7.3 Електрообладнання та електроспоживання установок електронно-іонної технології

Для більшості установок електронно-іонної технології використовуються джерела постійного струму високої напруги (декілька десятків кіловольт та більше) при відносно невеликих споживних струмах (від 10^-5 до 10 А). Лише в деяких випадках використовуються високовольтні джерела живлення змінного струму, наприклад, в установках діелектричної сепарації. Джерела високої напруги повинні забезпечувати стабільність та повільне регулювання вихідної напруги, володіти високою надійністю, економічністю та безпекою роботи.

Для живлення установок використовуються джерела трьох видів: високовольтні перетворювачі, випрямлячі з множенням напруги та електростатичні генератори.

Високовольтний перетворювач складається з підвищувального трансформатора, випрямляча, регулятора напруги та комутаційної апаратури. Підвищувальний трансформатор є найгроміздкішим елементом перетворювача, з підвищенням напруги збільшуються його габаритні розміри, за конструкцією він нічим не відрізняється від звичайних силових трансформаторів. Випрямлення змінного струму відбувається за допомогою напівпровідникових діодів.

Рис. 83. Електрична схема пристрою помноження напруги

При необхідності мати високу напругу при дуже малих струмах (порядку 10^-4 А) використовуються випрямлячі з множенням напруги, електрична схема такого випрямляча наведена на рис. 83. За рахунок збільшення каскадів множення (пунктирна лінія) можна отримати значно більші вихідні напруги порівняно з вхідними. В якості вентилів у схемах множення використовуються кремнієві високовольтні випрямлячі.

Рис. 84. Принципова схема

електростатичного генератора

Електростатичні генератори перетворюють механічну енергію ротора, який обертається, в електричну за рахунок механічного переміщення зарядів проти сил електричного поля. Як транспортери зарядів можуть використовуватися провідники та діелектрики, за конструкцією транспортери виконуються у вигляді смужки, дисків, циліндрів, стержнів.

На рис. 84 наведена принципова схема одного з видів електростатичного генератора з транспортером-провідником. В деякому відношенні він подібний до електричного двигуна, але статор 2 та ротор 1, який обертається, складаються з двох ізольованих один від одного циліндрів. До статора підводиться напруга збудження від джерела постійного струму, а ротор має діаметрально розташовані щітки 3, з'єднані з навантаженням 4. При ввімкненні обмотки збудження між напівциліндрами статора виникає електричне поле, а на напівциліндрах ротора індукуються заряди різних знаків. З поворотом напівциліндрів ротора знак їх заряду буде змінюватись, однак змінюються і щітки з транспортером-провідником напівциліндра, і в навантаженні буде протікати струм одного напрямку.

До переваг електростатичних генераторів можна віднести стабільність напруги на виході, відсутність пульсацій, малі розміри.

За потужністю установки електронно-іонної технології складають від декількох до десятків кіловат, потужність установок для опріснення морської води досягає декількох сотень кіловат, останні, як і електролізні установки, є генераторами вищих гармонік.

Питомі витрати електроенергії для проведення деяких технологічних процесів з використанням установок електронно-іонної технології наведені в табл. 10.

Таблиця 10 Питомі витрати електроенергії на деякі технологічні процеси

Технологічний процес	Питомі витрати електроенергії
Опріснення морської води	25-30 кВтּгод/м3
Розділення суспензій каоліну	80-100 кВтּгод/т
Фарбування, електроосадження (установки електрофорезу)	130-200 кВтּгод/1000 м2

За надійністю живлення установки електронно-іонної технології відносяться до споживачів другої категорії.

Контрольні питання до підрозділу 7.3

1. Які використовуються високовольтні джерела живлення для установок електронно-іонної технології ?

2. Які техніко-економічні показники установок електронно-іонної технології деяких процесів ?

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Болотов А.В., Шепель Г.А. Электротехнологические установки. – М.: Высш. шк., 1988. – 336 с.

2. Соловей А.И. Потребители электрической энергии (часть 3), (часть 3, продолжение). – К.: Изд-во ИЭ НАН Украины, 1996. – 64 с., – 62 с.

3. Электротехнологические промышленные установки / Под ред. А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоиздат, 1982. – 400 с.

4. Электротермические оборудование. Справочник / Под ред. А.П. Альтгаузена. – М.: Энергия, 1980. – 416 с.

5. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки сильного нагрева: Учебник для вузов / А.Д. Свенчанский, И.Т. Жердев, А.М. Кручинин и др. – М.: Энергоиздат, 1981. – 296 с.

6. Глизманенко Д.А. Сварка и резка металлов. – М.: Высш. шк., 1971. – 488 с.

7. Электрофизические и электрохимические методы обработки металлов / Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков, В.И. Дрожалова и др. – М.: Высш. шк., 1883. – 247 с.

8. Попилов Д.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. – М.: Машиностроение, 1982. – 400 с.

9. Миронов Ю.М., Миронова А.Н. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

10. Современные энергосберегающие электротехнологии. Учеб. пособие для вузов / Ю.И. Блинов, А.С. Васильев, А.Н. Никаноров и др. – СПб: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. – 564 с.

З М І С Т