TEHNOLOGII IN CAMP ELECTRICSI MAGNETIC INTENS

TEHNOLOGII IN CAMP ELECTRIC INTENS

Descarcarea corona - bombardament ionic

Filtrarea electrostatica

Separarea electrostatica a materialelor granulare

Vopsire/acoperire electrostatica

Copiatoare electrostatice, imprimanta LASER

Generatoare de raze X

Propulsia ionica

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 1/17

Tehnologii electrohidraulice

descarcari electrice in lichide

echipamente electrohidraulice

parametrii procesului de descarcare

strapungerea termica si electrica

circuite de descarcare

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 2/17

TEHNOLOGII IN CAMP MAGNETIC INTENS

Magnetoformare

Separarea in camp magnetic intens

TEHNOLOGII IN CAMP ELECTRICSI MAGNETIC INTENS

1. INTRODUCERE

Electrotehnologii : procese in care energia electrica participa nemijlocit, fiind convertita in alte forme de energie

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 3/17

Obiectiv : produse cu proprietati, forme si dimensiuni comandateSursa de energie Densitate maxima de

putere [W/cm2]Diametrul minim de

concentrare [μm]Reactii electrochimice 103 30Descarcare in arc 105 100Descarcare in scanteie 108 1Fascicul de electroni 109 0,01

Fascicul LASER 1010 0,1

1. INTRODUCERE

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 4/17

Metode electrice de prelucrare actiune chimica a curentului electric :

prelucrare electrochimica, tratare electro-chimica a suprafetelor, galvanotehnica

actiunea termica si dinamica a curentului electric : electroeroziune, sudare, prelucrare cu fascicul de electroni, prelucrare cu laser

actiunea mecanica a curentului electric si a campului electromagnetic : prelucrare cu ultrasunete, prelucrare in camp electric / camp magnetic intens

1. INTRODUCERE

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 5/17

Caracteristici ale electrotehnologiilor precizie ridicata, viteza/calitate/randament lipsa contactului direct material – scula

costuri de functionare reduse complexitate medie, intretinere usoara automatizare completa a proceselor

eficienta ridicata conditii de munca, protectia mediului perturbatii electromagnetice !

2. TEHNOLOGII IN CAMP ELECTRIC INTENS

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 6/17

-

+-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

x

x

E(x)

fara sarcina spatialacu sarcina spatiala

: descarcare electrica autonoma, incompleta, care apare in sisteme de electrozi alimentati la inalta tensiune ce genereaza un camp electric puternic divergent

2.1. Descarcarea corona

2.1. DESCARCAREA CORONA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 7/17

Ei = Estr δ(1+0,0301/√δr)

Ei = 3·106(1+0,0301/√r)

Uon = m0 Ei r ln(2d/r)

Uon = Ei r ln(2d/r)

r = 0,1 mm, d = 30 mm

Ei = 12,03·106 V/m

Uon = 7,7 kV

--

- -

+-

-

-

+

-

-

-

2.1. DESCARCAREA CORONA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 8/17

Incarcarea prin bombardament ionic

dQ/dt = 1/τ[Qs(1-Q/Qs)2]

τ = 4ε0/kq

Qs = 12πε0r2[εr/(εr + 2)]E

Qs* = k Qs k = f(εr) > 1

k = 2·10-4 m2/Vs, q = 2·10-4 C/m3

τ = 1 msE = 0.5·106 V/m, k = 2·10-4 m2/Vsvi = kE = 100 m/s

r = 0.5 mm, εr = 5, E = 0.5·106 V/mQs = 30 pC (r = 1.5 mm Qs = 270 pC)Ni = Qs/e- =30·10-12/ 1,6·10-19=18.7·107

Q(t) = Qst/(t+τ)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-E

Ep

-

-

-

-

-

-

--

--

-

-

-

-

-

-

-

--

-

-

-

-

-

+ + + + + + + + + + + + + +

- - - - - - - - - - - - - -

- - -- - -

εr

2.1. DESCARCAREA CORONA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 9/17

Incarcarea prin bombardament ionic

Qs(t) = Qsm|sin(ωt)|

u = Um|sin(ωt)|Q/Qs

m

t [ms]

Qs/Qsm

1

10 20 30

dQ/dt = 1/τ{Qs(t)[1-Q(t)/Qs(t)]2}

d(Q/Qsm)/dt = 1/τ |sin(ωt)|[1-(Q/Qs

m)/ |sin(ωt)|]2

Q(t) < Qs(t)

Q(t) ≥ Qs(t)

τ = 0.1 ms

τ = 1 ms

τ=10 ms

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 10/17

-

+

100kV

v

Q

Fe = QE

1000 MW

1000 m3/s72 t/h !

20g/m3

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 11/17

-100kV

Fe=QE

vQ

-

+

100kV

η=(z1 – z2)/z1

Dmax = 106 m3/h

θi = 400 °C

Z1 = 1000 g/m3

η = 99,9 %

Pmax = 0,3 MPa

Acol = 300 m2

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 12/17

Electrozi corona Electrozi colectori

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 13/17

Poza cu filtru electrostatic idustrial

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 14/17

Deplasarea particulelor incarcate cu sarcina

HV

FA

Fe+Fv

FG

Ff

Fa

Fp

Fa = kp(πd2/8) γgvg

FG = mpg = (πd3/6) γpg

FA = (πd3/6) γgg

Fe = QpE

Fp = (d3/8)[(εr-1)/(εr+2)]E dE/dx

Ff = 3πd ηgvp

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 15/17

Ecuatia de miscare a particulei

HV

FA

Fe+Fv

FG

Ff

Fa

Fp

mpdvp/dt = Fe - Ff

mpdvp/dt = QpE - 3πd ηgvp

vp (t) = vpf(1 – e-t/τ)

vpf = QpE/(3πdηg)

τ = mp/(3πdηg) = d2γp/(18 ηg)

vpf = (ε0d/ηg)[εr/( εr+2)]E2

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 16/17

Depunerea particulelor pe electrodul colector

Fi

+

+

+++++

++

+

+ ++

+ ++

-Qp +Qp

Fi = Qp2/[4πε0(2r)2]

Randament

η = 100·(z1 – z2)/z1 [%]

Deutsch: η = 1 – e-vpA/Dg

vpA/Dg > 5η ≈ 1

2.2. FILTRAREA ELECTROSTATICA

Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca, Facultatea de Inginerie Electrica 17/17

Echipamentul electric

A2

A3

A1

T1

RC RT PTPS

A

kV

L1 TC

TT

N1

Ui

Ue