5-Mavzu: Elektr yoy qizdirIsh qurilmalari Reja

5-Mavzu: Elektr yoy qizdirIsh qurilmalari


Reja.

5.1. Elektr yoyi.

5.2. Elektr yoy pechlari. Bilvosita Ishlovchi EYoPlari.

5.3. Bevosita Ishlovchi EYoPlari.

5.4. Pechning Ishchi va energetik tavsiflari.

5.5. Elektrik yoy pechini elektr bilan taminlashining printsipial sxemasi.

Adabiyot:1, 2, 3, 4, 5.


Tayanch so’zlar va iboralar: Elektr yoyi, tavsif, yoy elektrsizlanIshi, ionlanIsh, vakuum yoy pechlari, qarshilik elektr yoy pechlari, plazmali pechlar, almashtirIsh sxemasi, yuritkich, quvvat koefitsenti.


5.1. Katta mikdordagi issiqlik energiyasini talab qiladigan qator elektrotermik jarayonlarni amalga oshirishda organiq yoqilg’i xisobiga erIshib bo’lmaydign yuqori xaroratlarga, elektr yoy razryadi yoki oddiy qilishb, aytganda elektr yoyi yordamida erIshiladi. Ma‘lumki, elektr yoyi to’g’risidagi qator fizik tushunchalar 1802 yilda rus fizigi V.V. Petrov tomonidan yoritib berilgan va xozirgi davrda, elektr yoyining turli jabxalarda keng foydalanilishi munosabati bilan, yoy to’g’risidagi tushunchalar atroflicha urganilgan va boyitilgan.

Elektr yoyi, elektr tokining gaz, par va vakuumdan o’tishi oqibatida namoyon bo’luvchi xolatlarning biridir. Elektr yoyning asosiy xususiyatlari kuyidagilardir;

1) yoy razryadi elektr tokining nisbatan katta kiymatlarida namoyon bo’ladi, masalan metallar uchun bu ko’rsatgich 0,5 A va undan yuqori kiymatlarni tashqil qiladi;

2) yoy markaziy qismning xarorati 6000 - 18000 K ni tashqil qiladi;

3) katoddagi tokning zichligi katta bo’lib, 102 - 103 A/mm2 ga teng;

4) yoyning katod oldi qismidagi kuchlanIshning tushIshi 10 - 20 V ga teng bo’lib, amalda tokka bog’lik emas.

Elektr yoy razryadi uch bo’lakka bo’linadi deb kabo’l qilishngan bo’lib, bo’lar - yoyning katodoldi bo’lagi, anodoldi bo’lagi va yoy ustuni bo’lagi deb yuritiladi.

Yoyning katodoldi bo’lagi bor yugi 10-6 m ni tashqil etadi, undagi kuchlanIsh tushIshi 10-20 V ni tashqil etadi, katodoldi elektr maydon kuchlanganligi 107 V/m ga teng. Katodoldi bo’lakdagi utkazuchanlik asosan elektron o’tkazuvchi egadir.

Ionizatsiya jarayonini xosil qilishsh uchun elektronlar tomonidan ma‘lum energiyani olish uchun etarli xisoblangan, “xaydash” kuchlanIshi Ui ionizatsiyalash potentsiali deb ataladi. Gazlar uchun uning kattaligi, jumladan, geliy uchun Ui = 24,58 V; vodorod uchun Ui = 13,3 V; metallar uchun undan xam kichik kiymatga, masalan mis parlari uchun 7,7 Ui = V ga tengdir.

Elektr yoyining uchchala bo’lagida xam yoy razryadi shu muxitni ionizatsiyalash va deionizatsiyalash jarayonlari oqibatida namoyon bo’ladi.

Agar elektr yoyining katodoldi bo’lagida ionizatsiyalash elektronlar emissiyasi oqibatida amalga oshsa, yoy ustunida esa zaryadlangan zarrachalar energiyasi juda kichikligi oqibatida ionlar va elektronlarning xarakatlanIshi asosan issiqlik ionizatsiyasi ta‘sirida amalga oshiriladi. Bunda ko’plab ikki atomli gazlar ionizatsiyasi xaroratining 6*103 K mikdorida boshlansa, metallar parlari nisbatan kichikrok, ya‘ni 3000 - 4000 K ga teng xaroratlarda boshlanadi.

Yoyning anodoldi bo’lagi o’zidagi kichik kuchlanIsh tushIshi ( 5 - 10 V ) bilan xarakterlanib, kuchlanIsh tokka bog’lik xolda uzgaradi.

Yoy xosil bo’layotgan elektrodlarning uchidagi yoy tayangan nuktalari katod va anod dogi deb yuritilib, ushbu nuktalar yuqori mikdordagi xaroratga va tok zichligiga ega.

Elektr tokining turiga ko’ra elektr yoyi uzgarmas tok elektr yoyi va uzgaruvchan tok elektr yoyiga bo’linadi.

Uzgarmas tok elektr yoyining asosiy tavsifi uning volt - amper tavsifi, xisoblanib, u o’zidan yoy kuchlanIshi va toki o’rtasidagi bog’lanIshni ifodalaydi.

Elektr yoyi - ballast qarshilik - elektr manbasi tizimining voltamper tavsifi (v.a.x.) 5.1- rasmda keltirilgan.

Elektr yoyining uzok muddatda barkaror (turgun, uchmay) yonIshini ta‘minlash uchun uning v.a.x.sini elektr manbasining tavsifi bilan uygunlashtirIsh talab etiladi. Agar elektr yoyi cheksiz quvvatga ega bo’lgan manbaga ulangan bo’lsa, uning toki yoyning yonIsh sharoitiga ko’ra belgilanib, to yoy v.a.x.si manbaning tashqi tavsifi bilan kesIshmaguncha ortib borishi mumkin yoki boshqacha aytganda yoy toki cheksizga karab intiladi.

Yoy tokining kiymatini cheklash maksadida, yoy zanjiriga ketma-ket qilishb qarshilik ulanadi (5.1- rasm). Bunda, cheklangan kiymatdagi quvvatga ega manbaning kuchlanIshi kuyidagi tenglama bilan aniqlanadi.

[V] (1)

bu erda

Ud - yoydagi kuchlanIshi, V;

Id - yoy toki, A;

R - qarshilik, Om;

L - induktivlik, Gn.

(Uist-Id(R) to’g’ri chizigi v.a.x. ni A va V nuktalarda kesib o’tadi. Ushbu nuktalardagi toklar kiymati Ia va Ib larga to’g’ri keladi. V.a.x. ning A nuktadan chap tomoni yoyni batamom uchirIsh zonasi, tavsifning A va V nuktalari o’rtasidagi qismi - yoyning yonIsh zonasi va V nuktadan ungdagi qismi - yoy tokini cheklash zonasi xisoblanadi. Yoy, tokning Ib kiymatidagina barkaror yonIshi mumkin, A nuktada tokning kichik kiymatga ega ekanligi sababli yoy bekaror yonadi, Ik - zanjirning qisqa tutashuvi xolatidagi tokini ko’rsatadi.

5.2. Ma‘lumki elektr yoy pechlari (EYoP) metallurgiya, kimyo, mashinasozlik va sanoatning boshqa jabxalarida kullaniladi. Ular kuyidagi turlarga bo’linadilar:

1. Bilvosita Ishlovchi EYoP lari - ularda elektr yoyi issiqlik Ishlovi berilayotgan (eritilayotgan) metall ustida joylashgan elektrodlar o’rtasida xosil qilishnadi va bunda elektr yoyi va metall o’rtasidagi issiqlik almashuvi - nurli issiqlik almashuvi usuli orqali amalga oshiriladi.

2. Bevosita Ishlovchi EYoP lari - ularda elektr yoyi elektrodlar uchi bilan metall o’rtasida yonadi va bunda yoydagi issiqlik metallga nurli issiqlik almashuvi, konvektsiya va issiqlik utkazuvchanlik orqali uzatiladi.

3. Qarshilik elektr yoy pechlari - bunday pechlarda yoy elektr utkazuvchan shixta qatlami ostida yonadi, bunda issiqlik qisman yoy razryadida va qisman shixta orqali tok okib o’tishi oqibatida eritilayotgan materialda ajralib chikadi va pech xajmiga uzatilayotgan issiqlik utkazuvchanlik, nurli issiqlik almashuvi va qisman konvektsiya usullarida amalga oshiriladi.

4. Vakuum yoy pechlari - ularda elektr yoyi inert gazlarda yoki elektrod va Suyuq metall vannasi o’rtasida kichik bosim ostida eritilgan material (metall) parlarida xosil qilishnadi (yonadi).

5. Plazmali pechlar va plazmali - yoy eritish qurilmalari - bunday qurilmalarda metallarga issiqlik Ishlovi berIsh, elektr yoyi va u bilan biriktirilgan inert gazining plazma okimi yordamida amalga oshiriladi.

5.1-rasm.

Bilvosita EYoP ning sxemasi 5.1- rasmda keltirilgan. Bir fazali bilvosita EYoP larning asosiy qismlari kuyidagilardan iborat: 1- ichki qismi yuqori xaroratlarga (utga) chidamli material bilan futerovkalangan gorizontal vanna; 2-gorizontal vannaning karama - qarshi devorlariga urnatilgan elektrodlar. Elektrodlar sarf bo’lib borishi mobaynida maxsus mexanizm yordamida bir-biriga karab siljitib boriladi; 3 – eritilayotgan material. Ushbu material vannaga pech korpusi 5 ning yon darchasi orqali yuklanadi; 4 - elektr yoyi.

Elektrodlar kuchlanIsh manbasiga ulangandan sung maxsus mexanizm yordamida uchlari bir-biriga tutashtiriladi va buning oqibatida elektrodlar zanjirida tok xosil bo’lgach, bir-biridan uzoklashtiriladi va natijada yoy xosil bo’ladi. Yoyda xosil bo’lgan issiqlik energiyasi uzlashtirilishi xisobiga metallarga issiqlik Ishlovi beriladi yoki eritiladi. Metall eritib bo’lingach, ogdirIsh mexanizmi yordamida pech ogdiriladi va eritma maxsus idIshlarga tuqiladi. Pech quvvati manba tokini va elektrodlarni yakinlashtirIsh yoki uzoklashtirIsh natijasida yoy uzunligini o’zgartrishquri xisobiga boshqariladi.

Pechning asosiy elektr jixozlarini pech transformatori, boshqarIsh reaktori va elektrodlarni uzatish mexanizmining elektr yuritmasi tashqil etadi.

Bilvosita EYoP lari 0,25 t va 0,5 t sigimiga ega. Ular mos ravIshda quvvati 175 - 250 va 250 - 400 kV*A ga teng transformatorlar bilan ta‘minlangan bo’lib, bunday pechlarda grafitlashtirilgan elektrodlar kullaniladi.

Bevosita EYoP lar asosan keyinchalik prokat tsexlarida kuyma yombi olish uchun mo’ljallangan po’lat eritish uchun belgilangan. Shuningdek, olingan po’lat maxsuloti mashinasozlik zavodlarida fasonli kuyIsh orqali metallurgik xom ashyo olish uchun Ishlatiladi.

3. Bevosita EYoP larining to’zilishi va Ishlash printsipini po’lat eritish yoy pechlari misolida ko’ramiz. Po’lat eritish yoy pechi (PEYoP)ning sxemasi 5.2-rasmda keltirilgan.

   
   

5.2-rasm.

Pechning to’zilishi :

1 - po’lat kojux; 2 - yuqori xaroratga ( utga) chidamli futerovka; elektrodlar - 4 o’tadigan pechning svod qismi-3 ; 5-elektrodlarni kutarIsh mexanizmi; 6 - elektr yoyi.

PEYOP lari, shuningdek, metallni kimyoviy tarkibini rostlashga mo’ljallangan elektromagnit usulda korIshtirIsh qurilmasi, eritmani tukIsh uchun mo’ljallangan pechni ogdirIsh mexanizmi, pech svodi (qopkogi) ni kutarIsh va burIsh xamda elektrodlarni uzatish va kutarIsh mexanizmlari bilan ta‘minlangan.

Elektrotexnik po’latni eritish jarayoni kuyidagi jarayonlar ketma - ketligidan iborat:

- metallom (ruda, skrap) ni eritish;

- korIshmani turli kushilma va gazlardan tozalash;

- metall raskisleniesi(metallni kisloroddan tozalash);

- korIshmaga legirlovchi komponentlar kushIsh;

- rafinatsiya jarayoni(tozalash, oklash);

- eritmani avval maxsus chumichga (kovshga) va undan tegIshli formalarga kuyIsh.

Katta xajmdagi pechlarda eritish jarayoni 4-6 soat davom etib, undan 1,5 - 2,5 soati eritishga, 2-4 soati metallni oksidlash va rafinatsiya qilishsh uchun sarflanadi.

Pechdan, xususan elektrodlar zanjiridan okayotgan tok kuchining mikdoriga ko’ra PEYoP larini kuyidagi Ish tizimlarida Ishlaydi deb yuritiladi:

a) salt yurIsh tizimi (elektr yoyi mavjud emas, I = 0)

b) normal (nominal) Ish tizimi (I = Inom);

v) eksplutatsion qisqa tutashuv tizimi (I = Ik.t.).

5.4. Pechning to’la quvvati Rto’la, yoyda sarf bo’layotgan quvvati Ryoy, yukolayotgan ( bexuda sarf bo’layotgan) elektr quvvati Rel.y., yukolayotgan issiqlik quvvati Riss.y, pechning foydali Ish koeffitsienti ( va pechning quvvat koeffitsienti cos( kabi kattaliklari bilan pech toki o’rtasidagi bog’lanIsh tavsiflari PEYoP larning energetik tavsiflari deb yuritiladi (ya‘ni energetik tavsiflarni ifodalovchi bog’lanIshlar - Rto’la = f(I); Ryoy = f(I); R.el.y = f(I); Riss..y. = f(I); ( = f(I); va sos ( = f (I) lardir).

PEYoP tomonidan sarf bo’layotgan elektr energiyasi N, pechning Ishlab chikaruvchanligi q, pechning to’la foydali Ish koeffitsienti (p va 1 tonna maxsulotni eritish uchun ketgan vakt t kabi kattaliklar bilan pech toki o’rtasidagi bog’lanIsh tavsiflari pechning texnologik yoki Ishchi tavsiflari deb yuritiladi

(Ishchi tavsiflar - N=f(I); q = f(I); (p = f(I); va
t = f(I); - bog’lanIshlar bilan ifodalanadi).

Pechning energetik va Ishchi tavsiflarini taxlil qilishsh orqaligina, barcha ko’rsatkichlar bo’yicha optimal Ish tizimini belgilovchi tok kiymatini belgilash mumkin. Ushbu tavsiflarni PEYoP ning almashtirIsh sxemasi yordamida nazariy xisoblab chiqiladi (5.3-asm). AlmashtirIsh sxemasida pech elektr zanjirining elementlari mos ravIshda induktiv va aktiv qarshiliklar bilan almashtiriladi, elektr yoyi esa aktiv qarshilik sifatida kabo’l qilishnadi.

5.3-rasmda kuyidagi belgilashlar amalga oshirilgan:

- transformator ikqilamchi chulgamining aktiv va induktiv qarshiligi:

- mos ravIshda qisqa tarmoqning aktiv va induktiv qarshiligi;

- elektr yoyining qarshiligi;

- reaktor aktiv va induktiv qarshiliklarining keltirilgan kiymatlari;

- transformator birlamchi chulgami aktiv va induktiv qarshiliklarining keltirilgan kiymatlari;

- manbadagi faza kuchlanIshi;

- elektr yoyidagi kuchlanIsh.

5.3-rasm.

PEYOP ning almashtirIsh sxemasi.

AlmashtirIsh sxemasini to’zIshda qarshiliklarni keltirilgan kiymatlari kuyidagi tartibda aniqlanadi. Transformatorning ikqilamchi zanjiriga keltirilgan va xaqikiy zanjirlardagi yukolayotgan quvvat bir-biriga teng bo’lishidan kelib chikib, misol uchun r(1 kuyidagi tenglamadan topiladi:

(1)

(1) dan

(2)

bu erda  - transformatsiyalash koeffitsienti.

Shunday qilishb,  kiymatini aniqlash uchun r1 kiymatini transformatsiyalash koeffitsienti kvadratiga teskari proportsional ravIshda o’zgartrishquri talab qilishnadi. Xuddi shunday tartibda  va  kiymatlari aniqlanadi. Zanjirning to’la qarshiligi almashtirIsh sxemasidan, tegIshli o’zgartrishqurilar kiritish orqali aniqlanadi (5.3 ,b rasmda to’la qarshiliklar orqali ifodalangan almashtirIsh sxemasi keltirilgan). Qisqa tutashuv tokining transformator iqilamchi chulgamiga keltirilgan () kiymati kuyidagicha aniqlanadi:

(3)

PEYoPlarning energetik tavsiflari kuyida keltirilgan tenglamalar yordamida aniqlanadi va ularga asosan kuriladi..

Piss.y= (4)

Pfoyda= (5)

Pto’la= Pfoyda+ Piss.y= (6)

(7)


(8)


(9)

PEYoPning texnologik ( Ishchi ) tavsiflari esa kuyidagi tenglamalar yordamida aniqlanadi ..

(10)

(11)

(12)

bu erda: q - 1 soatdagi pech Ishlab chikaruvchanligi ;

- 1 tonna po’lat Ishlab chiqarIsh uchun sarf bo’ladigan elektr energiyasining amaldagi kiymati.

N1- 1 tonna po’lat Ishlab chiqIsh uchun sarf bo’ladigan elektr energiyasining nazariy kiymati;