Riscaldatori elettrici a contatto

Il riscaldamento elettrico a contatto per resistenza viene utilizzato per il riscaldamento, la saldatura a contatto, la laminazione nel ripristino di parti usurate e tubazioni di riscaldamento.

Per riscaldamento, viene utilizzato come metodo principale per riscaldare parti e dettagli per il loro successivo trattamento a pressione o trattamento termico, nonché come parte integrante del riscaldamento tecnologico in combinazione con altre operazioni nella produzione di parti semilavorate o finite. Con il riscaldamento, l'energia elettrica viene convertita in energia termica direttamente in parti o dettagli inclusi nel circuito elettrico. Sia la corrente continua che quella alternata possono generalmente essere utilizzate per il riscaldamento.

Nelle installazioni di contatti elettrici, la corrente alternata è ampiamente utilizzata, poiché le correnti necessarie per il riscaldamento in migliaia e decine di migliaia di ampere a una tensione di diversi volt possono essere facilmente ottenute solo con l'ausilio di trasformatori di corrente alternata. Le installazioni per il riscaldamento a contatto elettrico di parti o dettagli sono suddivise in monoposizione e multiposizione (Fig. 1).

Riso. 1. Schemi di dispositivi a posizione singola (a) e multiposizione con inclusione seriale (b) e parallela (c) di dettagli in un circuito elettrico: contatto a 1 morsetto per corrente corrente; 2 — dettaglio riscaldato; 3 - filo di alimentazione corrente.

A seconda della velocità di riscaldamento richiesta e della produttività della linea tecnologica, viene utilizzato l'uno o l'altro schema. Per ragioni tecniche ed economiche, è molto vantaggioso utilizzare uno schema di mioposizione con un collegamento in serie dei pezzi riscaldati al circuito elettrico, poiché in questo caso una data velocità di erogazione dei pezzi riscaldati è assicurata da un aumento graduale della loro temperatura ad un valore predeterminato spostando i dettagli da una posizione all'altra.

Indipendentemente dallo schema per l'inclusione delle parti riscaldate nel circuito elettrico, il carico di corrente nei punti di contatto dei contatti che trasportano corrente con il pezzo riscaldato ha una grande influenza sugli indicatori tecnologici, elettrici e tecnici ed economici delle installazioni di contatti elettrici . Il carico di corrente viene ridotto raffreddando e pressurizzando i contatti, nonché utilizzando morsetti con contatti radiali e terminali.

Le installazioni di contatti elettrici monofase e trifase possono essere utilizzate nelle imprese di riparazione. Le installazioni trifase sono più efficienti delle installazioni monofase a posizione singola con le stesse prestazioni, poiché forniscono un carico uniforme sulle fasi della rete di alimentazione e riducono il carico di corrente su ciascuna fase.

L'opzione del riscaldamento a contatto elettrico e dell'installazione del riscaldamento viene selezionata in base alle condizioni specifiche.

Le principali caratteristiche elettriche degli impianti di riscaldamento a contatto elettrico

I seguenti parametri di progettazione sono determinati per ogni installazione di contatto elettrico:

• potenza del trasformatore di potenza,

• la corrente elettrica richiesta nel circuito secondario,

• stress sulla parte riscaldata o sul pezzo,

• efficienza

• Fattore di potenza.

I dati iniziali per il calcolo delle installazioni di contatti elettrici sono:

• classe materiale,

• massa della parte riscaldata e le sue dimensioni geometriche

• tensione di alimentazione,

• tempo e temperatura di riscaldamento.

Potenza apparente, V ∙ A, di un trasformatore di potenza per un dispositivo a singola posizione:

dove kz = 1,1 ...1,3 — fattore di sicurezza; F — flusso di calore utile; ηtotale — efficienza complessiva dell'impianto: ηe — efficienza elettrica; ηt — efficienza termica; ηtr — efficienza del trasformatore di potenza.

Intensità di corrente, A, nel circuito secondario quando il pezzo viene riscaldato a una temperatura superiore al punto di conversione magnetica

dove ρ è la densità del materiale del pezzo, kg / m3; ΔT = T2 — T1 è la differenza tra la temperatura finale T2 e la temperatura iniziale T1 del riscaldamento del pezzo, K; σ2 - area della sezione trasversale del pezzo, m2.

Il tempo di riscaldamento dipende dal diametro del pezzo e dalla differenza di temperatura lungo la lunghezza e la sezione trasversale. In base alle condizioni tecnologiche, la differenza di temperatura tra gli strati interno e superficiale del pezzo riscaldato non deve superare ΔТП = 100 K. Le dipendenze grafiche calcolate e sperimentali per determinare il tempo di riscaldamento sono riportate nella letteratura di riferimento.

Nei calcoli pratici, il tempo di riscaldamento, s, di grezzi cilindrici con un diametro di d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K può essere determinato dalla formula empirica

Se il pezzo viene riscaldato a una temperatura inferiore al punto di conversione magnetica, quando si determina la corrente nel circuito secondario, è necessario tenere conto dell'effetto superficiale, il cui grado di influenza dipende dalla permeabilità magnetica.

Per quanto riguarda il riscaldamento elettrico da contatto, la dipendenza empirica che stabilisce la relazione tra la corrente I2, la relativa permeabilità magnetica μr2 del pezzo e il suo diametro ha la forma

Nei calcoli pratici, di solito vengono forniti con valori diversi di μr2 e la forza attuale I2 è determinata dalle formule. Lo stesso valore di amperaggio trovato dalle formule date (2) e (4) sarà il valore desiderato in un dato momento. Secondo i valori calcolati di I2 e Z2, la tensione, V, nel circuito secondario è data dall'espressione

Riso. 2. Dipendenza del cosφ delle installazioni di contatti elettrici dal rapporto l2 / σ2: 1 - per un'installazione a due posizioni con riscaldamento variabile di due pezzi grezzi; 2 - per installazione a due posizioni con riscaldamento simultaneo di due scorte; 3 — per installazione a una posizione.

Nel determinare le principali caratteristiche elettriche di un'installazione di contatti elettrici, è necessario tenere conto del fatto che i parametri fisici della parte e i parametri elettrici dell'installazione cambiano durante il processo di riscaldamento. Il calore specifico cm e la resistenza elettrica specifica del conduttore ρт variano a seconda della temperatura, e cosφ, η e t — a seconda della temperatura, del tipo costruttivo e tecnologico di installazione e del numero di posizioni di riscaldamento.

Secondo le dipendenze sperimentali grafiche (Fig. 2, 3), cosφ e ηtotal sono determinati in base al rapporto tra la lunghezza del pezzo l2 e σ2. I valori richiesti di S, l2 e U2 possono essere ottenuti sostituendo i corrispondenti valori delle quantità variabili nelle formule (1), (2), (4) e (5). Nei calcoli pratici, i valori medi di cm, ρt, η, t e cosφ vengono solitamente sostituiti nelle formule e il valore medio di potenza, corrente o tensione viene determinato nell'intervallo di temperatura di riscaldamento presunto.

Riso. 3. Dipendenza dell'efficienza complessiva delle installazioni di elettrocontatti dal rapporto l2 / σ2: 1 - per un'installazione a due posizioni con riscaldamento variabile di due pezzi; 2 - per installazione a due posizioni con riscaldamento simultaneo di due pezzi; 3 — per installazione a una posizione.

I trasformatori di potenza delle installazioni di contatti elettrici funzionano in modalità periodica, caratterizzata dalla durata relativa dell'accensione

dove tn è il tempo di riscaldamento degli sbozzati, s; t3 — orario delle operazioni di scarico e trasporto, sez.

La potenza nominale totale, kVA, di un trasformatore di potenza, tenendo conto di εx, è determinata dall'espressione

Riso. 4. Dipendenza dell'efficienza e del fattore di potenza di un impianto di riscaldamento a contatto elettrico dalle dimensioni della parte