Предварительное задание

Каждый студент должен:

• с помощью [l] уяснить основные преимущества статических преобразователей частоты перед электромашинными;

• с помощью [2] объяснить влияние вида материала заготовки на величину потребляемой индуктором мощности.

Рабочее задание

Каждому студенту необходимо:

• изучить статический преобразователь частоты, его электрическую схему, ознакомиться с расположением электрооборудования и электроизмерительных приборов.

• затем требуется произвести настройку и запуск преобразователя и производить запись электрического режима и температуры.

Указания по выполнению эксперимента

Сначала необходимо:

- открыть главный вентиль системы охлаждения, установить заготовку в индуктор и убедиться в том, что параллельно индуктору подключена батарея конденсаторов;

- включением рубильника подать напряжение на установку и установить регулятор напряжения на минимальное значение поворотом ручки против часовой стрелки до упора.

После этого нажать последовательно кнопки "Пуск" управления и "Пуск" нагрева. Если загорятся сигнальные лампочки, то вращая ручку регулятора напряжения вправо, что приводит к увеличению напряжения U_d на выходе выпрямителя, которое фиксируется вольтметром V₁. Также необходимо убедиться в наличии напряжения на диагонали моста по показанию вольтметра V₃. Наличие показаний вольтметра V₃ свидетельствует о том, что инвертор защищен и генерирует ток высокой частоты в нагрузке.

После пуска инвертора требуется повернуть ручку потенциометра "Уставка тока" вправо до упора, а поток поворотом ручки регулятора напряжения установить на выходе выпрямителя напряжения 100-150 В и при этом необходима сладить за стрелкой индикатора коэффициента мощности.

Если индикатор показывает емкостной режим, то предварительная настройка правильна. Если индикатор покажет индуктивный режим, то емкость нагрузочного контура необходимо увеличить до тех пор, пока индикатор не покажет емкостной режим.

После настройки преобразователя нужно поднять напряжение на выходе выпрямителя U_d до 200 В и при этом необходимо следить за показаниями вольтметра V₁ и амперметра А₁. Соотношение U₁/ I₁, показывающее примерное эквивалентное сопротивление нагрузочного контура, должно быть примерно 2-2,3 при емкостном коэффициенте мощности .

Также необходимо проверить соотношение переменного напряжения на диагонали моста U_диаг к постоянному напряжению на выходе выпрямителя U_d.

Это соотношение в начале нагрева заготовки из ферромагнитного материала должно быть 1.8-2, а заготовки из неферромагнитного материала 2-2.3

Если указанные соотношения не выдерживаются, то необходимо:

• снизить напряжение на выходе выпрямителя U_d до нуля;

• изменить емкость батареи нагрузочного контура;

• запустить инвертор и проверить указанные выше соотношения и cos φ.

При выполнении указанных соотношений между U_диаг и U_d установить по показаниям вольтметра V₃ и амперметра А₂ требуемую мощность. Подаваемую в нагрузочный контур мощность следует поддерживать в пределах от 20 до 40 кВт.

При нагреве заготовок до заданной температуры требуется через каждые 2-3 минуты производить запись показаний потенциометра, фазометра, вольтметров V₁ и V₃, амперметров А₁, А₂.

После окончания работы преобразователь следует отключить в следующем порядке:

• уменьшить напряжение на выходе выпрямителя U_d до нуля;

• нажать поочередно кнопки "Стоп" нагрева и "Стоп" управления;

• рубильником отключить напряжение с установки;

• закрыть главный вентиль системы охлаждения при температуре заготовки в индукторе не более 100°С.

Указания по обработке результатов измерений

По результатам эксперимента необходимо:

• для каждого вида заготовки построить графики зависимостей потребляемой колебательным контуром мощности от температуры заготовки, а также тока на выходе выпрямителя от температуры заготовки. При обработке результатов необходимо рассчитать относительную погрешность измерений.

Указания по оформлению отчета

Требования к оформлению отчета соответствуют требованиям, изложенным в лабораторной работе № 1.

Указания по технике безопасности

Запрещается включать и переключать контурные конденсаторы при работающем преобразователе.

Подача напряжения от сети на преобразователь допускается только при включенном водяном охлаждении выпрямителя, инвертора и колебательного контура.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение конденсаторов и дросселей на входе трехфазного мостового выпрямителя?

2. Какие необходимы условия для нормальной работы тиристоров при их последовательном и параллельном включении?

3. Почему конденсаторы на повышенные частоты имеют водяное охлаждение?

4. Каким образом можно регулировать напряжение, подаваемое с выпрямителя на инвертор?

5. Объясните назначение конденсаторов в нагрузочном колебательном контуре.

6. Какие виды защит имеет преобразователь?

7. Каково влияние магнитного и немагнитного материала на величину потребляемой индуктором мощности?

8. Какое влияние оказывают статические преобразователи частоты на качество напряжения в системах электроснабжения, и какие существуют методы уменьшения этого влияния?

Литература

1. Установка индукционного нагрева. /Под ред. А.К.Слухового. Л.: Энергоиздат, 1981. 352с. (для изучения с. 167-173).

2. Свенчанский А.Д., Трейзен Э.Л., Мнухин Х.А. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок. М.: Энергия, I 980. 320 с. (для изучения 140-145 с.)

Лабораторная работа № 4

Пусковые испытания печи сопротивления

Цель работы

Выполнение лабораторной работы направлено на экспериментальное определение установленной мощности печи, потерь холостого хода и времени разогрева печи до заданной температуры.

Описание установки

Лабораторная камерная электропечь (рис. 4.1) состоит из металлического корпуса 1, 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 пазах бокового, верхнего и нижнего фасонов расположены четыре спиральных нагревателя 3, соединенных последовательно между собой. Загрузка печи производится через проем 4, закрываемый дверцей. Питание печи осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

В электрической схеме питания и управления печи (рис. 4.2) имеются: автоматический выключатель 1, предназначенный для включения электропечи и защиты силовых цепей, магнитный пускатель 9 для включения нагревателей, световая сигнализация 8, предохранитель 2 для защиты цепей управления от коротких замыканий, потенциометр 5, термопара 6. нагреватель 7 и микровыключатель 3, предназначенный для отключения нагревателей при открывании дверцы.

Регулирование температуры осуществляется двухпозиционным методом. Для этого в схеме предусмотрен регулятор температуры, в качестве которого используется потенциометр ПСК. При достижении заданной температуры регулятор отключает печь от питающей сети. По мере охлаждения печи температура понижается, тогда по достижении нижней границы зоны нечувствительности регулятор своими контактами 4 в цепи катушки пускателя подает на нее напряжение, и при этом печь подключается к сети вновь.

В качестве датчиков для контроля и регистрации температуры используются хромель-копелевая термопара и потенциометр ПСК.

Для определения электрических параметров используется прибор К-50.