Бобожанов М.К. Методические указания, рабочая программа и задания к контрольным работам по курсу Электротехнологические промышленные установки
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
Ташкентский Государственный Технический
Университет имени Абу Райхана Беруни
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
кафедра: "Электроснабжение"
Методические указания, рабочая программа и
задания к контрольным работам по курсу
"Электротехнологические промышленные установки"
Составлен для направления Высшего Образования
В520200
"Электроснабжение"
Ташкент 2006
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Цель и задачи курса
Курс "Электротехнологические установки" для студентов
специальности 10.04 - одна из основных дисциплин, которая базируется на
материале предшествующих: «Физика», «Химия», «Теоретические основы
электротехники», «Промышленная электроника», «Электрические
машины», «Электротехнические материалы», «Электрические аппараты»,
«Электрические сети и системы», «Электрическая часть станций и
подстанций», «Переходные процессы в системе электроснабжения»,
«Математические задачи энергетики», «Автоматизированный
электропривод», «Типовой электропривод промышленных установок»,
«Теплоэнергетические установки», «Общая теплотехника» и др., и
используется в курсе «Электроснабжение промышленных предприятий», а
также при выполнении курсового и дипломного проектов по
специальности.
Студенты приобретают знания основ теории
электротехнологических процессов и установок, влияние их на
электрическую сеть.
Цель курса - формирование знаний по физическим основам,
принципам действия, схемным и конструкторским решениям и
управлению работой основных промышленных типов
электротехнологических установок (ЭТУ) электротермией, электрической
сваркой, электролизом, электрофизической и электрохимической
обработкой материалов, ультразвуковой, импульсной обработкой
давлением, электронно-ионной технологией.
Задача курса - овладение знаниями основных ЭТУ, их выбором,
определением технико-экономическим показателей работы, методами
снижения расхода и потерь энергии, автоматизацией, охраной труда
и т. п.
1.2. Общие методические указания
Программа курса составлена на основе типовой программы Минву-
за , утвержденной в 1989 году. Для облегчения самостоятельного изучения
материала курс ЭТУ разбит на отдельные темы, к каждой из которых даны
методические указания, вопросы для самопроверки и рекомендуемая
литература. При самостоятельной работе над курсом рекомендуется по
отдельным сложным вопросам обращаться к соответствующим учебникам.
При изучении курса предусматриваются:
1. Лекции по основным принципиальным вопросам курса (в период
установочной сессии);
2. Самостоятельная работа студентов над литературой в соответствии
с изложенной ниже программой и методическими указаниями;
3. Лабораторные работы (во время установочной сессии);
4. Контрольные работы.
Курс рекомендуется изучать последовательно по темам программы.
После ознакомления с содержанием программы и методическими
указаниями следует проработать материал по учебнику, указанному в
конце темы. Необходимо составить и соблюдать расписание занятий с
учетом других дисциплин. При этом прорабатываемый материал нужно
обязательно конспектировать. Если возникнут вопросы, которые
невозможно разрешить самостоятельно, следует обратиться за устной или
письменной консультацией на кафедру электроснабжения промышленных
предприятий и городов ТашГТУ. После изучения материала следует
проверить, правильно ли поняты и хорошо ли усвоены наиболее
существенные положения темы. Для этого необходимо ответить на
вопросы для самопроверки, приведенные в конце каждой темы.
Некоторые вопросы в одном учебнике могут излагаться кратко или
совсем отсутствовать, поэтому при изучении курса необходимо
пользоваться несколькими учебниками.
Изучая курс, студенты на установочной сессии выполняют
лабораторные работы, цель которых - глубже усвоить теоретический
материал и научиться самостоятельно делать расчеты и проводить
эксперименты. Для подготовки лабораторных работ пользуются
методическими указаниями к инструкциями по выполнению лабораторных
работ. После выполнения лабораторных работ студенты сдают зачет. При
этом они должны знать теоретические положения до каждой работе,
методику проведения опытов, их физический смысл и практическое
значение полученных результатов.
В процессе изучения курса студенты выполняют контрольные работы.
Зачет по курсу студенты сдают после своевременного выполнения
контрольных работ и защита лабораторных работ.
На все вида самостоятельной работы при изучении курса
рекомендуется, часов:
изучение теоретического материала по учебникам - 36
выполнение контрольных работ - 12
подготовка и проведение лабораторных работ - 12
1.3. Темы лабораторных работ
1. Исследование конструкции, режима работы и электропотребления
печей сопротивления (4 часа);
2. Исследование конструкции, режима работы и характеристик
дуги сварочного трансформатора (4 часа);
3. Исследование электрических характеристик дуговой печи
(4 часа);
1.4. Темы контрольных работ
1. Тепловой расчет электрических печей сопротивления.
2. Расчет и выбор нагревательных элементов печи сопротивления.
3. Расчет дуговых сталеплавильных печей.
4. Расчет магнитопровода и обмоток сварочного трансформатора.
1.5. Критерии оценки знаний студентов
Оценка «отлично» выставляется студенту, последовательно и
технически грамотно излагающему программный материал (ответ на
поставленный вопрос сопровождается необходимыми электрическими и
технологическими схемами и расчетными формулами). Ответ должен быть
достаточно технически и экономически обоснован, указаны области
практического использования. Студент должен твердо знать новейшие
типы электрооборудования электротехнологических установок.
Оценка «хорошо» выставляется студенту, усвоившему программный
материал, умеющему составлять и объяснять электрические схемы
установок, твердо знающему все методы расчета, типы и виды
электрооборудования ЭТУ, умеющему экономически и технически
обосновать принятое решение.
Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, который знает
основной программный материал, но испытывает затруднения в
практическом его использовании, имеет только общее представление о
типах применяемого электрооборудования ЭТУ.
Оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который не
знает большей части программного материала, путается в методах расчета,
сбивчиво и непоследовательно отвечает на поставленные вопросы,
испытывает затруднения при составлении электрических схем и не может
их объяснить.
1.6. ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Евтюкова И.П., Кацевич Л.С., Некрасова Н.М., Свенчанский А.Д.
«Электротехнологические промышленные установки» (учебное
пособие для вузов), ред. Свенчанский А.Д. М.: Энергоиздат, 1982.
2. Фомичев Е.П. «Электротехнологические промышленные установки»
(учебное пособие для вузов) Киев, «Высшая школа», 1979.
3. Болотов А.В., Шепель Г.А «Электротехнологические установки»
(учебник для вузов). М.: «Высшая школа», 1988.
Дополнительная
1. «Электрические печи сопротивления и дуговые печи», под ред.
М.Б.Гутмана. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. «Электротехнический справочник» т.3, под редакцией профессоров
МЭИ, М.: Энергия, 1976, (стр.202-261, 353-374).
3. «Электротехнический справочник» т.1, под ред. П.Г. Грудинского и
др., М.: Энергия, 1974.
4. «Электрооборудование и автоматика электротехнологических
установок (справочник)». М.: Энергия, 1978.
5. Иванов А.Л «Справочник по электротехнике». Высшая школа, Киев,
1973, с.224.
6. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». М.: 1986, 526 с.
7. «Руководство по расчету однофазных и трехфазных
трансформаторов малой мощности (инструкция и методические
указания)». Днепропетровск, 1973, 58 с.
8. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию», под
ред. А.А.Федорова. т.1 и т.2. М., 1967, с.592.
9. Под ред. Я.М.Большама, В.И.Крупович, М.Л.Самовера «Справочник
по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и
сетей». М.: -1974, 696 с.
10.Ю.Цишевский В.П. «Рудовосстановительные печи и энергетические
балансы дуговых металлургических печей». М.: МЭИ, 1980, 75 с.
11.Никольский Л.E., Бортничук Н.И., Волохонский Л.А.. Розенберг
В.Л., Кадавич Л.С. «Промышленные установки электродугового
нагрева и их параметры». Под общей редакцией Никольского Л.Е.
М.: «Энергия», 1971, 272 с.
2. ПРОГРАММА КУРСА И
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ
2.1. Введение. Энергетические основы электротехнологии.
Понятие об электротехнологическом процессе, классификация ЭТУ.
Расход электроэнергии на электротехнологические цели и его доля в
общем энергетическом балансе страны. Значение ЭТУ в повышении
эффективности промышленного производства и в свете энергетической
программы на длительную перспективу. Роль отечественных ученых,
НИИ и ведущих промышленных предприятий в создании ЭТУ.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Студенты должны ознакомиться с историей развития ЭТУ, его
современным состоянием у нас и за рубежом. Необходимо изучить
перспективы развития энергетической базы (Энергетическую программу).
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Назовите ведущих русских ученых, внесших вклад в развитие
теории и практике ЭТУ.
2. Назовите ведущие НИИ и советских ученых, внесших вклад в
развитие теории ж практики ЭТУ.
3. Назовите основные положения Энергетической программы.
4. Перечислите основные разделы прохождения курса ЭТУ.
5. Какую долю занимает ЭТУ по электропотреблению в РУз ?
2.2. Электрические печи сопротивления
Классификация, области применения и характерные типы
электрических печей сопротивления. Конструкции печей сопротивления
периодического и непрерывного действия. Материалы, применяемые в
электротермии. Материал и конструктивное исполнение нагревательных
элементов.
Режим работы, энергетический баланс и схема теплового расчета
печи. Расчет нагревательных элементов.
Электрооборудование и электроснабжение печей сопротивления
косвенного действия. Комплектные устройства. Измерение и
регулирование температуры. Тиристорные источники питания, их влияние
на цеховую электрическую сеть. Рациональная эксплуатация, повышение
производительности печей, экономия электроэнергии. Перспективные
виды печей. Охрана труда, техника безопасности.
Установки прямого нагрева: конструкции, электрооборудование, схемы
питания и управления.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо четко усвоить основные понятия и принципы
электронагрева сопротивлением, ознакомиться с материалами,
используемыми в электротермии: огнеупорными, теплоизоляционными,
жароупорными и материалами нагревательных элементов. Следует
усвоить вопросы, связанные с конструкцией и типами электропечей
сопротивления, областями их применения, обозначением, режимами
работы и характеристиками, расчетами как тепловыми, так и
электрическими (выбор мощности печи и расчеты нагревательных
элементов), электрооборудованием, рациональной эксплуатацией, охраной
труда, экономией электроэнергии.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что понимается под словами «электропечи сопротивления»?
2. Какие типы печей сопротивления Вы знаете?
3. Что такое косвенный и прямой нагрев?
4. Как осуществляется передача тепла при прямом и косвенном
нагреве?
5. Какие огнеупорные материалы Вы знаете?
6. Какие теплоизоляционные материалы Вы знаете?
7. Назовите жароупорные материалы.
8. Из чего изготавливаются нагревательные элементы?
9. Как осуществляется тепловой расчет печи?
10.Как определяется расчет и выбор нагревательных элементов?
11.Отличие электропечей периодического и непрерывного действия.
12.Как обозначаются электропечи?
13.Как осуществляется автоматическое регулирование температуры
электропечей?
2.3. Индукционные печи и установки
Физические основы и энергетические характеристики индукционных
устяновок. Классификация и область применения. Преимущества
индукционного нагрева.
Индукционные канальные печи: принцип действия, конструкция
основных элементов канальных печей, режимы работы и технико-
экономические показатели; методы рациональной эксплуатации.
Индукционные тигельные печи: принцип действия, конструкции,
оптимальная частота, технико-экономические показатели. Сравнение
тигельных и канальных печей.
Индукционные установки для сквозного нагрева и поверхностной
закалки: преимущества и область применения. Глубинный и
поверхностный нагрев, выбор частоты тока.
Эл.оборудование, схемы питания и управления индукционных
установок промышленной частоты. Электропечные трансформаторы,
конденсаторные батареи, коммутационная и защитная аппаратура, щиты
управления и сигнализации; регулятор электрического режима.
Режим работы, регулирование нагрузки, компенсация реактивной
мощности, экономия электроэнергии, техника безопасности.
Эл.оборудование, схемы питания и управления индукционных
установок средней частоты, Эл.машинные и тиристорные преобразователи
частоты, согласующие трансформаторы, комплексные распредустройства,
контакторы средней частоты, тиристорные выключатели, разъединители,
конденсаторы, трансформаторы тока и напряжения, измерительные
приборы, токопроводы средней частоты, кабели, их конструктивные
особенности, выбор сечения, техника безопасности при обслуживании
установок средней частоты.
Управление эл.режимом индукционных установок средней частоты.
Эл.оборудование и схемы питания высоко частотных установок
(ВЧУ). Ламповый генератор технико-экономические показатели работы,
радиопомехи, техника безопасности при эксплуатации ВЧУ с ламповыми
генераторами.
Высокочастотные установки (ВЧУ) для нагрева полупроводников
и диэлектриков: принцип действия, конструктивные особенности, область
промышленного применения, диапазон частот, электрооборудование.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Необходимо обратить внимание на большое разнообразие
индукционных печей и установок, уметь различать и применять в расчетах
конструктивные особенности, в особенности пределы частот,
поверхностный и глубинный нагрев, а также области применения,
электрооборудование и соблюдение мер техники безопасности.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое индукционный нагрев?
2. Чем отличаются канальные печи от тигельных?
3. Как маркируются канальное и тигельные печи?.
4. Как рассчитываются канальные и тигельные печи?
5. Что такое сквозной нагрев?
6. Что такое поверхностный нагрев?
7. При каких частотах осуществляется глубинный и поверхностный
нагрев?
8. Назовите область применения индукционных установок средней
частоты.
9. Какое электрооборудование используется в установках средней
частоты?
10.Какой диапазон частот в установках для нагрева полупроводников и
диэлектриков?
11.Электрооборудование установок высокой частоты, техника
безопасности при эксплуатации ВЧУ.
2.3. Дуговые электрические печи
Принцип действия, общая характеристика, промышленное
применение дуговых электрических печей.
Дуговые сталеплавильные печи (ДСП): конструкция,
технологический процесс, этапы плавки и характерные для них
регистрограммы тока, мощности и напряжения на электродах печи,
энергетический баланс. Выбор мощности печного трансформатора.
Электрооборудование: печные трансформаторы, реакторы выключатели.
Короткая сеть. Явление переноса мощности в трехфазных дуговых печах.
Электрические и рабочие характеристики, выбор оптимального режима
работы печи. Автоматическое регулирование мощности печи.
Мероприятия по экономии электроэнергии и повышению
производительности печи. Крупные дуговые печи со сверхмощными
трансформаторами.
Особенности ДСП как электрической нагрузки системы
электроснабжения; ограничение помех. Влияние печей на окружающую
среду. Охрана труда и техника безопасности.
Руднотермические печи (РТП): конструкции, область применения,
энергетический баланс, электрооборудование, повышение коэффициента
мощности, РТП как приемник электроэнергии и регулятор нагрузки.
Вакуумные дуговые печи: область применения, конструкции,
процесс наплавления слитка, энергетический баланс и рациональная
эксплуатация, электрооборудование, источники питания и системы
автоматического управления.
Печи электрошлакового переплава (ЭШП): рабочий процесс,
области применения, конструкции, электрооборудование. Электрические
параметры и характеристики электрошлаковой печи, как приемника
электроэнергии.
Плазменные дуговые установки (ПДУ): принцип действия и
области применения плазменного нагрева. Технические средства
повышения температуры электрических дуг. Устройство и рабочий
процесс плазмотрона, его энергетический баланс. Плазменные плавильные
печи. Источники питания плазменных установок. Техника безопасности.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Электродуговые печи являются важнейшими в курсе ЭТУ и
наиболее энергоемкими и мощными агрегатами в одной единице. При
изучении этих печей необходимо четко различать их по классификации,
т.е. какие печи относятся к печам прямого, косвенного и смешанного
нагрева, а также вакуумные и плазменное печи, электрошлакового
переплава. Следует обратить внимание на принцип действия,
конструкцию, энерготехнологические особенности той или иной печи,
область применения, электрооборудование, влияние на систему
электроснабжения и окружающею среду, а также автоматическое
регулирование и технику безопасности.