Правила безпеки

Після закінчення готування вимкнути живлення.

Не розміщувати на поверхні плитки предмети, що не призначені для використання на індукційних плитах (особливо маленькі металічні).

Для уникнення вибуху, консервовані їстівні продукти мають встановлюватись з відкритою кришкою.

Слід бути обережним з робочою поверхнею плити – вона тверда, але крихка, робота з тріснутою поверхнею не допускається.

Не слід засовувати будь-які предмети у вентиляційні отвори.

Плиту слід розміщувати на відстані не менш як 10 см. від стінки або меблів, для усунення їх перегріву.

Не слід встановлювати індукційну плиту на металеву поверхню або побутові прилади, для усунення можливості їх нагріву.

Не можна нагрівати порожній посуд.

Опис вимірювального приладу

Цифрові аналізатори параметрів мережі серії DIRIS A20/A40/A41 це нове покоління мультиметрів серії DIRIS А.

Особливістю даної серії являється:

• збільшення точності вимірювань;

• покращення візуалізації виміряних даних, завдяки використанню більш контрастного дисплею;

• покращення керування на передній панелі прибору;

• можливість легко розширювати можливості прибору шляхом підключення додаткових модулів в залежності від потреб;

• можливість накопичення виміряних даних з наступною їх обробкою.

Зовнішній вигляд приладу

1. Клавіатура з чотирма двофункціональними клавішами ( I – струм, U – напруга, P – потужність, E – лічильник електроенергії).

2. РК-дисплей.

3. Фаза.

4. Значення.

5. Одиниці вимірювань.

6. Індикатор активності для комутаційної шини.

7. Індикатор зміни потужності.

Програмне забезпечення. Зручну і централізовану роботу з пристроями DIRIS забезпечує спеціальне програмне забезпечення. DIRIS VISION – це полегшений варіант програмного забезпечення для візуалізації параметрів відображуваних пристроями DIRIS, а пакет CONTROL VISION є потужним засобом для комунікації з усіма пристроями DIRIS у мережі, створення і ведення баз даних у режимах ручного й автоматичного сканування та централізованого керування АСКОЕ.

DIRIS VISION забезпечує можливість відображення всіх вимірюваних електричних величин, зняття показів втрат енергії потокової лінії або промислової печі. Користувач може експортувати в Excel усі результати електричних вимірювань.

Програмне забезпечення CONTROL VISION дає змогу:

- віддалено конфігурувати пристрої DIRIS;

- відображати всі вимірювані електричні параметри, покази електроенергії, індекси, аварійні сигналізації, гармоніки і конфігурацію всіх приладів;

- накопичувати на носіях інформації і автоматично роздруковувати дані;

- для кожного пристрою DIRIS відображати в стилізованому аналоговому або цифровому форматі миттєві значення вимірюваних величин, рівні гармонік, зміну стану входів/виходів.

Відповідно всі перераховані вище функції можуть здійснюватися як щодо одного, так і щодо всіх пристроїв DIRIS, включених у мережу.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з конструкцією плити та лабораторним стендом

Рисунок 4.7 Електрична схема лабораторної установки

1) Джерело живлення

2) Вимикач

3) Автотрансформатор

4) Мультиметр DIRIS A20

5) Індукційна плита «МЕРИДІАН ПІ-3»

2. Підключити мультиметр DIRIS A20 разом з вимірювальним трансформатором струму в електричну схему, як показано на рисунку 4.8.

Рисунок 4.8 – Схема підключення приладу.

3. Підготувати таблиці для занесення в них експериментальних даних .

4. Увімкнути стенд, поставити на плиту спеціальний посуд з водою (пустий посуд ставити не дозволяється).

5. Набрати у посудину 200 мл (або інший допустимий об’єм води) води і в режимі «термостат» при будь-якому з температурних режимів довести її до кипіння, записати в таблицю 4.3 струм, напругу та потужність, яка встановиться. За допомогою секундоміра скласти графік залежності активної потужності від часу (занотовувати тривалість включення відключення напруги в таблицю 4.4), він буде носити зубчатий характер. Побудувавши даний графік обрахувати кількість спожитої електричної енергії кВт∙год – це буде загальна кількість витраченої енергії (прийняти cos φ=0,7). Корисна енергія – це та кількість теплоти, яка необхідна для того щоб закип`ятити дану кількість води. Цю теплоту можна обрахувати за формулою:

Таким чином поділивши кількість необхідної теплоти на кількість спожитої електричної енергії ми отримаємо значення коефіцієнта корисної дії даної плити.

6. Набрати у посудину 200 мл води (або інший допустимий об’єм), автотрансформатор виставити на 200В і увімкнути плиту в режимі «нагрів» на 110˚С, коли плита вийде у стійкий режим роботи заміряти значення активної потужності і струму, та заміряти за який час вода закипить. Результати занести у таблицю 4.5. Таким чином (змінюючи напруги живлення і температуру нагрівання) провести ще 8 дослідів для 220В і 240В та температур 160 і 240˚С.

7. Проаналізувати отримані дані.

Таблиця 4.3 Робочі струм, напруга та потужність в режимі «термостат»

І, А	U, В	Р, кВт

Таблиця 4.4 Тривалості включення та відключення

Тривалість включення, с	Тривалість відключення, с
…	…
Σ tвкл = с.

Таблиця 4.5 Дані експерименту 2

	110˚С			160˚С			240˚С
	100В	220В	240В	100В	220В	240В	100В	220В	240В
Р, кВт
І, А
t, хв

Контрольні запитання

1. Який принцип дії індукційної плити?

2. В чому полягають переваги та недоліки індукційної плити, у порівнянні з іншими видами побутових плит?

3. Як пояснити періодичне вимикання плити під час роботи?

4. Які умови експлуатації плити?

Лабораторна робота №5

Дослідження енергетичних характеристик печей опору з тиристорними джерелами живлення

Мета роботи: вивчення залежності енергетичних характеристик печей опору при регулюванні потужності тиристорним керованим джерелом живлення, визначення впливу джерела на якість електроенергії.

Завдання лабораторної роботи

Вивчити залежності середньої напруги на навантаженні та середньої активної потужності печі від кута запалювання α при фазоімпульсному регулюванні ( ) = .

Вивчення залежностей результуючого коефіцієнта потужності, коефіцієнтів спотворення і гармонік від глибини регулювання напруги

(χ, , ) = .

Облік обладнання

• Вольтметр Э378 – 2 шт. 250В;

• Ватметр D341/2 – 1шт. 1000Вт;

• Амперметр Э514 – 1шт. 5А;

• Автоматичний вимикач – 2шт. 6А;

• Фазоімпульсний регулятор;

• Прилад для вимірювання показників якості електричної енергії SATEK PM 172 EН;

• Піч опору 500Вт.

Короткі відомості про печі опору як споживачів електроенергії

У електричній печі опору перетворення електричної енергії в теплову відбувається або в електрообігрівачі опору (непрямий нагрів), або за рахунок проходження струму через деталь, яка нагрівається (прямий нагрів). За законом Джоуля-Ленца кількість теплоти, що виділяється, пропорційна квадрату струму, опору провідника і часу протікання струму. Печі опору застосовуються для нагрівання виробів і плавки металів та сплавів. По режиму роботи печі ділять на печі періодичної дії (садочні) і безперервної дії (методичні). За температурними умовами роботи печі можна поділяти на низькотемпературні (до 600-700 ˚С), середньо-температурні (700-1200 ˚С) і високотемпературні (понад 1200-1250 ˚С).

Електричні печі опору є відносно спокійними споживачами із плавно змінюючимся навантаженням. Так як потужність їх порівняно невелика (для однієї зони до 100-150 кВт), то викликане позиційним регулюванням температури періодичне включення та відключення печей, або їх зон не може дати помітних коливань напруги мережі, тому печі опору можна під'єднувати до шин або РУ цеху нарівні з іншими споживачами. Режим роботи печі опору визначається режимом обробки матеріалів або температурної кривої обробки в печі виробів, що визначає залежність графіків навантаження від технологічного процесу. У методичних печах безперервний характер, у садочних – циклічний.

Вимоги до надійності електропостачання різні. Вони визначаються конструктивними особливостями печі і технологічним процесом. Деякі печі при раптових відключеннях напруги дають брак, іноді виникають серйозні пошкодження. Питання про можливість відключення печей в години пік і в аварійних режимах вирішується з урахуванням технологічного процесу і типу печі.

Електричні печі опору для прецизійних процесів повинні підтримувати, з високою точністю, заданий температурний режим або змінювати його за заданою програмою. Для цього необхідно використовувати безперервні методи регулювання, що в свою чергу вимагає плавної зміни потужності печі. Регулювання потужності може здійснюватися різними методами: за допомогою автотрансформаторів, індукційних регуляторів, джерелами живлення з силовими блоками на магнітних підсилювачах або на тиристорах. Для прецизійних печей застосовують, головним чином, тиристорні джерела живлення, що працюють за принципом фазового регулювання або двопозиційного управління.

Ці джерела складаються з двох блоків: силового та блоку управління. До силового блоку входять безконтактний регулятор змінного струму з зустрічним паралельним з'єднанням тиристорів, послідовно з якими включені швидкодіючі плавкі запобіжники. R-С ланцюг виконує захисні функції. Блок керування представляє собою схему на напівпровідниках, формуючу прямокутні імпульси, які визначають кут запалювання силових тиристорів α і тим самим середню напругу на навантаженні та середню потужність печі.

де U – напруга живлення;

R – опір печі.

У зв'язку з тим, що при зміні кута регулювання α відбувається зсув у часі першої гармоніки споживаного з мережі струму щодо живильної напруги, тиристорне джерело споживає з мережі реактивну потужність навіть при чисто активному навантаженні, а в кривих напруги та струму з'являються вищі гармоніки. Активна потужність передається з мережі до джерела тільки основною гармонікою струму :

Зсув по фазі основної гармоніки струму створює в мережі реактивну потужність:

Розходження в кривих напруги та струму характеризується потужністю спотворення:

і коефіцієнтом спотворення:

Повна потужність, споживана при цьому з мережі, визначається виразом:

(1)

З трьох складових повної потужності тільки активна характеризує корисне перетворення енергії. Тому при фазо-імпульсному управлінні результуючий коефіцієнт потужності установки:

або при чисто активному навантаженні:

де – напруга на навантаженні;

– глибина регулювання напруги.

При використанні тиристорних джерел, які працюють за принципом фазоімпульсного управління потужністю, нелінійні спотворення кривої живильної напруги можуть досягати значного значення. Відповідно ГОСТ 13109-97 нелінійні спотворення не повинні перевищувати 5% діючого значення напруги основної гармоніки і оцінюються коефіцієнтом несинусоїдальності:

(2)

де – сумарне діюче значення напруги усіх вищих складових гармонік;

– напруга основної гармоніки (у даному випадку ).

Допустимість встановлення тиристорних джерел для групи печей визначається з умови < 5%.