Résistances chauffantes électriques

Le chauffage électrique par contact par résistance est utilisé pour le chauffage, le soudage par contact, le laminage dans la restauration de pièces usées et le chauffage de canalisations.

Par chauffage, il est utilisé comme méthode principale de chauffage des pièces et des détails pour leur traitement sous pression ou traitement thermique ultérieur, ainsi que comme partie intégrante du chauffage technologique en combinaison avec d'autres opérations de production de pièces semi-finies ou finies. Par chauffage, l'énergie électrique est convertie en énergie thermique directement dans des pièces ou des détails inclus dans le circuit électrique. Le courant continu et le courant alternatif peuvent généralement être utilisés pour le chauffage.

Dans les installations de contact électrique, le courant alternatif est largement utilisé, car les courants nécessaires au chauffage dans les milliers et les dizaines de milliers d'ampères à une tension de plusieurs volts ne peuvent être obtenus le plus facilement qu'à l'aide de transformateurs de courant alternatif. Les installations de chauffage par contact électrique de pièces ou de détails sont divisées en monoposition et multiposition (Fig. 1).

Riz. 1. Schémas des dispositifs à une position (a) et à plusieurs positions avec inclusion de détails en série (b) et en parallèle (c) dans un circuit électrique: 1 contact de serrage pour le courant actuel; 2 - détail chauffé ; 3 - fil d'alimentation en courant.

En fonction du taux de chauffage requis et de la productivité de la ligne technologique, l'un ou l'autre schéma est utilisé. Pour des raisons techniques et économiques, il est très avantageux d'utiliser un schéma de myoposition avec une connexion en série des pièces chauffées au circuit électrique, car dans ce cas toute vitesse donnée de livraison des pièces chauffées est assurée par une augmentation progressive de leur température à une valeur prédéterminée en déplaçant les détails d'une position à une autre.

Quel que soit le schéma d'inclusion des pièces chauffées dans le circuit électrique, la charge de courant aux points de contact des contacts porteurs de courant avec la pièce chauffée a une grande influence sur les indicateurs technologiques, électriques et techniques et économiques des installations de contact électrique. . La charge de courant est réduite en refroidissant et en pressurisant les contacts, ainsi qu'en utilisant des pinces avec des contacts radiaux et d'extrémité.

Les installations de contact électrique monophasées et triphasées peuvent être utilisées dans les entreprises de réparation. Les installations triphasées sont plus efficaces que les installations monophasées à position unique de même performance, car elles fournissent une charge uniforme sur les phases du réseau d'alimentation et réduisent la charge de courant sur chaque phase.

L'option de chauffage par contact électrique et d'installation de chauffage est sélectionnée en fonction des conditions spécifiques.

Les principales caractéristiques électriques des installations de chauffage électrique par contact

Les paramètres de conception suivants sont déterminés pour chaque installation de contact électrique :

• puissance de transformateur de puissance,

• le courant électrique nécessaire dans le circuit secondaire,

• contrainte sur la pièce ou la pièce chauffée,

• efficacité

• Facteur de puissance.

Les données initiales pour le calcul des installations de contact électrique sont :

• classe de matériaux,

• masse de la pièce chauffée et ses dimensions géométriques

• tension d'alimentation,

• temps et température de chauffage.

Puissance apparente, V ∙ A, d'un transformateur de puissance pour un appareil monoposte :

où kz = 1,1 ...1,3 — facteur de sécurité ; F — flux de chaleur utile ; ηtotal — rendement global de l'installation : ηe — rendement électrique ; ηt — efficacité thermique ; ηtr — efficacité du transformateur de puissance.

Intensité du courant, A, dans le circuit secondaire lorsque la pièce est chauffée à une température supérieure au point de conversion magnétique

où ρ est la densité du matériau de la pièce, kg / m3; ΔT = T2 — T1 est la différence entre la température finale T2 et la température initiale T1 du chauffage de la pièce, K ; σ2 - section transversale de la pièce, m2.

Le temps de chauffage dépend du diamètre de la pièce et de la différence de température sur la longueur et la section transversale. Selon les conditions technologiques, la différence de température entre les couches interne et superficielle de la pièce chauffée ne doit pas dépasser ΔТП = 100 K. Les dépendances graphiques calculées et expérimentales pour déterminer le temps de chauffage sont données dans la littérature de référence.

Dans les calculs pratiques, le temps de chauffage, s, des ébauches cylindriques d'un diamètre de d2 = 0,02 … 0, l m s ΔTP = 100 K peut être déterminé par la formule empirique

Si la pièce est chauffée à une température inférieure au point de conversion magnétique, lors de la détermination du courant dans le circuit secondaire, il est nécessaire de prendre en compte l'effet de surface, dont le degré d'influence dépend de la perméabilité magnétique.

En ce qui concerne l'échauffement par contact électrique, la dépendance empirique établissant la relation entre le courant I2, la perméabilité magnétique relative μr2 de la pièce et son diamètre a la forme

Dans les calculs pratiques, ils sont généralement donnés avec différentes valeurs de μr2, et l'intensité du courant I2 est déterminée par les formules. La même valeur d'ampérage trouvée à partir des formules données (2) et (4) sera la valeur souhaitée à un moment donné. Selon les valeurs calculées de I2 et Z2, la tension, V, dans le circuit secondaire est donnée par l'expression

Riz. 2. Dépendance du cosφ des installations de contact électrique au rapport l2 / σ2 : 1 — pour une installation à deux positions avec chauffage variable de deux ébauches ; 2 - pour une installation à deux positions avec chauffage simultané de deux stocks ; 3 — pour une installation à une position.

Lors de la détermination des principales caractéristiques électriques d'une installation de contact électrique, il est nécessaire de tenir compte du fait que les paramètres physiques de la pièce et les paramètres électriques de l'installation changent pendant le processus de chauffage. La chaleur spécifique cm et la résistance électrique spécifique du conducteur ρт changent en fonction de la température, et cosφ, η et t — en fonction de la température, de la construction et du type technologique d'installation et du nombre de positions de chauffage.

Selon les dépendances expérimentales graphiques (Fig. 2, 3), cosφ et ηtotal sont déterminés en fonction du rapport de la longueur de la pièce l2 à σ2. Les valeurs requises de S, l2 et U2 peuvent être obtenues en substituant les valeurs correspondantes des quantités variables dans les formules (1), (2), (4) et (5). Dans les calculs pratiques, les valeurs moyennes de cm, ρt, η, t et cosφ sont généralement remplacées dans les formules et la valeur moyenne de la puissance, du courant ou de la tension est déterminée sur l'intervalle de température de chauffage supposé.

Riz. 3. Dépendance du rendement global des installations d'électrocontact au rapport l2 / σ2 : 1 — pour une installation à deux positions avec chauffage variable de deux pièces ; 2 — pour une installation à deux positions avec chauffage simultané de deux pièces ; 3 — pour une installation à une position.

Les transformateurs de puissance des installations de contact électrique fonctionnent selon un mode périodique, qui se caractérise par la durée relative de mise sous tension

où tn est le temps de chauffage des flans, s ; t3 — moment des opérations de déchargement et de transport de la cargaison, art.

La puissance nominale totale, kVA, d'un transformateur de puissance, en tenant compte de εx, est déterminée par l'expression

Riz. 4. Dépendance du rendement et du facteur de puissance d'une installation de chauffage par contact électrique aux dimensions de la pièce