Нәрлендіру көздеріне қойылатын шарттар

Электр доғасы арнайы трансформатор, генератор жөне түзеткіштерден нәрлендіріледі. Доғаның жалындау ережесі ток күшімен І_н, доға кернеуімен U_Д, доғаның ұзындығымен l_д, соңдай-ақ айтылған шамалардың өзара байланыстылығымен сипатталады. Доға энергияны қабылдаушы ретінде энергия беруші аппараттармен өзара тәуелді, біртұтас энергетикалық жүйе қалыптастырады. Олай болмаған жағдайда доғаға қойылатын технологиялық талаптар орындалмайды да, пісіру процесін жүргізу мүмкін болмайды. Бұл жүйенің жұмыс ережесі екі түрлі: статикалық және динамикалық.

Статикалық жұмыс ережесінде кернеу мен ток өз мәндерін жеткілікті шамада ұзақ мерзім тұрақтылығын сақтайды. Доғаның вольт-амперлік сипаттамасы мен нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы бір-біріне сай ортақ кернеу мен ток шамалары мәнінде жұмыс істейді. Нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы деп оның сыртқы клеммаларындағы кернеу мәнінің пісіру тогына тәуелділігін айтады (U_н =f(I_н)). Пісіру процесінде нәрлендіру көздерінің мынадай сыртқы сипаттамалары болады:

а) Күрт құламалы;

ә) Көлбеу құламалы;

б) Қатаң (түзу сызықты);

в) Өрлемелі (өспелі).

Күрт құламалы сипатты (8, а-сурет) нәрлендіргіштер негізінен доғалы қолмен пісіруде, көлбеу құламалы (8, б-сурет) – флюс астында автоматты және жартылай автоматты пісіруде, қатаң (8, в-сурет) немесе өрлемелі – қорғаныстық газ ортасында пісіруде қолданылады.

Пісіру процесінде энергетикалық жүйенің статикалық қасиеті екі тәуелсіз электрлік сипаттамамен көрсетіледі: доғаның вольт-амперлік сипаттамасы және нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы. Пісірудегі статикалық ереже айтылған екі сипаттамаға тән кернеу мен ток шамасында және бұл шамалар жеткілікті ұзақ уақыт тұрақтылығын сақтағанда іске асырылады.

8-сурет. Нәрлендіргіштердің сыртқы сипаттамалары: а-күрт құламалы; б-көлбеу құламалы; в-қатаң сипатты.

Статикалық ережелік жұмыста u_н=u_д; I_н=I_д болады. 8-суретте а және б нүктелерінде екі сипаттама (доғаның вольт-амперлік және нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы) қиылысады, яғни доғаның тұрақты жануын қамтамасыз ету үшін доғаға нәрлендіру көзінің сондай ток мәнінде беретін кернеуі қажет. Осы екі нүктеге сәйкес ережеде жүйенің статикалық тепе-теңдік тұрақтылық шартын анықтау керек. Жұмыс барысында ток шамасының әртүрлі сыртқы себептерге байланысты (доға ұзындығының өзгеруі, т.б.) тұрақталған статикалық мәнінен аытқуы мүмкін. Мұндай ауытқуларды қысқа мерзім ішінде жүйе өз ішкі мүмкіншілігімен (заңдылығымен) жоя отырып, бастапқы статикалық ереже көрсеткіштерін қалпына келтіруі қажет. Олай болмаған жағдайда, статикалық тұрақтылық сақталмай пісіру процесі үзіледі.

Доғаны энергиямен нәрлендіргіш аппарат доғаның жеңіл және сенімді жалындауын, тұрақталған ережеде тиянақты жалындауын, доға қатын (токты) реттеуді қамтамасыз етуі қажет. Бұл айтылған шарттар толық орындалмаған жағдайда, технологиялық процесс оң нәтижелі жүруі мүмкін емес.

Екі элеткрод аралығында элеектрдоғасын жалындату үшін оларғ кернеу берілі керек. Қажетті кернеу шамасы электродтардың ара қашықтығына және электродтар аралығындағы газды ортаның күйіне тәуелді. Атмосферада элеткродтардың аралығы шамалы болса да доғаның тұтанып жануы үшін өте жоғары кернеу (мыңдаған вольт) қажет. Ал егер электрод аралығындағы ауаның шамалы бөлігі ионданған жағдайда болса, онда доғаны тұтандырып жандыруға қажетті кернеу шамасы, доғаның тиянақты жалындаына қажетті кернеумен шамалас болып келеді.

Доғада орын алатын өтпелі кезеңдік құбылыстарды статикалық ережеде ескермеуге болады деп есептейік. Тепе-тенділікті жағдайдан доға параметрлерінің ауытқуы өте кішкене шама болғанда нөрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы мен доғаның вольт-амперлік сипаттамасын түзу сызықты деп қарастыруға болады. Сонда жүйе тепе-тендігі төмендегі тендеулермен өрнектеледі:

u_н = U_п.н. – R_п.н.і_д – dі_д/dt, (9)

u_д = U_о.д. – к_дℓ _д + R_ді_д, (10)

мүндағы u_н, u_д – нәрлендіргіш және доғаның жұмыс ережелік кернеуі сәйкесті;

U_о.д., U_п.н. – доға мен нәрлендіргіштің жұмыстық ережелік нүктесінде нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасын және доғаның вольт-амперлік сипаттамасын түзу сызықтылыққа келтіріліп алған кернеулер;

R_п.н. – сыртқы сипаттаманың нақтылы нүктесіне қатынасты нәрлендіргіштің динамикалық қарсылығы;

R_д – доғаның динамикалық қарсылығы;

К_д – доға бағанасындағы кернеу градиенті;

ℓ _д – доға ұзындығы;

і – токпен нәрлендіргіштің индуктивтігі.

Доға ұзындығының өзгеру жылдамдығы электродты келтіру жылдамдығы мен электродтың балқу жылдамдығының айырымына тең

, (11)

мұндағы ν_э – электродтың келтіру жылдамдығы;

ν_n – электродтың балқу жылдамдығы.

Талдауды жеңілдету үшін, электродтың балқу жылдамдығы токтың түзу сызықты функциясы деп алайық, яғни

.

Статикалық ережеде u_нт=u _д, нәрлендіргіш пен доғаның кернеуі өзара тең болады.

Нәрлендіргіш – электрдоға жүйесінің тұрақтылығы нәрлендіргіш пен доғаның жалпы динамикалық қарсылығымен анықталады. Егер жүйенің жалпы динамикалық қарсылығы нольден артық болса (оң таңбалы болса), онда жүйе статикалық тұрақтылығын сақтайды. Жүйенің жалпы динамикалық қарсылығы тиянақтылық коэффициенті болып аталады да, төмендегідей формуламен беріледі:

, (12)

мұндағы к_у – жүйенің тиянақтылық коэффициенті.

Жоғарыда келтірілген теориялық тұжырым, токпен нәрлендіргіштің сыртқы сипаттамасы мен электрдоғасының вольт-амперлік сипаттамасы арасындағы тәуелділікті графика-аналитикалық қарауда айқынырақ көрінеді.

Доғаны энергиямен нәрлендіргіш аппарат доғаның жеңіл және сенімді жалынданылуын, тұрақталған ережеде тиянақты жалындауын, доға қуатын (токті) реттеуді қамтамасыз етуі қажет. Бұл айтылған шарттар толық орындалмаған жағдайда, технологиялық үрдісті оң нәтижелі жургізу мүмкін емес.

Доғаны бастамалық жалындату үшін элекрод пісірілетін бұйымға тікелей түйістіріледі, немесе электодтар аралығына жоғары жиілікті кернеу беру арқылы ұшқындау туындатылады. Екі жағдайда да электродтар аралығында ионданған газ және металдар буы қалыптасады. Бұл жағдайда электрод аралығында доға жалындауына қажетті шамалы кернеу орын алса доға сенімді жалынданады.

Кернеу шамасының тіклей түйісудегі кернеуі U_к-ге тән мәнінен доғаның жалындау кернеу U_ж мәніне дейін көтерілу уақыты неғұрлым қысқа болуы қажет. Бұл уақытты кернеуді қайта қалпына келтіру уақыты, қысқартылып, қалпына келтіру t_қ уақыты деп атайды. Әдетте t < 0,05 с.

Доғаның сенімді жалындауы тікелей түйісуде ток шамасының өсу жылдамдығының оңтайлы болуымен байланысты. Тікелей түйістірілген электродтарда ток бастама мәнінен, мұны токтың түйіскен шыңдық І_тш мәні дейді, токтың тұрақталған түйіскен мәніне І_т дейін төмендейді. Бұл құбылыста ток өзгеруінің жылдамдығы жоғары болса электродтар түйіскен нүктедегі металдың балқуы және булануы қопарылыс сипатты өтеді. Егер ток өзгеру жылдамдығы төмен болса электрод пен пісірілетін бұйым аралығындағы газдың иондануы қиындалады.

Негізгі әдебиет 1 [23-33], 2 [122-127]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру процесін жүргізу сатылары қандай?

2. Нәрлендіру көздерінің сыртқы сипаттамаларын атаңыз?

3. Электр доғасына қандай технологиялық шарттар қойылады?

4. Доғаның статикалық режіміндегі кренеу мен ток шамасының мәні қалай анықталады?

5. Доғаның тиянақты жалындуы үшін қандай талаптар орындалуы тиіс?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: