Електрообладнання печей нагріву опором - студопедія

Класифікація і пристрій електричних печей нагріву опором

Класифікація електротермічних установок

Класифікація електротермічних установок

Електронагрів широко застосовується на ПРОМИСЛОВА предприяти-ях при виробництві фасонного лиття з металів і сплавів, нагрева- заготовок перед обробкою тиском, термічної обробки деталей і вузлів електричних машин, сушки ізоляційних ма-ріалів і т. Д.

Електротермічною установкою (ЦЮ) називають комплекс, що складається з електротермічного обладнання (електричної печі або електротермічного пристрої в яких електрична енергія перетворень-зуется в теплову), і електричного, механічного та іншого обладнання, що забезпечує здійснення робочого процесу в установці.

Ел. нагрів дає наступні переваги в порівнянні з паливним:

1. Дуже просте і точне здійснення заданого температурного режиму.

2. Можливість концентрації високих потужностей в малому обсязі.

4. Можливість отримання високої рівномірності теплового поля.

5. Відсутність впливу газів на оброблюваний виріб.

6. Можливість вести обробку в сприятливому середовищі (інертний газ або

7. Малий угар легуючих присадок.

8. Висока якість одержуваних металів.

9. Легкість механізації і автоматизації електротермічних установок.

10. Можливість використання поточних ліній.

11. Кращі умови праці обслуговуючого персоналу.

Недоліки: більш складна конструкція, висока вартість установки і одержуваної теплової енергії.

Електро обладнання вельми разнооб-різному за принципом дії, конструкцією і призначенням. У найбільш загальній формі все електричні печі і елек-тротерміческіе пристрою можна розділити по призначають-ню на плавильні печі для виплавки або перегріву розплавлених металів і сплавів і термічні (на-нагрівальних) печі та пристрої для термообробки, виробів з металу, нагрівання матеріалів під пластичний -скую деформацію, сушки виробів і т. д. За способом пре-освіти електричної енергії в теплову разли-ють, зокрема, печі та пристрої опору, ду-говие печі, індукційні печі і пристрої.

1. За способом перетворення ел. енергії в тепло.

1) Установки з нагрівається струмом активним опором.

2) Індукційні установки.

3) Дугові установки.

4) Установки діелектричного нагріву.

2. За місцем виділення теплової енергії.

1) Прямого нагріву (тепло виділяється безпосередньо в виробах)

2) Непрямого нагріву (тепло виділяється в нагрівачі або в міжелектродному проміжку ел. Дуги.

3. За конструктивними ознаками.

4. За призначенням.

В електропечах і електротермічних пристроях опору використовується виділення тепла електричні-ським струмом при проходженні його через тверді і жид-кі тіла. Електропечі цього виду переважно виконуються як печі непрямого нагріву. Перетворення електроенергії в тепло в них відбувається в твердих нагрівальних елементах, від яких тепло шляхом випромі-чення, конвекції і теплопровідності передається нагре-ваємому тілу, або в рідкому теплоносії - розплавленої солі, в яку занурюється нагрівається тіло, і тепло передається йому шляхом конвекції і теплопровід-ності. Печі опору - найпоширеніший і різноманітний вид електропечей.

Плавильні печі опору застосовують переваж-громадської при виробництві лиття з легкоплавких ме-Таллі і сплавів.

Робота плавильних дугових електропечей заснована на виділенні тепла в дугового розряду. В електричній дузі концентрується велика потужність і розвивається температура понад 3500 ° С. У дугових печах непрямого нагріву дуга горить між електродами, а тепло пере-дається розплавляється тілу в основному випромінюванням. Пе-чи такого роду використовують при виробництві фасонного лиття з кольорових металів, їх сплавів і чавуну. У дуг-вих печах прямого нагріву одним з електродів служить саме розплавляється тіло. Ці печі призначені для виплавки сталі, тугоплавких металів і сплавів. В ду-гових печах прямого нагріву, зокрема, виплавляють більшу частину стали для фасонного лиття.

В індукційних печах і пристроях тепло в елек-тропроводном нагрівається тілі виділяється струмами, ін-дуктірованнимі в ньому змінним електромагнітним полем. Таким чином, тут здійснюється прямий на-грев. Індукційну піч або пристрій можна рас-розглядати як свого роду трансформатор, в якому первинна обмотка (індуктор) підключена до джерела змінного струму, а вторинною обмоткою служить саме нагрівається тіло. Індукційні плавильні печі при-міняють при виробництві лиття, в тому числі фасонного, зі сталі, чавуну, кольорових металів і сплавів. Нагріву-тільні індукційні печі використовують для нагрівання за-готовок під пластичну деформацію і для проведення різного роду термообробки. Індукційні тримаючи-ські пристрої застосовують для поверхневого гарту та інших спеціалізованих операцій.

До електротермічного обладнання нагріву опором відносяться:

· Електричні печі опору

· Установки контактного нагріву,

· Установки й устаткування інфрачервоного нагріву

Області застосування: Нагрівання металів під термообробку і пластичну деформацію; плавка металів; сушка матеріалів; нагрів у вакуумі і контрольованій атмосфері.

Спосіб перетворення енергії: Електрична енергія перетворюється в теплову при протіканні струму через тверді або рідкі тіла (ефект Джоуля).

Електропечі цього виду виконуються як печі непрямого нагріву. Перетворення електроенергії в тепло в них відбувається в твердих нагрівальних елементах, від яких тепло шляхом випромі-чення, конвекції і теплопровідності передається нагре-ваємому тілу, або в рідкому теплоносії - розплав ленной солі, в яку занурюється нагрівається тіло, і тепло передається йому шляхом конвекції і теплопровід-ності. Печі опору - найпоширеніший і різноманітний вид електропечей.

За технологічним призначенням печі опору можна розділити на три групи:

1) термічні печі для різних видів термічної і термохімічної обробки чорних і кольорових металів, скла, кераміки, металокераміки, пластмас та інших матеріалів;

2) плавильні печі для плавки легкоплавких кольорових металів і хімічно активних тугоплавких металів і сплавів;

3) сушильні печі для сушіння лакофарбових покриттів, ливарних форм, обмазок зварювальних електродів, металокерамічних виробів, емалей і т. П.

У кожній з цих груп печі за характером роботи. в свою чергу, можна розділити на печі періодичної і безперервної дії.

За температурним режимом печі нагріву опором поділяються на низько-, середньо-і високо температурні - нізкотемературние (до 600-650 ° С), середньотемпературні (до 1200-1250 ° С), високотемператцрние (вище 1250 ° С).

Названі групи печей відрізняються як конструктивно, пристроєм футерування, матеріалом нагрівальних елементів. так і механізмом передачі тепла від нагрівача до виробу. У низькотемпературних печах основним механізмом передачі тепла є конвекція, тобто в таких печах тепло передається потоком циркулюючого повітря. В середньо та високо температурних печах основне тепло від нагрівача до виробу передається випромінюванням.

Електропечі опору періодичної дії різноманітні за конструкцією, їх застосовують в індивідуальному або дрібносерійного виробництва. З них найбільш широко поширені ковпакові, елеваторні, камерні і шахтні печі.

Печі опору періодичної дії: а - Ковпакова; б - елеваторна; в - камерна; г - шахтна; 1 - стенд; 2 - камера печі; 3 - жароміцний муфель; 4 - нагрівальні елементи; 5 - виріб, що нагрівається (садка); 6 - опускається під; 7 - підйомний пристрій; 8 - звід; 9 - механізм підйому склепіння.

Конструкції печей безперервної дії розрізняються в основному механізмами переміщення нагріваються виробів в робочому просторі печі.

Основні види печей опору безперервної дії: конвейрного, штовхальних, протяжна.

Схема конвеєрної електропечі: 1 - теплоізольований корпус; 2 - завантажувальний вікно; 3 - виріб, що нагрівається; 4 - нагрівальні елементи; 5 - конвеєр

Схема толкательной печі: 1 - штовхач з приводним механізмом; 2 - нагріваються вироби; 3 - теплоізольований корпус; 4 - нагрівальні елементи; 5 - подини печі; 6 - гартівна ванна

Протяжна електропіч: 1 - теплоізоляційний корпус; 2 - нагрівач; 3 - муфель; 4 - виріб, що нагрівається.

Потужність сучасних електричних печей опору коливається від сотень ватів до декількох мегават.

Печі потужністю понад 20 кВт виконуються трифазними при одно-вимірному розподілі навантаження по фазах і підключаються до мереж 220, 380, 660 В безпосередньо або через пічні трансформатори (або автотранс-форматори).

Що застосовується в електричних печах опору електрообладнання включає 3 групи: силове електрообладнання, апаратура управління і контрольно-вимірювальна (КВП).

До силового електрообладнання відносяться

- силові знижувальні трансформатори і регулювальні авто-трансформатори,

- силові електроприводи допоміжних механізмів,

- силова комутаційна і захисна апаратура.

До апаратурі управління відносяться комплектні станції управління з комутаційної апаратурою. Перемикачі, кнопки, реле, кінцеві вимикачі, електромагнітні пускачі, реле застосовуються звичайного виконання.

До КВП відносяться прилади (пристрої) контролю, вимірювання і сигна-лізації. Зазвичай винесені на щит. Кожна піч опору повинна бути обязстельно обладнана пірометричні матеріалами. Для дрібних невідповідальних печей це може бути термопара з вказує приладом, в більшості промислових печей обов'язково автоматичне регулювання температури. Воно здійснюється за допомогою приладів, які реєструють температуру печі.

Більшість електричних печей опору не ну-ються в силових трансформаторах.

Регулювальні трансформатори і автотрансформатори застосовують, коли піч виконана з нагрівальними елементами, що міняють свій опір залежно від температури (вольфрамові, графітові, молібденові), для харчування со-ляних ванн і установок прямого нагріву.

Всі промислові печі опору працюють в режимі автомати-чеського регулювання температури. Регулювання робочої температури в електричній печі опору проводиться зміною потужності, що підводиться.

Регулювання підводиться до печі потужності може бути дискретним і безперервним.

При дискретному регулюванні можливі наступні способи:

- періодичне підключення і відключення електричної печі нагріву опором до мережі (двопозиційне регулювання);

- перемикання нагрівальних елементів печі з «зірки» на «трикутник», або з послідовно-вательного з'єднання на паралельне (трипозиційне регулиро-вання).

Найбільшого поширення набуло двопозиційне регулирова-ня, так як спосіб простий і дозволяє автоматизувати процес.

За цим способом піч або включають в мережу на її номінальну потужність, або повністю відключають від мережі. Необхідне значення середньої потужності, що вводиться в піч забезпечують, змінюючи співвідношення часу включеного і відключеного стану.

Середня температура в печі відповідає середній потужності вводиться в піч. Різкі зміни миттєвої потужності призводять до коливань температури близько середнього рівня. Конструктивно двопозиційне управління може бути забезпечене або за допомогою звичайного контактора, або тиристорного перемикача. Тиристорний перемикач містить зустрічно-паралельно з'єднані тиристори, що працюють з a = 0.

При безперервному регулюванні відбувається плавне регулювання напруги на нагрівачах. Таке регулювання може бути здійснено за допомогою будь-якого різновиду силових підсилювачів. На практиці найбільш поширені тиристорні регулятори напруги. Тиристорні джерела харчування містять зустрічно-паралельно з'єднані тиристори, забезпечені СІФУ.

Тиристорні джерела харчування мають високий ККД (до 98%).