Elektriska kontaktvärmare

Elektrisk kontaktuppvärmning genom motstånd används för uppvärmning, kontaktsvetsning, laminering vid restaurering av slitna delar och värmeledningar.

Genom uppvärmning används den som huvudmetod för uppvärmning av delar och detaljer för deras efterföljande tryckbehandling eller värmebehandling, såväl som som en integrerad del av teknisk uppvärmning i kombination med andra operationer vid produktion av halvfärdiga eller färdiga delar. Genom uppvärmning omvandlas elektrisk energi till termisk energi direkt i delar eller detaljer som ingår i den elektriska kretsen. Både lik- och växelström kan i allmänhet användas för uppvärmning.

I elektriska kontaktinstallationer används växelström i stor utsträckning, eftersom de strömmar som krävs för uppvärmning i tusentals och tiotusentals ampere vid en spänning på flera volt enklast kan erhållas endast med hjälp av växelströmstransformatorer. Installationer för elektrisk kontaktuppvärmning av delar eller detaljer är uppdelade i enkelläge och flerläge (Fig. 1).

Ris. 1. Schema för enkelpositions (a) och flerpositionsenheter med seriell (b) och parallell (c) inkludering av detaljer i en elektrisk krets: 1-klämkontakt för strömström; 2 — uppvärmd detalj; 3 — strömmatningsledning.

Beroende på den erforderliga uppvärmningshastigheten och produktiviteten hos den tekniska linjen används ett eller annat schema. Av tekniska och ekonomiska skäl är det mest fördelaktigt att använda ett myopositionsschema med seriekoppling av de uppvärmda arbetsstyckena till den elektriska kretsen, eftersom i detta fall varje given hastighet för leverans av de uppvärmda arbetsstyckena säkerställs genom en gradvis ökning av deras temperatur till ett förutbestämt värde genom att flytta detaljerna från en position till en annan.

Oavsett schemat för att inkludera de uppvärmda delarna i den elektriska kretsen, har strömbelastningen vid kontaktpunkterna för de strömförande kontakterna med det uppvärmda arbetsstycket ett stort inflytande på de tekniska, elektriska och tekniska och ekonomiska indikatorerna för elektriska kontaktinstallationer . Strömbelastningen minskas genom kylning och trycksättning av kontakterna, samt genom att använda klämmor med radiella och ändkontakter.

Enfas och trefas elektriska kontaktinstallationer kan användas i reparationsföretag. Trefasinstallationer är effektivare än enfasinstallationer med samma prestanda, eftersom de ger en jämn belastning på faserna i försörjningsnätet och minskar strömbelastningen på varje fas.

Alternativet för elektrisk kontaktvärme och värmeinstallation väljs beroende på de specifika förhållandena.

De viktigaste elektriska egenskaperna hos elektriska kontaktvärmeinstallationer

Följande designparametrar bestäms för varje elektrisk kontaktinstallation:

• krafttransformatorkraft,

• den erforderliga elektriska strömmen i sekundärkretsen,

• stress på den uppvärmda delen eller arbetsstycket,

• effektivitet

• Effektfaktor.

De första uppgifterna för beräkning av elektriska kontaktinstallationer är:

• materialklass,

• massan av den uppvärmda delen och dess geometriska dimensioner

• kraftkällespänning,

• uppvärmningstid och temperatur.

Skenbar effekt, V ∙ A, för en krafttransformator för en enpositionsenhet:

där kz = 1,1 ...1,3 — säkerhetsfaktor; F — nyttigt värmeflöde; ηtotal — anläggningens totala effektivitet: ηe — Elektrisk verkningsgrad. ηt — termisk effektivitet; ηtr — krafttransformatorns effektivitet.

Strömstyrka, A, i sekundärkretsen när arbetsstycket värms upp till en temperatur över den magnetiska omvandlingspunkten

där ρ är densiteten för arbetsstyckets material, kg / m3; ΔT = T2 — T1 är skillnaden mellan den slutliga T2 och den initiala T1-temperaturen för arbetsstyckets uppvärmning, K; σ2 - arbetsstyckets tvärsnittsarea, m2.

Uppvärmningstiden beror på arbetsstyckets diameter och temperaturskillnaden längs längden och tvärsnittet. Enligt de tekniska förhållandena bör temperaturskillnaden mellan det uppvärmda arbetsstyckets inre och ytskikt inte överstiga ΔТП = 100 K. De beräknade och experimentella grafiska beroenden för att bestämma uppvärmningstiden ges i referenslitteraturen.

I praktiska beräkningar kan uppvärmningstiden, s, för cylindriska ämnen med en diameter på d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K bestämmas med den empiriska formeln

Om arbetsstycket värms upp till en temperatur under den magnetiska omvandlingspunkten, då när man bestämmer strömmen i sekundärkretsen, är det nödvändigt att ta hänsyn till yteffekten, vars påverkansgrad beror på den magnetiska permeabiliteten.

Med avseende på elektrisk kontaktuppvärmning har det empiriska beroendet som fastställer förhållandet mellan strömmen I2, den relativa magnetiska permeabiliteten μr2 för arbetsstycket och dess diameter formen

I praktiska beräkningar ges de vanligtvis med olika värden på μr2, och strömstyrkan I2 bestäms av formlerna. Samma amperevärde som hittas från de givna formlerna (2) och (4) kommer att vara det önskade värdet vid en given tidpunkt. Enligt de beräknade värdena för I2 och Z2, ges spänningen, V, i sekundärkretsen av uttrycket

Ris. 2. Beroende av cosφ för elektriska kontaktinstallationer på förhållandet l2 / σ2: 1 — för en tvålägesinstallation med variabel uppvärmning av två ämnen; 2 — för installation i två lägen med samtidig uppvärmning av två lager; 3 — för installation i ett läge.

När man bestämmer de viktigaste elektriska egenskaperna för en elektrisk kontaktinstallation är det nödvändigt att ta hänsyn till att de fysiska parametrarna för delen och de elektriska parametrarna för installationen ändras under uppvärmningsprocessen. Den specifika värmen cm och den specifika elektriska resistansen hos ledaren ρт ändras beroende på temperaturen, och cosφ, η och t — beroende på temperaturen, konstruktionen och den tekniska typen av installation och antalet värmepositioner.

Enligt de grafiska experimentella beroendena (fig. 2, 3) bestäms cosφ och ηtotal beroende på förhållandet mellan arbetsstyckets längd l2 och σ2. De erforderliga värdena för S, l2 och U2 kan erhållas genom att ersätta motsvarande värden för de variabla kvantiteterna i formlerna (1), (2), (4) och (5). I praktiska beräkningar ersätts vanligtvis medelvärdena cm, ρt, η, t och cosφ i formlerna och medelvärdet för effekt, ström eller spänning bestäms över det antagna uppvärmningstemperaturintervallet.

Ris. 3. Beroende av den totala effektiviteten hos elektrokontaktinstallationer på förhållandet l2 / σ2: 1 — för en tvåpositionsinstallation med variabel uppvärmning av två arbetsstycken; 2 — för installation i två lägen med samtidig uppvärmning av två arbetsstycken; 3 — för installation i ett läge.

Krafttransformatorerna för elektriska kontaktinstallationer arbetar i ett periodiskt läge, vilket kännetecknas av den relativa varaktigheten av påslagning

där tn är tiden för uppvärmning av ämnena, s; t3 — tidpunkt för lastlossning och transportverksamhet, sek.

Den totala märkeffekten, kVA, för en krafttransformator, med hänsyn tagen till εx, bestäms av uttrycket

Ris. 4. Beroende av verkningsgrad och effektfaktor för en elektrisk kontaktvärmeinstallation på delens dimensioner