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, 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, с. Электротехнология / В.А. Карасенко, Е.М. Заяц, А.Н. Баран. – М.: Колос, 1992

- stgau.ru (стгау.рф)-Лысаков-файлы- Электротехнология (для заочников специальности «Агроинженерия») вопросы к экзамену, лекции, задания для контрольной работы. - stgau.ru (стгау.рф)-структура университета- библиотека-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 = I 2 R t

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 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

V объем диэлектрика, м 3 Е напряженность электрического поля, В/м А - потери энергии, Дж; tg δ - тангенс угла поглощения; ε относительная диэлектрическая проницаемость материала; ε 0 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=εε 0 tgδ

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 Гц.

ИК-диапазон делят на 3 части: - коротковолновой (0,76 - 2,5 мкм), - средневолновой (2, мкм), - длинноволновой ( 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 где е коэффициент Зеебека, мкВ/К; Т 2 и Т 1 - температуры горячего и холодного спаев, К.

Определение тепла Пельтье где К П коэффициент Пельтье, В/с; I сила тока в цепи термоэлемента, А; τ время протекания тока, с.

Между коэффициентами Пельтье и Зеебека существует зависимость 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 к Вт ч 3600 к Дж 1 к Вт ч>3600 к Дж

КОСВЕННАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ 1 к Вт ч

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

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