Введение. Классификация электротехнологических установок

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ

Составил: А.М. СОКОЛОВ

Иваново, 2011

Литература

Основная

1. Лазерная техника и технология. Кн. 1 – Кн.7, под ред. А.Г. Григорянца, авт: В.С. Голубев, Ф.В. Лебедев, А.Г. Григорянц и др. М., Высшая школа, 1987г.

2. А.В. Донской, В.С. Клубникин. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. Л. Машиностроение, 1979 г.

3. Основы электронно – лучевой обработки материалов. Н.Н. Рыкалин и др. М.: Машиностроение, 1975 г.

4. А.Л. Лившиц, М.Ш. Отто. Импульсная электротехника. М. Энергоатомиздат, 1983.

Дополнительная

1. Л.Л. Гольдин. Физика ускорителей. М.: Наука 1983 г.

2. процессы и установки электронно – ионной технологии. В.Ф. Попов, Ю.Н. Торин, М.: Высшая школа, 1988 г.

3. О. Звелто. Принципы лазеров. М.: Мир, 1984 г.

4. Мощные газоразрядные СО₂ – лазеры и их применение в технологии. Г.А. Абильсиитов, Е.П. Велихов и др. М.: Наука, 1984 г.

5. В.Н. Вакуленко, Л.П. Иванов. Источники лазеров. М.: Сов. радио, 1980 г.

6. Ю.В. Байбородин. Основы лазерной техники. Киев, Высшая школа, 1988г

Введение. Классификация электротехнологических установок

Электротехнологические установки также называют высоковольтные электрофизические технологические установки. Такие устройства позволяют использовать энергию сильных электрических и магнитных полей в различных технологических процессах и устройствах. Применение электрических и магнитных полей в технологии основано на превращении (преобразовании) энергии электрического поля высокого напряжения и энергии магнитного поля в другие виды энергии, которые в свою очередь используются как рабочий фактор в различных технологических процессах. Все электротехнологические процессы и установки по энергетическим показателям можно разделит на две категории (группы): высокоэнергетические (энергоёмкие, энергонасыщенные) и низкоэнергетические. Деление это довольно условное и четкая грань на данный момент не определена. В настоящем курсе рассматриваются установки данных типов.

Классификация установок по энергетическим показателям:

I группа – высокоэнергетические (энергонасыщенные),

II группа – низкоэнергетические.

Установки первой группы характеризуются высокими значениями плотности энергии или мощности в процессе её преобразования и использования. Как правило, в этом случае происходит сильная деформация или нагрев обрабатываемого материала вплоть до его плавления и испарения. Во втором случае наблюдаются относительно невысокие значения плотности мощности, которые не приводят к эффектам, возникающим от высокоэнергетических установок.

К установкам I группы можно отнести следующие устройства:

- электротермические установки, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, например, за счёт активного сопротивления или нагрева в электромагнитном поле.

- лазерные технологические установки, в которых энергия электрического поля с помощью электрического разряда в газах преобразуется в энергию направленного излучения (потока фотонов).

- электроплазменные установки, в которых электрическая энергия посредством дугового разряда в газе преобразуется в тепловую энергию высокотемпературной плазмы.

- ускорители заряженных частиц (электронно-лучевые установки). В них энергия электрического (или магнитного) поля преобразуется в кинетическую энергию движущихся заряженных частиц.

- импульсные установки, работают на основе накопленной энергии. В таких установках энергия электрического или магнитного поля, запасённая в емкостных или индуктивных накопителях энергии превращается в механическую и тепловую энергию.

К установкам II группы (низкоэнергетические):

- установки для технологического использования электрических полей и разрядов в газах: поверхностная обработка материалов для очистки, модификации др., электрография, электрокаплеструйная печать;

- электрогазодинамические (электроаэрозольные) установки: электроочистка газов, электроокраска, электрооперация инанесение по­рошковых покрытий, электрические воздействия на атмосферные процессы, нейтрализация статического электричества;

- электрохимические установки и технологии: размерная электрохимическая обработка, электролиз, гальванотехника, озонные технологии;

- электровакуумные установки по обработке материалов тлеющим разрядом и нанесении покрытий;

- электромагнитные устройства для фиксации объектов в пространстве стабилизация плазменного шнура термоядерного реактора, магнит­ная подвеска;

- электромагнитные устройства с использованием ферромагнитных композиций и жидкостей (например, для нанесения покрытия, герметизация и т.д.).

К числу электротехнологических установок следует отнести электрические машины, электродвигатели (поскольку в них энергия электромагнитного поля преобразуется в механическую энергию), а также электросварочные аппараты и электродуговые печи. Поскольку эти устройства подробным образом рассматриваются в других дисциплинах, то в настоящем курсе их рассмотрение опускается.

Лазерные и электрофизические технологические установки и их широкое применение представляет собой одно из новейших и перспективнейших направлений научно-технического прогресса в настоящее время. История развития этого направления непродолжительна, порядка 15÷20 последних лет. Но при этом было установлено, что применение лазерных и электрофизических установок обеспечивает значительный технический, экономический и социальный эффект. Например, значительно увеличивается производительность многих технологических процессов (скорость лазерной резки металлов не менее чем в 3 раза выше скорости традиционных способов резки, а при пробивке отверстий в 10 и 100 раз). Повышается качество изделий, например, при использовании лазерной и электронно-лучевой технологии в производстве микросхем повышается выход готовой продукции, стабильности параметров, надёжности микросхем. Некоторые технологические операции могут быть выполнены только с использованием лазерных и электрофизических установок (пробивка очень малых отверстий в сверхтвёрдых материалах, получение сверхчистым металлов с помощью электронно-лучевых и электроплазменных устройств.)