Електрически контактни отоплителни тела

Електрическото контактно отопление чрез съпротивление се използва за нагряване, контактно заваряване, напластяване при възстановяване на износени части и отоплителни тръбопроводи.

Чрез нагряване се използва като основен метод за нагряване на части и детайли за тяхната последваща обработка под налягане или термична обработка, както и като неразделна част от технологичното отопление в комбинация с други операции при производството на полуфабрикати или готови части. Чрез нагряване електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия директно в части или детайли, включени в електрическата верига. За чрез нагряване по принцип могат да се използват както постоянен, така и променлив ток.

В електрическите контактни инсталации променливият ток е широко използван, тъй като токовете, необходими за нагряване в хиляди и десетки хиляди ампера при напрежение от няколко волта, могат най -лесно да бъдат получени само с помощта на трансформатори на променлив ток. Инсталациите за електрическо контактно отопление на части или детайли се подразделят на еднопозиционни и многопозиционни (фиг. 1).

Ориз. 1. Схеми на еднопозиционни (а) и многопозиционни устройства с последователно (б) и паралелно (в) включване на детайли в електрическа верига: 1-затягащ контакт за токов ток; 2 — затоплен детайл; 3 — токов захранващ проводник.

В зависимост от необходимата скорост на отопление и производителността на технологичната линия се използва една или друга схема. По технически и икономически причини е най -изгодно да се използва миогопозиционна схема с последователно свързване на нагрятите детайли към електрическата верига, тъй като в този случай всяка дадена скорост на доставка на нагрятите заготовки се осигурява с постепенно повишаване на тяхната температура до предварително определена стойност чрез преместване на детайлите от едно положение в друго.

Независимо от схемата за включване на затоплените детайли в електрическата верига, токовото натоварване в точките на контакт на тоководещите контакти с нагрятата заготовка оказва голямо влияние върху технологичните, електрическите и техническите и икономическите показатели на електрическите контактни инсталации . Токовото натоварване се намалява чрез охлаждане и увеличаване на налягането в контактите, както и чрез използване на скоби с радиални и крайни контакти.

В ремонтните предприятия могат да се използват еднофазни и трифазни електрически контактни инсталации. Трифазните инсталации са по-ефективни в сравнение с еднопозиционни еднофазни инсталации с еднаква производителност, тъй като осигуряват равномерно натоварване на фазите на захранващата мрежа и намаляват текущото натоварване на всяка фаза.

Опцията за електрическо контактно отопление и отоплителна инсталация се избира в зависимост от специфичните условия.

Основните електрически характеристики на електрическите контактни отоплителни инсталации

За всяка електрическа контактна инсталация се определят следните конструктивни параметри:

• мощност на силов трансформатор,

• необходимия електрически ток във вторичната верига,

• напрежение върху нагрятата част или детайла,

• ефективност

• Коефициент на мощност.

Първоначалните данни за изчисляване на електрически контактни инсталации са:

• клас материал,

• маса на нагрятата част и нейните геометрични размери

• захранващо напрежение,

• време и температура на загряване.

Очевидна мощност, V ∙ A, на силов трансформатор за еднопозиционно устройство:

където kz = 1,1 …1.3 — коефициент на безопасност; Ф — полезен топлинен поток; ηобщо — обща ефективност на инсталацията: ηe — електрическа ефективност; ηт — топлинна ефективност; ηtr — ефективност на силовия трансформатор.

Сила на тока, A, във вторичната верига, когато детайлите се нагряват до температура над точката на магнитно преобразуване

където ρ е плътността на материала на детайла, kg / m3; ΔT = T2 — T1 е разликата между крайната T2 и началната T1 температура на нагряването на заготовката, K; σ2-площ на напречното сечение на детайла, m2.

Времето за нагряване зависи от диаметъра на детайла и температурната разлика по дължината и напречното сечение. Според технологичните условия температурната разлика между вътрешните и повърхностните слоеве на нагретия детайл не трябва да надвишава ΔТР = 100 К. Изчислените и експериментални графични зависимости за определяне на времето за нагряване са дадени в справочната литература.

В практическите изчисления времето за нагряване, s, на цилиндрични заготовки с диаметър d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K може да се определи чрез емпиричната формула

Ако детайлът се нагрява до температура под точката на магнитно преобразуване, тогава при определяне на тока във вторичната верига е необходимо да се вземе предвид повърхностния ефект, чиято степен на влияние зависи от магнитната пропускливост.

По отношение на електрическото контактно нагряване емпиричната зависимост, установяваща връзката между тока I2, относителната магнитна пропускливост μr2 на детайла и неговия диаметър има формата

В практическите изчисления те обикновено се дават с различни стойности на μr2 и силата на тока I2 се определя от формулите. Същата стойност на силата на тока, намерена от посочените формули (2) и (4), ще бъде желаната стойност в даден момент от времето. Според изчислените стойности на I2 и Z2, напрежението, V, във вторичната верига се определя от израза

Ориз. 2. Зависимост на cosφ на електрически контактни инсталации от съотношението l2 / σ2: 1 — за двупозиционна инсталация с променливо нагряване на две заготовки; 2 — за двупозиционна инсталация с едновременно нагряване на два запаса; 3 — за еднопозиционен монтаж.

При определяне на основните електрически характеристики на електрическа контактна инсталация е необходимо да се вземе предвид, че физическите параметри на детайла и електрическите параметри на инсталацията се променят по време на процеса на нагряване. Специфичната топлина cm и специфичното електрическо съпротивление на проводника ρт се променят в зависимост от температурата, а cosφ, η и t — в зависимост от температурата, конструкцията и технологичния тип инсталация и броя на отоплителните позиции.

Според графичните експериментални зависимости (фиг. 2, 3), cosφ и ηтотално се определят в зависимост от съотношението на дължината на детайла l2 към σ2. Необходимите стойности на S, l2 и U2 могат да бъдат получени чрез заместване на съответните стойности на променливите количества във формули (1), (2), (4) и (5). При практическите изчисления осреднените стойности на cm, ρt, η, t и cosφ обикновено се заместват във формулите и средната стойност на мощността, тока или напрежението се определя през приетия температурен интервал на нагряване.

Ориз. 3. Зависимост на общата ефективност на electrocontact инсталации от съотношение l2 / σ2: 1 — за двупозиционна инсталация с променливо нагряване на две заготовки; 2 — за двупозиционна инсталация с едновременно нагряване на две заготовки; 3 — за еднопозиционен монтаж.

Силовите трансформатори на електрически контактни инсталации работят в периодичен режим, който се характеризира с относителната продължителност на включване

където tn е времето за нагряване на заготовките, s; t3 — време на товаро -разтоварни и транспортни операции, сек.

Общата номинална мощност, kVA, на силов трансформатор, като се вземе предвид εх, се определя от израза

Ориз. 4. Зависимост на ефективността и коефициента на мощност на електрическа контактна отоплителна инсталация върху размерите на детайла