Стартовая >> Архив >> Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов

Ультразвуковая техника - Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов

Оглавление
Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов
Газоразрядные лампы
Установки для электрического освещения
Облучение растений в теплицах
Применение осветительных установок на птицефермах
Установки ультрафиолетового облучения
Установки инфракрасного нагрева
Электротехнологические установки
Установки электронно-ионной технологии
Ультразвуковая техника
Установки для магнитной обработки материалов
Устройства для обработки сред электрическим током
Электропривод и его основные части
Характеристики и режимы работы электродвигателей
Регулирование скорости в электроприводах
Выбор электродвигателей
Аппаратура управления электродвигателями
Рубильники и переключатели
Путевые выключатели
Контакторы и электромагнитные пускатели
Реле управления
Тиристорные пускатели
Логические элементы
Плавкие предохранители
Автоматические выключатели
Тепловые реле и температурная зашита
Автоматическое управление электроприводами
Принципы управления двигателями постоянного тока
Схемы управления асинхронными электродвигателями
Блокировочные связи и сигнализация в схемах управления электроприводами
Следящий привод, применение магнитных и тиристорных усилителей
Дистанционное управление электроприводами
Электропривод ручных инструментов и стригальных машинок
Управление электроприводами поточных линий
Электропривод поточных линий приготовления кормов
Управление поточными линиями кормораздачи
Управление электроприводами комплекса машин по удалению навоза и помета
Эффективность и перспективы электрификации тепловых процессов, способы нагрева
Способы охлаждения и типы холодильных машин
Электродуговые нагреватели
Индукционные и диэлектрические нагреватели
Автоматизация электронагревательных установок
Выбор и настройка автоматических регуляторов электронагревательных установок
Электрические водонагреватели и котлы
Электродные водогрейные и паровые котлы
Электрооборудование и автоматизация электрокотельных, электрокалориферные установки
Электрообогреваемые полы
Средства местного электрообогрева
Электрические инкубаторы
Электрический обогрев парников и теплиц
Установки для электротепловой обработки продуктов и кормов
Электротерморадиационная и высокочастотная сушка
Электротепловая обработка пищевых продуктов и кормов
Электротермические печи
Электросварочное оборудование
Высокочастотные установки
Низкотемпературные установки
Холодильные производственные установки
Электрооборудование и автоматизация плодо-  и овощехранилищ

Ультразвук представляет собой периодические механические колебания среды с частотой, превышающей верхнюю границу слышимости человеческого уха (от 16-103 до 1010 Гц и выше).
Пространство, в котором распространяются ультразвуковые волны, называется ультразвуковым полем. Эффекты ультразвуковых колебаний проявляются в механических, акустических, термических и биологических действиях. При распространении ультразвуковых колебаний возникают явления фонтанирования, кавитации и дегазации жидкости, диспергирования, разделения и коагуляции (укрупнение) частиц, упрочняется металл, повышается всхожесть семян и т. д.
Интенсивность и характер проявления эффектов ультразвука зависят от частоты и интенсивности колебаний, а также от свойства самих сред.
Интенсивностью или силой ультразвука называют мощность, приходящуюся на единицу поверхности площадки, перпендикулярной направлению распространения звуковых колебаний. Для синусоидальных колебаний интенсивность ультразвука (Вт/м2)
(6.11);
где р — давление ультразвука, Н/м2; z0=pv— удельное акустическое сопротивление среды, кг/(мс2); р — плотность среды, кг/мЗ; v — скорость ультразвука в среде, м/с.
Интенсивность ультразвуковых колебаний, применяемых в технике, изменяется от сотен ватт до десятков киловатт на 1 м2.
Полная мощность акустических колебаний (Вт) в среде
где F — площадь поверхности источника ультразвука, м2.
Для генерирования ультразвуковых колебаний используют электрические (магнитострикционные и пьезоэлектрические) преобразователи.
Магнитострикционные преобразователи представляют собой стержень с обмоткой, питаемой высокочастотным электрическим током. Стержень при этом удлиняется с частотой, равной двойной частоте электрического тока (магнитострикционный эффект). Магнитострикционной способностью, то есть способностью изменять размеры в магнитном поле, обладают все ферромагнитные материалы, но наиболее сильно выражено это у некоторых металлов и сплавов, например никеля, пермендюра и др. Для уменьшения потерь энергии стержни собирают из пластинок толщиной 0,1... 0,3 мм. Сила звука таких излучателей 5... 10 Вт/см2 при частоте до 30 кГц и выше.
Находят распространение также ферритовые преобразователи. Потери в них значительно меньше, а частота ультразвука более высокая, однако допустимая интенсивность излучения не превышает 1 ... 2 Вт/см2.
Пьезоэлектрические преобразователи состоят из пластины, обладающей пьезоэлектрическими свойствами, то есть способностью изменять размеры при действии электрического поля (пьезоэлектрический эффект), приложенного к нанесенным на нее серебряным электродам. Пьезоэлектрические преобразователи обычно используются в диапазоне ультразвуковых частот до 3...6мГц.
Для изготовления преобразователей применяют кварц и керамические материалы: титанаты бария и кальция, а также цирканат титаната свинца.
К электродам преобразователя прикладывается напряжение ультразвуковой частоты. При этом пьезоэлектрический элемент сжимается и растягивается с двойной частотой. Пьезокерамические материалы имеют чувствительность в 20... 30 раз большую, чем кварц. Допустимая сила звука 1 ... 3 В/см2, а напряжение высокой частоты 50 ... 300 В для пьезокерамических и 2....20 кВ  — для кварцевых преобразователей.
Ультразвуковые излучатели наиболее эффективны при питании их током с частотой, равной собственной (резонансной) частоте вибратора (или кратной ей), которую определяют по формуле (Гц)
(6 13)
где k — коэффициент (для магнитостриктора, равный 2,5, кварца — 2,87, титаната бария — 2,2); л — длина магнитострикционного стержня или толщина пластины пьезоэлектрического преобразователя, м.
Схема ультразвукового излучателя для ванн
Рис. 6.6. Схема ультразвукового излучателя для ванн:
1 — магнитостриктор; 2 — фланец кожуха охлаждения; 3 — акустический трансформатор; 4 — согласующая пластина.
Для ввода ультразвуковых колебаний в обрабатываемую среду и для согласования параметров преобразователя с генератором применяют различные акустические трансформаторы скорости ультразвука, представляющие собой высокопрочные стержни разнообразной формы, закрепленные на излучателях.
Общий коэффициент преобразования электрической энергии в акустическую, включая в себя потери в обмотке, вихревые, на гистерезис и на трение, достигает 40... 70%.
Питание ультразвуковые излучатели получают от преобразователей электроэнергии промышленной частоты в энергию переменного тока высокой частоты (ультразвуковые генераторы). Устройство ультразвуковых генераторов мало отличается от устройства высокочастотных ламповых генераторов, описанных далее.
Ультразвуковые генераторы выпускаются в диапазоне утвержденных частот от 3 кГц до 3 мГц при выходной мощности от 0,03 до 100 кВт.
В качестве примера на рисунке 6.6 показано ультразвуковое устройство, применяемое в моечных машинах и гальванических ваннах для интенсификации технологических процессов. Согласующая пластина 4, передающая ультразвуковые колебания жидкости, приваривается к акустическому трансформатору 3 магнитостриктора 1. Для охлаждения магнитостриктора используется проточная вода, циркулирующая в кожухе охлаждения.
Нередко согласующая пластина крепится непосредственно к магнитостриктору.
Магнитострикционные преобразователи типа ПМС для таких устройств выпускаются на мощность от 0,4 до 4 кВт при частоте 16...22 кГц. При этом применение ультразвука повышает производительность моечных машин в 2 ... 10 раз.



 
« Электрооборудование внутризаводского транспорта   Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий »
электрические сети