Изучение принципа действия и свойств низкотемпературного нагревателя промышленной частоты

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Энерготехнологический факультет

Кафедра системоэнергетики

Лаборатория электротехнологии (0-01)

индукционнЫЙ  НАГРЕВАТЕЛЬ

Лабораторная работа

                                                                 Выполнил: студент гр. ЭТ-___

                                                                 __________________________

                                                                 Принял: преподаватель

                                                                 Колмаков Ю.В.

Красноярск 200_

Цель работы

Изучить  принцип действия и свойства низкотемпературного нагревателя  промышленной  частоты.

Программа работы

1.  Ознакомиться с теоретическими сведениями.

2.  Изучить и выполнить методику работы.

3.  Составить и защитить отчёт.

Общие теоретические сведения

Индукционные установки по принципу действия относятся к электротермическим установкам, где электрическая энергия выделяется непосредственно в нагреваемых изделиях. Поэтому они обладают большей производительностью, а часто и более высоким КПД по сравнению с установками косвенного нагрева (с передачей энергии путём теплопроводности, конвекцией, излучением).

Индукционный нагрев осуществляется вихревыми токами, наводимыми в проводниках при помещенииих в переменное магнитное поле.

Принцип работы индукционных нагревательных установок основан на поглощении электромагнитной энергии металлическим телом, помещенным в переменное электромагнитное поле индуктора.

Магнитное поле высокой напряженности создается индукторами (индукционными нагревателями), по которым протекает переменный ток промышленной, повышенной (при сквозном нагреве) и высокой (при поверхностном нагреве) частоты.

Рабочие напряжения генератора и индуктора согласовывают при помощи понижающего трансформатора.

Поскольку индуктор с нагреваемой деталью представляет собой воздушный (без сердечника) трансформатор с большим рассеянием, то он потребляет значительный намагничивающий ток. Для компенсации реактивной мощности и разгрузки генератора от реактивного намагничивающего тока параллельно индуктору (или понижающему трансформатору) подключают батарею статических конденсаторов, что позволяет настраивать контур конденсатор-трансформатор в резонанс токов.

В зависимости от источника питания и от метода преобразования переменного тока промышленной частоты 50 Гц в переменный ток высокой или повышенной частоты индукционные электротермические установки могут быть разделены на три типа:

1) индукционные электротермические установки промышленной частоты (с питанием электроэнергией непосредственно от сетей промышленной частоты 50 Гц);

2) электротермические установки повышенной частоты (с питанием от машинных или электронных преобразователей с рабочей частотой 500…10 000 Гц);

3) высокочастотные электротермические установки (с питанием от ламповых генераторов с рабочей частотой 66 кГц и выше).

Нормальная эксплуатация индукционных установок всех типов гарантируется заводами-изготовителями только в пожаро- и взрывобезопасных помещениях, расположенных на высоте не более 1000 м над уровнем моря, с температурой окружающего воздуха 10…25 °С и относительной влажностью воздуха не более 80 %.

В помещение, где размещено оборудование индукционной электротермической установки, не должны попадать пары кислот, щелочей, а также токопроводящая пыль.

В сельскохозяйственном производстве все большее применение находят индукционные нагревательные установки. При индукционном нагреве электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию в жидких или твердых проводниках, помещенных в переменное электромагнитное поле.

Индукционные водонагреватели на промышленной частоте могут использоваться  при нагреве воды в системе поения животных, при нагреве воды в системе отопления и горячего водоснабжения различных объектов сельскохозяйственного назначения,  а  также при  добыче  вязкой и парафинистой нефти и скважин. Индукционный нагреватель включает  корпус и  кожух с размещёнными между  ними  индукционными катушками,  причём корпус снабжён радиаторами, установленными выше каждой индукционной катушки.

Основное энергетическое соотношение системы «индуктор – нагреваемый материал» описывается следующим выражением глубины проникновения силы тока,м:

, где:r_а- удельное сопротивление нагреваемого материала, Ом·м.

m_r - относительная магнитная проницаемость нагреваемого материала.

f  - частота переменного тока, Гц.