ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ • БД «Труды ученых СтГАУ»: Лысаков, А. А. Электротехнология. Курс лекций [электронный полный текст] : учеб. пособие для студентов вузов очной и заочной форм обучения. / А. А. Лысаков ; СтГАУ. Ставрополь, 2013. - 124 с. • БД «Труды ученых СтГАУ»: Электротехнологии и энергосбережение в сельском хозяйстве: [электронный полный текст] : методические указания для выполнения курсовой работы. / А. А. Лысаков ; СтГАУ. - Ставрополь, 2013. • Баранов, Л. А. Светотехника и электротехнология : учеб. пособие - М. : КолосС, 2006. - 344 с. • Электротехнология / В.А. Карасенко, Е.М. Заяц, А.Н. Баран. – М.: Колос, 1992 - stgau.ru (стгау.рф)-Лысаков-файлыЭлектротехнология (для заочников специальности 110800.62 «Агроинженерия») • вопросы к экзамену, лекции, задания для контрольной работы. - stgau.ru (стгау.рф)-структура университетабиблиотека-Труды ученых Ставропольского ГАУ Электротехнология - область науки и техники, изучающая приемы, способы и средства выполнения производственных процессов, использующих электрическую энергию непосредственно или с предварительным преобразованием в тепловую, электромагнитную, кинетическую, механическую и другие виды энергии. Действие электрического тока • ТЕПЛОВОЕ • ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ • БИОЛОГИЧЕСКОЕ Способы электронагрева • Нагрев сопротивлением - электронагрев за счет электрического сопротивления электронагревателя или загрузки. а — электроконтактный; б — электродный; в — косвенный (элементный); г — нагрев в электролите; Количество теплоты, выделенное в нагреваемом материале или среде, определяется по закону Джоуля-Ленца Q= 2 I Rt Примеры установок электронагрева сопротивлением • Дуговой нагрев - электронагрев загрузки электрической дугой. • Электродуговой косвенного нагрева • Электродуговой прямого нагрева • Индукционный нагрев- электронагрев электропроводящей загрузки электромагнитной индукцией. • Установка косвенного индукционного нагрева Глубина проникновения тока в металл 503 f Δ - глубина проникновения, м; ρ - удельное электрическое сопротивление материала, Ом*м; f - частота питающего напряжения, Гц; μ - магнитная проницаемость материала. • Установка индукционного нагрева для плавления металлов в действии Индукционный нагрев в быту • Диэлектрический нагрев - электронагрев неэлектропроводящей загрузки токами смещения при поляризации, а также проводников II рода, имеющих ионную проводимость. Виды поляризации диэлектрика в электрическом поле • а) поляризация атомов; • б) ориентационная поляризация. • Мощность, выделяемая в единице объема диэлектрика и поглощаемая материалами, определяется выражением A 2 pV 2f E 0 tg V t 2 11 5,55 f E tg 10 • V — объем диэлектрика, м3 • Е — напряженность электрического поля, В/м • А - потери энергии, Дж; • tg δ - тангенс угла поглощения; • ε — относительная диэлектрическая проницаемость материала; • ε0— электрическая постоянная вакуума (воздуха); • t - время нагрева, ч. • Зависимость тангенса угла потерь tg δ и диэлектрической проницаемости ε от частоты электрического поля фактор потерь k=εε0tgδ Диэлектрический нагрев • Электронно-лучевой нагрев электронагрев загрузки сфокусированным электронным лучом в вакууме. • Лазерный нагрев - электронагрев в результате последовательного преобразования электрической энергии в энергию лазерного излучения и затем в тепловую в облучаемой загрузке. • Ионный нагрев - электронагрев потоком ионов, образованным электрическим разрядом в вакууме. • Инфракрасный нагрев - электронагрев инфракрасным излучением при условии, что излучательные спектральные характеристики излучателя соответствуют поглощательным характеристикам нагреваемой загрузки. • Инфракрасные лучи - электромагнитные колебания, имеющие длину волны 0,78…420 мкм и частоту в диапазоне 1014 - 1016 Гц. • ИК-диапазон делят на 3 части: - коротковолновой (0,76 - 2,5 мкм), - средневолновой (2,5 - 25 мкм), - длинноволновой (25 - 420 мкм). • Коротковолновые лучи проникают в глубину нагреваемого материала, вызывая нагрев изнутри. • Плазменный нагрев - электронагрев стабилизированным высокотемпературным ионизированным газом, образующим плазму. Различают плазменно-дуговой нагрев, при котором тела нагреваются факелом плазмы, образуемым при продувании газа через дуговой разряд, и плазменно-индукционный нагрев, когда для получения плазмы используют высокочастотное магнитное поле. Схема устройства плазменной горелки • 1— кварцевая трубка; • 2 — индуктор; • 3 — индукционный разряд; • 4 — зона перегрева кварцевой трубки; • 5 — струя термозащитного газа; • 6 — пламя горелки • Термоэлектрический нагрев - нагрев сред теплотой Пельтье, переносимый электрическим током термоэлектрической батареи от источника, имеющего температуру более низкую, чем температура потребителя. • Эффект Зеебека-термопара, эффект Пельтье-обратный термопаре Формула для определения термоЭДС E eT2 T1 • где е— коэффициент Зеебека, мкВ/К; • Т2 и Т1 - температуры горячего и холодного спаев, К. Определение тепла Пельтье Q K I где КП—коэффициент Пельтье, В/с; • I — сила тока в цепи термоэлемента, А; • τ — время протекания тока, с. Между коэффициентами Пельтье и Зеебека существует зависимость K eT • где Т — температура спая, К. • Каждый из способов электронагрева, может быть прямым и косвенным. При прямом электронагреве теплота выделяется в загрузке, включенной в электрическую цепь, при косвенном теплота выделяется в электронагревателе и передается загрузке теплообменом. Косвенное преобразование электрической энергии в тепловую ПРЯМАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ 1 кВтч≈3600 кДж 1 кВтч>3600 кДж КОСВЕННАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ 1 кВтч<3600 кДж • Для косвенного преобразования электрической энергии в тепловую применяются трансформаторы тепла и тепловые насосы. • Тепловые насосы, так же как и холодильные машины, могут быть: компрессионными (механическими); абсорбционными (термохимическими); полупроводниковыми (термоэлектрическими). Термоэлектрический тепловой насос Принципиальная схема (а) и идеальный цикл (б) теплового насоса компрессионного типа Коэффициент преобразования энергии T2 KT K X 1 T2 T1 • Из последней формулы следует, что с помощью тепловых насосов можно получить больше тепла, чем при прямом преобразовании электрической энергии в тепловую. • В современных тепловых насосах коэффициент преобразования энергии находится в пределах 2,5-4,0; следовательно на единицу затраченной энергии можно получить 2,5-4,0 единицы тепла. • Наибольший экономический эффект тепловые насосы дают при комбинированном производстве тепла и холода (совмещенный цикл работы), когда тепловая энергия от материалов, которые необходимо охлаждать, переносится к средам, которые необходимо нагревать. Тепловой насос ТН с горизонтально расположенными коллекторами в грунте