МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ
Методические указания
к лабораторным работам № 1-6
по дисциплине
«Основы электротехнологии»
Казань 2006
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Е.К. ЖИГАЛКО
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ
Лабораторные работы № 1-6
по дисциплине
«Основы электротехнологии»
Казань 2006
УДК 621.31
ББК 31.21
|
Основы электротехнологии: Метод. указания к лабораторным работам № 1-6 / Сост.: Жигалко Е.К. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006, – 31 с. |
|
Приведено описание лабораторных. Изложены методика выполнения работ, требования по выполнению отчета. Методические указания предназначены для студентов специальности 140602.65 - «Электрические и электронные аппараты». |
УДК 621.31
ББК 31.21
Казанский государственный энергетический университет, 2006
Лабораторная работа № 1
Исследование процесса нагрева и регулирования температуры
релейно-контакторным регулятором в печи сопротивления
Цель работы
Выполнение лабораторной работы направлено на решение следующих задач: ознакомление студентов с двухпозиционной системой регулирования температуры с исполнительным устройством в виде контактора и с методом измерения температуры при помощи термометра термоэлектрического.
Описание установки
Электропечь (рис.1.1) состоит из металлического корпуса I, в верхней части которого смонтирована рабочая камера, а в нижней - пусковая и контрольно-регулирующая аппаратура. Рабочее пространство печи образуется разъемными огнеупорными фасонами. Пространство между фасонами и корпусом заполнено теплоизоляцией 2. В боковых пазах верхнего и нижнего фасонов расположены четыре спиральных нагревателя 3, соединенных последовательно между собой. Загрузка печи производится через проем, закрываемый дверцей 4.
Питание печи осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 ГЦ.
В электрической схеме питания к управления печи (рис.1.2) имеются: автоматический выключатель 1, предназначенный для включения цепей, защиты силовых цепей, магнитный пускатель 9 для включения нагревателей, световая сигнализация 8, предохранитель 2 для зашиты цепей управления от коротких замыканий, реле 4, милливольтметр 5, термопара 6, нагреватель 7 и микровыключателъ 3, предназначенный для отключения нагревателей при открывании дверцы.
Регулирование температуры осуществляется двухпозиционным методом. Для этого в схеме предусмотрен регулятор температуры, в качестве которого используется милливольтметр Щ 4501. При достижении заданной температуры регулятор срабатывает и отключает печь от питающей сети. По мере охлаждения печи температура понижается, тогда по достижении нижней границы зоны чувствительности регулятор своими контактами 4 в цепи катушки пускателя подает на нее напряжение, и печь подключается к сети вновь.
Для контроля и регистрации температуры в заготовке используются хромель-алюмелевая термопара и потенциометр типа ПСК.
Рис. 1.1. Электрическая Рис.1.2. Электрическая схема
печь сопротивления питания и управления печи
Предварительное задание
Каждый студент должен:
с помощью [I] уяснить, в чем сущность двухпозиционной системы регулирования;
выяснить, в чем заключаются достоинстве и недостатки релейно-контакторного регулятора в сравнении с тиристорным регулятором температуры.
Рабочее задание
Каждому студенту необходимо:
подробно ознакомиться с экспериментальной установкой;
определить характер изменения температуры в печи и заготовке в процессе нагрева и точность регулирования температуры двухпозиционным методом.
Порядок выполнения работы
Сначала необходимо осмотреть стенд и найти расположение всех элементов электрической схемы печи.
Затем следует произвести загрузку заготовки на керамическую подставку и закрыть дверцу.
С помощью задатчика температуры на шкале милливольтметра установить необходимую температуру.
Для контроля температуры заготовки необходимо подключить потенциометр ПСК к электрической сети.
Затем включить электрическую печь автоматическим выключателем и провести запись показаний милливольтметра по мере разогрева печи через равные промежутки времени.
Нагреть заготовку до заданной рабочей температуры и выдержать в течение 10 минут, убедившись в автоматическом поддержании температуры. После этого установку нужно отключить.
Указания по обработке результатов измерений
По результатам эксперимента необходимо:
построить графики зависимостей температуры в печи и заготовки от времени, кривые нанести на одном графике;
определить точность автоматического регулирования номинальной рабочей температуры;
рассчитать относительную погрешность измерений.
Указания по оформлении отчета
Каждый студент должен оформлять отчет отдельно и в следующей последовательности:
титульный лист с ее названием;
принципиальная электрическая схема экспериментальной установки;
используемые измерительные приборы с указанием класса точности, цены деления, продела измерений;
таблица результатов измерений;
график, выполненный на миллиметровке;
вычисление результатов и погрешностей;
выводы.
Указания по технике безопасности
Перед началом работы необходимо убедиться в надежности крепления и подсоединения электрических приборов на пульте управления, а также подключения электрической печи к сети и контуру заземления.
При нарушении нормальной работы электропечи необходимо отключить ее от сети и поставить в известность преподавателя.
Контрольные вопросы
В чем заключается принцип работы электрической схемы регулирования температуры?
Как производится защита установки от коротких замыканий и перегрузок?
Как влияет на качество регулирования температуры место установки датчика температуры в печи?
Какими проводами термопара должна присоединяться к милливольтметру?
Каков принцип работы электронного автоматического потенциометра?
Литература
Свенчанский А.Д., Трейзон З.Л., Мнухин Л.А. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, 1980 . 320с. (для изучения с.223-231, с.264-285).
Лабораторная работа № 2
Исследование процесса нагрева в электрической печи сопротивления с тиристорным регулятором температуры
Цель работы
Выполнение лабораторной работы направлено на ознакомление студентов с процессом нагрева в печи сопротивления и методов регулирования температуры с помощью тиристорного регулятора, а также определение зависимости подводимой активной мощности от температуры заготовки.
Описание установки
Экспериментальная установка включает в себя электропечь сопротивления, пульт управления и электронный потенциометр типа ПСК.
Электропечь представляет собой (рис.2.1) металлический корпус цилиндрической формы I, закрытый с торцов крышками 2. Крышка фиксирует положение торцевых керамических фасонов 3. Между торцевыми керамическими фасонами установлена корундовая труба 4. Пространство между корпусом и трубой зафутеровано каолиновой ватой 5. Вокруг рабочей трубы установлены четыре карбид-кремниевых стержневых нагревателя 6, концы которых выводятся наружу через торцевые фасоны. Над рабочей трубой установлен термометр термоэлектрический 7 в защитной трубке, концы которого выведены через торцевой фасон на клемник.
Электропечь снаружи закрыта прямоугольным фальшкожухом, который одевается на корпус печи и крепится к нему винтами. Коммутация выводов нагревателей производится с помощью специальных зажимов и гибких шинок, представляющих собой пакеты алюминиевой фольги. Схема соединения нагревателей - параллельно-последовательная.
Пульт управления электропечи представляет собой металлический корпус прямоугольной формы. Передняя панель пульта выдвижная. На ней размещены силовая и пускорегулирующая аппаратура, милливольтметр, ваттметр, а также аппаратура управления и защиты. Подвод питания к электропечи и подсоединение заземляющего провода производятся с задней стороны пульта управления.
Электрическая схема лабораторной установки приведена на (рис. 2.2.) Включение печи в питающую сеть осуществляется автоматическим выключателем АВ. При этом загорается сигнальная лампа на передней панели пульта управления и одновременно подается напряжение на регулирующий милливольтметр mV и регистрирующий потенциометр ПСК. Величина напряжения на нагревателях задается резистором в цепи управления, ручка которого выведена на переднюю панель пульта управления. Диапазон регулирования напряжения от 45 до 200 В. Регулирование вводимой в печь мощности осуществляется тиристорным контактором ТК с фазоимпульсным регулированием.
Контроль и регулирование температуры в рабочем пространстве осуществляются с помощью термометра термоэлектрического и милливольтметра.
Мощность, потребляемая нагревателями, контролируется ваттметром, а уровень мощности устанавливается с помощью резистора, который находится на передней панели.
Защита силовых тиристоров от перегрузок и коротких замыканий осуществляется включением их в нулевой провод, а также электромагнитными и тепловыми расцепителями автоматического выключателя.
Для увеличения ресурса работы нагревателей, изготовленных из карбида кремния, рекомендуется работать на минимально допустимых мощностях. Разогрев электропечи рекомендуется вести быстро на повышенной мощности, а при достижении рабочей температуры подаваемую на нагреватели мощность надо снизить.
Измерение и регистрация температуры заготовки в процессе разогрева печи и пределов регулирования осуществляются электронным потенциометром типа ПСК с хромель-алюмелевой термопарой, зачеканенной в заготовку.
Для наблюдения за изменением формы кривой напряжения на входе печи применяется осциллограф С1-68.
Рис. 2.1. Электрическая Рис. 2.2. Электрическая схема
печь сопротивления лабораторной установки