62. Електроустановки нагрівання опором. Принцип дії, нагрівальні елементи.

Нагрівання опором – відбувається за рахунок виділення теплоти в провідниковому матеріалі при протіканні по ньому електричного стуму і енергії на законі Джоуля-Ленца.

Принцип дії таких установок заснований на законі Джоуля-Ленца.

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику, при проходженні по ньому електричного струму залежить від опору провідника, електричного струму в ланцюгу, часу його проходження.

,

де Q - кількість теплоти, що виділяється, Дж; - струм, А; - опір , Ом; -час, с; Р - потужність, що виділяється в провіднику, Вт; -напруга, В; - площа перерізу, ; - питомий опір провідника, Ом * м; -довжина провідника, м.

Джерелом теплоти в установках є нагрівальні елементи (НЕ).

Вибір матеріалу і конструкції НЕ визначається особливостями технологічного процесу і конструкції установки.

За температурними межами роботи НЕ підрозділяють на 3 групи:

- Низькотемпературні, нагрівання до 230-430 ° С;

- Середньотемпературні, нагрівання до 630-1030 "С;

- Високотемпературні, нагрів до 2230-3030 ° С.

Для виготовлення НЕ з робочою температурою до 1230 ° С найбільш розповсюдженим матеріалом є:

• ніхроми - сплав нікелю (75-78%) і хрому (близько 25%);

• фехралі - сплав заліза (73%), хрому (13%), алюмінію (4%);

• хромонікелеєві жароміцні сталі - сплав заліза (до 61%), хрому (22-27%), нікелю (17-20%).

Для високотемпературних НЕ найбільш поширені карборунда (спікання кремнезему та вугілля ), кераміка, графіт, тугоплавкі метали (молібден, тантал, вольфрам) та ін.

За формою середньотемпературні НЕ виконуються у вигляді зигзагів (проволочну і стрічкових) або спіралей, а високотемпературні - у вигляді стрижнів круглого або квадратного перетину і труб.

Для низькотемпературного нагріву широко застосовуються трубчасті електронагрівачі - ТЕНи.

ТЕН представляє собою металеву трубку, заповнену теплопроводовим електроізоляційним матеріалом, в якій знаходиться електронагрівальна спіраль.

ТЕНи електробезпечні, можуть працювати в будь-якому середовищі, стійкі до вібрацій.

Потужність до 15 кВт, напруга до 380 В, ресурс до 40 тис. год, робоча температура до 730 ° С.

Прикладами електроустановок нагрівання опором є: електричні печі опору (ЕРС) і різні нагрівальні установки, що забезпечують технологічні процеси виробництва.

Застосування в установках прямої і непрямої дії .

В установках прямої дії тепло виділяється безпосередньо у виробі, що нагрівається. Непрямої дії – тепло виділяється в спеціальних нагрівальних елементах (НЕ), а потім передається в об’єкт, що нагрівається.

63. Електричні печі опору для плавлення металів.

Будова трифазної електродугової печі зображена на рис. 3.1.

У такій печі переплавляється металобрухт під дією енергії електричної дуги, що горить між електродами і металобрухтом. На певному етапі роботи печі рідкий метал очищують від шкідливих домішок і вносять легуючі матеріали для надання йому потрібних властивостей.

З погляду електроспоживання дугові сталеплавильні печі мають певний негативний вплив на мережу живлення через велику потужність, що сягає десятків мегават, не лінійність опору електричної дуги, низький коефіцієнт потужності, зумовлений індуктивним опором трансформатора та короткої межі печі, через раптові зміни активної і реактивної потужності, несиметричне завантаження фаз тощо.

Дугові печі постійного струму, які живляться від потужних тиристорних випрямлячів, що увімкнені між пічним трансформатором і піччю, можна вважати симетричним навантаженням трифазної мережі. Однак наявність нелінійних вентильних перетворювачів спричиняє спотворення форми струму і напруги мережі.

Особливості проблеми викликають однофазні дугові печі змінного струму, створюючи значну асиметрію навантаження та спотворюючи криву струму навантаження.