6.2 Описание лабораторной установки

Электрическая схема для измерения параметров индукционного нагревателя на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 Схема подключения приборов для измерения параметров

индукционного нагревателя:

А1 – генератор-источник питания, И – индуктор, Д – нагреваемое изделие

6.3 Порядок выполнения работы

6.3.1. Изучить электрическую схему генератора собрать электрическую схему. (по плакату).

6.3.2 Определить основные па­раметры индукционного нагревателя, а также электри­ческих и энергетических характеристик индуктора.

6.3.3. Рассчитать, соответственно выражениям 9.5 и 9.6 затраченную и полученную мощности. Определить КПД индукционного нагревателя.

6.3.4. Оформить отчет по работе. В отчете привести расчеты и электрическую схему источника питания.

6.4 Вопросы для самоконтроля знаний

6.4.1 В каких случаях выгодно применять индукционный нагрев?

6.4.2 От чего зависит КПД индукционных нагревателей?

6.4.3 От чего зависит мощность, выделяемая в нагреваемом теле при индукционном нагреве?

6.4.4 До какой максимальной температуры можно применять индукционный нагрев?

6.4.5 Какие типы источников питания для индукционного нагрева Вы знаете?

6.4.6 При какой частоте питающего тока осуществляется индукционный нагрев?

6.4.7 Как определить глубину проникновения при индукционном нагреве?

6.4.8 Можно ли индукционным способом нагревать заготовки из немагнитных (цветных) металлов?

6.4.9 Есть необходимость в охлаждении индуктора? В каких случаях?

Кулаков Дмитрий №7 Характеристики коронного разряда при различных расстояниях между электродами

Цель работы. Ознакомиться с работой высоковольтного источника питания. Изучение вольтамперной характеристики коронного разряда.

7.1 Общие сведения

Электрическая корона разновидность тлеющего разряда, возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов.

Коронный разряд может иметь место при различных давлениях газа в раз­рядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного. Разряд начинается, когда напряжение между электродами достигает так называемого «начального потенциала» короны (типичные зна­чения — тысячи и десятки тысяч В). Ток коронного разряда пропорционален разности и подвижности образующихся в разряде ионов газа; он обычно невелик (доли мА на 1 см длины коронирующего электрода). При повышении яркость и толщина коронирующих слоев растут. Когда достигает потенциала «искрового перекрытия», коронный разряд переходит в искровой разряд.

Если коронирует только анод, корона называется положительной. В этом случае первичные электроны высвобождаются на внешней границе коронирующе­го слоя в результате фотоионизации газа фотонами, испускаемыми внутри короны. Ускоряясь в поле анода, эти электроны ударно возбуждают атомы и ионы газа и в актах ударной ионизации порождают электронные лавины. Во внешней зоне носи­телями тока являются положительные ионы, образуемый ими положительный про­странственный заряд ограничивает ток коронного разряда.

В отрицательной короне положительные ионы, ускоренные сильным полем вблизи коронирующего катода, выбивают из него электроны. Вылетев из катода, электроны ударно ионизуют газ, порождая лавины и обеспечивая воспроизводство положительных ионов. В чистых электроположительных газах ток во внешней зоне переносится электронами, а в присутствии элек­троотрицательных газов, обладающих сродством к электрону — отрицатель­ными ионами, возникающими при «слипании» электронов и нейтральных молекул газа. Эти электроны или ионы образуют во внешней зоне отрица­тельный пространственный заряд.

В двуполярной короне коронируют оба электрода. Процессы в корони­рующих слоях аналогичны описанным; во внешней зоне ток переносится встреч­ными потоками положительных, ионов и электронов (или отрицательных ионов).

При периодическом изменении полярности электродов малоподвиж­ные тяжёлые ионы во внешней зоне не успевают достичь электродов за время одного полупериода, и возникают колебания пространственного заряда. Ко­ронный разряд на частотах порядка 100000 Гц и выше называется короной высокочастотной.

В коронном разряде электрическая энергия преобразуется главным об­разом в тепловую - в соударениях ионы отдают энергию своего движения нейтральным молекулам газа. Этот механизм вызывает значительные потери энергии на высоковольтных линиях передач.

Коронный разряд всегда исследовался с трех разных точек зрения: во-первых, как физическое явление, во-вторых, как нежелательный эффект в высоковольтном оборудовании, в-третьих, как явление, используемое в ряде технологических процессов.

В настоящее время наиболее интенсивно развивается применение ко­ронного разряда в технике. Уже традиционным стало его применение в газо­очистке, сепарации, электроокраске, нанесении покрытий и т.д.

Основным параметром коронного разряда является вольтамперная ха­рактеристика (ВАХ), представленная на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 Вольтамперная характеристика коронного разряда

При повышении разности потен­циалов (напряжения), сила тока разряда вначале увеличивается пропорциональ­но напряжению (участок кривой ОА, рисунок 7.1), затем рост тока с ростом на­пряжения замедляется (участок кривой АВ), и когда все заряженные частицы, возникшие под действием ионизатора в единицу времени, уходят за то же время на катод и на анод, усиления тока с ростом напряжения не происходит (участок ВС). При дальнейшем росте напряжения ток снова возрастает, и тихий разряд пе­реходит в несамостоятельный лавинный разряд (участок СЕ). В этом случае сила тока определяется как интенсивностью воздействия ионизатора, так и газовым усилением, которое зависит от давления газа и напряжённости электрического по­ля в пространстве, занимаемом разрядом.

Переход несамостоятельного разряда в самостоятельный характеризуется резким усилением электрического тока (точка Е), который и называется электрическим пробоем газа. Соответствующее напряжение называется напряжением зажигания. В случае однородного поля оно зависит от сорта газа и от произведения давления газа на расстояние между электродами (рисунок 7.2). Разряд после лавинного пробоя принимает форму тлеющего разряда, если давление газа низко (несколько мм рт. ст.). При более высоком давлении (напри­мер, при атмосферном) лавинное усиление разряда приводит к возникновению электрического пространственного заряда, что меняет характер процесса пробоя. Образуется один или несколько узких проводящих (заполненных плазмой) кана­лов, исходящих от одного из электродов. Такие каналы называются стримерами. Время образования стримеров очень мало (около 10^-7 сек).

Рисунок 7.2 Кривые Пашена для различных газов.

По оси абсцисс отложены произведения давления газа на расстояние между электродами, по оси ординат напряжение пробоя в вольтах.

.