Električni kontaktni grijači

Električno kontaktno zagrijavanje otporom koristi se za zagrijavanje, kontaktno zavarivanje, laminiranje pri obnovi istrošenih dijelova i grijanje cjevovoda.

Zagrijavanjem se koristi kao glavni način zagrijavanja dijelova i detalja za njihovu naknadnu obradu tlakom ili toplinsku obradu, kao i kao sastavni dio tehnološkog zagrijavanja u kombinaciji s drugim operacijama u proizvodnji poluproizvoda ili gotovih dijelova. Zagrijavanjem se električna energija pretvara u toplinsku energiju neposredno u dijelovima ili detaljima uključenim u električni krug. Za grijanje se općenito može koristiti i istosmjerna i izmjenična struja.

U električnim kontaktnim instalacijama izmjenična struja ima široku primjenu, jer se struje potrebne za zagrijavanje u tisućama i desecima tisuća ampera pri naponu od nekoliko volti najlakše mogu dobiti samo uz pomoć transformatora izmjenične struje. Instalacije za električno kontaktno zagrijavanje dijelova ili detalja dijele se na jednopoložajne i višepozicijske (sl. 1).

Riža. 1. Sheme jednopozicijskih (a) i višepozicijskih uređaja sa serijskim (b) i paralelnim (c) uključivanjem detalja u električni krug: 1-stezni kontakt za trenutnu struju; 2 — grijani detalj; 3 — žica za napajanje strujom.

Ovisno o potrebnoj brzini zagrijavanja i produktivnosti tehnološke linije, koristi se jedna ili druga shema. Iz tehničkih i ekonomskih razloga najpovoljnije je koristiti shemu miopozicije sa serijskim spajanjem zagrijanih izradaka na električni krug, budući da je u ovom slučaju bilo koja brzina isporuke zagrijanih izradaka osigurana postupnim povećanjem njihove temperature na unaprijed određenu vrijednost pomicanjem detalja s jednog položaja na drugi.

Bez obzira na shemu uključivanja grijanih dijelova u električni krug, strujno opterećenje na mjestima kontakta strujnih kontakata s grijanim izratkom ima veliki utjecaj na tehnološke, električne i tehničko-ekonomske pokazatelje električnih kontaktnih instalacija. . Strujno opterećenje se smanjuje hlađenjem i tlačenjem kontakata, kao i korištenjem stezaljki s radijalnim i krajnjim kontaktima.

U poduzećima za popravke mogu se koristiti jednofazne i trofazne električne kontaktne instalacije. Trofazne instalacije su učinkovitije od jednopozicijskih jednofaznih instalacija iste izvedbe, jer osiguravaju ravnomjerno opterećenje faza opskrbne mreže i smanjuju strujno opterećenje svake faze.

Opcija električnog kontaktnog grijanja i instalacije grijanja odabire se ovisno o specifičnim uvjetima.

Glavne električne karakteristike električnih kontaktnih grijaćih instalacija

Za svaku električnu kontaktnu instalaciju određuju se sljedeći projektni parametri:

• snaga transformatora snage,

• potrebna električna struja u sekundarnom krugu,

• naprezanje zagrijanog dijela ili obratka,

• učinkovitost

• Faktor snage.

Početni podaci za proračun elektrokontaktnih instalacija su:

• klasa materijala,

• masu grijanog dijela i njegove geometrijske dimenzije

• napon napajanja,

• vrijeme zagrijavanja i temperatura.

Prividna snaga, V ∙ A, energetskog transformatora za uređaj s jednim položajem:

gdje je kz = 1,1 ... 1,3 — faktor sigurnosti; F — korisni toplinski tok; ηukupno — ukupna učinkovitost instalacije: ηe — električna učinkovitost; ηt — toplinska učinkovitost; ηtr — učinkovitost transformatora snage.

Jačina struje, A, u sekundarnom krugu kada se obradak zagrije na temperaturu iznad točke magnetske pretvorbe

gdje je ρ gustoća materijala izratka, kg / m3; ΔT = T2 — T1 je razlika između konačne T2 i početne T1 temperature zagrijavanja obratka, K; σ2 - površina poprečnog presjeka obratka, m2.

Vrijeme zagrijavanja ovisi o promjeru izratka i temperaturnoj razlici po duljini i presjeku. Prema tehnološkim uvjetima temperaturna razlika između unutarnjeg i površinskog sloja grijanog obratka ne smije biti veća od ΔTP = 100 K. Računske i eksperimentalne grafičke ovisnosti za određivanje vremena zagrijavanja dane su u referentnoj literaturi.

U praktičnim izračunima, vrijeme zagrijavanja, s, cilindričnih uzoraka promjera d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K može se odrediti empirijskom formulom

Ako se obradak zagrije na temperaturu ispod točke magnetske pretvorbe, tada je pri određivanju struje u sekundarnom krugu potrebno uzeti u obzir površinski učinak, čiji stupanj utjecaja ovisi o magnetskoj propusnosti.

S obzirom na električno kontaktno zagrijavanje, empirijska ovisnost koja uspostavlja odnos između struje I2, relativne magnetske propusnosti μr2 obratka i njegovog promjera ima oblik

U praktičnim proračunima obično se daju s različitim vrijednostima μr2, a strujna snaga I2 određena je formulama. Ista vrijednost amperaže dobivena iz danih formula (2) i (4) bit će željena vrijednost u određenoj vremenskoj točki. Prema izračunatim vrijednostima I2 i Z2, napon V u sekundarnom krugu dat je izrazom

Riža. 2. Ovisnost cosφ električnih kontaktnih instalacija o omjeru l2 / σ2: 1 — za dvopoložajnu instalaciju s promjenjivim zagrijavanjem dvaju slijepih dijelova; 2 — za dvopoložajnu ugradnju s istodobnim zagrijavanjem dvaju dionica; 3 — za ugradnju u jednom položaju.

Pri određivanju glavnih električnih karakteristika električne kontaktne instalacije potrebno je uzeti u obzir da se fizički parametri dijela i električni parametri instalacije mijenjaju tijekom procesa zagrijavanja. Specifična toplina cm i specifični električni otpor vodiča ρt mijenjaju se ovisno o temperaturi, a cosφ, η i t — ovisno o temperaturi, konstrukcijsko-tehnološkom tipu instalacije i broju mjesta grijanja.

Prema grafičkim eksperimentalnim ovisnostima (sl. 2, 3), cosφ i ηtotal se određuju ovisno o omjeru duljine izratka l2 prema σ2. Tražene vrijednosti S, l2 i U2 mogu se dobiti zamjenom odgovarajućih vrijednosti varijabilnih veličina u formulama (1), (2), (4) i (5). U praktičnim izračunima, prosječne vrijednosti cm, ρt, η, t i cosφ obično se zamjenjuju u formule i prosječna vrijednost snage, struje ili napona se određuje u pretpostavljenom intervalu temperature grijanja.

Riža. 3. Ovisnost ukupne učinkovitosti elektrokontaktnih instalacija o omjeru l2 / σ2: 1 — za dvopoložajnu instalaciju s promjenjivim zagrijavanjem dva izratka; 2 — za ugradnju u dva položaja s istodobnim zagrijavanjem dva izratka; 3 — za ugradnju u jednom položaju.

Energetski transformatori električnih kontaktnih instalacija rade u periodičnom načinu rada, koji karakterizira relativno trajanje uključivanja

gdje je tn vrijeme zagrijavanja sirovina, s; t3 — vrijeme operacija istovara i transporta, sek.

Ukupna nazivna snaga, kVA, energetskog transformatora, uzimajući u obzir εx, određena je izrazom

Riža. 4. Ovisnost stupnja djelovanja i faktora snage električne kontaktne grijaće instalacije o dimenzijama dijela