Электротехнологические установки в промышленности

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Содержание

Введение

1. Электротехнологические установки в промышленности

2. Электрические аппараты

Заключение

Список литературы

Введение

Электрическая энергия применяется практически во всех областях человеческой деятельности. Производственные установки на фабриках и заводах имеют в подавляющем большинстве электрический привод, т.е. приводятся в движение при помощи электрических двигателей. Для измерений наиболее широко используются электрические приборы и устройства. Измерения электрических величин при помощи электрических устройств составляют особую дисциплину.

Непрерывно расширяющееся применение различных электротехнических и радиотехнических устройств обуславливает необходимость знания специалистами всех областей науки и техники основных понятий об электрических, магнитных и электромагнитных явлениях и их практическом использовании.

В промышленности и в быту применяется разнообразное электрооборудование: двигатели, нагревательные и осветительные приборы и т.д.

Электрическая энергия используется в средствах связи, в телевидении и радио, в ЭВМ, в системах водоснабжения, отопления, канализации и иных бытовых и технологических устройствах.

Механизация и автоматизация технологических процессов во многом зависит от уровня электрификации этих процессов. Поэтому инженеры должны иметь понятие об основных процессах в электротехнических устройствах и знать их характеристики, чтобы квалифицированно применять на производстве электрические средства.

При работе любого электротехнического устройства через него проходит электрический ток, необходимым условием существования которого является наличие замкнутого контура - электрической цепи.

1. Электротехнологические установки в промышленности

Электротехнологические установки - установки, в которых происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов.

К электротехнологическому оборудованию относятся: электрические печи и электронагревательные установки, электросварочные установки всех видов, установки для размерной электрофизической и электрохимической обработки металлов.

Виды установок:

1. Установки, основанные на тепловом действии тока. К ним относят бытовые нагревательные приборы, печи сопротивления прямого и косвенного действия, установки для нагрева жидкостей и газов - электрические котлы разных типов и калориферы. В установках контактной сварки электрическая энергия преобразуется в тепловую в переходном сопротивлении в точке контакта двух деталей. В установках индукционного нагрева используется преобразование энергии переменного тока промышленной или повышенной частоты в энергию переменного магнитного поля, которая преобразуется вновь в электрическую, а затем в тепловую в нагреваемом теле. Этот способ применим для нагрева проводящих тел.

2. Установки, основанные на электрохимическом действии тока. К ним относят электролизные ванны, заполняемые растворами или расплавами, установки для нанесения защитных и декоративных покрытий, а также установки для изготовления изделий методом гальванопластики, установки электрохимико-механической обработки изделий в электролитах.

3. Электромеханические установки, где прохождение импульсного тока вызывает возникновение механических усилий в обрабатываемом материале. Особый класс составляют установки ультразвукового воздействия, осуществляющие технологический процесс путем создания в веществе механических колебаний высокой частоты, получаемых от ультразвуковых генераторов.

4. Электрокинетические установки, принцип действия которых основан на преобразовании энергии электрического поля в энергию движущихся частиц. К ним относят установки электронно-ионной технологии - электрофильтры, установки по разделению сыпучих материалов и эмульсий, очистке сточных вод,электрокраске.

Электротехнологические процессы широко применяются в промышленности. Оборудование для этих процессов весьма разнообразно по принципу действия, мощности, характеристикам потребления электроэнергии.

Соответственно в понятие «электротехнология» включены следующие технологические процессы и методы обработки материалов:

· электротермические процессы, в которых используется превращение электрической энергии в тепловую для нагрева материалов и изделий в целях изменения их свойств или формы, а также для их плавления и испарения; - электросварочные процессы, в которых получаемая из электрической энергии тепловая энергия используется для нагрева тел в целях осуществления неразъемного соединения с обеспечением непосредственной сплошности в месте сварки;

· электрохимические методы обработки и получения материалов, при которых с помощью электрической энергии осуществляется разложение химических соединений и их разделение путем перемещения заряженных частиц (ионов) в жидкой среде под действием электрического поля (электролиз, гальванотехника, анодная электрохимическая обработка);

· электрофизические методы обработки, при которых для воздействия на материалы используется превращение электрической энергии как в механическую, так и в тепловую (электроэрозионная, ультразвуковая, магнитоимпульсная, электровзрывная);

· аэрозольная технология, при которой энергия электрического поля используется для сообщения электрического заряда взвешенным в газовом потоке мелким частицам вещества с целью перемещения их под действием поля в нужном направлении.

Электротермическое оборудование весьма разнообразно по принципу действия, конструкции и назначению. В наиболее общей форме все электрические печи и электротермические устройства можно разделить по назначению на плавильные печи для выплавки или перегрева расплавленных металлов и сплавов и термические (нагревательные) печи и устройства для термообработки, изделий из металла, нагрева материалов под пластическую деформацию, сушки изделий и т. д.

По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают, в частности, печи и устройства сопротивления, дуговые печи, индукционные печи и устройства.

Печь нагрева сопротивлением

Классификация электротермических установок

1. По способу превращения электроэнергии в тепло.

1) Установки с нагреваемым током активным сопротивлением.

2) Индукционные установки.

3) Дуговые установки.

4) Установки диэлектрического нагрева.

2. По месту выделения тепловой энергии.

1) Прямого нагрева (тепло выделяется непосредственно в изделиях)

2) Косвенного нагрева (тепло выделяется в нагревателе либо в межэлектродном промежутке электрической дуги.

3. По конструктивным признакам.

4. По назначению.

В электропечах и электротермических устройствах сопротивления используется выделение тепла электрическим током при прохождении его через твердые и жидкие тела. Электропечи этого вида преимущественно выполняются как печи косвенного нагрева.

Превращение электроэнергии в тепло в них происходит в твердых нагревательных элементах, от которых тепло путем излучения, конвекции и теплопроводности передается нагреваемому телу, либо в жидком теплоносителе - расплав ленной соли, в которую погружается нагреваемое тело, и тепло передается ему путем конвекции и теплопроводности.

Печи сопротивления -- самый распространенный и многообразный вид электропечей.

Плавильные печи сопротивления применяют преимущественно при производстве литья из легкоплавких металлов и сплавов.

Работа плавильных дуговых электропечей основана на выделении тепла в дуговом разряде. В электрической дуге концентрируется большая мощность и развивается температура свыше 3500° С.

Дуговая сталеплавильная печь

В дуговых печах косвенного нагрева дуга горит между электродами, а тепло передается расплавляемому телу в основном излучением. Печи такого рода используют при производстве фасонного литья из цветных металлов, их сплавов и чугуна.

В дуговых печах прямого нагрева одним из электродов служит само расплавляемое тело. Эти печи предназначены для выплавки стали, тугоплавких металлов и сплавов. В дуговых печах прямого нагрева, в частности, выплавляют большую часть стали для фасонного литья.

В индукционных печах и устройствах тепло в электропроводном нагреваемом теле выделяется токами, индуктированными в нем переменным электромагнитным полем. Таким образом, здесь осуществляется прямой нагрев.

Индукционная закалочная установка

Индукционную печь или устройство можно рассматривать как своего рода трансформатор, в котором первичная обмотка (индуктор) подключена к источнику переменного тока, а вторичной обмоткой служит само нагреваемое тело. Индукционные плавильные печи применяют при производстве литья, в том числе фасонного, из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Нагревательные индукционные печи и установки используют для нагрева заготовок под пластическую деформацию и для проведения разного рода термообработки. Индукционные термические устройства применяют для поверхностной закалки и других специализированных операций.

2. Электрические аппараты

электротехнический ток тепловой коммутация

Электрическими аппаратами называются технические устройства для управления потоками энергии и информации, режимами работы, контроля и защиты технических систем и их компонентов.

Электрические аппараты служат для коммутации, сигнализации и защиты электрических сетей и электроприемников, а также управления электротехническими и технологическими установками и находят исключительно широкое применение в различных областях народного хозяйства: в электроэнергетике, в промышленности и транспорте, в аэрокосмических системах и оборонных отраслях, в телеком-

муникациях, в коммунальном хозяйстве, в бытовой технике и т.д. При этом в каждой из областей диапазон используемой номенклатуры аппаратов очень широк. Можно определенно сказать, что не существует области, связанной с использованием электрической энергии, где бы не применялись электрические аппараты.

Широкое и разнообразное применение электрических аппаратов в энергетике, автоматизации производственных процессов и во всех отраслях промышленности определяет необходимость освоения инженерно-техническим составом, работающим в этой области, теории аппаратов, вопросов их разработки и применения.

Классификация электрических аппаратов может быть проведена по ряду признаков: назначению, области применения, принципу действия, роду тока,исполне-

нию защиты от воздействий окружающей среды, конструктивным особенностям.

Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на следующие большие группы:

1 Коммутационные аппараты распределительных устройств, служащие для включения и отключения электрических цепей. К этой группе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели нагрузки, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Для аппаратов этой группы характерно относительно редкое их включение и отключение. Могут быть и случаи, когда такие аппараты довольно часто включаются и отключаются (например, выключатели высокого напряжения в цепях питания электрических печей).

2 Ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания (реакторы) и перенапряжений (разрядники). Режимы короткого замыкания и перенапряжений являются аварийными, и эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам.

3 Пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электрической энергии.

К этой группе относятся контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, пускатели, резисторы и реостаты. Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более.

4 Аппараты для контроля заданных электрических или неэлектрических параметров. К этой группе относятся реле и датчики.

Для реле характерно плавное изменение входной (контролируемой)величины, вызывающее скачкообразное изменение выходного сигнала. Выходной сигнал обычно воздействует на схему автоматики. В датчиках непрерывное изменение входной величины преобразуется в изменение какой-либо электрической величины, являющейся выходной. Это изменение выходной величины может быть как плавным (измерительные датчики), так и скачкообразным (реле-датчики). С

помощью датчиков могут контролироваться как электрические, так и неэлектрические величины.

5 Аппараты для измерений. С помощью этих аппаратов цепи первичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерений. К ним относятся трансформаторы тока, напряжения, емкостные делители напряжения.

6 Электрические регуляторы. Предназначены для регулирования заданного параметра по определенному закону. В частности, такие аппараты служат для поддержания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

Разделение аппаратов по областям применения более условно:

? аппараты для электрических систем и электроснабжения, объединенные в группу аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения;

? аппараты, применяющиеся в схемах автоматического управления электроприводами и для автоматизации производственных процессов.

По номинальному напряжению электрические аппараты разделяются на две группы: аппараты низкого напряжения (с номинальным напряжением до 1000 В) и высокого напряжения (с номинальным напряжением более 1000 В).

Заключение

Современные крупные промышленные предприятия представляют собой комплекс ряда технологических, энергетических, транспортных, информационных и других систем с непрерывным режимом работ и характеризуются сложностью структуры и взаимосвязью между ними.

Приведение в движение большинства машин и механизмов на заводах и фабриках основано на преобразовании электрической энергии электродвигателями. Кроме того, в технологии некоторых предприятий используются методы непосредственного воздействия электрического и магнитного полей.

Для доставки, распределения, регулирования подачи и изменения параметров потоков используемой электроэнергии служат различные специальные электрические устройства и оборудование и аппараты.

Технически грамотное применение и управление электрооборудованием позволяет максимально реализовать технологические возможности используемого оборудования, повысить его экономическую эффективность, обеспечить безопасность условий труда.

В связи с широкой автоматизацией производственных процессов, применением сложных схем автоматики увеличивается число аппаратов участвующих в работе. Возможность отказа в работе электрических аппаратов требует их резервирования и создания специальной системы поиска неисправностей. В связи с этим электрические аппараты должны обладать высокой надежностью.

Список литературы

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники. Изд. 8, стер. - М.: ФГУП Издательство «Высшая школа» 2005, - 542 с.

2.А.Т. Блажкин "Общая электротехника". Ленинград, 1979 год.

3. Алиев И.И., Абрамов М.Б. Электрические аппараты. Справочник. - М.: Радио софт, 2004

Размещено на Allbest.ru