電気接触ヒーター

抵抗による電気接触加熱は、加熱、接触溶接、摩耗部品の修復における積層およびパイプラインの加熱に使用されます。

加熱は、その後の加圧処理や熱処理のために部品や部品を加熱する主な方法として使用されるだけでなく、半製品または完成部品の製造における他の操作と組み合わせた技術的加熱の不可欠な部分としても使用されます。加熱により、電気回路に含まれる部品または細部で電気エネルギーが直接熱エネルギーに変換されます。通常、加熱には直流と交流の両方を使用できます。

電気接点設備では、数ボルトの電圧で数千アンペア、数万アンペアの加熱に必要な電流を交流変圧器を使用することでのみ簡単に得ることができるため、交流が広く使用されています。部品または細部の電気接触加熱のための設備は、シングルポジションとマルチポジションに分けられます (図 1)。

米。 1. 電気回路の詳細を含む、直列 (b) および並列 (c) を備えた単極 (a) および多極デバイスのスキーム: 電流用の 1 クランプ接点。 2 — 熱烈なディテール。 3 — 電流供給線。

必要な加熱速度と技術ラインの生産性に応じて、いずれかのスキームが使用されます。技術的および経済的な理由から、加熱されたワークピースを電気回路に直列接続したミオポジション方式を使用することが最も有利です。この場合、加熱されたワークピースの温度が徐々に上昇することで、加熱されたワークピースの供給速度が保証されるためです。詳細を 1 つの位置から別の位置に移動することで、所定の値に調整します。

電気回路に加熱部品を含める方式に関係なく、通電接点と加熱されたワークピースの接触点における電流負荷は、電気接点設置の技術的、電気的、技術的および経済的指標に大きな影響を与えます。 。電流負荷は、コンタクトの冷却と加圧、およびラジアルコンタクトとエンドコンタクトを備えたクランプの使用によって軽減されます。

単相および三相の電気接点設備は修理企業で使用できます。三相設備は、供給ネットワークの各相に均等な負荷を与え、各相の電流負荷を軽減するため、同じ性能の単極単相設備よりも効率的です。

電気接触加熱および加熱設備のオプションは、特定の条件に応じて選択されます。

電気接触加熱装置の主な電気的特性

次の設計パラメータは、電気接点の取り付けごとに決定されます。

• 電源変圧器の電源、

• 二次回路に必要な電流、

• 加熱された部品またはワークピースにかかる応力、

• 効率

• 力率。

電気接点の設置を計算するための初期データは次のとおりです。

• マテリアルクラス、

• 加熱部品の質量とその幾何学的寸法

• 電源電圧、

• 加熱時間と温度。

シングルポジションデバイスの電源トランスの皮相電力、V ∙ A:

ここで、kz = 1.1 ...1.3 — 安全係数。 F — 有用な熱流。 ηtotal — 設備の全体的な効率: ηe — 電気効率。 ηt — 熱効率。 ηtr — 電源トランスの効率。

ワークピースが磁気変換点を超える温度に加熱されたときの二次回路の電流強度 A

ここで、ρはワークピースの材料の密度、kg / m3です。 ΔT = T2 — T1 は、ワークピース加熱の最終温度 T2 と初期 T1 温度 K の差です。 σ2 - ワークピースの断面積、m2。

加熱時間は、ワークピースの直径と、長さおよび断面に沿った温度差によって異なります。技術的条件によれば、加熱されたワークピースの内部層と表面層の温度差は ΔТП = 100 K を超えてはなりません。加熱時間を決定するための計算および実験によるグラフ依存性は参考文献に記載されています。

実際の計算では、直径 d2 = 0.02 … 0、l m s ΔTP = 100 K の円筒形ブランクの加熱時間 s は、経験式によって決定できます。

ワークピースが磁気変換点未満の温度に加熱される場合、二次回路の電流を決定する際には、表面効果を考慮する必要があります。その影響の程度は透磁率に依存します。

電気接触加熱に関して、電流 I2、ワークピースの比透磁率 μr2、およびその直径の間の関係を確立する経験的依存性は次の形式になります。

実際の計算では、通常、異なる値のμr2が与えられ、電流強度I2は式によって決定されます。与えられた式 (2) と (4) から求められる同じアンペア数の値が、与えられた時点での望ましい値になります。 I2 と Z2 の計算値に従って、二次回路の電圧 V は次の式で与えられます。

米。 2. 比 l2 / σ2: 1 に対する電気接点設置の cosφ の依存性 — 2 つのブランクを可変加熱する 2 位置設置の場合。 2 — 2 つのストックを同時に加熱する 2 位置設置用。 3 — 1 箇所の取り付け用。

電気接点設備の主な電気的特性を決定するときは、部品の物理パラメータと設備の電気パラメータが加熱プロセス中に変化することを考慮する必要があります。導体の比熱 cm と比電気抵抗 ρт は温度に応じて変化し、cosφ、η、t は温度、設置の構造および技術的な種類、加熱位置の数に応じて変化します。

グラフの実験依存性（図2、3）によれば、cosφとηtotalはワークピースの長さl2とσ2の比に応じて決定されます。 S、l2、U2 の必要な値は、式 (1)、(2)、(4)、(5) の変数の対応する値を代入することで取得できます。実際の計算では、通常、cm、ρt、η、t、cosφの平均値が式に代入され、想定される加熱温度範囲における電力、電流、電圧の平均値が求められます。

米。 3. 電気接触装置の全体的な効率の l2 / σ2 比への依存性: 1 — 2 つのワークピースを可変加熱する 2 位置設置の場合。 2 — 2 つのワークピースを同時に加熱する 2 位置設置用。 3 — 1 箇所の取り付け用。

電気接点設備の電源変圧器は周期モードで動作します。これは、スイッチがオンになる相対的な持続時間によって特徴付けられます。

ここで、tn はブランクの加熱時間、s です。 t3 — 貨物の荷降ろしと輸送作業の時間、秒。

電力変圧器の合計定格電力 kVA は、εx を考慮して次の式で求められます。

米。 4. 電気接触加熱装置の効率と力率の部品寸法への依存性