Elektrické kontaktné ohrievače

Elektrický kontaktný ohrev odporom sa používa na ohrev, kontaktné zváranie, laminovanie pri obnove opotrebovaných dielov a vykurovacích potrubí.

Ohrievaním sa používa ako hlavný spôsob ohrevu dielov a detailov pre ich následné tlakové spracovanie alebo tepelné spracovanie, ako aj neoddeliteľná súčasť technologického ohrevu v kombinácii s ďalšími operáciami pri výrobe polotovarov alebo hotových dielov. Vykurovaním sa elektrická energia premieňa na tepelnú energiu priamo v častiach alebo detailoch zahrnutých v elektrickom obvode. Na vykurovanie možno vo všeobecnosti použiť jednosmerný aj striedavý prúd.

V elektrických kontaktných inštaláciách je striedavý prúd široko používaný, pretože prúdy potrebné na ohrev v tisícoch a desiatkach tisíc ampérov pri napätí niekoľkých voltov možno najľahšie získať iba pomocou transformátorov striedavého prúdu. Inštalácie pre elektrický kontaktný ohrev dielov alebo detailov sa delia na jednopolohové a viacpolohové (obr. 1).

Ryža. 1. Schémy jednopolohových (a) a viacpolohových zariadení so sériovým (b) a paralelným (c) zapojením detailov do elektrického obvodu: 1-upínací kontakt pre prúdový prúd; 2 — vyhrievaný detail; 3 — napájací vodič prúdu.

V závislosti od požadovanej rýchlosti ohrevu a produktivity technologickej linky sa používa jedna alebo iná schéma. Z technických a ekonomických dôvodov je najvýhodnejšie použiť schému myopozície so sériovým zapojením ohrievaných obrobkov do elektrického obvodu, pretože v tomto prípade je ľubovoľná rýchlosť podávania ohrievaných obrobkov zabezpečená postupným zvyšovaním ich teploty. na vopred určenú hodnotu presunutím detailov z jednej polohy do druhej.

Bez ohľadu na schému zahrnutia vyhrievaných častí do elektrického obvodu má prúdové zaťaženie v miestach kontaktu prúdových kontaktov s vyhrievaným obrobkom veľký vplyv na technologické, elektrické a technické a ekonomické ukazovatele elektrických kontaktných inštalácií. . Prúdové zaťaženie sa znižuje chladením a natlakovaním kontaktov, ako aj použitím svoriek s radiálnymi a koncovými kontaktmi.

V opravárenských podnikoch je možné použiť jednofázové a trojfázové elektrické kontaktné inštalácie. Trojfázové inštalácie sú efektívnejšie ako jednopolohové jednofázové inštalácie s rovnakým výkonom, pretože zabezpečujú rovnomerné zaťaženie fáz napájacej siete a znižujú prúdové zaťaženie každej fázy.

Možnosť elektrického kontaktného vykurovania a inštalácie vykurovania sa volí v závislosti od konkrétnych podmienok.

Hlavné elektrické charakteristiky elektrických kontaktných vykurovacích zariadení

Pre každú inštaláciu elektrického kontaktu sú určené nasledujúce konštrukčné parametre:

• výkon výkonového transformátora,

• požadovaný elektrický prúd v sekundárnom okruhu,

• namáhanie vyhrievanej časti alebo obrobku,

• efektívnosť

• Účiník.

Počiatočné údaje na výpočet elektrických kontaktných inštalácií sú:

• trieda materiálu,

• hmotnosť vyhrievanej časti a jej geometrické rozmery

• napájacie napätie,

• čas a teplota ohrevu.

Zdanlivý výkon V ∙ A výkonového transformátora pre jednopolohové zariadenie:

kde kz = 1,1 ... 1,3 — bezpečnostný faktor; F – užitočný tepelný tok; ηcelková – celková účinnosť zariadenia: ηe – elektrická účinnosť; ηt – tepelná účinnosť; ηtr — účinnosť výkonového transformátora.

Intenzita prúdu, A, v sekundárnom okruhu, keď je obrobok zahriaty na teplotu nad bodom magnetickej konverzie

kde ρ je hustota materiálu obrobku, kg / m3; ΔT = T2 — T1 je rozdiel medzi konečnou teplotou T2 a počiatočnou teplotou T1 ohrevu obrobku, K; σ2 - plocha prierezu obrobku, m2.

Čas ohrevu závisí od priemeru obrobku a teplotného rozdielu pozdĺž dĺžky a prierezu. Rozdiel teplôt medzi vnútornými a povrchovými vrstvami ohrievaného obrobku by podľa technologických podmienok nemal presiahnuť ΔТП = 100 K. Vypočítané a experimentálne grafické závislosti na určenie doby ohrevu sú uvedené v referenčnej literatúre.

V praktických výpočtoch možno čas ohrevu s valcových polotovarov s priemerom d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K určiť empirickým vzorcom

Ak sa obrobok zahreje na teplotu pod bodom magnetickej premeny, potom pri určovaní prúdu v sekundárnom okruhu je potrebné vziať do úvahy povrchový efekt, ktorého stupeň vplyvu závisí od magnetickej permeability.

Pokiaľ ide o elektrický kontaktný ohrev, empirická závislosť určujúca vzťah medzi prúdom I2, relatívnou magnetickou permeabilitou μr2 obrobku a jeho priemerom má tvar

V praktických výpočtoch sa zvyčajne uvádzajú s rôznymi hodnotami μr2 a prúdová sila I2 je určená vzorcami. Rovnaká hodnota prúdu zistená z daných vzorcov (2) a (4) bude požadovaná hodnota v danom čase. Podľa vypočítaných hodnôt I2 a Z2 je napätie V v sekundárnom obvode dané výrazom

Ryža. 2. Závislosť cosφ elektrických kontaktných inštalácií od pomeru l2 / σ2: 1 — pre dvojpolohovú inštaláciu s variabilným ohrevom dvoch prírezov; 2 — pre dvojpolohovú inštaláciu so súčasným ohrevom dvoch zásob; 3 — pre jednopolohovú inštaláciu.

Pri určovaní hlavných elektrických charakteristík inštalácie elektrického kontaktu je potrebné vziať do úvahy, že fyzikálne parametre dielu a elektrické parametre inštalácie sa počas procesu ohrevu menia. Merné teplo cm a špecifický elektrický odpor vodiča ρт sa menia v závislosti od teploty a cosφ, η a t — v závislosti od teploty, konštrukcie a technologického typu inštalácie a počtu vykurovacích pozícií.

Podľa grafických experimentálnych závislostí (obr. 2, 3) sa určí cosφ a ηtotal v závislosti od pomeru dĺžky obrobku l2 k σ2. Požadované hodnoty S, l2 a U2 možno získať dosadením zodpovedajúcich hodnôt premenných veličín vo vzorcoch (1), (2), (4) a (5). Pri praktických výpočtoch sa do vzorcov zvyčajne dosadia priemerné hodnoty cm, ρt, η, t a cosφ a určí sa priemerná hodnota výkonu, prúdu alebo napätia za predpokladaný interval teplôt ohrevu.

Ryža. 3. Závislosť celkovej účinnosti elektrokontaktných inštalácií od pomeru l2 / σ2: 1 — pre dvojpolohovú inštaláciu s variabilným ohrevom dvoch obrobkov; 2 — pre dvojpolohovú inštaláciu so súčasným ohrevom dvoch obrobkov; 3 — pre jednopolohovú inštaláciu.

Výkonové transformátory elektrických kontaktných inštalácií pracujú v periodickom režime, ktorý je charakterizovaný relatívnym trvaním zapnutia

kde tn je čas ohrevu polotovarov, s; t3 — čas vykládky nákladu a prepravných operácií, ods.

Celkový menovitý výkon, kVA, výkonového transformátora, berúc do úvahy εx, je určený výrazom

Ryža. 4. Závislosť účinnosti a účinníka elektrického kontaktného vykurovacieho zariadenia od rozmerov dielu