Трехфазная нулевая схема выпрямления

В лучевой схеме выпрямлению подвергается фазовое напряжение.

1) Данная схема является 3ф аналогом 1ф однополуперидодной схемы.

2) Каждый момент времени ток проводит один диод той фазы, напряжение в которой самое положительное.

3) Первичные обмотки трансформатора собирают либо в звезду без нейтрали, либо в треугольник. Этим обеспечивается наилучшая загрузка трансформатора по току.

Достоинства:

Большее значение выпрямленного напряжения и меньший Кп (Кп - опред. стоим.)

Недостатки:

Плохо используется трансформатор, мощность трансформатора приходится завышать, это связано с вторичной обмоткой (плохо работает).

Низкий коэфф. мощности.

Форма тока несинусоидальная (надо ставить сглаживающие фильтры).

Данная схема используется редко.

Вопрос №15. Диэлектрических нагрев. Принцип действия. Области применения.

Рис. 3.18. Поляризация диполей и ионов [2]

Диэлектрический нагрев основан на принципе выделения тепла в электрически поляризуемых непроводящих или плохо проводящих материалах при воздействии высокочастотного электрического поля. Материал нагревается в результате непрерывного изменения положения атомов или молекул в переменном электрическом поле.

Рис. 3.19. Принцип диэлектрического нагрева

Материал нагревается в результате непрерывного изменения положения диполей, подобных молекуле H₂O, в переменном электрическом поле, вызывающем ориентационную поляризацию (рис. 3.18). Нагрев вызывается “внутренним трением” в материале. Повышение температуры материала в быстропеременном электромагнитном поле происходит также, когда в структуре материала имеются свободные ионы и атомы, которые могут быть поляризованы (ионная и электронная поляризация). В случае однородного электрического поля в материале и однородности самого нагреваемого материала достигается равномерное распределение температуры. Поэтому нет необходимости нагревать технологическое устройство. Метод позволяет реализовать скоротечные процессы с быстрым возрастанием температуры. Но в результате различия молекулярных структур не все материалы в равной степени подходят для диэлектрического нагрева. Это объясняет, почему время нагрева может значительно различаться.

В случае однородного электрического поля в материале и однородности самого материала гарантируется равномерное распределение в нем температуры. Нагрев до требуемой температуры может производиться чрезвычайно быстро за счет использования высокой интенсивности поля или высокой частоты в микроволновом диапазоне.

Выделяющаяся в изделии энергия пропорциональна произведению квадрата напряженности электрического поля E в загрузке на частоту и зависит от диэлектрических свойств материала. Диэлектрические потери в материале характеризуются постоянной e, называемой диэлектрической проницаемостью материала, и тангенсом угла потерь диэлектрика tan d. Оба параметра зависят от температуры и частоты f. Взаимосвязь может быть выражена следующим уравнением для синусоидально изменяющегося электрического поля

.

Существуют два метода передачи энергии в материал и соответственно два типа технологических устройств для диэлектрического нагрева, различающихся по применяемым частотам.

Первый - высокочастотный нагрев в электрическом поле конденсатора (рис. 3.19). Конструкция из двух электродов питается напряжением высокой частоты в мегагерцовом диапазоне, например 27,12 МГц (<500 МГц). Нагреваемый материал помещается между электродами. Загрузка полностью пронизывается электрическим полем, следовательно может быть достигнуто равномерное распределение температуры. Лишь при больших размерах загрузки оно может оказаться неравномерным из-за возникновения стоячих волн. Поэтому при больших размерах нагреваемого материала необходимы многоэлектродные системы или схемы с индуктивными элементами.

Второй метод, называемый микроволновым нагревом, базируется на использовании бегущих или стоячих волн. При этом виде диэлектрического нагрева частоты лежат в гигагерцовом диапазоне, например 2,45 ГГц. Микроволновая энергия генерируется специальными электронными лампами, называемыми магнетронами, и передается в загрузку через волноводы и излучатели. При работе микроволновых устройств распределение электрического поля и температуры сходно с таковым при индукционном нагреве. Следовательно, здесь также может быть установлена глубина проникновения, определяющая толщину поверхностного слоя, в котором поглощение энергии выше, чем в сердцевине материала.

Применение

Рис. 3.20. Принцип микроволнового нагрева в камере [2]

Высокочастотный и микроволновый нагрев нашел разнообразное применение в промышленности и быту благодаря ряду преимуществ. Нагрев является прямым, не зависящим от теплопередачи путем теплопроводности, конвекции и излучения. Высокая плотность мощности ведет к высокой эффективности процесса и, следовательно, низкому удельному расходу энергии при большой гибкости и возможности автоматизации управления. Вследствие высоких диэлектрических потерь воды оказывается возможным реализовать избирательный нагрев областей с большим ее содержанием, то есть сушку в высокочастотных электрических полях дерева, тканей, пластмасс, керамики, лаков и клеев. Помимо производства фанеры и древесно-стружечной плиты (ДСП) примерами диэлектрического нагрева могут служить сушка широкого ассортимента тканей в процессе их непрерывного производства, плавка и спекание стекол, а также вулканизация резины. Кроме того, существуют специальные применения диэлектрического нагрева, такие как нагрев и пастеризация пищевых продуктов и стерилизация медицинских принадлежностей.

Рис. 3.21. Непрерывный микроволновый нагрев [2]

При периодической обработке в высокочастотных полях между электродами конденсатора возможно одновременно обжимать загрузку, что необходимо, к примеру, при склеивании и сушке фанерных панелей. При непрерывном режиме нагрева материал транспортируется через поле конденсатора на конвейерной ленте. Специальные конструкции электродов могут обеспечивать локальный нагрев материала только в тех зонах, где это требуется. Стержневые чередующиеся электроды, относительно которых перемещается нагреваемый материал, применяются для непрерывного нагрева тонких изделий типа бумаги.

Рис. 3.22. Непрерывный микроволновый нагрев с пустотелым волноводом [2]

В резонаторах, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда, материал нагревается в поле стоячих волн с высокой плотностью энергии, которая обусловлена взаимодействием отраженных от стенок резонатора микроволн. Малый объемный резонатор соизмерим с одной полуволной микроволнового поля (мономодовый режим). В этом случае действие стоячей волны приводит к неоднородному распределению поля и, следовательно, температуры. С увеличением размера резонатора в нем оказывается большее количество узлов и пучностей поля, и такой мультимодовый резонатор позволяет нагревать материалы равномернee. Наиболее благоприятное распределение электрического поля в резонаторе может быть получено с помощью вращающегося «перемешивателя» поля (диссектора) (рис. 3.20). Объемные резонаторы могут использоваться также для непрерывного нагрева. В этом случае материал транспортируется через установку на конвейерной ленте (рис. 3.21).

В микроволновой системе с бегущими волнами энергия передается от магнетрона к нагреваемому материалу в основном волноводами. Микроволны распространяются по волноводу, который либо приводит в резонаторную камеру требуемой формы, либо заканчивается водяной нагрузкой. Последняя применяется для конструкций в форме меандра, которые особенно хорошо подходят для сушки тонких материалов, подобных бумаге и ткани. Чтобы обеспечить передачу энергии, подводимой к материалу, и преобразование ее в тепло на возможно более протяженном участке, обрабатываемую полосу пересекают волноводом несколько раз. При использовании такой конфигурации может быть достигнута высокая степень эффективности и равномерный нагрев (рис. 3.22).

Экономика Диэлектрический нагрев имеет множество преимуществ, включая присущие и другим электротермическим процессам, такие как нагрев без обычных механизмов теплопередачи, высокая плотность энергии, гибкость в эксплуатации и т.д. Эти преимущества обусловливают снижение энергопотребления, улучшение качества продукции и повышение производительности. Использование энергии оказывается более экономичным и рациональным по сравнению с обычными методами нагрева, особенно топливными.

Совершенствование процесса диэлектрического нагрева в отношении энергопотребления и распределения температуры обеспечивает дальнейшее улучшение качества продукции. При высокочастотном нагреве в поле конденсатора эффективность может быть повышена грамотным конструированием электродов и расположением материала. Быстрый нагрев будет достигаться за счет высокой плотности энергии. В случае микроволнового нагрева несколько магнетронов могут работать параллельно для повышения производительности. Как упомянуто выше, вращающиеся отражатели в резонаторах способствуют более равномерному нагреву материала.

вопрос №16. Особенности печных подстанций и коротких сетей рудно-термической печи.

Печные подстанции РТП, как правило, делаются пристроенными к пролету, где расположены печи. В связи с тем, что печей обычно несколько, пристройки печных подстанций образуют дополнительный пролет. Внутренняя компоновка этого пролета определяется характером печных подстанций и зависит главным образом от того, применена ли система сборных шин. Помещения кабин управления, за редким исключением, располагаются на уровне рабочей площадки в межпечных пролетах трансформаторного пристроя. В кабинах управления устанавливаются щиты и пульты, панели автоматического управления электродами, распределительные щиты НН и т.п.

Существенным элементом РТП является короткая сеть. Несмотря на значительное количество типоразмеров и конструкций РТП, число схем к.с. крайне ограничено и по существу сводится к следующим.