Elektrische contactverwarmers

Elektrische contactverwarming door weerstand wordt gebruikt voor verwarming, contactlassen, lamineren bij het herstellen van versleten onderdelen en verwarmingsleidingen.

Door verwarming wordt het gebruikt als de belangrijkste methode voor het verwarmen van onderdelen en details voor hun daaropvolgende drukbehandeling of warmtebehandeling, evenals een integraal onderdeel van technologische verwarming in combinatie met andere bewerkingen bij de productie van halffabrikaten of afgewerkte onderdelen. Door verwarming wordt elektrische energie direct omgezet in thermische energie in delen of details die in het elektrische circuit zijn opgenomen. Voor verwarming kan over het algemeen zowel gelijkstroom als wisselstroom worden gebruikt.

In elektrische contactinstallaties wordt wisselstroom veel gebruikt, omdat de stromen die nodig zijn voor verwarming in de duizenden en tienduizenden ampère bij een spanning van enkele volt het gemakkelijkst alleen kunnen worden verkregen met behulp van wisselstroomtransformatoren. Installaties voor elektrische contactverwarming van onderdelen of details zijn onderverdeeld in eenpositie en meerdere posities (Fig. 1).

Rijst. 1. Schema's van apparaten met één positie (a) en apparaten met meerdere posities met seriële (b) en parallelle (c) opname van details in een elektrisch circuit: 1-klemcontact voor huidige stroom; 2 — verwarmd detail; 3 — stroomtoevoerdraad.

Afhankelijk van de vereiste verwarmingssnelheid en de productiviteit van de technologische lijn, wordt een of ander schema gebruikt. Om technische en economische redenen is het het meest voordelig om een ​​myopositieschema te gebruiken met een serieschakeling van de verwarmde werkstukken op het elektrische circuit, aangezien in dit geval elke bepaalde snelheid van levering van de verwarmde werkstukken wordt verzekerd door een geleidelijke verhoging van hun temperatuur naar een vooraf bepaalde waarde door de details van de ene positie naar de andere te verplaatsen.

Ongeacht het schema voor het opnemen van de verwarmde delen in het elektrische circuit, de huidige belasting op de contactpunten van de stroomvoerende contacten met het verwarmde werkstuk heeft een grote invloed op de technologische, elektrische en technische en economische indicatoren van elektrische contactinstallaties . De stroombelasting wordt verminderd door de contacten te koelen en onder druk te zetten, evenals door gebruik te maken van klemmen met radiale en eindcontacten.

Eenfasige en driefasige elektrische contactinstallaties kunnen worden gebruikt in reparatiebedrijven. Driefasige installaties zijn efficiënter dan eenfasige eenfasige installaties met één positie met dezelfde prestaties, omdat ze zorgen voor een gelijkmatige belasting van de fasen van het voedingsnetwerk en de stroombelasting op elke fase verminderen.

De optie van elektrische contactverwarming en verwarmingsinstallatie wordt gekozen afhankelijk van de specifieke omstandigheden.

De belangrijkste elektrische kenmerken van elektrische contactverwarmingsinstallaties

Voor elke elektrische contactinstallatie worden de volgende ontwerpparameters bepaald:

• macht transformator macht,

• de vereiste elektrische stroom in het secundaire circuit,

• spanning op het verwarmde onderdeel of werkstuk,

• efficiëntie

• Krachtfactor.

De initiële gegevens voor het berekenen van elektrische contactinstallaties zijn:

• materiële klasse,

• massa van het verwarmde onderdeel en zijn geometrische afmetingen

• voedingsspanning,

• opwarmtijd en temperatuur.

Schijnbaar vermogen, V ∙ A, van een vermogenstransformator voor een apparaat met één positie:

waarbij kz = 1,1 ...1,3 — veiligheidsfactor; F — nuttige warmtestroom; ηtotaal — algemeen rendement van de installatie: ηe — elektrisch rendement; ηt — thermisch rendement; ηtr - efficiëntie van de transformator.

Stroomsterkte, A, in het secundaire circuit wanneer het werkstuk wordt verwarmd tot een temperatuur boven het magnetische conversiepunt

waarbij ρ de dichtheid is van het materiaal van het werkstuk, kg / m3; ΔT = T2 — T1 is het verschil tussen de uiteindelijke T2- en de aanvankelijke T1-temperatuur van de werkstukverwarming, K; σ2 - dwarsdoorsnede van het werkstuk, m2.

De verwarmingstijd is afhankelijk van de diameter van het werkstuk en het temperatuurverschil over de lengte en dwarsdoorsnede. Volgens de technologische omstandigheden mag het temperatuurverschil tussen de interne en oppervlaktelagen van het verwarmde werkstuk niet groter zijn dan ΔТП = 100 K. De berekende en experimentele grafische afhankelijkheden voor het bepalen van de verwarmingstijd worden gegeven in de referentieliteratuur.

In praktische berekeningen kan de verwarmingstijd, s, van cilindrische vormstukken met een diameter van d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K worden bepaald met de empirische formule

Als het werkstuk wordt verwarmd tot een temperatuur onder het magnetische conversiepunt, moet bij het bepalen van de stroom in het secundaire circuit rekening worden gehouden met het oppervlakte-effect, waarvan de mate van invloed afhangt van de magnetische permeabiliteit.

Met betrekking tot elektrische contactverwarming heeft de empirische afhankelijkheid die de relatie legt tussen de stroom I2, de relatieve magnetische permeabiliteit μr2 van het werkstuk en zijn diameter de vorm

In praktische berekeningen worden ze meestal gegeven met verschillende waarden van μr2, en de huidige sterkte I2 wordt bepaald door de formules. Dezelfde stroomsterktewaarde gevonden in de gegeven formules (2) en (4) zal de gewenste waarde zijn op een bepaald tijdstip. Volgens de berekende waarden van I2 en Z2 wordt de spanning, V, in het secundaire circuit gegeven door de uitdrukking

Rijst. 2. Afhankelijkheid van cosφ van elektrische contactinstallaties van de verhouding l2 / σ2: 1 — voor een installatie met twee standen met variabele verwarming van twee blanco's; 2 - voor installatie met twee standen met gelijktijdige verwarming van twee voorraden; 3 — voor installatie op één positie.

Bij het bepalen van de belangrijkste elektrische kenmerken van een installatie met elektrische contacten, moet er rekening mee worden gehouden dat de fysieke parameters van het onderdeel en de elektrische parameters van de installatie veranderen tijdens het verwarmingsproces. De specifieke warmte cm en de specifieke elektrische weerstand van de geleider ρт veranderen afhankelijk van de temperatuur, en cosφ, η en t — afhankelijk van de temperatuur, de constructie en het technologische type installatie en het aantal verwarmingsposities.

Volgens de grafische experimentele afhankelijkheden (Fig. 2, 3), worden cosφ en ηtotal bepaald afhankelijk van de verhouding van de lengte van het werkstuk l2 tot σ2. De vereiste waarden van S, l2 en U2 kunnen worden verkregen door de overeenkomstige waarden van de variabele grootheden in formules (1), (2), (4) en (5) te vervangen. In praktische berekeningen worden de gemiddelde waarden van cm, ρt, η, t en cosφ meestal vervangen in de formules en wordt de gemiddelde waarde van vermogen, stroom of spanning bepaald over het veronderstelde verwarmingstemperatuurinterval.

Rijst. 3. Afhankelijkheid van de algehele efficiëntie van elektrocontactinstallaties van de l2 / σ2-verhouding: 1 - voor een installatie met twee standen met variabele verwarming van twee werkstukken; 2 — voor installatie in twee posities met gelijktijdige verwarming van twee werkstukken; 3 — voor installatie op één positie.

De vermogenstransformatoren van elektrische contactinstallaties werken in een periodieke modus, die wordt gekenmerkt door de relatieve duur van het inschakelen

waarbij tn de tijd is voor het verwarmen van de blanco's, s; t3 — tijd van lossen van lading en transportoperaties, sec.

Het totale nominale vermogen, kVA, van een vermogenstransformator, rekening houdend met εx, wordt bepaald door de uitdrukking

Rijst. 4. Afhankelijkheid van het rendement en de arbeidsfactor van een elektrische contactverwarmingsinstallatie van de afmetingen van het onderdeel