1 – Ma'ruza Elektr texnologik qurilmalari faniga kirish. Predmeti maqsadi va vazifalari

NAZORAT UCHUN SAVOLLAR

1. Elektr payvandlash qanday turlarga bo'linadi?

2. Elektr yoyli payvandlash qanday xillarga ajratiladi?
3. Bir postli payvandlash qurilmasida yoy toki qanday rostlanadi?
4. Ko'p postli payvandlash qurilmasida yoy toki qanday rostlanadi?
5. Avtomatik payvandlash qurilmasi qanday ishlaydi?
6. Kontaktli payvandlash qurilmalari necha turga bo'linadi?
7. Kontaktli payvandlash qanday amalga oshiriladi?
8. Detallarni chokli payvandlash qanday amalga oshiriladi?
9. Detallarni uchma – uch payvandlash qanday bajariladi?
10. Nuqtali payvandlash mashinasining qanday ishlaydi?


5- Ma'ruza:
Indukcion eritish peshlari va qizdirish qurilmalari.

Induktsion qizdirish, elektr energiya qizdirilayotgan jismga bevosita uzatilib, elektr o'tkazuvchi materialni juda oz vaqt ichida, xech qanday kontakt qurilmalarsiz to'gridan – to'gri qizdirish imkonini beradi. Induktsion qizdirishning asosiy afzaliklaridan biri jismning qizdirilishi zarur bo'lgan qisminigina qizdirish imkoni borligi va bu esa o'z navbatida elektr energiyadan tejamkorlik bilan foydalanishga olib keladi. Induktsion qurilmalarda qo'llaniladigan kuchlanishning chastotasi keng oraliqda o'zgarishi (50 Gts dan yuzlab MGts gacha) va qurilmalarning quvvati 16 – 20 MVt gacha bo'lishi bilan xarakterlidir. Induktsion pechlarning sigimi 100 tonnagacha bo'lishi mumkin.

Induktsion qizdirish, o'zgaruvchan elektromagnit maydonga joylashtirilgan elektr o'tkazuvchi materialdan tayyorlangan jismda hosil bo'ladigan uyurma toklarning harakatlanishi natijasida yuzaga keladi. Elektromagnit maydonini hosil qiluvchi qurilma induktor deb ataladi. Induktor silindrik yoki spiral chulgamdan iborat bo'ladi. Ko'pgina hollarda induktorning shakli qizdirilayotgan jism yuzining geometrik ko'rinishiga bogliq bo'ladi. Qizdirilayotgan jismning elektr qarshiligi kichik bo'lgani uchun undan toklarning o'tish tezligi yuqori bo'ladi va shuning uchun ham jism intensiv qiziydi. Tokning zichligi qizdirilayotgan jism yuzasidan ichkariga qarab eksponental qonun bo'yicha kamayib boradi (4.1 – rasm) va quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
, (4.1)

bu yerda – qizdirilayotgan jism yuzasidagi tokning zichligi, А/м²; х– tok zichlining jism yuzasidan ichkariga kirib borish masofasi, м; – tok zichligining ye marta kamayishi sodir bo'ladigan masofa, “kirib borish chuqurligi” deb ataladi, m.

Elektr energiyaning 86% – qalinlikda issiqlik energiyaga o'zgaradi. Odatda bu qatlamda uyurma toklarning deyarli butun aktiv energiyasi issitqlik energiyaga o'zgarib, bu qatlamning harorati jismning ichki qismiga issiqlik o'tkazuvchanlik bo'yicha uzatiladi. Toklar zichligining jism ichkarisiga kirib borish chuqurligi qizdirilayotgan jismning fizik ko'rsatkichlariga va induktor tokining chastotasiga bogliq



4.1 – rasm. Tok zichligining jism yuzasidan ichkariga kirib borishining o'zgarishi
, (4.2)

bu yerda – qizdirilayotgan jism materialining solishtirma elektr qarshiligi, Ом/м³; – qizdirilayotgan jism materialining nisbiy magnit singdiruvchanligi; – induktor tokining chastotasi, Gts. Jism haroratining oshishi bilan vа ko'rsatkichlarining o'zgarishi ning o'zgarishiga ta'sir qiladi.

Ko'pgina elektr o'tkazuvchi materiallarning solishtirma elektr qarshiligi harorati oshishi bilan proportsional oshib boradi
, (4.3)

bu yerda – jism harorati nolga teng bo'lgandagi materialning solishtirma elektr qarshiligi; – materialning harorat koefitsiyenti,

1/⁰C; – jismning harorati, ⁰С.
Magnit va nomagnit materiallarning magnit singdiruvchanligining ularning haroratiga bogliqlik darajasi turlicha bo'ladi. Nomagnit materialarda haroratning turli qiymatlarida magnit singdiruvchanligi o'zgarmaydi va ligicha qolaberadi. Ferromagnit materiallarda har biri uchun alohida Kyuri nuqtasi deb ataladigan harorat nuqtasi bo'lib, harorat qiymati shu nuqtadan oshganidan so'ng uning magnit singdiruvchanligi bir necha o'n martaga sakrab o'zgaradi (masalan, temir uchun bu nuqta t_k = 769 ⁰C tashkil etadi). 4.2 – rasmda ko'rsatkichlarning qizdirilayotgan nomagnit (4.2a – rasm) va magnit materiallarning (4.2b– rasm) haroratiga bogliq ravishda o'zgarish tavsiflari keltirilgan. Magnit materiallardagi tok zichligining kirib borish chuqurligi nomagnit materiallarnikiga nisbatan harorat oshib borishi bilan tezroq va ko'proq oshadi. Masalan, po'latining harorati 20 ⁰S dan 1000 0S ga ko'tarilganida qiymati 30 martadan ko'pga oshadi, rangli metallarda esa bu ko'rsatkich bor yo'gi 2 – 3 martaga oshadi, xolos.

4.2 – rasm. Qizdirilayotgan nomagnit (a) va magnit (b) materialar fizik ko'rsatkichlarining haroratga bogliq o'zgarish tavsiflari
Bir – biriga monand jismlarning induktsion qizishini nisbiy baholash uchun m – yuza effekti ko'rsatkichi darajasi deb ataladigan o'lchovsiz ko'rsatkichdan foydalaniladi. Jismlardagi toklar zichligining bir xil bo'lishi, qizishi tavsifining monand bo'lishiga va ularning yuza effekti ko'rsatkichlari ham bir xil bo'lishini bildiradi. Ko'p tarqalgan silindr, plita va ichi bo'sh silindr ko'rinishdagi qizdiriladigan jismlarning yuzalari quyidagi ifodalar bilan aniqlanadi: h qalinlikdagi to'gri burchakli plita uchun m = h/ , radiusli silindr uchun , ichki radiusi va tashqi radiusi bo'lgan ichi bo'sh silindr uchun .
Elektromagnit maydon nazariyasi bo'yicha qizdirilayotgan jismning birlik yuzasida birlik vaqt ichida sinusoidal qonuniyat bo'yicha o'zgaradigan elektr maydon kuchlanganligi Ye va magnit maydon kuchlanganligi N ga teng bo'lgan elektromagnit maydon energiyasining jism tomonidan yutilishi Umov – Poyting vektori bilan aniqlanadi

, (4.4)

bu yerda magnit maydon kuchlanganligining kompleks qiymati.

Bu ifoda yordamida chulgamlar soni bo'lgan va undan tok o'tuvchi induktorning elektromagnit maydoniga joylashtirilgan har qanday metall uchun induktorning uzunlik birligiga to'gri keladigan yutiluvchi solishtirma quvvatning aktiv R va reaktiv Q tashkil etuvchilarini aniqlash mumkin:

(4.5)

(4.6)

bu yerda F vа G jismning nisbiy qalinligini ifodalovchi га yoki silindrik jismlar uchun nisbiy radiusini ifodalovchi га bogliq murakkab funktsiyalardir.

4.3 – rasmda to'liq silindr ko'rinishga ega jismning induktsion usul bilan qizdirilganida uning F va G funktsiyalarining radiusining nisbiy o'zgarishiga bogliq ravishda o'zgarishi keltirilgan.

cos



4.3 – rasm. To'liq silindr (a) va plita (b) ko'rinishidagi qizdirilayotgan jismlar F,G,cos ko'rsatkichlarining m ga bogliq o'zgarish tavsiflari

Jismlarning quvvat koeffitsiyentlarini quyidagi ifoda bilan aniqlaymiz

(4.7)

Amalda plitaning nisbiy qalinligi va silindr uchun bo'lgan xolarda F va G funktsiyalarning qiymati 1 ga teng deb qabul qilinadi. Shndayligini hisobga olgan holda silindrik qizdirilayotgan material uchun induktorning maksimal quvvat koeffitsiyenti

(4.8)

bo'lib, bu qizdirilayotgan plita ko'rinishidagi material uchun ham ta'luqlidir.

(4.2) dadan ko'rinib turibdiki, induktor tokining oshishi bilan ning qiymati martaga kamayadi va shuningdek (4.5) bo'yicha esa qizdirilayotgan jismda yutilayotgan aktiv quvvat P ning qiymati martaga oshadi.
Induktsion qizdirish qurilmalarida yuqorida ko'rilgan yuza effekti natijasida qizdirilayotgan materialning xususiyatlari o'zgarishi hodisasidan tashqari yaqinlik va halqa effektlari hamda qizdirilayotgan jismda hosil bo'ladigan elektrodinamik kuch effekti kabi fizik hodisalar ham kuzatiladi.
Yaqinlik effekti xuddi yuza effekti singari xususiyatlarga ega. Qizdirilayotgan jism yaqinida elektr toki o'tayotgan bo'lsa, u holda shu jism yuzasidagi tokning siqilishi hodisasi kuzatiladi. Masalan, induktordagi tok va qizdirilayotgan jismdagi uyurma tokning yo'nalishi deyarli qarama– qarshi bo'lib, tok yo'nalishlari to'qnashgan joyda tokli yaqinlik effekti ro'y beradi (4.4a – rasm). Bu holda toklar bir – biriga qaragan yuzalarga tomon siqiladi. Toklarning eng zich joylashgan joyi burchaklarga to'gri keladi va bu holat magnit maydoni kuch chiziqlarining joylashishidan ko'rinib turibdi. Qizdirilayotgan jism ko'ndalang kesimidagi toklarning zichligi faqat o'z magnit maydoni ta'siri bilangina emas, balki yaqinida joylashgan o'tkazgichlar magnit maydonlarining umumiy yigma ta'siri bilan ham belgilanadi. Yaqinlik effektidan foydalangan holda induktorning geometrik shaklini shunday tanlash mumkinki, bunda qizdirilayotgan jismning ma'lum zarur qismlarinigina qizdirish mumkin bo'ladi. Elektromagnit energiyani o'sha joyga jamlash natijasida elektr energiyadan tejamkorlik bilan foydalanishga erishiladi.
Induktor chulgamlari yuzalarini tanlashda halqa effekti holatini hisobga olish zarurdir. Bir va ko'p chulgamli induktor chulgmlarining ichki qismidagi toklarning zichligi katta bo'ladi (4.4b,v – rasm). O'tkazgich radiusining induktor diametriga nisbati qancha katta bo'lsa, shuncha halqa effekti yaqqol namoyon bo'ladi. Silindrik jismning tashqi yuzalari qizdirilganida halqa effekti yaqinlik effekti bilan birga sodir bo'ladi, ammo shu shakldagi jismning ichki yuzalari qizdiriladigan bo'lsa, u holda bu effektlar o'zaro bir – birlarini to'liq yoki qisman kompnsatsiya qiladi.



4.4 – rasm. Toklar yo'nalishi qarama – qarshi bo'lganida (a), tokli chulgamdagi o'ramlar soni bitta (b) va chulgamlar soni ko'p bo'lgan (v) xolar uchun tokning kesim yuzasi bo'yicha taqsimlanishi

Induktordagi tok bilan qizdirilayotgan jismda hosil bo'ladigan uyurma toklarning o'zaro bir – birlariga ta'siri natijasida elektrodinamik effekt holati yuzaga keladi. Bir xil qurilmalardagi qizdirish jarayonida bu holat ijobiy natija bersa, ikkinchi xil qurilmalarda bu holat salbiy natijalarga olib kelishi mumkin. Masalan, erituvchi induktsion pechlarda elektrodinamik kuchlar ta'sirida eriyotgan metallning suyuqlanishi tezlashadi. Ba'zi induktsion qizdirish qurilmalarida esa elektrodinamik zo'riqishlar induktorga ta'sir etib xatto deformatsiyalanishigacha olib kelishi mumkin. Qizdirilayotgan metallning induktordagi normal harakatiga ta'sir etib texnologik jarayonda kutilmagan holatlarga sabab bo'lishi mumkin.