3.Розрахунок дротяних і стрічкових нагрівачів.

При розрахунках виходять з заданої номінальної електричної потужності печі, з кінцевої температури нагріву виробів і площини футеровки камери печі для розміщення нагрівачів, тобто:

1. Вихідні дані: Р_ном, кВт і Т_вир., °С. 2. Вибирається схема включення нагрівачів і стає відомою потужність на фазу і фазна напруга: Р_ф, кВт і U_ф, В.

3. Виходячи з максимальної температури виробів Т_вир по таблиці 6.1. вибираємо матеріал і визначаємо температуру нагрівача Т_нагр., °С.

4. По діаграмі w(Т_вир.) знаходимо значення питомої поверхневої потужності ідеального нагрівача w_ід. Враховуючи коефіцієнт теплових втрат печі (конст - рукцію нагрівальних елементів) α, визначаємо значення допустимої питомої поверхневої потужності w_доп., тобто потужності, яка виділяється з одиниці поверхні нагрівача і при цьому забезпечується ресурс нагрівального елемен -ту не менше 10 000 год.

0,2 – 0,3 для дротяних спіралей;

α = 0,6 для дротяних зигзагів;

0,4 для стрічкових зигзагів;

0,6 для литих зигзагів.

w _доп. = w_ід.· α, Вт/м².

5. Визначення розрахункових конструктивних розмірів нагрівального елементу.

А) для дротяного нагрівального елементу: діаметр дроту d, м і його довжину на фазу L_ф, м.

,

Відповідно сортаменту вибираємо ближче стандартне значення діаметру дроту d_с і визначаємо довжину провідника на фазу:

де

ρ – (Ом · м) – питомий опір в гарячому стані.

Б) для стрічкового нагрівального елементу: товщина стрічки a, м і довжину на фазу L_ф, м.

m = b/a, b – ширина стрічки (відповідно сортаменту m = 5÷15).

При заданому m вибираємо ближче стандартне значення а_с і визначаємо довжину провідника на фазу:

Інші конструктивні розміри:

D – діаметр спіралі:

D = (4÷6)d – для хромалюмінію,

D = (7÷10)d – для ніхрому.

t _сп. – крок витків спіралі: t_сп.= (3÷5) d.

Н – висота зигзагу:

Н = 0,15÷ 0,3 м – для хромалюмінію,

Н = 0,2÷ 0,4 м – для ніхрому.

R – радіус закруглення зигзагу:

R ≥ d, R = (4÷5) а.

t_з – крок зигзагу:

t_з ≥ (5÷9) d – для дротяних;

t_з ÷ (2÷5) b – для стрічкових. Рис.6.5. Конструктивні розміри

Для дротяних нагрівальних елементів: нагрівачів.

d _min = 3 мм, для спіралей,

d _min = 6 мм, для зигзагів.

При температурі ≤ 1000 °С використовують стрічку 1×10 мм, при температурі > 1000 °С використовують стрічку 2×20 мм.

4.Схеми регулювання нагріву печей опору.

Регулювання потужності нагріву може бути ступеневим (двох або трьох - позиційним) і плавним з використанням автотрансформаторів або тиристор -них регуляторів.

А) схема двопозиційного регулювання.

Рис.6.5. Схема двопозиційного

регулювання.

ЕН – електронагрівач;

SA1 – ввідний вимикач;

SA2 – вимикач нагріву;

SA3 – перемикач режимів роботи;

РТ – регулятор температури;

Т – термопара (термодатчик);

К – проміжне реле;

КМ – силовий контактор;

FU – запобіжники.

Рис.6.6. Процес двопозиційного

регулювання температури.

Нагрів починається з температури,

яку піч мала до включення нагріву.

Регулятор має зону нечутливості ± δt,

тобто відключення печі відбувається

не при t = t_вст., а при більш високій

температурі (точка 1).

Далі температура поступово знижується до значення t_вст.- δt, тоді в точці 2 контакт РТ замкнеться і температура знов буде рости до значення t_вст.+ δt. Таким чином автоматичний регулятор підтримує температуру печі навколо середнього значення t_ср.

Б) схема безперервного (тиристорного) регулювання температури.

Рис.6.7. Схема безперервного

регулювання температури.

ЕПО – електропіч опору;

ТРН – тиристорний регулятор напруги;

БКТ – блок керування тиристорами;

ПТК – прилад теплового контролю;

ПЕ – потенціометричний елемент;

ДТ – датчик температури (термопара);

SB1 – кнопка відключення нагріву;

SB2 – кнопка включення нагріву;

КМ – лінійний контактор;

СН – стабілізатор напруги;

QF1, QF2 – автоматичні вимикачі.

Розглянемо спрощену схему приладу теплового контролю (рис.6.8.).

Рис.6.8. Схема приладу теплового

контролю.

Вимірювальна частина приладу

побудована на принципі компенса-

ційного методу вимірювання ЕРС

малої величини, яка виникає на

виході датчика ДТ, термоелектродна

частина якого (термопара) введена

в робочій простір печі.

Електрорушійна сила датчика

температури е_дт пропорційна темпе -

ратурі печі, включена послідовно

зі входом електронного підсилювача

в діагональ моста. Два плеча моста створені постійними резисторами R3 и R4; трете плече складається з постійного резистора R1 и частини 1–2 потенціометра R, четверте плече з постійного резистора R2 и остатньої частини 2–3 потенціометра R. В другу діагональ моста включене джерело стабілізованої напруги U_CT.

Тому як опори Rl–R4 незмінні, то напруга u_м на діагоналі моста між точками 2 і 4 одно -значно визначається положенням повзунка потенціометра R. Тому завжди можна знайти таке положення повзунка R, при якому напруга на вході підсилювача u_вх = u_м - е_дт = 0 (режим повної компенсації). В ПТК компенсація здійснюється автоматично Для цього на вихід підсилювача (коефіцієнт підсилювання — до 100 000 і більше) підключений малопотужний реверсивний електродвигун Д. При u_вх ≠ 0 двигун переміщує через передавальний механізм ПМ повзунок потенціометра R в ту або іншу сторону в залежності від знаку u_вх до положення повної компенсації. В цьому положенні двигун зупиняється. З повзунком потенціометра R механічно пов’язані покажчик температури У, який переміщується вздовж шкали, яка градуйована в градусах Цельсію (°С), а також перо, яке записує цю температуру на паперову стрічку. Стрічка переміщується з постій -ною швидкістю за допомогою стрічкопротягувального механізму, який приводиться в рух окремим синхронним двигуном.