Влияние электромагнитных волн на человека

ВВЕДЕНИЕ

       Разрабатываемы комплект технологичного электра оборудования

разрабатывается, для производства заготовок для электробытовых приборов

путем литья. Известно множество разновидностей литья:

                    в песчаные формы (ручная или машинная формовка);

                    в многократные (цементные, графитовые, асбестовые формы);

                    в оболочковые формы;

                    по выплавляемым моделям;

                    по замораживаемым ртутным моделям;

                    центробежное литье;

                    в кокиль;

                    литьё под давлением;

                    по газифицируемым (выжигаемым) моделям;

                    вакуумное литьё;

                    электрошлаковое литьё;

                    литьё с утеплением.

В нашем случае боле подходящим является литье в кокиль. Литьё металлов в кокиль — более качественный способ. Изготавливается кокиль — разборная форма (чаще всего металлическая), в которую производится литьё. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали. В отличие от других способов литья в металлические формы (литьё под давлением, центробежное литьё и др.), при литье в кокиль заполнение формы жидким сплавом и его затвердевание происходят без какого-либо внешнего воздействия на жидкий металл, а лишь под действием силы тяжести.

Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200—300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, простановка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление полученной отливки. Процесс кристаллизации сплава при литье в кокиль ускоряется, что способствует получению отливок с плотным и мелкозернистым строением, а следовательно, с хорошей герметичностью и высокими физико-механическими свойствами. При многократном использовании кокиль коробится и размеры отливок в направлениях, перпендикулярных плоскости разъёма, увеличиваются.

В кокилях получают отливки из чугуна, стали, алюминиевых, магниевых и др. сплавов. Особенно эффективно применение кокильного литья при изготовлении отливок из алюминиевых и магниевых сплавов. Эти сплавы имеют относительно невысокую температуру плавления, поэтому один кокиль можно использовать до 10000 раз (с простановкой металлических стержней). До 45 % всех отливок из этих сплавов получают в кокилях. При литье в кокиль расширяется диапазон скоростей охлаждения сплавов и образования различных структур. Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном производстве.

В качестве нагревательного элемента используется печь. Современные плавильные печи представлены большим модельным рядом, различаются по размеру и набору функций. Общие характеристики данного оборудования – это высокие плавильные свойства, экономичность, точность регулирования и соответствие требованиям безопасности. В ходе производства элементов для плавильных печей используются прочные листы стали, эффективные теплоизоляционные и огнеупорные материалы (кирпич, бетон с высоким содержанием оксида алюминия).

Индукционная плавильная печь 

В индукционной печи нагревание осуществляется посредством выделения тепла от прохождения тока через металл в тигле. Ток возникает под действием электромагнитного поля индуктора. Индукционные печи используются в ювелирном производстве, в литейных цехах для плавки чугуна, стали, меди, алюминия, латуни, цинка и др.

Достоинства тигельных плавильных печей:

1.    Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных нагревательных элементов;

2.    Интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты, отходов, выравнивание температуры по объёму ванны и отсутствие местных перегревов, гарантирующая получение многокомпонентных сплавов, однородных по химическому составу;

3.    Принципиальная возможность создания в печи любой атмосферы (окислительной, восстановительной или нейтральной) при любом давлении;

4.    Высокая производительность, достигаемая благодаря высоким значениям удельной мощности, особенно на средних частотах;

5.    Возможность полного слива металла из тигля и относительно малая масса футеровки печи, что создаёт условия для снижения тепловой инерции печи благодаря уменьшению тепла, аккумулируемого футеровкой. Печи этого типа удобны для периодической работы с перерывами между плавками и обеспечивают возможность быстрого перехода с одной марки сплава на другую;

6.    Простота и удобство обслуживания печи, управления и регулировки процесса плавки, широкие возможности для механизации и автоматизации процесса;

7.    Высокая гигиеничность процесса плавки и малое загрязнение воздуха.

К недостаткам тигельных печей относятся

     Относительно низкая температура шлаков, наводимых на зеркало расплава с целью его технологической обработки. Шлак в ИТП разогревается от металла, поэтому его температура всегда ниже, а также сравнительно низкая стойкость футеровки при высоких температурах расплава и наличие теплосмен (резких колебаний температуры футеровки при полном сливе металла). Однако преимущества ИТП перед другими плавильными агрегатами значительны, и они нашли широкое применение в самых разных отраслях промышленности.

Электрическая дуговая плавильная печь 

В печах этого типа источником тепла служит электрическая дуга постоянного или переменного тока, которая возникает между металлом и графитовыми электродами. В процессе плавки в печи начинает выполняться покачивание металла в целях его равномерного перемешивания. Дуговая печь применяется для плавления чугуна, стали, цветных металлов, сплавов железа (так называемые «ферросплавные» печи) и др. Дуговая печь довольно сложна в эксплуатации, на ее строительство требуются значительные затраты. Чугун, выплавляемый в дуговых печах, является более дорогим, чем ваграночный.

Достоинства электрической дуговой печи:

1.      Использование электрической энергии

2.      возможность расплавить шихту (металлолом) практически любого состава

3.      точное регулирование температуры металла и его химического состава

Недостаткам электрической дуговой печи являются:

Высокий местный перегрев под электродами; значительное количество продуктов горения и шума во время работы.

Газовая плавильная печь 

Газовые плавильные печи позволяют точно регулировать температуру внутри нагревательной камеры и снижать тепловые потери благодаря качественным изоляционным материалам. Внутри газовой печи создается оптимальная газо-воздушная смесь, выделяющая при горении максимум энергии. Эта смесь нагревает плавильный тигель из особого жаростойкого сплава. Такие печи используются не только для плавления, но и для нагревания металлов (алюминия, меди, свинца, олово, драгоценных металлов) до 1400°C.

 Плавильная печь сопротивления

Данная разновидность электрической печи работает по принципу теплового действия электрического тока в проводнике. В качестве проводника можно использовать нагреватель, передающий тепло нагреваемому телу (печи сопротивления косвенного действия), или нагреваемое тепло (печи сопротивления прямого действия). В печах сопротивления применяются толстые нихромовые пластины. И хотя такие пластины часто выходят из строя и требуют замены, себестоимость плавления при помощи такого оборудования является сравнительно низкой.

 Муфельная печь

Как и газовые, муфельные печи подходят для выплавки и нагревания металла. Такая печь содержит муфель, который защищает нагреваемый материал и предохраняет его от контакта с продуктами сгорания и топлива. Уровень нагревания данного оборудования ограничен – не более 950°C из-за невысокой стойкости муфеля.

В нашем случае более подходящей является индуктивная печь.

Так как такие преимущества как. Простота и удобство обслуживания печи, управления и регулировки процесса плавки, широкие возможности для механизации и автоматизации процесса. Высокая гигиеничность процесса плавки и малое загрязнение воздуха. Высокая производительность, достигаемая благодаря высоким значениям удельной мощности, особенно на средних частотах. Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных нагревательных элементов. Делает её наиболее подходящей для использования в комплекте технологичного электра оборудования для литья заготовок.

Для индуктивной печи необходим ток с частотой 8 кГц. Так как мы имеем сеть с частотой 50 Гц, нам необходимо её повысить. В этом случае мы должны воспользоваться преобразователем частоты. Для получения таких частот применяются как электромашинные, так и статические преобразователи частоты. В качестве последних используются полупроводниковые преобразователи частоты и ламповые генераторы. Генерация токов повышенной частоты от 250 Гц до 10 кГц в мировом масштабе осуществляется почти исключительно тиристорными преобразователями частоты. По сравнению с электромашинными преобразователями они имеют ряд преимуществ:

1. Возможность изменения рабочей частоты, обеспечивающей режим работы, близкий к оптимальному, без переключения в силовой цепи;

2. Более высокий КПД от 0,92 до 0,97, не зависящий от изменения выходной мощности преобразователя;

3. Практически мгновенная готовность к работе;

4. меньший расход активных материалов;

5. Более низкие эксплуатационные затраты и расходы по техническому обслуживанию;

6. Меньшее время простоев на ремонт преобразователя и его элементов.

Большие преимущества тиристорных преобразователей заключены в их регулировочных свойствах. Современные регуляторы преобразователей повышенной частоты позволяют вести регулирование с запаздыванием всего на один - два полупериода выходной частоты. Регулирование осуществляется без переключений в силовых цепях, что позволяет обходиться без громоздких коммутирующих устройств. Следует отметить, однако, что статическим преобразователям частоты присущи специфические особенности, которые необходимо учитывать при согласовании источника питания с нагрузкой, при выборе силовых схем, систем управления, регулирования и защиты, режимов работы вентилей, конструктивных решений. Тиристорные преобразователи высокой частоты (0,5 и более килогерц) находят применение как в энергоемких устройствах (индукционные нагревательные установки, преобразовательные подстанции на железнодорожном транспорте и т.п.), так и в установках сравнительно небольшой мощности (питание люминесцентных ламп, установки для активации полимерных материалов и т.п.).

1.      Транзисторные преобразователи частоты

Подобные схемы преобразователей используются в старых приводах и новые конструкции их практически не разрабатываются.

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых приводах находят преобразователи с явно выраженным звеном постоянного тока (рис. 6.)

В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе (В), фильтруется фильтром (Ф), сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором (И) в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению к.п.д. и к некоторому ухудшению массогабаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используются автономные инверторы напряжения и автономные инверторы тока.

В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия.

Они имеют более высокий КПД (до 98%) по отношению к преобразователям на IGBT транзисторах (95 – 98%).

Преобразователи частоты на тиристорах в настоящее время занимают доминирующее положение в высоковольтном приводе в диапазоне мощностей от сотен киловатт и до десятков мегаватт с выходным напряжением 3 - 10 кВ и выше. Однако их цена на один кВт выходной мощности самая большая в классе высоковольтных преобразователей.

До недавнего прошлого преобразователи частоты на GTO составляли основную долю и в низковольтном частотно регулируемом приводе. Но с появлением IGBT транзисторов произошел «естественный отбор» и сегодня преобразователи на их базе общепризнанные лидеры в области низковольтного частотно регулируемого привода.

Тиристор является полууправляемым приборам: для его включения достаточно подать короткий импульс на управляющий вывод, но для выключения необходимо либо приложить к нему обратное напряжение, либо снизить коммутируемый ток до нуля. Для этого в тиристорном преобразователе частоты требуется сложная и громоздкая система управления.