19. Электрические печи сопротивления.

Преобразование электрической энергии в тепловую происходит за счёт пропускания тока через сопротивление. Нагреватель может быть выполнен из Никеля, фехрали, арсинида Гали, либо других сплавов

В состав Электрооборудования печи , как правило, входит:

-автоматический выключатель

- контакторы

-измерители и регуляторы температуры

- переключатель режимов

Фактическая мощность печи зависит от формы нагревателя и его расположения

коэффициент тепловых потерь (спираль 0,2-0,3 ; зигзаг 0,4-0,6)

Рассчитывается необходимый диаметр проволоки нагревателя

Длина проволоки на фаза-ветвь:

Для автоматического регулирования в печах сопротивления при невысокой требуемой точности 5-10⁰ используют ступенчатое регулирование

При точном регулировании используют плавное регулирование температуры с помощью широтно-импульсных регуляторов на семисторах или транзисторах с Микропроцессорными температурными датчиками

чтобы увеличить срок службы нагревателя используют понижающие однофазные или трёхфазные трансформаторы, при этом увеличивается диаметр нагревателя.

Датчиками температуры в печах часто являются:

термопары:

- ТХК хромель-капель до 750⁰

- ТХА хромель- алюмень до 1300⁰

- ТПР платино-родиевый сплав до 1800⁰

термосопротивления:

- ТСМ медь до 200⁰

- ТСП платина до 750⁰

Для привода открытия дверей могут быть установлены асинхронные или двигатели постоянного тока.

20. Дуговые электрические печи и установки.

Принцип действия дуговых печей основан на выделении тепловой энергии электрической дугой, температура при этом доходит до 3500⁰С.

Применяются для плавки металлов и достигают объёма 0,5 – 200 тон

По конструкции дуговые печи могут быть прямого нагрева с 3-х фазным питанием, для выплавки стали или косвенного с 1-о фазным, для плавки цветных металлов.

Используются Угольные или графитовые электроды, подключаются гибким кабелем и перемещаются с помощью электропривода. Недостатком печей прямого нагрева является то что часть сгораемых электродов попадает в метал

Печи косвенного нагрева применяют для плавки цветных металлов при температуре до 1400⁰С для улучшения качества металла в печь может быть закачен инертный газ

Напряжение дуги определяется по формуле

, В

где - сумма анодного и катодного падения напряжения

- при расплаве- при рафинировании Падении напряжения на единицу длины дуги

В системах управления дуговых печей поддерживается равным нулю параметр регулирования

где a и b - постоянные коэффициенты определяющие режим работы печи

Блок управлении формирует на тиристорный преобразователь (ТП) сигналы управления в соответствии со значением параметра А. тиристорный преобразователь управляет двигателем постоянного тока .

Время реакции на обрыв дуги 1,5-3с

Ток дуги и мощность печи изменяется от 20 до 120%

21. Индукционные плавильные печи и установки.

Принцип действия индукционных печей основан на нагреве металла вихревыми токами, наведенными электромагнитным полем. По конструкции печи выполняют тигельными и канальными.

• тигельные:

В стальном корпусе печи располагается индуктор из медной трубки, через которую прогоняется охлаждающая жидкость. Тигель выполняют из керамики. В зависимости от размеров тигеля и вида металла, индуктор питают токами низкой частоты (50 Гц), средней частоты от тиристорного преобразователя с автономным резонансным инвертором (500÷8000 Гц).

Печи: ИЧТ – для плавки чугуна; ИАТ – алюминия; ИЛТ – латуни.

Для черных металлов минимальная частота тока питания индуктора определяется:, где:- магнитная проницаемость расплавленного металла;- удельное сопротивление металла, [Ом·м];- внутренний диаметр печи.

Эквивалентная глубина проникновения тока в металл определяется: , оптимальная частота тока меняется от вида металла и загрузки печи.

Преимущества печи: высокое качество металла (без примесей) и интенсивное перемешивание.

• канальные:

Применяются при непрерывном режиме работы и имеют более высокий КПД. В нижней части печи имеются каналы для расплавленного металла, которые являются вторичной обмоткой трансформатора. Индуктор из медной трубки является первичной обмоткой. Подовый камень продувается воздухом. По трубкам индуктора также прогоняется охлаждающая жидкость.

Недостатки печи: малый КПД (cosφ=0,2÷0,7)

В состав электрооборудования таких печей входят:

• печной понижающий трансформатор или преобразователь;

• вводное или распределительное устройство;

• конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности и получения резонанса;

• шкаф управления;

• электропривод подъема крышки и наклона.

При частоте тока 50 Гц преобразователем служит трансформатор, понижающий напряжение до 40÷600 В и позволяющий его ступенчато регулировать.

При средней частоте 400÷1000 Гц применяются электромашинные преобразователи (архаизм, но еще встречаются) и тиристорные преобразователи, состоящие из управляемого выпрямителя и автономного резонансного инвертора со ступенями блоков конденсаторов.

При высокой частоте 100÷400 кГц, которая применяется в установках поверхностного нагрева, используют генераторы на электронных лампах