Определение коэффициента мощности плазмотрона при фазово-импульсном регулировании

Пример решения

Определить коэффициент мощности плазмотрона при фазово-импульсном регулировании, если известно напряжение сети U_с= 6 кВ, основная гармоника тока I₁= 150 А, полный ток I= 180 А, , cos φ= 0.8, коэффициент искажения v равный 0,6, реактивная мощность Q составляет 92.6 квар.

Решение:

1. Определим активную мощность печи:

 кВт;

2. Узнаем мощность искажения:

 кВт;

3. Полная мощность составит:

 кВт;

4. Получим коэффициент мощности установки:

.

Ответ: коэффициент мощности плазмотрона х=0,46.

Ртутная дуга имеет мощность N=125 Вт. Определить число фотонов испускаемых в единицу времени (t=1с) в излучении с длиной волны 612 нм. Интенсивность линий составляет 2 % интенсивной дуги, 80 % мощности дуги идет на излучение.

Решение

Кол-во квантов

n = I·E/E₀

Энергия одного кванта

E₀ = hν = hc/ λ= 6,62·10-³⁴·3·10⁸/612·10^-9  = 0,003·10^-16

Энергия излучения ртутной дуги

Е = ηNt = 0,8· 125· 1 = 100

n = 0,02·100/ 0,003·10^-16 = 6,2·10¹⁸

Ответ: число фотонов n=6,2·10¹⁸.

Задачи для решения

1.Определить полное падение напряжения U_Д между электродами при электродуговом разряде, если известно, что мощность, выделяющаяся на аноде Q_а=2138 Вт, а на катоде – Q_к=1260 Вт; ток дуги I_д=50 А, работа выхода электрона φ=4,77 эВ, длина дуги L=0,15 м, напряженность электрического поля Е=10 В/см.

2.Определить номинальную мощность печи сопротивления Р_н, если известно, что температура нагревателя Т_н=1200⁰ К, температура изделия Т_изд=980⁰ К, коэффициент лучеиспускания С₁₂=0,4, поверхность нагревателя F_н=2 м², коэффициент эффективности С_эф=0,8.

3. Рассчитать коэффициент запаса напряжения управляемого выпрямителя К_з, а так же индуктивность сглаживающего дросселя в цепи дуги L и мощность плазмотрона если известны следующие данные: напряжение холостого хода U₀=7200 В, коэффициент фазности управляемого выпрямителя m=0,3, номинальный ток плазмотрона I=30 А, активное сопротивление R=200 Ом, внутреннее сопротивление источника R_вн=30 Ом.

4. Определить КПД трехфазного трансформатора питающего плазмотрон мощностью 7000 кВА. Потери холостого хода составили Р_хх=2,25 кВт, короткого замыкания Р_кз=22,3 кВт. Коэффициент мощности равен 0,8.

5. Определить сечение проволочного нагревателя предварительного нагрева газа, учитывая, что нагреватели соединены в звезду фазное напряжение U= 35 В. Удельная поверхностная мощность нагревателя W= 0,1 Вт/см², размеры нагревателя: а= 2,2 м, в= 1,2 м, удельное сопротивление материала при рабочей температуре ρ= 0,46·10^-6 Ом м.

6. Определить величину необходимой поверхности электродов, для получения алюминия электролитическим способом. Процесс  проходит при напряжении 4,5 В и плотности тока 0,4 А/см². КПД установки 90%. Электрохимический эквивалент вещества k=1,045·10^-8 кг/К. Какой должна быть мощность тока, чтобы за сутки получить 200 кг алюминия?

7. Найти шаг h витковой траектории электрона в поле плазмы, если электрон, ускоренный разностью потенциалов U=5000В влетает в магнитное поле плазмы созданное соленоидом под углом α=45⁰. Число ампер-витков равно I_n=7000А/м, длина соленоида l=0,40м.

8. Определить коэффициент мощности cos φ для установки печи сопротивления при суммарной установленной мощности Рн = 189 кВт, коэффициент спроса К_с = 0,75, tg φ = 0,8.

9. Найти среднюю скорость электрона υ в зоне дугового разряда, если известна напряженность поля Е=10⁶ В/см, длина волны излучения λ=0,31 мкм, заряд частицы е=1,6·10^-19 В, ее масса m=9,1·10^-28г, температура дуги Т=1200 К, постоянная Больцмана К=1,38·10^-23 Дж/К.

10. Определить мощность выделяющуюся на аноде Q_a и катоде Q_к. Напряженность электрического поля дугового столба Е=7 В/м, ток дуги I_д=70 А, напряжение дуги U_д=220 В, длина дуги l=0,06 м. Катодное падение потенциала U_к=85 В, максимальное значение напряжения источника питания U_max=230 В.

11. Определить плотность тока термоэлектронной эмиссии j_тэ, полное падение напряжения между катодами U_д и мощность, выделяющуюся на каждом электроде Q_а и Q_к, если известно, что при протекании процесса термоэлектронной эмиссии температура на электродах равна 2300 ⁰К, а падение напряжения на аноде U_a=5 В, а на катоде U_k=10 В. При этом напряженность электрического поля равна E=250 В\м. Длина дуги L=2,5 см, ток дуги 16 А, работа выхода электрона φ=4,5 эВ. Коэффициенты А₁=60,2, В₁=52700.

12. Определить полное падение напряжения U_Д между электродами при электродуговом разряде, если известно, что мощность, выделяющаяся на аноде Q_а=10 кВт, а на катоде – Q_к=1 кВт; ток дуги I_д=75 А, работа выхода электрона φ=75 эВ, длина дуги L=0,05 м, напряженность электрического поля Е=4 В/см.

13. Определить КПД установки, если регулирование электрической цепи дуги с источником питания неизменного напряжения  происходит с помощью повышения напряжения. Напряжение дуги U_д=122 В, ток дуги I=12 А, сопротивление балластного резистора r=1,05 Ом.

14. Определить количество теплоты при дуговом нагреве, выделившееся на анодном и катодном потенциале Q_a и Q_к падение напряжения между электродами U_д, если известно: ток дуги I_д=175 А, анодное и катодное напряжение потенциала соответственно U_a=260 B, U_к=245 В, работа выхода электронов φ=100 эВ, напряженность электрического поля Е=320 В\м, длина дуги L=0,5 м, электронные и ионный токи соответственно I_e=150 A, I_и=130 А. А также определить для анода и катода энергию вышедшей из электрода частицы ΔW_a и ΔW_к.