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關鍵詞:包裝工程;電磁感應技術;電加熱技術
1 電磁感應加熱技術的優點
電磁感應加熱技術的發展歷史、應用及優點。電磁感應加熱技術的速度比其他的媒介加熱的速度快,電磁感應技術在加熱的時候損耗鐵屑的數量較少。電磁感應技術在加熱的時候起動比較快。電磁感應技術的節能效果比較好,因為在不用的時候可以將電磁感應加熱技術的電源關掉,比較環保。可以關閉,因為感應加熱有啟電磁感應技術的工作效率比較高,在短時間內加熱就可以到達效果,可以降低成本。除此之外,感應加熱還有幾點好處:(1)便于控制,易于實現自動化;(2)減少設備占地面積;(3)作業環境安靜,安全和潔凈;(4)維護簡單。正是因為電磁感應技術技術的很多優點,所以才將其用于包裝工程的工作中,爭取取得更大的效果和最優化的結局。
2 感應電加熱技術
電磁感應加熱技術法是基于電磁感應技術原理,當交流電流通過初級線圈時,環繞著線圈產生交變磁場,交變磁場在次級線圈上(金屬爐料)產生感應電動勢。由于此感應電動勢的作用,在閉合的線圈(被加熱的金屬)中產生感應電流使金屬加熱。為中間包側面感應加熱裝置。該裝置中的感應器由鐵芯、線圈和引入鋼水的通道組成。當綣圈中通入交流電后,鋼液中產生的感應電流放出焦耳熱使鋼水加熱。在澆注初期,因中間包耐火材料吸熱,應供以較大的功率使鋼水迅速升溫。當中間包容量為10t時,最大功率約為1000kW。采用中間包電加熱技術后,可使中間包中鋼水溫度相對穩定;而且利用磁感應加熱鋼水時,由于電磁攪拌作用,可使鋼中夾雜物上浮。據資料介紹,在5t中間包中采用電磁感應技術電加熱技術,當功率為1000kW時,升溫速度達25℃/min,熱效率為90%,可控制鋼水溫差在士2.5℃范圍內。
感應電加熱技術依靠兩種能量轉換過程以達到加熱目的,即焦耳熱效應和磁滯效應。第一種是非磁性材料,如鋁,銅、奧氏不銹鋼和高于居里點(即磁衰變溫度)的碳鋼產生熱量的唯一途經,也是鐵磁性金屬(如低于居里點溫度的碳鋼)中主要產熱途徑。對于鐵磁性金屬材料,感應發熱的一少部分來源于磁滯損耗。磁滯發熱可以這樣來解釋,磁滯現象是由分子(或稱磁性偶極子)之間的磨擦力導致的。當鐵磁性金屬被磁化時,磁性偶極子可以看成是小磁針,它隨著磁場方向變化(即交流電的變化)而轉動,這種來回轉動所引起的發熱,就是磁滯發熱。交流電頻率越高,磁場變化就越快,單位時間內產生出的熱量也就越多。焦耳熱效應是由渦流損耗產生的。渦流損耗和焦耳的表達式和直流電、交流電的能量消耗公式相同。和其它電流一樣,渦流也必須有一個閉合回路。假設該電路中電壓為V,電阻為R,電流為Ⅱ,由歐姆定律V=ⅡR。當電勢降低時,電能就轉變成熱能。這種電能的轉化過程類似于機械運動過程中勢能的轉化。勢能轉化過程是由于在重力作用下,物體由高處向低處落下時發生的。電勢降低時產生熱,其關系式可以給出。必須清楚,感應加熱的機理和直流電或交流電產生的電磁場有密切的關系。對于一個帶直流電的導體而言,磁場(感生磁場)的方向垂直于電流方向。距離導體越遠,磁場強度越弱。磁場強度的大小和電流大小成正比。磁場極性或磁力線的方向由右手定則給出。假如直流電流過一螺旋線圈,則螺旋線圈內的場強大載流體(中心凋圍的磁場(O箭頭)而線圈外的強度小。相鄰兩匝線圈之間的場強很小。這是因為相鄰兩匝之間的磁力線方向相反,彼此互相抵消了。現在再來考慮在一個通有直流電的螺旋線圈中插入一個實心棒時磁場將會發生怎樣的變化。如果棒是非磁性的,則磁場不受影響;反之,如果插入磁性鋼棒,則磁力線的數量就會大大增加。這是因為鋼的導磁率比非磁性物的導磁率大得多的緣故。實際上,在電學計算中只需要知道相對導磁率即可。非磁性物質和空氣的相對導磁率都定為1,磁性的物質的相對導磁率都大于1。
3 包裝工程的內容和特點
目前我國的包裝主要研究和應用的重點是包裝理論、技術方法、結構設計、包裝測試、包裝材料強度和結構;同時發揮多學科綜合專業的優勢,在計算機輔助設計、包裝機械、市場營銷、管理以及造型設計諸方面開展工作。計算機與測試技術可為包裝工程設計提供計算、分析、實驗和數據處理的手段,以提高包裝設計的質量、效率,并適應現代包裝工程高速化、智能化、自動化的要求。應包括包裝CAD、包裝測試技術、包裝自動控制等。
4 結束語
現代的包裝工程是許多技術的綜合運用,因此我們應該加強各個方面的技術的應用,從包裝產品的特點、性能、運輸、儲藏、安全、銷售等等很多方面考慮包裝工程的要求。包裝工程還有一個重要的步驟就是包裝材料的問題。包裝材料的好壞是包裝完成的第一步,也是最重要的一個步驟。可以應用電磁感應技術這個技術制造更好的包裝材料。如果包裝材料都不好的話,包裝的任何一部都無法進行。不僅要包裝包裝的安全完整,還要做到美觀,包裝材料的安全完整美觀才能吸引消費者額眼球,應該以最安全完整的包裝材料達到最完美的包裝效果,讓包裝發揮最大的視覺沖擊,吸引更多更廣的消費者。利用電磁感應技術這個技術為包裝工程作出更好的貢獻。
參考文獻
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關鍵詞:磁通量;電磁感應現象;模型
電磁感應現象是物理教學中重要的知識內容,而磁通量是研究電磁感應現象極其重要的物理量之一,是一個較抽象、較難理解的概念。深刻理解磁通量的物理含義對掌握電磁感應這一物理概念意義重大。本磁通量演示模型是根據“穿過一個閉合電路的磁感線的多少”可以用來形象地理解“穿過這個閉合電路的磁通量”的原理制作而成,可用來演示磁通量、比較磁通量大小等(如圖1)。
一、制作方法
1.底座與支架
取一長40cm、寬15cm的木板做底座,并標上S極,用來表示S極磁場。在其一側面用兩個高35cm的方木做支架。在支架上方固定一個和底座大小相同的木板做極板。在極板上標上N極,用來表示N極磁場,在支架上標出磁感線方向(如圖2)。
2.磁感線
磁感線共10根,可用30cm長的鐵絲做成,安裝在支架上方N極木板的前、后兩側,每側各5根,每兩根間距5cm,板的兩邊各留出10cm(如圖3)。
3.閉合電路
可用鐵絲做成25cm×25cm的U形框,在U形框的邊上圍成圈,使一面成為可以活動的方框(如圖4),當作閉合電路。閉合電路做成兩個等大的。
二、使用方法
演示勻強磁場時,鐵絲豎直,即磁感線垂直向下,等距排列。演示非勻強磁場時可在鐵絲中部用細線拴好,拉成扇形,表示磁場呈放射狀向下散開。
1.演示磁通量
把閉合電路放入磁場中,那么穿過這個閉合電路的磁感線的多少,可理解為穿過這個閉合回路的磁通量,即穿過閉合電路的磁感線條數用來表示磁通量大小。可把閉合電路按水平、豎直、傾斜三種情況放入磁場中進行討論。
2.演示比較磁通量大小
首先把閉合電路S1放入磁場中,然后把磁感線下部用線拴上使之成為扇形,呈放射狀,再放入閉合電路S2。表明:面積相同的兩個閉合電路,穿過S1的(磁感線6條)磁通量比較大,穿過S2的(磁感線2條)磁通量比較小(如圖5)。
3.演示磁通量變化率
演示方法同2。磁通量的差(即穿過兩個閉合電路S1和S2的磁感線條數之差)可以理解為磁通量的變化率。但要注意磁感線的方向。
三、說明
可把演示模型的上、下極板涂成紅、白兩種顏色分別表示N極、S極。鐵絲涂成某種顏色表示磁感線。還可把閉合電路用細線吊在磁場中,以方便實驗演示。
關鍵詞:無線供電 高頻振蕩電路 電磁感應 線圈
中圖分類號:TM910.6 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)005-102-02
1 引言
隨著移動設備、無線數據傳輸、無線網絡技術的普及,傳統的供電方式已不能滿足需求,無線供電方式開始滲透到我們的生活。“無線供電”是指,在不使用物理連接的情況下,利用特殊裝置傳輸電能。至2012年,全球約有上百家設備商已掌握了構建無線供電系統的方法,無限傳能技術擁有著巨大的發展潛能。現階段無線供電的方式有三種:電磁感應式(利用電流通過線圈產生磁場實現近程無線供電)、電磁共振式(利用電磁耦合共振效應近程無線供電)以及電磁波輻射式(電力轉換成電波以輻射方式傳輸供電)。由于電磁共振所需試驗線圈太大,目前還處于試驗階段。而電磁波輻射方式又存在電路復雜、成本高的問題。因此本裝置采用主流的電磁感應式,電路設計簡單、成本低且效果好。
2 無線供電裝置結構框圖
本裝置主要利用電磁感應原理,依靠兩個非接觸的空心耦合線圈,實現電能無線傳輸。如圖1所示。裝置主要分為發射端單元、耦合線圈以及接收單元。發射單元由220V/50Hz交流電作為電源,經整流濾波穩壓后為NE555供電。利用NE555接成高頻振蕩電路,在發射線圈中激發磁場。接收線圈與發射線圈相互耦合,由變化的磁場而產生交變感應電流與感應電動勢,經過整流濾波穩壓,便可以給電子設備供電。
3 無線供電裝置電路設計
3.1 發射單元電路設計
3.1.1 電源電路設計
電源電路主要由變壓器和整流濾波電路組成。由變壓器將220V/50Hz的交流電轉換為7V/50Hz的交流電。通過四個普通二極管1N4007組成的整流橋整成直流,如圖2所示。
3.1.2 高頻振蕩放大電路設計
該部分電路主要由穩壓電路、高頻振蕩電路與功率放大電路組成。高頻振蕩電路主要是用于產生高頻振蕩電流供下一單元使用。555定時器是一種多用途的數字-模擬混合集成電路,該電路功能靈活、適用范圍廣,只要電路稍作配置,即可構成多諧振蕩器。不同型號的555組成的高頻振蕩電路最高頻率在500kHz~1MHz不等,完全可以滿足設計要求。LM7805組成的三端穩壓集成電路,由于其結構簡單、穩壓性能好,輸出電壓可以直接為NE555芯片供電。功率放大則由功率管IRF540N來實現,如圖3。
3.2 耦合線圈與LC振蕩電路設計
4.2 線圈在不同繞制方式傳輸效果測試
在保持線圈直徑、線圈電感以及測試距離相同的情況下,用同心圓式線圈代替螺旋式線圈。調節匹配的電容,通過試驗,測得最大的感應電壓在6V左右。在同樣情況下,改變兩種方式的傳輸距離,記錄下感應電壓,對比數據后可得:同心圓式線圈傳輸效果不如螺旋式。
4.3 工作穩定性測試
利用穩壓電路將輸出穩壓后,可以點亮LED燈以及直流小彩燈。并且接收端三端穩壓電路輸出為5V直流電,通過USB線可以直接給手機充電。通過多次試驗證明,該裝置可以持續穩定工作數小時以上。
5 結束語
無線供電是當今研究的熱點問題之一,發展前景非常寬廣。本裝置成功地實現了電能的無線傳輸;改變了線圈繞制方式,在一定程度上提高了傳輸性能。最大輸出電壓可達到11V左右,但是電能的最大傳輸距離僅在7cm左右,屬于微距傳輸。通過試驗證明,本裝置具有電路簡單、安裝方便、性能穩定、運行效果良好等優點。
(資助項目:西南大學本科生科技創新基金,項目編號(1215004))
參考文獻:
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1 重新激發學生學習愿望
學生由于在中學期間超負荷重壓,喪失了學習興趣。他們遭遇升學考試失敗,進人技校學習職業技能心理有壓力。因此,教師要滿腔熱情地對待每位學生。為了每位學生健康發展,營造一種朝氣蓬勃,寬松和諧、積極主動學習電工技能的氛圍。比如,教師在每次講授新課前,提幾個趣味性較強與現今生產生活密切相關的實際問題,這些問題應用已經學過的知識就能解決。教師除了贊揚回答問題比較圓滿的學生外,還要給予較高的等級分,這種肯定能夠激發學生的學習興趣,讓學生產生成就感,讓他們樹立自尊心、自信心和自豪感。這樣,既重新激發學生學習愿望,又夯實了技校學生電工學基礎知識。
2 面向學生傳授電工學基本概念和基本理論
教師面向學生不是遷就學生,不能僅僅考慮學生的可接受性,一味迎合學生興趣;面向學生既注意學生一時興趣,又致力于培養學生長期興趣和志趣;既注意學生現有發展水平,又注意有一定挑戰性(強調“最近發展區”概念)。為此,教師要依據電工學學科特點,注重從生產生活現象情景出發,引出電工學學習內容。比如,依據“最近發展區”概念,講授電工學第四版第二章第四節電磁感應課。首先復習中學物理電磁學中電磁感應現象,即閉合電路中一部分導體,在磁場中做切割磁感線運動,導體中就會產生感應電動勢和感應電流。如果電路不閉合,導體中只產生感應電動勢,而無感應電流。這樣,感應電動勢和感應電流這兩個知識點的來龍去脈就弄得一清二楚,牢固地建立了新知識楞次定律的起點。教師在做好楞次定律演示實驗的基礎上,借助前面講清的知識點即“最近發展區”,引導學生經過與電磁感應現象對比得出:當條形磁鐵插入螺線管中時,相當于條形磁鐵不動,而螺線管中的線圈做切割磁感線運動,線圈中產生感應電動勢和感應電流,這時電流計的指針向右偏轉。這時,教師強調指出,線圈中有感應電流就會產生感應磁場和磁通,使用安培定則能夠判斷出感應電流的磁場方向與條形磁鐵的磁場方向相反,即中原與垂感相反。同理,當條形磁鐵從螺線管中拔出時,螺線管中線圈也做切割磁感線運動,產生感應電動勢及感應電流,此時線圈里感應電流的方向與插入磁鐵時感應電流方向相反,應用安培定則也能夠判斷出線圈中感應電流產生的磁場方向與條形磁鐵產生的磁場方向相同,即原與感相同。歸納以上分析,得出實驗結論即楞次定律(感應電流產生的磁通總是阻礙原磁通的變化)。當然,法拉第電磁感應定律的教學也可以這樣進行。因此,教師依據“最近發展區”概念教學,新舊知識點銜接自然,容易激發學生的學習興趣,有利于知識的有效遷移,有利于學生在良好的基礎上形成電工學新的基本概念和理論,有利于學生掌握正確的分析解決問題的方法。實踐證明這種教學方式教學效果較好。
3 讓學生學會學習方法
無極燈,一種高效、節能、環保的新型光源,由于燈泡內沒有燈絲和電極而顧名思義,因其利用電磁感應原理發光而有“電磁感應燈”的別稱;因其頻率不同而有“高頻無極燈”和“低頻無極燈”之分。高頻無極燈因其發熱量較大約束了功率,在技術上,低頻無極燈解決了大功率問題而使其應用領域更為廣泛。
低頻無極燈由3部分組成:電子鎮流器、電磁耦合器、燈管。具有高效、節能、環保等優點。在體育場館的運用方面有以下優勢:
1)使用壽命超長。由于沒有電極和燈絲的損耗問題,其使用壽命取決于電子鎮流器元器件的性能,正常工作壽命可達60000h以上,先進的低頻無極燈正常工作壽命甚至可達100000 h以上。對更換有一定難度的體育場館來說,可基本解決經常更換的問題。
2)光性能好。光譜完整,產生的白光近似日光;光效高,光衰低;無眩光及頻閃現象。提高體育場館的照明效果,同時,保護運動者的眼睛,減少視力疲勞。
3)電性能較好。啟動快,即開即亮,可隨時開、關,不影響燈的壽命。因其發熱量少而不存在由于高溫而產生的負作用。特別對館內有空調裝置的場館能起間接節能作用。
4)節能、環保:節能效果顯著,據理論測算,低頻無極燈采用電磁感應發光,在相同有效光照度下,比其它照明節能50%以上。無極燈采用的固體汞材料可回收,壽命長可減少相應的耗材,從而減少制造能源消耗,降低二氧化碳排放量。對照明運行時間長的體育場館來說如此顯著的節能效果將直接產生經濟效益。同時,超長壽命,也直接節省維修成本,達到降低經營成本的目的。