготовок

6.1 Вихідні дані

Матеріал - сталь 45;

Діаметр =5 см;

Довжина l2 = 20 см;

Температура нагріву деталі = 1200 °C;

Чаcтота нагріву f = Гц;

Напруга живлення B;

Плотність сталі ;

Число витків =3;

Коефіцієнт який залежить від швидкості нагріву К=6

6.2 Розрахунок індукційного нагрівача

Визначаємо глибину проникнення струму:

(6.1)

Де f - частота, Гц; - питомий електричний опір матеріалу, ;

Обраховуємо приведений діаметр для циліндричної і найменший розмір перетину для прямокутної заготовки:

(6.2)

3,8 = 1,2 см

D2 - діаметр заготовки, см; ?? - глибина шару, в якому виділяється головна частина енергії индуктированного струму, ?? =3,8;

Вираховуємо час нагріву:

(6.3)

=8,64 с;

де К - коефіцієнт, що залежить від швидкості нагрівання;

Середня корисна потужність обчислюється за такою формулою:

(6.4)

= = 0,126 ;

де m - маса заготовки, кг; - час нагрівання;

(6.5)

Де a2 - довжина заготовки см; г - плотність металу;

Внутрішній діаметр індуктора обчислюється за такою формулою:

(6.6)

Довжина індуктора обчислюється за такою формулою:

(6,7)

= 20 +(1/2) 8 = 24 см;

Теплові втрати обчислюються за такою формулою:

(6.8)

0,010 кВт;

де зt- коефіцієнт приблизно рівний 0,92.

Середня потужність в заготовках обчислюється за такою формулою:

(6.9)

Потужність в кінці нагріву обчислюється за такою формулою:

(6.10)

;

Активне і внутрішній реактивний опір заготовки обчислюється за такою формулою:

(6.11)

- див. табл1.

При m2> 6

(6.12)



де А и В - розрахункові коефіцієнти див. в табл.

Таблиця Значення розрахункових коефіцієнтів А и B

(6,13)

(6.14)

=0,03

де с2 - питомий опір карбону Омм,

Реактивність розсіювання індуктора обчислюється за такою формулою:

(6.15)

деSn - площадь зазора между заготовкой и индуктирующим проводом, см2; S = 20;

Коефіцієнт приведення активного опору заготовки обчислюється за такою формулою:



(6.16)

= 1,3 Ом;

(6.17)

(6.18)

Де S1 - площа поперечного перерізу індуктора, см2 S1=20;

k - поправочний коефіцієнт для циліндричної заготовки.

;

Наведене активний і реактивний опір заготовки обчислюється за такою формулою:

(6,19)

= 1,3 (6,20)

(6,21)

=

де - приведений активний опір заготовки; - приведений реактивний опір;

Отже виходячи з розрахунків вибираємо індуктор з мідної трубки круглого або прямокутного перерізу. Використовуємо електротехнічну мідь марок МО або l, що володіють мінімальним питомим опором.

Активне і внутрішнє реактивний опір індукуючого дроту.

зазвичай d1> ?1. Тоді:

активний опір індукуючого дроту

(6.22)

= 3,1 Ом;

де с1 - питомий опір міді Омсм, с1=0,017; ?1 - глибина проникнення струму в мідь см; g - коефіцієнт заповнення індуктора міддю по висоті (g = 0,75); r1 - активний опір індукуючого дроту Омсм; xм1 - внутрішній реактивний опір індукуючого дроту Омсм.

Еквівалентні активне, реактивне і повне опору індуктора обчислюється за такою формулою:

(6.23)

(6.24)

(6.25)

де - активний опір індуктора Ом; - реактивний опір індуктора

Ом; - повний опір індуктора Ом.

Електричний ККД індуктора обчислюється за такою формулою:

(6.26)

Потужність, що підводиться до індуктора в кінці нагрівання, обчислюється за такою формулою:

(6.27)

Коефіцієнт потужності індуктора в кінці нагріву обчислюється за такою формулою:

(6.28)

Струм в одновитковому індукторі обчислюється за такою формулою:

(6.29)

Напруга на одновиткового індукторі обчислюється за такою формулою:

(6.30)

Щільність струму в індукторі обчислюється за такою формулою:

(6.31)

Розмір трубки індукуючого дроту обчислюється за такою формулою:

(6.32)

Повні втрати в індукторі:

Повні втрати в індукторі, що викликають його нагрівання, складаються з втрат ДРі і теплових втрат ДРТ через теплову ізоляцію, сприймаються індукуючим проводом обчислюються за такою формулою

(6.33)

(6.34)

Витрата охолоджуючої води.

Вважаючи допустимою різницю температур води, що входить в індуктор і виходить з нього, ДТв = 30 К, маємо:

(6.35)

Скорость воды вычисляется по следующей формуле:

(6.36)

S = ;

Де S - площа отвору трубки, м2.

Перевірка на турбулентність:

Гідравлічний діаметр обчислюється за такою формулою:

(6.37)

Де F - охолоджуваний периметр трубки, м.

Критерій Рейнольдса обчислюється за такою формулою:

(6.38)

Перепад тиску в трубці індуктора.

Коефіцієнт опору при шорсткості 2-го роду

(6.39)



Довжина трубки індуктора обчислюється за такою формулою:

(6.40)

(6.41)

В ході проведення розрахунків були знайдені необхідні розрахункові дані, необхідні для коректної роботи індукційної установки.

Нагрівання здійснюється в спеціальних індукційних нагрівачах. Індуктор є основним елементом високочастотної нагрівальної установки, багато в чому визначає якість гарту і економічність процесу. Можна виділити наступні типи індукторів: для зовнішніх циліндричних поверхонь, для плоских поверхонь, для внутрішніх циліндричних поверхонь, індуктори для тіл складної форми.

Будь-який індуктор містить індукуючий провід, що створює магнітне поле, струмопровідні шини, контактні колодки для приєднання до гартівного трансформатора, пристрій для подачі води, що охолоджує індуктор і нагріту поверхню.

Розрізняють два способи нагріву: одночасний і безперервно-послідовний. При одночасному способі всю ділянку поверхні, що підлягає загартуванню, нагрівається одним або декількома нерухомими індукторами, а потім охолоджується в гартівнях рідиною. При безперервно-послідовному способі нагрівається деталь переміщається щодо індуктора, нагріваючись за час знаходження в його магнітному полі до температури гарту, після чого охолоджується в спрейному пристрої. Ширина індукуючого дроту при нагріванні всієї деталі чи окремого її елемента береться приблизно рівною ширині нагрівається зони. Якщо нагрівати ділянку деталі, то ширина дроти береться на 10-20% більше ширини ділянки, що дозволяє компенсувати тепловідвід в сусідні зони і ослаблення магнітного поля у краї індуктора.

Індукційний нагрів найбільш ефективно використовують в умовах поточно-масового виробництва. Сучасне потоково-масове виробництво, як правило, високоавтоматизоване. Ручні операції зведені до мінімуму. Тому при розробці конструкції індуктора необхідно аналізувати також можливі схеми автоматизації установки деталі в індуктор і передачі її на наступні операції.

При нагріванні ковальських заготовок використовуються два способи установки і закріплення нагріву деталей:

важкі деталі масою більше 10 кг, а також деталі, які необхідно в процесі нагріву обертати, встановлюють на окремих від індуктора пристосуваннях;

легкі деталі базують безпосередньо на елементах, спеціально прибудованих до індуктора, так як в цьому випадку забезпечується, як правило, велика точність взаємного розташування деталі і індукує дроти.

Для підвищення електричного к. п. д., а також cos ц зазор між індукуючим дротом і нагріваючою поверхнею повинен бути мінімальним.

Всі струмоведучі елементи повинні виготовлятися з міді - матеріалу високої електропровідності.

Особлива увага повинна бути звернена на конструювання рознімних болтових з'єднань струмоведучих частин індуктора. Поверхні роз'єму повинні бути ретельно оброблені. Для забезпечення хорошого контакту під головку болта і гайки повинні бути покладені шайби збільшеної товщини і діаметра.

При прямому приєднання багатовіткового індуктора до джерела струму кожен виступ індуктора слід приєднувати по можливості одним болтом діаметром 16-20 мм або за допомогою поворотної планки, притискуваної одним таким же болтом. Якщо знімати і ставити індуктор робочого зручно, спрощується зачистка контактних поверхонь між індуктором і понижуючим трансформатором. Для збереження сталості режиму роботи необхідно в плановому порядку проводити профілактичну зачистку контактів.

Охолодження індуктора здійснюється наступним способом: у індуктора гартівна рідина пропускається крізь трубки, припаяні до струмоведучих шин і приєднувальних колодок, і далі через отвори в індукуючому дроті надходить на запалюючу поверхню. Необхідно, щоб трубки і порожнини для подачі гартівних рідини перекривали всі деталі індуктора, в яких виділяється тепло, таким чином, щоб за час охолодження температура всіх елементів знизилася до вихідної. Найбільшого поширення набули індуктори циліндричного, овального та щілинного типу. Циліндричні індуктори найбільш прості по конструкції, надійні, володіють високим повним ККД і забезпечують мінімальний окислення заготовок внаслідок слабкого доступу повітря в зону нагрівання. Цей тип індуктора найбільш поширений на практиці. Щілинні індуктори мають більш низькі енергетичні показники і застосовують у тих випадках, коли зручність транспортування заготовок має особливе значення.

6.3 Вибір індукційної установки

Індукційні установки вибирають за технологічним призначенням (нагрівальні, гартівні, плавильні та ін), частоті і потужності генератора. Склад обладнання високочастотних установок з машинним генератором показаний на рисунку 6.1.

Стосовно до разового та невеликому серійного виробництва ремонтних підприємств найбільший інтерес представляють універсальні індукційні забиті установки типу ІЗ з машинними перетворювачами та лампові високочастотні генератори типу ВЧИ, які можна використовувати для наскрізного нагрівання і загартування, замінюючи лише індуктори. У роботі не розглядаються інші типи (машинні і тиристорні перетворювачі), які мають надмірно великою потужністю, щоб їх широко використовувати на сільськогосподарських підприємствах.

Керуючись усім вищевикладеним, вибираємо індуктор нагрівальний періодичної дії.

Рисунок 6.1 - Блок-схема індукційної гартівних установки типу З (а) та високочастотного лампового генератора типу ВЧИ (б): 1 - шафа управління електродвигуном генератора частоти; 2, 3 - шафа контакторною; 4 - нагрівальний блок з індуктором; 5 - шафа управління нагрівання; 6 - шафа регулювання напруги на виході генератора; 7 - ламповий перетворювач частоти, 8 - індуктор



Висновок

У даній курсовій роботі розроблена мережа електроосвітлення кузні а саме: мережа освітлення з лампами розжарювання і ЛЛ. Зроблений електротехнічний план проводки освітлення для всіх видів ламп

Проведений розрахунок індукційного нагрівача для наскрізного нагріву.

У роботі виконано розрахунки за вибором частоти нагрівальної індукційної установки, визначення потужності і розмірів індуктора, електричний розрахунок індуктора.



Список використаної літератури

1. Матвійчук В. А., Штуць А. А. Електротехнології та освітлення/ Лабораторний практикум для проведення лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Електротехнології та освітлення» за напрямом підготовки 6.100101 «Енергетика і електротехнічні системи в агропромисловому комплексі»// УДК 621.31: 628.9 (072), Вінниця 2016,ВНАУ

2.Курсовое і дипломне проектування./Каганов И.Л. - Агропромиздат,1990.-351с.

3.Электрооборудование высокого напряжения. Технические
требования к производству и методы контроля для обеспечения качества
элегаза. МИНЭЛЕКТРОТЕХПРОМ. 1983. Разработчик Аракелян В.Г.

4. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Изменения,1987.

5. Ковальский Р.Г. Логика в решении проблем. - М.: Наука, 1990. - 280 с.

6. Агамалов О.Н. Оценка технического состояния электрооборудования в реальном масштабе времени методом нейро-нечёткой идентификации // EXPonenta Pro. - 2003. - №2. - С.36-44.

7. Розрахунок і вибір електротехнологічного обладнання: методичні вказівки до курсового проекту для студентів спеціальності 1-74 5 червня "Енергетичне забезпечення сільськогосподарського виробництва" / бгати кафедра електротехнології; сост.: Є.М. Заєць, І.Б. Дубодєлов. - Мінськ, 2007-51с.

8. Електротермічне устаткування сельскохозяйственнго виробництва: навч. посібник для вузів / Л.С. Герасимович [и др.]; під заг. ред.Л. З Герасимовича Мінськ: ураджай, 1995. - 416 с.

9. Установки індукційного нагріву: підручник / під ред.А.Е. Слухоцкого - Ленінград: Енергоіздат, 1981. - 328 с.

10. Слухоцкій, А.Є. Індуктори для індукційного нагріву: навч. посібник / А.Є. Слухоцкій, РЄ. Рискін. - Ленінград: Енергія, 1974. - 264 с.

11. Заєць О.М., Карасенко В.А., Дубодєлов І.Б. Розрахунки електротехнологічного обладнання. - Мн.: УП Технопрінт, 2001. - 238с.

12. Стандарт підприємства. Правила оформлення курсових і дипломних проектів. - Мн.: Ротапринт бгати, 2007.

13. Гайдук В.М. Електронагрівальні сільськогосподарські установки. - К.: Урожай, 1986. - 144 с.

14. Казимир А.П., Керпелёва И.Е. Эксплуатация электротермических установок в сельскохозяйственном производстве. - М.: Рос-сельхозиздат, 1984. - 208 с.

15. Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве /В.Н. Расстригин, И.И. Дацков, Л.И. Сухарева, В.М. Голубев; Под общ. ред. В.Н. Расстригина. - М.: Агропромиздат, 1986. - 304 с.

16. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1986. - 288 с.

Размещено на Allbest.ur

...