Elektrické kontaktní ohřívače

Elektrický kontaktní ohřev odporem se používá pro ohřev, kontaktní svařování, laminování při obnově opotřebovaných dílů a topných potrubí.

Ohřevem se používá jako hlavní způsob ohřevu dílů a detailů pro jejich následné tlakové zpracování nebo tepelné zpracování, dále jako nedílná součást technologického ohřevu v kombinaci s dalšími operacemi při výrobě polotovarů nebo hotových dílů. Zahříváním se elektrická energie přeměňuje na tepelnou energii přímo v částech nebo detailech zahrnutých v elektrickém obvodu. K vytápění lze obecně použít stejnosměrný i střídavý proud.

V elektrických kontaktních instalacích je střídavý proud široce používán, protože proudy potřebné pro ohřev v tisících a desetitisících ampér při napětí několika voltů lze nejsnáze získat pouze pomocí transformátorů střídavého proudu. Instalace pro elektrický kontaktní ohřev dílů nebo detailů se dělí na jednopolohové a vícepolohové (obr. 1).

Rýže. 1. Schémata jednopolohových (a) a vícepolohových zařízení se sériovým (b) a paralelním (c) zapojením detailů v elektrickém obvodu: 1-svěrný kontakt pro proudový proud; 2 — vyhřívaný detail; 3 — vodič přívodu proudu.

V závislosti na požadované rychlosti ohřevu a produktivitě technologické linky se používá jedno nebo jiné schéma. Z technických a ekonomických důvodů je nejvýhodnější použít schéma myopozice se sériovým připojením ohřívaných obrobků k elektrickému obvodu, protože v tomto případě je jakákoli daná rychlost podávání ohřátých obrobků zajištěna postupným zvyšováním jejich teploty. na předem stanovenou hodnotu přesunutím detailů z jedné polohy do druhé.

Bez ohledu na schéma zapojení ohřívaných částí do elektrického obvodu má proudové zatížení v místech kontaktu proudových kontaktů s ohřívaným obrobkem velký vliv na technologické, elektrické a technické a ekonomické ukazatele instalací elektrických kontaktů. . Proudové zatížení se snižuje chlazením a natlakováním kontaktů a také použitím svorek s radiálními a koncovými kontakty.

V opravárenských podnicích lze použít jednofázové a třífázové elektrické kontaktní instalace. Třífázové instalace jsou efektivnější než jednopolohové jednofázové instalace stejného výkonu, protože zajišťují rovnoměrné zatížení fází napájecí sítě a snižují proudové zatížení každé fáze.

Možnost elektrického kontaktního vytápění a instalace vytápění se volí v závislosti na konkrétních podmínkách.

Hlavní elektrické charakteristiky instalací elektrického kontaktního vytápění

Pro každou instalaci elektrického kontaktu jsou určeny následující konstrukční parametry:

• výkon výkonového transformátoru,

• požadovaný elektrický proud v sekundárním okruhu,

• namáhání ohřívaného dílu nebo obrobku,

• účinnost

• Faktor síly.

Počáteční údaje pro výpočet instalací elektrických kontaktů jsou:

• třída materiálu,

• hmotnost ohřívaného dílu a jeho geometrické rozměry

• napájecí napětí,

• doba a teplota ohřevu.

Zdánlivý výkon, V ∙ A, výkonového transformátoru pro jednopolohové zařízení:

kde kz = 1,1 ...1,3 — bezpečnostní faktor; F – tok užitečného tepla; ηcelková – celková účinnost zařízení: ηe – elektrická účinnost; ηt — tepelná účinnost; ηtr — účinnost výkonového transformátoru.

Síla proudu, A, v sekundárním okruhu, když je obrobek zahřátý na teplotu nad bodem magnetické konverze

kde ρ je hustota materiálu obrobku, kg / m3; ΔT = T2 — T1 je rozdíl mezi konečnou teplotou T2 a počáteční teplotou T1 ohřevu obrobku, K; σ2 - plocha průřezu obrobku, m2.

Doba ohřevu závisí na průměru obrobku a rozdílu teplot po délce a průřezu. Podle technologických podmínek by teplotní rozdíl mezi vnitřní a povrchovou vrstvou ohřívaného obrobku neměl překročit ΔТП = 100 K. Vypočtené a experimentální grafické závislosti pro stanovení doby ohřevu jsou uvedeny v referenční literatuře.

V praktických výpočtech lze dobu ohřevu s válcových polotovarů o průměru d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K určit empirickým vzorcem

Je-li obrobek zahřátý na teplotu pod bodem magnetické přeměny, pak je při stanovení proudu v sekundárním okruhu nutné vzít v úvahu povrchový efekt, jehož míra ovlivnění závisí na magnetické permeabilitě.

Empirická závislost uvádějící vztah mezi proudem I2, relativní magnetickou permeabilitou μr2 obrobku a jeho průměrem má s ohledem na elektrický kontaktový ohřev tvar

V praktických výpočtech se obvykle uvádějí s různými hodnotami μr2 a proudová síla I2 je určena vzorci. Stejná hodnota proudu zjištěná z daných vzorců (2) a (4) bude požadovaná hodnota v daném časovém okamžiku. Podle vypočtených hodnot I2 a Z2 je napětí, V, v sekundárním obvodu dáno výrazem

Rýže. 2. Závislost cosφ instalací elektrických kontaktů na poměru l2 / σ2: 1 — pro dvoupolohovou instalaci s proměnným ohřevem dvou přířezů; 2 — pro dvoupolohovou instalaci se současným ohřevem dvou zásob; 3 — pro jednopolohovou instalaci.

Při určování hlavních elektrických charakteristik elektrické kontaktní instalace je třeba vzít v úvahu, že fyzikální parametry součásti a elektrické parametry instalace se během procesu ohřevu mění. Měrné teplo cm a měrný elektrický odpor vodiče ρт se mění v závislosti na teplotě a cosφ, η a t — v závislosti na teplotě, konstrukčním a technologickém typu instalace a počtu topných pozic.

Podle grafických experimentálních závislostí (obr. 2, 3) se určí cosφ a ηtotal v závislosti na poměru délky obrobku l2 k σ2. Požadované hodnoty S, l2 a U2 lze získat dosazením odpovídajících hodnot proměnných veličin ve vzorcích (1), (2), (4) a (5). Při praktických výpočtech se do vzorců obvykle dosadí průměrné hodnoty cm, ρt, η, t a cosφ a určí se průměrná hodnota výkonu, proudu nebo napětí za předpokládaný interval teplot ohřevu.

Rýže. 3. Závislost celkové účinnosti elektrokontaktních instalací na poměru l2 / σ2: 1 — pro dvoupolohovou instalaci s proměnným ohřevem dvou obrobků; 2 — pro dvoupolohovou instalaci se současným ohřevem dvou obrobků; 3 — pro jednopolohovou instalaci.

Výkonové transformátory elektrických kontaktních instalací pracují v periodickém režimu, který je charakterizován relativní dobou sepnutí

kde tn je doba ohřevu polotovarů, s; t3 — čas vykládky nákladu a přepravy, odd.

Celkový jmenovitý výkon, kVA, výkonového transformátoru, s přihlédnutím k εx, je určen výrazem

Rýže. 4. Závislost účinnosti a účiníku elektrické kontaktní topné instalace na rozměrech dílu