Предварительное задание
Каждый студент должен:
с помощью [1] уяснить, в чем сущность индукционного нагрева;
выяснить, что достигается изменением емкости конденсаторной батареи и каковы особенности электрического режима при настройке контура индуктора.
Рис. 6.1. Электрическая схема установки
Рабочее задание
Каждому студенту необходимо:
подробно ознакомиться с экспериментальной установкой;
предварительно рассчитать активную мощность, выделяющуюся в нагреваемом цилиндре, и КПД;
определить, как меняется индуктивное сопротивление катушки при нагреве металлического цилиндра, величину cos φ и КПД при закороченной и подключенной конденсаторной батарее, подбирая емкость последней до наступления резонансного режима.
Порядок выполнения работы
Сначала необходимо ознакомиться со стендом и найти все необходимые измерительные приборы.
Перед подачей напряжения на стенд необходимо включить водоохлаждение нагреваемого цилиндра и убедиться, что датчики контроля температуры воды работают. Расход воды следует установить в пределах 0,015 - 0,02 л/с с помощью мерного сосуда и секундомера, в качестве которого можно использовать ручные часы с секундной стрелкой.
Затем выключателем закоротить батарею конденсаторов и подать напряжение на катушку.
Для того, чтобы выяснить, как меняется индуктивное сопротивление катушки по мере разогрева металлического цилиндра, необходимо замерить ток, напряжение на катушке и показания ваттметра в первый момент после коммутации и после наступления установившегося режима. Наступление установившегося режима определяется по показаниям электроизмерительных приборов и перепаду температуры воды на входе и выходе. В установившемся режиме эти показания не меняются.
После снятия показаний приборов необходимо отключить питание и дать остыть нагреваемому цилиндру.
Затем с помощью выключателя включить последовательно с катушкой батарею конденсаторов и, подбирая величину емкости с помощью переключателей, добиться того, чтобы при включении питания стенда коэффициент мощности cos φ был не менее 0,9-0,95. Подключение конденсаторов следует производить при отключенном напряжении питания.
После этого необходимо добиться установившегося теплового режима, наступление которого следует определять по перепаду температуры воды, охлаждающей металлический цилиндр, на входе и выходе. По достижении установившегося теплового режима этот перепад температуры остается неизменным.
В установившемся тепловом режиме необходимо снять показания всех приборов и определить перепад температуры охлаждающей воды.
По окончании работы следует отключить питание стенда выключателем.
Указания по обработке результатов измерений
По результатам эксперимента необходимо:
определить изменение индуктивного сопротивления электрической цепи в процессе нагрева металлического цилиндра;
рассчитать коэффициент мощности
и КПД установки до и после режима
компенсации реактивной мощности
конденсаторной батареей.Активная мощность Р2, кВт, выделяющаяся в водоохлаждаемом металлическом цилиндре, рассчитывается по формуле
где q - расход воды, л/с;
,
-
температура воды на выходе и входе, °С
КПД установки определяется как отношение активной мощности, пошедшей на нагрев цилиндрической заготовки Р2, к активной мощности на входе P1, определяемой по показаниям ваттметра.
Активное и реактивное сопротивления электрической цепи определяются по показаниям вольтметра, амперметра и ваттметра.