Электромагнитная безопасность индукционной печи на предприятии сельскохозяйственного машиностроения

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ “ЛЭТИ”)




Направление


Магистерская программа


Факультет

Кафедра


К защите допустить И.О. Зав. кафедрой





12.04.04  –  «Биотехнические  системы  и

технологии»

«Биотехнические системы и технологии

защиты окружающей среды»

Информационно-измерительных	и

биотехнических систем

Инженерной защиты окружающей среды




Кустов Т.В.





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МАГИСТРА



Тема: ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ НА ПРЕДПРИЯТИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ





Студентка


Руководитель


Консультант


Консультант










профессор, д.м.н.

(Уч. степень, уч. звание)

доцент, к.т.н.

(Уч. степень, уч. звание)

к.б.н.

(Уч. степень, уч. звание)







_________________
Хазалия Д.С.
подпись

_________________
Храмов А.В.
подпись

_________________
Буканин В.А.
подпись

_________________
Веженкова И.В.
подпись





Санкт-Петербург

2018

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ



Утверждаю

И.О. Зав. кафедрой ИЗОС

____________ Кустов Т.В.

«___»______________2018 г.



Студент(ка) Хазалия Д.С. Группа 2507 Тема работы: Электромагнитная безопасность индукционной печи на предприятии сельскохозяйственного машиностроения. Место выполнения ВКР: кафедра ИЗОС.


Исходные	данные	(технические	требования):	Произвести	расчет

облучаемости  персонала  высокочастотной  установки  для  индукционного

нагрева металлов.

Содержание ВКР:

Реферат, аннотация, введение, глава 1 – обзор литературных источников, глава 2 – особенности электромагнитного облучения персонала, глава 3 – расчет облучаемости персонала высокочастотной установки для индукционного нагрева металлов, глава 4 – специальный раздел, заключение, список использованных источников.

Перечень отчетных материалов: пояснительная записка, презентация.

Дополнительные разделы: Специальные вопросы обеспечения безопасности.


Дата выдачи задания	Дата представления ВКР к защите

«02» февраля 2018 г.	«07» июня 2018 г.

Студентка	_________________	Хазалия Д.С.

Руководитель	профессор, д.м.н.	_________________	Храмов А.В.


(Уч.



степень,



уч.



звание)




2

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ

ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ



Утверждаю

И.О. Зав. кафедрой ИЗОС

____________ Кустов Т.В.

«___»______________2018 г.





Студентка	Хазалия Д.С.	Группа	2507

Тема работы: Электромагнитная безопасность индукционной печи на предприятии сельскохозяйственного машиностроения.


№

Наименование работ

Срок

п/п



выполнения













1.
Обзор литературы, изучение нормативных документов
02.02 – 15.03


относительно темы работы.


















Посещение
предприятия,
ознакомление
с


2.
производственным процессом, сбор  необходимых для
15.03-30.03


расчетов данных.











3.
Выполнение
расчетов:
теплового,   электрического,
01.04 – 20.04


электромагнитного поля.










4.
Оформление пояснительной записки.

21.04 – 10.05








5.
Оформление презентации.



11.05 – 25.05








Студентка

__________________

Хазалия Д.С.

Руководитель: профессор, д.м.н.
__________________

Храмов А.В.


(Уч. степень, уч. звание)


3

Реферат



Пояснительная записка 70 стр., 9 рис., 13 табл.

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ	ЭЛЕКТРОТЕРМИЯ,	ИНДУКЦИОННЫЙ

НАГРЕВ, КУЗНЕЧНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ, ОБЛУЧАЕМОСТЬ ПЕРСОНАЛА, ОХРАНА ТРУДА.

     Объектом исследования является электромагнитное излучение индукционной печи на предприятии сельскохозяйственного машиностроения.

     Предмет исследования – расчет облучаемости персонала цеха холодной штамповки на участке работы индукционного нагревателя.

     Цель работы – произвести оценку класса опасности труда в цехе холодной штамповки предприятия ОАО «Аксайкардандеталь».

     В ходе работы произведены следующие виды расчетов облучаемости персонала: тепловой, электрический, электромагнитного поля. В результате расчета энергетической экспозиции по магнитному полю выявлено превышение ПДУ в 63 раза. Условия труда причислены к 3.2. классу опасности условий труда.

































4

SUMMARY



     The final qualification work is devoted to the electromagnetic safety of the induction furnace at the united company "Aksaykardandetal".

     In the course of the work, questions of high-frequency electrothermy, induction heating, features of electromagnetic irradiation of production personnel are considered. The object of research was a forging induction heater kin 15 / 500-2,4 kp, its device, the principle of operation.

     The following types of calculations for the irradiation of personnel were carried out: thermal, electric, electromagnetic field. As a result of the calculation of the energy exposure by the magnetic field, the excess of the remote control was detected 63 times. Working conditions are assigned to 3.2. Hazard class of working conditions. In order to reduce the risk of occupational diseases of employees, it is necessary to conduct systematic monitoring of the level of radiation, timely medical examinations, at least once every 24 months, the use of personal protective equipment.



































5

Содержание




Введение
7

1. Обзор литературных источников

1.1.	Организация охраны труда на предприятии

1.2.	Применение ТВЧ в промышленности

1.3.	Электротехнические основы высокочастотной электротермии и общие сведения об индукционном нагреве

1.4.	Используемые частоты и параметры радиопомех

2. Особенности электромагнитного облучения персонала

2.1.	Гигиенические	стандарты	и	нормы	на	параметры

высокочастотного электромагнитного облучения в промышленности

2.2.	Воздействие электромагнитного поля на биологические объекты

3. Расчет  облучаемости  персонала  высокочастотной  установки

для индукционного нагрева металлов

3.1.	Общие сведения о предприятии ОАО «Аксайкардандеталь»

3.2.	Расчет облучаемости персонала высокочастотных установок для индукционного нагрева металлов

3.2.1.	Кузнечный индукционный нагреватель КИН 15-500/ 2,4 КП

3.2.2.
Тепловой расчет
3.2.3.
Электрический расчет
3.2.4.
Расчет электромагнитного поля

4. Специальный раздел безопасности труда Заключение Список использованных источников


6

ВВЕДЕНИЕ

     Трудовая деятельность является неотъемлемой частью жизни трудоспособного населения. На результат карьерного роста, улучшение профессиональных навыков влияют как личные качества работника- уровень образования, опыт, свойства характера, так и условия его труда.

     Учитывая тот факт, что технологии не стоят на месте и многие процессы уже полностью автоматизированы, однако до абсолютной замены человека роботами еще далеко. На компьютеры возложены вспомогательные функции, тогда как человек выполняет основную работу.

     Человек представляет собой наивысшую ценность, поэтому значимость вопроса об охране труда неоспорима. Говоря о производстве, необходимо учитывать, что работодатель обязан обеспечить безопасную деятельность сотрудников, исключить потенциальные опасности.

     Охрана труда - это целая система, во главе которой стоит государственный институт охраны труда. Он же, в свою очередь, занимается вопросами предупреждения и устранения факторов, которые могут привести к профессиональному травматизму и заболеваниям. Охрана труда включает в себя не только охрану жизни и здоровья работников, но и правовые акты, и

социально-экономические мероприятия, санитарно-гигиенические и организационно-технические нормы. Также в систему охраны труда входят лечение, профилактика и реабилитация людей, пострадавших на производстве.

     Охрана труда в машиностроении включает в себя правила поведения с различными объектами повышенной опасности, а также правила эксплуатации электрического тока, оборудования. Важной составляющей частью являются меры предосторожности при наличии на производстве ультразвука, шума, вредных вибраций, ионизирующих излучений и электромагнитных полей.

     Главная задача – предотвратить даже минимальный риск травм работников отрасли, а также обеспечить продуктивную деятельность путем устранения (или снижения влияния) всех вредоносных для человека факторов.

7

В данной  работе  будет  произведен  расчет  и  анализ  неионизирующих

излучений на сотрудников предприятия сельскохозяйственного машиностроения.

     Актуальность работы основывается на необходимости улучшения условий труда на предприятиях. На данный момент, предприятия производства требуют к себе повышенного внимания, в силу тенденции вымирания.

     Объектом исследования выступает электромагнитное излучение индукционной печи на предприятии ОАО «Аксайкардандеталь».

     Предмет исследования – расчёт негативного воздействия от оборудования на персонал цеха холодной штамповки.

     В первой части работы рассмотрены нормативные документы, а также литературные источники о высокочастотной электротермии и особенностях индукционного нагрева металлов.

     Вторая часть посвящена воздействию электромагнитного поля на биологические объекты, а также профессиональным заболеваниям работающих с неионизирующими излучениями.

     В третьей части работы представлены сведения об ОАО «Аскайкардандеталь», история завода, производственные мощности предприятия. Также рассмотрены технические характеристики и принцип работы кузнечного индукционного нагревателя КИН 15/500-2,4 КП. Произведены следующие виды расчетов облучаемости персонала - тепловой, электрический и расчет электромагнитного поля. Произведена оценка условий труда в цехе холодной штамповки на участке работы КИН 15/500-2,4 КП.

     Четвертая часть работы представляет собой специальный раздел безопасности труда. Рассмотрены стандарты, санитарные нормы и правила относительно темы ВКР.









8

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

     Работа на предприятиях производства предполагает умение человека взаимодействовать с различными видами технических устройств, механизмами. Зачастую, в процессе работы, сотрудник сталкивается с неблагоприятными для его здоровья факторами, такими как шум, вибрация, высокая температура, различного рода излучения, пыль, недостаточная освещенность, вредные вещества и другие. Данные факторы называются производственными и несут потенциальную опасность здоровью и жизни сотрудника.

     Вредные производственные факторы можно разбить на четыре группы, представленные в таблице 1.


Таблица 1 – Вредные производственные факторы

Наименование группы
Фактор


Физические факторы
- Температура, скорость движения воздуха,

влажность;

- неионизирующие электромагнитные поля;

- ионизирующие излучения;

- общая и локальная вибрация;

- производственный шум, инфразвук,

ультразвук;

- пыль;

- освещение.


Химические факторы
Вещества, получаемые химическим

синтезом. Для контроля используются

методы химического анализа.


Биологические факторы
Микроорганизмы- продуценты, споры и

живые клетки, патогенные

микроорганизмы.


Факторы трудового процесса
- Напряженность труда;



9

- тяжесть труда;

- опасный производственный фактор.



     Тяжесть труда характеризуется наибольшей нагрузкой на опорно-двигательную систему, а также на функциональные системы (дыхательную, кровеносную и другие). Физическая динамическая нагрузка, стереотипные движения в работе, масса поднимаемых грузов, форма рабочей позы, наклон корпуса, все эти факторы являются показателями тяжести труда.

     Напряженность труда в большинстве случаев отражает нагрузку на ЦНС, эмоциональное состояние работника. Сенсорные, интеллектуальные, эмоциональные нагрузки, монотонность и режим работы являются факторами напряженности труда.

     Опасный производственный фактор может стать причиной острого заболевания, резкого ухудшения здоровья, привести к летальному исходу.

     В результате производственной аттестации выявляется класс условий труда по каждому фактору. В случае высоких рисков, проводится комплекс мероприятий, направленных на улучшение условий труда.

Существует четыре класса условий труда, а именно:

1) Оптимальные – здоровье работающих и уровень трудоспособности в

норме.

     2) Допустимые – ухудшение состояния здоровья работающих восстанавливается в течении регламентированного отдыха. Угроза здоровью в будущем отсутствует.

     3) Вредные – гигиенические нормативы превышены, существует неблагоприятное воздействие на организм трудящегося и его потомство. Третий класс условий труда подразделяется на четыре степени в зависимости от функциональных изменений здоровья работающего.

     4) Опасные – представляется угроза для жизни, высок риск профессиональных заболеваний.


10

1.1. Организация охраны труда на предприятии

     Главными документами, регламентирующими охрану труда, являются Конституция РФ, Гражданский кодекс РФ, Трудовой Кодекс РФ.

     В соответствии с пунктом 3 статьи 37 Конституции РФ каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены.

     Гражданский кодекс РФ устанавливает ответственность работодателей вследствие причинения вреда работнику на производстве (статьи 1064—1083), а также определяет формы и размер возмещения вреда, причиненного жизни и здоровью гражданина (статьи 1083-1101).

     Основные понятия и правила охраны труда отражены в X разделе части III Трудового кодекса (ТК РФ 2018). В соответствии с данным разделом ТК РФ условия труда – это совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, которые влияют на здоровье и работоспособность работника. Воздействие вредного производственного фактора может привести к заболеванию сотрудника, в то время как опасный фактор чреват травмой.

     Данный раздел регламентирует такие важные вопросы как обязанности работодателя и работников в области охраны труда, порядок проведения медицинских осмотров, служба охраны труда в организации, права и гарантии работника на труд в условиях, соответствующих требованиям охраны труда.

     Основными направлениями политики государства в области охраны труда являются: принятие и реализация федеральных законов и иных нормативных правовых актов РФ, федеральный государственный надзор за соблюдением трудового законодательства, государственная экспертиза условий труда и расследование несчастных случаев на производстве, установление гарантий и компенсаций за работу с вредными (опасными) условиями труда и другие. Охрана труда, как основа безопасности на любом предприятии вне зависимости от формы собственности и направления деятельности, регламентирована целым перечнем обязательных документов.



11

Нормативно-техническая документация по охране труда подразделяется

на:

    - стандарты безопасности труда (государственные - ГОСТ, отраслевые - ОСТ, республиканские - РСТ, предприятий - СТП);

- строительные нормы и правила (СНиП);

- санитарные нормы и правила (СН);

- правила техники безопасности и производственной санитарии;

- инструкции, указания и руководящие технические материалы;

- положения, наставления, директивные и методические письма.

     Существенное место среди общесоюзных правил и норм занимает система стандартов безопасности труда (ССБТ). ССБТ представляет собой комплекс взаимосвязанных стандартов, направленных на обеспечение безопасности труда.




1.2.Применение ТВЧ в промышленности



     Как известно, получить тепло можно с помощью химической энергии, сжигая топливо или благодаря электрической энергии. Второй способ более экологичен, экономичен и эффективен. Электрический нагрев обладает высокой скоростью и точностью в распределении температуры.

     Электротермия – это прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую. Соответственно технологические процессы, осуществляемые с преобразование электрической энергии в тепло называются электротермическими.

К электротермическим процессам относятся:

- получение металлов и сплавов из руд;

- приготовление сплавов из черных и цветных металлов;

- различные виды термической и химико – термической обработки металлов и сплавов (отжиг, закалка, азотирование, цианирование);


12

- ряд  процессов  пластической  обработки  металлов  (ковка,  штамповка,

протяжка);

- процессы сушки, клейки, вулканизации, стерилизации и др.

     Электронагрев может быть, как прямым, так и косвенным. Прямой нагрев подразумевает выделение тепла в загрузке, через материал которой протекает ток, поглощается энергия электромагнитного поля. Косвенный нагрев протекает за счет процессов теплопереноса.

     Огромное разнообразие электротермических способов нагрева, таких как резистивный нагрев, нагрев в электролите, электродуговые установки, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, индукционный нагрев имеют широкое распространение в промышленности. В зависимости от материала и задачи может быть выбран подходящий способ.

     Прямой резистивный нагрев – способ нагрева при котором, по электропроводящему материалу протекает электрический ток, выделяется джоулево тепло, благодаря сопротивлению материала. В случае если сопротивление является собственным сопротивлением объекта нагрева, нагрев является прямым или кондуктивным. Для протекания электрического тока, объекты, нагреваемые данным методом, должны быть соединены с электродами. Преимуществами данного способа являются – быстрый нагрев, выделение тепла внутри загрузки, малое образование окалины. Используется при нагреве проводов, металлических заготовок, плавке стекол, производстве графита.

     При косвенном резистивном нагреве тепло выделяется в специальных нагревательных элементах. Излучение, конвекция или теплопроводность обеспечивают перенос тепла в заготовку. Преимущества данного способа – плавка и нагрев диэлектриков, любая форма загрузки, температура распределяется равномерно по всей площади загрузки. Косвенный нагрев применяется в процессах подогрева растворов, воды, газов, обжиге эмали и керамики.

     Инфракрасный нагрев – способ прямого нагрева, в процессе которого происходит поглощение нагреваемым материалом длинноволнового излучения.

13

Применяется при сушке керамики, лаков, бумаги, красок на металлических поверхностях.

     Индукционный нагрев подходит для любого токопроводящего материала. Данный способ нагрева характеризуется преобразованием энергии от питания в энергию магнитного поля, которая затем превращается в джоулево тепло и происходит нагрев.

     Диэлектрический нагрев применяется для обработки непроводящих или плохо проводящих ток материалов при воздействии ВЧ поля. Основными процессами применения является сушка различных материалов.

     Электродуговой нагрев осуществляется за счет сильноточного газового разряда между двумя электродами. Высокая температура горящей дуги передает тепловую энергию в нагреваемый объект. Переплавка лома, а также восстановление металлов являются наиболее важными областями применения.

     Лазерный, плазменный, а также электронно – лучевой процессы применяются в прецизионной обработке. Плазменный нагрев основан на конвективной передаче тепла струей ионизированного газа высокой температуры. В процессе электронно – лучевого нагрева происходит бомбардировка загрузки электронами. Их кинетическая энергия преобразуется в тепло. При лазерном нагреве происходит выделение тепла, за счет поглощения света нагреваемым объектом. Благодаря такому способу нагрева становится возможной высокоточная обработка материалов.

     Наилучшие технологические и технико – экономические результаты достигаются за счет применения частот тока превышающих 50 – 60 Гц.

     Высокочастотная электротермия появилась в нашей стране в 30-е годы прошлого столетия. Развитие исследований прикладной электродинамики и техники высоких частот позволили начать применение промышленных процессов высокой частоты. В справочнике «Высокочастотная электротермия» под редакцией А.В.Донского автор отмечает: «В программе КПСС, принятой XXII съездом партии, поставлены перспективные задачи развития всех ведущих отраслей науки и техники. Выполнение этих задач в известной степени зависит

14

от внедрения в промышленность нового экономически более эффективного высокочастотного оборудования и прогрессивных электротермических процессов. Практически во всех областях народного хозяйства с достаточной экономической эффективностью могут быть применены высокочастотные методы нагрева».

     Валентин Петрович Вологдин является основоположником высокочастотной техники в нашей стране. На его счету создание первых в мире высоковольтных ртутных выпрямителей, разработка метода поверхностной закалки изделий с применением токов высокой частоты, организация лабораторий высоких частот, многочисленные научные работы.

     В.П. Вологдин являлся руководителем НИИ по промышленному применению ТВЧ, директором лаборатории ВЧ электротермии АН СССР, деканом «Электрофизического» факультета ЛЭТИ.

     Высокочастотные электротермические процессы – все технологические процессы, которые осуществляются с преобразованием электрической энергии в тепло при использовании физических явлений, присущих переменным электрическим токам или переменным электромагнитным полям.

     Первая группа физических явлений, используемых в высокочастотной электротермии, характеризуется законами распределения плотности переменных электрических токов по сечению проводов. Эти явления называются поверхностный эффект и эффект близости. Сущность явления поверхностный эффект сводится к тому, что при соответствующей частоте переменного тока выделяемая в проводнике мощность концентрируется главным образом в его поверхностных слоях. На этом явлении основаны такие электротермические процессы, как поверхностная закалка, сварка, пайка и другие. При эффекте близости мощность, выделяемая в двух близко расположенных проводниках, по

которым течет переменный ток противоположного направления, концентрируется на поверхностях, обращенных друг к другу.

     Вторая группа физических явлений определяет индукционный метод нагрева электропроводящих материалов. Сущность этих явлений состоит в том,

15

что если в переменное магнитное поле поместить электропроводящее тело, то последнее будет нагреваться индуктированными в нем переменными токами. На данном явлении основаны технологические процессы высокочастотной электротермии: плавка, электротермическая и пластическая обработка, зонная очистка металлов и полупроводников, сварка, пайка и другие.

     Третья группа – явления поляризации атомов и молекул в различных материалах, помещаемых в высокочастотное электрическое поле, сопровождающееся поглощением энергии, следовательно, и нагревом материалов. К этому явлению относится диэлектрический метод нагрева.

     Четвертая группа связана с образованием в переменных электромагнитных полях газоэлектрической плазмы.

     Перечисленные физические явления лежат в основе классификации всех высокочастотных электротермических процессов. Поэтому к высокочастотным электротермическим процессам должны быть отнесены все металлургические процессы, если они осуществляются в индукционных печах, называемых «тигельными» или «бессердечниковыми», связанные с получением сплавов, переплавкой отходов, зонной очисткой и другими.

     Эффективность ТВЧ достаточно высока и обусловлена следующими факторами:

    - быстро и с высоким КПД нагревать металлы и диэлектрики, так как теплота выделяется непосредственно в нагреваемом объекте;

    - производить местный нагрев тех зон, которые подвержены термической обработке;

- легко автоматизировать нагревательный процесс;

    -осуществлять строгий контроль температуры, измерять и воздействовать на схему управления, дозировать энергию, передаваемую в нагревательный объект.







16

1.3. Общие сведения об индукционном нагреве



     Высокочастотная электротермия основана на преобразовании энергии электромагнитного поля в тепловую энергию, используемую для повышения температуры нагреваемых объектов для осуществления различных технологических процессов.

     Все, что связано с использованием условно высокочастотных магнитных полей при нагреве объектов из электропроводящих материалов за счет индуктированных в них токов, относится к области индукционного нагрева.

     Индукционный нагрев предполагает наличие токопроводов – индукторов, создающих магнитные поля большой напряженности и помещенных в них нагреваемых объектов из токопроводящих материалов, в которых индуктируются электрические токи. Индукторы для плавки металлов, поверхностной закалки, пайки, нагрева под ковку-штамповку различаются по конструкции и размерам. Самый распространенный вид индуктора – цилиндрический.

     При диэлектрическом нагреве для создания электрического высокочастотного поля всегда используются различные устройства, которые аналогичны конденсаторам. Наиболее распространен плоский конденсатор в виду двух металлических пластин с расположенным между ними нагреваемым материалом, обладающим малой электропроводностью.

     Индукционный и диэлектрический способы нагрева имеют принципиальные отличия, но также обладают рядом общих признаков, позволяющих их относить к высокочастотной электротермии:

1. Преобразование  электрической  энергии  в  тепло  непосредственно  в

нагреваемых объектах, помещенных в высокочастотное электромагнитное поле, осуществляется без электрического контакта с источниками электрической энергии.

2. Отношение   активной   мощности   P,   преобразуемой   в   тепло,   к

произведению тока I на напряжение U, характеризуется коэффициентом

17

мощности cos , очень мало. Осуществить источники питания ТВЧ установок на большие напряжения или большие токи, даже при небольшой активной мощности, всегда оказывается невыгодным и часто невозможным. Учитывая, что потребные вольт – амперы UI для высокочастотных электротермических устройств представляют собой геометрическую сумму активной Р и реактивной Q мощностей –



(1)

= ? 2 +  2



    Реактивную мощность получают от более простых и дешевых источников. Такими источниками реактивной энергии при индукционном и контактном нагреве будут конденсаторы электрической энергии. При диэлектрическом нагреве – различные индуктивности, при электроплазменном то или другое в зависимости от способа образования плазмы с индуктивной (в магнитном поле) или емкостной (в электрическом поле) составляющей.

3. Нагревательные контуры настраиваются в резонанс.



    В таблице 2 представлен перечень наиболее результативных областей применения индукционного и диэлектрического нагревов в промышленности.


Таблица 2 – Технологические процессы индукционного и диэлектрического нагревов


Индукционный нагрев

Диэлектрический нагрев


электропроводящих материалов







-  Сквозной  нагрев  перед  ковкой,

- Предварительный скоростной нагрев
штамповкой и прокаткой;


термореактивных
пластмасс
и
- плавка металлов и полупроводников

композиционных
материалов
перед
в печах малого объема;


изготовлением изделий;

-
поверхностное
упрочнение




машиностроительных деталей;














18




-
индукционный
нагрев
перед
-   сварка   изделий   из   пластичных
механической обработкой резаньем;
пластмасс, изготовление аппликаций,
-
выращивание
монокристаллов
эмблем;

полупроводниковых материалов;
- склеивание древесины;

- зонная плавка полупроводников;
-   ВЧ   сушка   древесины,   бумаги,
- пайка и наплавка твердых сплавов;
тканей, нитей, шерсти;

-
нагрев
при
распрессовке
- разогрев смол;

подшипниковых колец и втулок;
-
декристаллизация
натурального
-
сварка
прямошовных
и
каучука;

спиральношовных
труб,   оболочек
-
нагрев    структурирующихся    в
кабелей,   стыковая   сварка   деталей
процессе
отверждения
сплошного сечения.


стеклопластиков;






- стерилизация, дезинфекция.












     Физическая сущность индукционного нагрева состоит в том, что в электропроводящих телах, помещаемых в переменное электромагнитное поле, индуктируются электродвижущие силы, которые и вызывают электрические токи (Рисунок 1).




















Рисунок 1 – Принцип индукционного нагрева

     Плотность этих индуктируемых токов в каждом элементарном объеме нагреваемого материала (особенно ферромагнитного) может изменяться по
19

разнообразным законам в зависимости от геометрических размеров нагреваемого материала, его удельного сопротивления, магнитной проницаемости и частоты индуктированного тока.

     При индукционном нагреве феррромагнитных материалов поглощение энергии происходит вследствие индукции и гистерезиса (перемагничивания).

     В промышленности индукционный нагрев подразделяют на «низкочастотный» и «высокочастотный».

     Устройства для индукционного нагрева, основанные на «низкочастотном нагреве» называются низкочастотными или со стальными сердечниками. Целесообразность применения для питания этих устройств (из – за стремления иметь достаточно высокий к.п.д. и cos ) частоты тока не выше 50Гц и наличие в них ферромагнитных сердечников оправдывает это наименование.




1.4.Используемые частоты и параметры радиопомех



     При классификации источников электромагнитных полей используются три основных шкалы частот:

- «радиотехническая», приведенная в Регламенте радиосвязи;

- «электротехническая»,рекомендуемаяМеждународным

электротехническим словарем, опубликованным Международным электротехническим комитетом;

    - «медицинская», используемая при медико – биологических исследованиях.

     Классификация диапазонов радиочастот согласно «радиотехнической шкале» приведена в таблице 3.

Таблица 3 – «Радиотехническая шкала»

Номер диапазона
Диапазон частот, Гц

Наименование частотных диапазонов
1
0,3 * 10 …3*10

Крайне низкие частоты (КНЧ)




2
0,3 *10?…3 * 10?

Сверхнизкие частоты (СНЧ)






20



3
0,3 *10?…3
* 10?
Инфранизкие частоты (ИНЧ)



4
0,3 *104…3 * 104
Очень низкие частоты (ОНЧ)



5
0,3 *105…3 * 105
Низкие частоты (НЧ)



6
0,3 *106…3 * 106
Средние частоты (СЧ)



7
0,3 *107…3 * 107
Высокие частоты (ВЧ)



8
0,3 *108…3 * 108
Очень высокие частоты (ОВЧ)



9
0,3 *109…3 * 109
Ультравысокие частоты (УВЧ)



10
0,3 *1010…3 * 1010
Сверхвысокие частоты (СВЧ)



11
0,3 *1011…3 * 1011
Крайне высокие частоты (КВЧ)



12
0,3 *1012…3 * 1012
Гипервысовкие частоты (ГВЧ)







«Электротехническая» шкала частот приведена в таблице 4.

Таблица 4 - «Электротехническая шкала»

Номер диапазона
Диапазон частот
Наименование частотных диапазонов



1
До 60 Гц
Низкие частоты (НЧ)



2
60 Гц – 10 кГц
Средние частоты (СЧ)



3
10 кГц – 300 МГц
Высокие частоты (ВЧ)



4
300 МГц – 300 ГГц
Сверхвысокие частоты (СВЧ)






Медико – биологическая классификация частот приведена в таблице 5.

Таблица 5 – «Медико – биологическая шкала»

Номер диапазона
Диапазон частот
Наименование частотных диапазонов



1
Менее 1 кГц
Сверхнизкие частоты (СНЧ)



2
1 кГц – 100 кГц
Низкие частоты (НЧ)



3
100 кГц – 30 МГц
Высокие частоты (ВЧ)



4
30 – 300 МГц
Ультравысокие частоты (УВЧ)



5
300 МГц – 300ГГц
Сверхвысокие частоты (СВЧ)




21


     Радиопомехи – это электромагнитные излучения, которые затрудняют или исключают прием радиосигналов.

     Радиопомехи, созданные высокочастотным оборудованием, могут быть излучаемыми, то есть распространяющимися через пространство, а также кондуктивными, распространяющимися по цепям питания.

     Вид спектра, излучаемого высокочастотной установкой с ламповым генератором определяется совокупностью дискретной и сплошной составляющих. Дискретная составляющая определяется электрической схемой генератора, излучение носит периодический характер по времени. Непрерывная составляющая обусловлена, с одной стороны, перекрытием спектров гармоник при высоких индексах паразитной угловой модуляции, с другой – резкими изменениями рабочего тока и напряжения в различных узлах электротермической установок. Этот вид излучений характеризуется апериодическим по времени характером и частотным спектром. Его ширина определяется длительностью бросков тока и напряжения. С уменьшением длительности спектр расширяется.

     Как правило, генератор собирается по схеме с самовозбуждением. Для повышения стабильности частоты и более удобного согласования с нагрузкой применяют многоконтурные схемы автогенераторов. На типовую радиоэлектронную аппаратуру ощутимое влияние оказывают гармоники вплоть до 30..40. Применение двухтактных выходных каскадов для ликвидации четных гармоник позволяет несколько уменьшить уровень побочных излучений. В излучаемом спектре частот также присутствуют компоненты, обусловленные

паразитной модуляцией высокочастотных генераторов. Выделяют периодическую и случайную составляющие модуляции.

     Основной причиной периодической паразитной амплитудной модуляции является пульсация напряжения источника питания и накала.

     Паразитная амплитудная и угловая модуляции случайного характера возникают по причине собственных шумов электронного потока, такие как фликкер-шумы, дробовой шум.

22

Наличие высших составляющих рабочей частоты, паразитных амплитудно

– и частотно модулированных колебаний ведет к группированию выходного спектра в областях каждой из гармоник. В данном случае, спектр уже не имеет явно выраженного дискретного характер, так как при больших (>1,3) индексах частотной модуляции, ширина спектра гармоники становится прямо пропорциональна ее номеру. Из-за расширения спектров гармоник происходит перекрытие спектров в области высших гармоник. Таким образом, общий выходной спектр ВЧ генератора становится сплошным.

     Номер N граничной гармоники, при котором происходит перекрытие спектров можно найти по формуле:
= [
0
],
(2)


?  








где	0 – основная частота колебаний, кГц;
?   – ширина полосы основного колебания, кГц;

     Нужно отметить, что если специальные меры не приняты, то до 10% общей колебательной мощности ВЧ генератора может быть сосредоточено в спектрах внеполосных, побочных и шумовых колебаний. Это значительно ухудшает электромагнитную обстановку не только по излучаемым радиопомехам, но и по гигиеническим условиям труда. Медицинские исследования показывают чрезвычайно неблагоприятное влияние амплитудной модуляции на нервную систему работающих.

     В соответствии с ГОСТ 23450-79 все высокочастотные установки делятся на два типа. Первый тип составляют установки, эксплуатируемые на промышленных и других предприятиях, которые располагаются вне жилых домов. Второй тип установок предназначен для эксплуатации в жилых домах или на предприятиях, электрические сети которых подключены к электрическим сетям жилых домов.

     Также согласно данному ГОСТ для высокочастотных установок промышленного применения выделено 28 полос частот.



23

     Приборная база и методы испытаний источников помех регламентируются ГОСТ 11001-80 и ГОСТ 16842-82. Изменения н.......................