В настоящее время электрическая энергия весьма широко применяется для преобразования ее в тепло с целью выполнения различных электротермических технологических процессов. К таким процессам можно отнести: сушку различных окрашенных изделий; сушку диэлектриков; плавку всевозможных металлов, их сплавов;
Установки непосредственного электронагрева сопротивлением. К ним относятся: машины для контактной (точечной, шовной и стыковой) электросварки металлов; установки для электронагрева стальных труб, ленты и т. п.; печи для графитизации угольных электродов и др.
Установки косвенного электронагрева сопротивлением, в которых нагреваемый объект не является участком электрической цепи, а нагревается посредством теплопроводности, излучения или конвекции от специальных нагревательных элементов. Для изготовления нагревательных элементов применяют проводниковые материалы в виде проволоки или ленты различного сечения, обладающие высоким омическим сопротивлением (нихром, фехраль, константан, никелин, сталь, хромель). Нагревательные элементы выполняют открытыми, закрытыми и герметическими. Электрические печи сопротивления представляют собой теплоизолированное пространство с нагревательными элементами для преобразования электроэнергии в тепло.
Конструкции электропечей сопротивления в зависимости от формы рабочего пространства называются: камерными, шахтными, колпаковыми, конвейерными, рольганговыми, барабанными, карусельными, протяжными. Электропечи сопротивления мощностью до 10–30 кВт обычно делаются однофазными, а при большей мощности – трехфазными. В зависимости от температуры и характера использования, печи сопротивления разделяют на две категории: низкотемпературные и высокотемпературные. Низкотемпературные печи применяются в основном для сушки различных изделий. В таких печах температура бывает порядка 200–300°С и лишь в редких случаях она доходит до 500 °С или немного выше. Высокотемпературные электропечи в принципе не отличаются от низкотемпературных. В этих печах установлено большее число нагревательных элементов, которые выдерживают температуру до 1400°С и выше.
|
|
В дуговых электрических печах тепло выделяется при горении электрической дуги. Характерным отличием дуговых печей является высокая температура (до 3000°С), сосредоточенная в небольшом объеме, что позволяет применять дуговые печи для плавки металлов. Электродуговые печи различаются между собой как по числу горящих в них дуг, так и по способу их образования в электрической схеме печи. Различают печи прямого действия, косвенного действия и дуговые печи сопротивления.
В дуговых печах прямого действия дуги горят непосредственно между электродами и расплавленным металлом. Дуговые печи прямого действия применяются главным образом крупные, мощные трехфазные для плавления тугоплавких металлов. Это в основном сталеплавильные печи для получения высококачественных легированных сталей. В дуговых печах косвенного действия дуги горят между электродами над расплавленным металлом и тепло передается последнему лучеиспусканием. Эти печи изготовляют небольшой мощности до 500–600 кВ-А, обычно однофазные с температурой 1300–1400 °С. Они применяются в основном для плавления цветных металлов. В дуговых печах сопротивления дуга горит внутри расплавленного металла (шихты). Они применяются как мощные рудно-термические печи, для получения карбида-кальция, ферросплавов, чугуна, карборунда и др. Все электродуговые печи питаются от специальных трансформаторов с регулируемым напряжением от 50 до 250 В и с последовательно включенным реактором в первичной обмотке.
|
|
В индукционных электрических печах используется свойство вихревых токов нагревать массивные электропроводящие материалы. Индукционные печи со стальными сердечниками применяют для плавления цветных металлов. Они питаются током промышленной частоты (50 Гц). Индукционные печи без стальных сердечников – это печи высокой частоты. При частоте до 104 Гц они питаются от машинных высокочастотных генераторов, а при большей частоте (до 106–107 Гц) – от ламповых генераторов.
Высокочастотные установки для нагрева проводников и диэлектриков. Устройство для нагрева электропроводящих материалов в переменном электромагнитном поле получили к настоящему времени очень широкое распространение для самых разнообразных технологических процессов. Например, при термообработке металлов, при пайке, сварке. В практике индукционного нагрева имеют наибольшее значение те случаи, когда индуктированные токи концентрируются только в поверхностных слоях нагреваемых изделий. Это свойство токов высокой частоты в промышленности используется в целях быстрого нагрева наружных слоев металла для поверхностной закалки. Глубина слоя, по которому идет ток и нагрев его зависит от частоты тока и свойств материала. После такой закалки основная масса детали не делается хрупкой, так как сердцевина металла продолжает сохранять прежнюю вязкость.